原子结构元素周期律讲义高三专题复习.docx

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原子结构元素周期律讲义高三专题复习

一、高考试卷分析：

一、单项选择题，共10分，每小题2分；

二、单项选择题，共36分，每小题3分；

三、多项选择题，共20分，每小题4分，每小题有一个或两个正确选项。

只有一个正确选项的，多选不给分；有两个正确选项的，选对一个给2分，选错一个，该小题不给分）

（84分）四、无机：

元素、物质结构、元素周期律、氧化还原、化学平衡及反应速率、实验、无机推断、离子反应、无机推断；；五、有机推断；六、计算题；（共计30个题）

原子结构、元素周期律

1.原子结构及离子结构中各种基本微粒间的关系

原子种类

微粒之间的关系

中性原子

A

Z

原子序数=核电荷数=核内质子数=

核外电子数

质量数=质子数+中子数

阳离子

An+

Z

原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数+n

阴离子

Am-

Z

原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数-m

2.同位素及相对原子质量

同

位

素

定义

具有相同质子数和不同中子数的同一元素的原子互称同位素

特性

1.同一元素的各种同位素化学性质几乎完全相同.

2.天然存在的某种元素里,不论是游离态还是化合态,各种同位素的原子含量一般是不变的.

判定

方法

它反映的是同种元素的不同原子间的关系.故单质、化合物间不可能是同位素。

如H2和D2及H2O和D2O之间不存在同位素关系。

只有质子数相同而中子数不同的原子才是同位素；如168O和188O是同位素，而且146C和147N不是同位素。

注意

天然存在的元素中，许多都有同位素（但并非所有元素都有同位素）。

因而发现的原子种数多于元素的种数。

相对原子质量和近似相对原子质量

同位素的相对原子质量和近似相对原子质量

按初中所学的相对原子质量的求算方式是：

一个原子的质量与一个12C原子质量的

的比值。

显然，所用原子质量是哪种同位素原子的质量，其结果只能是该同位素的相对原子质量。

故该定义严格说应是同位素的相对原子质量。

该比值的近似整值即为该同位素的近似相对原子质量，其数值等于该同位素的质量数。

元素的相对原子质量和近似相对原子质量

因天然元素往往不只一种原子，因而用上述方法定义元素的相对原子质量就不合适了。

元素的相对原子质量是用天然元素的各种同位素的相对原子质量及其原子含量算出来的平均值。

数字表达式为

=M1×a1%+M2×a2%+……。

若用同位素的质量数替代其相对原子量进行计算，其结果就是元素的近似相对原子质量（计算结果通常取整数）。

我们通常采用元素的近似相对原子质量进行计算。

3.原子核外电子排布规律

核

外电

子

排

布

规

律

1

各电子层最多能容纳2n2个电子

即：

电子层序号1234567…n

代表符号KLMNOPQ

最多电子数281832507298…

2

最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个。

3

次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个。

4

核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近的电子层，然后才由里往外，依次排在能量较高，离核较远的电子层。

原

子

结

构

的

表

示

方

法

原子结构示意图和离子结构示意图

写出Na、C、O、Cl的原子结构示意图；

写出Mg2+、Cl-、S2-的离子结构示意图；

电子式

写出Na、O、Cl的电子式；

写出Mg2+、Cl-、S2-的电子式；

写出NH4+、CO2、H2O2、Na2O2、CH4、CCl4的电子式；

电子排布式

写出C、Ol的核外电子排布式

4.元素周期律

涵义

元素性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。

核外电

子排布

最外层电子数由1递增至8（若K层为最外层则由1递增至2）而呈现周期性变化。

原子半径

原子半径由大到小（稀有气体元素除外）呈周期性变化。

原子半径由电子层数和核电荷数多少决定，它是反映结构的一个参考数据。

主

要

化

合

价

最高正价由+1递变到+7，从中部开始有负价，从-4递变至-1。

（稀有气体元素化合价为零），呈周期性变化。

元素主要化合价由元素原子的最外层电子数决定，一般存在下列关系：

最高正价数＝最外层电子数

元素及化合物的性质

金属性渐弱，非金属性渐强，最高氧化物的水化物的碱性渐弱，酸性渐强，呈周期性变化。

这是由于在一个周期内的元素，电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，核对外层电子引力渐强，使元素原子失电子渐难，得电子渐易，故有此变化规律。

5.简单微粒半径的比较方法

原

子

半

径

1.电子层数相同时，随原子序数递增，原子半径减小

例：

rNa＞rMg＞rAl＞rSi＞rp＞rs＞rCl

2.最外层电子数相同时，随电子层数递增原子半径增大。

例：

rLi＜rNa＜rk＜rRb＜rCs

离

子

半

径

1.同种元素的离子半径:

阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子.

