2019届一轮复习人教版第五章物质结构 元素周期律学案
第五章 物质结构 元素周期律
考点一 原子构成、同位素
1.原子的构成
(1)原子的构成粒子
(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系
①原子中:质子数(Z)=核电荷数=核外电子数。
②质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
③阳离子的核外电子数=质子数-阳离子所带电荷数。如Mg2+的核外电子数是10。
④阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带电荷数。如Cl-的核外电子数是18。
(3)一个信息丰富的符号
[拓展归纳]
(1)原子结构中的“不一定”
①原子中不一定都含有中子,如H中没有中子。
②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子,如互为同位素的各原子。
③易失去1个电子形成+1价阳离子的不一定是金属原子,如氢原子失去1个电子形成H+。
④形成稳定结构的离子最外层不一定是8个电子,如Li+为2电子稳定结构。
(2)两种相对原子质量
①原子(即核素)的相对原子质量
一个原子(即核素)的质量与12C质量的的比值。一种元素有几种同位素,就有几种不同核素的相对原子质量。
②元素的相对原子质量
是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如:Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a%+Ar(37Cl)×b%。
2.元素、核素、同位素
(1)“三素”概念辨析
(2)同位素的特征与应用
①同位素的特征
a.化学性质几乎完全相同,物理性质不同。
b.天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。
②常见的重要核素及其应用
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
[拓展归纳]
(1)现行元素周期表已发现的元素有118种,由于同位素的存在,故核素的种数远大于118种。
(2)不同核素可能具有相同的质子数,如H、H;也可能具有相同的中子数,如C、O;也可能具有相同的质量数,如C、N。
(3)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素。
(4)同位素之间的转化,既不是物理变化也不是化学变化,是核反应。
(5)同位素是指同一元素的不同“原子”间的关系,同素异形体是指同一元素的不同“单质”间的关系。
(6)同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢分子有六种:H2、D2、T2、HD、HT、DT。同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有:H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T与16O、17O、18O可形成3×6=18种水分子,相对分子质量不同。它们的物理性质(如密度)有所不同,但化学性质几乎完全相同。
[题点全练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)31S原子核内中子数为16(×)
(2)2H+核外电子数为2(×)
(3)13C和15N核内中子数相差1(√)
(4)U和U是同位素,核反应属于化学变化(×)
(5)元素原子的多样性是由构成原子的质子和中子数目引起的(√)
(6)元素的化学性质主要取决于元素原子的最外层电子数(√)
(7)O和S2-具有相同的质子数和电子数(√)
(8)18O2和16O2是两种不同的原子(×)
2.核泄漏地区可检测到的放射性元素有137Cs、134Cs、131I等。下列叙述正确的是( )
A.Cs和Cs形成的单质物理性质相同
B.Cs比I多3个中子
C.Cs和Cs形成的单质化学性质相同
D.Cs与Cs都是铯的同素异形体
解析:选C 同位素原子形成的单质,化学性质几乎完全相同,但物理性质不同,A错误,C正确;Cs的中子数为134-55=79,I的中子数为131-53=78,二者中子数相差1,B错误;Cs和Cs互称同位素,而不是同素异形体,D错误。
[真题验收]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2017·全国卷Ⅲ)0.1 mol的11B中,含有0.6NA个中子(√)
(2)(2017·北京高考)117号元素Ts的同位素原子具有相同的电子数(√)
(3)(2017·北京高考)中子数为176的Ts核素符号是Ts(×)
(4)(2017·江苏高考)质量数为31的磷原子:P(√)
(5)(2016·江苏高考)中子数为10的氧原子:O(×)
(6)(2015·全国卷Ⅱ)235 g核素U发生裂变反应:U+nSr+Xe+10n,净产生的中子(n)数为10NA(×)
(7)(2014·山东高考)Cl与Cl得电子能力相同(√)
2.(2017·海南高考)下列分子中,其中子总数为24的是( )
A.18O3 B.2HO2
C.14N16O2 D.14C16O2
解析:选D 18O3中含有的中子总数为(18-8)×3=30,故A错误;2HO2中含有的中子数为(2×1+2×9)=20,故B错误;14N16O2中含有的中子数为7+2×8=23,故C错误;14C16O2中含有的中子数为8+2×8=24,故D正确。
3.(2015·上海高考)中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为
。关于Lv的叙述错误的是( )
A.原子序数116 B.中子数177
C.核外电子数116 D.相对原子质量293
解析:选D 对于Lv,质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数=116,A、C正确;中子数=质量数-质子数=293-116=177,B正确;293为核素Lv的质量数,而不是相对原子质量,D错误。
考点二 核外电子排布
核外电子排布规律及应用
1.核外电子排布规律
核外电子排布的几条规律之间既相互独立,又相互统一,不能独立地应用其中一条,如M层最多排18个电子,但钾原子的结构示意图为而不是。
2.原子结构示意图
Al3+结构示意图为;Cl-结构示意图为。
[对点训练]
1.下列微粒结构示意图正确的是( )
A.(2017·江苏高考)氟原子的结构示意图:
B.(2016·江苏高考)Mg2+的结构示意图:
C.(2015·江苏高考)氯离子(Cl-)的结构示意图:
D.(2014·江苏高考)硫离子(S2-)的结构示意图:
解析:选B 氟原子的结构示意图为,A错误;Cl-的结构示意图为,C错误;S2-的结构示意图为,D错误。
2.已知某粒子的结构示意图为。试回答
(1)当x-y=10时,该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
(2)当y=8时,粒子可能为(填粒子符号)_______、_______、________、________、________。
(3)写出y=3与y=7的元素最高价氧化物对应水化物间发生反应的离子方程式:________________________________________________________________________。
解析:(1)当x-y=10时,即x=10+y,该粒子质子数和核外电子数相等,即该粒子为原子。(2)当y=8时,该粒子结构示意图为,该粒子可能为S2-、Cl-、Ar、K+、Ca2+。(3)当y=3时,该元素为Al,其最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3,当y=7时,该元素为Cl,其最高价氧化物对应的水化物为HClO4。二者反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O。
答案:(1)原子 (2)S2- Cl- Ar K+ Ca2+
(3)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
短周期元素原子的核外电子排布及“等电子体”粒子
1.短周期元素原子核外电子排布的特征
最外层电子数等于次外层电子数―→Ar、Be
电子层数与最外层电子数相等―→Al、Be
最外层电子数是内层电子总数的一半―→P、Li
次外层电子数是最外层电子数的2倍―→Si、Li
电子层数是最外层电子数的2倍―→Li
最外层电子数是电子层数的2倍―→S、C
最外层电子数是次外层电子数的2倍―→C
最外层电子数是次外层电子数的3倍―→O
最外层电子数是次外层电子数的4倍―→Ne
2.寻找“10电子”粒子和“18电子”粒子的方法
(1)“10电子”粒子
(2)“18电子”粒子
CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……
[对点训练]
3.下列各组中两种粒子所含电子数不相等的是( )
A.H3O+ 和OH- B.CO和N2
C.HNO2和NO D.CH和NH
解析:选D CH中电子数为8,NH中电子数为10,二者不相等。
4.X和Y均为短周期元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍,Y位于X的前一周期,且最外层只有一个电子,则X和Y形成的化合物的分子式可表示为 ( )
A.XY B.XY2
C.XY3 D.XY4
解析:选C 由题意知X是N,Y是H,C正确。
5.已知X、Y、Z三种元素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等,而Z原子的最外层电子数是次外层的3倍,Y和Z可以形成两种以上气态化合物,则下列说法错误的是( )
A.Y和Z可以组成一种Y和Z的质量比为7∶8的化合物
B.X、Y、Z组成的盐中既含离子键又含共价键
C.X和Z可以组成原子个数比分别为1∶1和2∶1,常温下为液态的两种化合物
D.由X、Y、Z三种元素中的任意两种组成的具有10电子的微粒仅有2种
解析:选D 根据题意可知,X为H,Y为N,Z为O,故Y、Z可组成NO,其质量比为7∶8,A正确;题中三元素可组成NH4NO3,B正确;H与O可组成H2O、H2O2,C正确;H、N、O可组成的10e-微粒有:H2O、NH3、NH、H3O+、OH-等,D错误。
6.
