2023-2024学年（人教版2019）高中化学必修1第四章　物质结构　元素周期律　章末整合　重点突破 学案 （含答案）

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第四章　物质结构　元素周期律 章末整合　重点突破1．原子结构原子结构(eq \o\al(A,Z)X)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(质子\o(――――――――→,\s\up7(即核电荷数))决定元素的种类,中子―→决定原子的种类核素\o(――――――――→,\s\up7(同Z，不同N))同位素)),核外电子\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(电子排布\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(最外层电子数决定元素的化学性质,各层电子排布的规律性\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(能量最低原理,各电子层最多容纳的电子数是2n2n≥1,最外层电子数≤8,次外层电子数≤18)),电子排布表示方法―→原子或离子结构示意图)),与元素性质的关系\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(最外层电子数<4⇒金属元素限主族元素，硼、氢除外,最外层电子数≥4⇒非金属元素限短周期,最外层电子数为8⇒稀有气体元素氦除外))))))2．元素周期表元素周期表eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(编排原则\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(总原则：元素周期律,横行：把电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排列,纵列：把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排列)),结构\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(周期共7个横行\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(短周期一、二、三周期,长周期四、五、六、七周期)),族共18个纵列\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(主族ⅠA族～ⅦA族,副族ⅢB族～ⅦB族、ⅠB族～ⅡB族、Ⅷ族,0族稀有气体元素)))),元素性质递变规律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(同周期元素性质递变规律,同主族元素性质递变规律))))3．元素周期律元素周期律eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(变化的实质→\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(核电荷数变化,电子层结构变化))→\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(电子层数,最外层电子数)),性质的判断依据\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(微观性质\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(原子半径,原子得、失电子的能力,化合价))电子层数和最外层电子数的多少,宏观性质\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(金属性\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(单质与水、酸反应置换出氢气的难易程度,最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱)),非金属性\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(与氢气反应的难易程度及简单气态氢化物的稳定性、还原性,最高价氧化物对应的水化物酸性强弱)))))),递变的规律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(核外电子排布呈周期性变化,原子半径呈周期性变化,主要化合价呈周期性变化))))4．化学键化学键eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(离子键\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(本质：阳离子和阴离子间的静电作用,判断依据：活泼金属和活泼非金属之间一般可以形成离子键,表示方法：电子式,离子化合物：含有离子键的化合物\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(强碱,大多数盐,活泼金属氧化物,活泼金属氢化物)))),共价键\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(本质：共用电子对,类别\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(极性键,非极性键)),判断依据：一般同种的或不同种的非金属原子之间可以形成共价键,表示方法\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(电子式,结构式,分子结构模型)),共价化合物：只含有共价键的化合物\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(酸,非金属氧化物,非金属氢化物,大多数有机物))))))1．