2023届高三化学二轮总复习 物质结构　元素周期律课件PPT

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[核心回顾]1.原子构成(1)构成原子的微粒及作用
(2)微粒之间的关系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-阳离子所带的电荷数;④阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数。(3)微粒符号周围数字的含义
微点拨:(1)原子不一定都有中子,如 。(2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。(3)现行元素周期表已发现的元素有118种,由于同位素的存在,故核素的种类远大于118种。
2.元素　核素　同位素(1)元素、核素、同位素的定义及相互关系
(2)同位素的特点①同一元素的各种核素的中子数不同,质子数相同,化学性质几乎完全相同,物理性质差异较大;②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。原子百分数=(某种核素的原子数÷该元素原子总数)×100%(3)几种重要核素的用途
微点拨:(1)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。(2)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。
3.化学键与物质类别的关系
(1)从以上可以看出,离子化合物一定含有离子键,离子键只能存在于离子化合物中。(2)共价键可存在于离子化合物、共价化合物和单质分子中。单原子分子(如稀有气体),分子内不存在化学键(3)熔融状态下能导电的化合物是离子化合物,如NaCl。熔融状态下不能导电的化合物是共价化合物,如HCl。
[命题角度]角度1原子结构与微粒的关系
A.H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液B.Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2C.X和氢元素形成离子化合物D.6Y和7Y互为同素异形体
提示 依据信息“Y在化合物中显+1价”和核反应方程式,可推出元素X、Y分别为B(硼)和Li(锂)。H3BO3属于弱酸,可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液,A项正确。锂单质在空气中燃烧的产物是氧化锂(Li2O),B项错误。B元素和H元素形成的是共价化合物,C项错误。6Li和7Li互为同位素,D项错误。
角度拓展——判断正误1.(2022河北邯郸一模)中子数为70、质子数为51的锑(Sb)原子 。(　　)2.(2022湖南第二次联合检测)中子数为20的氯离子 。(　　)3.(2022辽宁辽南协作体二模)中子数为18的硫原子 。(　　)
4.(2022重庆名校联盟第一次联合考试)16O和18O互为同素异形体。(　　)5.(2022广东一模)1H2和2H2互为同位素。(　　)
提示 16O和18O是质子数相同、中子数不同的两种核素,互为同位素。
提示 同位素是具有相同数目的质子和不同数目中子的同一元素的不同原子的互称,故1H2和2H2不互为同位素。
角度2核外电子的排布【典例1】 (2021全国甲卷,11)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是(　　)A.原子半径:Z>Y>X>WB.W与X只能形成一种化合物C.Y的氧化物为碱性氧化物,不与强碱反应D.W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键的化合物
提示 短周期元素形成的常温下为气体的单质有:H2、N2、O2、F2、Cl2,由Z的最外层电子数是W和X最外层电子数之和并且是Y最外层电子数的2倍,可以推知W为H,X为N,Z为S,则Y为Al。四种元素的原子半径Al(Y)>S(Z)>N(X)>H(W),A项说法错误;W(H)与X(N)可以形成NH3、N2H4等多种化合物,B项说法错误;Y(Al)的氧化物Al2O3是两性氧化物,能与强碱反应,C项说法错误;W(H)、X(N)、Z(S)可以形成既含有离子键又含有共价键的化合物如(NH4)2S、NH4HS,D项说法正确。
【典例2】 (2022河南新乡二模)某化合物由W、X、Y、Z四种短周期主族元素组成,W、X、Y、Z的原子序数依次增大,最外层电子数之和为15,且四种元素的最外层电子数均不相同,其中X、Y、Z为同周期相邻元素。下列说法错误的是(　　)A.原子半径:X>Y>Z>WB.XW是一种优质的耐高温材料C.最高正化合价:XW,A正确;XW是MgO,氧化镁熔点高,耐高温,是良好的耐火材料,B正确;W为O,无最高正价,C错误;根据元素组成可知该化合物可能是硅酸盐,若该化合物的化学式为Mg2Al4Si5O18,即该化合物可表示为2MgO·2Al2O3·5SiO2,D正确。