已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图中转化关系。
(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,请写出:
A的化学式:________;D的化学式:________。
(2)如果A和C是18电子的微粒,B和D是10电子的微粒,请写出A与B在溶液中反应的离子方程式:_____________________________________________。
解析:(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,结合10电子微粒的结构性质特征判断:A为NH,B为OH-,C为NH3,D为H2O。
(2)如果A和C是18电子的微粒, B和D是10电子的微粒,观察框图,容易想到H2S+OH-===HS-+H2O或HS-+OH-===S2-+H2O,则A为H2S,B为OH-,C为HS-,D为H2O,所以A与B在溶液中反应的离子方程式为H2S+OH-===HS-+H2O。
答案:(1)NH H2O (2)H2S+OH-===HS-+H2O
[真题验收]
1.(2015·全国卷Ⅰ)W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是( )
A.单质的沸点:W>X
B.阴离子的还原性:W>Z
C.氧化物的水化物的酸性:Y
H2,A不正确。Cl元素的非金属性强于H元素,元素得电子能力越强,其对应阴离子越不容易失去电子,故对应阴离子的还原性:Cl-弱于H-,B正确。P元素的非金属性弱于Cl元素的非金属性,元素非金属性越弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,故酸性:H3PO4Mg2+。
(3)由X、Y、Z三种元素形成的盐类化合物为NH4NO3,NH水解使溶液显酸性:NH+H2ONH3·H2O+H+,由于NH水解,且溶液显酸性,故离子浓度大小关系为c(NO)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)。
(4)YX4M为NH4Cl,其为离子化合物,电子式为;Q3Y2为Mg3N2,在水溶液中发生水解反应生成氢氧化镁和氨气。
(5)X、Z两元素形成的原子个数比为1∶1 的化合物为H2O2,为共价化合物,只含共价键。
(6)M的单质(即为氯气),与R的最高价氧化物对应水化物(即为NaOH)反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
答案:(1)第三周期第ⅠA族 (2)Cl->O2->Mg2+
(3)NH+H2ONH3·H2O+H+
c(NO)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
(4)
Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑
(5)共价键
(6)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
[课下提能练]
1.元素周期表中铊元素的数据如图,下列说法正确的是( )
A.铊元素的质量数是204.4
B.铊原子的中子数为81
C.铊对应的氢氧化物有两性
D.铊元素位于第ⅢA族
解析:选D 铊元素的相对原子质量是204.4,故A错误;铊原子的质子数为81,故B错误;铊不位于金属与非金属的分界线处,对应的氢氧化物没有两性,故C错误;铊元素最外层有3个电子,位于第ⅢA族,故D正确。
2.(2018·重庆十八中月考)我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例来确定“北京人”年龄,这种测量方法叫铝铍测年法。关于26Al和10Be的说法不正确的是( )
A.10Be和9Be是中子数不同质子数相同的不同原子
B.10Be的原子核内中子数比质子数多
C.5.2 g 26Al3+中所含的电子数约为1.2×1023
D.26Al和26Mg的质子数、中子数和核外电子数都不相同
解析:选C 10Be和9Be互为同位素,中子数不同质子数相同,A项正确;10Be的原子核内,质子数为4,中子数为10-4=6,中子数比质子数多,B项正确;5.2 g 26Al3+中所含的电子数约为×(13-3)×NA mol-1≈1.2×1024,C项错误;26Al和26Mg的质子数分别为13、12,中子数分别为13、14,核外电子数等于质子数,故两者所含质子数、中子数和核外电子数都不相同,D项正确。
3.(2018·泰安一检)下列有关化学用语表达正确的是( )
A.35Cl-和37Cl-的结构示意图均可以表示为
B.HClO的结构式:H—Cl—O
D.质子数为92、中子数为146的U原子: U
解析:选A 35Cl-和37Cl-的核电荷数均为17,核外电子总数均为18,其结构示意图均可表示为,A项正确;次氯酸分子中O原子分别与H、Cl原子之间形成1个共用电子对,故HClO的结构式为H—O—Cl,B项错误;HF属于共价化合物,电子式为,C项错误;质子数为92、中子数为146的U原子的质量数为238,该原子可表示为 U,D项错误。
4.月球上的每百吨He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量,地球上氦元素主要以He的形式存在。已知一个12C原子的质量为a g,一个He原子的质量为b g,NA为阿伏加德罗常数。下列说法正确的是( )
A.He比He多一个中子
B.氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.He的相对原子质量为
D.He的摩尔质量为bNA
解析:选C He比He少一个中子,A错误;不能确定核素的原子百分含量,因此不能计算氦元素的近似相对原子质量,B错误;一个原子的真实质量与一个6C原子质量的的比值是该核素的相对原子质量,因此He的相对原子质量为,C正确;He的摩尔质量为bNA g·mol-1,D错误。
5.(2018·定州中学月考)科学家最近发现了一种只由四个中子构成的粒子R,这标志着人类对化学微观世界的研究又取得了新的进展。下列有关R的说法不正确的是( )
A.R与其他原子一样呈电中性
B.R的质量数与4He相同
C.与氢原子的质子数相同
D.R中不含质子可称为“零号元素”
解析:选C 根据题意,该粒子只由四个中子构成,中子不带电,故该粒子不显电性,A正确;质量数=质子数+中子数=0+4=4,B正确;氢原子的质子数为1,该粒子只含有中子,不含有质子,C错误;该粒子质子数为0,可称为“零号元素”,D正确。
6.(2018·南阳一中月考)我国科研人员在兰州合成了镤元素的一种同位素镤239,并测知其原子核内有148个中子。现有A元素的一种同位素,比镤239的原子核内少54个质子和100个中子,则A元素在周期表中的位置是( )
A.第三周期第ⅠA族 B.第四周期第ⅠA族
C.第五周期第ⅠA族 D.第二周期第ⅡA族
解析:选C 镤239的质子数为239-148=91,则A元素的一种同位素的质子数是91-54=37,根据37-2-8-8-18=1可知,A元素位于第五周期第ⅠA族,C正确。
7.核内中子数为N的R2+,质量数为A,则n g它的氧化物所含电子物质的量为( )
A.(A-N+8)mol B.(A-N+10)mol
C.(A-N+2)mol D.(A-N+6)mol
解析:选A 氧化物的化学式为RO,则n g它的氧化物所含电子物质的量为(A-N+8)mol。
8.元素A和元素B的原子序数都小于18。已知A元素原子的最外层电子数为a
,次外层电子数为b;B元素原子的M层电子数为a-b,L层电子数为a+b,则A、B两元素所形成的化合物的性质可能有( )
A.能与水反应 B.能与硫酸反应
C.不能与氢氧化钠反应 D.能与碳酸钠反应
解析:选D 元素A和B的原子序数都小于18,B元素原子的L层电子数为a+b,则a+b=8,A元素原子最外层电子数为a,次外层电子数为b,则b=2,a=8-2=6,故A为O元素,B元素原子的M层电子数为a-b=6-2=4,故B为Si元素,A、B两元素所形成的化合物为SiO2。SiO2不与水反应,A项错误;SiO2不能与硫酸反应,B项错误;SiO2能与氢氧化钠反应,生成硅酸钠与水,C项错误;SiO2能与碳酸钠在高温下反应,生成硅酸钠与二氧化碳,D项正确。
9.(2018·西安中学月考)X、Y、Z、W、Q都是短周期元素,其中X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;X与Z同族,Y与Z同周期,Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍,W与X、Y既不同族也不同周期且W不为稀有气体元素;X、Y、Z三种元素的族序数之和为16。下列说法正确的是( )
A.Q与W不能形成10电子、14电子、18电子分子
B.Y的最高价氧化物对应水化物的化学式只能表示为H4YO4
C.Y、Z、Q的单质分别与X的单质化合,只能形成AB2型化合物
D.X、Z、W中的两种或三种元素形成的钠盐溶液可能显酸性、碱性、中性
解析:选D X、Y、Z、W、Q都是短周期元素,X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,则X为O;X与Z同族,则Z为S;Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍,则Q为C;W与X、Y既不同族也不同周期且W不为稀有气体元素,因此W为H;X、Y、Z三种元素的族序数之和为16,Y与Z同周期,则Y为Si。C和H能形成10电子分子CH4、14电子分子C2H2、18电子分子C2H6,A项错误;Si的最高价氧化物对应水化物的化学式还能表示为H2SiO3,B项错误;C与O2化合还能形成CO,C项错误,NaHSO4溶液呈酸性,Na2SO3溶液呈碱性,Na2SO4溶液呈中性,D项正确。
10.如图所示,a、b、c均为非金属单质,d、e均为含有10个电子的共价化合物,且分子中所含原子个数:d>e,f为离子化合物。则下列说法错误的是( )
A.常温下,单质a呈气态
B.单质c具有强氧化性
C.稳定性:d>e
D.f受热易分解为d和e
解析:选C a、b、c均为非金属单质,d、e均为含有10个电子的共价化合物,则b一定是H2。分子中所含原子个数:d>e,f为离子化合物,因此f一定是铵盐,则a是N2
,c是F2,d是NH3,e是HF,f是NH4F。常温下N2是气体,A正确;F是最活泼的非金属元素,因此单质氟具有强氧化性,B正确;非金属性是F强于N元素,故氢化物稳定性是HF强于NH3,C不正确;铵盐受热易分解,因此NH4F受热分解生成NH3和HF,D正确。
11.X、Y、Z、W均为短周期主族元素,原子序数依次增加,Z是活泼金属元素,Y的最常见单质与Z的单质在适当条件下可按物质的量之比1∶4或1∶2的比例恰好反应生成Q或M,X、W能形成强含氧酸。下列说法错误的是( )
A.简单离子半径:Z<Y<X<W
B.简单氢化物的稳定性:Y<X
C.Q和M中的阴、阳离子个数比均为1∶2,但化学键种类有差异
D.Z与W能形成ZW或Z2W型离子化合物
解析:选B 根据题意推知,X、Y、Z、W分别是N、O、Na、S(或Cl)元素,Q为Na2O,M为Na2O2。A项,简单离子的核外电子排布相同时,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径:Z<Y<X<W,正确;B项,O元素的非金属性比N强,简单氢化物的稳定性:H2O>NH3,错误;C项,Na2O和Na2O2的阴、阳离子个数比均为1∶2,Na2O2中含有非极性键和离子键,而Na2O中只含有离子键,正确;D项,Na与Cl能形成NaCl,Na与S能形成Na2S,二者均为离子化合物,正确。
12.(2018·永新二中段考)W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、6、8、8,它们的最外层电子数之和为10,下列说法正确的是( )
A.W与Y可以形成离子化合物
B.X的简单氢化物在同主族元素的氢化物中沸点最高,说明X的非金属性最强
C.X和Z形成的原子个数比为1∶1的化合物中,既含有极性键又含有非极性键
D.工业生产中,通常用电解Z的熔融氧化物来制取Z的单质
解析:选A W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、6、8、8,则W是H元素,X是O元素,Y、Z处于第三周期,四种元素原子的最外层电子数之和为10,Y、Z最外层电子数之和是10-1-6=3,最外层电子数只能为1、2,又因为Y原子序数小于Z,则Y是Na元素、Z是Mg元素。A项,W与Y可以形成NaH,属于离子化合物,正确;B项,X的简单氢化物在同主族元素的氢化物中沸点最高,是由于水分子之间存在氢键,错误;C项,X和Z形成的原子个数比为1∶1的化合物为MgO,只含有离子键,错误;D项,工业上,通常用电解熔融氯化镁冶炼镁,错误。
13.X、Y、Z、W是四种短周期元素,X原子M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍;Y原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;Z元素的单质为双原子分子,Z的氢化物水溶液呈碱性;W元素最高正价是+7价。回答下列问题:
(1)元素X原子结构示意图为____________________。
(2)元素Y的一种同位素可测定文物年代,这种同位素的符号是________。
