高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)指導(dǎo) 第二部分 基本理論 專題一 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期與元素周期律

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第二部分 基本理論 專題一 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期與元素周期律 知識(shí)點(diǎn) 《高考考試說明》 對應(yīng)教材書內(nèi)容 原子結(jié)構(gòu) 了解元素、核素同位素的含義 必修2 第一章 第一節(jié) 依據(jù)原子構(gòu)成了解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)的彼此關(guān)系和質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)之間的相互關(guān)系 必修2 第一章 第二節(jié) 了解原子核外電子排布 化學(xué)鍵 通過離子鍵、共價(jià)鍵（極性鍵和非極性鍵）的形成過程認(rèn)識(shí)化學(xué)鍵 必修2 第一章 第一、三節(jié) 元素周期律位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的關(guān)系 通過同一短周期或同一主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，理解元素周期律的實(shí)質(zhì) 通過金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質(zhì)遞變規(guī)律，理解元素的原子結(jié)構(gòu)、元素在周期表中的位置和元素性質(zhì)三者之間的相互關(guān)系 必修2 第一章 第二節(jié) 周期表的結(jié)構(gòu) 了解元素周期表的結(jié)構(gòu) 必修2 第一章 第一節(jié) 一、知識(shí)整理 物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論包括原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分，它是探索和研究微觀（核外電子排布、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵的形成）的原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的變化規(guī)律。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)體系見下圖。 元素周期律和元素周期表是化學(xué)科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，它是研究元素、單質(zhì)與化合物性質(zhì)遞變的主要規(guī)律。元素周期律是從大量的元素化合物知識(shí)中，分析、歸納、形成規(guī)律，經(jīng)過提出假設(shè)、推理和驗(yàn)證，上升到理論。元素周期表是元素周期律的具體體現(xiàn)。高中化學(xué)要求根據(jù)元素周期律的理論，如何建立元素周期表以及掌握元素周期表的結(jié)構(gòu)；學(xué)習(xí)運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)、元素在周期表的位置和元素性質(zhì)三者的辯證關(guān)系，并指導(dǎo)元素化合物的研究。 元素周期表的結(jié)構(gòu) 二、重點(diǎn)知識(shí)解析 1．原子結(jié)構(gòu)、同位素、相對原子質(zhì)量 （1）原子：：質(zhì)量數(shù)（）=質(zhì)子數(shù)（）+中子數(shù)（） 質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù) （2）同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)（）不同中子數(shù)（）的同一元素的不同種原子互稱同位素。 元素：具有相同質(zhì)子數(shù)（）的一類原子（包括離子）的總稱。 （3）相對原子質(zhì)量 ①核素相對原子質(zhì)量：以質(zhì)量的作為標(biāo)準(zhǔn)，某種核素的一個(gè)原子跟它相比較所得之?dāng)?shù)值（相對量），就是該種核素的相對原子質(zhì)量。例：需的相對原子質(zhì)量為34.969。 ②元素相對原子質(zhì)量：根據(jù)各種天然同位素相對原子質(zhì)量，按各種天然同位素原子所占的一定百分比算出的平均值。 2．化學(xué)鍵 （1）化學(xué)鍵：使離子或原子相結(jié)合的強(qiáng)烈的相互作用。該作用是微粒之間的靜電作用，包括靜電的引力（陰、陽離子或共用電子對與原子核之間）和靜電的斥力。 （2）分類： ①離子鍵：活潑金屬（Ⅰ、Ⅱ）與活潑非金屬（Ⅵ、Ⅶ）之間，通過得、失電子形成陰、陽離子，陰、陽離子間通過靜電作用形成的化學(xué)鍵。 ②共價(jià)鍵：原子間通過共用電子對（或電子云重疊）形成的化學(xué)鍵。 （3）表示方式： a．電子式： b．結(jié)構(gòu)（或結(jié)構(gòu)簡）式： c．球棍（或比例）模型： 3．