(2022·河北，5)用中子轰击eq \o\al(N,Z)X原子产生α粒子(即氦核eq \o\al(4,2)He)的核反应为eq \o\al(N,Z)X＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(7,P)Y＋eq \o\al(4,2)He。已知元素Y在化合物中呈＋1价。下列说法正确的是(　　)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2．(2022·广东，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3．(2021·北京，4)下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是(　　)A．酸性：HClO4＞H2SO3＞H2SiO3B．碱性：KOH＞NaOH＞LiOHC．热稳定性：H2O＞H2S＞PH3D．非金属性：F＞O＞N4．(2021·福建，8)某种食品膨松剂由原子序数依次增大的R、W、X、Y、Z五种主族元素组成。五种元素分别处于三个短周期，X、Z同主族，R、W、X的原子序数之和与Z的原子序数相等，Y原子的最外层电子数是Z原子的一半。下列说法正确的是(　　)A．简单氢化物的稳定性：W>X>ZB．Y的氧化物是两性氧化物C．R、W、X只能组成共价化合物D．最高正价：YSe>AsB．酸性：H2SO4>H2SeO4>H3AsO4C．热稳定性：HCl>H2Se>HBrD．还原性：H2Se>HBr>HCl2．(2023·山西运城高一康杰中学校考期末)如图为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是(　　)A.简单氢化物的沸点：X＜WB．Y、Z、W元素的氧化物对应的水化物的酸性依次增强C．简单离子半径：Z＜WD．根据元素周期律，推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性突破二　元素金属性、非金属性强弱的判断方法1．元素金属性强弱的判断方法(1)从元素原子的结构判断①同主族元素：电子层数越________，原子半径越________，越易________，金属性越________。②同周期元素：核电荷数越________，越难______________，金属性越________。(2)根据金属活动性顺序表判断：一般来说，排在前面的金属元素其金属性比排在后面的强。(3)从元素单质及其化合物的相关性质判断①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素金属性越________。②最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素金属性越________。(4)根据离子的氧化性强弱判断：离子的氧化性越________，则对应元素的金属性越________。2．非金属性强弱的判断方法(1)从元素原子的结构判断①同主族元素，核电荷数越________，非金属性越________。②同周期元素，核电荷数越________，非金属性越________。(2)从元素单质及其化合物的相关性质判断①单质越易跟H2化合，生成的氢化物也就越稳定，氢化物的还原性也就越________，其非金属性也就越________。②最高价氧化物对应水化物的酸性越____，其非金属性越________。如H2SO4的酸性强于H3PO4，说明S的非金属性比P____________。③非金属单质间的置换反应，例如：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，说明氯的非金属性比碘强。(3)元素的原子对应阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱，如S2－的还原性比Cl－强，说明Cl的非金属性比S强。1．下列关于铯及其化合物的说法不正确的是(　　)A．氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气C．Cs的还原性比Na强，故Na＋的氧化性强于Cs＋D．Cs2CO3不易溶于水2．(2022·威海高一期末)某小组设计如图装置，证明元素的金属性或非金属性强弱。下列选项中所提供的试剂、现象及结论有错误的是(　　)突破三　元素“位—构—性”关系与元素推断1．元素的原子结构、其在周期表中的位置及元素的性质(位、构、性)三者之间的关系可用下图表示：应用“位置、结构、性质”三者的关系解答问题时要注意掌握以下几个方面：(1)熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律①元素的金属性、非金属性。②简单气态氢化物的稳定性。③最高价氧化物对应水化物的酸碱性。(2)熟悉1～20号元素原子结构特点及其规律①原子核中无中子的原子：______________________________________________________。