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2019-2020年高考化學(xué)主干核心知識一輪復(fù)習(xí) 專題五 元素周期律 元素周期表教案 新人教版
【命題趨向】
1.《考試大綱》對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律方面的要求為:以第3周期為例,掌握同一周期內(nèi)元素性質(zhì)(如:原子半徑、化合價(jià)、單質(zhì)及化合物性質(zhì))的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系;以ⅠA和ⅦA族為例,掌握同一主族內(nèi)元素性質(zhì)遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。這部分內(nèi)容每年都會有試題,可以是選擇題,也可以有關(guān)結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)的元素化合物推斷題。
2.《考試大綱》中有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分的內(nèi)容還有:
(1)理解離子鍵、共價(jià)鍵的涵義。理解極性鍵和非極性鍵。了解極性分子和非極性分子。了解分子間作用力,初步了解氫鍵。能用有關(guān)原理解釋一些實(shí)際問題。
(2)了解幾種晶體類型(離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體)及其性質(zhì),了解各類晶體內(nèi)部微粒間的相互作用。能夠根據(jù)晶體的性質(zhì)判斷晶體類型等。
(3)能對原子、分子、化學(xué)鍵等微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維空間想像,重視理論聯(lián)系實(shí)際、用物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論解釋一些具體問題。
高考試題中常常是結(jié)合元素化合物內(nèi)容進(jìn)行綜合考查。題型上看可以是選的擇題、簡答題、填空題等。
3.要注意,這部分內(nèi)容也屬于最重要基礎(chǔ)知識之一,可以聯(lián)系到各部分內(nèi)容中,編制成多種不同的題型進(jìn)行考查。
【主干知識整合】
一、原子結(jié)構(gòu)和元素周期律知識的綜合網(wǎng)絡(luò)
二、元素周期律基礎(chǔ)知識
X
c
f
a
b
d
e
1.元素符號周圍各數(shù)值的含義
左下角a表示原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù);左上角b表示原子的質(zhì)量數(shù);正上方c表示元素的化合價(jià);右上角d表示粒子所帶的電荷數(shù);右下角e表示原子的個(gè)數(shù);正前方f表示粒子的個(gè)數(shù)。
2.核外電子排布的三條規(guī)律
①能量最低原理;②各層最多排電子2n2;③最外層電子數(shù)不超過8個(gè),次外層電子數(shù)不超過18個(gè),倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個(gè)。
3.元素周期律和元素周期律表
隨著原子序數(shù)(核電荷數(shù))的遞增:元素的性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化:
①、原子最外層電子數(shù)呈周期性變化
元素周期律 ②、原子半徑呈周期性變化
③、元素主要化合價(jià)呈周期性變化
④、元素的金屬性與非金屬性呈周期性變化
具體表現(xiàn)形式
①、按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排列;
編排依據(jù)
元素周期律和 排列原則 ②、將電子層數(shù)相同的元素排成一個(gè)橫行;
元素周期表 ③、把最外層電子數(shù)相同的元素(個(gè)別除外)排成一個(gè)縱行。
①、短周期(一、二、三周期)
七主七副零和八
三長三短一不全
周期(7個(gè)橫行) ②、長周期(四、五、六周期)
