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高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第1节原子结构化学键学案
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这是一份高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第1节原子结构化学键学案，共22页。
第一节 原子结构 化学键
考纲定位
要点网络
1.了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3．了解原子核外电子排布规律，掌握原子结构示意图、电子式、结构式的表示方法。
4．了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。
原子结构 同位素
知识梳理
1．原子构成
(1)原子符号与构成
(2)粒子中的“各数”间的关系
①质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
②电性关系
2．元素、核素、同位素
(1)“三素”关系及含义
(2)几种重要的核素及其应用
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
(3)氢元素的三种核素
H：用字母H表示，名称为氕，不含中子。
H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含1个中子。
H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含2个中子。
注意：相对原子质量的分类
①原子(即核素)的相对原子质量
一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。
②元素的相对原子质量
是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
③核素的近似相对原子质量＝质量数。
④元素的近似相对原子质量＝A1×a%＋A2×b%＋……
[辨易错]
(1)任何原子都有质子、中子和电子。 ( )
(2)质子数相同的粒子相应的元素一定是同一种元素。 ( )
(3)任何阴、阳离子中均含有电子。 ( )
(4)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。 ( )
(5)核聚变如H＋H―→He＋n，因为有新粒子生成，所以该变化是化学变化。 ( )
(6)H2、D2、HD均为氢元素的不同单质，三者属于同素异形体。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
3．核外电子排布
(1)核外电子排布规律
(2)原子或离子结构示意图
(3)核外电子排布与元素性质的关系
①金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出金属性，在化合物中显正化合价。
②非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，在化合物中主要显负化合价。
③稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。
[深思考]
结构示意图为的粒子有哪几种？讨论说明。
[答案] 当x＝18时，代表原子(氩原子)；
当x>18时，代表的是阳离子(K＋、Ca2＋等)；
当x<18时，代表的是阴离子(S2－、Cl－等)。
知识应用
1．H、D、T形成的氢气分子有 ；H、D、T与16O、17O可形成的水分子有 种；其中相对分子质量相同的有 ；这些水分子的物理性质 ；化学性质 。
[答案] H2、D2、T2、HD、HT、DT 12 HT16O与DO、HT17O与DO、HD16O与HO、HD17O与DO 不同 几乎相同
2．A、B、C、D四种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。请据此回答下列问题：
(1)请写出四种元素的符号：
A ，B ，C ，D 。
(2)请画出四种元素的离子结构示意图：
A ，B ，C ，D 。
[答案] (1)S Cl K Ca
命题点1 原子结构中“数”与同位素
1．国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布了118号元素符号为Og。下列关于Og的说法错误的是( )
A．原子序数与质子数均为118
B．质子数与中子数之差为61
C．该原子的近似相对原子质量为297
D．118号元素的相对原子质量为297
[答案] D
2．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正确的是( )
A．14C与12C是两种不同的元素或核素
B．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化
C．35Cl2与37Cl2互为同素异形体
D．铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子
D [A项，14C与12C是同种元素的不同核素，错误；B项，16O与18O之间的相互转化实际上是改变原子核的结构，不属于化学变化的范围，错误；C项，35Cl2与37Cl2都是Cl2的单质，不是同素异形体，错误；D项，铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子，正确。]
3．某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在a g Hm X中所含原子的物质的量为 ，所含中子的物质的量为 ，所含质子数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值，下同)，所含电子数为 。
[答案] (m＋1) mol N mol (m＋A－N)NA (m＋A－N)NA
(1)求一定质量的某物质中粒子数的思维模板
物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数
(2)“三同”比较
同位素
同素异形体
同分异构体
研究对象
核素原子
单质
化合物
“同”含义
质子数相同
元素相同
分子式相同
“异”含义
中子数不同
性质不同
结构不同
命题点2 核外电子排布规律及其应用
4．下列有关短周期元素原子的说法正确的是 ( )
A．当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个
