专题04 第10题 物质结构与元素周期律（知识过关）-2021高考化学二三轮复习题型大突破系列（解析版）

专题 04 第 10 题 物质结构与元素周期律 一、试题分析 本部分内容是高考的热点，每年必考，题型为选择题，相对单一，试题命制时主要是以原子(或离子) 结构、核外电子排布、元素化合物的性质为突破口，进行元素的推断，然后分项考查粒子半径大小的比较， 金属性、非金属性强弱的比较，气态氢化物的稳定性强弱，最高价氧化物对应水化物的酸性强弱等元素周 期律知识，有时还涉及化学键与物质类别关系的判断。 二、试题导图 三、必备知识 知识点 1 原子(或离子)电子层结构与元素在周期表中的位置关系 1. 短周期主族元素在周期表中的特殊位置 族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)的元素：H、Be、Al。 族序数(最外层电子数)是周期序数(电子层数)2 倍的元素：C、S。 族序数(最外层电子数)是周期序数(电子层数)3 倍的元素：O。 周期序数(电子层数)是族序数(最外层电子数)2 倍的元素：Li。 周期序数(电子层数)是族序数(最外层电子数)3 倍的元素：Na。 最高正价是最低负价绝对值 3 倍的元素：S。 最高正价与最低负价代数和为 0 的元素：H、C、Si。 最高正价不等于族序数的元素：O、F。 2. 前 18 号元素的原子结构的特殊性 (1) 原子核中无中子的原子：11H。 (2) 最外层有 1 个电子的原子：H、Li、Na。 (3) 最外层有 2 个电子的原子：He、Be、Mg。 (4) 最外层电子数等于次外层电子数的原子：Be、Ar。 (5) 最外层电子数是次外层电子数 2 倍的原子：C；是次外层电子数 3 倍的原子：O。 (6) 电子层数与最外层电子数相等的原子：H、Be、Al。 (7) 电子总数是最外层电子数 2 倍的原子：Be；电子层数是最外层电子数 2 倍的原子：Li。 (8) 次外层电子数是最外层电子数 2 倍的原子：Li、Si。 (9) 内层电子数是最外层电子数 2 倍的原子：Li、P。 (10) 最外层电子数是电子层数 2 倍的原子：He、C、S；是电子层数 3 倍的原子：O。 3. 与稀有气体核外电子层结构相同的离子 (1) 与 He 原子电子层结构相同的离子：H－、Li＋、Be2＋。 (2) 与 Ne 原子电子层结构相同的离子：F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋。 (3) 与 Ar 原子电子层结构相同的离子：Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋。 4. 常见的电子式、10 电子和 18 电子的微粒 (1) 电子式 概念 用“·”或“×”表示原子最外电子层上的电子的式子 原子的电子式 阳离子的电子式 Na＋ Mg2＋ Ca2＋ 阴离子的电子式 离子化合物的电子式 分子的电子式 常见的错误类型 漏写没有参加成键的电子对，如 N2 电子式错写成了 N⋮ ⋮ N 离子合并错误，如 Na2S 电子式错写成了 混淆离子化合物和共价化合物，如 HF 电子式错写成了 原子结合顺序错写，如 HClO 电子式错写成了 共用电子对错写，如 CO2 电子式错写成了 (2) 10 电子和 18 电子的微粒 “10 电子”粒子 “18 电子”粒子 知识点 2 物质的结构决定物质的性质 1. 原子结构与元素的性质 物质的结构决定物质的性质是化学的基本思想和重要理念。 在原子结构的分析中，主要考虑的是原子的核电荷数、核外电子层结构、原子半径的大小等因素。由 原子结构分析可以得出：原子结构越容易失去电子，元素的金属性就越强；反之，元素的非金属性就越强。 2. 化学键与离子化合物和共价化合物的关系 (1) 离子化合物：强碱、活泼金属与活泼非金属组成的化合物、大多数盐等。如 NaNO3、BaSO4、NH4Cl、 Ca(OH)2、K2O、Na2O2 等。 (2) 共价化合物：气态氢化物、酸、非金属氧化物、大多数有机物等。如 HCl、H2SO4、CO2 等。 (3) 离子化合物一定含有离子键，也可能含有共价键(如 NaOH、Na2O2)。 (4) 共价化合物仅含共价键，共价键分为极性共价键和非极性共价键。 知识点 3 掌握元素金属性、非金属性强弱的比较方法 金属性比较 本质 原子越易失电子，金属性越强 判断依据 ①在金属活动性顺序中位置越靠前，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 金属性比 X 强 非金属性比 较 本质 原子越易得电子，非金属性越强 判断依据 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，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 ④An－＋B―→Bm－＋A，则 B 非金属性比 A 强 知识点 4 熟知粒子半径大小的比较规则 原 ①电子层数相同时，随原子序数递增，原子半径减小。如：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si) 子 半 径 ＞r(P)＞r(S)＞r(Cl) ②最外层电子数相同时，随电子层数递增，原子半径增大。