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高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律综合与测试优质学案
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律综合与测试优质学案，共6页。学案主要包含了关于“位等内容，欢迎下载使用。
一、元素的金属性与非金属性强弱的判断
1．金属性强弱的判断
(1)据元素周期表判断
①同一周期，从左到右，元素的金属性逐渐减弱。
②同一主族，从上到下，元素的金属性逐渐增强。
(2)据金属活动性顺序判断
eq \(―――――――――――――――――――――――――――――――――→,\s\up7(K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au),\s\d5(金属单质的活动性减弱，元素的金属性也减弱))
(3)据单质及其化合物的性质判断
①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素的金属性越强。
②最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，元素的金属性越强。
(4)据金属单质间的置换反应判断
若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X金属性强。
(5)据离子的氧化性强弱判断
金属阳离子的氧化性越强，元素的金属性越弱，如氧化性Cu2＋>Fe2＋，则金属性Cu
2．非金属性强弱的判断
(1)据元素周期表判断
①同一周期，从左到右，元素的非金属性逐渐增强。
②同一主族，从上到下，元素的非金属性逐渐减弱。
(2)据单质及其化合物的性质判断
①单质与氢气化合越容易(或氢化物越稳定)，元素的非金属性越强。
②最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。
(3)据非金属单质间的置换反应判断
若An－＋B―→A＋Bm－，则B比A非金属性强。
(4)据离子的还原性强弱判断
非金属阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱，如还原性Cl－
(1)元素金属性和非金属性强弱判断的根本依据是元素失去或得到电子的难易程度，与失去或得到电子的多少无关，如Na在反应中失去1个电子，Mg在反应中失去2个电子，但金属性Na＞Mg。
(2)氟元素没有最高正价，不存在含氧酸，所以最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是高氯酸。
(3)变价金属的离子的氧化性强弱与元素的金属性强弱不一定对应，如氧化性Cu2＋＜Fe3＋，而金属性Cu＜Fe。
【针对训练】
1．下列事实不能作为实验判断依据的是( )
A．钠和镁分别与冷水反应，判断钠和镁的金属性强弱
B．铁投入CuSO4溶液中能置换出铜，钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜，判断钠与铁的金属性强弱
C．酸性H2CO3＜H2SO4，判断硫与碳的非金属性强弱
D．Br2与I2分别与足量的H2反应，判断溴与碘的非金属性强弱
解析：选B。A项符合金属与水反应判断元素金属性强弱的依据；因Na的金属性太强，与溶液反应时会先与H2O反应，故B项不能作为判断依据；C项中根据H2CO3、H2SO4都是最高价含氧酸，由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳的强；D项所述符合根据非金属单质与H2反应难易程度判断元素非金属性强弱。
2．下列实验操作不能达到实验目的的是( )
解析：选B。Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱，A项正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀，无法比较二者的金属性强弱，B项错误；H2CO3、H2SO4分别为C、S的最高价氧化物对应的水化物，酸性越强，元素非金属性越强，所以通过测定相同浓度的溶液的pH可判断二者非金属性强弱，C项正确；利用Fe、Cu放入盐酸中所产生的现象不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱，D项正确。
二、离子化合物和共价化合物的比较和判断
1．比较
2.判断
(1)依据化学键类型：凡是含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，一定是共价化合物。
(2)依据化合物类型：大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物。
(3)依据化合物性质：熔、沸点较低的化合物(SiO2、SiC等除外)是共价化合物；熔融状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl，不导电的化合物是共价化合物，如HCl。
【针对训练】
3．下列说法正确的有( )
①离子键与共价键的本质都是静电作用 ②任何物质中都存在化学键 ③氢键是极弱的化学键 ④离子键就是阴、阳离子之间的静电吸引力 ⑤活泼金属与活泼非金属化合时能形成离子键 ⑥任何共价键中，成键原子成键后均满足稳定结构 ⑦验证化合物是否为离子化合物的实验方法是看其在熔融状态下能否导电 ⑧两种非金属元素形成的化合物不可能含有离子键 ⑨化学键断裂，一定发生化学变化
A．1项 B．2项
C．3项D．4项
解析：选C。②稀有气体中没有化学键，错误；③氢键不是化学键，错误；④阴、阳离子之间存在静电引力和静电斥力，离子键就是阴、阳离子之间的静电作用，错误；⑥BF3中B原子周围只有6个电子，不满足稳定结构，错误；⑧两种非金属元素形成的化合物可能含有离子键，如NH4H，错误；⑨化学变化中存在旧键的断裂和新键的形成，只存在化学键的断裂不一定发生化学变化，如HCl溶于水，共价键被破坏，但是属于物理变化，错误。
