Transcript 第1讲

专题二 化学反应原理、化学基本理论
第1讲
物质结构
元素周期律
一、原子结构
1．原子的构成
2．元素、同位素、核素、同素异形体之间的联系和区别
[易错警示]
1．原子都是由质子、中子、电子构成(错)，如11H无中子，应是多数
原子是由质子、中子、电子构成。
2．随着原子序数增大，质量数一定增大(错)，如40K和40Ca，应是
核内质子数逐渐增大。
3．H2、D2、T2互为同位素(错)，同位素是质子数相同，中子数不
同的原子间的关系。
4．同位素的性质几乎完全相同(错)，同位素的化学性质几乎完全相
同。但由于它们的中子数不同，导致各原子的质量有所不同，某些物理
性质等也会有所不同。
5．具有相同核电荷数的微粒不一定是同一种元素。具有相同核电
荷数的微粒可以是单核原子或离子，也可以是多核离子或分子，如Na＋
与NH4＋、Ne等，因此，只能说它们可能属于同一种元素，如Na＋与Na。
二、元素周期表和元素周期律
1．元素周期表中元素性质的递变规律
2.对角线规律
周期表中A、B两元素若处在如图
所示的位置，则性质相
似，如：Li与Mg、Be与Al等。
3．分界线规律：位于金属和非金属分界线附近的元素，通常既有
金属性又有非金属性，常作半导体材料如锗(Ge)、砷(As)等。
4．奇偶规律
原子序数为偶数的元素所在的族序数及主要化合价也为偶数，奇
数亦然。
[特别提醒] (1)原子的最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素
一定是主族元素；最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0
族(He)元素；最外层电子数为8的元素是稀有气体元素(He例外)。
(2)金属无负价。
(3)氟无正价，氧无＋6价，只在OF2中氧为＋2价。
[易错警示]
1．活泼性不同的金属作为两个电极构成原电池时，负极材料的
金属性并不一定比正极材料强，如Al—Mg—NaOH溶液构成原电池
时，Al为负极，Mg为正极。
2．判断元素非金属性强弱，若根据其对应的含氧酸的酸性强弱
进行比较，使用的必须是最高价氧化物的水化物。例如，硫的最高
价含氧酸是指H2SO4，而不是H2SO3，氯的最高价含氧酸是指
HClO4，而不是指HClO或HClO3。解题时不能混淆，如H2SO4的酸
性比HClO强，但硫的非金属性比氯弱。
3．气态氢化物水溶液的酸性强弱不能判断元素非金属性强弱，
如HCl的酸性＞H2S的酸性，不能证明氯的非金属性大于硫的非金
属性。
三、化学键
1．离子键和共价键的比较
2.物质中化学键的存在
(1)离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如(NH4)2SO4、
Na2O2等。
(2)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键，如CH4、CO2、
H2SO4等。
(3)在非金属单质中只有共价键，如Cl2、O2、金刚石等。
(4)无化学键的物质——稀有气体。
(5)非金属元素之间也可以形成离子键，如NH4Cl中存在离子键。
(6)活泼金属与活泼非金属形成的化合物不一定含离子键，如AlCl3
为共价化合物。
(7)离子化合物熔融时可以导电，共价化合物熔融时不导电。
[特别提醒]
判断化合物是离子化合物还是共价化合物可根据以下两个方面：
(1)根据构成化合物粒子间是以离子键还是以共价键结合来判断。
(2)根据化合物的熔、沸点和熔化时是否导电等性质来判断。
[易错警示]
1．所有物质中都存在化学键(错)；因为稀有气体分子均是单原子分子，
分子间以分子间作用力结合，并无化学键。
2．化学键是相邻原子间的静电吸引力(错)；因为化学键是一种静电作
用，既有静电吸引也有静电排斥，只有静电吸引和静电排斥达到平衡才会形成
稳定的化学键。应该是直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用，叫
做化学键。
3．由阳离子和阴离子结合生成的化合物不一定是离子化合物。如H＋＋
OH－===H2O,2H＋＋CO23－===CO2↑＋H2O。
4．由两种共价化合物结合生成的化合物也不一定全是共价化合物。如
NH3＋HCl===NH4Cl。
5．有化学键被破坏的变化不一定是化学变化。如HCl溶于水，NaCl熔化
等都有化学键被破坏，但都属于物理变化。
6．由强极性键构成的不一定是强电解质的物质，如HF，H2O。
原子构成及各粒子的关系
[例 1]
(2011 年唐山二模)2010 年 4 月，科学家成功合成了一种拥有
249
117 个质子的新元素。科学家用48
20Ca 轰击97 Bk，生成了 6 个拥有 117
个质子的新原子，其中的 5 个原子有 176 个中子，1 个原子有 177 个
中子。下列有关说法正确的是(
)
A．第 117 号元素是副族元素
B.
