第四章物質結構元素周期律（知識梳理）-高一化學

第四章物質結構元素周期律知識梳理知識梳理原子結構與元素周期表第1節(jié)原子結構與元素周期表第1節(jié)一、原子結構1.構成微粒及作用：質子（Z）：決定元素種類中子（AZ）：決定原子種類核外電子：最外層電子數(shù)決定決定元素的化學性質2.微粒間的數(shù)量關系：質量數(shù)=中子數(shù)+質子數(shù)質子數(shù)=原子序數(shù)=核外電子數(shù)=核電荷數(shù)（1）陽離子的核外電子數(shù)＝質子數(shù)－所帶電荷數(shù)。（2）陰離子的核外電子數(shù)＝質子數(shù)＋所帶電荷數(shù)。3.微粒符號周圍數(shù)字代表的信息：4.核外電子排布規(guī)律：5.電子排布表示方法：（1）原子結構示意圖是核外電子排布規(guī)律的具體體現(xiàn)，其構成圖示如下：（2）離子結構示意圖①當主族中的金屬元素原子失去最外層所有電子變?yōu)殡x子時，電子層數(shù)減少一層，形成與少一個電子層的稀有氣體元素原子相同的電子層結構。②非金屬元素的原子得電子形成簡單離子時，形成與電子層數(shù)相同的稀有氣體元素原子相同的電子層結構。6.核外電子與元素性質的關系：最外層電子數(shù)<4屬于金屬元素（限主族元素，硼氫除外）最外層電子數(shù)≥4屬于非金屬元素（限短周期）最外層電子數(shù)為8屬于稀有氣體元素（氦除外）二、核素和同位素1.核素：具有一定數(shù)目質子和一定數(shù)目中子的一種原子稱為核素。比如：氕(H)、氘(D)、氚(T)是氫的三種不同的核素。2.同位素：質子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素互為同位素。比如：氕(H)、氘(D)、氚(T)互為同位素。3.元素、核素、同位素之間的聯(lián)系元素核素同位素本質質子數(shù)相同的一類原子質子數(shù)、中子數(shù)都一定的原子質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素的不同原子之間的互稱特性只講種類，不講個數(shù)化學反應中的最小微?；瘜W性質幾乎完全相同決定因素質子數(shù)質子數(shù)、中子數(shù)質子數(shù)、中子數(shù)舉例H、C、N三種元素、、三種核素、、互為同位素三、元素周期表1.編排原則：總原則：元素周期律橫行：把電子層數(shù)相同的元素按原子序數(shù)遞增的順序行左到右排列?？v行：把最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序從上到下排列。2.結構：四、元素周期表的應用1.預測新元素為新元素的發(fā)現(xiàn)及預測它們的原子結構和性質提供線索。2.尋找新物質由于在周期表中位置靠近的元素性質相近，在周期表一定區(qū)域內尋找元素，發(fā)現(xiàn)物質的新用途被視為一種相當有效的方法，如在周期表中金屬和非金屬的分界處，可以找到半導體材料。通常制造的農(nóng)藥，所含有的氟、氯、硫、磷等在周期表中的位置靠近，在一定的區(qū)域內。還可以在過渡元素中尋找催化劑和耐高溫耐腐蝕的合金材料?！镜淅?】判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)（1）每一周期都是堿金屬元素開始，稀有氣體元素結束()（2）元素在周期表中的位置取決于元素的核電荷數(shù)()（3）eq\o\al(14,6)C和eq\o\al(14,7)N互為同位素()（4）eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U是同一種核素()（5）所有原子都由質子、中子和核外電子構成()（6）原子的種類大于元素的種類()（7）某種氯原子的中子數(shù)是18，則其質量數(shù)是35，核外電子數(shù)是17()（8）232Tn