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专题四原子结构 元素周期律(表)考点一 原子结构1.(2019课标Ⅰ,13,6分)科学家合成出了一种新化合物(如图所示),其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是 (  )A.WZ的水溶液呈碱性B.元素非金属性的顺序为XYZC.Y的最高价氧化物的水化物是中强酸D.该新化合物中Y不满足8电子稳定结构答案    C 由W、X、Y、Z为同一短周期元素,结合新化合物的结构式可知,X为ⅣA族元素,Z为卤族元素,W为碱金属元素,再由Z的核外最外层电子数是X核外电子数的一半可知,Z为Cl、X为Si,进而推知W为Na、Y为P。A项,NaCl的水溶液呈中性,错误;B项,元素的非金属性:SiPCl,即XYZ,错误;C项,Y(P)的最高价氧化物的水化物为H3PO4,属于中强酸,正确;D项,该新化合物中一个P原子得到Na原子失去的一个电子,且形成两个P—Si键,满足8电子稳定结构,错误。2.(2018课标Ⅲ,8,6分)下列叙述正确的是 (B)A.24 g镁与27 g铝中,含有相同的质子数B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同C.1 mol重水与1 mol水中,中子数比为2∶1D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同答案    B 本题考查原子结构与化学键。A项,24 g镁和27 g铝的物质的量均为1 mol,1 mol镁含有的质子数为12NA,1 mol铝含有的质子数为13NA,错误;B项,等质量的O2和O3中含有等物质的量的氧原子,含有的电子数相同,正确;C项,1 mol重水含有10 mol中子,1 mol水含有8 mol中子,故中子数比为5∶4,错误;D项,乙烷的结构式为 ,1 mol乙烷中含有的化学键为7 mol,乙烯的结构式为 ,1 mol乙烯中含有的化学键为5 mol,错误。3.(2018课标Ⅰ,35,15分)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为      、      (填标号)。A.            B.          C.            D.          (2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是             。(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是           、中心原子的杂化形式为       。LiAlH4中,存在      (填标号)。A.离子键   B.σ键   C.π键   D.氢键(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。 图(a) 图(b)可知,Li原子的第一电离能为        kJ·mol-1,O O键键能为        kJ·mol-1,Li2O晶格能为      kJ·mol-1。(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为           g·cm-3(列出计算式)。答案 (1)D C(2)Li+核电荷数较大(3)正四面体 sp3 AB(4)520 498 2 908(5) 解析 (1)根据能量1s2s2p,可知能量最低的是D,能量最高的是C。(3)Al 中Al的价层电子对数为4,故Al采取sp3杂化,该离子空间构型为正四面体。Li+与Al 以离子键结合,Al 中Al与H之间是σ键,A、B项正确。(4)第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,故Li原子的第一电离能为 =520 kJ·mol-1。O O(g) 2O(g)所吸收的能量即为O O键的键能,故O O键的键能为249 kJ·mol-1×2=498 kJ·mol-1。离子晶体的晶格能是气态离子形成1 mol离子晶体所释放的能量,题图中:2Li+(g)+O2-(g) Li2O(晶体)    ΔH=-2 908 kJ·mol-1,故Li2O晶格能为2 908 kJ·mol-1。(5)1个Li2O晶胞中有8个Li+,O2-处于顶点和面心,O2-的个数为8× +6× =4,故Li2O的密度ρ= = g·cm-3。4.(2017课标Ⅱ,9,6分)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 (B)A.原子半径:dcbaB.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单质的氧化性强答案    B    由a原子核外电子总数与b原子次外层电子数相同,可以推知a为O;c所在周期数与族序数相同,且c的原子序数大于a,则c为Al;d与a同族,则d为S;再结合原子序数依次增大,可以推测b为Na或Mg。原子半径:bcda,A错误;无论b是Na还是Mg,其金属性都是四种元素中最强的,B正确;Al(OH)3为两性氢氧化物,C错误;同主族元素非金属性自上而下依次减弱,故S的氧化性弱于O2,D错误。