249
97
Bk 的质量数为 97
C．第 117 号元素是非金属元素
2＋
D.48
20Ca 的中子数比核外电子数多 10
[解析] A项，第117号元素在元素周期表中的第17列即ⅦA
族；B项，质子数是97，质量数是249；C项，在周期表中同一
主族，从上到下，元素的金属性增强，所以117号可能为金属元
素。
[答案] D
1．(2011年北京西城一模)下列说法正确的是(
)
A．0.1 mol 16O2和0.1 mol18O2中均含有0.8 mol质子
B．K＋、S2－的最外层电子数相同，化学性质相同
C．N2O5是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应
D．新制的氯水显酸性，滴加少量紫色石蕊试液，溶液始终呈红
色
解析：A项，0.1 mol16O2和0.1 mol18O2中均含有1.6 mol质子；B
项，S2－有还原性无氧化性，而K＋只有弱的氧化性无还原性；D项
，新制的氯水中含有次氯酸，溶液最终褪至无色。
答案：C
元素周期表的结构和粒子半径大小
[例2] (2011年高考江苏卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周
期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是(
)
A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B．原子半径的大小顺序为：rX>rY>rZ>rW>rQ
C．离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同
D．元素W的最高价氧化物对应的水化物酸性比Q的强
[解析] 由元素在周期表中的位置可推知X、Y、Z、W、Q分别为
N、O、Al、S、Cl。元素X(N)的最高正价＋5与元素Z(Al)的最高正
价＋3之和为8；原子半径的大小顺序为rZ>rW>rQ>rX>rY；Y2－和Z3＋
的核外电子数和电子层数均相同；非金属性：W(S)<Q(Cl)，故最高
价氧化物对应的水化物的酸性：W(S)<Q(Cl)。
[答案] A
2．(2010年高考上海卷)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：
下列叙述正确的是(
)
A．X、Y元素的金属性X<Y
B．一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2
C．Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水
D．一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来
解析：本题是对元素推断及其化学性质的考查。由元素的化合价和原子
半径可以推知四种元素分别为Mg、Al、N、O，金属性Mg>Al，A错；N2与
O2化合时生成的是NO，B错；Al2O3只能溶于强酸和强碱，而氨水是弱碱，
C错；NH3在纯氧气中燃烧可以得到N2，D正确。
答案：D
元素“位－构－性”关系的推断
[例3] (2011年高考福建理综)依据元素周期表及元素周期律，下
列推断正确的是(
)
A．H3BO3的酸性比H2CO3的强
B．Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强
C．HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强
D．若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则原子序数：R>M
[解析] 非金属性：C＞B，则酸性：H2CO3＞H3BO3；Be、Mg
属于同一主族，金属性：Mg＞Be，故碱性：Mg(OH)2＞Be(OH)2；
元素的非金属性：Cl＞Br＞I，故氢化物的热稳定性：HCl＞HBr＞
HI；若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则原子序数：M＞R。
[答案] B
物质类别与化学键类型判断
[例4] (2011年高考课标全国理综)短周期元素W、X、Y和Z的原
子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子
的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富
的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法
错误的是(
)
A．元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构
B．元素X与氢形成的原子比为1∶1的化合物有很多种
C．元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成
D．元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
[解析] 首先根据题中条件确定各元素：根据W是制备一种高效
电池的重要材料，确定W为Li元素；根据X原子的最外层电子数是
内层电子数的2倍，确定X是C元素；根据Y是地壳中含量最丰富的
金属元素，确定Y是Al元素，再根据原子序数依次增大，Z原子的最
外层电子数是其电子层数的2倍，确定Z是S元素。W为Li元素，其
氯化物为LiCl，电子式为
，显然Li原子不能满足
8电子稳定结构，A错误。C元素和H元素形成的原子个数比为1∶1
的有机物有多种，如苯、苯乙烯等，B正确。金属Al与氢氧化钠溶
液或盐酸都反应，产生氢气，C正确。S元素和C元素形成的CS2，
属于共价化合物，D正确。
[答案] A
某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律，设计了如下系
列实验。
Ⅰ.(1)将钠、钾、镁、铝各1 mol分别投入到足量的同浓度的盐酸
中，试预测实验结果：________与盐酸反应最剧烈，________与盐
酸反应的速度最慢，________与盐酸反应产生的气体最多。
(2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊，可证明Cl的非金属性比
