■河南省鄭州市第一中學 劉善超 王逢云

原子結構、元素周期律等知識是高考考查的熱點,主要以選擇題的形式呈現。筆者對近幾年高考中的相關試題進行了歸納和整合,以便給同學們提供一個做題的方法和思路,希望能對廣大考生的復習備考有所幫助。

第一類:常規(guī)型

例1原子序數依次增大的元素a、b、c、d,它們的最外層電子數分別為1、6、7、1。a-的電子層結構與氦相同,b和c的次外層有8個電子,c-和d+的電子層結構相同。下列敘述錯誤的是( )。

A.元素的非金屬性次序為c>b>a

B.a和其他3種元素均能形成共價化合物

C.d和其他3種元素均能形成離子化合物

D.元素a、b、c各自最高和最低化合價的代數和分別為0、4、6

答案:B

點撥:本題屬于這部分內容的常規(guī)題型,其中元素的推斷是基礎,可以說推出元素才是做出此類試題的第一環(huán)節(jié),推出元素后還要根據選項逐一分析,各個擊破。本題難度適中,但是在審題的過程中,同學們要注意到“b和c的次外層有8個電子”,說明b和c為第3周期的元素。

第二類:有機型

例2短周期元素W、X、Y、Z的原子序數依次增加。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,通常為黃綠色氣體,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol ·L-1r溶液的pH為2,s通常是難溶于水的混合物。上述物質的轉化關系如圖1所示。下列說法正確的是( )。

圖1

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酸

解析:短周期元素W、X、Y、Z的原子序數依次增加,經推導,元素分別為H、C、O、Cl。這里需要注意的是,物質p為烴,不一定為CH4。在W、X、Y中,X原子的半徑最大,選項A錯誤。在X、Y、Z中,Y的非金屬性最強,選項B錯誤。Y為氧元素,Y的氫化物為H2O或H2O2,常溫常壓下為液態(tài),選項C正確。X為C元素,其最高價氧化物對應的水化物碳酸為弱酸,選項D錯誤。

答案:C

點撥:本題是把有機化學內容滲透到元素周期律里面的試題,出題的方向值得同學們關注。

第三類:核化學型

理解原子結構中質子數和質量數的含義,掌握核反應方程式的意義及反應過程中各種微粒的數量關系,準確推斷出元素。在核反應方程式中,要保證方程式前元素的質量數之和等于方程式后的質量數之和,方程式前元素的質子數之和等于方程式后的質子數之和。

例3自門捷列夫發(fā)現元素周期律以來,人類對自然的認識程度逐步加深,元素周期表中的成員數目不斷增加。

回答問題:2016年IUPAC確認了四種新元素,其中一種為Mc,中文名為“鏌”。元素Mc可由反應Am+--→288Mc+得到。該元素的質子數為____,287Mc與288Mc互為____。

答案:115 同位素

點撥:2019年開始考查到了核化學反應的內容,難度不是很大,做題時認真細心即可得分。

例41934年約里奧-居里夫婦在核反應中用α粒子(即氦He)轟擊金屬原,得到核素Y,開創(chuàng)了人造放射性核素的先河:其中元素X、Y的最外層電子數之和為8。下列敘述正確的是( )。

B.X、Y均可形成三氯化物

C.X的原子半徑小于Y的

D.Y僅有一種含氧酸

解析:根據題目分析,元素X的質量數W為27,關于這一點,若是考生能記住Al的原子量為27,問題就迎刃而解;若是考生沒有記住Al的原子量,還有一種方法可以預判,一般情況下,大部分短周期元素原子的質量數約為其原子序數的2倍,因此可以13.5,推知元素X為13號元素或14號元素,而通過題中信息“其中元素X、Y的最外層電子數之和為8”,可以推出元素X就是Al的相對原子質量為27,故A項錯誤。X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物,分別為AlCl3、PCl3,故B項正確。根據同一周期元素從左到右原子半徑依次減小推知,X(Al)的原子半徑大于Y(P)的,故C項錯誤。Y(P)有多種含氧酸,如H3PO2、H3PO3和H3PO4等,故D項錯誤。