B．原子最外层上的电子数少于4个时，电子数越多，还原性越强
C．原子核外电子中，最外层上的电子能量最高
D．当最外层上的电子数变为4个时即达稳定结构
C [A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定的结构，电子数可为2或8等，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子轨道全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。]
5．已知某粒子的结构示意图为。试回答：
(1)当x－y＝10时，该粒子为 (填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
(2)当y＝8时，粒子可能为(填名称)：
、 、 、 、 。
(3)写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式为
。
[答案] (1)原子
(2)氩原子 氯离子 硫离子 钾离子 钙离子(答案合理即可)
(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
6．现有部分元素的原子结构特点如表：
X
L层电子数是K层电子数的3倍
Y
核外电子层数等于原子序数
Z
L层电子数是K层和M层电子数之和
W
最外层电子数是次外层电子数的2.5倍
(1)X、Y、Z、W分别为 、 、 、 (填元素名称)。
(2)写出X的核素符号： ，Y的核素名称： 。
(3)Z的原子结构示意图为 ，X的离子结构示意图为 。
[解析] 根据题意可知X为O，Y为H，Z为S，W为N。
[答案] (1)氧 氢 硫 氮
(2)O、O、O 氕、氘、氚
化学键与化合物的类型
知识梳理
1．化学键与化合物
(1)化学键——离子键与共价键
①定义：化学键是指使离子或原子相结合的作用力。
②离子键与共价键比较
离子键
共价键
非极性键
极性键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键实质
阴、阳离子的静电作用
共用电子对不偏向任何一方原子
共用电子对偏向一方原子
形成条件
活泼金属与活泼非金属经电子得失，形成离子键；或者铵根离子与酸根离子之间
同种元素原子之间成键(X—X)
不同种元素原子之间成键(X—Y)
注意：①离子键中“相互作用”包括静电吸引和静电排斥，且二者达到平衡。
②由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键，如AlCl3中Al—Cl键为共价键。
(2)化合物——离子化合物和共价化合物
①离子化合物与共价化合物的比较
化合物类型
定义
与物质分类的关系
举例
离子化合物
含有离子键的化合物
包括强碱、绝大多数盐及活泼金属的氧化物和过氧化物
NaCl、Na2O2、NaOH、Na2O、NH4Cl等
共价化合物
只含有共价键的化合物
包括酸、弱碱、极少数盐、气态氢化物、非金属氧化物、大多数有机物等
H2S、SO2、CH3COOH、H2SO4、NH3·H2O等
②两类化合物一般鉴定方法：熔融状态下进行导电性实验，能导电的化合物为离子化合物。
[辨易错]
(1)任何原子或离子之间均可形成化学键。 ( )
(2)在NaOH中只存在Na＋与OH－之间的静电吸引。 ( )
(3)离子键只存在于离子化合物中，共价键也只存在于共价化合物中。 ( )
(4)H2SO4能电离出H＋和SO，故H2SO4为离子化合物。 ( )
(5)Na2O2、NaOH、Na2SO4物质中均存在离子键和共价键。 ( )
(6)化学反应的实质是化学键的断裂。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
[深思考]
从酸、碱、盐、氧化物、单质的角度，哪些物质一定存在共价键？哪些物质一定不含共价键？
[答案] 酸、碱、含氧酸盐、非金属氧化物、非金属单质一定含共价键；活泼金属的无氧酸盐、金属氧化物、金属单质一定不含共价键。
2．分子间作用力——范德华力与氢键
(1)范德华力
①定义：把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力。
②特点
a．分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
b．分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属单质分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质，粒子之间不存在分子间作用力。
③变化规律
一般来说，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、沸点也越高。例如，熔、沸点：I2>Br2>Cl2>F2。
(2)氢键
①定义：分子间存在的一种比范德华力大的分子间作用力，不是化学键。
②存在与特点：分子间存在氢键的物质(如H2O、HF、NH3)在同主族氢化物中熔、沸点反常的高，如H2O>H2S，HF>HCl。
[辨易错]
(1)任何分子之间均存在范德华力和氢键。 ( )
(2)干冰升华克服了范德华力。 ( )
(3)熔点Cl2
[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)×
知识应用
现有以下物质：
①NaCl ②Na2O ③Na2O2 ④NaOH ⑤H2SO4 ⑥H2O ⑦N2 ⑧(NH4)2CO3 ⑨CO2 ⑩H2O2 ⑪Ne ⑫C2H4
(1)只含离子键的物质有 ，只含共价键的物质有 ，不含化学键的有 。
(2)属于离子化合物的有 ；其中含有非极性键的是 ，其中含有极性键的是 。
(3)属于共价化合物的有 ；其中含有非极性键的是 。
(4)液态水―→水蒸气―→H2和O2的过程中，克服的作用力有 。
[答案] (1)①② ⑤⑥⑦⑨⑩⑫ ⑪
(2)①②③④⑧ ③ ④⑧
(3)⑤⑥⑨⑩⑫ ⑩⑫
(4)分子间作用力(含范德华力、氢键)和共价键
命题点1 化学键与化合物类型的关系与判断
1．2017年1月，南京理工大学胡炳成教授团队成功合成世界上首个全氮阴离子盐，全氮阴离子化学式为N。下列关于全氮阴离子盐的说法不正确的是( )
A．每个N含有36个电子
B．全氮阴离子盐为离子化合物
C．全氮阴离子盐既含离子键又含共价键
D．全氮阴离子盐可能属于非电解质
D [全氮阴离子盐为离子化合物，不可能属于非电解质。]
2．下列说法正确的有 (填序号)。
①NaHSO4中含有离子键和共价键，存在Na＋、H＋和SO
②钠的氧化物中只含离子键
③原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键
④全部由非金属元素组成的物质可能含离子键