周期表結(jié)構(gòu) ③、不完全周期(第七周期)
①、主族(ⅠA~ⅦA共7個(gè))
元素周期表 族(18個(gè)縱行) ②、副族(ⅠB~ⅦB共7個(gè))
③、Ⅷ族(8、9、10縱行)
④、零族(稀有氣體)
同周期同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律
①、核電荷數(shù),電子層結(jié)構(gòu),最外層電子數(shù)
②、原子半徑
性質(zhì)遞變 ③、主要化合價(jià)
④、金屬性與非金屬性
⑤、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性
⑥、最高價(jià)氧化物的水化物酸堿性
4.等電子數(shù)的微粒匯總
(1)“10電子”微粒
微粒
分子
離子
一核10電子
Ne
N3-、O2-、F—、Na+、Mg2+、Al3+
二核10電子
HF
OH—
三核10電子
H2O
NH2—
四核10電子
NH3
H3O+
五核10電子
CH4
NH4+
(2)“18電子”微粒
微粒
分子
離子
一核18電子
Ar
K+、Ca2+、Cl—、S2—
二核18電子
F2、HCl
HS—、O22—
三核18電子
H2S
四核18電子
PH3、H2O2、(NH2F)
五核18電子
SiH4、CH3F、NH2OH
六核18電子
CH3OH、N2H4
其他微粒
C2H6、(CH3NH2)
(N2H5+、N2H62+)
(3)其他等電子數(shù)的微粒(了解)
“2電子”微粒:He、H—、Li+、Be2+
“9電子”微粒:—F、—OH、—NH2、—CH3
“14電子”微粒:Si、N2、CO、C2H2
(4)質(zhì)子數(shù)和核外電子總數(shù)均相等的粒子
①Na+、NH4+、H3O+ ②Cl—、HS— ③F—、OH—、NH2— ④N2、CO、C2H2
三、元素周期表與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系
主族元素的周期序數(shù)=電子層數(shù) 主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=元素的最高化合價(jià)
主族元素的最低負(fù)化合價(jià)=-(8-主族序數(shù)) 質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=核電荷數(shù)
電子層數(shù): 相同條件下,電子層越多,半徑越大。
判斷的依據(jù) 核電荷數(shù): 相同條件下,核電荷數(shù)越多,半徑越小。
最外層電子數(shù):相同條件下,最外層電子數(shù)越多,半徑越大。
微粒半徑的比較 1、同周期元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而減小(稀有氣體除外)如:Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl.
2、同主族元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而增大。如:Li
Na+>Mg2+>Al3+
5、同一元素不同價(jià)態(tài)的微粒半徑,價(jià)態(tài)越高離子半徑越小。如Fe>Fe2+>Fe3+
1、定義:相鄰的兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用。
離子鍵
①、定義:陰陽離子間通過靜電作用所形成的化學(xué)鍵
②、存在:離子化合物(NaCl、NaOH、Na2O2等);離子晶體。
①、定義:原子間通過共用電子對所形成的化學(xué)鍵。
不同原子間
②、存在:共價(jià)化合物,非金屬單質(zhì)、離子化合物中(如:NaOH、Na2O2);
化學(xué)鍵 共價(jià)鍵 分子、原子、離子晶體中。
分子的極性
共用電子對是否偏移
存在
2、分類 ③、分類: 極性鍵 共價(jià)化合物
非極性鍵 非金屬單質(zhì)
相同原子間
金屬鍵:金屬陽離子與自由電子之間的相互作用。存在于金屬單質(zhì)、金屬晶體中。
3、表示方式:電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式(后兩者適用于共價(jià)鍵)
定義:把分子聚集在一起的作用力
分子間作用力(范德瓦爾斯力):影響因素:大小與相對分子質(zhì)量有關(guān)。