4．下面是同学们熟悉的物质：①O2；②金刚石；③NaBr；④H2SO4；⑤Na2CO3；⑥NH4Cl；⑦NaHSO4；⑧Ne；⑨Na2O2；⑩NaOH。
(1)这些物质中，只含有共价键的是________(填序号，下同)；只含有离子键的是__________；既含有共价键又含有离子键的是________________；不存在化学键的是________；属于共价化合物的是________；属于离子化合物的是________。
(2)将NaHSO4溶于水，破坏了NaHSO4中的________，写出其电离方程式：________________________________________________________________________；
NaHSO4在熔融状态下电离，破坏了NaHSO4中的________，写出其电离方程式：________________________________________________________________________。
解析：(1)O2、金刚石中只含有共价键；H2SO4中只含有共价键，是共价化合物；NaBr中只含有离子键，是离子化合物；Na2CO3、NH4Cl、NaHSO4、Na2O2、NaOH都是既含有离子键又含有共价键的离子化合物；稀有气体Ne是单原子分子，不含任何化学键。(2)NaHSO4溶于水电离时，Na＋与HSOeq \\al(－,4)之间的离子键被破坏，HSOeq \\al(－,4)中H＋与SOeq \\al(2－,4)之间的共价键也被破坏；而在熔融状态电离时只破坏离子键。
答案：(1)①②④ ③ ⑤⑥⑦⑨⑩ ⑧ ④ ③⑤⑥⑦⑨⑩ (2)离子键和共价键 NaHSO4===Na＋＋H＋＋SOeq \\al(2－,4) 离子键 NaHSO4===Na＋＋HSOeq \\al(－,4)
三、关于“位、构、性”关系的综合推断
1．图解思维方法
在以上基础上，针对题目按以下具体方法进行推断：
2．常见“突破口”
(1)主族元素在元素周期表中的特殊位置
①族序数等于周期序数的元素：H、Be、Al。
②族序数等于周期序数2倍的元素：C、S。
③族序数等于周期序数3倍的元素：O。
④周期序数等于族序数2倍的短周期元素：Li。
⑤周期序数等于族序数3倍的短周期元素：Na。
⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si。
⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。
⑧除H外，原子半径最小的元素：F。
⑨最高价不等于族序数的元素：O、F。
(2)主族元素性质、存在和用途的特殊性
①形成化合物最多的元素(或单质是自然界硬度最大的元素、气态氢化物中氢的质量分数最大的元素)：C。
②空气中含量最多的元素：N。
③氢化物在通常状况下呈液态的元素：O。
④最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素：Cl。
⑤最轻单质所含的元素：H；最轻金属单质所含的元素：Li。
⑥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：Al。
⑦元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
⑧常见的能形成同素异形体的元素：C、P、O、S。
【针对训练】
5．(2018·高考全国卷Ⅲ)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是( )
A．原子半径大小为W
B．X的氢化物水溶液酸性强于Z的
C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键
D．标准状况下W的单质状态与X的相同
解析：选D。根据题目给出的原子序数大小关系、元素在周期表中的位置关系、物质的颜色以及转化关系，首先推出黄绿色气体为Cl2，联想氯及其化合物的转化关系NaClO＋2HCl(浓)===Cl2↑＋NaCl＋H2O，对照盐YZW的组成以及Cl2与NaOH溶液反应等信息得出W为O，X为F，Y为Na，Z为Cl。根据元素周期律可知，原子半径Na>Cl>O>F，A项错误；HF是弱酸，HCl是强酸，酸性HF
6．(2017·高考全国卷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
解析：选B。解答本题的关键是确定b原子次外层有2个电子还是8个电子。若b原子次外层有2个电子，则a为He，与a为主族元素不符，故b原子次外层应有8个电子，即a原子核外有8个电子，a为O；结合c所在周期数与族数相同，可确定c为Al；再结合b原子次外层有8个电子，可推出b可能为Na或Mg，d与a同族，则d为S。原子半径Na(或Mg)>Al>S>O，A项错误；同周期从左到右，元素金属性逐渐减弱，即金属性Na(或Mg)>Al，B项正确；Al2O3对应的水化物为Al(OH)3，Al(OH)3是两性氢氧化物，C项错误；同主族自上而下，元素非金属性逐渐减弱，则对应单质的氧化性逐渐减弱，即氧化性O2>S，D项错误。
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NH3
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定等物质的量浓度的H2CO3、H2SO4溶液的pH
比较碳、硫的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别放入盐酸中
比较铁、铜的金属性强弱
离子化合物
共价化合物
概念
由离子键构成的化合物
以共用电子对形成的化合物
构成粒子
阴、阳离子
原子
粒子间作用
离子键
共价键
熔、沸点
较高
一般较低，少部分很高(如SiO2)
导电性