答案:B

A.H3XO3可用于中和濺在皮膚上的NaOH溶液

B.Y單質在空氣中燃燒的產物是Y2O2

C.X和氫元素形成離子化合物

D.6Y和7Y互為同素異形體

解析:根據核反應可知,X的質量數N為4+7-1=10,又根據大部分元素原子的質量數是其原子序數的2倍,可以推知X可能為5號元素B;若X為B元素,則Y為元素Li,又知元素Y在化合物中呈+1價,進一步證實Y就是元素Li,其質子數p=3。H3BO3為弱酸,氫氧化鈉溶液具有腐蝕性,若不慎將NaOH溶液濺到皮膚上,則需先用大量水沖洗,同時涂抹H3BO3中和堿液,故選項A正確。Y為元素Li,在空氣中燃燒的產物只有Li2O,故B選項錯誤。X為元素B,與氫元素可以形成B2H6,B元素與H元素之間以共價鍵相結合,屬于共價化合物,故選項C錯誤。6Li和7Li兩者的質子數均為3,中子數不同,所以兩者互為同位素,故選項D錯誤。

答案:A

第四類:結構式型

例6科學家合成出了一種新化合物(如圖2所示),其中W、X、Y、Z為同一短周期元素,Z核外最外層電子數是X核外電子數的一半,下列敘述正確的是( )。

圖2

A.WZ的水溶液呈堿性

B.元素非金屬性的順序為X>Y>Z

C.Y的最高價氧化物的水化物是中強酸

D.該新化合物中Y不滿足8電子穩(wěn)定結構

解析:W、X、Y、Z為同一短周期元素,根據圖示分析,W為第ⅠA族元素,失去一個電子顯示+1價,因此W可能為H、Li或Na,需要注意的是,離子化合物才能形成圖示的結構,因此W元素排除了是H元素的可能性。在陰離子結構中,有6個Z,并且Z原子只形成一個共價鍵,因此元素Z可能為H、F、Cl元素,其中W、X、Y、Z為同一短周期元素,因此也排除了Z是H元素的可能性。在陰離子結構中,有2個X,并且每個X原子只形成四個共價鍵,因此X為第ⅣA族元素,可能為C或Si元素。本題最容易推錯的是Y元素,因為Y元素原子連2個共價鍵,很多同學會誤認為Y元素為第ⅥA族元素,可能為O或S,其實不然,W 元素在失去一個電子后形成的為W+,這個電子只能被Y元素得到,這是因為結構中Y原子只有1個,X原子有2個,Z原子有6個,一般而言,要是得到電子的話,同種元素原子均應該得到電子,即X原子需要得到2個電子,Z原子需要得到6個電子,因此一定是元素Y得到了電子。Y得電子以后形成穩(wěn)定的8電子結構,并且Y形成了2個共價鍵,說明Y最外層有5個電子,其中有3個單電子,則Y一定是第ⅤA元素,可能為N或P元素。再根據“Z核外最外層電子數是X核外電子數的一半”,可以推知元素X為Si元素。至此,所有元素全部推出,W、X、Y、Z分別為Na、Si、P、Cl。

答案:C

點撥:(1)Y為P元素,其最高價氧化物的水化物是H3PO4,H3PO4屬于弱酸的范疇,并且是弱酸中酸性較強的一種酸,因此也稱為中強酸。(2)關注P元素的其他含氧酸,比如說次磷酸H3PO2分子中雖然有3個H原子,但是次磷酸為一元弱酸。

例7一種由短周期主族元素組成的化合物(如圖3所示),具有良好的儲氫性能,其中元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大、且總和為24。下列有關敘述錯誤的是( )。

圖3

A.該化合物中,W、X、Y之間均為共價鍵

B.Z的單質既能與水反應,也可與甲醇反應

C.Y的最高化合價氧化物的水化物為強酸

D.X的氟化物XF3中原子均為8電子穩(wěn)定結構

解析:題干主要呈現了兩個信息:①短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大、且總和為24;②物質的結構式圖。后者是主要的突破口,W只能形成一個共價單鍵,Z可形成+1價陽離子,結合原子序數的信息,可推斷W為氫元素,Z為鈉元素,X有四條單鍵,兩個Y原子均為三條單鍵,而陰離子團只帶一個負電荷,可推斷Y形成三條共價鍵達到穩(wěn)定結構,為氮元素,根據原子序數和及成鍵數目,推斷X為5號元素硼。根據上述推斷,該化合物中,H、B、N之間均以共用電子對形成共價鍵,A選項正確。Na單質既能與水反應生成氫氧化鈉和氫氣,也能與甲醇反應生成甲醇鈉和氫氣,B選項正確。N的最高價氧化物的水化物HNO3為強酸,C選項正確。BF3中B原子最外層只有6個電子,未達到8電子穩(wěn)定結構,D選項錯誤。

答案:D

點撥:這一類型的題目,化合物的結構式圖是重要的突破口,利用結構式圖可以判斷化學鍵類型及化合物類型,同時可以判斷元素間的共價鍵數目或離子所帶的電荷數,從而推斷出元素的最外層電子數。因此同學們要熟練掌握短周期主族元素的電子排布特點和成鍵特點,熟練掌握化合物的電子式書寫規(guī)則,能根據陌生物質的結構式,推斷元素成鍵數目或最外層電子數目,達到確定元素的目的。

