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考點十二 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律知識點講解 【知識講解】 一. 原子結(jié)構(gòu) 1. 原子核的構(gòu)成 核電荷數(shù)(Z) == 核內(nèi)質(zhì)子數(shù) == 核外電子數(shù) == 原子序數(shù) 2. 質(zhì)量數(shù)：將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值加起來，所得的數(shù)值，叫質(zhì)量數(shù)。 質(zhì)量數(shù)（A）= 質(zhì)子數(shù)（Z）+ 中子數(shù)（N）==近似原子量 3. 原子構(gòu)成 4. 表示方法 典例1（天津市2017-2018學(xué)年第二學(xué)期高三化學(xué)模擬）下列說法不正確的有幾個 ①質(zhì)子數(shù)相同的微粒一定屬于同一種元素 ②同一元素的核素種數(shù)由中子數(shù)決定 ③Cl2中35C1與37Cl兩種核素的個數(shù)之比與HCl中35Cl與37C1的個數(shù)之比相等 ④18 g H2O中含有的中子數(shù)為10NA ⑤標(biāo)準(zhǔn)狀況下，等體積CH4和HF所含的分子數(shù)相同 ⑥只有活潑金屬元素與活潑非金屬元素之間才能形成離子鍵 ⑦等物質(zhì)的量的CN-和N2含有的共用電子對數(shù)相等 ⑧通過化學(xué)變化可以實現(xiàn)16O與18O之間的相互轉(zhuǎn)化 A． 2個 B． 3個 C． 4個 D． 5個 【答案】D 質(zhì)量數(shù)不同,物理性質(zhì)不同,在自然界中其原子百分比組成不變,故正確；④18g水的物質(zhì)的量為1mol，1mol水中含有8mol中子，含有的中子數(shù)為8NA，故錯誤；⑤在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，CH4為氣體，HF為液體，等體積CH4和HF的物質(zhì)的量不同，所含的分子數(shù)不相同，故錯誤；⑥非金屬元素之間也可以形成離子鍵，如氯化銨中銨根離子與氯離子之間，所以不一定只有金屬元素和非金屬元素才能形成離子鍵，故錯誤；⑦CN-離子中含有碳氮三鍵，帶有1個單位負(fù)電荷，其電子式為：，1mol含有的共用電子對為3mol，氮氣分子中存在氮氮三鍵，N2的電子式為：，1mol含有的共用電子對為3mol，等物質(zhì)的量的CN-和N2含有的共用電子對數(shù)相等，故正確；⑧化學(xué)變化的實質(zhì)：分子的分裂，原子的重新組合，不能生成新核素，故錯誤；綜上，不正確的有①④⑤⑥⑧，答案選D。 二. 元素、核素、同位素、同素異形體的區(qū)別和聯(lián)系 1. 區(qū)別 名 稱 元 素 核 素 同位素 同素異形體 本 質(zhì) 質(zhì)子數(shù)相同的一類原子的總稱 質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)都一定的原子 質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素 同種元素形成的不同單質(zhì) 范 疇 同類原子 原子 原子 單質(zhì) 特 性 只有種類，沒有個數(shù) 化學(xué)反應(yīng)中的最小微粒 化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同 元素相同、性質(zhì)不同 決定因素 質(zhì)子數(shù) 質(zhì)子數(shù)、中子數(shù) 質(zhì)子數(shù)、中子數(shù) 組成元素、結(jié)構(gòu) 舉 例 H、C、O三種元素 H、H、H三種核素 H、H、H互稱同位素 O2與O3互為同素異形體 2. 聯(lián)系 【名師點睛】 (1) 在辨析核素和同素異形體時，通常只根據(jù)二者研究范疇不同即可作出判斷。 (2) 同種元素可以有多種不同的同位素原子，所以元素的種類數(shù)目遠(yuǎn)少于原子種類的數(shù)目。 (3) 自然界中，元素的各種同位素的含量基本保持不變。 典例2（2018屆河北省石家莊市高三畢業(yè)班9月模擬考試）2016年6月8日，國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC)公布了新元素的元素符號，113號元素為Nh；ll5號元素為Mc；117號元素為Ts；ll8號元素為Og。關(guān)于這四種元素，下列說法正確的是 A. Al的金屬性強于Nh B. Mc所在族的某種元素是一種優(yōu)良的半導(dǎo)體，并在芯片產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛 C. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:HF>HTs D. Og所在族的所有元素都達(dá)到了最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 【答案】C 三. “10電子”、“18電子”的微粒小結(jié) 1. “10電子”微粒 分 子 離 子 一核10電子 Ne N3?、O2?、F?、Na+、Mg2+、Al3+ 二核10電子 HF OH? 三核10電子 H2O NH2? 四核10電子 NH3 H3O+ 五核10電子 CH4 NH4+ 2. “18電子”微粒 分 子 離 子 一核18電子 Ar K+、Ca2+、Cl￣、S2? 二核18電子 F2、HCl HS? 三核18電子 H2S 　 四核18電子 PH3、H2O2 　 五核18電子 SiH4、CH3F，NH2OH 　 六核18電子 N2H4、CH3OH 　 注：其它如C2H6、N2H5+、N2H62+等亦為18電子的微粒。 典例3（2019屆云南省澄江縣一中高三9月份考試）已知五種元素的原子序數(shù)的大小順序為C＞A＞B＞D＞E，A，C同周期，B，C同主族。A與B形成的離子化合物A2B中所有離子的電子數(shù)相同，其電子總數(shù)為30；D和E可形成4核10個電子的分子。試回答下列問題： (1)寫出五種元素的元素符號：A：________、B：________、C：________、D：________、E：________。 (2)用電子式表示離子化合物A2B的形成過程：______________________。 (3)寫出下列物質(zhì)的電子式： ①D元素形成的單質(zhì)：_______________________________________________。 ②E與B形成的化合物：_____________________________________________。 ③A，B，E形成的化合物：___________________________________________。 ④D與E形成的化合物：______________________________________________。 ⑤C，D，E形成的離子化合物：________________________________________。 【答案】NaOSNH或 (或) 【解析】 （3）①D元素形成的單質(zhì)為N2，其電子式為：； ②E與B形成的化合物為H2O或H2O2，電子式為：或； ③A、B、E形成的化合物為NaOH，其電子式為：； ④D與E形成的化合物為NH3等，NH3電子式為：，故答案為：； ⑤C、D、E形成的離子化合物為（NH4）2S或NH4HS，電子式為或。 四. 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 1 2 1H→2He 二 2 8 3Li→10Ne 三 3 8 11Na→18Ar 長 周 期 四 4 18 19K→36Kr 五 5 18 37Rb→54Xe 六 6 32 55Cs→86Rn 七 7 32(填滿時) 87Fr118X(X表示未發(fā)現(xiàn)的118號元素) 2. 族 主 族 副 族 第Ⅷ族 副 族 主 族 0族 列序 數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 族序 數(shù) ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 3. 過渡元素 元素周期表中從ⅢB到ⅡB共10個縱行，包括了第Ⅷ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ⅡA族與第ⅢB族之間，即第2、3列之間； (2) 第ⅡB族與第ⅢA族之間，即第12、13列之間。 典例4（2018屆湖南省常德市高三第一次模擬考試）X、Y、Z、M、R為五種短周期元素，其原子半徑和最外層電子數(shù)之間的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是 A. 簡單陽離子半徑:X>R B. 最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性:ZW 【答案】B 七. 元素金屬性、非金屬性強弱判斷依據(jù) 1. 元素金屬性強弱判斷依據(jù) ⑴　根據(jù)常見金屬活動性順序表判斷 金屬元素的金屬性與金屬單質(zhì)的活動性一般是一致的，即越靠前的金屬活動性越強，其金屬性越強。 。。。。。。 Na Mg Al Zn Fe 。。。。。。 