②最外层有1个电子的元素：____________________________________________________。③最外层有2个电子的元素：____________________________________________________。④最外层电子数等于次外层电子数的元素：________________。⑤最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：______；是次外层电子数3倍的元素：____；是次外层电子数4倍的元素：____________________________________________________。⑥电子层数与最外层电子数相等的元素：________________。⑦电子总数为最外层电子数2倍的元素：______。⑧次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：________________。⑨内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：________。⑩电子层数是最外层电子数2倍的元素：________。⑪最外层电子数是电子层数2倍的元素：________。⑫最外层电子数是电子层数3倍的元素：________。2．元素推断题的解题思路3．元素推断题的常见突破口(1)微粒的电子层结构特征(2)元素的化合价特征①根据元素化合价推断元素主族位置，最高正价＝最外层电子数＝主族序数(O无最高正价、F无正价)；已知负价(或离子符号)，则先根据最高正价＝8－最低负价的绝对值，求出最高正价(H除外)，再确定主族位置。②最高正价与最低负价代数和为0的短周期元素有H、C、Si。③最高正价与最低负价绝对值之差为2、4、6的短周期元素分别为N、P、S、Cl元素。④最高正价是最低负价绝对值3倍的元素是S。(3)元素的含量、存在、用途及性质特征①形成化合物种类最多的元素或单质是自然界硬度最大的物质或其最简单气态氢化物中氢的质量分数最大的元素是C(金刚石为天然存在的最硬单质；CH4是氢化物中含氢量最高的化合物)。②空气中含量最多与O元素可以形成两种以上气态化合物的元素、简单气态氢化物水溶液呈碱性的元素或元素的简单气态氢化物与它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应生成盐的元素是N(氨水显碱性，NH3＋HNO3===NH4NO3)。③地壳中含量最多的元素、简单氢化物沸点最高的元素、简单氢化物在通常情况下呈液态的元素是O。④原子核内无中子的元素、阳离子核外无电子的元素、原子半径最小的元素、常温下单质气体密度最小的元素是H。⑤其简单气态氢化物和其气态氧化物反应生成其单质和水的短周期元素可能是N或S；其简单气态氢化物与其最高价含氧酸能发生氧化还原反应的元素是S。⑥地壳中含量最多的金属元素、短周期且同周期的三种元素最高价氧化物对应水化物两两皆反应，则必定含有Al。⑦最高价氧化物对应水化物的酸性最强的元素是Cl。⑧只有负价不存在正价的元素、不存在含氧酸的非金属元素、单质的氧化性最强(或阴离子还原性最弱)的元素、单质在暗处能与氢气剧烈化合的元素、简单气态氢化物最稳定的元素、其简单气态氢化物的水溶液可雕刻玻璃的元素、非金属性最强的元素是F。⑨可以作半导体材料的短周期元素、其单质能与强碱溶液反应置换出氢气的元素是Si。⑩其最高价氧化物或其最高价氧化物对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的短周期元素是Be、Al。⑪两种元素以原子个数比为2∶1和1∶1组成的化合物常温下为液态的元素为H和O。⑫其单质常温下为液态的非金属元素为Br；常温下，其单质是有色气体的元素是F、Cl。1．(2022·武汉高一期末)2022年5月，人类首次利用月球土壤成功种活了植物，未来的宇航员们有可能在月球上种植食物，月壤中所含短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y、W的原子核外最外层电子数为互不相等的偶数，X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，W元素在地壳中的含量位居第二，常见元素Z的单质是目前使用量最大的主族金属元素，下列叙述正确的是(　　)A．原子半径大小顺序：W>X>Y>ZB．Y、Z、W的最高价氧化物的水化物均显碱性，且碱性逐渐减弱C．元素W和X的简单氢化物的沸点：XN>S，故简单氢化物的稳定性：H2O>NH3>H2S，选项A错误；Y的氧化物Al2O3是两性氧化物，选项B正确；R、W、X能组成离子化合物NH4NO3，选项C错误；最高正价：Y为＋3价，W为＋5价，X一般没有正价，选项D错误。]5．(1)Na＋半径小于K＋，Na＋与H－的离子键作用强，H－更难失电子，还原性更弱(2) 突破一2．(1)①C>A>B　②C>A>B　③B>A>C(4)①＋7　－4　②8　O　F跟踪训练1．C　[同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，因此非金属性：Se＞As，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，因此非金属性：S＞Se，因此非金属性：S>Se>As，故A正确；根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，因此酸性：H2SeO4>H3AsO4，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，因此酸性：H2SO4>H2SeO4，因此酸性：H2SO4>H2SeO4>H3AsO4，故B正确；元素非金属性越强，其最简单氢化物越稳定，因此热稳定性：HBr＞H2Se，故C错误；根据元素非金属性越强，其简单氢化物还原性越弱，因此还原性：H2Se>HBr>HCl，故D正确。]