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考点4 物质结构和元素周期律
【2012考纲解读】
(1)了解元素、核素和同位素的含义。
(2)了解原子构成。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。
(4)掌握元素周期律的实质。了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。
(5)以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
(6)以IA和VIIA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
(7)了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
(8)了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。
【考点透视】
1.元素周期表的结构
元素周期表的结构 位置与结构的关系
周期 周期序数 元素的种数 1.周期序数＝原子核外电子层数2.对同主族(nA族)元素若n≤2，则该主族某一元素的原子序数与上一周期元素的原子序数的差值为上一周期的元素种数。若n≥3，则该主族某一元素的原子序数与上一周期元素的原子序数的差值为该周期的元素种数。
短周期 第一周期 2
第二周期 8
第三周期 8
长周期 第四周期 18
第五周期 18
第六周期 32
第七周期 不完全周期
族 主族 ⅠA族～ⅦA族 由长周期元素和短周期元素共同构成的族。 最外层电子数=主族序数=价电子数
零 族 最外层电子数均为8个（He为2个除外）
副族 ⅠB族～ⅦB族 只由长周期元素构成的族 最外层电子数一般不等于族序数（第ⅠB族、ⅡB族除外）；最外层电子数只有1～7个。
第Ⅷ族 有三列元素
掌握元素周期表的结构中各族的排列顺序，结合惰性气体的原子序数，我们可以推断任意一种元素在周期表中的位置。记住各周期元素数目，我们可以快速确定惰性气体的原子序数。各周期元素数目依次为2、8、8、18、18、32、32（如果第七周期排满），则惰性气体原子序数依次为2、2+8=10、10+8=18、18+18=36、36+18=54、54+32=86、86+32=108。
2.元素周期律
涵 义 元素性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。
实 质 元素性质的周期性递变是核外电子排布周期性变化的必然结果。
核外电子排布 最外层电子数由1递增至8(若K层为最外层则由1递增至2)而呈现周期性变化。
原子半径 原子半径由大到小(稀有气体元素除外)呈周期性变化。原子半径由电子层数和核电荷数多少决定，它是反映结构的一个参考数据。
主要化合价 最高正价由+1递变到+7，从中部开始有负价，从-4递变至-1。(稀有气体元素化合价为零)， 呈周期性变化。元素主要化合价由元素原子的最外层电子数决定，一般存在下列关系：最高正价数＝最外层电子数
元素及化合物的性质 金属性渐弱，非金属性渐强，最高氧化物的水化 物的碱性渐弱，酸性 渐强，呈周期性变化。这是由于在一个周期内的元素，电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，核对外层电子引力渐强，使元素原子失电子渐难，得电子渐易，故有此变化规律。
3.同周期、同主族元素性质的递变规律
同周期（左→右） 同主族（上→下）
原子结构 核电荷数 逐渐增大 增大
电子层数 相同 增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
化合价 最高正价由+1→+7负价数=8-族序数 最高正价和负价数均相同，最高正价数=族序数
元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
单质的氧化性和还原性 氧化性逐渐增强，还原性逐渐减弱。 氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强。
最高价氧化物的水化物的酸碱性 酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱。 酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。
气态氢化物的稳定性、还原性，水溶液的酸性。 稳定性逐渐增强，还原性逐渐减弱，酸性逐渐增强。 稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，酸性逐渐减弱。
4、简单微粒半径的比较方法
原子半径 1.电子层数相同时，随原子序数递增，原子半径减小例：rNa＞rMg＞rAl＞rSi＞rp＞rs＞rCl2.最外层电子数相同时，随电子层数递增原子半径增大。例：rLi＜rNa＜rk＜rRb＜rCs
离子半径 1.同种元素的离子半径:阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子.例：rCl-＞rCl，rFe＞rFe2+＞rFe3+电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小.例：rO2-＞rF-＞rNa+＞rMg2+＞rAl3+带相同电荷的离子,电子层越多,半径越大.例：rLi+＜rNa+＜rK+＜rRb+＜rcs+；rO2-＜rs2-＜rse2-＜rTe2-带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。 例：比较rk+与rMg2+可选rNa+为参照可知rk+＞rNa+＞rMg2+