(3)元素Z能与氢元素形成一价阴离子,该阴离子的电子总数是________,与该离子电子总数相等的Z与氢形成的微粒是____________________。
(4)ZW3常温下呈液态,可与水反应生成一种酸和一种碱,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。X、Y、Z、W四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种酸的是________(用酸的分子式表示)。
解析:(1)X、Y、Z、W均为短周期元素。X原子M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍,说明X共有3个电子层,M层上有6个电子,为硫元素;Y原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,说明Y有2个电子层,最外层有4个电子,为碳元素;Z的氢化物水溶液显碱性,为氮元素;W的最高正价为+7,而F元素无正价,则W为氯元素。
(2)碳的放射性同位素6C可用于考古断代。
(3)氮元素与氢元素形成-1价阴离子,由于氮元素显-3价,氢显+1价,因此该阴离子为NH,其电子总数是10,与该离子电子总数相等的还有NH3、NH。
(4)NCl3与H2O反应生成物中有碱,只能是NH3·H2O,N为-3价,Cl为+1价,酸应为HClO,化学方程式为NCl3+4H2O===NH3·H2O+3HClO。
(5)H2CO3、HNO3、H2SO4、HClO4中化学性质明显不同于其他三种酸的是H2CO3,H2CO3为弱酸。
答案:(1) (2)6C
(3)10 NH、NH3
(4)NCl3+4H2O===NH3·H2O+3HClO
(5)H2CO3
14.现有部分元素的原子结构特点如表:
X
L层电子数是K层电子数的3倍
Y
核外电子层数等于原子序数
Z
L层电子数是K层和M层电子数之和
W
最外层电子数是次外层电子数的2.5倍
(1)画出W原子结构示意图__________。
(2)元素X与元素Z相比,非金属性较强的是________(填元素名称),写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式:_____________________________________。
(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物,其水溶液显强酸性,该化合物的化学式为____________。
(4)元素X和元素Y以原子个数比1∶1化合形成的化合物Q,元素W和元素Y化合形成的化合物M,Q和M的电子总数相等。以M为燃料,Q为氧化剂,可作火箭推进剂,最终生成无毒的,且在自然界中稳定存在的物质,写出该反应的化学方程式:________________________________________________________________________。
解析:X元素原子L层电子数是K层电子数的3倍,L层为6个电子,为氧元素;Y核外电子层数等于原子序数,Y只能是氢元素;Z元素原子L层电子数是K层和M层电子数之和,L层有8个电子,则其M层电子数为6,Z是硫元素;W元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍,其次外层只能是K层,有2个电子,W为氮元素。
(2)能说明氧元素比硫元素非金属性强的事实如氢硫酸与O2反应。
(3)H、N、O、S四种非金属元素形成离子化合物只能是铵盐,其水溶液显强酸性应是强酸的酸式盐,应为NH4HSO4。
(4)H和O按原子个数比1∶1化合形成的化合物为H2O2共有18个电子,则H和N形成的18电子微粒是N2H4,二者反应的化学方程式为N2H4+2H2O2N2+4H2O。
答案:(1)
(2)氧元素 2H2S+O2===2H2O+2S↓(其他合理答案亦可)
(3)NH4HSO4
(4)N2H4+2H2O2N2+4H2O
15.有A、B、C、D四种元素,它们原子的核电荷数依次递增且均小于18;A原子核内仅有1个质子;B元素在地壳中含量最高;C元素原子M电子层有1个电子,D的单质常温下是黄绿色气体且有毒。
(1)画出B元素原子的结构示意图:_________________________________________。
(2)若C元素某原子核内中子数为12,则C元素的该核素表示为________。
(3)B、C、D三种元素以原子个数比1∶1∶1形成的化合物的名称是________。
(4)写出D的单质与A、B、C三元素所形成的化合物反应的化学方程式:________________________________________________________________________。
解析:A原子核内仅有1个质子,则A应为H元素;地壳中含量最高的为O元素,B元素在地壳中含量最高,则B为O元素;C元素原子M电子层有1个电子,则其原子的核电荷数=核外电子总数=11,应为Na元素;D的单质是黄绿色气体且有毒,则D为Cl元素,(1)根据分析可知,B是O元素,氧原子的核电荷数=核外电子总数=8,最外层为6个电子,其原子结构示意图为
。(2)质量数=质子数+中子数,若C元素某原子核内中子数为12,其质量数为11+12=23。(3)B、C、D三种元素以原子个数比1∶1∶1形成的化合物为NaClO,名称为次氯酸钠。(4)D的单质为Cl2,A、B、C三元素所形成的化合物为NaOH,氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水。
答案:(1) (2)Na (3)次氯酸钠
(4)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
16.(2018·天津一中月考)A、B、C、D、E是核电荷数依次增大的五种短周期主族元素,A元素的原子核内只有1个质子;B元素的原子半径是其所在主族中最小的,B的最高价氧化物对应水化物的化学式为HBO3;C元素原子的最外层电子数比次外层多4;C的阴离子与D的阳离子具有相同的电子排布,两元素可形成化合物D2C;C、E同主族。
(1)B在周期表中的位置为第________周期第________族。
(2)E元素形成的氧化物对应的水化物的化学式为____________________________。
(3)元素B、C、D、E形成的简单离子半径大小关系是________________(用离子符号表示)。
(4)用电子式表示化合物D2C的形成过程:_____________________________________。
(5)由A、B、C三种元素形成的离子化合物的化学式为____________,它与强碱溶液共热,发生反应的离子方程式是___________________________________。
(6)D2EC3一定条件下可以发生分解反应生成两种盐,其中一种产物为无氧酸盐,则此反应的化学方程式为__________________________________(化学式用具体的元素符号表示)。
解析:A元素的原子核内只有1个质子,则A为H元素;B的最高价氧化物对应水化物的化学式为HBO3,则B的最高化合价为+5价,位于周期表第ⅤA族,B元素的原子半径是其所在主族中最小的,应为N元素;C元素原子的最外层电子数比次外层多4个,只能有2个电子层,最外层电子数为6,应为O元素;C的阴离子与D的阳离子具有相同的电子排布,两元素可形成化合物D2C,则D的化合价为+1价,D为Na元素;C、E同主族,则E为S元素。
(1)B是氮元素,在周期表中的位置为第二周期第ⅤA族。
(2)E是硫元素,形成的氧化物SO2、SO3对应的水化物的化学式分别为H2SO3、H2SO4。
(3)元素B、C、D、E形成的简单离子中,S2-有三个电子层,N3-、O2-、Na+只有两个电子层,且电子层结构相同的离子,核电荷数大的半径反而小,故离子半径大小关系是S2->N3->O2->Na+。
(4)Na最外层的一个电子易失去,氧最外层有6个电子,易得到2个电子形成8电子稳定结构,故Na2O的形成过程可表示为。
(5)由H、N、O形成的离子化合物的化学式为NH4NO3,它是铵盐,与强碱溶液共热,发生反应生成NH3,离子方程式是NH+OH-NH3↑+H2O。
(6)Na2SO3一定条件下可以发生分解反应生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,则为Na2S,反应的化学方程式为4Na2SO3Na2S+3Na2SO4。
答案:(1)二 ⅤA (2)H2SO3、H2SO4
(3)S2->N3->O2->Na+
(4)
(5)NH4NO3 NH+OH-NH3↑+H2O
(6)4Na2SO3Na2S+3Na2SO4
考点一 元素周期表及其应用对应学生用书P94
[思维流程]
(一)元素周期表的结构
1.原子序数:按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号。原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数。
2.编排原则
3.元素周期表的结构
(1)周期(7个横行,7个周期)
短周期
长周期
序号
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
118
(2)族(18个纵行,16个族)
主族
列
1
2
13
14
15
16
17
族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副族
列
3
4
5
6
7
11
12
族
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
Ⅷ族
第 8、9、10,共3个纵行
0族
第18纵行
(3)分区
①分界线:沿着元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线,即为金属元素区和非金属元素区的分界线。
②各区位置:分界线左下方为金属元素区,分界线右上方为非金属元素区。
③分界线附近元素的性质:既表现金属元素的性质,又表现非金属元素的性质。
(4)元素周期表中的特殊位置
①过渡元素:元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共60多种元素,这些元素都是金属元素。
②镧系:元素周期表第六周期中,57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
③锕系:元素周期表第七周期中,89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
④超铀元素:在锕系元素中,92号元素铀(U)以后的各种元素。
[注意]
①含元素种类最多的族是ⅢB族,共有32种元素。
②过渡元素包括7个副族和第Ⅷ族,全部是金属元素,原子最外层电子数不超过2个(1~2个)。
③最外层电子数为3~7个的原子一定属于主族元素,且最外层电子数即为主族的族序数。
(二)元素周期表中的“规律”及应用
1.元素周期表中的规律
(1)同构规律
稀有气体元素与同周期非金属元素的阴离子、下一周期主族金属元素的阳离子具有相同的电子层结构。
(2)同周期序数差规律
①短周期元素原子序数差=族序数差。
②两元素分布在过渡元素同侧时,原子序数差=族序数差。
③两元素分布在过渡元素两侧时,第四或五周期元素原子序数差=族序数差+10;第六周期元素原子序数差=族序数差+24。
如第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差,第四、五周期的都为11,第六周期为25。
(3)同主族序数差规律
①第ⅠA族元素随电子层数的增加,原子序数依次相差2、8、8、18、18、32。
②第ⅡA族和0族元素随电子层数的增加,原子序数依次相差8、8、18、18、32。
[应用]
第ⅠA、ⅡA族,下一周期元素的原子序数=上一周期相邻元素的原子序数+上一周期元素的数目。如11Na下一周期相邻元素是xK,Na所在周期有8种元素,所以有x=11+8=19。
③第ⅢA~ⅦA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、18、18、32。
[应用]
第ⅢA~ⅦA族,下一周期元素的原子序数=上一周期相邻元素的原子序数+下一周期元素的数目。如17Cl下一周期是yBr,Br所在周期有18种元素,所以有y=17+18=35。
2.元素周期表的三大应用
(1)进行科学预测
为新元素的发现及预测他们的原子结构和性质提供了线索。
(2)寻找新材料
(3)用于工农业生产
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系,研制农药材料等。
[注意] ①从元素周期表的分区中可以看出,非金属性最强的是F,金属性最强的是Cs(放射性元素除外)。
②金属元素和非金属元素分界线右侧都是非金属,但左侧的并不都是金属元素,如氢元素。
③过渡元素都是金属元素,金属元素只有正价,没有负价。
④
处在金属元素和非金属元素分界线上下的元素单质并不一定是半导体,如Al是导体,B(硼)不导电。
[题点全练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)原子的最外层有2个电子的元素一定是ⅡA族元素(×)
(2)元素所在的主族序数与最外层电子数相等的元素都是金属元素(×)
(3)ⅠA族全部是金属元素(×)