角度3离子键、共价键与物质的性质【典例1】 (2022云南昆明检测)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素。W、Z同族,含X元素的物质灼烧时火焰呈黄色,Y是地壳中含量最高的金属元素,Z的最高化合价与最低化合价代数和为4。下列说法错误的是(　　)A.简单氢化物的热稳定性:W>ZB.W与Y形成的高熔点化合物可用于制造耐火管C.X2Z和X2Z2中均不含共价键D.X、Y、Z的最高价氧化物的水化物之间可以相互反应
提示 含X元素的物质灼烧时火焰呈黄色,则X为Na;Y是地壳中含量最高的金属元素,Y为Al;Z的最高化合价与最低化合价代数和为4,则Z为ⅥA族元素,原子序数比Al大,则Z为S;W、Z同族,则W为O。同主族元素从上到下非金属性减弱,其简单氢化物的热稳定性也减弱,则热稳定性H2O>H2S,A正确;氧化物Al2O3的熔点高,可用于制造耐火砖、耐火管,B正确;Na2S只含离子键,Na2S2中S与S原子间形成共价键,C错误;X、Y、Z分别为Na、Al、S,最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、H2SO4,Al(OH)3与强酸和强碱都能反应,三者之间可相互反应,D正确。
【典例2】 (2022四川遂宁检测)一种由四种短周期主族元素组成的化合物(如图所示)可用作化肥和木材、纸张、织物的防火剂,也用于制药和反刍动物饲料添加剂,其中W、X、Y、Z的原子序数依次增大且X与Y、Z均相邻。下列有关说法正确的是(　　)A.原子半径:Z>Y>X>WB.简单氢化物的沸点:Y>XC.X、Z的氧化物的水化物的酸性:X>ZD.W、X形成的二元化合物只含有极性共价键
提示 短周期元素W只形成1个共价键,W、X、Y、Z的原子序数依次增大且X与Y、Z均相邻,则W是H元素;X是N元素,Y能够形成2个共价键,且可以与H形成共价键,则Y是O元素;根据Z在周期表中与N元素相邻,原子序数大于O,则Z是P元素。同一周期主族元素,原子序数越大,原子半径越小;不同周期元素,一般元素的周期序数越大,原子半径就越大,则四种元素的原子半径大小关系为Z(P)>X(N)>Y(O)>W(H),A错误;X是N元素,Y是O元素,它们形成的简单氢化物的化学式分别是NH3、H2O,二者分子间都存在氢键,由于水中氢键数目较多,则沸点较高,所以简单氢化物的沸点:H2O>NH3,B正确;Z是P元素,P的最高价氧化物对应的水化物H3PO4是中强酸,X(N)的氧化物的水化物有HNO3、HNO2,其中HNO3是强酸,HNO2是弱酸,题干未指明最高价氧化物对应的水化物,则不能比较酸性,C错误;W是H,X是N,二者可形成二元化合物肼(N2H4),其分子中含有N—H极性共价键,也含有N—N非极性共价键,D错误。
[核心回顾]1.掌握元素的金属性和非金属性强弱的判断方法
2.熟记同周期(主族)元素原子结构和元素性质的变化规律
3.通过“三看”比较微粒半径大小在中学化学要求的范围内,可按“三看”规律来比较粒子半径的大小:
[命题角度]角度1元素周期表的结构【典例1】 (2022广东卷,7)甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是(　　)A.原子半径:丁>戊>乙B.非金属性:戊>丁>丙C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
提示 根据题干信息,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,在短周期元素中,符合此条件的可以是S或Cl。如果戊为S元素,则甲、乙、丙、丁分别为C、O、Si、P元素;如果戊为Cl元素,则甲、乙、丙、丁分别为N、F、P、S元素。但无论戊是什么元素,同周期的主族元素,原子序数越大,半径越小,原子半径:丁>戊;同主族元素的原子序数越大,半径越大,原子半径:戊>乙,则原子半径:丁>戊>乙,A项正确,不符合题意;无论戊是什么元素,同周期主族元素的原子序数越大,非金属性越强,因此非金属性:戊>丁>丙,B项正确,不符合题意;若戊为S元素,则甲为C元素,甲的氢化物如甲烷遇氯化氢无白烟产生,C项错误,符合题意;不论丙是Si元素还是P元素,其最高价氧化物对应的水化物均为酸,均可以与强碱反应,D项正确,不符合题意。
【典例2】 (2022四川绵阳第三次诊断)下图是元素周期表的部分结构,其中W、X、Y、Z均为短周期主族元素,下列说法一定正确的是(　　)A.最高正价:W与Y相同B.简单氢化物的沸点:W高于YC.简单离子半径:X小于ZD.最高价氧化物对应水化物的酸性:X小于Z
