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专题07　原子结构　化学键　元素周期律和元素周期表
一、原子结构与核外电子排布
对核素和同位素概念认识不清
1．同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。
2．元素有多少种核素，就有多少种原子。
3．同位素是同一元素不同原子的互相称谓，不指具体原子。
4．同一元素的不同原子，其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及构成的化合物的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。
【易错典例1】H、D、T可以用来表示(　　)
A．同一种原子 B．化学性质不同的氢原子
C．氢元素 D．物理性质相同的氢原子
【答案】C
不能正确理解核外电子排布规律之间关系
1．核外电子排布的几种规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。如M层不是最外层时，其最多容纳18个电子；当M层为最外层时，其最多只能容纳8个电子。
2．每个电子层最多容纳2n2个电子，但实际容纳的电子数一般小于2n2。
3．核外电子排布决定元素的性质，如钠、钾原子最外层电子数相同，处于同主族，在反应中都易失电子，但钾原子的电子层数更多，原子半径更大，失去电子的能力更强，金属性更强。
【易错典例2】在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与(n－1)层相同。当它作为原子的次外层时，其电子数比(n－1)层多10个，则此电子层是(　　)
A．K层 B．L层 C．M层 D．N层
【答案】C
对原子结构和性质之间的关系掌握不准确
1．得失电子能力：最外层电子数小于4时，一般易失去电子，不易得到电子；最外层电子数大于4时，一般易得到电子，不易失去电子。
2．还原性与氧化性：最外层电子数小于4时，一般具有较强的还原性；最外层电子数大于4时，一般具有较强的氧化性。
3．稳定性：最外层如果不是8电子结构，一般稳定性较弱；最外层为8电子结构，一般稳定性较强。
4．误认为失电子难的元素原子得电子的能力一定强。忽视了稀有气体元素原子失电子难、得电子也难。
5．误认为得电子的数目越多，元素的非金属性越强。元素原子得失电子的数目与元素的非金属性、金属性强弱没有必然联系。
【易错典例3】元素的性质主要表现在原子半径、主要化合价、元素的金属性、元素的非金属性等方面。下列有关元素性质的说法中正确的是(　　)
A．同一周期元素形成的简单离子的半径从左到右依次减小
B．主族元素的最高正价均等于其族序数
C．元素的非金属性、金属性与元素原子在氧化还原反应中得失电子数目的多少无关
D．元素的非金属性越强，其气态氢化物的还原性越弱，其气态氢化物的酸性也越弱
【答案】C
【解析】A项，同一周期元素形成的简单离子有阳离子、阴离子，同周期元素形成的阴离子半径均比同周期元素形成的阳离子半径大，错误；B项，氧无最高正价、氟元素无正价，错误；C项，元素的非金属性、金属性与元素原子得失电子能力的大小有关，与得失电子数目的多少无关，正确；D项，元素的非金属性越强，其气态氢化物的还原性越弱，但其气态氢化物的酸性不一定越弱，如非金属性Cl>S，酸性HCl>H2S，错误。
不能正确地运用核外电子排布推断元素
【易错典例4】两种元素原子X和Y，X原子的M层比Y原子的M层少3个电子，Y原子的L层电子数恰好是X原子L层电子数的两倍，则X、Y分别是(　　)
A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氮原子
C．氮原子和碳原子 D．碳原子和铝原子
【答案】D
二、化学键　分子间作用力
不会区分离子键和共价键
离子键
共价键
成键粒子
阴阳离子
原子
成键方式
得失电子形成阴、阳离子
形成共用电子对
成键条件
活泼金属元素与活泼非金属元素
一般在非金属元素原子之间
存在举例
存在于离子化合物中，如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等
（1）非金属单质，如H2、O2等；
（2）共价化合物，如HCl、CO2、CH4等；
（3）某些离子化合物，如NaOH、Na2O2等
【易错典例1】某元素的原子最外层只有一个电子，它与卤素原子结合时，所形成的化学键(　　)
A．一定是离子键 B．一定是共价键
C．可能是离子键也可能是共价键 D．以上说法都不正确
【答案】C
【解析】某元素的原子最外层只有一个电子，该元素可能是H或其它碱金属，它与卤素原子结合可能形成离子键也可能形成共价键。
判断物质中化学键类型的常见易错问题
1．误认为离子化合物中只有离子键，实际上可能还有共价键，如(NH4)2SO4、Na2O2等。
