2019年高考化学二轮核心考点10 原子结构、元素周期表和元素周期律的应用

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2019年高考化学二轮核心考点10 原子结构、元素周期表和元素周期律的应用

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2019年高考二轮复习之核心考点
考点十、原子结构、元素周期表和元素周期律的应用

题型介绍:
原子结构和元素周期律是每年必考的重点内容,纵观近几年高考试题,主要是以元素及其化合物知识为载体,用物质结构理论,将解释现象、定性推理、规律总结、简单计算相结合,全方位、多层次地考查考生综合分析能力、逻辑推理能力及迁移应用能力。在选择题中,主要考查同位素概念、元素周期表位构性的关系,多涉及周期律中化合价、原子半径、氢化物稳定性、最高氧化物水化物的酸碱性比较,化学键类型的判断等,同时结合元素化合物知识、化学反应原理等进行考查。
高考选题:
【2018天津卷】下列有关物质性质的比较,结论正确的是 ( )
A.溶解度:Na2CO3B.热稳定性:HClC.沸点:C2H5SHD.碱性:LiOH【答案】C

点睛:解决此类问题,一个是要熟悉各种常见的规律,比如元素周期律等;另外还要注意到一些反常的规律。例如:本题的选项A,比较碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度,一般碳酸盐比碳酸氢盐的溶解度小,碳酸钙难溶,而碳酸氢钙可溶,但是碳酸钠却比碳酸氢钠溶解度大。此外,比如,碱金属由上向下单质密度增大,但是钾反常等等。
解题技巧:
1、区分:元素、核素、同位素之间的关系

2、熟记微粒间“四个”数量关系
①质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数。
②质量数=质子数+中子数
③质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带正电荷数。
④质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带负电荷数。
3、核外电子排布规律及应用
规律学习是主线,特性特点往往是考点,所以我们在复习中不仅要掌握原子结构的规律,还要掌握原子结构的特性。核电荷数为1~18的元素的原子结构是高考重点要求与考查的内容,熟练掌握其结构特征,尤其是核外电子排布是快速判断元素的前提和基础。
(1)规律
①最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。
②最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C;3倍的是O;4倍的是Ne;的是Li、Si。
③电子层数跟最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。
④最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S;3倍的是O。 名师揭秘】这类推断题抓住简单离子达到稀有气体的稳定结构,然后进行推断。就如10电子以氖为中心,其前面的阴离子与其后面的阳离子。
高频考点二:元素周期表的结构
【典例】【辽宁实验中学2019届高三12月月考】下表为元素周期表的一部分,请参照元素①-⑧在表中的位置,用化学用语回答下列问题:

周期
IA
0
1

ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
2



3




(1)④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为______。③、④、⑤、⑥简单离子半径由小到大的顺序为______。
(2)②、⑧、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是______。
(3)①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物,写出其中一种化合物的电子式:______。
(4)由表中两种元素的原子按1:1组成的常见液态化合物易被催化分解,可使用的催化剂为__________。
a.MnO2 b.FeCl3 c.CuSO4 d.KMnO4
(5)由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应:

a) X溶液与Y溶液反应的离子方程式为_________,
b) N→⑥的单质的化学方程式为________________。
【答案】Na>Al>O Al3+H2CO3>H2SiO3 
a b c Al3++3NH3·H2O=Al(OH) 3↓+3NH4+ 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
【解析】由元素在周期表中位置可知①为H、②为C、 ③为N、④为O、⑤为Na、⑥为Al、⑦为Si、⑧为Cl。

