1、高考化学,新高考专用,专题七原子结构元素周期律,考点一原子结构,1.原子的构成及各微粒之间的数量关系原子X)1)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N),2.元素、核素、同位素的概念及相互关系,3.电子云与原子轨道1)概率密度:用P表示电子在某处出现的概率,V表示该处的体积,则P/V表示概率密度,用表示。2)电子云:核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,形象地称为电子云。3)原子轨道:量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。例如:s电子云的轮廓图是球形的,则s轨道是球形的;p
2、电子云的轮廓图是哑铃状的,则p轨道是哑铃状的。注意:电子的运动状态和电子的空间运动状态的区别,如Na原子核外电子有11种运动状态,即电子总数,有6种空间运动状态,即占有的原子轨道总数。,4.基态原子的核外电子排布1)电子填入能级的顺序:1s2s2p3s3p4s3d4p5s2)排布原则,3)基态原子核外电子排布的表示方法(以硫原子为例),注意:答题时需注意区分价电子排布式与电子排布式。Cr、Cu的价电子排布式分别为3d54s1、3d104s1。,4)基态、激发态及光谱分类注意:对于同一种原子来说,能量:基态原子激发态原子。,考点二元素周期表与元素周期律,1.元素周期表1)s区元素:包括A族、A族
3、元素,原子的价电子排布为ns12。除氢外,这些元素都是活泼金属元素。2)p区元素:包括AA族和0族元素,价电子排布为ns2np16(氦元素除外)。,说明:s区元素和p区元素包括所有主族及0族元素,共同的特点是原子的价电子为最外层电子。这两区的元素原子以最外层电子参与反应。3)d区元素:包括除镧系、锕系外的从B族到族的元素,价电子排布为(n-1)d19ns12(钯元素除外)。d区元素参与反应时,优先失去ns能级的电子,再失去(n-1)d能级的电子。4)ds区元素:包括B族、B族元素,价电子排布为(n-1)d10ns12,(n-1)d轨道全充满。5)f区元素:包括镧系和锕系元素。,2.元素周期律1
4、)原子半径变化规律同周期从左到右:原子半径逐渐减小,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。同主族从上到下:原子半径逐渐增大,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。2)电离能变化规律:同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势;同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小。注意:同一元素的各级电离能逐级增大。同一周期主族元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,但原子轨道在全充满、半充满或全空状态时能量较低,元素的第一电离能较大。例如,第二周期第A族Be元素的第一电离能大于同周期第A族B元素的第一电离能;第二周期第A族N元素的第一电离能大于同周期第A族O元素的第一电离能。3)电负性变化规律及应用同周期元素
5、,从左到右,电负性逐渐增大;同主族元素,从上到下,电负性逐渐减小。,3.对角线规则:某些主族元素与右下方的主族元素(锂与镁、铍与铝、硼与硅)的一些性质具有相似性。,4.微粒半径大小的比较方法1)一看电子层数。最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大,例如rLirMgrAl,。3)三看电子数。核电荷数相同时,电子数越多,半径越大,例如rFe。,5.元素金属性、非金属性强弱的判断依据1)元素金属性强弱的判断依据一般情况下,金属单质与水或酸反应置换出H2越容易(反应越剧烈),元素金属性越强。最高价氧化物对应水化物的碱性越强,元素金属性越强。单质的还原性越强(对应离子的氧化性越弱),元素金属性越强。
6、2)元素非金属性强弱的判断依据与氢气化合越容易,生成的气态氢化物越稳定,元素非金属性越强。最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素非金属性越强。,单质的氧化性越强(对应离子的还原性越弱),元素非金属性越强。注意:只有最高价氧化物对应水化物的酸、碱性才可用于比较元素的非金属性和金属性强弱。例如HNO3的酸性强于H3PO4可推出非金属性:NP,而HNO2与H3PO4的酸性强弱关系无法用于判断N和P的非金属性强弱。,综合一文字叙述型元素推断题,1.同一元素的“位构性”关系,点拨:掌握四个关系式:原子的核外电子层数=周期数;质子数=原子序数;主族元素原子最外层电子数=主族序数;主族元素的最高正价=族序数