分子的物理性質(zhì) 組成和結(jié)構(gòu)相似、相對分子質(zhì)量越大——熔、沸點(diǎn)越高。 4．核外電子數(shù)相同的粒子 （1）核外電子總數(shù)為10個(gè)電子的粒子：、、、、、、、、、、、、、、等。 （2）核外電子總數(shù)為18個(gè)電子的粒子：、、、、、、、、、、、、、、、、等。 （3）核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的離子有：、、；、、。 5．元素周期律、元素周期表 在總復(fù)習(xí)中必須從量變引起質(zhì)變的觀點(diǎn)來認(rèn)識(shí)與理解元素周期律的實(shí)質(zhì)。 （1）元素周期律：元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化的必然結(jié)果。 （2）元素周期表：元素周期表則是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，它表現(xiàn)了元素之問相互聯(lián)系的規(guī)律。 ①元素周期表的建立：把已知的元素根據(jù)電子層結(jié)構(gòu)按原子序數(shù)遞增順序排列成表（橫行——具有相同電子層，縱列——具有相同最外層電子數(shù)）。 ②元素周期表的結(jié)構(gòu)： 周期：具有相同的電子層數(shù)的元素按原子序數(shù)遞增的順序排列的一個(gè)橫行。（括號(hào)內(nèi)為本周期的元素的種類） 短周期：一（2）、二（8）、三（8）； 長周期：四（18）、五（18）、六（32）、七（7）。 族：每一縱列元素稱為一族（括號(hào)內(nèi)為列數(shù)）。 主族：Ⅰ～Ⅶ（1、2、13、14、15、16、17）列； 副族：Ⅲ～Ⅶ （3、4、5、6、7）列、Ⅰ（11）列、Ⅱ（12）列； 第Ⅷ族：（8、9、10）列、0族：（18）列。 （3）元素周期表的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系： ①周期序數(shù)：元素原子的核外電子層數(shù)； ②主族族序數(shù)=元素原子的最外層電子數(shù)=該元素最高正價(jià)數(shù)； ③原子序數(shù)：元素原子的核電荷數(shù)=元素原子的質(zhì)子數(shù)。 6．元素周期表中主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 （1）元素的金屬性和非金屬性。 ①金屬性：單質(zhì)置換出水（或酸）中氫的能力，最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱。 ②非金屬性：單質(zhì)跟氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易（穩(wěn)定性），最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸陛強(qiáng)弱。 （2）主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律參見下表： 主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律 性 質(zhì) 同周期（從左→右） 同主族（從上→下） 原子半徑 逐漸減小 逐漸增大 電子層結(jié)構(gòu) 電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)漸多 電子層數(shù)遞增，最外層電子數(shù)相同 得、失電子能力 失電子能力逐漸減小 得電子能力逐漸增大 失電子能力逐漸增大 得電子能力逐漸減小 元素化學(xué)性質(zhì) 金屬性逐漸減弱 非金屬性逐漸增強(qiáng) 金屬性逐漸增強(qiáng) 非金屬性逐漸減弱 主要化合價(jià) 最高正價(jià)（）（、除外） 非金屬負(fù)價(jià)（族序數(shù)） 最高正價(jià)＝族序數(shù)（、除外） 非金屬負(fù)價(jià)（族序數(shù)） 最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性 酸性逐漸增強(qiáng)、堿性逐漸減弱 酸性逐漸減弱、堿性逐漸增強(qiáng) 非金屬氣態(tài)氫化物 形成由難易，穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng) 形成由易難，穩(wěn)定性逐漸減弱 7．“位、構(gòu)、性”的關(guān)系 原子結(jié)構(gòu)、元素周期表中位置和元素性質(zhì)關(guān)系見下圖。 三、典型例題解析 【例l】下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是（ ） A．光氣（） B．二氯化鈹 C．四氟化氙 D．二氧化碳 【知識(shí)點(diǎn)】化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)知識(shí)的綜合 【能力層次】靈活判斷 【答案】A、D 【思路解析】試題考查對成鍵原子核外最外電子層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的辯證認(rèn)識(shí)。從化學(xué)式推斷其分子結(jié)構(gòu)，是一道逆向思維考查試題。本題通過分析化合物結(jié)構(gòu)，從而擴(kuò)大知識(shí)面，有利于發(fā)展辯證思維能力。 