2019年高考化學(xué)大串講 專題11 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律教案.doc

專題11 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律一. 元素周期表的結(jié)構(gòu)1. 周期周期行數(shù)所含元素種類數(shù)每周期的起止元素及其原子序數(shù)短周期一121H2He二283Li10Ne三3811Na18Ar長周期四41819K36Kr五51837Rb54Xe六63255Cs86Rn七732(填滿時)87Fr118X(X表示未發(fā)現(xiàn)的118號元素)2. 族主族副族第族副族主族0族列序數(shù)123456789101112131415161718族序數(shù)AABBBBBBBAAAAA03. 過渡元素元素周期表中從B到B共10個縱行，包括了第族和全部副族元素，共60多種元素，全部為金屬元素，統(tǒng)稱為過渡元素。特別提醒元素周期表中主、副族的分界線：(1) 第A族與第B族之間，即第2、3列之間；(2) 第B族與第A族之間，即第12、13列之間。4. 認(rèn)識周期表中元素相關(guān)信息例1右表為周期表的一部分，其中X、Y、W、Z為短周期元素，T單質(zhì)常溫下為液體。下列說法錯誤的是A X、Y是形成生命物質(zhì)的重要元素B Y、Z元素氫化物的穩(wěn)定性依次遞增C 工業(yè)上電解NaW溶液得W2可使用陰離子交換膜D R可用于制造半導(dǎo)體材料【答案】C例2如表所示的五種元素中，W、X、Y、Z為短周期元素，這四種元素的原子最外層電子數(shù)之和為22。下列說法正確的是XYWZTA X、Y、Z三種元素最低價氫化物的沸點依次升高B 由X、Y和氫三種元素形成的化合物中只有共價鍵C 物質(zhì)WY2、W3X4、WZ4均有熔點高、硬度大的特性D T元素的單質(zhì)具有半導(dǎo)體的特性，T與Z元素可形成化合物TZ4【答案】D二堿金屬和鹵素性質(zhì)遞變規(guī)律1. 堿金屬元素單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性 相似性原子都容易失去最外層的一個電子，化學(xué)性質(zhì)活潑，它們的單質(zhì)都具有較強(qiáng)的還原性，它們都能與氧氣等非金屬單質(zhì)及水反應(yīng)。堿金屬與水反應(yīng)的通式為2R2H2O=2ROHH2(R表示堿金屬元素)。 遞變性隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減小，堿金屬元素的原子失電子能力逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸增強(qiáng)。 與O2的反應(yīng)越來越劇烈，產(chǎn)物更加復(fù)雜，如Li與O2反應(yīng)只能生成Li2O，Na與O2反應(yīng)還可以生成 Na2O2，而K與O2反應(yīng)能夠生成KO2等。與H2O的反應(yīng)越來越劇烈，如K與H2O反應(yīng)可能會發(fā)生輕微爆炸，Rb與Cs遇水發(fā)生劇烈爆炸。 最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性逐漸增強(qiáng)，CsOH的堿性最強(qiáng)。2 鹵素單質(zhì)的相似性、遞變性和特性 相似性(X表示鹵素元素)鹵素原子都容易得到一個電子使其最外層達(dá)到8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它們的單質(zhì)都是活潑的非金屬單質(zhì)，都具有較強(qiáng)的氧化性。 與H2反應(yīng)：X2H22HX。 與活潑金屬(如Na)反應(yīng)：2NaX22NaX。 與H2O反應(yīng)a X2H2O=HXHXO(XCl、Br、I)；b 2F22H2O=4HFO2。 與NaOH溶液反應(yīng)X22NaOH=NaXNaXOH2O(XCl、Br、I)。 遞變性(X表示鹵素元素)隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減小，鹵素原子得電子的能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。 