提示 W、X、Y、Z元素可能的情况如下:
W可能为O,此时Y为S,由于O无最高正价,故W的最高正价不一定与Y相同,A项错误;由于N、O、F原子形成的氢化物分子间均存在氢键,当W为N、O时,Y分别为P、S,则简单氢化物的沸点:W大于Y,但当W为C时,C原子形成的简单氢化物的沸点低于硅原子的氢化物,B项错误;简单离子半径排序为P3->S2->Cl->Al3+,当X为Al时,Z为P,离子半径:P3->Al3+,当X为P时,Z为Cl,离子半径:P3->Cl-,C项错误;同周期主族元素从左往右,元素非金属性依次增强,最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强,Z的非金属性比X强,故最高价氧化物对应水化物的酸性:X一定小于Z,D项正确。
角度2元素周期律及应用【典例1】 (2022内蒙古包头二模)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,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形成的化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是(　　)A.W与X形成的化合物溶于水后溶液呈碱性B.简单离子半径:WX,B错误;若W为N,氨气分子间存在氢键,所以熔、沸点氨气高于磷化氢,若W为O,水分子间存在氢键,所以熔、沸点水高于硫化氢,C错误;Y与Z处于同周期,从左到右元素非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>Y,D错误。
【典例2】 (2022江西重点中学协作体第一次联考)世界资源储量最大的滑石矿位于江西上饶广丰的许家桥矿区,经分析发现滑石中含有四种短周期元素W、X、Y、Z,它们的原子序数依次增大,最外层电子数之和为13,且位于不同的主族。X的某种单质被喻为“地球的保护伞”,W2X2分子中含有18个电子。下列说法中正确的是(　　)A.原子半径大小顺序为Z>Y>X>WB.化合物YX是一种很好的耐火材料C.Y单质的导电性弱于Z单质的D.Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸
提示 X的某种单质被喻为“地球的保护伞”,该单质应为臭氧,则X为O; W2X2分子中含有18个电子,则W的原子序数为1,W为H;四种短周期元素W、X、Y、Z,它们的原子序数依次增大,最外层电子数之和为13,且位于不同的主族,则Y、Z最外层电子数之和为13-1-6=6=2+4,则Y为第三周期第ⅡA族的Mg、Z为第三周期第ⅣA族的Si。通常电子层数越大,原子半径越大,同周期主族元素从左到右原子半径递减,则原子半径大小顺序为Y>Z>X>W,A错误;化合物YX即MgO,熔点高达2 800 ℃左右,是一种很好的耐火材料,B正确;Y单质即镁是电的良导体,Z单质即硅是半导体,Y导电性能更好,C错误;Z的氧化物的水化物硅酸酸性弱于碳酸,D错误。
——突破一　命题篇——
新教材新考向 物质结构与性质综合应用基于“结构决定性质,性质反映结构”,设置有关物质结构与性质的综合应用类题,考查核外电子排布与元素周期律等。利用分类和比较的方法研究物质的结构,分析比较物质性质的差异,归纳总结各类变化的特征及规律等。基于已有模型或构建模型阐释物质结构、化学变化规律或转化过程,分析、解决相关问题。
典例突破1(2022全国乙卷,11)化合物(YW4X5Z8·4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增加,且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数,常温下为气体。该化合物
的热重曲线如图所示,在200 ℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是(　　)A.W、X、Y、Z的单质常温下均为气体B.最高价氧化物的水化物酸性:YW>ZC.工业上电解熔融YX制备Y单质D.Z的单质可以和NaOH溶液反应
答案 D解析 W、X、Y、Z是四种原子序数依次递增的短周期主族元素,X元素原子最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的3倍,Y的原子序数大于X,所以X位于第二周期,Y位于第三周期,由W、Z、Y元素的最高正价与其对应原子半径的关系可知,原子半径Y>Z>W,W、Z最高正价均为+2a,应为+2价或+4价,W、Z为同族元素,W最高价氧化物对应的水化物为弱酸,则W为非金属元素,W为C,Z为Si,Y为Mg ,X为O,从而得出W、X、Y、Z分别为C、O、Mg 、Si元素。非金属性SiW,B不正确;工业上采用电解熔融MgCl2的方法制备Mg,MgO的熔点高于MgCl2,熔融时消耗能量多,C不正确;Z为Si,它的单质可以和NaOH溶液反应生成Na2SiO3、H2,D正确。