(釷元素的一種核素)轉化成233U是化學變化()（9）元素的最高正價等于該元素的最外層電子數(shù)()（10）同族元素的最外層電子數(shù)一定相同()【答案】（1）×（2）√（3）×（4）×（5）×（6）√（7）√（8）×（9）×（10）×【典例2】下列有關放射性核素氚(eq\o\al(3,1)H)的表述不正確的是()A.eq\o\al(3,1)H原子核外電子數(shù)為1B.eq\o\al(3,1)H原子核內中子數(shù)為3C.eq\o\al(3,1)H2與H2化學性質基本相同D.eq\o\al(3,1)H2O具有放射性【答案】B【典例3】下列有關元素周期表的說法正確的是()A．元素周期表有7個橫行、18個縱列，即有7個周期、18個族B．在過渡元素中尋找半導體材料C．俄羅斯專家首次合成了eq\o\al(178,116)X原子，116號元素位于元素周期表中第七周期第ⅥA族D．第ⅠA族的元素全部是金屬元素【答案】C【解析】元素周期表中的第Ⅷ族包含8、9、10共3個縱列，因此元素周期表雖然共18個縱列，但共16個族，A錯誤；在金屬和非金屬的分界線附近尋找半導體材料，B錯誤；第七周期0族元素為118號，則116號元素位于元素周期表中第七周期第ⅥA族，C正確；第ⅠA族的元素包括H和堿金屬元素，D錯誤。【典例4】核內中子數(shù)為N的R2＋，質量數(shù)為A，則它的ng氧化物中所含質子的物質的量是()A.eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)molB.eq\f(n,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋Z)molD.eq\f(n,A)(A－N＋6)mol【答案】A【解析】在化學變化中質子、中子均不變，故R2＋的質量數(shù)為A，中子數(shù)為N，則R原子的質量數(shù)也為A，中子數(shù)也為N，故R原子的質子數(shù)為A－N，R2＋的氧化物為RO，摩爾質量為(A＋16)g·mol－1，ngRO的物質的量為eq\f(n,A＋16)mol。1molRO中含質子(A－N＋8)mol，故ngRO中含質子的物質的量為eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol，A項正確。元素周期律第2節(jié)元素周期律第2節(jié)一、變化的實質1.核電荷數(shù)變化和電子層數(shù)有關2.電子層結構變化和最外層電子數(shù)相關二、變化規(guī)律項目同周期(從左到右)同主族(從上到下)原子結構電子層數(shù)相同依次增加最外層電子數(shù)依次增加1個相同原子半徑逐漸減小逐漸增大元素性質金屬性逐漸減弱逐漸增強非金屬性逐漸增強逐漸減弱主要化合價最高正價：＋1→＋7(O、F除外)負化合價：主族序數(shù)－8(H為－1價)相同，最高正價數(shù)＝主族序數(shù)(O、F除外)化合物性質最高價氧化物對應水化物酸性逐漸增強堿性逐漸減弱酸性逐漸減弱堿性逐漸增強氫化物穩(wěn)定性逐漸增強逐漸減弱三、金屬性、非金屬性強弱的判斷方法（1）金屬性強弱比較本質原子越易失電子，金屬性越強(與原子失電子數(shù)目無關)判斷方法①在金屬活動性順序表中越靠前，金屬性越強②單質與水或非氧化性酸反應制取氫氣越容易，金屬性越強③單質還原性越強或陽離子氧化性越弱，金屬性越強④最高價氧化物對應水化物的堿性越強，金屬性越強⑤若Xn＋＋Y→X＋Ym＋，則Y比X的金屬性強⑥元素在周期表中的位置，左邊或下方元素的金屬性強（2）非金屬性強弱比較本質原子越易得電子，非金屬性越強(與原子得電子數(shù)目無關)判斷方法①與H2化合越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強②單質氧化性越強或陰離子還原性越弱，非金屬性越強③最高價氧化物對應水化物的酸性越強，非金屬性越強④元素在周期表中的位置，右邊或上方元素的非金屬性強四、對角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素有些性質是相似的，如【典例1】四種短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W、X的簡單離子具有相同電子層結構，X的原子半徑是短周期主族元素原子中最大的，W與Y同族，Z與X形成的離子化合物的水溶液呈中性。