5. (2011山东理综,13,4分)元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是 (C)A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高C.P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应水化物的酸性均依次增强D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素答案    C 多数主族元素的最高化合价等于其原子最外层电子数,但有些主族元素(如F、O)、0族元素、许多过渡元素则不符合此规律,A项错误;电子运动的区域离核越近,能量越小,B项错误;P、S、Cl位于同周期,非金属性依次增强,根据同周期主族元素的性质递变规律,C项正确;过渡元素是第三纵列到第十二纵列的元素,包括七个副族与Ⅷ族,D项错误。1.元素、核素、同位素的概念及相互关系 2.原子的构成及各微粒之间的数量关系(1)原子的构成原子 X) (2)各微粒间的数量关系 X表示质量数为A、质子数为Z的一个原子。1)核电荷数=核内质子数=原子核外电子数;2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N);3)离子所带电荷=质子数-核外电子总数。3.能层与能级(1)能层、能级和最多容纳电子数之间的关系能层(n)一二三四五六七符号KLMNOPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多容纳的电子数22626102610142……281832…2n2电子离核远近近 远电子能量高低低 高(2)常见原子轨道电子云轮廓原子轨道电子云轮廓形状轨道个数s球形1p哑铃形3(px,py,pz)4.核外电子排布(1)基态原子核外电子排布的“三规律”能量最低原理原子核外电子总是先占有能量最低的原子轨道,即1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s…泡利原理每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同表示方法举例电子排布式Cr:1s22s22p63s23p63d54s1简化表示式Cu:[Ar]3d104s1价电子排布式Fe:3d64s2电子排布图(或轨道表达式)O:      (2)表示基态原子核外电子排布的“四方法”考向一 原子的结构及其应用1.(2019上海单科,1,2分)元素 Og中文名为( ),是一种人工合成的稀有气体元素,下列正确的是 (A)A.核外电子数是118  B.中子数是295C.质量数是177   D.第六周期0族元素答案    A 根据元素符号 Og可知,Og原子的质量数为295,质子数=核外电子数=118,中子数=295-118=177,该原子的结构示意图为 ,根据周期序数=电子层数可知 Og属于第七周期0族元素。2.(2019河北邢台高三期末)2017年5月9 日中国科学院正式向社会发布113号、115号、117号和118号元素的中文名称。已知117号元素有多种原子,如 Ts Ts等。下列说法正确的是(D)A Ts和 Ts的化学性质不同B.Ts位于周期表的第六周期第ⅦA族C.Ts的相对原子质量为293.5D Ts和 Ts质子数相同,中子数不同答案    D A项 Ts Ts的质子数均为117,核外电子数均为117,最外层电子数均为7,化学性质相同,错误;B项,117号元素位于周期表中第七周期第ⅦA族,错误;C项,Ts的相对原子质量不一定为293.5,错误;D项 Ts、 Ts的质子数为117,质量数=质子数+中子数,中子数分别为176、177,即二者的质子数相同,中子数不同,正确。考向二 利用原子核外电子排布规律推断元素3.(2019四川外国语质检)有5种元素X、Y、Z、Q、T。X原子M层上有2个未成对电子且无空轨道;Y原子的特征电子构型为3d64s2;Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道;Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子;T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是(A)A.X和Q结合生成的化合物为离子化合物B.T和Z各有一种单质的空间构型为正四面体形C.元素Y和Q可形成化合物Y2O3D.ZO2是极性键构成的非极性分子答案    A 5种元素X、Y、Z、Q、T,X原子M层上有2个未成对电子且无空轨道,则X为S元素;Y原子的特征电子构型为3d64s2,则Y为Fe元素;Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道,则Z为C元素;Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子,则Q是O元素;T原子的M电子层上p轨道半充满,则T是P元素。A项,X是S元素,Q是O元素,非金属元素之间易形成共价键,只含共价键的化合物是共价化合物,二氧化硫、三氧化硫中只存在共价键,为共价化合物;B项,T是P元素,Z是C元素,T和Z各有一种单质的空间构型为正四面体形,分别为白磷和金刚石;C项,Y是Fe元素,Q是O元素,二者形成的氧化物有氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁,所以元素Y和Q可形成化合物Fe2O3;D项,ZO2是CO2,只含极性键,且二氧化碳分子结构对称,为非极性分子。4.