與H2反應(yīng)越來越難，對應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，還原性逐漸增強(qiáng)，即：穩(wěn)定性：HFHClHBrHI；還原性：HFHClHBrHI。 鹵素單質(zhì)與變價金屬(如Fe)反應(yīng)時，F(xiàn)2、Cl2、Br2生成高價鹵化物(如FeX3)，而I2只能生成低價鹵化物(如FeI2)。 氫化物都易溶于水，其水溶液酸性依次增強(qiáng)，氫化物中HCl、HBr、HI的熔、沸點依次升高，HF的熔、沸點最高。 最高價氧化物的水化物的酸性逐漸減弱，即酸性：HClO4HBrO4HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最強(qiáng)的酸。例3下列有關(guān)元素周期律知識的表述正確的是A A族元素一定是同周期中非金屬性最強(qiáng)的元素B 元素的非金屬性越強(qiáng)，其單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)越活潑C 同主族元素的簡單陰離子還原性越強(qiáng)，水解程度越大D 元素的非金屬性越強(qiáng)，其對應(yīng)的含氧酸酸性就越強(qiáng)【答案】A例4短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，X原子的電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，Y的非金屬性在所有短周期元素中最強(qiáng)，Z的最外層電子數(shù)與最內(nèi)層電子數(shù)相等，W是地殼中含量第二多的元素。下列敘述正確的是（ ）A 原子半徑的大小順序：r(Z)>r(W)>r(Y)>r(X)B Y的單質(zhì)與H2化合時，點燃安靜燃燒，光照則會發(fā)生爆炸C 最簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：X>WD 工業(yè)上用電解含Z的簡單離子水溶液的方法制取單質(zhì)Z【答案】C【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，X原子的電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，則X是C元素，Y的非金屬性在所有短周期元素中最強(qiáng)，則為F元素，Z的最外層電子數(shù)與最內(nèi)層電子數(shù)相等，且原子序數(shù)大于9，所以為Mg元素，W是地殼中含量第二多的元素，即為Si元素。由此分析A、原子半徑的大小順序為r(Mg)>r(Si) >r(C)>r(F)，即r(Z)> r(W) >r(X)>r(Y)，故A錯誤；B、F2與H2化合時，在暗處即能爆炸，故B錯誤；C、CH4比SiH4穩(wěn)定，故C正確；D、工業(yè)上用電解含Mg2+的水溶液不能制取單質(zhì)Mg，得到的是Mg(OH)2,所以D錯誤。三元素周期表的應(yīng)用1. 元素周期表在元素推斷中的應(yīng)用(1) 利用元素的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系推斷。等式一：周期序數(shù)電子層數(shù)；等式二：主族序數(shù)最外層電子數(shù)；等式三：原子序數(shù)核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)。(2) 利用短周期中族序數(shù)與周期數(shù)的關(guān)系推斷。特殊位置元素族序數(shù)等于周期數(shù)H、Be、Al族序數(shù)等于周期數(shù)的2倍C、S族序數(shù)等于周期數(shù)的3倍O周期數(shù)等于族序數(shù)的2倍Li周期數(shù)等于族序數(shù)的3倍Na(3) 利用離子電子層結(jié)構(gòu)相同的“陰上陽下”推斷。具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，如aX(n1)、bYn、cZ(n1)、dMn的電子層結(jié)構(gòu)相同，在周期表中位置關(guān)系為cZdMbYaX則它們的原子序數(shù)關(guān)系為abdc。2. 元素原子序數(shù)差的確定方法(1) 同周期第A族和第A族元素原子序數(shù)差。