——突破二　解题篇——
素养命题+题型突破1.原子结构与性质的综合应用(证据推理与模型认知)高考时通常在选择题中设置原子结构与性质的综合应用题,基于原子核外电子排布规律,构建原子结构等认知模型,建立重要证据及推理过程,从原子结构视角说明元素的性质递变规律;根据物质的微观结构说明或预测物质的性质,并采用模型、符号等多种方式对原子结构与性质进行综合表征。
典例突破1(2022全国甲卷,12)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是(　　)A.非金属性:X>QB.单质的熔点:X>YC.简单氢化物的沸点:Z>QD.最高价含氧酸的酸性:Z>Y
答案 D解析 由题意可知,Q为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,再依据Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,可推知Y为Si元素,由“X、Y相邻”,且X的原子序数小于Y,可推知X为Al元素,最后依据原子序数的大小关系和四种元素最外层电子数之和为19可推知,若Q为O元素,则Z为S元素;若Q为N元素,则Z为Cl元素;若Q为F元素,则Z为P元素。非金属性:AlH2SiO3或H3PO4>H2SiO3),D项正确。
方法点拨注意陌生物质中各原子的成键情况和化合价等信息。①化学键信息:如能形成4个共价键的元素为C、Si等,能形成2个共价键的元素为O、S等,能形成1个共价键的元素为H等。②根据形成的简单阴、阳离子可确定原子的最外层电子数,如X2+和Y2-,即X、Y原子最外层电子数分别为2和6。③化合价信息:化合物中各元素化合价的代数和为0,结合某些常见元素的化合价或化学键等,可确定未知元素的化合价,间接确定最外层电子数目。
针对训练1(2022贵州毕节诊断性考试)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,X、Y、Z位于同一周期,Y的最外层电子数为X的最外层电子数的2倍;常温下,W2Y是一种臭鸡蛋气味的气体,且该分子含有18个电子。则下列叙述中正确的是(　　)A.原子半径:Z>Y>X>WB.X的离子与Y的离子可在水溶液中大量共存C.Z的单质具有漂白性D.X的氧化物的熔点高,可作耐火材料
答案 D解析 常温下,W2Y是一种臭鸡蛋气味的气体,且该分子含有18个电子,则该气体应为H2S,所以W为H元素,Y为S元素;Y的最外层电子数为X的最外层电子数的2倍,且X、Y、Z为同一周期,则X为Al元素;Z的原子序数大于S,且为短周期主族元素,则Z为Cl元素。电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越小半径越大,所以原子半径Al>S>Cl>H,即X>Y>Z>W,A错误;Al3+和S2-在水溶液中会发生相互促进水解而无法大量共存,B错误;Z的单质为Cl2,Cl2自身没有漂白性,Cl2溶于水后生成的HClO具有漂白性,C错误;X的氧化物为Al2O3,其熔点高,可作耐火材料,D正确。
2.“位—构—性”综合分析推导(证据推理与模型认知)高考中通过元素在周期表中位置及相关元素的原子结构,以及相关物质的性质等推导元素,统筹原子结构、分子结构及微粒间的作用力等,综合考查“位—构—性”之间的联系。
典例突破2(2022四川宜宾适应性考试)前四周期主族元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中W的原子序数是Z的2倍。下列说法正确的是(　　)A.熔点:Y>Y2X3B.最高价含氧酸的酸性:W>ZC.Z能与X形成多种化合物D.Y的最高价氧化物的水化物是强碱
答案 C解析 已知前四周期主族元素X、Y、Z、W在周期表中的相对位置,其中W的原子序数是Z的2倍,设Z的原子序数是a,则W的原子序数是a+17, 2a=a+17,a=17,所以Z是Cl元素、W是Se元素、X是O元素、Y是Al元素。Al的熔点低于Al2O3的熔点,A错误;非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,最高价含氧酸酸性:HClO4>H2SeO4,B错误;Cl能与O形成Cl2O、ClO2、Cl2O7等多种化合物,C正确;Al(OH)3是两性氢氧化物,是一种弱碱,D错误。
方法点拨元素周期表片断结构型推断题一般给出两种信息:一是给出局部的元素周期表,展示出几种不同元素的相对位置。二是给出某种元素的位置特征、原子结构特征或由该元素形成的单质或化合物的特殊性质。解答此类题目时,首先根据给出的某种元素的特殊结构或性质,确定该元素在元素周期表中的位置,然后以此为“坐标原点”,根据其他元素与该元素的位置关系,进而确定其他未知的元素。