(4)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格,它们是同位素(×)
(5)两短周期元素原子序数相差8,则周期数一定相差1(√)
(6)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数(×)
(7)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素(×)
(8)铁位于元素周期表的第四周期ⅧB族(×)
2.元素周期表中,常用于制造半导体材料的是( )
A.位于周期表中部的过渡元素
B.金属元素和非金属元素分界线附近的元素
C.右上方区域的非金属元素
D.左下方区域的金属元素
解析:选B 在金属元素和非金属元素分界线附近的元素常用于制造半导体材料。
3.(2018·郑州模拟)国际理论与应用化学联合会已正式确定了第114号和第116号元素的名称缩写为Fl、Lv。下列有关这两种元素的说法错误的是( )
A.两种元素位于同一周期
B.116号元素位于第ⅥA族
C.两种元素都是活泼的非金属元素
D.114号元素的原子半径比116号元素的大
解析:选C 第114号元素和第116号元素分别处于第七周期ⅣA族和ⅥA族,均为金属元素,A、B正确;C错误;依据同周期原子半径递变规律判断114号元素的原子半径比116号元素的大,D正确。
[规律方法]
根据稀有气体元素的原子序数来确定元素在周期表中位置的方法
原子序数-最邻近的稀有气体元素的原子序数=ΔZ。
若ΔZ<0,则与稀有气体元素同周期,族序数为8-|ΔZ|;
若ΔZ>0,则在稀有气体元素下一周期,族序数为ΔZ。
例如①35号元素(最邻近的是36Kr),则35-36=-1,故周期数为4,族序数为8-|-1|=7,即第四周期第ⅦA族,为溴元素。
②87号元素(相邻近的是86Rn)
,则87-86=1,故周期数为7,族序数为1,即第七周期第ⅠA族,为钫元素。
考点二 元素周期律及其应用
[思维流程]
元素周期律
1.元素周期律
2.主族元素性质的变化规律
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子结构
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
离子半径
阳离子逐渐减小
阴离子逐渐减小
r(阴离子)_>_r(阳离子)
逐渐增大
性 质
化合价
最高正化合价由+1→+7(O、F除外)
最低负化合价=-(8-主族序数)
相同,最高正化合价=主族序数(O、F除外)
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
离子的氧化性、还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化物稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
3.元素周期律的应用
(1)比较不同周期、不同主族元素的性质
①比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱方法:
金属性:Mg>Al,Ca>Mg,则碱性:Ca(OH)2Mg(OH)2Al(OH)3。
②比较H2O和SiH4的稳定性强弱的方法:
非金属性:C>Si,O>C,则氢化物稳定性:H2OCH4SiH4。
(2)预测未知元素的某些性质
①已知Ca(OH)2微溶,Mg(OH)2难溶,可推知Be(OH)2溶。
②已知卤族元素的性质递变规律,可推知未学元素砹(At)的化合物的性质为HAt稳定,水溶液呈性,AgAt溶于水。
[对点训练]
1.下列各组物质的性质比较中不正确的是( )
A.热稳定性:SiH4>PH3>H2S
B.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4
C.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
D.氧化性:F2>Cl2>Br2
解析:选A 非金属性:S>P>Si,则氢化物的稳定性:H2S>PH3>SiH4,A错误。
2.(2018·合肥质检)应用元素周期律分析下列推断,其中正确的是( )
A.铊(Tl)与铝同主族,其单质既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应
B.气态氢化物的稳定性HF低于HCl
C.硒(Se)位于元素周期表第ⅥA族,其最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱
D.第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后,水溶液均为酸性
解析:选C 在元素周期表中,铊位于铝的下面,其金属性比铝的金属性强,不与碱反应,A项错误;氟的非金属性比氯强,气态氢化物稳定性HF较强,B项错误;NH3的水溶液呈碱性,D项错误。
元素金属性、非金属性强弱比较
金属性比较
本质
原子越易失电子,金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断方法
①在金属活动性顺序表中越靠前,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单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,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的金属性强
⑥元素在周期表中的位置:左边或下方元素的金属性强
本质
原子越易得电子,非金属性越强(与原子得电子数目无关)
非金属性比较
判断方法
①与H2化合越容易,气态氢化物越稳定,非金属性越强
②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱,非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强
④元素在周期表中的位置:右边或上方元素的非金属性强
[对点训练]
3.X、Y两种元素的原子最外层都有7个电子。下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是( )
A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B.X的气态氢化物的沸点比Y的气态氢化物的沸点低
C.Y的单质能将X的单质从NaX的溶液中置换出来
D.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
解析:选D 最外层电子数相同的元素,原子半径越大,非金属性越弱,因此A项说明X的非金属性比Y弱;B项,气态氢化物的沸点(物理性质)高低只能反映分子间相互作用力的大小,而不能反映元素非金属性(化学性质)的强弱;C项说明Y的非金属性比X强。
4.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密度和熔点
B.比较氯化铝和氯化镁的摩尔质量
C.将空气中久置的镁带和铝片分别置于热水中,并滴入酚酞溶液
D.用pH计分别测量相同物质的量浓度的氯化铝溶液和氯化镁溶液的pH
解析:选D 单质的密度和熔点为物理性质,不能作为判断金属性的依据,A项错误;摩尔质量的大小与元素的金属性强弱无关,不能作为判断依据,B项错误;镁带和铝片表面均能形成致密的氧化膜,阻止镁、铝与水的反应,C项错误;利用同浓度Mg2+与Al3+水解后溶液的酸性强弱,可以判断金属性强弱,D项正确。
5.下列实验不能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比较碳、硫的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与稀盐酸反应
比较铁、铜的金属性强弱
解析:选B A项,Cl2、Br2分别与H2反应,根据反应条件的难易和反应剧烈程度可判断出氯、溴的非金属性强弱;B项,向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨,MgCl2与AlCl3
均生成相应的沉淀,不能比较二者的金属性强弱;C项,测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH,根据pH可判断出Na2CO3与Na2SO4水解程度的大小,即判断出酸性H2CO3r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)。
7.X、Y、Z均为短周期元素,其中两种为金属元素,一种为非金属元素,其原子半径分别为
元素
X
Y
Z
原子半径/nm
0.154
0.130
0.071
X、Y处于同一周期,三种元素形成的简单离子具有相同的电子层结构。下列说法正确的是( )
A.原子最外层电子数:Z>X>Y
B.三种元素可能为同周期元素
C.原子序数:Y>X>Z
D.离子半径:X>Y>Z
解析:选C 由已知得三种元素在周期表中相对位置为
,最外层电子数Z>Y>X,故A、B错误;由位置可知,原子序数Y>X>Z,故C正确;具有相同电子层结构的离子,原子序数大的离子半径小,则离子半径Z>X>Y,故D错误。
[真题验收]
1.(2015·上海高考)不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是( )
A.单质氧化性的强弱
B.单质沸点的高低
C.单质与氢气化合的难易
D.最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱
解析:选B A项,元素的非金属性越强,其单质获得电子的能力越强,单质的氧化性越强,故可以通过比较单质氧化性的强弱,判断元素的非金属性的强弱;B项,元素非金属性的强弱与单质的熔沸点高低无关;C项,元素的非金属性越强,其单质与氢气化合越容易,可以比较元素非金属性的强弱;D项,元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,可以通过比较两种元素最高价氧化物对应水化物酸性的强弱比较元素的非金属性的强弱。
2.(2015·北京高考)下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A.酸性:H2SO4>H3PO4
B.非金属性:Cl>Br
C.碱性:NaOH>Mg(OH)2
D.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
解析:选D A.S、P位于同一周期,且S位于P的右侧,非金属性S>P,所以H2SO4的酸性强于H3PO4。B.Cl、Br位于同一主族,Cl位于Br的上方,非金属性Cl>Br。C.Na、Mg是同周期元素,Na位于Mg的左侧,Na的金属性比Mg的强,则NaOH的碱性比Mg(OH)2的强。D.NaHCO3的热稳定性差,是由于NaHCO3受热易分解,与元素周期律无关。
3.(2014·全国卷Ⅰ)X、Y、Z均为短周期元素,X、Y处于同一周期,X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-,Y+和Z-具有相同的电子层结构。下列说法正确的是( )
A.原子最外层电子数:X>Y>Z
B.单质沸点:X>Y>Z
C.离子半径:X2->Y+>Z-
D.原子序数:X>Y>Z
解析:选D 根据题中信息可确定X、Y、Z分别为S、Na和F。原子最外层电子数:F>S>Na,A项错误;单质沸点:Na>S>F2,B项错误;离子半径:S2->F->Na+,C项错误;原子序数:S>Na>F,D项正确。
考点三 元素周期表和元素周期律的综合应用
[思维流程]
1.元素的“位构性”之间的关系
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质,元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质,故三者之间可相互推断,关系图如下:
2.主族元素性质的特殊性
氢
质量最轻的元素,其单质可以填充气球
碳
形成化合物最多的元素;可形成自然界硬度最大的物质;气态氢化物中含氢质量分数最大的元素
氮
空气中含量最多的元素;气态氢化物的水溶液呈碱性的元素
氧
地壳中含量最多的元素;气态氢化物的沸点最高的元素;氢化物在通常状况下呈液态的元素
氟
最活泼的非金属元素;无正价的元素;无含氧酸的非金属元素;无氧酸可腐蚀玻璃的元素;气态氢化物最稳定的元素;阴离子的还原性最弱的元素
钠
短周期元素中与水反应较剧烈的金属元素,最高价氧化物的水化物碱性最强的元素;短周期主族元素中原子半径最大的元素;与氧气在加热条件下反应生成过氧化物(Na2O2)的元素;焰色反应为黄色的元素
铝
地壳中含量最多的金属元素;最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应
硅
良好的半导体材料,地壳中含量第二的元素,能跟强碱溶液反应,还能被氢氟酸溶解
硫
淡黄色晶体,它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应
氯
短周期元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素
[题点全练]
1.同主族中常见的三种元素X、Y、Z,它们最高价氧化物对应水化物的酸性强弱的顺序为HXO4Y-
C.气态氢化物的稳定性:HXZ