例8一種麻醉劑的分子結構式如圖4所示。其中,X的原子核只有1個質子;元素Y、Z、W原子序數依次增大,且均位于X的下一周期;元素E的原子比W原子多8個電子。下列說法不正確的是( )。

圖4

A.XEZ4是一種強酸

B.非金屬性:W > Z > Y

C.原子半徑:Y > W > E

D.ZW2中,Z的化合價為+2價

解析:題干信息顯示,X的原子核只有1個質子,可知X為H元素?！霸豗、Z、W原子序數依次增大,且均位于X的下一周期”,結合題中所給結構式,Y形成4條共價鍵,可推知Y是C元素。Z形成兩條共價鍵,可推知Z是O元素。W只能形成1條共價鍵,則W為F元素,而“元素E的原子比W原子多8個電子”,可推知E為Cl元素。根據上述推斷,可知XEZ4是HClO4,是一種強酸,A項正確。同一周期主族元素從左至右非金屬性逐漸增強,所以非金屬性F>O>C,B項正確。同一主族元素從上至下原子半徑逐漸增大,原子半徑Cl>F,C項錯誤。在OF2中,F為-1價,則O的化合價為+2價,D項正確。

答案:C

第五類:半衰期型

半衰期:放射性元素衰變到原來一半數量所需的時間,天然存在的放射性元素具有一定的半衰期。

例9放射性同位素14C可用來推算文物的“年齡”。14C的含量每減少一半要經過約5 730年。某考古小組挖掘到一塊動物骨骼,經測定14C還剩余,推測該動物生存年代距今約為( )。

A.5 730×3年 B.5 730×4年

C.5 730×6年 D.5 730×8年

答案:A

點撥:本題是2007年高考題,雖然這種題型在目前高考真題中出現的頻率低些,但是同學們可以關注一下這類題型,近幾年高考考到的幾率還是有的。

第六類:其他類型

例10X、Y為第三周期元素,Y最高正價與最低負價的代數和為6,二者形成的一種化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列說法錯誤的是( )。

A.原子半徑:X>Y

B.簡單氫化物的還原性:X>Y

C.同周期元素形成的單質中Y氧化性最強

D.同周期中第一電離能小于X的元素有4種

答案:D

點撥:利用題中所給的信息可以推導出Y是Cl元素,然后根據[XCl4]+或者[XCl6]-均可以推出X為+5價的P元素,因此本題難度并不大。本題是由一道全國高中生化學競賽試題改編而成的。通過這道試題可以看出,同學們要適當拓展知識面,若是平時學習的過程中已經了解過這些信息,一旦在考試中出現此類試題,就能夠輕松推出相應的元素,達到事半功倍的效果。

【反饋練習】(關于月球土壤方面的內容)

1.人類探測月球發(fā)現,在月球的土壤中含有較豐富的質量數為3的氦,它可以作為未來核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應表示為( )。

2.我國的“神舟五號”載人飛船已發(fā)射成功,“嫦娥”探月工程也已正式啟動。據科學家預測,月球的土壤中吸附著數百萬噸的He,每百噸He核聚變所釋放出的能量相當于目前人類一年消耗的能量。在地球上,氦元素主要以He 的形式存在。下列說法正確的是( )。

3.據報道,月球上有大量3He存在,以下關于3He的說法正確的是( )。

A.3He是4He的同分異構體

B.3He比4He多一個中子

C.3He是4He的同位素

D.3He比4He少一個質子

4.地球上氦元素主要以4He形式存在,而月球土壤中吸附著數百萬噸3He,據估算3He核聚變所釋放的能量可供人類使用上萬年。下列說法正確的是( )。

①3He、4He的化學性質基本相同

②3He、4He具有相同的中子數

③3He核聚變是化學變化

④3He液化是物理變化

A.①② B.①④ C.②③ D.③④

5.我國嫦娥五號探測器帶回1.731 kg的月球土壤,經分析發(fā)現其構成與地球土壤類似,土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z,原子序數依次增大,最外層電子數之和為15,X、Y、Z為同周期相鄰元素,且均不與W同族,下列結論正確的是( )。

A.原子半徑大小順序為W>X>Y>Z

B.化合物XW中的化學鍵為離子鍵

C.Y單質的導電性能弱于Z單質的

D.Z的氧化物的水化物的酸性強于碳酸

答案:1.B 2.B 3.C 4.B 5.B