作用:對物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等有影響。
①、定義:分子之間的一種比較強(qiáng)的相互作用。
分子間相互作用 ②、形成條件:第二周期的吸引電子能力強(qiáng)的N、O、F與H之間(NH3、H2O)
③、對物質(zhì)性質(zhì)的影響:使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高。
④、氫鍵的形成及表示方式:F-—HF-—HF-—H←代表氫鍵。
氫鍵 O O
H H H H
O
H H
⑤、說明:氫鍵是一種分子間靜電作用;它比化學(xué)鍵弱得多,但比分子間作用力稍強(qiáng);是一種較強(qiáng)的分子間作用力。
定義:從整個(gè)分子看,分子里電荷分布是對稱的(正負(fù)電荷中心能重合)的分子。
非極性分子 雙原子分子:只含非極性鍵的雙原子分子如:O2、H2、Cl2等。
舉例: 只含非極性鍵的多原子分子如:O3、P4等
分子極性 多原子分子: 含極性鍵的多原子分子若幾何結(jié)構(gòu)對稱則為非極性分子
如:CO2、CS2(直線型)、CH4、CCl4(正四面體型)
極性分子: 定義:從整個(gè)分子看,分子里電荷分布是不對稱的(正負(fù)電荷中心不能重合)的。
舉例 雙原子分子:含極性鍵的雙原子分子如:HCl、NO、CO等
多原子分子: 含極性鍵的多原子分子若幾何結(jié)構(gòu)不對稱則為極性分子
如:NH3(三角錐型)、H2O(折線型或V型)、H2O2
四、化學(xué)鍵與物質(zhì)類別關(guān)系的規(guī)律
(1)只含非極性共價(jià)鍵的物質(zhì):同種非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì),如N2、I2、P4、金剛石、晶體硅
(2)只含有極性共價(jià)鍵的物質(zhì):一般是不同非金屬元素構(gòu)成的化合物,如HCl、NH3、CS2等。
(3)既有非極性鍵又有極性鍵的物質(zhì):如H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6等
(4)只含有離子鍵的物質(zhì):活潑金屬元素和活潑非金屬元素形成的化合物,如Na2S、NaH等。
(5)既有離子鍵又有非極性鍵的物質(zhì),如Na2O2、CaC2等。
(6)由強(qiáng)極性鍵構(gòu)成但又不是強(qiáng)電解質(zhì)的物質(zhì)是:HF。
(7)只含有共價(jià)鍵而無范德瓦耳斯力的化合物,如:原子晶體SiO2、SiC等。
(8)無化學(xué)鍵的物質(zhì):稀有氣體,如氬等。
五、四大晶體
非晶體 離子晶體
①構(gòu)成晶體粒子種類
②粒子之間的相互作用
固體物質(zhì) 分子晶體
晶體: 原子晶體
金屬晶體
①構(gòu)成微粒:離子
②微粒之間的相互作用:離子鍵
③舉例:CaF2、KNO3、CsCl、NaCl、Na2O等
NaCl型晶體:每個(gè)Na+同時(shí)吸引6個(gè)Cl-離子,每個(gè)Cl-同
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 時(shí)吸引6個(gè)Na+;Na+與Cl-以離子鍵結(jié)合,個(gè)數(shù)比為1:1。
④微??臻g排列特點(diǎn):
CsCl型晶體:每個(gè)Cs+同時(shí)吸引8個(gè)Cl-離子,每個(gè)Cl-同時(shí)吸引8個(gè)Cs+;Cs+與Cl-以離子鍵結(jié)合,個(gè)數(shù)比為1:1。
離子晶體: ⑤說明:離子晶體中不存在單個(gè)分子,化學(xué)式表示離子個(gè)數(shù)比的式子。
①、硬度大,難于壓縮,具有較高熔點(diǎn)和沸點(diǎn);
性質(zhì)特點(diǎn) ②、離子晶體固態(tài)時(shí)一般不導(dǎo)電,但在受熱熔化或溶于水時(shí)可以導(dǎo)電;
③、溶解性:(參見溶解性表)
晶體晶胞中微粒個(gè)數(shù)的計(jì)算:頂點(diǎn),占1/8;棱上,占1/4;面心,占1/2;體心,占1
①、構(gòu)成微粒:分子
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ②、微粒之間的相互作用:分子間作用力