如：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb) ＜r(Cs) 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。如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋) ②电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2 ＋)＞r(Al3＋) ③带相同电荷的离子，电子层越多，半径越大。如： r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)；r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－) ④带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。如：比较 r(K＋)与 r(Mg2＋)可选 r(Na＋)为参照，可知 r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋) 知识点 5 )运用“两步骤”准解元素推断题 第一步：由题给特征信息推断元素 根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件，可推算原子序数，判断元素在周期表中的位置等，基 本思路如下： 第二步：逐项分析定答案 元素推断题命制选项常考查的角度： 角度 判断分析依据 原子半径 ①同周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小； ②同主族元素从上到下，原子半径随电子层数的增多而增大(不考虑稀有气体 元素) 元素化合价 ①同周期元素从左到右，元素的最高正化合价由＋1→＋7，非金属元素的最 低负化合价由－4→－1； ②同主族元素的最高正化合价、最低负化合价均相同(适用于短周期主族元素， 氧无最高正价，氟无正价) 得失电子能 力 ①同周期元素从左到右，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强； ②同主族元素从上到下，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱(不考虑 稀有气体元素) 金属性与非 金属性 ①同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强； ②同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱(不考虑稀有气 体元素) 氧化物对应 水化物 ①元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强； ②元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强(F 无正价， O 无最高正价，不考虑) 单质的氧化 性、还原性 一般情况下，元素的金属性越强，单质的还原性越强，简单阳离子的氧化性 越弱；元素的非金属性越强，单质的氧化性越强，简单阴离子的还原性越弱 物质的熔 点、沸点 ①一般情况下，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作 用力越大，物质的熔点、沸点也越高，如 I2＞Br2＞F2； ②NH3、H2O、HF 的沸点反常高，是因为分子间形成氢键，使物质的沸点升 高 四、回顾高考 1．【2020 年全国 1 卷】1934 年约里奥–居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核 4 2 He )轰击金属原子 W ZX ，得到 核素 30 Z+2Y ，开创了人造放射性核素的先河： W ZX + 4 2 He → 30 Z+2Y + 1 0 n 。其中元素 X、Y 的最外层电子数之和为 8。下列叙述正确的是 A． W ZX 的相对原子质量为 26 B．X、Y 均可形成三氯化物 C．X 的原子半径小于 Y 的 D．Y 仅有一种含氧酸 【答案】B 【分析】 原子轰击实验中，满足质子和质量数守恒，因此 W+4=30+1，则 W=27，X 与 Y 原子之间质子数相差 2，因 X 元素为金属元素，Y 的质子数比 X 大，则 Y 与 X 位于同一周期，且 Y 位于 X 右侧，且元素 X、Y 的最 外层电子数之和为 8，设 X 最外层电子数为 a，则 Y 的最外层电子为 a+2，解得 a=3，因此 X 为 Al，Y 为 P， 以此解答。 【详解】 A． 27 13 Al 的质量数为 27，则该原子相对原子质量为 27，故 A 错误； B．Al 元素均可形成 AlCl3，P 元素均可形成 PCl3，故 B 正确； C．Al 原子与 P 原子位于同一周期，且 Al 原子序数小于 P 原子序数，故原子半径 Al>P，故 C 错误； D．P 的含氧酸有 H3PO4、H3PO3、H3PO2 等，故 D 错误； 故答案为：B。 2．【2020 年全国 2 卷】一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大、且总和为 24。下列有关叙述错误的是 A．该化合物中，W、X、Y 之间均为共价键 B．Z 的单质既能与水反应，也可与甲醇反应 C．Y 的最高化合价氧化物的水化物为强酸 D．