原子間相互結(jié)合形成共價(jià)化合物時(shí)，都有一種傾向，形成稀有氣體元素原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。中學(xué)所見的以8電子結(jié)構(gòu)為主，但這易形成思維定勢，認(rèn)為所有的化合物分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)。實(shí)際上中學(xué)學(xué)過的化合物中除了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外，還有兩類：一類是有氫元素參加的，其形成的化合物中氫原子形成2電子（與氦原子結(jié)構(gòu)相同）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。另一一類如五氯化磷、三氟化硼等分子，由于中心原子最外層電子和其他元素原子形成的共用電子對數(shù)分別是5、3……因此形成10電子、6電子等非8電子結(jié)構(gòu)。 首先確定分子結(jié)構(gòu)，光氣分子結(jié)構(gòu)是碳酸分子中兩個(gè)羥基被氯原子取代；再判斷是否滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)，在光氣分子中碳、氧和氯原子最外層都達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)。二氧化碳分子中碳原子與每個(gè)氧原子形成兩對共用電子對，每個(gè)原子最外層均呈8電子結(jié)構(gòu)。在二氯化鈹分子（注意：是共價(jià)化合物）的結(jié)構(gòu)中，鈹原子分別與2個(gè)氯原子之間形成1個(gè)共價(jià)鍵，因此氯原子滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)，而鈹原子最外層僅4電子結(jié)構(gòu)，但鈹和氯原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在四氟化氙分子的結(jié)構(gòu)中，氙原子分別與4個(gè)氟原子之間形成1個(gè)共價(jià)鍵，因此氟原子滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)，而氙原子為最外層12電子結(jié)構(gòu)，但氟和氙原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 【例2】請寫出10個(gè)化學(xué)式，使每個(gè)分子中都含有18個(gè)電子。 【知識(shí)點(diǎn)】微粒的電子結(jié)構(gòu)、元素周期律知識(shí)的綜合運(yùn)用 【能力層次】推理判斷 【答案】、、、、、、、、、、、 【思路解析】與該知識(shí)內(nèi)容相關(guān)的還有含有10電子、18電子結(jié)構(gòu)的微粒，它是從電子總數(shù)討論類似稀有氣體元素原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 10電子微粒的考查已有10多年了，從書本上學(xué)習(xí)、高考中考查，大約有17種以上（不妨練習(xí)寫寫）。而18電子的微粒也應(yīng)重視，本題僅從分子方面討論。首先可在稀有氣體元素中找出氬原子含有18電子，而稀有氣體分子由單原子組成，因此是第一個(gè)符合要求的化學(xué)式。依據(jù)在周期表的位置可以找其前一種元素的氫化物；再依據(jù)元素周期律規(guī)律找到、、。其次，可從含18個(gè)電子的雙原子分子中尋找，氟元素的原子含有9個(gè)電子，其分子恰好也是18個(gè)電子；再依據(jù)元素周期律規(guī)律找到、、。很明顯，上述分子數(shù)還不足10個(gè)，若從3原子分子中尋找，碳原子不成立，其他方面規(guī)律性也差。再從已有的分子分析，在上述后4種分子中皆為雙原子或雙原子團(tuán)，它們一半的電子總數(shù)恰好是9個(gè)，相互組合可以組成18個(gè)電子的分子。因此又可找到、、（中學(xué)的教材中尚未涉及）、（已有報(bào)道）。 【例3】、、、、分別代表5種微粒，每種微粒中都含有18個(gè)電子。其中和都是由單原子形成的陰離子；、和都是分子；又知在水溶液中跟反應(yīng)可生成和；具有強(qiáng)氧化性。請回答： （1）用化學(xué)符號(hào)表示上述5種微粒： A__________， B__________， C__________， D__________， E__________。 （2）在水溶液中跟反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。 【知識(shí)點(diǎn)】18電子微粒、離子反應(yīng)、氧化還原知識(shí)的綜合運(yùn)用 【能力層次】應(yīng)用 【答案】（1）： ： ： ： ：（或） （2） 【思路解析】要熟悉常見的18電子微粒（如陽離子、陰離子和分子）及性質(zhì)，如具有氧化性的分子只有和，水溶液中能夠發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)該是生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)等。 【例4】下列關(guān)于氯的說法正確的是（ ） A．具有很強(qiáng)的氧化性，在化學(xué)反應(yīng)中只能作氧化劑 B．、為不同的核素，有不同的化學(xué)性質(zhì) C．實(shí)驗(yàn)室制備，可用排飽和食鹽水集氣法收集 D．