2012届创新设计高考化学二轮专题复习课件：第6讲 原子结构和元素周期律

第六讲原子结构和元素周期律原子结构和元素周期律是每年必考的重点内容，主要是对原子结构、同位素等概念的考查；元素的“原子结构”、“在周期表中位置”、“基本性质”三者间的关系考查；化学键的考查层次较低，高考考查重点放在对概念的理解上。元素周期律与元素周期表内容丰富，规律性强，因此命题的空间极为广阔。预测今后高考中可能以短周期元素(或前20号元素)命题来考查同一周期、同一主族内元素性质(如原子半径、化合价、单质及化合物性质)的递变规律与原子结构的关系。元素“构”、“位”、“性”三者关系的题型会继续以元素及其化合物知识为载体，用物质结构理论，将解释现象、定性推断、归纳总结、定量计算结合考查。原子结构【研习1】下列关于原子的几种描述错误的是()。A．16O与17O具有相同的电子数B．18O与19F具有相同的中子数C．15N与14N具有相同的质子数D．12C与13C具有相同的质量数名师答疑中子数＝质量数－质子数。16O与17O互为同位素，具有相同的电子数，A正确；18O含有8个质子，中子数＝18－8＝10；19F含有9个质子，中子数＝19－9＝10，B正确；15N与14N互为同位素，具有相同的质子数，C正确；12C与13C的质量数分别是12和13，D不正确。答案D元素周期律和元素周期表【研习2】X、Y、Z和W代表原子序数依次增大的四种短周期元素。在周期表中，Z与Y相邻，Z与W也相邻，Y、Z和W三种元素的原子最外层电子数之和为17，X能分别与Y、Z形成电子总数相等的分子A、B。下列有关判断正确的是()。A．Y与W的非金属性均比磷元素弱B．原子半径由大到小的顺序为：WZYC．化合物B中含有的化学键均为非极性共价键D．X的单质是一种有广阔前景的新能源名师答疑本题考查的是元素周期表中位构性知识，难度中等。由题意可知，这四种元素分别为H，N，O，S，则A、B分别为NH3和H2O，由此可以判断D正确。答案D化学键【研习3】下列各物质中，化学键类型完全相同的是()。A．Na2O2和NaOHB．CH3COONa和NaOHC．CCl4和H2OD．CO2和H2O2名师答疑Na2O2中的共价键为非极性键，NaOH中的共价键为极性键，CH3COONa中含有非极性键，NaOH中没有非极性键；H2O2中含有非极性键，CO2中没有。答案C原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数间的相互关系1．质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)＝原子的相对原子质量2．原子的核外电子数＝核内质子数＝核电荷数＝原子序数3．阳离子核外电子数＝核内质子数－电荷数4．阴离子核外电子数＝核内质子数＋电荷数辨析点原子核外电子排布规律1．每一层最多容纳的电子数为2n2。2．最外层不超过8个，次外层不超过18个，K层为最外层不超过2个。3．电子在排布时，先排在能量低、离核近的电子层，按由近及远，能量按由低到高的顺序排布。归纳点元素周期表中常用规律1．电子层数＝周期数。2．质子数＝原子序数。3．最外层电子数＝主族序数。4．主族元素的最高正价＝族序数，负价＝主族序数－8。5．同主族元素的原子半径越大，失电子越易，还原性越强，金属性越强，形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强，其离子的氧化性越弱。6．同周期中原子半径越小，得电子越易，氧化性越强，非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，形成最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其离子的还原性越弱。整合点化学键与物质类别化学键决定物质类别。化学键与物质类别关系可概括如下：1．只含有极性共价键的物质一般是不同非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。2．只含非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。3．既有极性键又有非极性键的物质一般为多原子(4个原子以上)分子，且相同的原子至少有2个，如H2O2、C2H4等。4．只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2等。5．既有离子键又有极性键的物质，如NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性键的物质，如Na2O2等。6．仅由非金属元素形成的离子化合物，如铵盐：NH4Cl、NH4NO3等。7．金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。疑难点【例证1】(2010·山东理综，9)16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是()。A．16O2与18O2互为同分异构体B．16O与18O核外电子排布方式不同C．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化D．标准状况下，1.12L16O2和1.12L18O2均含0.1NA个氧原子原子的组成考向立意1.考查原子的组成微粒之间的数量关系及对原子性质的影响。2.考查原子核外电子排布规律及其应用(1～18号元素)。点拨16O2和18O2是由氧元素的两种不同核素分别构成的两种不同的分子，两者相对分子质量不同，不属于同分异构体，A错误；16O和18O的核外电子数都是8，且核外电子排布式相同，B错误；16O与18O是同种元素的不同核素，16O与18O之间的转化属于核变化，C错误；根据阿伏加德罗定律，标准状况下1.12L16O2中含有0.1NA个16O原子，1.12L18O2中也含有0.1NA个18O原子，D正确。答案D高考题常以制取或发现的新物质、新元素或特征用途的物质作为背景材料，进行有关原子结构的判断和计算，考生容易出现的问题是看不到新物质与常见物质在本质上的相同点，从而被新情境所迷惑。如：(1)O4、N5等，其实它们分别属氧和氮元素的一种单质，O4与O2、O3，N5与N2属于同素异形体。(2)NH5其电子式应为－，属离子化合物，与H2O反应生成NH3·H2O和H2。HN3与NH3同属共价化合物。(3)氦元素在地球上主要以42He形式存在，而在月球上丰富存在的是32He，两种原子的差别只是中子数不同，属同位素。