熔融态或水溶液导电
熔融态不导电，溶于水有的导电(如硫酸)，有的不导电(如蔗糖)
熔化时破
坏的作用力
离子键
一般不破坏共价键，极少数破坏共价键(如SiO2)
一、元素的金属性与非金属性强弱的判断
1．金属性强弱的判断
(1)据元素周期表判断
①同一周期，从左到右，元素的金属性逐渐减弱。
②同一主族，从上到下，元素的金属性逐渐增强。
(2)据金属活动性顺序判断
eq \(―――――――――――――――――――――――――――――――――→,\s\up7(K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au),\s\d5(金属单质的活动性减弱，元素的金属性也减弱))
(3)据单质及其化合物的性质判断
①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素的金属性越强。
②最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，元素的金属性越强。
(4)据金属单质间的置换反应判断
若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X金属性强。
(5)据离子的氧化性强弱判断
金属阳离子的氧化性越强，元素的金属性越弱，如氧化性Cu2＋>Fe2＋，则金属性Cu
2．非金属性强弱的判断
(1)据元素周期表判断
①同一周期，从左到右，元素的非金属性逐渐增强。
②同一主族，从上到下，元素的非金属性逐渐减弱。
(2)据单质及其化合物的性质判断
①单质与氢气化合越容易(或氢化物越稳定)，元素的非金属性越强。
②最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。
(3)据非金属单质间的置换反应判断
若An－＋B―→A＋Bm－，则B比A非金属性强。
(4)据离子的还原性强弱判断
非金属阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱，如还原性Cl－
(1)元素金属性和非金属性强弱判断的根本依据是元素失去或得到电子的难易程度，与失去或得到电子的多少无关，如Na在反应中失去1个电子，Mg在反应中失去2个电子，但金属性Na＞Mg。
(2)氟元素没有最高正价，不存在含氧酸，所以最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是高氯酸。
(3)变价金属的离子的氧化性强弱与元素的金属性强弱不一定对应，如氧化性Cu2＋＜Fe3＋，而金属性Cu＜Fe。
【针对训练】
1．下列事实不能作为实验判断依据的是( )
A．钠和镁分别与冷水反应，判断钠和镁的金属性强弱
B．铁投入CuSO4溶液中能置换出铜，钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜，判断钠与铁的金属性强弱
C．酸性H2CO3＜H2SO4，判断硫与碳的非金属性强弱
D．Br2与I2分别与足量的H2反应，判断溴与碘的非金属性强弱
解析：选B。A项符合金属与水反应判断元素金属性强弱的依据；因Na的金属性太强，与溶液反应时会先与H2O反应，故B项不能作为判断依据；C项中根据H2CO3、H2SO4都是最高价含氧酸，由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳的强；D项所述符合根据非金属单质与H2反应难易程度判断元素非金属性强弱。
2．下列实验操作不能达到实验目的的是( )
解析：选B。Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱，A项正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀，无法比较二者的金属性强弱，B项错误；H2CO3、H2SO4分别为C、S的最高价氧化物对应的水化物，酸性越强，元素非金属性越强，所以通过测定相同浓度的溶液的pH可判断二者非金属性强弱，C项正确；利用Fe、Cu放入盐酸中所产生的现象不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱，D项正确。
二、离子化合物和共价化合物的比较和判断
1．比较
2.判断
(1)依据化学键类型：凡是含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，一定是共价化合物。
(2)依据化合物类型：大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物。
(3)依据化合物性质：熔、沸点较低的化合物(SiO2、SiC等除外)是共价化合物；熔融状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl，不导电的化合物是共价化合物，如HCl。
【针对训练】
3．下列说法正确的有( )
①离子键与共价键的本质都是静电作用 ②任何物质中都存在化学键 ③氢键是极弱的化学键 ④离子键就是阴、阳离子之间的静电吸引力 ⑤活泼金属与活泼非金属化合时能形成离子键 ⑥任何共价键中，成键原子成键后均满足稳定结构 ⑦验证化合物是否为离子化合物的实验方法是看其在熔融状态下能否导电 ⑧两种非金属元素形成的化合物不可能含有离子键 ⑨化学键断裂，一定发生化学变化
A．1项 B．2项
C．3项D．4项
解析：选C。②稀有气体中没有化学键，错误；③氢键不是化学键，错误；④阴、阳离子之间存在静电引力和静电斥力，离子键就是阴、阳离子之间的静电作用，错误；⑥BF3中B原子周围只有6个电子，不满足稳定结构，错误；⑧两种非金属元素形成的化合物可能含有离子键，如NH4H，错误；⑨化学变化中存在旧键的断裂和新键的形成，只存在化学键的断裂不一定发生化学变化，如HCl溶于水，共价键被破坏，但是属于物理变化，错误。
4．下面是同学们熟悉的物质：①O2；②金刚石；③NaBr；④H2SO4；⑤Na2CO3；⑥NH4Cl；⑦NaHSO4；⑧Ne；⑨Na2O2；⑩NaOH。