7、(O、F例外)。,2.元素“位构性”关系的应用1)依据主族元素在周期表中的特殊位置推断元素(前20号元素)族序数等于周期数的元素:H、Be、Al族序数等于周期数2倍的元素:C、S族序数等于周期数3倍的元素:O周期数是族序数2倍的元素:Li、Ca周期数是族序数3倍的元素:Na最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素:H、C、Si最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素:S除H外,原子半径最小的元素:F最外层电子数是次外层的2倍的元素:C最外层电子数是次外层的一半的元素:Li、Si,2)电子数相等的微粒的确定方法10电子微粒:以Ne为核心,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的金属元素形成的
8、微粒。,注意:SiH4中Si显正价,H显负价,为18电子分子。,18电子微粒:以Ar为核心,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的主族金属元素形成的微粒等。,例(2022全国甲,12,6分)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是()A.非金属性:XQB.单质的熔点:XYC.简单氢化物的沸点:ZQD.最高价含氧酸的酸性:ZY,解题导引本题的解题突破口:Q原子有内层电子,说明Q位于第二或第三周期,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,可知Q只能位于第
9、二周期。此题的难点在于Q、Z有三种组合,需考虑周全。,解析Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,则Q为第二周期元素,Y的最外层电子数为4且与Q位于不同周期,故其位于第三周期,则Y为Si;X与Y相邻,则X为Al;根据4种元素原子最外层电子数之和为19,可知Q与Z最外层电子数之和为12,Q、Z可能是O、S,也可能是N、Cl,还可能是F、P。A项,Al的非金属性弱于第二周期的N、O、F,错误;B项,铝是金属晶体,熔点比单质硅(共价晶体)低,错误;C项,Q的简单氢化物存在分子间氢键,故沸点高,错误;D项,Z是原子序数大于Y的同周期元素,非金属性:
10、ZY,最高价含氧酸的酸性:ZY,正确。,答案D,综合二信息综合型元素推断题基于图表信息的元素推断题是近年来高考考查的热点,图表中隐含的元素信息往往是解题突破口。试题中常见的图表信息有以下形式:局部元素周期表、结构式(或电子式、球棍模型、空间填充模型、晶胞结构等)、坐标图像、核反应式等。,1.局部周期表型元素推断题通常考查短周期元素,根据元素的位置关系寻找元素间的结构关系,进而根据题目信息确定元素种类。例如:,已知X、Y、Z为短周期元素,若它们的核外电子数之和为29,那么它们为哪些元素?假设X的核外电子数为x,则Y与Z的核外电子数分别为x+2和x+9,由x+(x+2)+(x+9)=29,得出x=
11、6,即X为C,Y为O,Z为P。若它们的最外层电子数之和为15,那么它们为哪些元素?假设X的最外层电子数为y,则Y与Z的最外层电子数分别为y+2和y+1,由y+(y+2)+(y+1)=15,得出y=4,即X为C,Y为O,Z为P。,例1(2022广东,7,2分)甲戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是()A.原子半径:丁戊乙B.非金属性:戊丁丙C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应,解题导引本题的突破点在元素戊,根据图中戊的位置可知其位于第三周期,题目信息给出戊的最高价氧化物对应的水化