⑤Na2O2与H2O2为均含非极性共价键的离子化合物
⑥冰中既含共价键又含分子间作用力
⑦盐中一定存在离子键，可能共存共价键
⑧NaOH与NH4Cl中既存在离子键又存在共价键
[答案] ④⑥⑧
化学键与化合物的关系
(1)离子化合物中一定含离子键，可能含非极性键和极性键。
(2)共价化合物中一定含极性键，可能含非极性键，一定不含离子键。
(3)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。
(4)稀有气体分子中不存在化学键。
命题点2 物质变化引起的化学键变化
3．下列关于NaHSO4的说法中正确的是( )
A．因为NaHSO4是离子化合物，所以NaHSO4固体能够导电
B．NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1
C．NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键和共价键
D．NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键
D [虽然NaHSO4是离子化合物，但其固体中不存在能自由移动的阴、阳离子，因此不能导电；NaHSO4固体中阳离子(Na＋)和阴离子(HSO)的个数比是1∶1；NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键，而溶于水时电离出Na＋、H＋和SO，破坏的是离子键和共价键。]
4．下列说法正确的是 ( )
A．碘晶体受热转变为碘蒸气，吸收的热量用于克服碘原子间的作用力
B．硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子，所以它们在熔融状态下都能导电
C．Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑反应中既有离子键、非极性键、极性键的断裂又有离子键、极性键、非极性键的形成
D．金刚石与NaCl熔化克服相同类型的化学键
C [A项，克服I2分子间作用力，错误；B项，H2SO4熔融状态不电离，故不能导电，错误；D项，金刚石熔化克服共价键，NaCl熔化克服离子键，错误。]
物质熔化、溶解时化学键的变化
(1)离子化合物的溶解或熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离出自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生电离，形成阴、阳离子，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。
③有些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
命题点3 情境创新题——特定化学键物质结构
5．(2020·邯郸模拟)共价化合物分子中各原子有一定的连接方式，某分子可用球棍模型表示(如图所示)，A的原子半径最小，C、D位于同周期，D的常见单质常温下为气态，下列说法正确的是( )
A．B的同素异形体数目最多2种
B．A与C不可以形成离子化合物
C．通过含氧酸酸性比较可以比较元素B和C的非金属性
D．C与D形成的阴离子CD既有氧化性，又有还原性
D [A的原子半径最小，为氢原子，C、D位于同周期，C形成三个共价键，B形成4个共价键，C为N，B为C，D的常见单质常温下为气态，D形成两个共价键，D为O。]
6．X、Y、Z、W是四种原子序数依次增大的短周期元素，W的最外层电子数比X的最外层电子数少1，X、Y、Z为同一周期元素，X、Y、Z组成一种化合物(ZXY)2的结构式如图所示。下列说法错误的是( )
A．化合物WY是良好的耐热冲击材料
B．Y的氧化物对应的水化物可能是弱酸
C．X的氢化物的沸点一定小于Z的
D．化合物(ZXY)2中所有原子均满足8电子稳定结构
C [根据分子结构式中原子的共价键数目，可确定Y形成三个键，位于第ⅤA族，X形成四个共价键，位于第ⅣA族，Z形成四个共价键，位于第ⅥA族。又因W的最外层电子数比X的最外层电子数少1个，且原子序数W>X，因此X、Y、Z为第二周期元素，W为第三周期元素，结合(ZXY)2的结构式可知，X为C，Y为N，Z为O，X最外层电子数为4，故W为Al。X的氢化物很多，沸点可能大于Z的氢化物，C项错误。]
物质结构确定元素的思维模板
结构化学用语的规范书写
最新考试大纲明确要求考生：“熟记并正确书写常见元素的名称、符号、离子符号；掌握原子结构示意图、电子式、分子式、结构式和结构简式等表示方法”。所以对“一图五式”的强化，符合学科素养和考试说明的要求，是学生规范答题的重要一环。 体现了“微观探析与模型认知”的核心素养。
1．结构示意图
(1)原子结构示意图：如
(2)离子结构示意图：如
2．电子式
(1)电子式
在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的最外层电子的式子。
(2)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可以合并，右边是离子化合物的电子式，中间用“―→”连接。如NaCl：。
②共价化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可合并，右边是共价化合物的电子式，中间用“―→”连接。
如。
3．结构式
用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。结构式用“—”“===”“≡”分别表示1、2、3对共用电子，结构式可以在一定程度上反映真正的分子结构和性质，但不能表示空间构型，如甲烷分子是正四面体，而结构式为，但不能认为碳原子和四个氢原子都在同一平面上。
4．结构简式
对于有机物，结构式比较复杂，可将结构式进行简化，简化原则①同一个碳上的氢原子合并，②依次相连的相同基团可以合并，③连同一个碳上的相同基团可以合并，④官能团不能省略。如葡萄糖：CH2OH(CHOH)4CHO。
题型1 原子符号与结构示意图
1．写出下列原子符号：
中子数为18的氯原子 ，氘 ，无中子的原子 。
[答案] Cl H或D H
2．写出下列结构示意图
Cl ；Cl－ ；
Ca ；Ca2＋ 。
题型2 电子式的书写
3．书写下列物质的电子式：
(1)Mg ，S 。
(2)Na＋ ，Cl－ ，NH ，H3O＋ ，OH－ ，—OH ，—NH2 ，SCN－ 。
(3)Cl2 ，N2 。
(4)Na2S ，Na2O2 ，NaOH ，NH4Cl ，NaH ，CaF2 ，NaBH4 。
(5)NH3 ，CO2 ，CH3Cl ，H2O2 ，C2H4 ，PCl3 ，CS2 ，HCN ，N2H4 ，COCl2 。
(6)化合物乙的球棍模型为“”，写出乙的电子式： 。