解析:选D 从元素最高价氧化物对应水化物的化学式可知,三种元素的最高化合价均为+7价,故为第ⅦA族元素,由元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱可知,非金属性:XBr-,B项正确;气态氢化物的稳定性:HIBr2,D项错误。
2.右表为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,Z元素的核电荷数等于X与Y元素核电荷数之和。下列说法正确的是( )
X
Y
Z
W
T
A.氢化物稳定性Y比W强,是因为Y的氢化物中存在氢键
B.WY2不可能与Y的某种氢化物反应生成强酸
C.一定条件下,X单质能与ZY2反应生成Z单质,说明X的非金属性比Z强
D.可以推测T元素的单质具有半导体特性,钠能与T形成化合物Na2T2
解析:选D 设X的原子序数为a,则Z的原子序数为a+8,Y的原子序数为a+2,又Z元素的核电荷数等于X与Y元素核电荷数之和,则a+8=a+a+2,a=6;所以X为碳元素、Y为氧元素、Z为硅元素、W为硫元素、T为硒元素;氢化物的稳定性与氢键无关,A错误;二氧化硫与H2O2反应生成硫酸,B错误;一定条件下,碳单质能与二氧化硅反应生成硅单质,碳表现还原性,不能说明碳的非金属性比硅强,C错误;硒元素在金属与非金属的分界线附近,可以推测硒元素的单质具有半导体特性,硒与氧元素同族,钠能与硒形成化合物Na2Se2,D正确。
[真题验收]
1.(2017·全国卷Ⅰ)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的简单氢化物可用作制冷剂,Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后,加入稀盐酸,有黄色沉淀析出,同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是( )
A.X的简单氢化物的热稳定性比W的强
B.Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构
C.Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
D.Z与X属于同一主族,与Y属于同一周期
解析:选C 由题知,W为氮,X为氧,Y为钠,Z为硫。同周期元素从左至右,简单氢化物的热稳定性逐渐增强,H2O的热稳定性比NH3的强,A项正确;O2-和Na+核外都有10个电子,B项正确;钠和硫形成的化合物为硫化钠,它是强碱弱酸盐,其水溶液呈碱性,能使红色石蕊试纸变蓝色,C项错误;氧、硫位于同主族,钠与硫同属于第三周期,D项正确。
2.(2017·全国卷Ⅲ)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是( )
W
X
Y
Z
A.氢化物沸点:WW
C.化合物熔点:Y2X3r(N)>r(O)>r(H),A项错误;NaOH为强碱,B项错误;非金属性:O>N,则氧化性O2(或O3)强于N2,C项错误;H、N和O可以组成共价化合物如NH3·H2O,也可以组成离子化合物如NH4NO3,D项正确。
4.(2016·上海高考
)已知W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大。W、Z同主族,X、Y、Z同周期,其中只有X为金属元素。下列说法一定正确的是( )
A.原子半径:X>Y>Z>W
B.W的含氧酸的酸性比Z的含氧酸的酸性强
C.W的气态氢化物的稳定性小于Y的气态氢化物的稳定性
D.若W与X原子序数差为5,则形成化合物的化学式为X3W2
解析:选A 由于原子序数按W、X、Y、Z依次增大,X、Y、Z是同一周期的元素,原子半径:X>Y>Z。又因W、Z同主族,原子序数:Z>W,则原子半径:Z>W,故原子半径:X>Y>Z>W,A项正确。
5.(2015·福建高考)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右所示,其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:W>Z>Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
C.最简单气态氢化物的热稳定性:Y>X>W>Z
D.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
解析:选A 从元素周期表的局部图可知X、Y、Z、W为二、三周期元素,W位于第三周期,W原子的质子数是其最外层电子数的三倍,故W是P元素,据此推出X、Y、Z分别是氮、氧、硅。根据四种元素在周期表中的位置关系可知,原子半径:Z>W>X>Y,A项错误;非金属性:O>N>P>Si,最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3,即X>W>Z,氢化物的热稳定性:H2O>NH3>PH3>SiH4,即Y>X>W>Z,B、C项正确;主族元素除O、F外,其他元素最高化合价都等于其主族序数,D项正确。
6.(2015·山东高考)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是( )
Y
Z
X
W
A.原子半径:X<Y<Z
B.气态氢化物的稳定性:X>Z
C.Z、W均可与Mg形成离子化合物
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>W
解析:选C 由X、Y、Z、W四种元素的相对位置关系和Y、W的原子序数之和是Z的3倍可推出:X是硅,Y是氮,Z是氧,W是氯。A项,原子半径:X>Y>Z。B项,气态氢化物的稳定性:X<Z。C项,O、Cl分别与Mg形成MgO、MgCl2,它们均属于离子化合物。D项,非金属性:W(Cl)>Y(N),故最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y。
[综合演练提能]
[课堂巩固练]
1.(2018·长沙长郡中学期中)美国FDA证实,该国地质勘测局在内华达州法隆镇的一些奶牛场附近的井水中发现了84号元素Po(钋)的一种放射性致癌同位素。钋是目前已知最稀有的元素之一,下列有关它的说法正确的是( )
A.门捷列夫能预测钋在地球上的分布
B.钋位于元素周期表第七周期第ⅥA族
C.钋原子的最外层电子数为6
D.钋属于副族元素
解析:选C 门捷列夫发现了元素周期律,但不能预测元素在地球上的分布,A错误;钋的原子序数为84,和86号元素的原子序数相差2,故钋位于元素周期表第六周期第ⅥA族,B、D错误;钋原子的最外层电子数为6,C正确。
2.砷(As)和镓(Ga)都是第四周期元素,分别属于ⅤA和ⅢA族。下列说法中不正确的是( )
A.原子半径:Ga>As>P
B.热稳定性:NH3>PH3>AsH3
C.酸性:H3AsO4>H2SO4>H3PO4
D.Ga(OH)3可能是两性氢氧化物
解析:选C 酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4,故C项错误。
3.根据元素周期表和元素周期律,判断下列叙述不正确的是( )
A.气态氢化物的稳定性:H2O>NH3>SiH4
B.氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物
C.如图所示实验可证明元素的非金属性:Cl>C>Si
D.用中文“”(ào)命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族
解析:选C 非金属性:O>N>C>Si,故气态氢化物的稳定性:H2O>NH3>SiH4,A项正确;H与C、N、O、F等非金属元素形成共价化合物,与Na、Mg等金属元素形成离子化合物,B项正确;题图所示实验可证明酸性:HCl>H2CO3>H2SiO3,但元素非金属性的强弱与元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱有关,HCl不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物,故不能根据其酸性强弱判断Cl的非金属性强弱,C项错误;118号元素在元素周期表中位于第七周期0族,D项正确。
4.(2018·安庆一中月考)
如图,a、b、c、d、e为元素周期表中前四周期的部分元素,下列有关叙述正确的是( )
A.元素b位于第ⅥA族,有+6价、-2价两种常见化合价
B.五种元素中,元素e的性质最稳定
C.元素c和d的最高价氧化物对应水化物的酸性:c>d
D.元素c和e的气态氢化物的稳定性:c>e
解析:选D b是氧元素,没有+6价,A错误;a为稀有气体元素氦,是5种元素中最稳定的,B错误;c的非金属性比d弱,因此c的最高价氧化物对应水化物的酸性比d的弱,C错误;c的非金属性比e强,因此c的气态氢化物的稳定性比e的强,D正确。
5.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的一种核素中无中子;X的原子最外层电子数是内层电子数的3倍,且X、Y的简单离子的核外电子排布相同,X、Y、Z的核电荷数之和为36,工业上用海水制取Z的单质,同时生成含元素Y的碱。下列说法正确的是( )
A.原子半径大小为Y>X>Z>W
B.Y与Z形成的化合物中,Z、Y原子的个数比可能为1∶2
C.四种元素均能形成双原子单质分子
D.四种元素两两形成的化合物中有4种离子化合物
解析:选D 根据提供的信息可判断W、X、Y、Z分别为H、O、Na、Cl。原子半径:Cl>O,A项错误;Na、Cl形成的化合物为NaCl,B项错误;Na不能形成双原子分子,C项错误;H、O、Na、Cl两两之间分别形成的离子化合物有NaCl、Na2O、Na2O2、NaH,D项正确。
6.(2018·邯郸模拟)常温下,A是只含X 和Y 两种短周期元素的气体,X的原子序数小于Y,甲、乙、丙分别是X、Y、Z元素的单质,Z是地壳中含量最高的元素。转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.原子半径:Z>Y>X
B.反应②为化合反应,反应③为置换反应
C.常温常压下,Z的氢化物为气态
D.由X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是离子化合物
解析:选B Z是地壳中含量最高的元素,即Z为O,丙为氧气,根据转化关系,X为H,Y为C,A为烃,A和足量的氧气反应生成CO2和H2O,B为CO2,C为H2O,D为CO。半径大小比较:一看电子层数,电子层数越多,半径越大,二看原子序数,电子层数相等,半径随着原子序数增多而减小,即C>O>H,故A错误;反应②发生CO2+C
2CO,属于化合反应,反应③发生H2O+CCO+H2,属于置换反应,故B正确;Z的氢化物是H2O,常温下为液体,故C错误;离子化合物可能含有金属离子或所有铵盐,因此H、C、O组成的化合物属于共价化合物,故D错误。
[课下提能练]
1.2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“石田”,tián),Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是( )
A.Ts是第七周期第ⅦA族元素
B.Ts的同位素原子具有相同的电子数
C.Ts在同族元素中非金属性最弱
D.中子数为176的Ts核素符号是Ts
解析:选D 0族元素从上往下,原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118,则可推断117号元素位于第七周期第ⅦA族,A项正确;互为同位素的不同原子具有相同的质子数,质子数等于核外电子数,B项正确;同主族元素从上往下,非金属性逐渐减弱,C项正确;中子数为176的Ts核素符号是Ts,D项错误。
2.X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.R的氧化物含有离子键
B.最高价含氧酸的酸性:Z<Y
C.M的氢化物常温常压下为气体
D.Y形成的化合物种类最多
解析:选B 主族元素原子的最外层电子数=主族序数,X、Y、Z、M、R原子最外层电子数分别为1、4、5、6、1,说明元素分别位于第ⅠA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅠA族。原子半径:M>Y>Z,则M是第三周期的硫,Y、Z分别是第二周期的碳、氮;原子半径:X<Y,则X是第一周期的氢;原子半径:R>M,可知R为钠。钠的氧化物有氧化钠和过氧化钠,都含有离子键,故A正确;非金属性:Z(N)>Y(C),所以最高价含氧酸的酸性:Z>Y,故B错误;硫化氢常温常压下为气体,故C正确;有机物比无机物的种类多得多,有机物都是含碳的化合物,所以Y形成的化合物种类最多,故D正确。
3.已知短周期元素的四种离子:aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则下列叙述中正确的是( )
A.原子序数:d>c>b>a
B.单质的还原性:D<C<B<A
C.离子半径:C3->D->B+>A2+
D.A、B、C最高价氧化物对应水化物溶液(等物质的量浓度)的pH:C>B>A
解析:选C 具有相同电子层结构的离子,符合“阴上阳下”的规律,故原子序数:a>
b>d>c,A、B、C、D分别为Mg、Na、N、F,A项错误;单质的还原性:A<B,B项错误;具有相同电子层结构的离子,核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径:C3->D->B+>A2+,C项正确;A、B的最高价氧化物对应的水化物分别为Mg(OH)2、NaOH,C的最高价氧化物对应的水化物为HNO3,则对应溶液的pH:B>A>C,D项错误。