2．D　[X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍，W为第三周期元素，W、X同主族，可知X为O、W为S元素；结合图中位置可知Y为Si、Z为P、T为As元素，以此来解答。由分析可知，X为O，W为S，由于H2O分子中存在分子间氢键，导致H2O的沸点远远高于H2S，即简单氢化物的沸点：X＞W，A错误；根据同一周期从左往右元素的非金属性依次增强，则其元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序为H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4，则Y、Z、W元素的最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，若不是最高价氧化物对应水化物，则不好比较酸性强弱，B错误；Z为P，W为S，则简单离子半径：Z＞W，C错误；T为As，位于金属元素与非金属元素的交界处，故根据元素周期律，推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3中As的化合价为中间价态，则具有氧化性和还原性，D正确。]突破二1．(1)①多　大　失电子　强　②多　失电子　弱　(3)①强　②强　(4)强　弱2．(1)①多　弱　②多　强　(2)①弱　强　②强　强　强跟踪训练1．D　[Cs的最外层电子数是1，电子层数比K的多，故Cs的金属性比K强，CsOH的碱性比KOH强，A项正确；Cs与Na性质相似，与水或酸反应更剧烈，都生成H2，B项正确；Cs的还原性比Na强，所以Na＋得电子的能力比Cs＋强，C项正确；因为Na2CO3、K2CO3均易溶于水，所以Cs2CO3也易溶于水，D项错误。]2．D　[元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，浓盐酸和高锰酸钾溶液反应生成氯气，氯气和KI反应生成碘，氯气是氧化剂、碘是氧化产物，则氧化性：Cl2>I2，非金属性：Cl＞I，故A正确；氢氧化钠和氯化铝反应生成Al(OH)3沉淀，继续滴加NaOH溶液，NaOH溶液和Al(OH)3反应生成Na[Al(OH)4]，NaOH能溶解Al(OH)3，说明碱性：NaOH＞Al(OH)3，则金属性：Na＞Al，故B正确；氯气和Na2S反应生成S，氯气为氧化剂、S为氧化产物，则氧化性：Cl2>S，所以非金属性：Cl＞S，故C正确；盐酸不是Cl元素的最高价氧化物对应的水化物，且挥发出的HCl干扰二氧化碳和硅酸钠溶液的反应，所以不能比较非金属性强弱，故D错误。]突破三1．(2)①eq \o\al(1,1)H　②H、Li、Na、K　③He、Be、Mg、Ca　④Be、Ar　⑤C　O　Ne　⑥H、Be、Al　⑦Be　⑧Li、Si　⑨Li、P⑩Li、Ca　⑪He、C、S　⑫O跟踪训练1．D　[X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，所以X为O元素，W元素在地壳中的含量位居第二，所以W为Si，元素Z的单质是目前使用量最大的主族金属元素，Z为Al，X、Y、W的原子核外最外层电子数为互不相等的偶数，X最外层电子数为6，W最外层电子数为4，Y为主族元素，且原子序数介于X与Z之间，所以Y最外层电子数为2，Y为Mg，综上，X为O，Y为Mg，Z为Al，W为Si，据此分析解题。一般电子层数多，半径大，同周期元素从左到右原子半径依次减小，所以原子半径：Y＞Z＞W＞X，A错误；Y、Z、W的最高价氧化物的水化物即Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SiO3，Mg(OH)2显碱性，Al(OH)3为两性氢氧化物，H2SiO3显酸性，B错误；由分析可知，W为Si、X为O，由于H2O分子间能够形成分子间氢键，而SiH4不能，故元素W和X的简单氢化物的沸点：X＞W，C错误；元素X与Y、Z、W形成的二元化合物分别为MgO、Al2O3、SiO2，它们的化学键依次为离子键、离子键、共价键，D正确。]2．C　[短周期主族元素X、Y、Z、W、R，它们的原子序数依次增大，X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Y、R同主族且R原子核电荷数等于Y原子核电荷数的2倍，Y、R分别处于第二、三周期，则Y为O元素、R为S元素；Z、W原子的最外层电子数之和与Y、R原子的最外层电子数之和相等，即Z、W最外层电子数之和为12，则二者只能分别为第ⅤA族、第ⅦA族元素中的一种，而原子序数：Z＜W＜R(硫)，故Z为F元素、W为P元素。Y为O、Z为F，同周期元素自左而右原子半径逐渐减小，故原子半径：r(Y)＞r(Z)，A正确；W为P、R为S，非金属性：P＜S，故最高价氧化物对应水化物的酸性：W＜R，B正确；X为H、Y为O，二者可以形成H2O、H2O2，C错误；Y为O、Z为F、W为P、R为S，非金属性：F＞O＞S＞P，故简单气态氢化物的热稳定性：Z＞Y＞R＞W，D正确。]XYZWT选项①②③④现象及结论A浓盐酸高锰酸钾NaOH溶液湿润的淀粉­KI试纸试纸变蓝；非金属性：Cl＞IBNaOH溶液AlCl3溶液－－生成白色胶状沉淀而后沉淀消失；金属性：Na＞AlC氯水Na2S溶液－－生成淡黄色沉淀；非金属性：Cl＞SD稀盐酸碳酸钙Na2SiO3溶液－产生气泡；生成白色沉淀；非金属性：Cl＞C＞Si