物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律一直為高考的熱點(diǎn),在學(xué)習(xí)中應(yīng)掌握以下幾個方面的知識點(diǎn)及考點(diǎn)。
一、原子結(jié)構(gòu)及其組成微粒間的關(guān)系的考查
1,粒子之間的關(guān)系。
(1)中性原子:符號為AZX,電性關(guān)系為原子序數(shù)一核電荷數(shù)一核內(nèi)質(zhì)子數(shù)一核外電子數(shù)。
(2)陽離子:符號AZ全Xm+,電性關(guān)系為原子序數(shù)一核電荷數(shù)一核內(nèi)質(zhì)子數(shù)一核外電子數(shù)+m。
(3)陰離子:符號AZ疊Xn-,電性關(guān)系為原子序數(shù)一核電荷數(shù)一核內(nèi)質(zhì)子數(shù)一核外電子數(shù)-n。
質(zhì)量關(guān)系:質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。
2.1~20號元素原子的常見電子層結(jié)構(gòu)特征。
1~20號元素原子的常見電子層結(jié)構(gòu)特征常作為推斷題的突破口:(1)最外層有1個電子的元素有H、L1、Na、K;(2)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素有Be.Ar;(3)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素為C; (4)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素為O; (5)最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)總數(shù)一半的元素有Li,P;(6)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的元素為Ne;(7)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素有Li,Si;(8)次外層電子數(shù)是其他各層電子總數(shù)2倍的元素有Li、Mg;(9)次外層電子數(shù)與其他各層電子總數(shù)相等的元素有Be、S;(10)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素有H、Be、Al。
3.元素、同位素、核素之間的聯(lián)系和區(qū)別
例1 金屬鈦對人體體液無毒且有惰性,能與肌肉和骨骼生長在一起,有“生物金屬”之稱。下列有關(guān)48 22Ti和50 22Ti的說法中正確的是()。
解析:同位素的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)相等,但中子數(shù)和質(zhì)量數(shù)不同。48 22Ti和50 22Ti的質(zhì)子數(shù)均為22,中子數(shù)分別為26和28,二者為不同的核素。
答案:B
二、元素周期表中“位、構(gòu)、性”的關(guān)系及應(yīng)用的考查
1.性質(zhì)與位置互推問題是解題的關(guān)鍵,要求熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,主要包括:(1)元素的金屬性、非金屬性;(2)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性;(3)最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性;(4)金屬與H2O或酸反應(yīng)的難易程度。
2.結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的互推問題是解題的要素:(1)原子結(jié)構(gòu)決定元素原子得失電子的能力;(2)同主族元素最外層電子數(shù)相同,化學(xué)性質(zhì)相似;(3)通過原子結(jié)構(gòu)判斷元素金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱。
例2 短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物,n是元素Z的單質(zhì),通常為黃綠色氣體,q的水溶液具有漂白性,0.01mol·L-1r溶液的pH為2,s通常是難容于水的混合物。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下聽示。下列說法正確的是()。