含有個(gè)質(zhì)子（Ⅳ表示阿伏加德羅常數(shù)） 【答案】C 【思路解析】氯氣與水反應(yīng)時(shí)既是氧化劑也是還原劑；同一元素的不同核素化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同；中提到氣體體積必須指明標(biāo)準(zhǔn)狀況。 【例5】下表是元素周期表的一部分，有關(guān)說法正確的是（ ） 族 周期 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 2 3 A．的氫化物比的氫化物穩(wěn)定 B．、、三種元素的原子半徑： C．六種元素中，元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)最活潑 D．、、的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性依次增強(qiáng) 【答案】D 【知識(shí)點(diǎn)】金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質(zhì)遞變規(guī)律 四、反饋練習(xí) 1．與羥基具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的微粒是（ ） A． B． C． D． 2．下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是（ ） A．水分子 B．六氟化硫 C．二氯化鈹 D．光氣（） 3．下列各組物質(zhì)中都屬于含非極性鍵的共價(jià)化合物分子的是（ ） A．， B．， C．， D．， 4．下列指定粒子的個(gè)數(shù)比為1：l的是（ ） A．中的質(zhì)子和電子 B．原子中的中子和質(zhì)子 C．晶體中的陽離子和陰離子 D．固體中的陰離子和陽離子 5．甲、乙、丙、丁4種物質(zhì)分別含2種或3種元素，它們的分子中各含18個(gè)電子。甲是氣態(tài)氫化物，在水中分步電離出兩種陰離子。下列推斷合理的是（ ） A．若某鈉鹽溶液含甲電離出的陰離子，則該溶液顯堿性，只能與酸反應(yīng) B．若乙與氧氣的摩爾質(zhì)量相同，則乙一定含有極性鍵和非極性鍵 C．若丙中含有第2周期第ⅣA族的元素，則丙一定是甲烷的同系物 D．丁和甲中各元素質(zhì)量比相同，則丁中一定含有一1價(jià)的元素 6．已知短周期元素的離子、、、都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述正確的是（ ） A．原子半徑 B．原子序數(shù) C．離子半徑 D．單質(zhì)的還原性 7．某元素只存在兩種天然同位素，且在自然界它們的含量相近，其相對原子質(zhì)量為152.0，原子核外的電子數(shù)為63。下列敘述中錯(cuò)誤的是（ ） A．它是副族元素 B．它是第六周期元素 C．它的原子核內(nèi)有63個(gè)質(zhì)子 D．它的一種同位素的核內(nèi)有89個(gè)中子 8．同一主族的兩種元素的原子序數(shù)之差不可能是（ ） A．10 B．36 C．40 D．50 9．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)，下列說法正確的是（ ） A．同一元素不可能既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性 B．第三周期元素的最高正化合價(jià)等于它所處的主族序數(shù) C．短周期元素形成離子后，最外層電子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) D．同一主族元素的原子，最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)完全相同 10．幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)如下表： 元素代號(hào) 原子半徑 160 143 70 66 主要化合價(jià) 、、 下列敘述正確的是（ ） A．、元素的金屬性 B．一定條件下，單質(zhì)與的常見單質(zhì)直接生成 C．的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物能溶于稀氨水 D．一定條件下，單質(zhì)可以將單質(zhì)從其氫化物中置換出來 11．表中黑線是表示元素周期表中金屬元素與非金屬元素的分界線。 （1）以下說法正確的是__________（填序號(hào)） a．可在分界線附近找到制半導(dǎo)體材料的元素 b．可在表的右上角尋找制造農(nóng)藥的元素 c．除氫元素外，非金屬元素原子的最外層電子數(shù)大于其電子層數(shù) （2）元素周期表共有__________列，其中Ⅴ族在第__________列。 （3）已知從上到下，稀有氣體元素的原子序號(hào)分別是2、10、18、36、54、86，試推測若發(fā)現(xiàn)117號(hào)元素，它應(yīng)位于元素周期表的第__________周期第__________族，根據(jù)金屬元素與非金屬元素的分界線走勢，推測該元素是__________（填“金屬”、“非金屬”）元素。 （4）有人認(rèn)為金屬元素的最高價(jià)氧化物的水化物可分為堿性和兩性氫氧化物兩大類，你認(rèn)為這種看法__________（填“合理”、“不合理”），舉一例說明______________________________（答案“合理”，此空可不填）。 