4.根据元素周期律,由下列事实进行归纳推测,推测不合理的是( )
选项
事实
推测
A
12Mg与水反应缓慢,20Ca与水反应较快
56Ba(ⅡA族)与水反应会更快
B
C为非金属元素
ⅣA族的元素都是非金属元素
C
HCl在1 500 ℃时分解,HI在230 ℃时分解
HBr的分解温度在二者之间
D
Si与H2高温时反应,S与H2加热能反应
P与H2在高温时能反应
解析:选B 同主族金属元素由上至下金属性增强,与水反应剧烈程度增强,A正确;同主族从上到下,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,Ge、Sn、Pb均为金属元素,B错误;同主族非金属元素由上至下非金属性减弱,气态氢化物的热稳定性减弱,C正确;同周期非金属元素从左到右非金属性增强,与氢气化合难度减小,D正确。
5.元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是( )
A.由水溶液的酸性:HCl>HF,不能推断出元素的非金属性:Cl>F
B.人们可以在周期表的过渡元素中寻找催化剂和耐腐蚀、耐高温的合金材料
C.短周期元素正化合价数值和其族序数相同
D.短周期元素形成的微粒X2-和Y2+核外电子排布相同,离子半径:X2->Y2+
解析:选C A项,非金属性的强弱,应根据对应最高价氧化物对应水化物的酸性比较,不能根据氢化物的酸性进行比较,HF的酸性比HCl弱,但非金属性F强于Cl,正确;B项,催化剂及耐高温和耐腐蚀的合金材料,大多属于过渡元素,正确;C项,短周期元素正化合价数值和其族序数不一定相同,如C有+2、+4价,错误;D项,微粒X2-与Y2+核外电子排布相同,核电荷数:Y>X,离子半径:X2->Y2+,正确。
6.根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息,下列叙述正确的是( )
元素代号
A
B
C
D
E
原子半径/nm
0.186
0.143
0.089
0.104
0.074
主要化合价
+1
+3
+2
+6、-2
-2
A.E2-与B3+的核外电子数不可能相等
B.离子半径大小:A+E
解析:选B 由表中数据可知,A为钠,B为铝,C为铍,D为硫,E为氧。离子半径Na+NH3,B项正确;酸性:H2SO4>Al(OH)3,C项正确;H、N、O、S四种元素组成的盐有NH4HSO4、(NH4)2SO4、NH4HSO3、(NH4)2SO3、(NH4)2S2O8、(NH4)2S2O3等,D项错误。
15.(2018·泰安期中)A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期主族元素,A、E在元素周期表中的相对位置如图,A与氧元素能形成两种无色气体,C是地壳中含量最多的元素,D是地壳中含量最多的金属元素。
A
E
(1)C在元素周期表中的位置为____________,其离子的结构示意图为______________。
(2)AE2的电子式为_________________________________________________。
(3)C、E、F的单质沸点最低的是________(填化学式)。
(4)C、D、E、F的离子半径由大到小的顺序是____________(填离子符号)。
(5)实验室制取F2气体的离子方程式为_______________________________。
(6)在微电子工业中,B的最简单气态氢化物的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为__________________________________。
解析:由题中所给信息可知,A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期主族元素,A能与氧元素形成两种无色气体,则A为碳元素;C为氧元素;D为铝元素,且图中给出了A和E在元素周期表中的相对位置,则B为氮元素,E是硫元素,F为氯元素。
(1)C为氧元素,在周期表中的位置为第二周期第ⅥA族;O2-的结构示意图为。
(2)AE2为CS2,其电子式为。
(3)C、E、F的单质分别是O2、S、Cl2,通常状态下,S是固体,O2和Cl2是气体,且O2和Cl2是组成相似的分子晶体,O2的相对分子质量小于Cl2,因此O2的沸点最低。
(4)具有相同电子层结构的离子,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引能力越强,离子半径越小。具有不同电子层结构的离子,电子层数越多,离子半径越大。因此可得离子半径:S2->Cl->O2->Al3+。
(5)实验室使用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气,其离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。
(6)B为N元素,其最简单的气态氢化物为NH3,与H2O2的反应方程式为2NH3·H2O+3H2O2===N2↑+8H2O。
答案:(1)第二周期第ⅥA族
(2) (3)O2 (4)S2->Cl->O2->Al3+
(5)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(6)2NH3·H2O+3H2O2===N2↑+8H2O
16.X、Y、Z、W、R是短周期元素,原子序数依次增大。X原子核外各层电子数之比为1∶2,Y原子和Z原子的核外电子数之和为20,W和R是同周期相邻元素,Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨。请回答下列问题:
(1)元素X的最高价氧化物的电子式为______________;元素Z的离子结构示意图为________________________________________________________________________。
(2)单质铜和元素Y的最高价氧化物对应水化物的稀溶液发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
(3)元素W位于周期表的第________族,其非金属性比R弱,用原子结构的知识解释原因:_________________________________________________________。
(4)R的一种氧化物能使品红溶液褪色,工业上用Y的气态氢化物的水溶液作该氧化物的吸收剂,写出吸收剂与足量该氧化物反应的离子方程式:______________________。
(5)Y和Z组成的化合物ZY,被大量用于制造电子元件。工业上用Z的氧化物、X单质和Y单质在高温下制备ZY,其中Z的氧化物和X单质的物质的量之比为1∶3,则该反应的化学方程式为__________________________________________________。
解析:由X原子核外各层电子数之比为1∶2,推出X为C;由Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨且R的原子序数大于Y,推出Y和R分别为N和S;由W和R是同周期相邻元素且R的原子序数大于W,推出W为P;由Y原子和Z原子的核外电子数之和为20,推出Z为Al。(4)氨水与足量SO2反应生成NH4HSO3。
答案:(1)
(2)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)ⅤA P原子和S原子的电子层数相同,P原子半径较大,得电子能力较弱
(4)SO2+NH3·H2O===HSO+NH
(5)Al2O3+3C+N22AlN+3CO
考点一 离子键和共价键
化学键
1.化学键:使离子相结合或原子相结合的作用力。
2.离子键:阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。
3.共价键:原子间通过共用电子对所形成的化学键。
4.离子键与共价键的比较
项目
离子键
共价键
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键方式
得失电子形成阴、阳离子
形成共用电子对
成键条件
活泼金属元素与活泼非金属元素
一般在非金属原子之间
作用力实质
静电作用
存在实例
存在于离子化合物中,如 NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等
(1)非金属单质,如H2、O2等;
(2)共价化合物,如HCl、CO2、CH4等;
(3)某些离子化合物,如NaOH、Na2O2等
5.化学键类型的判断
(1)从物质构成角度判断
(2)从物质类别角度判断
物质类别
含化学键情况
非金属单质,如Cl2、N2、I2、P4、金刚石等
只有共价键
非金属元素构成的化合物,如H2SO4、CO2、NH3、HCl、CCl4、CS2等
活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物,如NaCl、CaCl2、K2O等
只有离子键
含有原子团的离子化合物,如Na2SO4、Ba(OH)2、NH4Cl、Na2O2等
既有离子键又有共价键
稀有气体,如Ne、Ar等
没有化学键
[拓展归纳]
(1)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,只有化学键的断裂,不一定是化学变化,如熔融NaCl。
(2)物质中不一定都存在化学键,如He等稀有气体分子。
(3)非金属元素的两个原子之间能形成共价键,但多个非金属元素原子间也可能形成离子键,如NH4Cl。
(4)离子键存在于强碱、绝大多数盐(包括铵盐)、活泼金属氧化物、过氧化物等离子化合物中。
[对点训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力(×)
(2)原子间的相互作用叫化学键(×)
(3)金属元素与非金属元素形成的化学键一定是离子键(×)
(4)所有物质中均含有化学键(×)
(5)某元素的原子最外层只有一个电子,它跟卤素结合时,所形成的化学键一定是离子键(×)
(6)强电解质中一定存在离子键(×)
(7)形成化学键的过程是能量降低过程(√)
(8)含有离子键的化合物中,一个阴离子可同时与几个阳离子形成静电作用(√)
2.下列关于化学键的说法中正确的是( )
A.构成单质分子的粒子一定含有共价键
B.由非金属元素组成的化合物中可能含有离子键
C.非极性键只存在于双原子单质分子里
D.不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键
解析:选B 稀有气体为单原子分子,无化学键,A错误;在NH4NO3中虽然全部为非金属元素,但存在离子键,B正确;在H2O2、Na2O2等物质中也存在非极性键,C错误;乙烯中存在非极性键,D错误。
3.下列物质中,既含有离子键,又含有共价键的是( )
A.Na2O2 B.H2O
C.Na2S D.CaCl2
解析:选A H2O中只含共价键,不含离子键;Na2S、CaCl2中只含有离子键。
电子式
1.电子式概念
在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。
2.电子式书写方法
3.用电子式表示化合物的形成过程
(1)离子化合物:左边是原子的电子式,右边是离子化合物的电子式,中间用“―→”连接,相同的原子或离子不合并。
如NaCl:。
(2)共价化合物:左边是原子的电子式,右边是共价化合物的电子式,中间用“―→”连接。
如HCl:。
[拓展归纳]
电子式书写常见的6大误区
内容
实例
误区1
漏写未参与成键的电子
N2误写为,应写为
误区2
化合物类型不清楚,漏写或多写[ ]及错写电荷数
NaCl误写为·,应写为,HF误写为,应写为
误区3
书写不规范,错写共用电子对
N2的电子式不能写成,更不能写成
误区4
不考虑原子间的结合顺序
HClO的电子式为H,而不是
误区5
不考虑原子最外层有几个电子,均写成8电子结构
CH的电子式为,而不是
误区6
不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写
CaBr2、CaC2的电子式分别为
[对点训练]
4.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(×)
(×)
(√)
(×)
(×)
(×)
5.写出下列微粒或物质的电子式:
(1)Cl:___________________;(2)F-:__________________;
(3)N2:__________________;(4)CO2:_________________;
(5)HClO:________________;(6)Na2O2:_______________;
(7)K2S:_________________;(8)NH4Cl:______________。
[真题验收]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2017·天津高考)氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物(√)
(2)(2016·浙江高考)化合物Na2O和NaClO3都只存在离子键(×)
(3)(2016·江苏高考)由钠、氟两种元素组成的化合物是离子化合物(√)