(2). 元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,因非金属性Cl>C>Si,所以酸性: HClO4>H2CO3>H2SiO3,故答案为: HClO4>H2CO3>H2SiO3;
(3). ①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物,符合条件的有NaOH、NaClO等,NaOH和NaClO的电子式分别为:,故答案为:;
(4). 由表中两种元素的原子按1:1组成的常见液态化合物是H2O2,在MnO2或FeCl3、CuSO4等催化作用下分解,高锰酸钾具有强氧化性,与H2O2发生氧化还原反应,不能用作H2O2分解的催化剂,故答案为:abc;
(5). 由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生如图转化的反应,其中M是仅含非金属的盐,所以一定是铵盐;ZN→⑥的单质;根据周期表的结构判断⑥是金属铝,所以推断N是氧化铝电解生成金属铝,Z是氢氧化铝受热分解生成氧化铝,由产物及X+Y+H2O→Al(OH)3+NH4+可知该反应是铝盐和一水合氨的反应,所以X溶液与Y溶液反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,N→⑥的单质的化学方程式为2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑,故答案为:Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑。
【 名师揭秘】元素周期律的变化表现在离子半径、化合价、金属性和非金属性。其核心在金属性和非金属性。我们要知道金属性和非金属性表现在哪些方面,并能与元素及化合物知识、相关的实验现象结合起来。
高频考点四:粒子半径大小比较
【典例】【备战2019考点07元素周期律和元素周期表】下列各组微粒半径大小顺序正确的是 ( )
A.r(O)>r(Cl)>r(S)>r(P)
B.r(Al3+)>r(Mg2+)>r(Ca2+)>r(Ba2+)
C.r(H+)>r(Al3+)>r(Mg2+)>r(K+)
D.r(Cs)>r(K)>r(Na)>r(Li)
【答案】D
【解析】比较微粒半径大小有以下原则:①同周期从左到右逐渐减小,所以A项应为r(P)>r(S)>r(Cl)>r(O),错误;②核外电子排布相同,核电荷数越大,半径越小,r(Mg2+)>r(Al3+),B、C错误;③同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,D正确。故选D。
【 名师揭秘】原子序数、电子层数、化合价之间结合元素周期律之间的推断为常考题型,有如下关系:(1)“序层”规律:①若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同,则“阴前阳后”,阴离子在前一周期,阳离子在后一周期,阳离子的原子序数大,②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比,阴离子原子序数大;(2)“序、价”规律:在短周期元素中,元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致,“价奇序奇,价偶序偶”。

1.【2018江苏卷】短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序数依次增大,X 是地壳中含量最多的元素,Y 原子的最外层只有一个电子,Z 位于元素周期表ⅢA族,W 与X属于同一主族。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(W) > r(Z) > r(Y)
B.由X、Y 组成的化合物中均不含共价键
C.Y 的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱
D.X 的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
【答案】D
【解析】分析:短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大;X是地壳中含量最多的元素,X为O元素;Y原子的最外层只有一个电子,Y为Na元素;Z位于元素周期表中IIIA族,Z为Al元素;W与X属于同一主族,W为S元素。根据元素周期律作答。
详解:短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大;X是地壳中含量最多的元素,X为O元素;Y原子的最外层只有一个电子,Y为Na元素;Z位于元素周期表中IIIA族,Z为Al元素;W与X属于同一主族,W为S元素。A项,Na、Al、S都是第三周期元素,根据同周期从左到右主族元素的原子半径依次减小,原子半径:r(Y)r(Z)r(W),A项错误;B项,由X、Y组成的化合物有Na2O、Na2O2,Na2O中只有离子键,Na2O2中既含离子键又含共价键,B项错误;C项,金属性:Na(Y)Al(Z),Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强,C项错误;D项,非金属性:O(X)S(W),X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强,D项正确;答案选D。
点睛:本题考查元素周期表和元素周期律的推断,准确推断出各字母代表的元素是解题的关键,进而根据同周期、同主族元素结构和性质的递变规律作出判断。

夯实基础:
1.【上海长宁区2019届高三上学期期末】以下性质的比较中,错误的是 ( )
A.酸性:H2CO3>H2SiO3>H3AlO3 B.沸点:HCl>HBr >HI
C.热稳定性:HF>HCl>H2S D.碱性:KOH>NaOH>Mg(OH)2
【答案】B

2.【北京朝阳区2019届高三第一学期期末】根据元素周期律判断,不正确的是 ( )
A.铍(Be)原子失电子能力比Ca弱 B.K与水反应比Mg与水反应剧烈
C.HCl的稳定性强于HBr D.硼酸(H3BO3)的电离程度强于H2SO4
【答案】D
【解析】A.Be、Ca是同一主族的元素,由于原子半径Ca>Be,所以铍(Be)原子失电子能力比Ca弱,A正确;B.由于原子半径K>Mg,原子最外层电子数KBr,所以稳定性HCl>HBr,C正确;D.非金属性B3.【备战2019考点07元素周期律和元素周期表】已知短周期元素的四种离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构,则下列叙述中正确的是 ( )
A.原子序数:D>C>B>A
B.原子半径:B>A>C>D
C.离子半径:C3->D->A2+>B+
D.氧化性:A2+>B+,还原性:C3-<D-
【答案】B