下列說法正確的是()A．簡單離子半徑：W<X<ZB．W與X形成的化合物溶于水后溶液呈堿性C．氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W<YD．最高價氧化物的水化物的酸性：Y>Z【答案】B【解析】四種短周期主族元素的原子序數(shù)依次增大，X的原子半徑是短周期主族元素原子中最大的，則X為Na元素；Z與X(Na)形成的離子化合物的水溶液呈中性，則Z為Cl元素；因W與X的簡單離子電子層結構相同，且W與Y同族，則W可能為N(或O)元素、Y可能為P(或S)元素。A項，Na＋與N3－(或O2－)電子層結構相同，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，電子層數(shù)越多離子半徑越大，故離子半徑：Na＋<N3－(或O2－)<Cl－。B項，W與X形成的化合物Na2O、Na2O2(或：Na3N)溶于水后的溶液均為NaOH溶液(或NaOH和NH3的混合溶液)，呈堿性。C項，元素的非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強，故熱穩(wěn)定性：W>Y。D項，最高價氧化物對應的水化物中HClO4是最強的無機酸?！镜淅?】下列各組離子半徑，從小到大排列正確的是A．S2、Cl、K+ B．Na+、Mg2+、Al3+ C．Cl、Br、I D．K+、F、O2【答案】C【解析】A．S2、Cl、K+電子層結構相同，所以半徑由大到小的順序為：S2＞Cl＞K+，故A不符合題意；B．Na+、Mg2+、Al3+電子層結構相同，所以半徑由大到小的順序為：Na+＞Mg2+＞Al3+，故B不符合題意；C．Cl、Br、I電子層數(shù)逐漸增多，所以半徑由大到小的順序為：Cl＜Br＜I，故C符合題意；D．K+有3個電子層，F(xiàn)、O2有2個電子層，則半徑由大到小的順序為：K+＞O2＞F，故D不符合題意；故選：C?！镜淅?】依據(jù)元素周期表及元素周期律，下列推斷正確的是()A．H3BO3的酸性比H2CO3的強B．Mg(OH)2的堿性比Be(OH)2的強C．HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性逐漸增強D．若M＋和R2－的核外電子層結構相同，則離子半徑：M＋>R2－【答案】B【解析】非金屬性：C>B，故酸性：H3BO3<H2CO3，A項錯誤；非金屬性：Cl>Br>I，則HCl，HBr，HI的熱穩(wěn)定性依次減弱，C項錯誤；電子層結構相同，則M的原子序數(shù)－1＝R的原子序數(shù)＋2，則原子序數(shù)為R<M，具有相同電子層結構的離子，核電荷數(shù)越大，半徑越小，則離子半徑：M＋<R2－，D項錯誤?！镜淅?】應用元素周期律的知識，可以預測一些元素及其化合物的性質。下列預測錯誤的是()A．硒化氫無色、有毒，比硫化氫易分解B．鉈能與NaOH溶液作用產(chǎn)生氫氣C．氫氧化銫屬于強堿D．鋁離子是第三周期中半徑最小的簡單離子【答案】B【解析】同主族元素自上而下，非金屬性逐漸減弱，非金屬性越強氫化物越穩(wěn)定，硒(Se)是第ⅥA族元素，與S同族，其氫化物有毒，與氫的鍵合能力比硫弱，硒化氫比硫化氫易分解，故A正確；同主族元素化合物的性質具有相似性和遞變性，鉈(Tl)與鋁同主族，其單質能與鹽酸反應，由于鉈比鋁活潑，沒有兩性，所以不能與氫氧化鈉反應，故B錯誤；銫與鈉同主族，同主族元素自上而下，金屬性逐漸增強，氫氧化銫屬于強堿，故C正確；第三周期中陽離子半徑小于陰離子半徑，且具有相同電子層結構的離子中原子序數(shù)大的離子半徑小，則鋁離子是其所在周期中半徑最小的簡單離子，故D正確?