單質(zhì)活動性增強，元素金屬性也增強 需說明的是這其中也有特殊情況，如Sn和Pb，金屬活動性Sn﹥Pb，元素的金屬性是Sn﹤Pb，如碰到這種不常見的元素一定要慎重，我們可采用第二種方法。 ⑵　根據(jù)元素周期表和元素周期律判斷 同周期元素從左到右金屬性逐漸減弱，如第三周期Na ﹥Mg ﹥Al；同主族元素從上到下金屬性增強，如1中所述，Sn和Pb同屬Ⅳ主族，Sn在Pb的上方 ，所以金屬性Sn﹥Pb。 ⑶　根據(jù)物質(zhì)之間的置換反應(yīng)判斷 通常失電子能力越強，其還原性越強，金屬性也越強，對于置換反應(yīng)，強還原劑和強氧化劑生成弱還原劑和弱氧化劑，因而可由此進(jìn)行判斷。如：Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu 說明鐵比銅金屬性強。這里需說明的是Fe對應(yīng)的為Fe2+，如：Zn + Fe2+ === Zn2+ + Fe 說明金屬性Zn﹥Fe，但Cu +2Fe3+ === Cu2+ + 2Fe2+，卻不說明金屬性Cu﹥Fe，而實為Fe﹥Cu。 ⑷　根據(jù)金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)的劇烈程度或置換氫氣的難易判斷某元素的單質(zhì)與水或酸反應(yīng)越容易、越劇烈，其原子失電子能力越強，其金屬性就越強。如Na與冷水劇烈 反應(yīng)，Mg與熱水緩慢反應(yīng)，而Al與沸水也幾乎不作用，所以金屬性有強到弱為Na ﹥Mg ﹥Al；再如：Na、Fe、Cu分別投入到相同體積相同濃度的鹽酸中，鈉劇烈反應(yīng)甚至爆炸，鐵反應(yīng)較快順利產(chǎn)生氫氣，而銅無任何現(xiàn)象，根本就不反應(yīng)，故金屬性強弱：Na ﹥Mg ﹥Al。 ⑸　 根據(jù)元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱判斷 如從NaOH為強堿，Mg(OH)2為中強堿，Al(OH)3為兩性氫氧化物可得知金屬性：Na ﹥Mg ﹥Al。 ⑹　根據(jù)組成原電池時兩電極情況判斷通常當(dāng)兩種不同的金屬構(gòu)成原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬性較強 如Zn和Cu比較時，把Zn和Cu用導(dǎo)線連接后放入稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)銅片上有氣泡，說明鋅為負(fù)極，故金屬性Zn﹥Cu。但也應(yīng)注意此方法判斷中的特殊情況，如鋁和銅用導(dǎo)線連接后放入冷濃硝酸中，因鋁鈍化，銅為負(fù)極，但金屬性卻為Al﹥Cu。 ⑺　根據(jù)金屬陽離子氧化性強弱判斷 一般來說對主族元素而言最高價陽離子的氧化性越弱，則金屬元素原子失電子能力越強，即對應(yīng)金屬性越強。 ⑻　根據(jù)在電解過程中的金屬陽離子的放電順序判斷 放電順序：Ag+>Hg2+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 在電解過程中一般先得到電子的金屬陽離子對應(yīng)金屬的金屬性比后得到電子的金屬陽離子對應(yīng)金屬的金屬性弱，即位置越靠前的對應(yīng)金屬的金屬性越弱。如含有Cu2+ 和Fe2+的溶液電解時Cu2+先得電子，所以金屬性Fe﹥Cu。其實這一方法同7本質(zhì)上是一樣的。 ⑼　根據(jù)金屬失電子時吸收能量多少判斷 元素原子或離子失去或得到電子時必然伴隨有能量變化，就金屬元素原子失電子而言，在一定條件下，失電子越容易，吸收的能量越少金屬性越強；失電子越難，吸收的能量越多，金屬性越弱。如兩金屬原子X、Y，當(dāng)它們分別失去一個電子后，都形成稀有氣體原子電子層結(jié)構(gòu)X吸收的能量大于Y，故金屬性Y>X。 由以上分析可知，在判斷金屬性強弱時要綜合運用各方面知識進(jìn)行，以防判斷時出現(xiàn)偏頗。 2. 元素非金屬性強弱判斷依據(jù) ⑴　根據(jù)元素周期表判斷 同一周期從左到右，非金屬性逐漸增強；同一主族從上到下非金屬性逐漸減弱。 ⑵　從元素單質(zhì)與氫氣化合難易上比較 非金屬單質(zhì)與H2化合越容易，則非金屬性越強。如： F2與H2可爆炸式的反應(yīng)，Cl2與H2點燃或光照即可劇烈反應(yīng)，Br2與H2需在200℃時才緩慢進(jìn)行，而I2與H2的反應(yīng)需在更高溫度下才能緩慢進(jìn)行且生成的HI很不穩(wěn)定，同時發(fā)生分解，故非金屬性F>Cl>Br>I。 ⑶　 從形成氫化物的穩(wěn)定性上進(jìn)行判斷 氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強。如：H2S在較高溫度時即可分解，而H2O在通電情況下才發(fā)生分解，所以非金屬性O(shè)>S。 ⑷　從非金屬元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強弱判斷（F除外，因F無正價） 若最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強，則非金屬性越強。 例如：原硅酸（H4SiO4）它難溶于水，是一種很弱的酸，磷酸（H3PO4）則是中強酸，硫酸（H2SO4）是強酸，而高氯酸（HClO4）酸性比硫酸還要強，則非金屬性SiY如已知：2H2S + O2 === 2S↓ + 2H2O，則非金屬性O(shè)>S；另鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)也很好的證明了這一點。 ⑹　從非金屬陰離子還原性強弱判斷 非金屬陰離子還原性越強，對應(yīng)原子得電子能力越弱，其非金屬性越弱，即“易失難得”，指陰離子越易失電子，則對應(yīng)原子越難得電子。 ⑺　從對同一種物質(zhì)氧化能力的強弱判斷 如Fe和Cl反應(yīng)比Fe和S反應(yīng)容易，且產(chǎn)物一個為Fe3+，一個為Fe2+，說明Cl的非金屬性比S強。 ⑻　根據(jù)兩種元素對應(yīng)單質(zhì)化合時電子的轉(zhuǎn)移或化合價判斷 一般來說，當(dāng)兩種非金屬元素化合時，得到電子而顯負(fù)價的元素原子的電子能力強于失電子而顯正 價的元素原子。如：S + O2 = SO2，則非金屬性O(shè)>S。 ⑼　從等物質(zhì)的量的非金屬原子得到相同數(shù)目電子時放出能量的多少判斷非金屬性強時，放出能量多，非金屬性弱時，放出能量少。 綜上所述可知，元素的金屬性和非金屬性與元素得失電子能力以及對應(yīng)單質(zhì)或離子的氧化性和還原性有著密不可分的關(guān)系，它們可相互推導(dǎo)；這部分內(nèi)容也是對金屬元素和非金屬元素知識的整合與提高，一定要詳細(xì)分析，理解記憶，才能撥開解題時的種種迷霧，得出正確答案。 典例7（2018屆四川省成都市郫都區(qū)高三期中）利用右圖所示裝置進(jìn)行下列實驗，能得出相應(yīng)實驗結(jié)論的是 選項 ① ② ③ 實驗結(jié)論 A 稀硫酸 Na2SO3 Na2SiO3溶 非金屬性：S>Si B 濃硫酸 蔗糖 溴水 濃硫酸具有脫水性、氧化性 C 稀鹽酸 Na2SO3 Ba(NO3)2溶液 SO2與可溶性鋇鹽均可生成白色沉淀 D 濃硝酸 Na2CO3 Na2SiO3溶液 酸性：硝酸>碳酸>硅酸 【答案】B 八. 化學(xué)鍵 1. 概念：使離子相互結(jié)合或原子相互結(jié)合的作用力。 2. 分類 離子鍵 化學(xué)鍵 極性共價鍵 共價鍵 非極性共價鍵 典例8（2018屆山東省濰坊市上學(xué)期高三期中考試）W、X、Y、Z是四種短周期非金屬元素，原子序數(shù)依次增大。X、Y原子核外L電子層的電子數(shù)之比為3：4，X與Z為同主族元素，且X、Y、Z的最外層電子數(shù)之和為16，W的簡單離子W-能與水反應(yīng)生成單質(zhì)W2。下列說法正確的是 A. 單質(zhì)熔點：Z>Y B. W與X形成的化合物中只含有極性鍵 C. 最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：Z>Y D. 氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：Z>X 【答案】C 【解析】W、X、Y、Z是四種短周期非金屬元素，原子序數(shù)依次增大。W的簡單離子W-能與水反應(yīng)生成單質(zhì)W2，則W應(yīng)該是H，X、Y原子核外L電子層的電子數(shù)之比為3：4，即 X 、Y原子核外L電子層的電子數(shù)分別為3、4或6、8，結(jié)合X與Z為同主族元素，且X、Y、Z的最外層電子數(shù)之和為16，推出X為O、Y為Si、Z為S。因S為分子晶體，Si為原子晶體，故單質(zhì)熔點：Z(S)Y(H2SiO3)，C項正確；非金屬性越強，氫化物就越穩(wěn)定，故氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：Z(H2S)B>A>C B. 等物質(zhì)的量的BA3和B3A中含有的陰陽離子總數(shù)相等 C. 元素A和D的簡單氫化物分子間僅存在范德華力 D. 元素B和D形成化合物的水溶液呈堿性 【答案】D N3－組成，Na3N由Na＋和N3－組成，等物質(zhì)的量的兩種物質(zhì)中含有的陰陽離子總數(shù)不相等，故B錯誤；C. NH3分子之間存在范德華力和氫鍵，H2S分子之間僅存在范德華力，故C錯誤；D. Na2S中的S2－在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)使溶液呈堿性，故D正確；答案選D。