例：

rCl-＞rCl，rFe＞rFe2+＞rFe3+

2.电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小.

例：

rO2-＞rF-＞rNa+＞rMg2+＞rAl3+

3.带相同电荷的离子,电子层越多,半径越大.

例：

rLi+＜rNa+＜rK+＜rRb+＜rcs+；rO2-＜rs2-＜rse2-＜rTe2-

4.带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。

例：

比较rk+与rMg2+可选rNa+为参照可知rk+＞rNa+＞rMg2+

6.元素金属性和非金属性强弱的判断方法

金

属

性

比

较

本质

原子越易失电子，金属性越强。

判

断

依

据

1．在金属活动顺序表中越靠前，金属性越强。

2．单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强。

3．单质还原性越强或离子氧化性越弱，金属性越强。

4．最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强。

5．若xn++y

x+ym+则y比x金属性强。

非

金

属

性

比

较

本质

原子越易得电子，非金属性越强。

判

断

方

法

1．与H2化合越易，气态氢化物越稳定，非金属性越强。

2．单质氧化性越强，阴离子还原性越弱，非金属性越强。

3．最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性越强。

4．An-+B

Bm-+A则B比A非金属性强。

7.元素周期表的结构

元素周期表的结构

位置与结构的关系

周

期

周期序数

元素的种数

1.周期序数＝原子核外电子层数

2.对同主族（nA族）元素

若n≤2，则该主族某一元素的原子序数与上一周期元素的原子序数的差值为上一周期的元素种数。

若n≥3，则该主族某一元素的原子序数与上一周期元素的原子序数的差值为该周期的元素种数。

短

周

期

第一周期

2

第二周期

8

第三周期

8

长

周

期

第四周期

18

第五周期

18

第六周期

32

第七周期

不完全周期

族

主

族

ⅠA族

ⅡA族

ⅢA族

ⅣA族

ⅤA族

ⅥA族

ⅦA族

由长周期元素和短周期元素共同构成的族。

最外层电子数

主族序数

价电子数

零族

最外层电子数均为8个（He为2个除外）

副

族

ⅠB族

ⅡB族

ⅢB族

ⅣB族

ⅤB族

ⅥB族

ⅦB族

只由长周期元素构成的族

最外层电子数一般不等于族序数（第ⅠB族、ⅡB族除外）

最外层电子数只有1～7个。

第Ⅷ族

有三列元素

8.同周期、同主族元素性质的递变规律

同周期（左

右）

同主族（上

下）

原子结构

核电荷数

逐渐增大

增大

电子层数

相同

增多

原子半径

逐渐减小

逐渐增大

化合价

最高正价由+1

+7负价数=8-族序数

最高正价和负价数均相同，最高正价数=族序数

元素的金属性和非金属性

金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

单质的氧化性和还原性

氧化性逐渐增强，还原性逐渐减弱。

氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强。

最高价氧化物的水化物的酸碱性

酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱。

酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。

气态氢化物的稳定性、还原性，水溶液的酸性。

稳定性逐渐增强，还原性逐渐减弱，酸性逐渐增强。

稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，酸性逐渐减弱。

9.元素的原子结构，在周期表中的位置及元素性质之间的关系。

{例题观察}

考查对元素周期表的结构的熟悉程度。

【例1】（2006·广东）同主族两种元素原子的核外电子数的差值可能是（　　）

Ａ．６　　　Ｂ．１２　　　　Ｃ．２６　　　　Ｄ．３０

【解析】由原子序数=核外电子数,核外电子数的差值即为原子序数之差。

同主族相邻两元素原子的原子序数之差符合如下规律：

若两种元素为

A族、

A族元素，原子序数之差分别为2、8、8、18、18、32，

A族~

A族元素原子序数之差分别为8、8、18、18、32。

但本题未特指是相邻元素，故两种元素原子序数之差应为上述两组数中的连续数之和，其中只有8+18=26。