5、元素金属性和非金属性强弱的判断方法
金属性比较 本质 原子越易失电子，金属性越强。
判断依据 1．在金属活动顺序表中越靠前，金属性越强。
2．单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强。
3．单质还原性越强或离子氧化性越弱，金属性越强。
4．最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强。
5．若xn++y=x+ym+ 则y比x金属性强。
非金属性比较 本质 原子越易得电子，非金属性越强。
判断方法 1．与H2化合越易，气态氢化物越稳定，非金属性越强。
2．单质氧化性越强，阴离子还原性越弱，非金属性越强。
3．最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性越强。
4．An-+B=Bm-+A 则B比A非金属性强。
【考题预测】
1、下列说法正确的是 （ ）
A.原子最外层电子数为1的元素一定处于周期表ⅠA族
B.同周期元素从左向右原子半径依次增大
C.同主族元素从上到下非金属性增强，金属性减弱
D.同周期元素从左到右非金属性增强，金属性减弱
【答案】D
【解析】副族元素钼的最外层电子数为1，位于第5周期ⅥB，A项错误；同周期元素从左向右原子半径依次减小，B项错误；同主族元素从上到下金属性增强，非金属性减弱，C项错误；同周期元素从左到右非金属性增强，金属性减弱，D项正确。
【命题解读】《高考考纲》明确要求：掌握元素周期律的实质。元素周期律一直是高考改革以来变知识立意为能力立意的命题素材，是近年高考命题的重点和热点之一。突出对化学基本概念、基本理论内容的考查，从“位－构－性”三者的关系等多方面对学生进行考查，在两年高考中出现频率达100%。题型相对稳定，多为选择题。围绕元素周期律，利用信息背景，将元素周期律知识迁移应用，同时考查学生对信息的处理和归纳总结的能力。
2、下列说法错误的是 ( )
A．原子最外层电子数为2的元素一定处于周期表IIA族
B．主族元素X、Y能形成XY2型化合物，则X与Y 的原子序数之差可能为2或5
C．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
D．M层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等
【答案】A
【解析】氦原子最外层电子数为2，为零族，A项错误；MgCl2中原子序数
之差为5，CO2中原子序数之差为2，B项正确；L层(第2层)上电子数为奇数，只能是第二周期元素(Li、B、N、F)，其族序数与L层电子数均相等，C项正确。M层上电子数为奇数，只能是第三周期元素(Na、Al、P、Cl)，其族序数与L层电子数均相等，D项正确。
【命题解读】《高考考纲》明确要求：了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。元素同期表是元素周期律的具体体现，是中学化学最重要的基本理论之一，也是学习化学的重要工具。因而受到了命题专家和学者的青睐。在每年的高考命题中都是必考的重要内容而且占了很高的分值。要想在高考中化学取得高分，就必须掌握 元素同期表命题特点和解题方法。通过编排元素周期表考查的抽象思维能力和逻辑思维能力；通过对元素原子结构、位置间的关系的推导，培养学生的分析和推理能力。
3． 今有X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子半径X＞Y＞Z＞W，X、Y、Z处于同一周期，Z、W处于同一主族，X、Y、Z原子序数之和为40，最外层电子数之和为10，下列说法正确的是
A．Y的最高价氧化物对应的水化物一定是强碱
B．Z一定位于ⅦA
C．若X、Y、W形成的化合物为XYW2，则其水溶液显碱性
D．X与足量的W反应生成的化合物为X2W
【答案】C
【解析】选项A中反应元素的化合价只降低而无升高元素，A错。选项B中由于醋酸是弱酸，两者反应时醋酸远远过量，溶液显酸性，B错。强碱滴定弱酸，两者恰好完全反应时生成强碱弱酸盐显碱性，指示剂应选择在碱性范围内变色的指示剂，显然若用甲基橙作指示剂会导致结果偏低，C正确。选项D中只有两者恰好完全反应时才符合这个条件，D错。
4、X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是
A．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大
B．元素Z能与元素Y形成两种共价化合物：X2Y和X2Y2
C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：XmY>XmR
D．元素Z、W的最高价氧化物的水化物都是强碱
【答案】C
【解析】本题以“周期表中元素的推断”为载体，考查学生对短周期元素的熟悉掌握程度以及对元素周期表中元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。由X是周期表中原子半径最小的元素推出其为H元素；由Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，R与Y处于同一族，推出Y为O元素, R为S元素；由Z、W、R处于同一周期，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等，推出Z、W分别Na和Al.