【示范1】不具有放射性的同位素称为稳定同位素，稳定同位素分析法近20年来在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列有关说法正确的是()。A．34S原子核内中子数为16B．1H162O和1H182O的相对分子质量不同C．13C和15N原子核内的质子数相差2D．2H＋结合OH－的能力比1H＋的更强解析A项中34S的中子数为18，不正确；B项中H2O的相对分子质量由H和O的质量数决定，两个分子中O的质量数不同，故B项正确；C项中原子序数之差由质子数决定，应该为1，C项不正确；D中2H＋和1H＋化学性质相同，故D项不正确。答案B【示范2】下列关于指定粒子构成的叙述中，不正确的是()。A．37Cl与39K具有相同的中子数B．第114号元素的一种核素298114X与20782Pb具有相同的最外层电子数C．H3O＋与OH－具有相同的质子数和电子数D．O2－2与S2－具有相同的质子数和电子数解析37Cl和39K含有的中子数都是20，A正确；298114X与20782Pb的核电荷数之差为114－82＝32，即相差一个电子层，属于同一主族元素，最外层有相同的电子数，B正确；H3O＋与OH－具有相同的电子数但质子数不同，C错误；O2－2与S2－的电子数都是18，质子数都是16，D正确。答案C【示范3】(2011·海南)13153I是核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中13153I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关13153I的叙述错误的是()。A.13153I的化学性质与12753I相同B.13153I的原子序数为53C.13153I原子核外电子数为78D.13153I原子核内中子数多于质子数解析13153I与12753I互为同位素，两者的化学性质相同；13153I原子序数为53，原子核外电子数为53，中子数为131－53＝78，则13153I原子核内中子数多于质子数。答案C【例证2】(广东高考化学，11)元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是()。A．同周期元素中X的金属性最强B．原子半径XY，离子半径X＋Z2－C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强点拨分析题给条件可推知：X是钠(Na)、Y是氯(Cl)、Z是氧(O)。原子半径XY，但X＋(Na＋)与Z2－(O2－)电子层结构相同，离子半径X＋Z2－。答案B元素周期律和元素周期表的应用考向立意1.通过原子半径和元素化合价的判断，考查元素周期律的应用。2.借助对“结构、位置、性质”三者的对应关系，综合考查元素周期表所蕴含的丰富的化学思想、观点和方法。在周期表中，元素的原子序数差因周期表结构出现以下两种情况：(1)同主族，相邻周期元素原子序数之差的判断。①第ⅠA、ⅡA族元素，相差上一周期元素所在周期所含元素的种数。②第ⅢA～ⅦA族元素，相差下一周期元素所在周期含有的元素的种数。(2)同周期相邻主族元素原子序数之差的判断。①ⅠA、ⅡA元素或ⅢA～ⅦA相邻元素相差1。②ⅡA、ⅢA元素：若为第二或第三周期则相差1，若为第四或第五周期相差11，若为第六或第七周期则相差25。【示范4】A、B、C为三种短周期元素，A、B在同周期，A、C的最低价离子分别为A2－和C－，B2＋和C－具有相同的电子层结构。下列说法正确的是()。A．原子序数：ABCB．原子半径：ABCC．离子半径：A2－C－B2＋D．原子核外最外层电子数：ACB解析B2＋和C－具有相同电子层结构，说明B的原子序数大于C，而具有相同电子层结构的粒子，都是随核电荷数(原子序数)的增加而粒子半径减小，所以C－B2＋。由于B在C的下一周期，且A的最低价离子为A2－，所以原子序数：ABC，离子半径：A2－C－B2＋，原子半径：BAC，原子的最外层电子数不可能为ACB。答案C【示范5】X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如下表所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，下列说法中错误的是()。A.Y的气态氢化物的稳定性较Z的强B．原子半径：WZYXC．W的最高价氧化物对应水化物的酸性较Z的强D．四种元素的单质中，Z的熔、沸点最高XYZW解析由信息“Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍”可推知Y为O，则由周期表中位置可推出X为N，Z为S，W为Cl。由元素周期律可知，同一主族非金属元素的气态氢化物稳定性自上而下逐渐减弱，A项正确；同周期元素原子半径自左向右逐渐减小，故B项错误；Cl的非金属性比S的强，因此HClO4的酸性比H2SO4的强，C项正确；在四种元素的单质中，只有硫的单质在常温下是固体，其余均为气体，因此硫单质熔、沸点最高。答案B【示范6】(2011·重庆)用于金属焊接的某种焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成。(1)Al的原子结构示意图为________；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为_____________________________________________________。(2)30Si原子的中子数为________；SiO2的晶体类型为________。(3)Al3＋与Yn－的电子数相同，Y所在族各元素的氢化物的水溶液均显酸性，则该族氢化物中沸点最低的是________。(4)焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体，该气体是________。(5)经处理后的熔渣36.0g(仅含Fe2O3、Al2O3、SiO2)，加入足量稀盐酸，分离得到11.0g固体；滤液中加入过量NaOH溶液，分离得到21.4g固体。则此熔渣中Al2O3的质量分数为________。解析(1)Al的原子结构示意图为；Al与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。(2)Si是14号元素，因此其质子数为14，则30Si的中子数为16；SiO2的晶体类型为原子晶体。(3)Al3＋的电子数为10，Y所在族各元