(2) 同主族相鄰兩元素原子序數(shù)的差值情況。 若為A、A族元素，則原子序數(shù)的差值等于上周期元素所在周期的元素種類數(shù)。 若為A族至0族元素，則原子序數(shù)的差值等于下周期元素所在周期的元素種類數(shù)。3啟發(fā)人們在一定區(qū)域內(nèi)尋找新物質(zhì)(1) 半導(dǎo)體元素在金屬與非金屬分界線附近，如：Si、Ge、Ga等。(2) 農(nóng)藥中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。(3) 催化劑和耐高溫、耐腐蝕合金材料主要在過渡元素中找，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。例5科學(xué)家預(yù)測第114號元素具有良好的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)、將它命名為“類鉛”。以下對“類鉛”的敘述錯誤的是A 第七周期第A族，是金屬元素B 主要化合價為+2，+4價C 最高價氧化物有較強(qiáng)氧化性D 若電解硝酸銅與硝酸“類鉛”的混合溶液時首先會析出“類鉛”【答案】D四元素周期律1定義：元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。2實質(zhì)：元素原子核外電子排布周期性變化的結(jié)果。3具體表現(xiàn)形式項目同周期(左右)同主族(上下)原子結(jié)構(gòu)核電荷數(shù)逐漸增大逐漸增大電子層數(shù)相同逐漸增多原子半徑逐漸減小逐漸增大離子半徑陽離子逐漸減小，陰離子逐漸減小r(陰離子)r(陽離子)逐漸增大性質(zhì) 化合價最高正化合價由17(O、F除外)，負(fù)化合價(8主族序數(shù))相同最高正化合價主族序數(shù)(O、F除外)元素的金屬性和非金屬性金屬性逐漸減弱非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸減弱離子的氧化性、還原性陽離子氧化性逐漸增強(qiáng)陰離子還原性逐漸減弱陽離子氧化性逐漸減弱陰離子還原性逐漸增強(qiáng)氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性堿性逐漸減弱酸性逐漸增強(qiáng)堿性逐漸增強(qiáng)酸性逐漸減弱1. 周期表中金屬性、非金屬性之間沒有嚴(yán)格的界線。在分界線附近的元素具有金屬性又具有非金屬性。2. 金屬性最強(qiáng)的元素在周期表的左下角即Cs（Fr具有放射性，不考慮），非金屬性最強(qiáng)的元素在右上角即F。五 微粒半徑大小的比較一般要掌握以下規(guī)律：1. 同周期元素的微粒同周期元素的原子(稀有氣體除外)，從左到右原子半徑或最高價陽離子的半徑隨核電荷數(shù)增大而逐漸減小。如：Na > Mg > Al , Na + > Mg 2+> Al3+。2. 同主族元素的微粒同主族元素的原子或離子的半徑隨核電荷數(shù)增大而逐漸增大。如：Li <Na <K , Li +<Na+ <K+。3. 電子層結(jié)構(gòu)相同的微粒電子層結(jié)構(gòu)相同（核外電子排布相同）的離子（包括陰陽離子）半徑隨核電荷數(shù)的增大而減小。如：O2->F- >Na+ > Mg2+ > Al3+。4. 同種元素形成的微粒同種元素形成的微粒半徑大小為：r陽離子 r原子 r陰離子；價態(tài)越高的微粒半徑越小。如：Fe>Fe2+>Fe3+ ;H - > H > H+5. 核外電子數(shù)和核電荷數(shù)都不同的微粒可通過一種參照物進(jìn)行比較，如比較Al3+與S2-半徑大小，可找出與Al3+電子數(shù)相同，與S同主族的氧元素的陰離子O2-進(jìn)行比較，Al3+<O2-，且 O2-<S2-，故Al3+< S2-。例6W、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的四種短周期主族元素，W的原子半徑是周期表中所有元素最小的，W、X同主族，X、Z同周期且X與Z最高正價之和等于8，Y的族序數(shù)等于其周期數(shù)。