4．用电子式表示下列物质的形成过程：
(1)MgBr2： 。
(2)H2O： 。
(3)H2： 。
(4)Na3N： 。
5．下列粒子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构的是 (填序号)。
①BF3 ②NCl3 ③H3O＋ ④SiCl4 ⑤PCl3 ⑥PCl5 ⑦NO2 ⑧XeF4 ⑨SO2 ⑩HClO ⑪N2 ⑫N2H4 ⑬CO2
[答案] ②④⑤⑪⑬
(1)电子式书写“六项”注意
①单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式。“[ ]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。
②在化合物中，如果有多个阴、阳离子，阴、阳离子必须是相隔的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起。
③不要漏写未成键的电子。
④不要弄错原子间的连接。
⑤在用电子式表示物质形成的过程时，由于不是化学方程式，所以不能出现“===”。“―→”前是原子的电子式，“―→”后是物质的电子式。
(2)“8e－”结构的判断技巧
①最外层电子数＋|化合价|＝8的原子均达到8e－稳定结构。
②含氢化合物中的氢原子一定不是8e－稳定结构。
③含稀有气体元素的化合物中不是8e－稳定结构。
题型3 共价分子结构式、结构简式和空间构型名称书写
6．(1)CH4、NH3、H2O2、N2H4的结构式分别为
、 、 、 。
(2)乙酸的结构式为 ，结构简式为 ；次氯酸的结构式为 。
(3)乙烯、乙醇的结构简式分别为 、 。
(4)苯、硝基苯的结构简式分别为 、 。
(5)葡萄糖的分子式为 ，结构简式为 。
(6)CO2、H2O、CH4、NH3的空间构型分别为 、 、 、 。
(7)淀粉的分子通式为 ，聚乙烯的结构简式为 。
[真题验收]
1．(2020·全国卷Ⅰ，T11)1934年约里奥居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X，得到核素Y，开创了人造放射性核素的先河：
X＋He―→Y＋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.X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
B [由X＋He―→Y＋n可得W＋4＝30＋1，则W＝27，设X的最外层电子数为x，结合题给信息可知，x＋x＋2＝8，解得x＝3，又由X为金属原子，可得Z＝13，X为Al，Y为P。
Al的相对原子质量为27，A项错误；X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为AlCl3、PCl3，B项正确；根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小知，X(Al)的原子半径大于Y(P)的，C项错误；Y(P)有多种含氧酸，如H3PO3和H3PO4等，D项错误。]
2.(2020·全国卷Ⅱ，T13)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
D [由题意，4种短周期主族元素中，Z的原子序数最大，且能形成Z＋，则Z为钠元素，W的原子序数最小，且形成一个化学键，则W为氢元素，再由4种元素的原子序数之和为24，可知X与Y的原子序数之和为12，结合题给化合物中X与Y的成键数，可知X为硼元素，Y为氮元素。
从该化合物的成键情况可确定H、B、N之间均为共价键，A项正确；Na为活泼金属，既能与水反应，又能与CH3OH发生置换反应生成H2，B项正确；氮元素的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，是典型的强酸，C项正确；BF3中硼原子不满足8电子稳定结构，D项错误。]
3．(2019·全国卷Ⅰ)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
C [W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则Z核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，Z核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为Cl元素。Y能与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。A项，WZ为NaCl，其水溶液呈中性，错误；B项，元素非金属性：Cl>P>Si，错误；C项，P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸，正确；D项，P原子最外层有5个电子，与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构，错误。]
4．(2018·全国卷Ⅱ)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是( )
A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键
C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构
D．W的氧化物对应的水化物均为强酸
A [根据W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体，可知该气体为NO2，因原子序数递增可知W和X分别为N元素和O元素；结合Y的周期数是族序数的3倍，且Y为短周期元素，则Y只能为Na元素；根据Z原子最外层的电子数与W原子的电子总数相同，且Z为短周期元素可知Z为Cl元素。]
[新题预测]
萝卜硫素(结构如图所示)是具有抗癌和美容效果的天然产物之一。该物质由H(氢)、W、X、Y、Z五种短周期主族元素构成，已知这五种元素的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等。下列有关说法正确的是( )
A．Y与Z具有相同的最高正化合价
B．X和Z的简单氢化物水溶液均呈酸性
C．WYZ分子中各原子最外层都满足8电子稳定结构
D．W、X、Y三种元素的最简单氢化物热稳定性最大的是W的最简单氢化物
C [由萝卜硫素的名称及题给萝卜硫素的结构简式可知，萝卜硫素中含有H、C和S元素，结合题给结构简式中各原子形成的化学键数目和题给信息，可知Z为S，Y为O，W为C，X为N。选项A，O元素无最高正价，A说法错误；选项B，NH3的水溶液呈碱性，H2S的水溶液呈酸性，B说法错误；选项C，COS的结构式为O===C===S，各原子最外层均达到8电子稳定结构，C说法正确；选项D，C、N、O为同一周期主族元素，其非金属性依次增强，最简单氢化物的热稳定性依次增大，D说法错误。]