X 的氟化物 XF3 中原子均为 8 电子稳定结构 【答案】D 【分析】 一种由短周期主族元素形成的化合物，具有良好的储氢性能，其中元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大， 且总和为 24，根据图示，W 为 1 价形成共价键，W 为氢，Z 为+1 价阳离子，Z 为 Na，Y 为 3 价，Y 为 N， 24-1-11-7=5，X 为 B 元素。 【详解】 A．该化合物中，H、B、N 之间均以共用电子对形成共价键，故 A 正确； B．Na 单质既能与水反应生成氢氧化钠和氢气，也能与甲醇反应生成甲醇钠和氢气，故 B 正确； C．N 的最高价氧化物的水化物 HNO3 为强酸，故 C 正确； D．B 的氟化物 BF3 中 B 原子最外层只有 6 个电子，达不到 8 电子稳定结构，故 D 错误； 故选 D。 3．【2020 年全国 3 卷】W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足 X+Y=W+Z；化合物 XW3 与 WZ 相遇会产生白烟。下列叙述正确的是 A．非金属性：W> X>Y> Z B．原子半径：Z>Y>X>W C．元素 X 的含氧酸均为强酸 D．Y 的氧化物水化物为强碱 【答案】D 【分析】 根据题干信息可知，W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素，化合物 XW3 与 WZ 相遇会产生白烟， 则 WX3 为 NH3，WZ 为 HCl，所以 W 为 H 元素，X 为 N 元素，Z 为 Cl 元素，又四种元素的核外电子总数 满足 X+Y=W+Z，则 Y 的核外电子总数为 11，Y 为 Na 元素，据此分析解答。 【详解】 根据上述分析可知，W 为 H 元素，X 为 N 元素，Y 为 Na 元素，Z 为 Cl 元素，则 A．Na 为金属元素，非金属性最弱，非金属性 Y＜Z，A 选项错误； B．同周期元素从左至右原子半径依次减小，同主族元素至上而下原子半径依次增大，则原子半径：Na＞ Cl＞N＞H，B 选项错误； C．N 元素的含氧酸不一定全是强酸，如 HNO2 为弱酸，C 选项错误； D．Y 的氧化物水化物为 NaOH，属于强碱，D 选项正确； 答案选 D。 4．【2019 年全国 1 卷】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 X>Y>Z C．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 【解析】由 W、X、Y、Z 为同一短周期元素，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，由化合价代数和为 0 可知，Y 元素化合价为—3 价，则 Y 为 P 元素；由 W 的电荷数可知， W 为 Na 元素。A 项、氯化钠为强酸强碱盐，水溶液呈中性，故 A 错误；B 项、同周期元素从左到右，非 金属性依次增强，则非金属性的强弱顺序为 Cl＞S＞P，故 B 错误；C 项、P 元素的最高价氧化物对应水化 物为磷酸，磷酸是三元中强酸，故 C 正确；D 项、新化合物中 P 元素化合价为—3 价，满足 8 电子稳定结 构，故 D 错误。故选 C。 5．【2019 年全国 2 卷】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 A．原子半径：WS>O，A 错 误；B、同周期从左向右金属性减弱，因此 Na 或 Mg 在 4 种元素中金属性最强，B 正确；C、c 的氧化物的 水化物为氢氧化铝，为两性氢氧化物，C 错误；D、同主族从上到下非金属性减弱，因此 S 的氧化性比氧气 弱，D 错误。答案选 B。 12．【2017 新课标 3 卷】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：Y2X3O>H，C 项正确；D．d 和 a 形成 的化合物为 H2S，硫化氢的溶液呈弱酸性，D 项正确；答案选 A。 15．【2016 年全国 3 卷】四种短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W、X 的简单离子具有 相同电子层结构，X 的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W 与 Y 同族，Z 与 X 形成的离子化合物 的水溶液呈中性。下列说法正确的是 A．简单离子半径：Wq 【答案】C 【详解】 A.同周期元素从左到右，非金属性逐渐增强，则氮和氧比较，氧的非金属性强，故 A 错误； B.同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，则水的稳定性强于硫化 氢，故 B 错误； C.硫离子和氯离子电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，所以硫离子半径大，故 C 正确； D.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，非金属性 Cl 强于 S，则高氯酸的酸性强 于硫酸，故 D 错误； 答案选 C。 2．2019 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 A．原子半径：W