针对训练2(2022四川南充适应性考试)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W原子的最外层电子数是内层电子总数的一半,W、Z同主族;X与Y在元素周期表中处于相邻位置,Y的简单氢化物的水溶液可用于刻蚀玻璃。下列说法正确的是(　　)A.Y是形成最高价含氧酸酸性最强的元素B.W常用作手机电池的电极材料C.简单离子半径YNa+,C项错误;X、Z两种元素形成的化合物Na2O2中,含离子键和共价键,D项错误。
——突破三　热点专攻——
元素推断及元素“位—构—性”的综合考查高考必备1.命题分析元素推断是高考中常见的一种题型,也是必考的知识点,可以是选择题的形式,也可以是填空题的形式;有关“位—构—性”的互相推断,实质是元素周期表和元素周期律的具体应用的体现,主要考查元素化合物的性质、原子半径的比较、元素周期律等。
2.审题关注什么仔细审读题给信息,根据原子结构、元素周期表的知识及已知元素化合物的性质,可推断元素,判断元素在周期表中的位置等,基本思路如下:
3.题目考什么(1)已知元素原子(离子)的核外电子排布推断元素
(2)已知单质或化合物的特性推断元素
(3)已知元素在周期表中的位置推断元素
真题感悟1.(2021全国乙卷,11)我国嫦娥五号探测器带回1.731 kg的月球土壤,经分析发现其构成与地球土壤类似。土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z,原子序数依次增大,最外层电子数之和为15。X、Y、Z为同周期相邻元素,且均不与W同族。下列结论正确的是(　　)A.原子半径大小顺序为W>X>Y>ZB.化合物XW中的化学键为离子键C.Y单质的导电性能弱于Z单质的D.Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸
答案 B解析 根据题干中有关W、X、Y、Z原子结构的信息,并结合对地球土壤中的元素组成的初步认识,可推断出X、Y、Z分别为第三周期的Mg、Al、Si,W为O。O、Mg、Al、Si的原子半径大小顺序为X>Y>Z>W(Mg>Al>Si>O),A项错误;化合物XW(MgO)中的化学键是离子键,B项正确;Y(Al)单质的导电性强于Z(Si)单质的导电性,C项错误;Z的氧化物的水化物(硅酸或原硅酸)的酸性弱于碳酸的酸性,D项错误。
2.(2021广东卷,13)一种麻醉剂的分子结构式如图所示。其中,X的原子核只有1个质子;元素Y、Z、W原子序数依次增大,且均位于X的下一周期;元素E的原子比W原子多8个电子。下列说法不正确的是(　　)A.XEZ4是一种强酸B.非金属性:W>Z>YC.原子半径:Y>W>ED.ZW2中,Z的化合价为+2价
答案 C解析 X的原子核只有1个质子,则X是氢元素;Y、Z、W为第二周期元素,可分别形成4、2、1条共价键,则Y、Z、W分别是C元素、O元素、F元素;元素E的原子比F原子多8个电子,则E为Cl元素。HClO4是强酸,A项正确;非金属性:F>O>C(W>Z>Y),B项正确;原子半径:Cl>F(E>W),C项错误;氟元素的非金属性比氧元素强,OF2中F为-1价,O为+2价,D项正确。
名师点拨规避元素推断的误区
考向预测1.(利用微粒结构推断元素,考查元素周期律)(2022江西重点中学盟校第二次联考)W、X、Y、Z、M是构成离子液体的五种短周期不同主族元素,原子序数依次增大且只有一种元素与其他
元素不在同一周期。离子液体被广泛应用于有机合成、分离提纯以及电化学研究中。离子液体的结构如图所示。下列有关说法错误的是(　　)A.Y的氢化物常温下为气体B.元素W与X形成的化合物中W显负价C.Z的最高价含氧酸能与其对应的简单氢化物反应D.由W、Z、M元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物
答案 A解析 根据各个元素的成键特点及离子液体的构成可以得出W为H,Y为C,Z为N,由于只有一种元素与其他元素不在同一周期,说明X、M元素在第二周期,X和M形成的负离子中X可以形成四个共价键,说明X为B,M原子在第二周期且只能形成一个共价键,在五种元素中原子序数最大,说明M为F。Y为C,碳元素的氢化物即为烃类物质,各种状态均存在,A错误;W为H,X为B,H吸引电子能力强于B,形成的化合物中H显负价,B正确;Z为N,则Z的最高价含氧酸和简单氢化物分别为HNO3与NH3,二者可反应生成NH4NO3,C正确;W为H,Z为N,M为F,则由W、Z、M三种元素可组成NH4F,属于同时含有离子键和共价键的化合物,D正确。
2.(利用物质转化推断元素,考查元素周期律)(2022河南开封二模)下图是短周期主族元素的单质及其化合物(或其溶液)的转化关系。已知X、Y、Z的原子序数依次增大,A~F均为化合物,F为不含金属元素的含氧酸盐。下列说法正确的是(　　)A.原子半径:X