第一节 原子结构 化学键
考纲定位
要点网络
1.了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3．了解原子核外电子排布规律，掌握原子结构示意图、电子式、结构式的表示方法。
4．了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。
原子结构 同位素
知识梳理
1．原子构成
(1)原子符号与构成
(2)粒子中的“各数”间的关系
①质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
②电性关系
2．元素、核素、同位素
(1)“三素”关系及含义
(2)几种重要的核素及其应用
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
(3)氢元素的三种核素
H：用字母H表示，名称为氕，不含中子。
H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含1个中子。
H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含2个中子。
注意：相对原子质量的分类
①原子(即核素)的相对原子质量
一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。
②元素的相对原子质量
是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
③核素的近似相对原子质量＝质量数。
④元素的近似相对原子质量＝A1×a%＋A2×b%＋……
[辨易错]
(1)任何原子都有质子、中子和电子。 ( )
(2)质子数相同的粒子相应的元素一定是同一种元素。 ( )
(3)任何阴、阳离子中均含有电子。 ( )
(4)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。 ( )
(5)核聚变如H＋H―→He＋n，因为有新粒子生成，所以该变化是化学变化。 ( )
(6)H2、D2、HD均为氢元素的不同单质，三者属于同素异形体。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
3．核外电子排布
(1)核外电子排布规律
(2)原子或离子结构示意图
(3)核外电子排布与元素性质的关系
①金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出金属性，在化合物中显正化合价。
②非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，在化合物中主要显负化合价。
③稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。
[深思考]
结构示意图为的粒子有哪几种？讨论说明。
[答案] 当x＝18时，代表原子(氩原子)；
当x>18时，代表的是阳离子(K＋、Ca2＋等)；
当x<18时，代表的是阴离子(S2－、Cl－等)。
知识应用
1．H、D、T形成的氢气分子有 ；H、D、T与16O、17O可形成的水分子有 种；其中相对分子质量相同的有 ；这些水分子的物理性质 ；化学性质 。
[答案] H2、D2、T2、HD、HT、DT 12 HT16O与DO、HT17O与DO、HD16O与HO、HD17O与DO 不同 几乎相同
2．A、B、C、D四种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。请据此回答下列问题：
(1)请写出四种元素的符号：
A ，B ，C ，D 。
(2)请画出四种元素的离子结构示意图：
A ，B ，C ，D 。
[答案] (1)S Cl K Ca
命题点1 原子结构中“数”与同位素
1．国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布了118号元素符号为Og。下列关于Og的说法错误的是( )
A．原子序数与质子数均为118
B．质子数与中子数之差为61
C．该原子的近似相对原子质量为297
D．118号元素的相对原子质量为297
[答案] D
2．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正确的是( )
A．14C与12C是两种不同的元素或核素
B．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化
C．35Cl2与37Cl2互为同素异形体
D．铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子
D [A项，14C与12C是同种元素的不同核素，错误；B项，16O与18O之间的相互转化实际上是改变原子核的结构，不属于化学变化的范围，错误；C项，35Cl2与37Cl2都是Cl2的单质，不是同素异形体，错误；D项，铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子，正确。]
3．某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在a g Hm X中所含原子的物质的量为 ，所含中子的物质的量为 ，所含质子数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值，下同)，所含电子数为 。
[答案] (m＋1) mol N mol (m＋A－N)NA (m＋A－N)NA
(1)求一定质量的某物质中粒子数的思维模板
物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数
(2)“三同”比较
同位素
同素异形体
同分异构体
研究对象
核素原子
单质
化合物
“同”含义
质子数相同
元素相同
分子式相同
“异”含义
中子数不同
性质不同
结构不同
命题点2 核外电子排布规律及其应用
4．下列有关短周期元素原子的说法正确的是 ( )
A．当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个
B．原子最外层上的电子数少于4个时，电子数越多，还原性越强
C．原子核外电子中，最外层上的电子能量最高
D．当最外层上的电子数变为4个时即达稳定结构