4.【四川资阳市2019届高三二诊】A、B、C为短周期元素,在周期表中所处的相对位置如图所示,B的气态氢化物是工业上合成硝酸的重要原料。下列有关说法正确的是 ( )

A.B和C两原子间可以形成离子键
B.A的氧化物电子式为
C.原子半径:A>B>C
D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:B>A
【答案】D
【解析】依题意,A、B、C为短周期元素,B的气态氢化物是工业上合成硝酸的重要原料,则B为N元素,从A、B、C的相对位置看,A为Si元素、C为S元素。A项、N元素和S元素均为非金属元素,两原子间不可能形成离子键,故A错误;B项、A的氧化物是二氧化硅,二氧化硅固体中不存在“SiO2”分子,其基本结构是“SiO4”四面体,每个硅原子与周围4个氧原子形成共价键,晶体中只有单键、没有双键,故B错误;C项、一般而言,电子层数越大,原子半径越大,则Si原子的原子半径最大;又同周期元素从左到右,原子半径依次减小,原子半径的大小顺序为Si>S;N和S既不是同周期也不是同主族,无法比较两者的原子半径,故C错误;D项、同周期元素,从左到右非金属性依次增强,同主族元素,从上到下非金属性依次减弱,则非金属性的强弱顺序为N >P>Si,故最高价氧化物对应的水化物的酸性HNO3>H2SiO3,故D正确。故选D。
5.【天津武清区2019届高三上学期期中】根据原子结构或元素周期律的知识,下列说法正确的是 ( )
A.35Cl和37Cl的原子核外电子排布不同
B.CO2通入Na2SiO3溶液中可以得到硅酸溶胶
C.短周期主族元素原子最外层电子数一定等于其最高化合价
D.1 mol HCl分子和1 mol HF分子断键需要的能量前者大于后者
【答案】B

能力拓展:
6.【天津市七校2019届高三上学期期中】下列有关元素的说法正确的是 ( )
A.ⅠA族与ⅦA族元素间一定形成离子化合物
B.第二周期元素从左到右,最高正价从+1递增到+7
C.同周期金属元素的化合价越高,其原子失电子能力越强
D.元素周期表中的117号元素(Uus)位于第七周期、ⅦA族
【答案】D
【解析】A. ⅠA族为H和碱金属,ⅦA族元素为非金属元素,H与卤族元素形成共价化合物,碱金属元素与卤族元素形成离子化合物,故A错误;B. 第二周期中,O没有最高正价,F没有正价,第二周期元素从左到右,最高正价从+1递增到+5,故B错误;C. 同周期金属元素的化合价越高,元素的金属性越弱,则失电子能力逐渐减弱,故C错误;D. 117号元素(Uus)位于第七周期、ⅦA族,故D正确;故选D。
7.【河北隆化县存瑞中学2019届高三上学期期中】下列结论正确的是 ( )
①微粒半径:r(K+)>r(Al3+)>r(S2-)>r(Cl-) ②氢化物的稳定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4
③还原性:I->Br->Cl->Fe2+ ④氧化性:Cl2>S>Se>Te
⑤酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>H3BO3 ⑥非金属性:O>N>P>Si
⑦金属性:BeA.①② B.①③ C.②④⑤⑥⑦ D.①③⑤
【答案】C

8.【西宁市四中2019届高三上学期第二次模拟】X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法中正确的是 ( )

A.简单离子半径:R>M
B.M和Z两种元素可以共存于同一种离子化合物中
C.工业冶炼R的单质通常用热还原法
D.氧化物的水化物酸性:Z【答案】B

9.【安徽阜阳三中2019届高三第二次模拟】根据元素周期表和元素周期律,判断下列叙述不正确的是( )