下列敘述錯誤的是A 原子半徑:X>Y>ZB W與X形成的化合物與水反應(yīng)時，水作氧化劑C X的簡單離子與Z的簡單離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)D X、Y、Z的最高價氧化物對應(yīng)的水化物兩兩之間均能發(fā)生反應(yīng)【答案】C例7短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)和族序數(shù)均依次增大，其中只有Y、Z處于同一周期，Z是空氣中含量最多的元素。下列說法正確的是A X、Z兩種元素形成的化合物中可能既含極性鍵，又含非極性鍵B 原子半徑: r(Y)<r(Z)C W的氧化物對應(yīng)的水化物一定是強(qiáng)酸D W的氣態(tài)氫化物與W的最高價含氧酸在任何條件下都不反應(yīng)【答案】A【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)和族序數(shù)均依次增大，其中只有Y、Z處于同一周期。Z是空氣中含量最多的元素，則Z為N元素、X為H元素、W一定是第3周期的元素，W可能是S或Cl。A. X、Z兩種元素形成的化合物中可能既含極性鍵，又含非極性鍵，如N2H4，A正確；B. Y和Z同周期，Z的原子序數(shù)較大，所以原子半徑r(Y)>r(Z)，B不正確；C. W可能是S或Cl，W的氧化物對應(yīng)的水化物不一定是強(qiáng)酸，如亞硫酸、次氯酸等等都是弱酸，C不正確；D. W的氣態(tài)氫化物與W的最高價含氧酸有可能反應(yīng)，如H2S+H2SO4（濃）=S+SO2+2H2O，D不正確。六化學(xué)鍵1化學(xué)鍵概念：使離子相結(jié)合或原子相結(jié)合的作用力，也就是說，相鄰的原子（或離子）之間強(qiáng)烈的相互作用成為化學(xué)鍵。 化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成過程。一個化學(xué)反應(yīng)的過程，就是參加反應(yīng)的原子重新組合的過程；而原子要重新組合，就要破壞原來的相互作用，重新成為自由原子，即破壞原有化學(xué)鍵的過程，我們稱為“舊鍵的斷裂”；在重新組合后又要形成新的相互作用，即“新鍵的形成“，形成了新物質(zhì)。所以，化學(xué)反應(yīng)的過程既是舊鍵斷裂又是新鍵形成的過程。值的注意的是：有化學(xué)鍵被破壞的變化不一是化學(xué)變化，如HCl溶于水，NaCl熔化等都有化學(xué)鍵被破壞，但都屬于物理變化。通過化學(xué)鍵的學(xué)習(xí)，我們知道化學(xué)鍵分為離子鍵和共價鍵，根據(jù)化學(xué)鍵類型的不同，又可將化合物分為離子化合物和共價化合物，那么離子鍵與共價鍵、離子化合物與共價化合物有什么區(qū)別和聯(lián)系呢？ （1）離子鍵與共價鍵的比較離子鍵共價鍵概念帶相反電荷離子之間的相互作用原子之間通過共用電子對所形成的相互作用成鍵方式通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)通過形成共用電子對達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)成鍵粒子陰、陽離子 原子表示方法電子式，如離子鍵的形成過程：電子式，如 共價鍵的形成過程：存在離子化合物絕大多數(shù)非金屬單質(zhì)、共價化合物、某些離子化合物物質(zhì)的類別與化學(xué)鍵之間的關(guān)系： 當(dāng)化合物中只存在離子鍵時，該化合物是離子化合物。 當(dāng)化合物中同時存在離子鍵和共價鍵時，該化合物是離子化合物。離子化合物共價化合物概念由離子鍵形成的化合物以共用電子對形成的化合物粒子間的作用陰離子與陽離子鍵存在離子鍵原子間存在共價鍵熔沸點較高一般較低，個別很高（如SiO2）導(dǎo)電性熔融態(tài)或水溶液導(dǎo)電熔融態(tài)不導(dǎo)電，溶于水有的導(dǎo)電（如硫酸），有的不導(dǎo)電（酒精）熔化時破壞的作用力一定破壞離子鍵，可能破壞共價鍵（如NaHCO3）一般不破壞共價鍵實例強(qiáng)堿、大多數(shù)鹽、活潑金屬的氧化物中酸、非金屬的氫化物、非金屬氧【名師點撥】熔融態(tài)是否導(dǎo)電是判斷離子化合物和共價化合物最可靠的依據(jù)，因為所有共價化合物在熔融態(tài)時都不導(dǎo)電，所有離子化合物在熔融態(tài)時都導(dǎo)電。