答案C

【思路点拨】本题旨在考查对元素周期表结构的认识以及是否注意到各周期中所包含的元素的数目是不同的，其中

A族的元素各周期都存在，所以

A族元素之间的原子序数关系最有代表性和最为全面。

故此题也可以

A族元素来作代表分析。

根据元素原子结构特点和在周期表中的位置关系，确定所形成化合物的形式；

【例2】（06·全国理综）已知X、Y、Z都是短周期的元素，它们的原子序数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，而Z原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍，Y和Z可以形成两种以上的气态化合物，则

（1）X是、Y是、Z是。

（2）由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的化合物的化学式（分子式）是。

（3）由X、Y、Z中的两种元素组成，且与X2Z分子具有相同电子数的两种离子是和。

（4）X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、Y、Z元素的原子的个数比为

4∶2∶3，该盐的化学式（分子式）是。

【解析】

（1）Z原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍，则Z核外电子排布只能是

，所以Z是氧元素；X原子的电子层数与它的核外电子总数，所以X是氢元素；Y的原子序数比氧小，且Y和Z可以形成两种以上的气态化合物，则Y是N元素。

（2）由Y和Z质量比为7∶20得n（N）：

n（O）=7/14：

20/16=2：

5,化合物是N2O5

（3）X2Z分子是H2O，其电子数为10，由X、Y、Z中的两种元素组成且有10个电子的离子有NH4

、OH-、NH2-、H3O+，可任选两个作为答案。

（4）盐中H、N、O元素的原子的个数比为4∶2∶3，则此盐为NH4NO3。

【思路点拨】解这一类题要充分利用给定的原子结构特推导出元素名称，再根据该元素在周期表中的位置判断其性质。

考查元素周期表中元素性质的递变规律

【例3】（2006·天津）下列叙述正确的是：

A、IA族元素的金属性比IIA族元素的金属性强

B、VIA族元素的氢化物中，稳定性最好的其沸点也最高

C、同周期非金属氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增加

D、第三周期元素的离子半径从左到右逐渐减小

【解析】：

本题考查元素周期律，元素性质的递变，同一周期IA族元素的金属性比IIA族元素的金属性强，但不同周期不能确定，A错；VIA族中的氢化物中，H2O的稳定性最好，H2O中由于存在氢键而使它的沸点最高，B正确；同周期非金属最高价氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增加，C选项中少了最高价，故C错；第三周期元素原子半径从左到右逐渐减小，但离子半径不符合此规律。

【思路点拨】基本理论是学生形成能力的基础，首先要强化基础，准确理解理论的涵义，并不断深化认识。

对元素周期表中元素性质的递变规律应理解透彻，不可似是而非，有了扎实的基础，才能以不变应万变，立于不败之地。

由“位—构—性”关系进行综合推断

【例4】（2006·重庆）X、Y、Z、W是原子叙述依次增大的短周期元素，且互不同族；其中只有两种元素为金属；X原子的最外层电子数与次外层电子数相等；X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9。

单质Y和W都可与弄的NaOH溶液反应。

请回答下列问题：

（1）Y、Z、W的原子半径有小到大的顺序是__________________。

（2）ZW2的电子式是___________。

（3）工业生产单质Y的原理是___________________________（用化学方程式表示）。

（4）X与Y化学性质相似，则X与浓的NOH溶液反应的化学方程式是：

________________。

（5）0.1mol的单质W与50ml1.5mol/l的FeBr2溶液反应，则被氧化的Fe2+和Br-的物质的量之比是：

______________________________。

【解析】：

本题的关键是先推出四种元素，再根据题意即可顺利求解。

因X原子的最外层电子数与次外层电子数相等，在短周期中只有Be符合条件；又X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9，则W原子的最外层电子数必为7，可能为F、Cl；由单质Y和W都可与浓的NaOH溶液反应，且X、Y、Z、W是原子序数依次增大又互不同族；则Y应是Al，Z为S，W为Cl。