③、空間排列:(CO2如右圖)
分子晶體: ④、舉例:SO2、S、CO2、Cl2等
①、硬度小,熔點(diǎn)和沸點(diǎn)低,分子間作用力越大,熔沸點(diǎn)越高;
性質(zhì)特點(diǎn) ②、固態(tài)及熔化狀態(tài)時(shí)均不導(dǎo)電;
③、溶解性:遵守“相似相溶原理”:即非極性物質(zhì)一般易溶于非極性分子溶劑,極性分子易溶于極性分子溶劑。
①構(gòu)成微粒:原子
②微粒之間的相互作用:共價(jià)鍵
③舉例:SiC、Si、SiO2、C(金剛石)等
Ⅰ、金剛石:(最小的環(huán)為非平面6元環(huán))
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 每個(gè)C被相鄰4個(gè)碳包圍,處于4個(gè)C原子的中心
④微??臻g排列特點(diǎn):
原子晶體: Ⅱ、SiO2相當(dāng)于金剛石晶體中C換成Si,Si與Si間間插O
⑤說明:原子晶體中不存在單個(gè)分子,化學(xué)式表示原子個(gè)數(shù)比的式子。
①、硬度大,難于壓縮,具有較高熔點(diǎn)和沸點(diǎn);
性質(zhì)特點(diǎn) ②、一般不導(dǎo)電;
③、溶解性:難溶于一般的溶劑。
①、構(gòu)成微粒:金屬陽離子,自由電子;
結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ②、微粒之間的相互作用:金屬鍵
③、空間排列:
金屬晶體: ④、舉例:Cu、Au、Na等
①、良好的導(dǎo)電性;
性質(zhì)特點(diǎn) ②、良好的導(dǎo)熱性;
③、良好的延展性和具有金屬光澤。
①、層狀結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu): ②、層內(nèi)C——C之間為共價(jià)鍵;層與層之間為分子間作用力;
過渡型晶體(石墨): ③、空間排列:(如圖)
性質(zhì):熔沸點(diǎn)高;容易滑動(dòng);硬度?。荒軐?dǎo)電。
晶體分類與性質(zhì)對比:
離子晶體
分子晶體
原子晶體
金屬晶體
結(jié)構(gòu)
組成
粒子
陰、陽離子
分子
原子
金屬陽離子
和自由電子
粒子間作用
離子鍵
范德瓦耳斯力
共價(jià)鍵
金屬鍵
物
理
性
質(zhì)
熔沸點(diǎn)
較高
低
很高
有高有低
硬度
硬而脆
小
大
有大有小、有延展性
溶解性
一般易溶于極性溶劑,難溶于非極性溶劑
極性分子易溶于極性溶劑
不溶于任何溶劑
難溶(鈉等與水反應(yīng))
導(dǎo)電性
晶體不導(dǎo)電;能溶于水的其水溶液導(dǎo)電;熔化導(dǎo)電
晶體不導(dǎo)電,溶于水能電離的,其水溶液可導(dǎo)電;熔化不導(dǎo)電
不良(半導(dǎo)體Si)
良導(dǎo)體(導(dǎo)電傳熱)
典型實(shí)例
NaCl、NaOH、Na2O、CaCO3
干冰、白磷、冰、硫磺
金剛石、SiO2、晶體硅、SiC
Na、Mg、Al、Fe、Cu、Zn
【典例精析】
[例1]根據(jù)表1信息,判斷以下敘述正確的是( )
表1 部分短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)
元素代號
L
M
Q
R
T
原子半徑/nm
0.160
0.143
0.112
0.104
0.066
主要化合價(jià)
+2
+3
+2
+6、-2
-2
A.氫化物的沸點(diǎn)為H2T<H2R B.單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)的速率為L<Q
C.M與T形成的化合物具有兩性 D.L2+與R2-的核外電子數(shù)相等
【解析】T只有-2價(jià),且原子半徑小,所以T為O元素;R的最高正價(jià)為+6價(jià),最低價(jià)為-2價(jià),所以R為S元素;L的原子半徑最大,化合價(jià)為+2價(jià),所以L為Mg;M的原子半徑介于Mg和S之間且化合價(jià)為+3價(jià),所以M為Al;而Q的原子半徑在Mg和O之間且化合價(jià)為+2價(jià),所以Q為Be。選項(xiàng)A中由于H2O中存在氫鍵,所以沸點(diǎn):H2>H2R;選項(xiàng)B中由于Mg的金屬性比Al強(qiáng),所以與HCl反應(yīng)的速率:L>Q;選項(xiàng)C中Al和Be的化合物具有兩性;選項(xiàng)D中Mg2+只有兩個(gè)電子層而S2-具有三個(gè)電子層。