离子半径由大到小顺序:O2-、Na+、Al3+；Na2O和Na2O2是离子化合物，而不是共价化合物；
热稳定性H20> H2S；Al（OH）3是两性氢氧化物。
5．下列有关结构和性质的说法中，正确的是 （ ）
A．酸性：HCl＞H2CO3，所以，非金属性：Cl＞C
B．元素原子的最外层电子数越多，越容易得电子
C．同周期主族元素的原子形成的简单离子电子层结构相同
D．同周期第ⅡA族与第IIIA族的元素原子序数之差不一定为1
【答案】D
【解析】非金属性的强弱要根据最高价含氧酸的酸性，HCl是无氧酸，A错误；例如稀有气体，最外层许多是8，但很难得电子，B错误；C中形成的阳离子减少电子层，阴离子不增加电子层，C错误；从第四周期开始出现过渡元素，以及第六、七周期的镧系和锕系元素，使同周期第ⅡA族与第IIIA族的元素原子序数之差不一定为1，D正确。
6、X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是（ ）
A. 元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大
B. 元素X不能与元素Y形成化合物
C. 元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：
D. 元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸
【答案】C
【说明】本题以原子结构和元素周期表为依托，考查同周期、同主族元素性质（核外电子排布、原子半径、金属性、非金属性、酸碱性、气态氢化物的热稳定性等）变化规律以及物质化学式的书写。能力层面上考查考生判断、分析、推理及综合能力，体现思维的敏捷性、深刻性和广阔性。
7．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下列说法正确的是(　　)
A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性
B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
C．短周期元素形成离子后，最外层电子都达到8电子稳定结构
D．同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同
【答案】B
【解析】处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素，既表现金属性，又表现非金属性，A错误；主族元素的最高正化合价等于它所处的主族序数，也等于其最外层电子数，B正确；H＋的最外层电子数是0，C项错误；同一主族的元素的原子最外层电子数虽相同，但是核电荷数、原子半径不同，化学性质不完全相同，D错误。
8．X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，且互不同族；其中只有两种为金属；X原子的最外层电子数与次外层电子数相等；X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9。单质Y和W都可与浓的NaOH溶液反应。下列说法不正确的是(　　)
A．原子半径：Y>Z>W
B．非金属性最强的元素为W
C．Y的最高价氧化物对应的水化物为强碱
D．XW2分子中各原子最外层电子均达到8电子结构
【答案】CD
【解析】由题意知X为Be，X与W、Y与Z原子的最外层电子数之和为9，且X、Y、Z、W原子序数依次增大，故W可能为F或Cl，Y可能为B或Al，Z可能为O或S，由于四种元素中有两种金属元素，故Y为Al，Z为S，W为Cl，Al、S、Cl位于同周期，随原子序数的递增，原子半径减小，非金属性增强，故A、B项正确；C项中氢氧化物为Al(OH)3，是两性氢氧化物，故不正确；D项中XW2为BeCl2，Be原子最外层电子未达到8电子结构。
9．W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17；X与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；含Z元素的物质焰色反应为黄色。下列判断正确的是(　　)
A．金属性：Y>Z B．氢化物的沸点：X>W
C．离子的还原性：X>W D．原子及离子半径：Z>Y>X
【答案】B
【解析】由题设可判定W为Cl，X为F，Y为Al，Z为Na。则金属性Na>Al；氢化物沸点HF>HCl，因HF分子间存在氢键；离子还原性Cl－>F－；原子半径Na>Al>F，离子半径F－>Na＋>Al3＋。
10、短周期主族元素A、B、C、D原子序数依次增大。已知：A、C的原子序数的差为8，A、B、C三种元素原子的最外层电子数之和为15，B原子最外层电子数等于A原子最外层电子数的一半。下列叙述正确的是
A．原子半径：AB．四氧化三铁与B的反应是工业上大量生产铁的重要方法
C．D的最高价氧化物的水化物的酸性大于C的最高价氧化物的水化物的酸性
D．B的氧化物是酸性氧化物，可溶于氨水
【答案】C
【解析】错选A或D，依据题中信息，A，C原子原子序数相差8，可知道A，C同主族，且原子半径:C>A,又B原子最外层电子数等于A原子最外层电子数的一半也是C原子半径一半，C原子最外层电子数多于A，所以B

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