例8四種短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，X的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍，Y、W同主族且能形成兩種常見的化合物，X、W質(zhì)子數(shù)之和是Z質(zhì)子數(shù)的2倍。則下列說法中正確的是( )A 原子半徑比較：X<Y<W<ZB XH4與H2W都能使溴水褪色C Y的氫化物中僅存在極性共價鍵D 短周期所有元素中，Z的最高價氧化物的水化物堿性最強(qiáng)【答案】D例9短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序數(shù)依次增大，且只有一種金屬元素其中X與W處于同一主族，Z元素原子半徑在短周期中最大（稀有氣體除外），W、Z之間與W、Q之間原子序數(shù)之差相等，五種元素原子最外層電子數(shù)之和為21，下列說法正確的是（ ）A Y的簡單離子半徑小于Z的簡單離子半徑B Z最高價氧化物對應(yīng)的水化物分別與X、Y最高價氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)生成1mol水時所放出的熱量相同C Y的簡單氣態(tài)氫化物在一定條件下可被Q單質(zhì)氧化D Q可分別與X、Y、Z、W形成化學(xué)鍵類型相同的化合物【答案】C七. 分子間作用力和氫鍵1分子間作用力（1）概念：分子間存在一種把分子聚集在一起的作用力，叫做分子間作用力，又稱范德華力。（2）主要特征： 廣泛存在于分子之間； 只有分子充分接近時才有分子間的相互作用力，如固體和液體物質(zhì)中； 分子間作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比化學(xué)鍵弱； 由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其熔點、沸點、溶解度等物理性質(zhì)主要有分子間作用力大小決定。一般來說，對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高。例如：I2Br2Cl2F2；HIHBrHCl；ArNeHe等。2氫鍵（1）氫鍵不是化學(xué)鍵，通常把氫鍵看做是一種較強(qiáng)的分子間作用力。氫鍵比化學(xué)鍵弱 ，比分子間作用力強(qiáng) 。（2）分子間形成的氫鍵會使物質(zhì)的熔沸點升高。如水的沸點較高，這是由于水分子之間易形成氫鍵。（3）分子間形成的氫鍵對物質(zhì)的水溶性有影響，如NH3極易溶于水，主要是氨分子與水分子之間易形成氫鍵。（4）通常N、O、F這三種元素的氫化物易形成氫鍵。常見易形成氫鍵得化合物有H2O、HF、NH3、CH3OH等。（5）氫鍵用“XH”表示。如水分子間的氫鍵：由于氫鍵的存在，液態(tài)水或固態(tài)水常用(H2O)表示。例10 X、Y、Z、W、M 為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素。已知：元素對應(yīng)的原子半徑大小為：X<Z<Y<M<W； Y 是組成有機(jī)物的必要元素 Z 與 X 可形成兩種常見的共價化合物，與 W 可形成兩種常見的離子化臺物； M 的電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等。下列說法不正確的是A W、M 的原子半徑為 M<WB YZ2為直線形的共價化合物，W2Z2既含有離子鍵又含有共價鍵C Z 與 X 形成的化合物的熔沸點偏高是因其分子內(nèi)存在氫鍵D Z 與 M 形成的化合物可作為耐高溫材料【答案】C例11 W、X、Y、Z短周期主族中四種元素。且它們的原子序數(shù)依次增大。其中W的最高正化合價和最低負(fù)化合價代數(shù)和為2。X原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍。Y原子最外層電子數(shù)與W原子最外層電子數(shù)之和為8。Z和W最外層電子數(shù)相同。下列正確的是A 簡單離子的半徑由大到小的順序為Z>W>X>YB 元素對應(yīng)的氣態(tài)氫化物的沸點Z>X>WC 化合物WX2中各原于均滿足最外層8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D 最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性順序為Z>W【答案】A