C [A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定的结构，电子数可为2或8等，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子轨道全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。]
5．已知某粒子的结构示意图为。试回答：
(1)当x－y＝10时，该粒子为 (填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
(2)当y＝8时，粒子可能为(填名称)：
、 、 、 、 。
(3)写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式为
。
[答案] (1)原子
(2)氩原子 氯离子 硫离子 钾离子 钙离子(答案合理即可)
(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
6．现有部分元素的原子结构特点如表：
X
L层电子数是K层电子数的3倍
Y
核外电子层数等于原子序数
Z
L层电子数是K层和M层电子数之和
W
最外层电子数是次外层电子数的2.5倍
(1)X、Y、Z、W分别为 、 、 、 (填元素名称)。
(2)写出X的核素符号： ，Y的核素名称： 。
(3)Z的原子结构示意图为 ，X的离子结构示意图为 。
[解析] 根据题意可知X为O，Y为H，Z为S，W为N。
[答案] (1)氧 氢 硫 氮
(2)O、O、O 氕、氘、氚
化学键与化合物的类型
知识梳理
1．化学键与化合物
(1)化学键——离子键与共价键
①定义：化学键是指使离子或原子相结合的作用力。
②离子键与共价键比较
离子键
共价键
非极性键
极性键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键实质
阴、阳离子的静电作用
共用电子对不偏向任何一方原子
共用电子对偏向一方原子
形成条件
活泼金属与活泼非金属经电子得失，形成离子键；或者铵根离子与酸根离子之间
同种元素原子之间成键(X—X)
不同种元素原子之间成键(X—Y)
注意：①离子键中“相互作用”包括静电吸引和静电排斥，且二者达到平衡。
②由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键，如AlCl3中Al—Cl键为共价键。
(2)化合物——离子化合物和共价化合物
①离子化合物与共价化合物的比较
化合物类型
定义
与物质分类的关系
举例
离子化合物
含有离子键的化合物
包括强碱、绝大多数盐及活泼金属的氧化物和过氧化物
NaCl、Na2O2、NaOH、Na2O、NH4Cl等
共价化合物
只含有共价键的化合物
包括酸、弱碱、极少数盐、气态氢化物、非金属氧化物、大多数有机物等
H2S、SO2、CH3COOH、H2SO4、NH3·H2O等
②两类化合物一般鉴定方法：熔融状态下进行导电性实验，能导电的化合物为离子化合物。
[辨易错]
(1)任何原子或离子之间均可形成化学键。 ( )
(2)在NaOH中只存在Na＋与OH－之间的静电吸引。 ( )
(3)离子键只存在于离子化合物中，共价键也只存在于共价化合物中。 ( )
(4)H2SO4能电离出H＋和SO，故H2SO4为离子化合物。 ( )
(5)Na2O2、NaOH、Na2SO4物质中均存在离子键和共价键。 ( )
(6)化学反应的实质是化学键的断裂。 ( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
[深思考]
从酸、碱、盐、氧化物、单质的角度，哪些物质一定存在共价键？哪些物质一定不含共价键？
[答案] 酸、碱、含氧酸盐、非金属氧化物、非金属单质一定含共价键；活泼金属的无氧酸盐、金属氧化物、金属单质一定不含共价键。
2．分子间作用力——范德华力与氢键
(1)范德华力
①定义：把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力。
②特点
a．分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
b．分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态、液态、固态非金属单质分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质，粒子之间不存在分子间作用力。
③变化规律
一般来说，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、沸点也越高。例如，熔、沸点：I2>Br2>Cl2>F2。
(2)氢键
①定义：分子间存在的一种比范德华力大的分子间作用力，不是化学键。
②存在与特点：分子间存在氢键的物质(如H2O、HF、NH3)在同主族氢化物中熔、沸点反常的高，如H2O>H2S，HF>HCl。
[辨易错]
(1)任何分子之间均存在范德华力和氢键。 ( )
(2)干冰升华克服了范德华力。 ( )
(3)熔点Cl2
[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)×
知识应用
现有以下物质：
①NaCl ②Na2O ③Na2O2 ④NaOH ⑤H2SO4 ⑥H2O ⑦N2 ⑧(NH4)2CO3 ⑨CO2 ⑩H2O2 ⑪Ne ⑫C2H4
(1)只含离子键的物质有 ，只含共价键的物质有 ，不含化学键的有 。
(2)属于离子化合物的有 ；其中含有非极性键的是 ，其中含有极性键的是 。
(3)属于共价化合物的有 ；其中含有非极性键的是 。
(4)液态水―→水蒸气―→H2和O2的过程中，克服的作用力有 。
[答案] (1)①② ⑤⑥⑦⑨⑩⑫ ⑪
(2)①②③④⑧ ③ ④⑧
(3)⑤⑥⑨⑩⑫ ⑩⑫
(4)分子间作用力(含范德华力、氢键)和共价键
命题点1 化学键与化合物类型的关系与判断
1．2017年1月，南京理工大学胡炳成教授团队成功合成世界上首个全氮阴离子盐，全氮阴离子化学式为N。下列关于全氮阴离子盐的说法不正确的是( )
A．每个N含有36个电子
B．全氮阴离子盐为离子化合物
C．全氮阴离子盐既含离子键又含共价键
D．全氮阴离子盐可能属于非电解质
D [全氮阴离子盐为离子化合物，不可能属于非电解质。]
2．下列说法正确的有 (填序号)。
①NaHSO4中含有离子键和共价键，存在Na＋、H＋和SO
②钠的氧化物中只含离子键
③原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键
④全部由非金属元素组成的物质可能含离子键
⑤Na2O2与H2O2为均含非极性共价键的离子化合物
⑥冰中既含共价键又含分子间作用力
⑦盐中一定存在离子键，可能共存共价键
⑧NaOH与NH4Cl中既存在离子键又存在共价键
[答案] ④⑥⑧
化学键与化合物的关系
(1)离子化合物中一定含离子键，可能含非极性键和极性键。