S的强，反应的离子方程式为___________。
Ⅱ.利用下图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律。
(3)仪器B的名称为________，干燥管D的作用为_________。
(4)若要证明非金属性：Cl＞I，则在A中加浓盐酸，B中加
KMnO4(KMnO4与浓盐酸常温下反应生成氯气)，C中加淀粉碘化钾
混合溶液，观察到C中溶液出现_______的现象，即可证明。从环
境保护的角度考虑，此装置缺少尾气处理装置，可用________溶液
吸收尾气。
(5)若要证明非金属性：C＞Si，则在A中加盐酸、B中加CaCO3、
C中加Na2SiO3溶液观察C中溶液__________的现象，即可证明。但
有的同学认为盐酸具有挥发性，可进入C中干扰试验，应在两装置
间添加装有________溶液的洗气瓶除去。
解析：Ⅰ.(1)钠、钾为同主族金属元素，钾的金属性强；钠、镁、
铝为同周期金属元素，金属性依次减弱。金属性由强至弱的顺序为
钾、钠、镁、铝，故钾与盐酸反应最剧烈，铝与盐酸反应最慢。根
据电子守恒，失去的电子数越多，在酸足量的条件下，生成的氢气
越多，铝与盐酸反应失去的电子数最多，则生成的氢气最多。(2)
氯气和Na2S反应生成NaCl和单质硫。
Ⅱ.(4)本实验利用KMnO4与浓盐酸反应制备氯气，然后让氯气与
淀粉碘化钾混合溶液反应，根据溶液颜色的变化来比较氯和碘的非
金属性强弱。过量的氯气会逸散到空气中污染环境，应用碱液吸收
。(5)利用强酸制弱酸的原理比较硅和碳的非金属性强弱，制二氧
化碳的过程中有杂质氯化氢存在，不能说明是二氧化碳与Na2SiO3
反应生成白色沉淀，故应先用饱和NaHCO3溶液除去氯化氢。
答案：(1)钾 铝
铝
(2)S2－＋Cl2===S↓＋2Cl－
(3)锥形瓶 防止倒吸
(4)变蓝 NaOH
(5)有白色沉淀生成 饱和NaHCO3
1．(2011年高考天津理综)以下有关原子结构及元素周期律的叙述
正确的是(
)
A．第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子
B．同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小
C．第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强
D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低
解析：A项137Cs和133Cs互为同位素，二者具有相同的质子数；C
项第ⅦA族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，氢化物的稳
定性逐渐减弱；D项第ⅠA族和第ⅡA族金属元素从上到下对应单质
的熔点逐渐降低，而第ⅥA族、第ⅦA族非金属元素对应单质的熔
点逐渐升高。
答案：B
2．(2010年高考海南卷)短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次
增大，它们的原子序数之和为20，且Y2－与Z＋核外电子层的结构相
同。下列化合物中同时存在极性和非极性共价键的是(
A．Z2Y
B．X2Y2
C．Z2Y2
D．ZYX
)
解析：由Y2－与Z＋核外电子层的结构相同，可知Y在Z的上一周
期，所以Y为氧元素、Z为钠元素，推知X为H；A选项Na2O中只有
离子键；B选项H2O2中有非极性共价键，也有极性共价键；C选项
Na2O2有离子键、非极性共价键，没有极性共价键；D选项NaOH有
离子键、极性共价键。
答案：B
3．有X、Y两种元素，原子序数≤20，X的原子半径小于Y，且X、
Y原子的最外层电子数相同(选项中m、n均为正整数)。下列说法正
确的是(
)
A．若X(OH)n为强碱，则Y(OH)n也一定为强碱
B．若HnXOm为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性
C．若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2
D．若Y的最高正价为＋m，则X的最高正价一定为＋m
解析：X与Y在同一主族，且X位于Y的上一周期，A正确。X为N
时B项不正确；若X2为N2，Y可能是P4，则C不正确；Y为S或Cl时，
X为O或F，没有＋m价，D不正确。
答案：A
4．短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大，A的单质是最轻
的气体，A、C同主族，只有C是金属元素，B的最外层电子数是次
外层电子数的3倍，B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数
相等。
(1)C的原子结构示意图为________。
(2)化合物C2B2中阴阳离子个数比为________，其中含有的化学键
类型为________。
(3)化合物CDB是家用消毒剂的主要成分，其水溶液显碱性。请用
离子方程式说明该化合物溶液呈碱性的原因是______。
(4)A单质、B单质和由A、B、C三种元素组成的化合物溶液可以
设计成一种燃料电池，该电池负极的电极反应式为
________________。
(5)往CD溶液中滴加硝酸银溶液生成白色沉淀后，再滴加碘化钠
溶液，可观察到的现象是______，其反应的离子方程式为_____。
解析：本题考查元素推断、水解、溶度积等内容，具有一定综合性，
属于容易题。(1)A单质是最轻气体，A为H；B的最外层电子是次外
层的3倍，只能有两个电子层，为O元素，A、C同主族，C为Na；B、
C最外层电子数之和等于D最外层电子数，D为Cl。(2)Na2O2中过氧
根与钠离子数目比为1∶2，Na2O2中含有离子键和非极性共价键。
(3)ClO－水解生成弱酸，溶液显碱性，ClO－＋H2O
HClO
＋OH－。(4)三者可以设计成氢氧燃料电池，通入氢气的电极为负极，
负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O。(5)AgCl的溶度积比AgI大，
白色沉淀转化为黄色沉淀，生成AgI，AgCl(s)＋I－(aq)
AgI(s)＋Cl－(aq)。
答案：
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