2．误认为共价化合物中有共价键，也可能有离子键，如CH4、CO2、H2SO4等。
3．误认为单质中只有共价键，如金属单质中没有共价键，稀有气体中没有化学键。
4．误认为分子中一定都有化学键，如稀有气体是单原子分子。
5．误认为只有非金属元素形成的化合物一定都是共价化合物，如NH4Cl中存在离子键。
6．误认为活泼金属与活泼非金属形成的化合物一定含离子键，如AlCl3为共价化合物。
7．误认为离子化合物熔融时可以导电，共价化合物熔融时也可能导电。
8．误认为化学键被破坏的变化一定是化学变化。如HCl溶于水、NaCl熔化属于物理变化。
【易错典例2】下列说法正确的是(　　)
A．CaCl2晶体中存在共价键
B．H2SO4溶于水能电离出H＋和SO，所以硫酸是离子化合物
C．SiO2属于原子晶体，熔化破坏共价键和分子间作用力
D．I2是分子晶体，加热升华过程中只需克服分子间作用力
【答案】D
【解析】CaCl2为离子晶体，只含离子键，H2SO4是共价化合物，在水的作用下可电离出H＋和SO；SiO2熔化破坏的是共价键。
不会分析物质变化时引起作用力的变化
【易错典例3】现有①BaCl2、②金刚石、③NH4Cl、④Na2SO4、⑤干冰、⑥碘片六种物质，按下列要求回答：
（1）熔化时不需要破坏化学键的是________，熔化时需要破坏共价键的是________。
（2）属于离子化合物的是________，只有离子键的物质是________。
不能区分氢键、分子间作用力和化学键
化学键、氢键与范德华力的比较(见下表)
化学键
氢键
范德华力
概念
相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用
已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力
物质的分子间存在的微弱的相互作用，没有方向性和饱和性
存在
分子内或某些晶体内
分子间(分子内)
分子间
能量
化学键>氢键>范德华力
对性质的影响
主要影响物质的化学性质
主要影响物质的物理性质(熔点、沸点、密度等)
主要影响物质的物理性质
【易错典例4】下列说法中正确的是(　　)
A．氢键是一种较弱的化学键
B．NH3的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键
C．常温下Cl2、Br2、I2的状态从气态、液态到固态，主要原因是分子间作用力逐渐增大
D．最外层能达到稳定结构的微粒只是稀有气体的原子
【答案】C
不能正确书写电子式
电子式书写中的“四大误区”
【易错典例5】判断正误，并把错误的改正过来。
（1）过氧化钠的电子式：_____________________
（2）氢氧根离子的电子式：_______________________
（3）次氯酸的电子式：_________________________
（4）H2O的电子式为__________________________
（5）N2的电子式：______________________________
【答案】（1）错误；
（2）正确
（3）错误；
（4）错误；
（5）错误；
三、元素周期律和元素周期表
元素性质比较的常见误区
1．对于主族元素而言，元素的最高正化合价和主族序数相同，但是氟没有正价，氧无最高正价，一般为零价或负价。
2．误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的某些元素(第ⅠA族的H的最高正价为＋1价，最低负价为－1价)。
3．根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时，必须是其最高价氧化物的水化物。
4．金属离子的氧化性越强相应金属的金属性越弱。同理非金属离子的还原性越强，相应非金属的非金属性越弱。
【易错典例1】根据原子结构及元素周期律的知识，下列推断正确的是 (　　)
A．同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱
B．核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
C．Cl－、S2－、Ca2＋、K＋半径逐渐减小
D. Cl与Cl得电子能力相同
【答案】D
不能准确判断元素的化合价
1．主族元素的最高正价等于主族序数，等于主族元素原子的最外层电子数(O、F除外)。非金属元素除氢外，均不能形成简单阳离子，金属元素不能形成简单阴离子。
2．最高正价与最低负价的绝对值之和为8，绝对值之差为0、2、4、6的主族元素依次位于第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族。
3．非金属元素的正价一般相差2，如氯元素；某些金属元素也符合此规律，如锡、铅元素化合价＋4，＋2。
4．副族元素多数存在变价。