0.1mol的Cl2与0.075mol的FeBr2溶液反应，由于Fe2+的还原性比Br-强，Cl2先氧化0.075molFe2+需0.0375mol，故被氧化的Fe2+和Br-的物质的量之比是

0.075：

（0.1-0.0375）×2=0.075：

0.125=3：

5

答案：

（1）Cl＜S＜Al

（2）；分子

（3）2Al2O34Al+3O2↑（4）Be+2NaOH=Na2BeO2+H2↑

（5）3：

5

【思路点拨】此类题主要考查元素周期表中“位、构、性”的关系及学生利用物质结构的性质进行综合推断的能力。

该类题目综合性强，难度较大，所占分值较高。

学生必需掌握短周期所有元素的结构特点、它们在周期表中的位置和性质，以及掌握它们形成的化合物的性质，在此基础上综合分析，得到答案。

{课堂练习}

【2012】

6．元素周期表中铋元素的数据见右图，下列说法正确的是

A．Bi元素的质量数是209

B．Bi元素的相对原子质量是209.0

C．Bi原子6p亚层有一个未成对电子

D．Bi原子最外层有5个能量相同的电子

四、（本题共8分）

20XX年《自然》杂志报道了我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄的研究结果，这种测量方法叫“铝铍测年法”。

完成下列填空：

23．10Be和9Be_______。

a．是同一种原子b．具有相同的中子数

c．具有相同的化学性质d．具有恒定的丰度

Be所在的周期中，最外层有2个未成对电子的元素相互组成的化合物属于_____晶体。

24．Al和Be具有相似的化学性质，写出BeCl2水解反应的化学方程式_____。

25．研究表明26Al可以衰变为26Mg，可以比较这两种元素金属性强弱的方法是____。

a．比较这两种元素的单质的硬度和熔点

b．在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液

c．将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用，并滴入酚酞溶液

d．将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用

26．目前还有一种测量方法叫“钾氩测年法”。

写出和Ar核外电子排布相同的阴离子的半径由大到小的顺序______（用化学符号表示）；其中一种离子与钾相邻元素的离子所形成的化合物可用做干燥剂，此化合物的电子式是_______。

【2011】

9．氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453中

A．75.77%表示35Cl的质量分数B．24.23%表示35Cl的丰度

C．35.453表示氯元素的相对原子质量D．36.966表示37Cl的质量数

【2010】

2．下列有关物质结构的表述正确的是

A．次氯酸的电子式

B．二氧化硅的分子式

C．硫原子的最外层电子排布式

D．钠离子的结构示意图

20．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：

下列叙述正确的是

A.X、Y元素的金属性X

B．一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成2

C．Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水

D．一定条件下，w单质可以将z单质从其氢化物中置换出来

23．胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁（

）等化合物。

1）三硅酸镁的氧化物形式为_______，某元素与镁元素不同周期但在相邻一族，且性质和镁元素十分相似，该元素原子核外电子排布式为_______。

2）铝元素的原子核外共有_____种不同运动状态的电子、_______种不同能级的电子。

3）某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大，该元素离子半径比铝离子半径____（填“大”或“小”），该元素与铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为：