A.原子半徑的大小W B.元素的非金屬性Z>X>Y C.Y的氫化物常溫常壓下為液態(tài) D.X的最高價氧化物的水化物為強(qiáng)酸 解析:由n是元素Z的單質(zhì),通常為黃綠色氣體,可知Z元素為Cl,n為Cl2,再根據(jù)q的水溶液具有漂白性,可知q為HClO、由0.01mol·L-1r溶液的pH為2,可判斷r為一元強(qiáng)酸,則r為HCl、然后根據(jù)n和p的反應(yīng)條件,以及s通常是難溶于水的混合物,可知P為烷烴,s為烷烴的氯代物。根據(jù)題意,W、X、Y.Z是短周期原子序數(shù)依次增加的四種元素,可進(jìn)一步推知W、X、Y、Z分別為H、C、O、Cl。A項(xiàng),根據(jù)原子半徑的變化規(guī)律,可知原子半徑H 答案:C 三、元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱判斷的考查 1.金屬性比較。 本質(zhì):原子越易失去電子,金屬性越強(qiáng)。 【判斷依據(jù)】 結(jié)構(gòu)比較法:最外層電子數(shù)越少,電子層數(shù)越多,元素金屬性越強(qiáng)。 實(shí)驗(yàn)比較法:①在金屬活動性順序中位置越靠前,金屬性越強(qiáng);②單質(zhì)與水或非氧化性酸反應(yīng)置換H2的能力越強(qiáng),金屬性越強(qiáng);③單質(zhì)還原性越強(qiáng)或陽離子氧化性越弱,金屬性越強(qiáng);④最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng),金屬性越強(qiáng);⑤若Xn++Y→X+Ym+,則Y比X金屬性強(qiáng)。 2.非金屬性比較。 本質(zhì):原子越易得電子,非金屬性越強(qiáng)。 【判斷依據(jù)】 結(jié)構(gòu)比較法:最外層電子數(shù)越多,電子層數(shù)越少,非金屬性越強(qiáng)。 實(shí)驗(yàn)比較法:①單質(zhì)與H2化合越容易,氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強(qiáng);②單質(zhì)氧化性越強(qiáng),陰離子還原性越弱,非金屬性越強(qiáng);③最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng),非金屬性越強(qiáng);④An-+B→Bm-+A,則B比A非金屬性強(qiáng)。 例3 元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相對位置如下所示,其中R單質(zhì)在暗處與H2劇烈化合并發(fā)生爆炸,則下列判斷正確的是()。 A.R與Q的電子數(shù)相差27 B.非金屬性:Z C.氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:R D.最高價氧化物的水化物的酸性T>Q 四、單核微粒半徑比較的考查 1.不同種元素形成的微粒比較。 ①同周期元素的微粒:同周期元素的原子或最高價陽離子或最低價陰離子半徑隨核電荷數(shù)增大而逐漸減?。ㄏ∮袣怏w元素除 ②同主族元素的微粒:同主族元素的原子或離子半徑隨核電荷數(shù)增大而逐漸增大, 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)的離子半徑(包括陰、陽離子)隨核電荷數(shù)的增加而減小,如 2.同種元素形成的微粒比較。同種元素原子形成的微粒電子數(shù)越多,半徑越大,如 3.核電荷數(shù)、電子層數(shù)、電子數(shù)均不相同的微粒比較。選擇一種參照微粒進(jìn)行比較, 例4 已知短周期元素的四種離子A2+、B+、C3-、D-具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則下列敘述中正確的是()。 解析:由于四種離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),離子所對應(yīng)的元素應(yīng)位于相鄰兩個周期,根據(jù)陰陽離子所帶的電荷數(shù),得出元素在周期表中的位置關(guān)系,進(jìn)而可知原子序數(shù)大小應(yīng)為A>B>D>G,A項(xiàng)錯誤;根據(jù)原子半徑的遞變規(guī)律,可以判斷B項(xiàng)正確;C項(xiàng)應(yīng)為C3->D->B+>A2+;還原性C3->D-,D項(xiàng)錯誤。 答案:B 五、物質(zhì)結(jié)構(gòu)中微粒間相互作用的考查 1.物質(zhì)所含化學(xué)鍵的情況。 (1)只含共價鍵的物質(zhì)。 a.只含非極性共價鍵的物質(zhì):同種非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì),如I2、N2、P4、金剛石、晶體硅等。 (4)無化學(xué)鍵的物質(zhì):稀有氣體,如氬氣、氦氣等。 2.離子化合物和共價化合物的判斷方法。 (1)根據(jù)構(gòu)成化合物,的粒子間是以離子鍵還是以共價鍵結(jié)合來判斷:一般來說,活潑的金屬原子和活潑的非金屬原子間形成的是離子鍵,同種或不同種非金屬原子間形成的是共價鍵。 (2)根據(jù)化合物的類型.來判斷:大多數(shù)堿性氧化物、強(qiáng)堿和鹽都屬于離子化合物;非金屬氫化物、非金屬氧化物、含氧酸都屬于共價化合物。 (3)根據(jù)化合物的性質(zhì)來判斷:熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低的化合物(或SiO2、SiC等)是共價化合物;溶于水后不能發(fā)生電離的化合物是共價化合物;熔化狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物是離子化合物,不導(dǎo)電的化合物是共價化合物。 例5 判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“X”)。 ①H與O、H與N均可形成既含極性共價鍵又含非極性共價鍵的化合物。() ②非金屬元素組成的化合物中只含共價建。() ③常溫下,4gCH4含有NA個C-H共價鍵。() ④NaHCO3、HCOONa均含有離子鍵和共價鍵。() ⑤不同元素的原子構(gòu)成的分子只含極性共價鍵。() ⑥N(NO2)3分子中N、O間形成的共價鍵是非極性鍵。() ⑦C、N、O、H四種元素形成的化合物一定既有離子鍵,又有共價鍵。() ⑧形成離子鍵的陰陽離子間只存在靜電吸引力。() ⑨HCl溶液和NaCl溶液均通過離子導(dǎo)電,聽以HCl和NaCl均是離子化合物。() ⑩SO3和H2O反應(yīng)形成的化合物是離子化合物、。() 11元素s可與元素C形成共價化合物CS2。() 12化合物 HCI與NaCl含有相同類型的化學(xué)鍵。() 解析:H2O2、H2N-NH2兩種物質(zhì)中既含極性共價鍵,又含非極性共價鍵,①正確;非金屬元素組成的化合物中也可能含離子鍵,如NH4Cl中含離子鍵,②錯誤;1molCH4中含有4mol C-H共價鍵,4gCH4中含有的共價鍵恰好為1mol,即NA個,③正確;Na+與HCO3之間為離子鍵,HCO3內(nèi)部含有共價鍵,Na+與HCOO-之間為離子鍵,HCOO-內(nèi)部含有共價鍵,④正確;不同元素的原子構(gòu)成的分子可能只含有極性共價鍵,如HCl,也可能既含有極性共價鍵,又含有非極性共價鍵,如CH3-CH3中的C-H鍵和C—C鍵,⑤錯誤;兩種不同元素原子之間形成的共價鍵是極性鍵,⑥錯誤;C、N、O、H形成(NH4)2CO3,既含有離子鍵又含有共價鍵,而CO(NH2)2只含有共價鍵而不含有離子鍵,⑦錯誤;形成離子鍵的陰陽離子間既有兩者之間的靜電吸引力,又有電子與電子、原子核與原子核之間的靜電斥力,⑧錯誤。HCl是共價化合物,含有共價鍵,NaCI是離子化合物,含有離子鍵,⑨12錯誤。SO3與H2O反應(yīng)生成H2SO4,在水中電離:H2SO4=ZH++SO42-,但H2SO4本身為共價化合物,⑩錯誤;非金屬元素S與C形成的CS2屬共價化合物,11正確。 答案:①√②×③√④√⑤×⑥×⑦×⑧×⑨×⑩×11√12× 六、主族元素原子序數(shù)差的關(guān)系規(guī)律的考查 1.同周期主族元素原子序數(shù)差的關(guān)系規(guī)律。 (1)短周期元素原子序數(shù)差一族序數(shù)差。 (2)兩種元素分布在過渡元素同側(cè)時,原子序數(shù)差一族序數(shù)差。兩種元素分布在過渡元素兩側(cè)時,第四或第五周期元素原子序數(shù)差一族序數(shù)差+10,第六周期元素原子序數(shù)差一族序數(shù)差+24。 (3)第四、五周期的ⅡA與ⅢA族原子序數(shù)之差都為11,第六周期的ⅡA與ⅢA族原子序數(shù)之差為25。 2.同主族、鄰周期元素的原子序數(shù)差的關(guān)系。 (1)ⅠA族元素,隨電子層數(shù)的增加,原子序數(shù)依次相差2,8、8、18、18、32。 (2)ⅡA族和。族元素,隨電子層數(shù)的增加,原子序數(shù)依次相差8、8、18、18、32。 (3)ⅢA~ⅦA族元素,隨電子層數(shù)的增加,原子序數(shù)依次相差8、18、18、32。 例6 已知X、Y、Z三種主族元素在元素周期表中的位置如下所示,設(shè)X的原子序數(shù)為a。則下列說法不正確的是()。 七、原子序數(shù)、族序數(shù)、主要化合價關(guān)系規(guī)律的考查 原子序數(shù)、族序數(shù)、主要化合價關(guān)系規(guī)律:主族元素原子序數(shù)、族序數(shù)、主要化合價其奇偶性一致,奇數(shù)士奇數(shù)一偶數(shù),奇數(shù)士偶數(shù)一奇數(shù),偶數(shù)士偶數(shù)一偶數(shù)。 八、對角線規(guī)則的考查 在元素周期表中,有些元素的性質(zhì)與在周期表中左上方或右下方的另一主族元素性質(zhì)相似,這稱為對角線規(guī)則。如Li與Mg,Be與Al,B與Si這三對元素在周期.表中處于對角線位置,每一組性質(zhì)相似??荚囍谐R允煜さ腗g、Al、Si的性質(zhì)來摸仿推測Li、Be、B的有關(guān)性質(zhì)。 九、短周期元素及其主要化合物的特性的考查 短周期元素及其主要化合物的特性常作為推斷題的突破口,常見的主要有:(1)形成化合物種類最多的元素、單質(zhì)是自然界中硬度最大的物質(zhì)的元素或氣態(tài)氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的元素:C。(2)空氣中含量最多的元素或氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性的元素:N。(3)地殼中含量最多的元素、氫化物沸點(diǎn)最高的元素或氫化物在通常情況下呈液態(tài)的元素:O。(4)等物質(zhì)的量的單質(zhì)最輕的元素:H;等物質(zhì)的量的最輕的金屬單質(zhì):Li。(5)最高價氧化物及其水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的元素:Al。(6)元素的單質(zhì)在常溫下能與水反應(yīng)放出氣體的短周期元素Li、Na、F。(7)具有漂白性的物質(zhì):氯水、二氧化硫、過氧化鈉,雙氧水(H2O2)。 (責(zé)任編輯 謝啟剛)