【易错典例2】现有A、B、C、D、E五种元素，前四种短周期元素在周期表中的位置如图所示，D的主要化合价为－2、＋6，E2＋的质子数比D的质子数多4，下列说法正确的是(　　)
A
B
C
D
A．C可分别与A、E元素形成离子化合物
B．D可形成三种价态的酸
C．原子半径：E>D>B>A>C x-kw
D．最常见气态氢化物的稳定性：C>B>D>A
【答案】B
对元素周期表的结构不能烂熟于心
【易错典例3】下图各为元素周期表的一部分(数字为原子序数)，其中X为35的是(　　)
【答案】D
不能充分利用元素原子结构、性质等特征推断元素在周期表中的位置
1．利用元素的原子结构特征确定元素在周期表中的位置
（1）周期的确定
①电子层数＝周期序数(Pd除外)
②次外层电子数是2的元素在第2周期；次外层电子数是8的元素在第3周期或第4周期的ⅠA、ⅡA族；最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期。
③某元素阴离子的最外层电子数与次外层电子数相同，该元素位于第3周期；若为阳离子，则对应元素位于第4周期。
（2）主族的确定
①最外层电子数等于或大于3的一定是主族元素。
②最外层有1个或2个电子，则可能是ⅠA或ⅡA族元素，还有可能是副族、Ⅷ族或零族元素氦。
③电子层结构相同的微粒：阴离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体的前面，阳离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体元素的下一周期的左边位置，简称“阴前阳下”。
2．根据元素化合价的特征关系推断位置
（1）根据等式确定元素在周期表中的位置：
最高正化合价＝最外层电子数＝主族序数(O、F例外)
（2）如果已知最低负化合价(或阴离子的符号)，则须用等式先求出最高正化合价：
最高正化合价＝8－|最低负化合价|，再确定元素在周期表中的位置。
3．利用元素的特征来推断元素的位置
如根据“形成化合物最多的元素”、“空气中含量最多的元素”、“地壳中含量最多的元素”等特征来推断。
4．根据稀有气体的原子序数推断位置
各周期最后的元素都是稀有气体元素，熟记这些原子序数，用来推断元素在周期表中的位置。
【易错典例4】根据中学化学教材中所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是(　　)
A．两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1
B．L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等
C．所有主族元素的最高化合价与它的族序数数值相等
D．某元素原子的核电荷数为53，则该元素位于第五周期ⅦA族
【答案】C
1．既含离子键又含共价键的物质是
A．H2 B．MgCl2 C．H2O D．KOH
【答案】D
【解析】氢气中含有H-H键，只含共价键，故A错误；MgCl2由镁离子、氯离子构成，只含离子键，故B错误；H2O中含有H-O键，只含共价键，故C错误；KOH由钾离子、氢氧根离子构成，氢氧根离子中含有H-O键，所以KOH既含离子键又含共价键，故D正确。
2．下列物质的电子式书写正确的是
A．羟基 B．四氯化碳
C．氯化铵 D．CO2
【答案】C
【解析】A．羟基，故A错误；B．四氯化碳，故B错误；C．氯化铵，故C正确；D．CO2，故D错误。故选C。
点睛：在书写电子式时一定要注意离子键用阴阳离子的电子式表示，共价键用共用电子对表示，还要注意标出形成化学键的原子(或离子)的所有最外层电子，包括成键电子和未成键电子。
3．已知X、Y是两种短周期主族元素，下列有关说法中一定正确的是
条件
结论
A
若原子半径: X>Y
原子序数：XB
若最高价氧化物对应水化物的酸性: X>Y
元素的非金属性: X>Y
C
若价电子数: X>Y
最高正化合价: X>Y
D
若X、Y最外层电子数分别为1、7
X、Y 之间一定能 形成离子键
【答案】B
4．X、Y、Z、W、R均为短周期族元素，原子序数依次增加，X与W、Y与R分别同主族。Z在短周期元素中金属性最强，W元素原子的次外层电子数为最外层电子数的2倍，R的原予序数是Y的2倍。下列叙述错误的是
A．原子半径: W>Y
B．最高价含氧酸酸性: W>R
C．简单离子半径: Y>Z
D．气态氢化物稳定性: Y>R
【答案】B
5．元素周期表中短周期元素W、X、Y、Z，原予序数依次增大，W的液态单质是火箭起飞的重要燃料；X元素原子的最外层电子数是内层电子数的3倍；元素Y在自然界中只能以化合态存在，而且元素Y在组成海水盐类物质的所有元素中，质量分数为第二； Z元素原子在同周期中原子半径最小。下列说法错误的是
A．W 与X形成的含有共价键的化合物只有一种
B．X的单质与Y的单质反应时，反应条件不同，产物也不同
C．Y 与W可以形成原子个数比为1:1的化合物甲，且甲与水反应有气体产生