12、物为强酸,符合条件的元素只有S和Cl,在此基础上根据其余元素与戊的位置关系推断元素种类。本题的易错点是戊有两种可能,需要对短周期元素的最高价氧化物对应水化物的酸碱性有准确的认识。,解析甲戊均为短周期元素,即前三周期元素,根据题图可知甲、乙位于第二周期,丙、丁、戊位于第三周期。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,故戊可能为S或Cl。若戊为S,则甲为C,乙为O,丙为Si,丁为P;若戊为Cl,则甲为N,乙为F,丙为P,丁为S。根据元素周期表中原子半径和元素非金属性的变化规律可知,原子半径:丁戊乙,非金属性:戊丁丙,A、B正确。甲的氢化物可能是CH4等烃类或者NH3,CH4等烃类遇HCl不产生白烟,C
13、错误。丙的最高价氧化物对应的水化物可能是H2SiO3或H3PO4,都能与强碱反应,D正确。,答案C,2.结构式型元素推断题通常考查前20号元素,在结构式中形成共价键的元素一般是非金属元素,再根据元素原子形成共价键的数目确定它可能所处的主族。一般情况下,在分子的结构式中形成一个共价键的是H或第A族元素;形成两个共价键的是第A族元素;形成三个共价键的是第A或A族元素;形成四个共价键的是第A族元素。在离子化合物中,简单阳离子所带的正电荷数一般等于元素的族序数。,例2(2023届重庆巴蜀中学月考,9)M、X、Y、Z均为短周期元素,且原子序数依次减小,并能形成如图所示化合物。下列说法正确的是()A.简单
14、离子半径:MXB.该化合物中构成阴离子的所有原子可能共平面C.X与Z形成的所有化合物都仅含极性共价键D.由X、Y、Z三种元素组成的化合物可能为一元弱酸,解题导引由化合物的结构式可知,X形成2条共价键,Y形成3条共价键(得到1个电子形成4条共价键),Z形成1条共价键,M为A族金属元素,且M、X、Y、Z均为短周期元素,且原子序数依次减小,则M为Na、X为O、Y为B、Z为H。,解析简单离子半径:O2-Na+,A项错误;形成4条共价键的2个B原子为sp3杂化,所有原子不可能共平面,B项错误;X与Z可形成的H2O2中既含极性共价键也含非极性共价键,C项错误;X、Y、Z三种元素可形成H3BO3,为一元弱酸
15、,D项正确。,答案D,3.坐标图像型元素推断题首先观察坐标轴的信息(如原子序数、族序数、原子半径、化合价、第一电离能、pH等),理解横、纵坐标之间的关系,再根据图中数据结合题目信息推断元素种类。,例3(2022甘肃兰州一诊,8)X、Y、Z、M、Q、R均为元素周期表前20号元素,其原子半径与化合价的关系如图所示。下列说法正确的是(),A.X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液一定显酸性B.简单离子半径:R2+M-Y2-Q+C.X和Y、Z均能形成含有非极性键的二元化合物D.M的氧化物对应水化物的酸性一定强于Z的,解题导引X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素,由其原子半径与主要化合价的关系图可知,
16、M的最高正价为+7,则M为Cl,Q、R的化合价分别为+1、+2,二者的原子半径均大于Cl,则Q为Na、R为Ca;Y只有-2价,则Y为O;Z有+5、-3价,其原子半径小于Cl,则Z为N;X的原子半径最小,其化合价为+1,则X为H。,解析NH3H2O溶液呈碱性,A项错误;离子半径:Cl-Ca2+O2-Na+,即M-R2+Y2-Q+,B项错误;X和Y形成的H2O2、X和Z形成的N2H4都是含有非极性键的二元化合物,C项正确;未指明最高价,如次氯酸的酸性弱于硝酸,D项错误。,答案C,4.核反应型元素推断题化学考试中涉及的核反应若无特别说明,一般遵循质子数守恒和质量数守恒,据此可计算出题目信息中的未知量
17、,进而确定不同核素的质子数和质量数。,例4(2022山东,3,2分OO的半衰期很短,自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下:OHe OXOHe OY。下列说法正确的是()A.X的中子数为2B.X、Y互为同位素COO可用作示踪原子研究化学反应历程D.自然界不存在O2O2分子是因其化学键不稳定,解题导引根据核反应前后质子数守恒和质量数守恒,可知X为He,Y为He,再结合题目信息进行分析即可。,解析根据质量数守恒可知16+3=13+a,16+3=15+m,得a=6,m=4。根据质子数守恒可知8+2=8+b,8+2=8+n,得b=2,n=2。故X为He,Y为He。X的中子数为6-2=4,A项错误HeHe质子数相同、中子数不同,故互为同位素,B项正确O与O的半衰期很短,易发生核反应转化为其他微粒,故不适合用作示踪原子研究化学反应历程,同理在自然界中O2与O2也无法稳定存在,而非其化学键不稳定,故C、D项错误。,答案B,