(2019河北石家庄一模)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W的某种核素不含中子;X、Y原子核外L层的电子数之比为3∶4;X与Z同主族,且X、Y、Z原子的最外层电子数之和为16。下列说法不正确的是 (A)A.W、X、Z三种元素形成的化合物一定为强电解质B.简单氢化物的稳定性:XZYC.X与Y形成晶体的基本结构单元为四面体D.原子半径:YZXW答案    A 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W的某种核素不含中子,则W为H元素;X、Y原子核外L层的电子数之比为3∶4,则L层电子数分别为3、4或6、8,X与Z为同主族元素,且X、Y、Z原子的最外层电子数之和为16,若X、Y的L层电子数分别为3、4,则3+3+4≠16,则X的L层电子数为6,X为O元素,Z为S元素;Y的最外层电子数为16-6-6=4,且Y的L层电子数为8,则Y为Si元素。A项,H2SO3为弱酸,属于弱电解质,错误;B项,非金属性:OSSi,则简单氢化物的稳定性:XZY,正确;C项,O、Si形成的化合物为二氧化硅,二氧化硅晶体的基本结构单元为四面体,正确;D项,原子半径:YZXW,正确。5.(2019陕西渭南高三教学质量检测)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数逐渐增大,W原子的核外电子总数与X原子次外层的电子数相同。X和Y的简单阳离子的电子层结构相同,Z的一种含氧酸具有杀菌、消毒和漂白作用。Y单质可以用于野外焊接钢轨。下列说法正确的是 (B)A.简单离子半径:XYZB.最高价氧化物对应水化物的碱性:XYC.W、Z的简单氢化物的沸点:WZD.Z与X、Y两种元素都能形成二元离子化合物答案    B 由Z的一种含氧酸具有杀菌、消毒和漂白作用可知,含氧酸为次氯酸,则Z为Cl;由Y单质可以用于野外焊接钢轨可知,Y为Al;由X和Y的简单阳离子的电子层结构相同可知,X为Na或Mg;由W原子的核外电子总数与X原子次外层的电子数相同可知,W原子的核外电子总数为8,则W为O。同主族元素从上到下,对应简单离子的半径依次增大,则离子半径:Cl-F-,电子层结构相同的离子,随着核电荷数增大离子半径依次减小,则离子半径:F-Na+(或Mg2+)Al3+,综上可得离子半径:Cl-Na+(或Mg2+)Al3+,故A错误;X和Y位于同一周期,同周期元素从左到右金属性依次减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱,则最高价氧化物对应水化物的碱性:XY,故B正确;W为O,Z为Cl,水分子间能形成氢键,其沸点高于不能形成氢键的氯化氢,故C错误;氯元素与铝元素形成的氯化铝为共价化合物,故D错误。考点二 元素周期律与元素周期表1.(2019课标Ⅱ,9,6分)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是 (D)A.原子半径:WXB.常温常压下,Y单质为固态C.气态氢化物热稳定性:ZWD.X的最高价氧化物的水化物是强碱WXYZ答案    D 根据题给周期表片段中各种元素的相对位置可知,W与X的最高化合价之差为2,设X的最高化合价为a,则W的最高化合价为a+2,结合题意知2a+2=8,解得a=+3,从而推知X为Al、Y为Si、Z为P、W为N。A项,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:W(N)X(Al);B项,常温常压下,Y(Si)单质为固态;C项,非金属性:Z(P)W(N),故气态氢化物的热稳定性:ZW;D项,X为Al,其最高价氧化物的水化物为Al(OH)3,属于两性氢氧化物。2.(2018课标Ⅰ,12,6分)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10;W与Y同族;W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是 (B)A.常温常压下X的单质为气态B.Z的氢化物为离子化合物C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性D.W与Y具有相同的最高化合价答案    B 氢氟酸可腐蚀玻璃,根据题意可知W是F,与其同主族的Y是Cl;实验室中用CaF2与浓H2SO4反应制取HF,故Z是Ca;W、X、Z最外层电子数之和为10,则X是Na。钠单质常温常压下是固体,A错误;CaH2是由Ca2+与H-构成的离子化合物,B正确;CaCl2溶液呈中性,C错误;F是非金属性最强的元素,没有正化合价,氯元素的最高化合价是+7价,D错误。3. (2015山东理综,8,5分)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。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是 (C)A.原子半径:XYZB.气态氢化物的稳定性:XZC.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:YW答案    C 设Y的原子序数为x,由其他三种元素在元素周期表中与Y的相对位置可知,Z、X、W的原子序数分别为x+1、x+7、x+10,依题意有:x+(x+10)=3(x+1),解得x=7,故X、Y、Z、W四种元素分别是Si、N、O和Cl。