D．Z的单质与W、Y的单质都能反应，且反应中Z的单质都作氧化剂
【答案】A
【解析】W原子序数最小且液态单质是火箭起飞的重要燃料，W为氢元素；X元素原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，则X为氧元素；元素Y在组成海水盐类物质（NaCl、MgCl2、CaCl2等）的所有元素中，质量分数为第一的是氯元素，第二的是钠元素，则Y为钠元素；Z的原子序数最大且在同周期中原子半径最小，则Z为氯元素。A．W 与X形成的含有共价键的化合物有H2O、H2O2，故A错误；B．X的单质与Y的单质反应时，钠与氧气常温下反应生成氧化钠，点燃条件下生成过氧化钠，故B正确；C．Y 与W可以形成原子个数比为1:1的化合物NaH，NaH与水反应发生归中反应生成氢气，故C正确；D．Z的单质与W、Y的单质都能反应，氯气与氢气、钠反应中，将氢气、钠分别氧化为氯化氢和氯化钠，表现强氧化性，故D正确。
6．X、Y、Z、W是4种短周期主族元素，在周期表中的相对位罝如下，己知Z的单质可用作半导体材料，则以下说法正确的是
X
Y
Z
W
A．X的气态氢化物的水溶液呈酸性 B．X原子的半径小于Y原子的半径
C．Z的氧化物是生产玻璃的原料之一 D．W单质的水溶液久罝不会变质
【答案】C
点睛：准确判断出元素以及灵活应用元素周期律是解答的关键，注意“位—构—性”推断的核心是“结构”，即根据结构首先判断其在元素周期表中的位置，然后根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质；也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置，进而推断出其结构。例如本题中首先根据性质判断出Z元素，然后结合元素周期表判断其它元素。
二、双选题
7．如图是部分短周期主族元素原子半径与原子序数的关系图。则下列说法正确的是
A．简单离子的半径：Z>Y>X
B．Z2Y2与M2Y3中所含化学健的类型完全相同
C．Z、M、R的高价氧化物对应的水化物之间能相互反应
D．气态氢化物的沸点：Y>X>R
【答案】CD
【解析】图中元素分别为第二周期和第三周期元素的原子半径的变化，根据原子序数关系可知X为F元素，Y为O元素，Z为Na元素，M为Al元素，N为Si元素，R为Cl元素。A．O2-、F—、Na+离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径O2-＞F—＞Na+，则简单离子的半径： Y> X >Z，故A错误；B．Na2O2的结构中存在离子键与共价键，Al2O3结构中只有离子键，故B错误；C．Z、M、R的高价氧化物对应的水化物分别是NaOH、Al(OH)3、HClO4，Al(OH)3具有两性，故C正确；D．Y、X、R的气态氢化物分别是H2O、HF、HCl，H2O、HF分子间存在氢键且等物质的量时水分子间氢键更强，沸点更高，则沸点由大到分子：H2O＞HF＞HCl，故D正确。答案选C。
8．A、B、C、D、E、F是六种短周期的主族元素，原子序数依次增大，A是IA族的非金属元素，B元素的最高价氧化物的水化物与其简单气态氢化物可反应生成盐，C是短周期中原子半径最大的元素，D元素原子L层电子数和M层电子数之差等于B元素最外层电子数，E元素最高正价和最低负价代数和等于4，据此回答下列问题：
（1）F元素在周期表中的位置__________，C原子结构示意图______________。
（2）A、B两元素可形成18电子的分子，该分子的电子式为_______________。
（3）A和氧元素形成的简单化合物，其熔沸点高于A和E形成的简单化合物，原因是____________。
（4）C、D、F可形成复杂化合物C[DF4]，该化合物含有的化学键类型为________________。
（5）仅有上述元素形成的化合物或单质间的某些反应，可用以说明E和F两元素非金属性的强弱，写出其中一个离子反应方程式__________________________________。
（6）写出C、D两元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式____________________。
【答案】 （1）第3周期VIA 水分子间可形成氢键，导致熔沸点高于H2S 共价键、离子键 H2S + Cl2 = 2H+ + Cl- + S 或 S2- + Cl2 = S + 2Cl- Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]-
（1）F是Cl元素,在周期表中的位置是第3周期VIA ，C是Na元素，原子结构示意图为：；答案为：第3周期VIA
点睛：解答此题的关键是正确推导元素，（3）是本题的易错点，容易忽视水分子间的氢键。

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