A.气态氢化物的稳定性:H2O>NH3>SiH4
B.已知Ra是第七周期ⅡA族的元素,故Ra(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
C.如上图所示实验可证明元素的非金属性:Cl>C>Si
D.用中文“”(ào)命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族
【答案】C
【解析】A项,非金属性:O>N>Si,非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,因此稳定性:H2O>NH3>SiH4,故A项正确;B项,同一主族自上而下,元素的金属性逐渐增强,则金属性Ra>Mg,故碱性Ra(OH)2>Mg(OH)2,故B项正确;C项,元素的最高价氧化物的水化物酸性越强,元素的非金属性越强。由图可知酸性:HCl>H2CO3>H2SiO3,但盐酸不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物,因此不能比较元素的非金属性强弱,故C项错误。D项,根据元素周期表可知:从上往下,0族元素的原子序数依次为:2,10,18,36,54,86,118,则第118号元素位于第七周期0族,故D项正确。综上所述,本题答案为C。
10.【福建龙海市二中2019届高三下学期期初】短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,且四种元素分别位于不同的主族,它们的单质常温下均呈气态。X、Y、W处于不同周期,且在一定条件下其单质能发生反应:X2+Y2→甲,X2+W2→乙,已知,甲、乙常温下均为气态,且两者在空气中相遇时可化合成丙。试回答下列问题:
(1)Y和Z对应的氢化物比较稳定的是:_____________。(填化学式)
(2)化合物丙属于_____晶体(填晶体类型),其水溶液显酸性,用离子方程式表示其原因:___。
(3)X、Z可组成四原子化合物丁,丁中所含的化学键类型为:____________键,请说出化合物丁的一种常见用途:__________________________;
(4)X、Y组成的化合物Y2X4可以与Z2构成清洁高效的燃料电池,若电解质溶液为NaOH溶液,则负极的电极反应式为:__________________________。
(5)一定条件下,取 3.4 g甲气体置于1 L恒容的容器中,4分钟后,容器内的压强变为原来的1.2倍,且不再变化,该反应中甲气体的转化率为:_____________。
【答案】H2O 离子 NH4++H2ONH3·H2O+H+ 共价 作生氧剂、杀菌剂、消毒剂、漂白剂等 N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O 20%

(1)Y是N元素,Z是O元素,由于非金属性O>N,所以二者对应的氢化物比较稳定的是H2O;
(2)化合物丙是NH4Cl,该物质属于离子晶体;它是强酸弱碱盐,在溶液中NH4+发生水解反应,消耗水电离产生的OH-,当达到水解平衡时,由于c(H+)>c(OH-),所以溶液显酸性,用离子方程式表示为:NH4++H2ONH3·H2O+H+;
(3)X、Z可组成的四原子化合物丁是H2O2,丁中所含的化学键类型有极性共价键和非极性共价键;该物质具有氧化性,可以氧化其它物质,起杀菌消毒作用;在实验室中可以制取氧气;还可以作漂白剂等;
(4)X、Y组成的化合物N2H4可以与O2构成清洁高效的燃料电池,N2H4发生氧化反应,为负极燃料,若电解质溶液为NaOH溶液,则负极的电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O;
(5)甲为NH3,3.4g甲的物质的量为0.2mol,将其置于1 L恒容的容器中,发生可逆的化学反应:2NH3N2+3H2,根据方程式可知:每有2molNH3分解,会产生1molN2、3molH2,气体的物质的量增加2mol,由于在恒容密闭容器中,气体的物质的量的比等于容器内气体的压强之比,假设反应的氨气的物质的量为xmol,则反应后气体的物质的量增加了xmol,4分钟后,容器内的压强变为原来的1.2倍,且不再变化,(0.2+x)÷0.2=1.2,解得x=0.04mol,所以该反应中甲气体的转化率为(0.04mol÷0.2mol)×100%=20%。
自我提升:
11. 【广州天河区2019届高三测试(二)】短周期元素x、y、d、f的最高正价或最低负价、原子半径的相对大小随原子序数的变化如图所示;短周期元素z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物的溶液(浓度均为001mol/L)的pH与原子序数的关系如图所示:

下列有关说法正确的是 ( )
A.离子半径大小顺序:e>f>g>h
B.由x、z、d三种元素形成的化合物中一定不含离子键
C.y、d、g的简单气态氢化物中沸点最高的是g的氢化物
D.装满zd2气体的小试管倒扣水槽中充分反应,试管液面上升约2/3
【答案】D

B.x、z、d对应的元素分别是H、N、O,三种元素形成的化合物中NH4NO3含有离子键,故B错误;
C.y、d、g对应的元素分别是C、O、S,氢化物的稳定性可以根据非金属性来比较,非金属性越强则氢化物越稳定,同周期元素原子序数越大非金属性越强,同主族元素原子序数越小非金属性越强,故最稳定的是d的氢化物,故C错误;
D.z、d对应的元素分别是N、O,zd2为NO2,则装满zd2气体的小试管倒扣水槽中充分反应,反应方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,每消耗3体积二氧化氮生成1体积的一氧化氮,则试管液面上升约2/3,故D正确。答案选D。
12.【浙江诸暨市2019届高三第一学期期末】X、Y、Z、M四种短周期元素,它们在周期表中位置如图所示,下列说法正确的是 ( )