(2)共价化合物中一定含极性键，可能含非极性键，一定不含离子键。
(3)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。
(4)稀有气体分子中不存在化学键。
命题点2 物质变化引起的化学键变化
3．下列关于NaHSO4的说法中正确的是( )
A．因为NaHSO4是离子化合物，所以NaHSO4固体能够导电
B．NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1
C．NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键和共价键
D．NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键
D [虽然NaHSO4是离子化合物，但其固体中不存在能自由移动的阴、阳离子，因此不能导电；NaHSO4固体中阳离子(Na＋)和阴离子(HSO)的个数比是1∶1；NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键，而溶于水时电离出Na＋、H＋和SO，破坏的是离子键和共价键。]
4．下列说法正确的是 ( )
A．碘晶体受热转变为碘蒸气，吸收的热量用于克服碘原子间的作用力
B．硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子，所以它们在熔融状态下都能导电
C．Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑反应中既有离子键、非极性键、极性键的断裂又有离子键、极性键、非极性键的形成
D．金刚石与NaCl熔化克服相同类型的化学键
C [A项，克服I2分子间作用力，错误；B项，H2SO4熔融状态不电离，故不能导电，错误；D项，金刚石熔化克服共价键，NaCl熔化克服离子键，错误。]
物质熔化、溶解时化学键的变化
(1)离子化合物的溶解或熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离出自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生电离，形成阴、阳离子，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。
③有些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
命题点3 情境创新题——特定化学键物质结构
5．(2020·邯郸模拟)共价化合物分子中各原子有一定的连接方式，某分子可用球棍模型表示(如图所示)，A的原子半径最小，C、D位于同周期，D的常见单质常温下为气态，下列说法正确的是( )
A．B的同素异形体数目最多2种
B．A与C不可以形成离子化合物
C．通过含氧酸酸性比较可以比较元素B和C的非金属性
D．C与D形成的阴离子CD既有氧化性，又有还原性
D [A的原子半径最小，为氢原子，C、D位于同周期，C形成三个共价键，B形成4个共价键，C为N，B为C，D的常见单质常温下为气态，D形成两个共价键，D为O。]
6．X、Y、Z、W是四种原子序数依次增大的短周期元素，W的最外层电子数比X的最外层电子数少1，X、Y、Z为同一周期元素，X、Y、Z组成一种化合物(ZXY)2的结构式如图所示。下列说法错误的是( )
A．化合物WY是良好的耐热冲击材料
B．Y的氧化物对应的水化物可能是弱酸
C．X的氢化物的沸点一定小于Z的
D．化合物(ZXY)2中所有原子均满足8电子稳定结构
C [根据分子结构式中原子的共价键数目，可确定Y形成三个键，位于第ⅤA族，X形成四个共价键，位于第ⅣA族，Z形成四个共价键，位于第ⅥA族。又因W的最外层电子数比X的最外层电子数少1个，且原子序数W>X，因此X、Y、Z为第二周期元素，W为第三周期元素，结合(ZXY)2的结构式可知，X为C，Y为N，Z为O，X最外层电子数为4，故W为Al。X的氢化物很多，沸点可能大于Z的氢化物，C项错误。]
物质结构确定元素的思维模板
结构化学用语的规范书写
最新考试大纲明确要求考生：“熟记并正确书写常见元素的名称、符号、离子符号；掌握原子结构示意图、电子式、分子式、结构式和结构简式等表示方法”。所以对“一图五式”的强化，符合学科素养和考试说明的要求，是学生规范答题的重要一环。 体现了“微观探析与模型认知”的核心素养。
1．结构示意图
(1)原子结构示意图：如
(2)离子结构示意图：如
2．电子式
(1)电子式
在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的最外层电子的式子。
(2)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可以合并，右边是离子化合物的电子式，中间用“―→”连接。如NaCl：。
②共价化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可合并，右边是共价化合物的电子式，中间用“―→”连接。
如。
3．结构式
用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。结构式用“—”“===”“≡”分别表示1、2、3对共用电子，结构式可以在一定程度上反映真正的分子结构和性质，但不能表示空间构型，如甲烷分子是正四面体，而结构式为，但不能认为碳原子和四个氢原子都在同一平面上。
4．结构简式
对于有机物，结构式比较复杂，可将结构式进行简化，简化原则①同一个碳上的氢原子合并，②依次相连的相同基团可以合并，③连同一个碳上的相同基团可以合并，④官能团不能省略。如葡萄糖：CH2OH(CHOH)4CHO。
题型1 原子符号与结构示意图
1．写出下列原子符号：
中子数为18的氯原子 ，氘 ，无中子的原子 。
[答案] Cl H或D H
2．写出下列结构示意图
Cl ；Cl－ ；
Ca ；Ca2＋ 。
题型2 电子式的书写
3．书写下列物质的电子式：
(1)Mg ，S 。
(2)Na＋ ，Cl－ ，NH ，H3O＋ ，OH－ ，—OH ，—NH2 ，SCN－ 。
(3)Cl2 ，N2 。
(4)Na2S ，Na2O2 ，NaOH ，NH4Cl ，NaH ，CaF2 ，NaBH4 。
(5)NH3 ，CO2 ，CH3Cl ，H2O2 ，C2H4 ，PCl3 ，CS2 ，HCN ，N2H4 ，COCl2 。
(6)化合物乙的球棍模型为“”，写出乙的电子式： 。
4．用电子式表示下列物质的形成过程：
(1)MgBr2： 。
(2)H2O： 。
(3)H2： 。
(4)Na3N： 。
5．下列粒子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构的是 (填序号)。