______

4）

、Mg0和

都可以制耐火材料，其原因是______。

a

、Mg0和

都不溶于水

b．

、Mg0和

都是白色固体

c．

、Mg0和

都是氧化物

d．

、Mg0和

都有很高的熔点

【2009】

2．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是

1s

A．HeB．+22C．1s2D．↑↓

8．在通常条件下，下列各组物质的性质排列正确的是

A．熔点：

CO2＞KCl＞SiO2B．水溶性：

HCl＞H2S＞SO2

C．沸点：

乙烷＞戊烷＞丁烷D．热稳定性：

HF＞H2O＞NH3

23．海洋是资源的宝库，蕴藏着丰富的化学元素，如氯、溴、碘等。

（1）在光照条件下，氯气和氢气反应过程如下：

①Cl2−→Cl＋Cl②Cl＋H2−→HCl＋H③H＋Cl2−→HCl＋Cl……

反应②中形成的化合物的电子式为__________；反应③中被破坏的化学键属于_______键（填：

极性、非极性）。

（2）在短周期主族元素中，氯元素及与其相邻元素的原子半径从大到小的顺序是______（用元素符号表示）。

与氯元素同周期且金属性最强的元素位于周期表的第_____周期_____族。

（3）卤素单质及化合物在许多性质上都存在着递变规律。

下列有关说法正确的是_____

a．卤化银的颜色按AgCl、AgBr、AgI的顺序依次加深

b．卤化氢的键长按H－F、H－C1、H－Br、H－I的顺序依次减小

c．卤化氢的还原性按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次减弱250

d．卤素单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易

（4）卤素单质的键能大小如右图。

由图推断：

100

①非金属性强的卤素，其单质分子的化学键__________50

断裂（填：

容易、不容易、不一定容易）。

F-FCl-ClBr-BrI-I

②卤素单质键能大小与键长的关系为：

_________________________________________

【2008】

2．化学科学需要借助化学专用语言描述，下列有关化学用语正确的是

A．CO2的电子式：

:

O:

C:

O:

B．Cl-的结构示意图：

+17288

C．乙烯的结构简式：

C2H4D．质量数为37的氯原子：

37Cl

8．在一定条件下，完全分解下列某化合物2g，产生氧气1.6g，此化合物是

A．1H216OB．2H216OC．1H218OD．2H218O

23．（A）四种短周期元素的性质或结构信息如下表。

氢根据信息回答下列问题。

元素

A

B

C

D

性质

结构

信息

室温下单质呈粉末状固体，加热易熔化。

单质在空气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰。

单质常温、常压下是气体，能溶于水。

原子的M层有1个未成对的p电子。

单质质软、银白色固体、导电性强。

单质在空气中燃烧发出黄色的火焰。

原子最外层电子层上s电子数等于p电子数。

单质为空间网状晶体，具有很高的熔、沸点。

（1）B元素在周期表中的位置_______________，写出A原子的电子排布式__________

（2）写出C单质与水反应的化学方程式_________________________________________

A与C形成的化合物溶于水后，溶液的pH_____7（填：

大于、等于、小于）。

（3）D元素最高价氧化物晶体的硬度_____（填：

大、小），其理由是____________

（4）A、B两元素非金属性较强的是（写元素符号）_____。

写出证明这一结论的一个实验事实________________________________________

23．（B）元素A~D是元素周期表中短周期的四种元素，请根据表中信息回答下列问题。

元素

A

B

C

D

性质

结构

信息

单质制成的高压灯，发出的黄光透雾力强、射程远。

工业上通过分离液态空气获得其单质。

原子的最外层未达到稳定结构。

单质常温、常压下是气体，原子的L层有一个未成对的p电子。

+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同。

（1）上表中与A属于同一周期的元素是_____，写出D离子的电子排布式__________

（2）D和C形成的化合物属于_____晶体。

写出C单质与水反应的化学方程式_____________________________________________

（3）对元素B的单质或化合物描述正确的是_____

a．B元素的最高正价为+6b．常温、常压下单质难溶于水

c．单质分子中含有18个电子d．在一定条件下镁条能与单质B反应

（4）A和D量元素金属性较强的是（写元素符号）_____。

写出能证明该结论的一个实验事实_____________________

【2007】

2．

U是重要的核工业原料，在自然界的丰度很低。

U的浓缩一直为国际社会关注。

下列有关

U说法正确的是

A．

U原子核中含有92个中子B．

U原子核外有143个电子

C．

U与

U互为同位素D．

U与

U互为同素异形体

23．（A）现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：

元素编号

元素性质或原子结构

T

M层上有2对成对电子

X

最外层电子数是次外层电子数的2倍

Y

常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性

Z

元素最高正价是+7价

（1）元素T的原子最外层共有_____种不同运动状态的电子。

元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是_____（用元素符号表示，下同）。

（2）元素Y与氢元素形成一种离子

，写出该微粒的电子式

（3）元素Z与元素T相比，非金属性较强的是_____，下列表述中能证明这一事实的是_____

A．常温下Z的单质和T的单质状态不同B．Z的氢化物比T的氢化物稳定

C．一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应

（4）探寻物质的性质差异性是学习的重要方法