(1)这些物质中，只含有共价键的是________(填序号，下同)；只含有离子键的是__________；既含有共价键又含有离子键的是________________；不存在化学键的是________；属于共价化合物的是________；属于离子化合物的是________。
(2)将NaHSO4溶于水，破坏了NaHSO4中的________，写出其电离方程式：________________________________________________________________________；
NaHSO4在熔融状态下电离，破坏了NaHSO4中的________，写出其电离方程式：________________________________________________________________________。
解析：(1)O2、金刚石中只含有共价键；H2SO4中只含有共价键，是共价化合物；NaBr中只含有离子键，是离子化合物；Na2CO3、NH4Cl、NaHSO4、Na2O2、NaOH都是既含有离子键又含有共价键的离子化合物；稀有气体Ne是单原子分子，不含任何化学键。(2)NaHSO4溶于水电离时，Na＋与HSOeq \\al(－,4)之间的离子键被破坏，HSOeq \\al(－,4)中H＋与SOeq \\al(2－,4)之间的共价键也被破坏；而在熔融状态电离时只破坏离子键。
答案：(1)①②④ ③ ⑤⑥⑦⑨⑩ ⑧ ④ ③⑤⑥⑦⑨⑩ (2)离子键和共价键 NaHSO4===Na＋＋H＋＋SOeq \\al(2－,4) 离子键 NaHSO4===Na＋＋HSOeq \\al(－,4)
三、关于“位、构、性”关系的综合推断
1．图解思维方法
在以上基础上，针对题目按以下具体方法进行推断：
2．常见“突破口”
(1)主族元素在元素周期表中的特殊位置
①族序数等于周期序数的元素：H、Be、Al。
②族序数等于周期序数2倍的元素：C、S。
③族序数等于周期序数3倍的元素：O。
④周期序数等于族序数2倍的短周期元素：Li。
⑤周期序数等于族序数3倍的短周期元素：Na。
⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si。
⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。
⑧除H外，原子半径最小的元素：F。
⑨最高价不等于族序数的元素：O、F。
(2)主族元素性质、存在和用途的特殊性
①形成化合物最多的元素(或单质是自然界硬度最大的元素、气态氢化物中氢的质量分数最大的元素)：C。
②空气中含量最多的元素：N。
③氢化物在通常状况下呈液态的元素：O。
④最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素：Cl。
⑤最轻单质所含的元素：H；最轻金属单质所含的元素：Li。
⑥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：Al。
⑦元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
⑧常见的能形成同素异形体的元素：C、P、O、S。
【针对训练】
5．(2018·高考全国卷Ⅲ)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是( )
A．原子半径大小为W
B．X的氢化物水溶液酸性强于Z的
C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键
D．标准状况下W的单质状态与X的相同
解析：选D。根据题目给出的原子序数大小关系、元素在周期表中的位置关系、物质的颜色以及转化关系，首先推出黄绿色气体为Cl2，联想氯及其化合物的转化关系NaClO＋2HCl(浓)===Cl2↑＋NaCl＋H2O，对照盐YZW的组成以及Cl2与NaOH溶液反应等信息得出W为O，X为F，Y为Na，Z为Cl。根据元素周期律可知，原子半径Na>Cl>O>F，A项错误；HF是弱酸，HCl是强酸，酸性HF
6．(2017·高考全国卷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
解析：选B。解答本题的关键是确定b原子次外层有2个电子还是8个电子。若b原子次外层有2个电子，则a为He，与a为主族元素不符，故b原子次外层应有8个电子，即a原子核外有8个电子，a为O；结合c所在周期数与族数相同，可确定c为Al；再结合b原子次外层有8个电子，可推出b可能为Na或Mg，d与a同族，则d为S。原子半径Na(或Mg)>Al>S>O，A项错误；同周期从左到右，元素金属性逐渐减弱，即金属性Na(或Mg)>Al，B项正确；Al2O3对应的水化物为Al(OH)3，Al(OH)3是两性氢氧化物，C项错误；同主族自上而下，元素非金属性逐渐减弱，则对应单质的氧化性逐渐减弱，即氧化性O2>S，D项错误。
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NH3
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定等物质的量浓度的H2CO3、H2SO4溶液的pH
比较碳、硫的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别放入盐酸中
比较铁、铜的金属性强弱
离子化合物
共价化合物
概念
由离子键构成的化合物
以共用电子对形成的化合物
构成粒子
阴、阳离子
原子
粒子间作用
离子键
共价键
熔、沸点
较高
一般较低，少部分很高(如SiO2)
导电性
熔融态或水溶液导电
熔融态不导电，溶于水有的导电(如硫酸)，有的不导电(如蔗糖)
熔化时破
坏的作用力
离子键
一般不破坏共价键，极少数破坏共价键(如SiO2)
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