①BF3 ②NCl3 ③H3O＋ ④SiCl4 ⑤PCl3 ⑥PCl5 ⑦NO2 ⑧XeF4 ⑨SO2 ⑩HClO ⑪N2 ⑫N2H4 ⑬CO2
[答案] ②④⑤⑪⑬
(1)电子式书写“六项”注意
①单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式。“[ ]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。
②在化合物中，如果有多个阴、阳离子，阴、阳离子必须是相隔的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起。
③不要漏写未成键的电子。
④不要弄错原子间的连接。
⑤在用电子式表示物质形成的过程时，由于不是化学方程式，所以不能出现“===”。“―→”前是原子的电子式，“―→”后是物质的电子式。
(2)“8e－”结构的判断技巧
①最外层电子数＋|化合价|＝8的原子均达到8e－稳定结构。
②含氢化合物中的氢原子一定不是8e－稳定结构。
③含稀有气体元素的化合物中不是8e－稳定结构。
题型3 共价分子结构式、结构简式和空间构型名称书写
6．(1)CH4、NH3、H2O2、N2H4的结构式分别为
、 、 、 。
(2)乙酸的结构式为 ，结构简式为 ；次氯酸的结构式为 。
(3)乙烯、乙醇的结构简式分别为 、 。
(4)苯、硝基苯的结构简式分别为 、 。
(5)葡萄糖的分子式为 ，结构简式为 。
(6)CO2、H2O、CH4、NH3的空间构型分别为 、 、 、 。
(7)淀粉的分子通式为 ，聚乙烯的结构简式为 。
[真题验收]
1．(2020·全国卷Ⅰ，T11)1934年约里奥居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X，得到核素Y，开创了人造放射性核素的先河：
X＋He―→Y＋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.X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
B [由X＋He―→Y＋n可得W＋4＝30＋1，则W＝27，设X的最外层电子数为x，结合题给信息可知，x＋x＋2＝8，解得x＝3，又由X为金属原子，可得Z＝13，X为Al，Y为P。
Al的相对原子质量为27，A项错误；X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为AlCl3、PCl3，B项正确；根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小知，X(Al)的原子半径大于Y(P)的，C项错误；Y(P)有多种含氧酸，如H3PO3和H3PO4等，D项错误。]
2.(2020·全国卷Ⅱ，T13)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
D [由题意，4种短周期主族元素中，Z的原子序数最大，且能形成Z＋，则Z为钠元素，W的原子序数最小，且形成一个化学键，则W为氢元素，再由4种元素的原子序数之和为24，可知X与Y的原子序数之和为12，结合题给化合物中X与Y的成键数，可知X为硼元素，Y为氮元素。
从该化合物的成键情况可确定H、B、N之间均为共价键，A项正确；Na为活泼金属，既能与水反应，又能与CH3OH发生置换反应生成H2，B项正确；氮元素的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，是典型的强酸，C项正确；BF3中硼原子不满足8电子稳定结构，D项错误。]
3．(2019·全国卷Ⅰ)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
C [W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则Z核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，Z核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为Cl元素。Y能与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。A项，WZ为NaCl，其水溶液呈中性，错误；B项，元素非金属性：Cl>P>Si，错误；C项，P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸，正确；D项，P原子最外层有5个电子，与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构，错误。]
4．(2018·全国卷Ⅱ)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是( )
A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键
C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构
D．W的氧化物对应的水化物均为强酸
A [根据W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体，可知该气体为NO2，因原子序数递增可知W和X分别为N元素和O元素；结合Y的周期数是族序数的3倍，且Y为短周期元素，则Y只能为Na元素；根据Z原子最外层的电子数与W原子的电子总数相同，且Z为短周期元素可知Z为Cl元素。]
[新题预测]
萝卜硫素(结构如图所示)是具有抗癌和美容效果的天然产物之一。该物质由H(氢)、W、X、Y、Z五种短周期主族元素构成，已知这五种元素的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等。下列有关说法正确的是( )
A．Y与Z具有相同的最高正化合价
B．X和Z的简单氢化物水溶液均呈酸性
C．WYZ分子中各原子最外层都满足8电子稳定结构
D．W、X、Y三种元素的最简单氢化物热稳定性最大的是W的最简单氢化物
C [由萝卜硫素的名称及题给萝卜硫素的结构简式可知，萝卜硫素中含有H、C和S元素，结合题给结构简式中各原子形成的化学键数目和题给信息，可知Z为S，Y为O，W为C，X为N。选项A，O元素无最高正价，A说法错误；选项B，NH3的水溶液呈碱性，H2S的水溶液呈酸性，B说法错误；选项C，COS的结构式为O===C===S，各原子最外层均达到8电子稳定结构，C说法正确；选项D，C、N、O为同一周期主族元素，其非金属性依次增强，最简单氢化物的热稳定性依次增大，D说法错误。]
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