第4讲 物质结构和元素周期律
真题试做
1．(2012课标全国理综，13)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．上述四种元素的原子半径大小为W＜X＜Y＜Z
B．W、X、Y、Z原子的核外最外层电子数的总和为20
C．W与Y可形成既含极性共价键又含非极性共价键的化合物
D．由W与X组成的化合物的沸点总低于由W与Y组成的化合物的沸点
2．(2011新课标全国理综，13)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是．．( )。
A．元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构 B．元素X与氢形成的原子比为1∶1的化合物有很多种 C．元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成 D．元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
3．(2010课标全国理综，7)下列各项表达中正确的是( )。
··
··
A．Na2O2的电子式为Na∶O∶∶O∶Na
B．106 g的乙醇和丙醇混合液完全燃烧生成的CO2为112 L(标准状况) C．在氮原子中，质子数为7而中子数不一定为7
D．Cl－的结构示意图为 考向分析
近几年所考查的热点：①原子结构及其推断；②离子、共价化合物的判断及电子式的书写；③金属性及非金属性强弱的判断。近几年加大了对元素推断题的考查力度。
热点例析
热点一、原子结构
【例1】(2012辽宁部分重点中学联考，15)X、Y、Z、W为短周期主族元素，原子序数依次增大，X原子的最外层电子数是第一层电子数的2倍，Y的气态氢化物与最高价氧化物的水化物可形成盐，Z的最外层电子数与其电子总数比为3∶8，下列说法正确的是( )
A．X、Y、W的最高价含氧酸酸性顺序：Y＞W＞X B．Z、W可形成ZW2的化合物，属于离子化合物 C．离子半径：Z＞W
D．气态氢化物的稳定性：Z＞W
思路点拨 “规律学习是主线，特性特点往往是考点”，所以我们在学习中除要掌握原子核外电子排布规律外，还应掌握原子结构的一些特性。
1．规律：
(1)构成原子或离子的微粒间的数量关系 ①如在AZX中：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) ②核电荷数＝质子数＝中性原子的核外电子数
- 1 -
③阳离子(Mn＋)：核电荷数＝质子数＝离子核外电子数十电荷数(n) ④阴离子(Rn－)：核电荷数＝质子数＝离子核外电子数－电荷数(n) (2)原子核外电子排布规律
①各层容纳的电子数最多为2n2个(n表示电子层数)； ②最外层电子数最多为8个；
③电子总是尽可能由内层排起，逐步往外层排，能量逐渐增大。 2．特性：
1
①最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；3倍的是O；4倍的是Ne；倍的是Li、
2
Si；
②最外层电子数跟电子层数相等的原子有H、Be、Al；最外层电子数是电子层数2倍的原子是He、C、S；3倍的是O；
③最外层电子数不是8的短周期元素的简单离子有Li＋、H＋等；
④气态密度最小，原子半径最小，原子核中只有质子没有中子，原子序数、电子层数、最外层电子数三者均相等的是H。
即时训练1 (改编自2012江西重点中学协作体联考，12)短周期元素X、Y、Z、R、W五种元素原子序数依次增大，其中X与Z、Y与W分别为同族元素。原子半径X＜Y＜W＜R＜Z，W原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z、R的核外电子数之和与Y、W核外电子数之和相等。下列说法不正确的是( )。
A．Y、Z、R的简单离子具有相同的电子层结构
B．X2Y属于共价化合物，各原子均满足8电子稳定结构
C．X、Z分别与Y均可形成A2B与A2B2型化合物，且A2B2均有较强的氧化性 D．由X、Y、Z形成的化合物能与X、Y、R形成的化合物发生复分解反应 热点二、“位—构—性”的规律及应用
【例2】短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如下图所示，又知Z元素的单质既能与酸反应，又能与碱反应。则下列说法正确的是( )。
A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8 B．原子半径的大小顺序为：rX＞rY＞rZ＞rW＞rQ