；瘜W鍵第3節(jié)化學鍵第3節(jié)一、離子鍵和共價鍵的比較鍵型離子鍵共價鍵非極性鍵極性鍵概念使陰、陽離子結合成化合物的靜電作用原子之間通過共用電子對所形成的相互作用特點陰、陽離子間的相互作用共用電子對不發(fā)生偏移共用電子對偏向吸引電子能力強的原子成鍵粒子陰、陽離子原子成鍵條件活潑金屬和活潑非金屬同種非金屬元素原子不同種非金屬元素的原子存在強堿、大多數(shù)鹽、典型的金屬氧化物、所有銨鹽中非金屬單質、某些化合物(如Na2O2)中非金屬元素的氣態(tài)氫化物、酸類、非金屬氧化物、堿、極少數(shù)鹽(如AlCl3)、多數(shù)有機化合物中二、化學鍵、分子間作用力、氫鍵的比較化學鍵分子間作用力氫鍵概念相鄰原子間強烈的相互作用分子間存在的微弱的相互作用存在于分子間或分子內的一種比分子間作用力稍強的相互作用存在范圍分子內或某些晶體內分子間分子間或分子內作用力大小大小強于分子間作用力弱于化學鍵性質影響主要影響物質的化學性質主要影響物質的物理性質影響物質的熔沸點、密度、溶解性等三、物質結構和元素周期律綜合題的解答方法依據(jù)元素“位—構—性”關系，在具體解題過程中，必須具備以下三個方面的能力：【典例1】下面是同學們熟悉的物質：①O2；②金剛石；③NaBr；④H2SO4；⑤Na2CO3；⑥NH4Cl；⑦NaHSO4；⑧Ne；⑨Na2O2；⑩NaOH（1）這些物質中，只含有共價鍵的是________(填序號，下同)；只含有離子鍵的是__________；既含有共價鍵又含有離子鍵的是________________；不存在化學鍵的是________；屬于共價化合物的是________；屬于離子化合物的是________。（2）將NaHSO4溶于水，破壞了NaHSO4中的________，寫出其電離方程式：________________；NaHSO4在熔融狀態(tài)下電離，破壞了NaHSO4中的________，寫出其電離方程式：______________。【答案】（1）①②④③⑤⑥⑦⑨⑩⑧④③⑤⑥⑦⑨⑩（2）離子鍵和共價鍵NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al(2－,4)離子鍵NaHSO4=Na＋＋HSOeq\o\al(－,4)【解析】（1）O2.金剛石中只含有共價鍵；H2SO4中只含有共價鍵，是共價化合物；NaBr中只含有離子鍵，是離子化合物；Na2CO3.NH4Cl、NaHSO4.Na2O2.NaOH都是既含有離子鍵又含有共價鍵的離子化合物；稀有氣體Ne是單原子分子，不含任何化學鍵。（2）NaHSO4溶于水電離時，Na＋與HSOeq\o\al(－,4)之間的離子鍵被破壞，HSOeq\o\al(－,4)中H＋與SOeq\o\al(2－,4)之間的共價鍵也被破壞；而在熔融狀態(tài)電離時只破壞離子鍵?！镜淅?】下列各組中每種物質都既有離子鍵又有共價鍵的是()A．NaOHH2SO4(NH4)2SO4B．MgONa2SO4HNO3C．Na2O2KOHNa3PO4D．HClAl2O3MgCl2【答案】C【解析】H2SO4中只含共價鍵，A錯誤；MgO中只含離子鍵，HNO3中只含共價鍵，B錯誤。【典例3】短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如圖所示，其中W原子的質子數(shù)是其最外層電子數(shù)的3倍。下列說法不正確的是()A．原子半徑：W>Z>Y>XB．最高價氧化物對應水化物的酸性：X>W>ZC．最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：Y>X>W>ZD．元素X、Z、W的最高化合價分別與其主族序數(shù)相等【答案】A【解析】根據(jù)題目中所給周期表短周期的一部分可知，X、Y是第二周期元素，Z、W為第三周期元素