A.原子半径:M>Z>Y>X
B.Z的气态氢化物最稳定,因其分子间存在氢键
C.最高价氧化物对应水化物的酸性M<Z
D.元素的非金属性:X<Y<Z
【答案】D

13.【广东省2019届韶关市高考调研】短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,其中X、Y、Z 三种元素中,可形成含二种元素的10电子微粒m、n、p、q,且有反应m+np+q;M的最高价氧化物对应的水化物为最强酸。则下列说法正确是 ( )
A.原子半径XB.非金属性X C.X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液一定呈酸性
D.MZ2可用于自来水的杀菌消毒
【答案】D
【解析】短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,其中X、Y、Z 三种元素中,可形成含二种元素的10电子微粒m、n、p、q,且有反应,符合此反应的应为NH4+OH-NH3H2O,所以X为H、Y为N、Z为O,M为短周期,最高价氧化物对应的水化物为最强酸, M为Cl。
A.由上述分析可知原子半径大小应为:X< Z 14.【天津蓟州2019届高三上学期期末】下列正确的组合是 ( )
①砷(As)位于元素周期表第ⅤA族,其最高价氧化物对应水化物的酸性比硝酸弱
②铊(Tl)与铝同主族,其单质既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应
③气态氢化物的水溶液的酸性H2S弱于HCl
④非金属元素的气态氢化物溶于水后,均形成无氧酸
A.①③④ B.①②④ C.①③ D.②③
【答案】C

15.【福建永春县2019届高三上学期期中】X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素,部分信息如下表所示:
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径/nm
0.186
0.074
0.099
0.143
主要化合价
-4,+4
-2
-1,+7
+3
其它
阳离子核外无电子
单质为半导体材料
焰色反应呈黄色
(1)R在元素周期表中的位置是___________________________;R在自然界中有质量数为35和37的两种核素,它们之间的关系互为____________。
(2)Z的单质与水反应的化学方程式是__________________________________________。
(3)Y与R相比,非金属性较强的是____________(用元素符号表示),下列事实能证明这一结论的是____________(选填字母序号)。
a.常温下Y的单质呈固态,R的单质呈气态
b.稳定性XR >YX4
c.Y与R形成的化合物中Y呈正价
(4)根据表中数据推测,Y的原子半径的最小范围是大于_______nm小于______nm。
(5)甲、乙是上述部分元素的最高价氧化物的水化物,且甲 + 乙→丙 + 水 。若丙的水溶液呈碱性,则丙的化学式是____________。
【答案】第三周期ⅦA族 同位素 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ Cl bc 0.099 0.143 NaAlO2或Na2SiO3

(1)R为Cl元素,原子核外电子数为17,有3个电子层最外层电子数为7,处于元素周期表中第三周期第ⅦA族,R在自然界中有质量数为35和37的两种核素,它们属于同位素关系,故答案为:第三周期第ⅦA族;同位素。 (2)Z为Na元素,Na与水反应的化学方程式为:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,故答案为:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 。 (3)Y为Si,R为Cl,位于同一周期,根据同周期元素非金属性从左到右逐渐增强可知,Cl的非金属性大于Si, a.属于物质的物理性质,不能比较非金属性的强弱,故a错误; b.元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,故b正确; c.Y与R形成的化合物中Y呈正价,说明R得电子能力强,非金属性强,故c正确, 故答案为:Cl;bc。 (4)Y为Si,与Al、Cl位于相同周期,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,则Si的原子半径比Al小,比Cl大,即大于0.099nm小于0.143nm, 故答案为:0.099nm;0.143nm。 (5)甲+乙→丙+水,应为中和反应,若丙的水溶液呈碱性,则对应的物质的应为强碱弱酸盐,可为NaAlO2或Na2SiO3,故答案为:NaAlO2或Na2SiO3。

以短周期元素或常见主族元素为载体考查同周期、同主族元素性质的递变规律,以及学生的分析推理能力。这类题目经常渗透化学反应原理的内容。这也是近年来有关该模型的一种变化趋势,使题目更加具有综合性,考查的知识点更多。这种变化趋势要求考生在复习备考时注意将原子结构、元素周期律知识与选修4中的化学反应原理知识相结合,使不同知识点能够发生横向联系。

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