12．用、、、、、、和分別表示含有18個(gè)電子的8種微粒（離子或分子），請回答： （1）元素是__________、元素是__________、元素是__________（用元素符號(hào)表示，下同）。 （2）是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是__________。 （3）是所有含18個(gè)電子的微粒中氧化能力最強(qiáng)的分子，其分子式是__________。 （4）是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式是__________，電子式是__________。 （5）分子中含有4個(gè)原子，其分子式是__________。 （6）分子中含有8個(gè)原子，其分子式是__________。 13．、、、、、為原子序數(shù)依次增大的同一短周期主族元素。已知：、、三種原子的最外層共有11個(gè)電子，且這三種元素的最高價(jià)氧化物的水化物之間兩兩皆能反應(yīng)，均生成鹽和水；元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少4；元素原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多3。 （1）寫出下列元素的符號(hào)：__________；__________；__________。 （2）的單質(zhì)在的單質(zhì)中燃燒的現(xiàn)象是__________，化學(xué)方程式是____________________。 （3）、兩種元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物反應(yīng)的離子方程式是____________________。 14．、、、、五種元素的原子序數(shù)依次增大。、、、是組成蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)元素，是地殼中含量最高的金屬元素。 回答下列問題： （1）的元素符號(hào)為__________；在元素周期表中的位置為__________；五種元素的原子半徑從大到小的順序是__________（用元素符號(hào)表示）。 （2）、兩元素按原子數(shù)目比和構(gòu)成分子和，的電子式為__________，的結(jié)構(gòu)式為__________。 （3）硒（）是人體必需的微量元素，與同一主族，原子比原子多兩個(gè)電子層，則的原子序數(shù)為__________，其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物化學(xué)式為__________。該族2～5周期元素單質(zhì)分別與反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物的反應(yīng)熱如下，表示生成硒化氫反應(yīng)熱的是__________（填字母代號(hào)）。 a． b． C． d． （4）用單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物，受熱分解生成化合物。寫出陽極生成的電極反應(yīng)式：__________；由生成的化學(xué)方程式為____________________。 15．制冷劑是一種易被壓縮、液化的氣體，液化后在管內(nèi)循環(huán)，蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，使環(huán)境溫度降低，達(dá)到制冷的目的。人們曾采用過乙醚、氨、一氯甲烷等作制冷劑，但它們不是有毒，就是易燃，于是科學(xué)家根據(jù)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律來開發(fā)新的制冷劑。據(jù)現(xiàn)有知識(shí)，某些元素化合物的易燃性、毒性變化趨勢如下： （1）氫化物的易燃性：第二周期__________>__________>>。 第三周期>>__________>__________。 （2）化合物的毒性：>，__________；__________，__________（選填“>”“<”或“=”）。 于是科學(xué)家們開始把注意力集中在含、的化合物上。 （3）已知的沸點(diǎn)為76.8℃，的沸點(diǎn)為℃，新制冷劑的沸點(diǎn)范圍應(yīng)介于其間。經(jīng)過較長時(shí)間反復(fù)試驗(yàn)，一種新的制冷劑氟利昂終于誕生了，其他類似的還可以是__________。 （4）然而，這種制冷劑造成當(dāng)今的某一環(huán)境問題是________________________________________。但求助于周期表中元素及其化合物的__________（填序號(hào)）變化趨勢來開發(fā)制冷劑的科學(xué)思維方法是值得借鑒的。 ①毒性 ②沸點(diǎn) ③易燃性 ④水溶性 ⑤顏色 【反饋練習(xí)答案】 1．C 2．D 3．D 4．D 5．D 6。C 7．D 8．C 9．B 10．D 11．（1） （2）18 15 （3）七 Ⅶ金屬 （4）不合理，如三氧化鉻對應(yīng)的水化物是酸 12．（1） （2） （3） （4） （5）（或） （6） 13．（1） （2）產(chǎn)生白色的煙 （3） 14．（1） 第三周期第Ⅲ族 （2） （3）34 （4）， 15．（1） （2）> > > （3）、 （4）使大氣的臭氧層出現(xiàn)空洞 ①②③