【答案】C
[例2] 下列指定微粒的個(gè)數(shù)比為2:1的是( )
A.Be2+離子中的質(zhì)子和電子 B.H原子中的中子和質(zhì)子
C.NaHCO3晶體中的陽離子和陰離子 D.BaO2(過氧化鋇)固體中的陰離子和陽離子
[解析] Be2+中含有4個(gè)質(zhì)子、2個(gè)電子。H原子中含有1個(gè)中子和1個(gè)質(zhì)子。NaHCO3晶體中的鈉離子跟碳酸氫根離子的個(gè)數(shù)比為1:1。BaO2(過氧化鋇)固體中含有Ba2+、O22-陰離子和陽離子的個(gè)數(shù)比為1:1。所以答案選A。
[例3]xx年美國《科學(xué)》雜志報(bào)道:在40GPa高壓下,用激光器加熱到1800K,人們成功制得了原子晶體干冰,下列推斷中不正確的是( )。
(A)原子晶體干冰有很高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn),有很大的硬度
(B)原子晶體干冰易氣化,可用作制冷材料
(C)原子晶體干冰的硬度大,可用作耐磨材料
(D)每摩爾原子晶體干冰中含4molC—O鍵
[解析]解答前,應(yīng)先弄清是要考查干冰的性質(zhì)、還是要考查原子晶體的性質(zhì)。有的同學(xué)沒有分析清楚這一點(diǎn),認(rèn)為是考查干冰的性質(zhì),因而造成錯(cuò)解。通過“原子晶體干冰”來考測解題者對“原子晶體性質(zhì)”的理解程度。原子晶體硬度大、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高,所以A和C兩種說法正確。聯(lián)想到二氧化硅晶體結(jié)構(gòu),可得出D說法也是正確的。答案應(yīng)選B。
【專題訓(xùn)練】
1.短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置如圖所示,則下列說法正確的是( )
A. X是活潑的非金屬
B. 三種元素中Y的非金屬性最強(qiáng),其氫化物的水溶液是強(qiáng)酸
C. Z的最高價(jià)氧化物的水化物是強(qiáng)酸
D. Y的最高價(jià)氧化物的水化物是一種強(qiáng)酸
2.下列敘述正確的是( )
A.原子晶體中只存在非極性共價(jià)鍵
B.干冰升華時(shí),分子內(nèi)共價(jià)鍵會發(fā)生斷裂
C.由原子構(gòu)成的晶體可以是原子晶體,也可以是分子晶體
D.只要含有金屬陽離子的晶體就一定是離子晶體
3.A、B、C、D、E均為短周期元素。A、B、C位于同一周期相鄰位置,它們分別與D形成的分子中都有10個(gè)電子,且A和C的原子序數(shù)之比為3︰4。E原子半徑是短周期元素原子半徑最大的。則下列敘述正確的是( )
A.A和C能形成共價(jià)化合物
B.由B、D原子構(gòu)成的分子的結(jié)構(gòu)是正四面體
C.E和C只能形成E2C 一種化合物
D.由A、B、C、D四種元素形成的化合物一定不屬于無機(jī)鹽
4.下列說法中正確的是( )
A.非金屬原子組成的化合物不可能是離子化合物
B. ⅠA族元素的金屬性一定比ⅡA族元素的金屬性強(qiáng)
C. 同一主族元素組成的化合物一定是共價(jià)化合物
D. NH5中的所有原子的最外層都符合相應(yīng)稀有氣體原子電子層結(jié)構(gòu),1molNH5中含有4NA個(gè)N—H鍵(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)
5.X、Y為短周期元素,X位于IA族,X與Y可形成化合物X2Y,下列說法正確的是( )
A.X的原子半徑一定大于Y的原子半徑
B.X與Y的簡單離子不可能具有相同的電子層結(jié)構(gòu)
C.兩元素形成的化合物中,原子個(gè)數(shù)比不可能為1︰1
D.X2Y可能是離子化合物,也可能是共價(jià)化合物
6.右圖表示元素周期表前四周期的一部分,關(guān)于元素X、Y、Z、W的敘述正確的是( )
X
Y
Z
W
①X、Y的最高價(jià)氧化物的水化物酸性為Y
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