C．离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同 D．元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强 规律方法 1.原子结构与位置、性质的关系 内容 同周期元素(左→右) 同主族元素(上→下) 电子层数 相同(周期数＝电子层数) 增多 最外层电子数 由1→8 相同(价电子数＝主族序数) 最高正价＝主族序数、负价绝化合价 最高正价＋1→＋7(O、F除外) 对值＝8－主族序数 原子半径 逐渐减小(0族除外) 逐渐增大 金属性与非金属性 金属性减弱、非金属性增强 金属性增强、非金属性减弱 还原性与氧化性 还原性减弱、氧化性增强 还原性增强、氧化性减弱 最高价氧化物对应水化酸性：依次增强、 酸性：依次减弱、 物酸、碱性 碱性：依次减弱 碱性：依次增强 2．常见元素的性质 (1)地壳中含量最多的元素或氢化物呈液态的元素为O；地壳中含量第二的元素为Si；地壳中含量最多的金属元素为Al。
(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液显碱性的元素为N。
(3)单质硬度最大，熔沸点最高，形成化合物种类最多，正负化合价代数和为零且气态氢
- 2 -
化物中含氢百分数最高的元素是C。
(4)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素在中学阶段为Al。 (5)两短周期金属元素的最高价氧化物对应水化物相互反应，这两种元素分别为Na和Al。 3．元素金属性、非金属性强弱判断依据
(1)非金属性的强弱：①非金属单质和氢气化合的难易程度；②气态氢化物的稳定性，如HCl的稳定性大于H2S；③最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱(F除外)；④非金属单质间
2－－2－
的置换反应，如S＋Cl2===S↓＋2Cl；⑤非金属阴离子还原性强弱，如S的还原性大于Cl－
的等。
(2)金属性的强弱：①单质与水或酸反应的难易；②最高价氧化物对应的水化物的碱性强
2＋＋
弱；③金属单质间的置换反应；④金属阳离子氧化性强弱，如Mg的氧化性大于Na的；⑤组成原电池的电极情况等。
即时训练2 已知短周期元素的离子：aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )。
A．原子半径：A＞B＞D＞C B．原子序数：d＞c＞b＞a
3－－＋2＋
C．离子半径：C＞D＞B＞AD．单质的还原性：A＞B＞D＞C 热点三、化学键与电子式
【例3】下列关于元素的叙述正确的是__________。 ①金属元素与非金属元素能形成共价化合物
··
②氟化铵的电子式：NH[∶··F∶]－
③CaCl2和CCl4中Cl的化合价均为－1价，所以一个氯原子均得到一个电子
··
＋
··
2－
＋
＋
4
④H2O2的电子式为H[∶··O∶··O∶]H
⑤第ⅠA族和第ⅦA族的元素形成的化合物一定是离子化合物 ⑥离子化合物中可能含有共价键，但共价化合物中一定无离子键 ⑦短周期元素形成的离子化合物中，离子最外层电子数只能是8 ⑧非金属元素可形成离子化合物 ⑨Na2O2和NaOH化学键类型完全相同 思路点拨 1.电子式的书写
书写电子式时，首先要判断物质是离子化合物，还是共价化合物，活泼金属与活泼非金属形成的大多是离子化合物，非金属之间形成的大多是共价化合物，但要注意铵盐中没有金属也属于离子化合物如NH4Cl、NH4HCO3等。
2．典型等电子体微粒
在记忆电子数相同的微粒时，我们一定要利用元素周期表这一化学工具。如：10电子的微粒在元素周期表中以10电子的Ne原子向后推有：Na＋、Mg2＋、Al3＋；向前推有HF、H2O、NH3、
－2－3－－－＋＋
CH4、F、O、N、OH、NH2、NH4、H3O。
18电子的微粒应以Ar向前后推导，但不要忘记一些相加类型，如：F2、H2O2、C2H6、CH3OH、CH3F、N2H4等。
误区警示
1．忽视氢原子的特殊性
H原子核只有质子，没有中子；H属于非金属，不属于碱金属元素，所以第ⅠA族元素不等同于碱金属元素。
2．在判断“8”电子稳定结构时，忽视了特殊原子
1～5号元素H、He、Li、Be、B与其他原子结合后，一定达不到“8”电子稳定结构，所以在判断最外层达到8电子结构时，一定要注意这几种原子。
3．混淆元素周期表的结构
元素周期表第ⅡA族与第ⅢA族并不相邻，中间隔着副族，所以同一周期的第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差可能为1、11、25。
4．混淆用酸性强弱比较非金属性强弱的条件
判断元素非金属性强弱，若根据酸性强弱进行判断，一定要用其对应的最高价含氧酸(最高价氧化物的水化物)的酸性进行判断。
- 3 -
5．错误认为离子键的实质是阴阳离子的静电吸引力。
6．误认为金属原子失去的电子数越多，金属性越强，非金属原子得到的电子数越多，非金属性越强，如Na与Mg、Cl与S等。
跟踪练习 判断正误：(正确的打“√”号，错误的打“×”号) 1．BCl3、CF4中各原子最外层均达到8电子结构。( )
2．同一周期的第ⅡA族与第ⅤA族元素的原子序数之差不一定为3。( ) 3．H2SO3的酸性＞H2CO3的酸性，所以非金属性S＞C。( ) 4．任何物质中均含有化学键。( )
5．离子化合物中一定含有离子键。( )
6．金属M、N分别与氯气反应生成与MCl、NCl2，可知M的金属性小于N。( )