(4)(2015·全国卷Ⅰ)N和P不能存在于同一离子化合物中(×)
(5)(2015·全国卷Ⅱ)氢与硫、氯、钾3种元素均能形成共价化合物(×)
(6)(2015·全国卷Ⅱ)钾与氢、硫、氯3种元素均能形成离子化合物(√)
(7)(2015·全国卷Ⅱ)60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA(×)
(8)(2015·山东高考)Cl、O均可与Mg形成离子化合物(√)
2.(2013·海南高考改编)下列化合物中,含有非极性共价键的离子化合物是( )
A.CaC2 B.N2H4
C.Na2O D.NH4NO3
解析:选A CaC2是离子化合物,C中C与C之间为非极性共价键,A项正确;N2H4是共价化合物,B项错误;Na2O中仅含离子键,C项错误;NH4NO3是离子化合物,但不含非极性共价键,D项错误。
3.书写下列物质的电子式:
(1)(2017·天津高考)NaOH的电子式为_________________________________________;
(2)(2017·海南高考)PH3的电子式为____________________________________________;
(3)(2016·全国卷Ⅱ)联氨(N2H4)的电子式为______________________________________;
(4)(2016·浙江高考)硫化氢的电子式为_______________________________________;
(5)(2015·全国卷Ⅰ)硼氢化钠(NaBH4)的电子式为______________________;
(6)(2015·浙江高考)H2O2的电子式为______________________________________;
(7)(2015·海南高考)甲硅烷(SiH4)的电子式为_____________________________________;
(8)(2014·全国卷)光气的化学组成为COCl2
,每个原子均达到8电子稳定结构,其电子式为_________________________________________________。
考点二 化学键与物质类别的关系
[思维流程]
1.化学键与化学反应的关系
[注意] ①断裂化学键吸收能量,形成化学键释放能量。
②有化学键变化的不一定是化学变化。如NaCl晶体从溶液中析出只有化学键的形成,没有化学键的断裂,HCl溶于水电离成H+和Cl-等,只有旧化学键的断裂没有新化学键的形成,二者都没有发生化学变化。
2.化学键与物质类别的关系
除稀有气体中没有化学键外,其他物质都存在化学键。化学键与物质的类别之间的关系可概括为:
(1)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物,如SiO2、HCl、CH4等。
(2)只含有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共价化合物一般由多个原子组成,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、NaCl等。
(5)既有离子键又有极性共价键的物质,如NaOH、K2SO4等;既有离子键又有非极性共价键的物质,如Na2O2等。
(6)仅由非金属元素形成的离子化合物,如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。
3.化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高,就是因为其中的共价键很强,破坏时需消耗很多的能量。NaCl等部分离子化合物中也有很强的离子键,故其熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键,故在通常状况下,N2很稳定,H2S、HI等分子中的共价键较弱,故它们受热时易分解。
4.分子间作用力、氢键对物质物理性质的影响
(1)分子间作用力大小对物理性质的影响
分子间作用力越大,其熔、沸点越高。如分子间作用力:CH4”“<”或“=”)W的简单气态氢化物的稳定性。
(2)X、Z形成的含18电子的化合物的电子式为_______________________________。
(3)由X、Z、W、N四种元素组成的一种离子化合物A,已知A既能与盐酸反应,又能与氯水反应,写出A与足量盐酸反应的离子方程式:______________________________。
(4)X和W组成的化合物中,既含有极性共价键又含有非极性共价键的是______________(填化学式),此化合物可将碱性工业废水中的CN-氧化,生成碳酸盐和氨气,相应的离子方程式为_______________________________________________。
解析:H的原子半径最小,所以X为H;X和M同主族,由M在题述元素中的排序知,M是Na。Y、Z、W位于第二周期,它们与H可形成等电子分子,结合Z、W的最外层电子数之和与Na的核外电子总数相等知,Y、Z、W依次为C、N、O,W与N同主族,则N为S。(1)C的非金属性弱于O的非金属性,故CH4的稳定性比H2O的弱。(2)H、N形成的含18电子的化合物是N2H4,N2H4的电子式为。(3)由H、N、O、S组成的既能与盐酸反应又能与氯水反应的离子化合物为NH4HSO3或(NH4)2SO3,其分别与足量盐酸反应的离子方程式为HSO+H+===H2O+SO2↑、SO+2H+===H2O+SO2↑。(4)H2O2中含有极性共价键和非极性共价键,H2O2氧化碱性工业废水中CN-的离子方程式为OH-+CN-+H2O2===CO+NH3↑。
答案:(1)第三周期第ⅥA族 <
(2)
(3)SO+2H+===H2O+SO2↑或HSO+H+===H2O+SO2↑
(4)H2O2 OH-+CN-+H2O2===CO+NH3↑
16.Ⅰ.氢化钠(NaH)是一种离子化合物,遇水后放出氢气并生成一种碱,主要应用在有机合成和储氢材料方面。根据信息完成下列空白:
(1)氢化钠的电子式为____________。
(2)氢化钠与水反应的化学方程式为_______________________________________,
反应的氧化剂为________。该反应过程中,被破坏的化学键有______(填序号,下同),形成的化学键有__________。
①离子键 ②极性共价键 ③非极性共价键
Ⅱ.氮化钠(Na3N)是科学家制备的一种重要的化合物,它与水作用可产生NH3。
(1)比较Na3N中两种微粒的半径r(Na+)______r(N3-)(填“>”“<”或“=”)。
(2)Na3N与盐酸反应生成的两种盐的化学式为_________________________________。
(3)写出化合物Na3N的电子式:__________________________________________。
解析:Ⅰ.(1)NaH由阳离子Na+和阴离子H-构成,H原子最外层达到两个电子的稳定结构,其电子式为Na+[H]-。(2)根据题意可以写出氢化钠与水反应的化学方程式:NaH+H2O===NaOH+H2↑,NaH中氢元素的化合价为-1,H2O中氢元素的化合价为+1价,发生归中反应生成单质H2,H2O中氢元素的化合价由+1降低到0价,作氧化剂,故氧化剂为水(或H2O);NaH中的离子键被破坏,H2O中的极性共价键也被破坏了,故破坏的化学键有
①②;反应中生成了NaOH,形成了Na+与OH-之间的离子键和H与O间的极性共价键以及H2中的H原子间的非极性共价键,故形成的化学键有①②③。
Ⅱ.(1)电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径r(Na+)<r(N3-)。(2)Na3N与盐酸反应生成两种盐为氯化铵与氯化钠。(3)Na3N属于离子化合物,由钠离子与氮离子构成,电子式为。
答案:Ⅰ.(1)
(2)NaH+H2O===NaOH+H2↑ 水(或H2O) ①② ①②③
Ⅱ.(1)< (2)NH4Cl、NaCl
章 末 聚焦命题热点·精析高考重难
选择题中的元素综合推断
[解题模板]
[典例] (2017·全国卷Ⅱ)a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在周期数与族数相同;d与a同族。下列叙述正确的是( )
A.原子半径:d>c>b>a
B.4种元素中b的金属性最强
C.c的氧化物的水化物是强碱
D.d单质的氧化性比a单质的氧化性强
[学审题析题]
第一步:挖掘题干信息,确定元素名称
信息①:在短周期元素中c所在周期数与族序数相同,满足这一条件的有H(第一周期ⅠA族)、Be(第二周期ⅡA族)、Al(第三周期ⅢA族)。
信息②
:a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同,若b的次外层电子数为2,则a为He,与a是主族元素相矛盾,故b的次外层电子数一定为8,即a为氧元素。
信息③:d与a同主族且d是短周期主族元素,则d为S。
信息④:a、b、c、d是原子序数依次增大的短周期元素,c的原子序数大于a(氧),则c为Al。
依据b的次外层电子数为8,且原子序数大于8,小于13推知b为Na或Mg。
第二步:确定元素在周期表中的相对位置
其中:b、c、d同周期,a、d同主族。
第三步:依据元素周期律,判断选项的正误
选项
判断依据
结论
A
同周期元素自左向右,原子半径逐渐减小
同主族元素自上而下,原子半径逐渐增大
故原子半径b(Na或Mg)>c(Al)>d(S)>a(O)
错误
B
同周期元素自左向右,金属性逐渐减弱
同主族元素自上而下,金属性逐渐增强
故金属性b(Na或Mg)>c(Al)>d(S)>a(O)
正确
C
c(Al)的氧化物是Al2O3,对应的水化物是Al(OH)3,Al(OH)3是两性氢氧化物
错误
D
同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱,对应单质的氧化性逐渐减弱,即氧化性:O2>S
错误
[答案] B
[多角练透]
1.(2018·西安八校联考)a、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子数为内层电子数的2倍,c的
最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是( )
A.b、c、d分别与氢形成的化合物中的化学键均为极性共价键
B.它们均存在两种或两种以上的氧化物
C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物
D.d元素的非金属性最强
解析:选A 根据题意可推出,a为Na元素,b为C元素,c为S元素,d为Cl元素。C与H形成的乙烷中存在碳碳非极性共价键,A项错误;Na可形成Na2O、Na2O2,C可形成CO、CO2,S可形成SO2、SO3,Cl可形成ClO2、Cl2O7等多种氧化物,B项正确;C、S、Cl均为非金属元素,它们之间不能形成离子化合物,Na为活泼金属元素,与C、S、Cl形成的化合物都是离子化合物,C项正确;非金属性:Cl>S>C,Na为金属元素,D项正确。
2.(2018·山东师大附中模拟)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中X元素形成的化合物种类最多。下列说法错误的是( )
A.原子半径:Z>W>X>Y
B.工业上用Y和Z组成的化合物冶炼Z的单质
C.X、Y形成的化合物一定为酸性氧化物
D.W的单质和氧化物均可与NaOH溶液反应
解析:选C X形成的化合物种类最多,则X为C,X和W同主族,则W是Si,Z是Al;根据X和Y在周期表中的位置,可知Y为O。同周期主族元素,从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素,从上到下原子半径逐渐增大,故原子半径:Al>Si>C>O,A项正确;在工业上常用电解熔融Al2O3来冶炼Al,B项正确;C和O形成的CO不是酸性氧化物,C项错误;Si和SiO2均可与NaOH溶液反应,D项正确。
[命题热点强化练]
1.(2018·青岛模拟)X、Y、Z、W为四种短周期元素,它们的最高价氧化物对应水化物分别为甲、乙、丙、丁,常温下甲、丙、丁均可与乙反应生成盐和水,X、Z、W的原子序数及0.1 mol·L-1甲、丙、丁溶液的pH如图所示(已知lg 2=0.3)。下列说法正确的是( )
A.简单阴离子的还原性:Z<W
B.X、Y分别与W形成的化合物皆为离子化合物
C.乙固体中加入甲的溶液或浓氨水,固体都能溶解
D.Y、Z的简单离子都会影响水的电离平衡
解析:选D 由题给信息可推知X、Y、Z、W分别为Na、Al、S、Cl四种元素,甲、乙、丙、丁分别为NaOH、Al(OH)3、H2SO4、HClO4。氯元素非金属性强于硫元素,则简单阴离子的还原性:Z>W,A错误;氯化铝是共价化合物,B错误;氢氧化铝不能溶于浓氨水中,C错误;铝离子和硫离子均水解,促进水的电离,D正确。
2.(2018·八市质检)有a、b、c、d四种短周期主族元素,它们在周期表中的位置如图所示,已知四种元素中只有b为金属元素,则下列有关说法中正确的是( )
a
b
c
d
A.离子半径:b>c>d>a
B.bn+与dm-在水溶液中可形成化合物bmdn
C.简单气态氢化物的稳定性:aNa+,A错误;W为Al,其最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3具有两性,既可与强酸反应,也可与强碱反应,则Z、W、R最高价氧化物对应的水化物两两之间均能发生反应,B正确;水分子间存在氢键,沸点比硫化氢高,C错误;X与Z形成的NaH只含有离子键,Y与Z形成的Na2O2含有离子键和共价键,D错误。