O、Cl均可与Mg形成离子化合物(MgO、MgCl2),C正确;根据元素周期律,可知原子半径:SiNO(XYZ),A错误;气态氢化物的稳定性:SiH4H2O(XZ),B错误;最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4HNO3(YW),D错误。1.元素周期表的分区与价电子排布的关系(1)元素周期表的分区(2)各区价电子排布特点分区价电子排布s区ns1~2p区ns2np1~6(除He外 )d区(n-1)d1~9ns1~2(除Pd外)ds区(n-1)d10ns1~2f区(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns22.元素周期律项目同周期(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(稀有气体元素除外)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)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(稀有气体元素除外)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第一电离能呈增大趋势(ⅡA、ⅤA族元素除外)逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小3.元素周期表中的位置、结构、性质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主要性质,故三者之间可相互推断。 考向一 元素周期律及其应用1.(2019山东德州期末)已知X、Y是同周期主族元素,且电负性:XY,下列说法错误的是 (B)A.位置关系:X在Y右侧B.第一电离能:X一定大于YC.简单气态氢化物稳定性:X大于YD.最高价含氧酸的酸性:X强于Y答案    B A项,X、Y是同周期主族元素,且电负性:XY,则原子序数:XY,即X在Y右侧;B项,一般情况下,同一周期元素从左向右第一电离能逐渐增大,但ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,则X的第一电离能不一定大于Y;C项,非金属性:XY,则简单气态氢化物稳定性:XY;D项,元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:XY,则最高价含氧酸的酸性:XY。2.(2019北京理综,8,6分)2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是 (D)A.In是第五周期第ⅢA族元素B In的中子数与电子数的差值为17C.原子半径:InAlD.碱性:In(OH)3RbOH答案    D 铟和铷同属第五周期元素,铷在ⅠA族,铟在ⅢA族,铷的金属性比铟强,所以RbOH的碱性强于In(OH)3的碱性,D错误。3.(2019天津理综,7节选)氮、磷、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc)为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。回答下列问题:(1)砷在元素周期表中的位置             。 Mc的中子数为          。已知:P(s,白磷) P(s,黑磷)    ΔH=-39.3 kJ·mol-1;P(s,白磷) P(s,红磷)    ΔH=-17.6 kJ·mol-1;由此推知,其中最稳定的磷单质是       。(2)氮和磷氢化物性质的比较:热稳定性:NH3       PH3(填“”或“”)。沸点:N2H4       P2H4(填“”或“”),判断依据是                   。(3)PH3和NH3与卤化氢的反应相似,产物的结构和性质也相似。下列对PH3与HI反应产物的推断正确的是       (填序号)。a.不能与NaOH反应b.含离子键、共价键c.能与水反应答案 (1)第四周期第ⅤA族 173 黑磷(2)  N2H4分子间存在氢键(3)b、c解析 (1)质量数=质子数+中子数;结合已知信息,应用盖斯定律可推出P(s,红磷) P(s,黑磷)    ΔH=-21.7 kJ·mol-1,放热反应中反应物总能量高于生成物总能量,物质能量越低越稳定,故稳定性:白磷红磷黑磷。(2)非金属性:NP,故热稳定性:NH3PH3;N2H4的结构式为 ,分子间存在氢键,故沸点:N2H4P2H4。(3)NH4I可与NaOH反应;NH4I中既有离子键,又有共价键;NH4I可发生水解反应,由NH4I的性质可推测PH4I的性质。方法技巧 “三看”比较微粒半径大小“一看”电子层数:当电子层数不同时,电子层数越多,半径越大。例:r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)r(O2-)r(S2-)r(Se2-)r(Te2-)r(Na)r(Na+)“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。例:r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)r(O2-)r(F-)r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+) 查看更多

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