1．(改编自2012湖南十二校联考，2)下列化学用语表达正确的是( )。 A．N2的电子式：N??N
B．S的结构示意图： C．次氯酸的结构式：H—O—Cl 6567
D.40Zr和40Zr是同种核素
2．(改编自2012湖北黄冈质检，13)短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增，其原子的最外层电子数之和为13。X与Y、Z位于相邻周期，Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者Y原子最外层电子数的2倍。下列说法不正确的是( )。
A．X的最高价氧化物中所有原子均达到8电子稳定结构 B．Y的氧化物是离子化合物，可用来制作耐火材料
C．X和Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液都是具有强氧化性的酸 D．元素Y的单质可以与NaOH溶液反应生成氢气 3．下列有关说法正确的是( )。
A．同主族元素的原子序数可能相差16、26、36、46 B．由两种不同原子组成的纯净物一定是化合物
C．任何化合物中都含有化学键，有化学键断裂的变化一定属于化学变化 D．镁、铝、铜、铁、钠五种金属元素中，铜和铁属于过渡元素
＋
4．(2012河南豫南九校联考，11)分析如下残缺的反应：RO－3＋____＋6H===3R2↑＋3H2O。下列叙述正确的是( )。
A．R的原子半径在同周期元素原子中最小 B．R一定是周期表中的第ⅤA族元素
C．上式中缺项所填物质在反应中作氧化剂 D．RO－3中的R元素在所有的反应中只能被还原
5．(改编自2012广东理综22题)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是( )。
2－
A．原子半径：Z＞Y＞X
B．气态氢化物的稳定性：R＜W
C．WX3和水反应形成的化合物是离子化合物
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D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
6．(2012江西南昌调研，18)A、B、C、D、E是原子序数依次递增的五种短周期元素，已知：
①B原子核外电子总数与最外层电子数之比为4∶3 ②D原子最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4 ③E－，C＋，A＋的离子半径逐渐减小 ④A单质在E单质中燃烧火焰呈苍白色 请回答下列问题：
(1)E的最高价氧化物对应水化物的化学式为____________________，它的酸性比D的最高价氧化物对应水化物的酸性______________。(填“强”或“弱”)
(2)X、Y是由上述元素中任意3种组成的强电解质，且构成的原子个数比均为1∶1∶1。已知常温下X溶液中水电离出来的c(H＋)＝10－12 mol·L－1，则X的电子式为______________；Y的水溶液酸碱性与X相同，则其原因是(写离子方程式)：________________________。
(3)B与C构成原子个数比为1∶1的化合物与H2O反应的化学方程式为__________________________________________。
(4)A与B，A与D均可形成18个电子的分子，这两种分子在水溶液中反应生成物之一是含10电子的化合物；该反应可观察到现象是______________________，原因是(用化学方程式表示)__________________________________。
参考答案
命题调研·明晰考向 真题试做
1．C 解析：由“X的一种核素可用于考古来鉴定文物年代”可知X为碳元素，由“分馏液态空气来生产Y”可知Y为氮元素或氧元素。因X为碳，其内层电子数为2，故W的阴离子有2个电子，所以W为H；由Z不能形成双原子分子，且内层电子数为2，故Z为Ne。碳的原子半径大于氧或氮的原子半径，A错误；W、X、Y、Z的最外层电子数之和为18或19，B错误；H与N可形成N2H4、H和O可形成H2O2，C正确；W与X形成的烃随着碳原子数的增加熔沸点逐渐增大，且可以形成高分子化合物，所以D错误。
2．A 解析：X、Y、Z分别为C、Al、S，由题中高效电池可知W为Li或H。LiCl中的Li原子或HCl中的H原子最外层电子数均不满足8电子稳定结构，A错误；由苯等其他烃可知B正确；由CO2可推知C与S可以形成CS2，CS2属于共价化合物，D正确。
··
＋
··
3．C 解析：Na2O2是离子化合物，其电子式为Na[∶··O∶··O∶]2－Na＋，A错误；106 g乙106 g－1
＝103 L,106 g丙－1×2×22.4 L·mol46 g·mol
106 g－1
醇完全燃烧生成CO2的体积(标准状况下)为＝118.7 L，所以－1×3×22.4 L·mol
60 g·mol