5.(2018·重庆适应性测试)短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,c、a、b最外层电子数为等差数列,公差为2,a、c的价电子数之和为6,d的核外电子数等于b的核外电子数加8。下列叙述错误的是( )
A.a和b可形成气态化合物
B.c的原子半径小于d的原子半径
C.b和c形成的化合物为离子化合物
D.a和d最高价氧化物的水化物均呈酸性
解析:选B 根据提供信息,可以推断出a为C,b为O,c为Mg,d为S。C、O可以形成气态化合物CO、CO2等,A项正确;Mg、S同周期,原子半径:Mg>S,B项错误;MgO为离子化合物,C项正确;C、S的最高价氧化物的水化物分别为H2CO3、H2SO4,均呈酸性,D项正确。
6.(2018·黄冈第一次联考)X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的五种短周期主族元素。X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,W+与Y2-具有相同的电子层结构,R与Y可形成RY2、RY3型化合物。下列说法正确的是( )
A.Y与氢元素所形成的化合物分子中只含有极性键
B.W2Y、W2Y2中阴、阳离子个数比均为1∶2
C.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比R的强
D.将XY2通入W单质与水反应后的溶液中,生成的盐只有一种
解析:选B X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,X的两层电子数分别是2、4,X为C元素;W+与Y2-具有相同的电子层结构,则Y为O,W为Na;Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,故Z为F元素;R与Y可形成RY2、RY3型化合物,则R为S元素。Y与氢元素所形成的化合物分子可以是H2O和H2O2,H2O2中两个O之间形成非极性键,A错误;Na2O2中阴离子为O,Na2O和Na2O2中阴、阳离子个数比均为1∶2,B正确;Z为F元素,不存在最高价氧化物对应水化物,C错误;将CO2通入NaOH溶液中可能生成Na2CO3和NaHCO3两种盐,D错误。
7.(2018·安庆一模)分别由短周期元素m、n、p、q组成的单质依次为甲、乙、丙、丁,有关反应关系如图所示(部分产物省略)。其中甲为黄绿色气体,M、N均为10电子分子且M的水溶液呈碱性,Q为离子化合物,下列说法中正确的是( )
A.原子半径的大小:m>q>n>p
B.元素非金属性:q>n>p
C.Q的溶液可以保存在细口玻璃试剂瓶
D.n的氧化物的水化物一定为强酸
解析:选B 甲为黄绿色气体,应为Cl2;M、N均为10电子分子且M的水溶液呈碱性,则M为NH3;Q为离子化合物,则N为HF,Q为NH4F,由此可知m、n、p、q依次为Cl、N、H、F。N、F同周期,核电荷数越大原子半径越小,F、Cl同主族,核电荷数越大原子半径越大,H是原子半径最小的元素,原子半径的大小:Cl>N>F>H,故A错误;F的非金属性最强,N的非金属性强于H,元素非金属性:F>N>H,故B正确;NH4F能腐蚀玻璃,不能保存在细口玻璃试剂瓶,故C错误;N的氧化物的水化物可能是HNO3,也可能是HNO2,HNO2是弱酸,故D错误。
8.(2018·临沂模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍;Y的气态氢化物可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝;25 ℃时,0.01 mol·L-1Z的最高价氧化物对应水化物的pH为12;W与X原子最外层电子数之比为3∶2。下列说法正确的是( )
A.化合物Z2O2含有离子键和极性共价键
B.原子半径大小:W>Z>X>Y
C.WO2能使品红溶液褪色,其漂白原理与氯水类似
D.Y的气态氢化物与其最高价氧化物的水化物可反应生成盐
解析:选D X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,X为C元素;Y的气态氢化物可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,Y为N元素;0.1 mol·L-1Z的最高价氧化物对应水化物的pH为12,为一元强碱,Z为Na元素;W与X原子最外层电子数之比为3∶2,可知W的最外层电子数为6,结合原子序数大于11,可知W为S元素。化合物Na2O2
含有离子键和O—O非极性共价键,A错误;电子层越多,原子半径越大,同周期元素从左向右原子半径减小,则原子半径大小:Z>W>X>Y,B错误;SO2能使品红溶液褪色,其漂白原理与氯水不同,分别与化合反应、氧化反应有关,C错误;Y的气态氢化物(NH3)与其最高价氧化物的水化物(HNO3)可反应生成硝酸铵,D正确。
9.(2018·遵义模拟)X、Y、M、N是短周期且原子序数依次增大的主族元素。已知X的最外层电子数是电子层数的3倍,X、M同主族,Y的原子在短周期主族元素中原子半径最大。下列有关说法正确的是( )
A.M、N的简单离子半径:r(N-)>r(M2-)
B.气态氢化物的稳定性:M>X
C.X、Y形成的化合物中只有离子键
D.X、Y、N所形成化合物的水溶液可能显中性或碱性
解析:选D X、Y、M、N是元素周期表中短周期主族元素,且原子序数依次递增,已知X的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X是O元素,X、M同主族,且M的原子序数大于X,M是S元素,N是原子序数大于M的短周期主族元素,所以N是Cl元素;Y在同周期主族元素中原子半径最大,且原子序数大于X的短周期元素,则Y是Na元素。电子层结构相同的离子,离子半径随原子序数增大而减小,所以离子半径:r(N-)d>e
C.工业上常用电解法制备单质b和c
D.a和b形成的化合物不可能含共价键
解析:选C 根据题图中短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系,可推出a为O,b为Na,c为Al,d为P,e为S。31P和33P是磷元素的两种核素,属于同种元素,A项错误;简单气态氢化物的热稳定性:H2O>H2S>PH3
,B项错误;工业上常用电解法冶炼钠和铝,C项正确;Na2O2中含有共价键,D项错误。
11.(2018·天津五校联考)X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在周期表中相对位置如图所示。Y原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍,下列说法正确的是( )
A.四种元素的单质中,Z的单质的熔沸点最低
B.最高价氧化物对应水化物的酸性W比Z弱
C.Y的简单气态氢化物的稳定性较Z的弱
D.离子半径:Z>W>X>Y
解析:选D Y原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍,则Y是氧元素,X是氮元素,Z是硫元素,W是氯元素;四种元素的单质中,只有Z元素的单质是固态,则Z元素的单质熔沸点最高,A错误;W的非金属性大于Z的非金属性,则最高价氧化物对应水化物的酸性W比Z强,B错误;Y的非金属性大于Z的非金属性,则Y的简单气态氢化物的稳定性较Z的强,C错误;电子层数越多,半径越大,则离子半径:Z>W>X>Y,D正确。
12.第三周期元素,浓度均为0.01 mol·L-1的最高价氧化物对应水化物的pH与原子半径的关系如图所示。则下列说法正确的是( )
A.气态氢化物的稳定性:N>R
B.Z的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水
C.Y和R形成的化合物既含离子键又含共价键
D.X和M两者最高价氧化物对应的水化物反应后溶液的pH>7
解析:选D 由图像知,X、Y、Z、M、N、W、R分别是Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl元素。稳定性HCl>PH3,Al(OH)3不溶于稀氨水,MgCl2只含离子键,A、B、C均错误;Na2SiO3溶液中,因SiO水解溶液呈碱性,pH>7,正确。
13.短周期元素甲、乙、丙、丁、戊、己、庚在周期表中的相对位置如图(甲不一定在丁、庚的连线上),戊、己分别是空气、地壳中含量最多的元素。下列判断正确的是( )
A.甲一定是金属元素
B.气态氢化物的稳定性:庚>己>戊
C.乙、丙、丁的最高价氧化物的水化物可以相互反应
D.庚的最高价氧化物对应的水化物的酸性最强
解析:选B 由戊、己的位置及二者分别是空气、地壳中含量最多的元素,可判断出戊是N,己是O,则庚是F,丁是C,丙是Al,乙是Mg。甲可能是H或Li,A项错误;同周期,从左到右元素的非金属性逐渐增强,气态氢化物的稳定性也增强,B项正确;Mg(OH)2、Al(OH)3与H2CO3之间两两不能发生反应,C项错误;F是最活泼的非金属元素,没有含氧酸,D项错误。
14.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其中W的阴离子的核外电子数与X、Y、Z原子的核外内层电子数相同。X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,工业上采用液态空气分馏方法来生产Y的单质,而Z不能形成双原子分子。根据以上叙述,下列说法中正确的是( )
A.四种元素的原子半径大小为WZ
解析:选D 根据已知,W、X、Y、Z四种短周期主族元素可能是Al、C、N、Si,N3-的半径大于Al3+,故A错误;W、X、Y、Z四种短周期主族元素可能是P、O、F、S,酸性最强的是Z,故B错误;若W为金属,W、X、Y、Z四种短周期主族元素可能是Al、C、N、Si,常温下Al在浓硫酸中钝化,钝化属于化学反应,故C错误;同主族元素从上到下非金属性减弱,非金属性越强,简单气态氢化物的热稳定性越强,故稳定性X>Z,故D正确。
16.(2018·衡水中学模拟)A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素且B、C相邻,A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质且甲、乙均为10电子化合物,丙为18电子化合物。D元素的最外层电子数与核外电子层数相等。已知:甲+E2=丙+B2,甲+丙=丁,下列说法中正确的是( )
A.离子半径:D>C>B
B.A与B两种元素共同形成的10电子粒子有3种
C.D元素在周期表中的位置是第二周期第ⅡA族
D.丁物质均由非金属元素构成,只含共价键
解析:选B A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素。A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质且甲、乙均为10电子化合物,丙为18电子化合物,则A为氢元素,10电子化合物可能为甲烷、氨气、水、HF;已知甲+E2=丙+B2,甲+丙=丁,则E的原子为双原子分子,故E为Cl元素,则B为氮元素,且B、C相邻,则C为氧元素,故甲为NH3、乙为H2O、丙为HCl、丁为NH4Cl;D元素的最外层电子数与核外电子层数相等,原子序数大于氧元素,处于第三周期,最外层电子数为3,故D为Al元素。N3-、O2-、Al3+电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径N3->O2->Al3+,A错误;H与N两种元素共同形成的10电子粒子有NH、NH3、NH三种,B正确;Al元素在周期表中的位置为第三周期第ⅢA族,C错误;丁为NH4Cl,含有离子键、共价键,故D错误。
17.(2018·成都质量检查)短周期主族元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法一定正确的是( )
A.最高正化合价:Z>X
B.X、Y、Z的单质中,Z的熔点最高
C.若X为非金属元素,则离子半径:Xn->Ym->Zm-
D.若X为金属元素,则X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物中,Y的碱性最强
解析:选C 一般情况下,元素的最高正化合价与其族序数相等,但O、F无最高正化合价,Z为O或F时不符合题意,A项错误;若X为Si,则三者的单质中,Si的熔点最高,B项错误;若X为非金属元素,则Xn-、Ym-具有相同电子层结构,核电荷数越小,离子半径越大,故离子半径:Xn->Ym-,而Ym-比Zm-多1个电子层,离子半径:Ym->Zm-,C项正确;X、Y、Z中X的金属性最强,故X的最高价氧化物对应水化物的碱性最强,D项错误。
18.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表:
元素
X
Y
Z
W
原子半径/pm
160
143
75
74
主要化合价
+2
+3
+5、+3、-3
-2
下列叙述正确的是( )
A.金属性:XY,A错;Z、W的原子半径相差不大,主要化合价不同,且W只有负价,则W是O,Z是N,两者的单质直接反应只能生成NO,B错;由已知判断可得X是Mg,Y是Al,Y的最高价氧化物对应的水化物是Al(OH)3,不溶于稀氨水,C错;一定条件下,O2可以和NH3反应生成H2O和N2,D正确。