混合物燃烧生成的CO2体积范围为103～118.7 L，B错误；氮元素存在同位素，所以氮原子的质子数一定为7，而中子数不一定为7；Cl原子得到电子形成Cl－，其离子结构示意图为醇完全燃烧生成CO2的体积(标准状况下)为
。
精要例析·聚焦热点 热点例析
【例1】 C 解析：由X原子的最外层电子数是第一层电子数的2倍可知X可能为C或Si，结合原子序数依次增大，可知X只能为C；Y为N，Z的最外层电子数为3或6,3不符合题意，所以Z只能为S；W为Cl。非金属性最强的元素为Cl，所以A、D选项错误；SCl2属于共价化合物，B错误；S2－、Cl－的电子排布相同，根据“同层比核”(核电荷数越大离子半径越小)可知C选项正确。
【即时训练1】 B 解析：W为S，Y与W同族，Y为O；X原子半径最小，X为H，Z、R的核外电子数之和为24，X与Z为同族，Z的原子序数只能为11，所以R为13号元素Al。O2
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－
、Na＋、Al3＋具有相同的电子层结构，A正确；H2O中的H原子最外层电子数为2，B错误；X、Z分别与Y可形成H2O2、H2O、Na2O2、Na2O，C选项正确；由NaOH与Al(OH)3能发生反应可知D选项正确。
【例2】 A 解析：由表可知X、Y、W、Q分别为N、O、S、Cl，由Z单质的性质可知Z为Al。X、Z分别位于第ⅤA族、第ⅢA族，最高价分别为＋5价、＋3价，A正确；Z的原子半径最大，B错误；Y2－和Z3＋的核外电子数均为10，电子层数都为2，C错误；同一周期从左到右非金属性逐渐增强，所以最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，D错误。
【即时训练2】 C 解析：根据“阴上阳下”规律可推出A、B、C、D的大致位置：
? C D B A ? ，原子半径：B＞A＞C＞D，原子序数：a＞b＞d＞c；离子半径可根据“同层比核”来判断，C项正确；单质的还原性：B＞A＞C＞D，D错误。
【例3】 答案：①⑥⑧ 解析：金属性弱的金属元素和非金属性弱的非金属元素形成的是共价化合物，如AlCl3等，①正确；未写出铵根离子的电子式，②错误；CCl4是共价化合物，是共用电子对的偏移使Cl显－1价，③错误；由H2O2是共价化合物可知④错误；由HCl是共价化合物可知⑤错误；由Li＋
最外层为2个电子可知⑦错误；由NH4Cl可知⑧正确；由Na2O2含有离子键和非极性共价键，而NaOH中含有离子键和极性共价键可知⑨错误。
误区警示
【跟踪练习】 答案：×、√、×、×、√、×
解析：1.BCl3中B的最外层电子数为6，错误；2.第四周期相差的是13，正确；H2SO3不是最高价含氧酸，3错误；稀有气体中无化学键，故4错误。
创新模拟·预测演练
1．C 解析：N2的电子式丢掉了4个电子，B项是S原子的结构示意图，D项是两种不同的核素，只有C选项正确。
2．C 解析：X、Y、Z原子最外层电子数分别为4、3、6，由原子序数依次增大可知X、Y、Z分别为C、Al、S，H2CO3不能形成浓溶液且不具有强氧化性，C错误。
3．D 解析：同主族元素的原子序数相差的数值是2、8、8、18、18、32相邻几个数值
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的和，46不可能，A错误；由H、H组成的氢气单质，可知B错误；HCl溶于水断裂H—Cl键是物理变化，C错误。
－－＋
4．A 解析：由电荷守恒配平方程式为RO3＋5R＋6H===3R2↑＋3H2O，所以R的最低负价为－1，R属于第ⅦA族元素，A正确，B错误；RO－3中的R化合价不是最高价，所以既可以作氧化剂也可以作还原剂。
5．D 解析：抓住“短周期元素”、“原子序数逐渐增大”，从图可知有两种元素既有＋4价，又有－4价，故前一种元素是碳，后一种元素是硅；由化合价可知：X为O，Y为Na，Z为Al，W为S，R为Cl。A项，原子半径应为：Y＞Z＞X，错误；B项气态氢化物稳定性HCl＞H2S，错误；C项，硫酸为共价化合物，错误；D项，NaOH与Al(OH)3能发生反应生成NaAlO2和H2O，正确。
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6．答案：(1)HClO4 强 (2)Na[∶··O∶H] ClO＋H2O??HClO＋OH
(3)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(4)有淡黄色沉淀生成 H2S＋H2O2===S↓＋2H2O
解析：由④可A为H、E为Cl，由①②可知B为O、D为S，由③可知C为第ⅠA族元素，再根据原子序数关系可知C只能为Na。(2)由水电离出来的c(H＋)＝10－12 mol·L－1可知X抑制了水的电离，应为酸或碱，且原子个数比为1∶1∶1，可得出X为NaOH，Y为NaClO；(4)H2O2具有强氧化性，H2S具有还原性，依据信息可知生成单质硫和水。
＋－－－
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