物質結構與元素周期律 化學反應速率與化學平衡

知識梳理

1． 原子結構

2． 元素、核素與同位素

（1）具有相同核電荷數的同一類原子的總稱。

（2）核素：具有一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子叫做核素， 如 11H、 21H、 31H就是氫元素的三種不同核素。

（3）同位素：同一元素的不同核素之間互稱為同位素，如11H、 21H、 31H三種核素均是氫的同位素。

3． 原子核外電子排布

（1）在含有多個電子的原子里，電子的能量并不相同。能量低的電子，通常在離原子核較近的區域內運動。能量高的，通常在離原子核較遠的區域內運動。電子層的表示方法可表示為：

（2）原子核外電子的排布規律

① 各電子層最多容納的電子數目是2n2；

② 最外層電子數目不超過8個(K層為最外層時不超過2個)；

③ 次外層電子數目不超過18個，倒數第三層不超過32個；

④ 核外電子總是最先排布在能量最低的電子層里，然后再由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層里。

4． 元素周期表

（1）周期

元素周期表共有七個橫行，即七個周期。其中第一、二、三周期稱為短周期，第四、五、六周期稱為長周期，第七周期為一個不完全周期，即“三短三長一不全”。各周期所包含的元素種數依次為：2，8，8，18，18，32，28。

（2）族

元素周期表共有十八個縱行，七個主族，七個副族，一個第Ⅷ族，一個零族，即“七主七副零Ⅷ族”。

主族：共7列，由長周期和短周期元素共同構成的族。在周期表中，主族元素的族序數用“羅馬數字+A”表示。

副族：共7列，只由長周期元素構成的族。在周期表中，副族元素的族序數用“羅馬數字+B”表示。

第Ⅷ族：包括第8、9、10三個縱行的元素。

0族：這一族的元素的化學性質不活潑，通常很難與其他物質發生化學反應，通常把它們的化合價定為0。

某些族還有一些特別的名稱，如第ⅠA族又稱為堿金屬元素，第ⅦA族稱為鹵族元素，而0族又稱為稀有氣體元素。

5. 元素周期律

（1）內容：元素的性質隨著元素序數的遞增而呈周期性的變化。

（2）實質：元素性質的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結果。

（3）呈現周期性變化的元素性質包括原子半徑、元素的主要化合價、元素的金屬性或非金屬性等。

（4） 元素周期表中反映的主要規律

6. 化學鍵

（1） 化學鍵：相鄰原子之間強烈的相互作用，稱為化學鍵。

（2）離子鍵和共價鍵

7. 化學反應速率和化學平衡

（1）化學反應速率

①定義：通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加（均取正值）來表示。

②表達式：υ=△c/△t。

③單位：mol/（L·s）或mol/（L·min）。

（2）外界條件（濃度、溫度、壓強、催化劑等）對反應速率的影響。

溫度、催化劑、溶液濃度、形成原電池、固體的表面積、反應物狀態、氣體壓強、潮濕的空氣等外界因素會影響化學反應的速率，但反應物的性質是決定反應速率的主要因素。一般而言，在其他條件不變的情況下，增大反應物的濃度，或升高溫度，加入正催化劑，均會增大化學反應速率。

（3）可逆反應：在相同條件下，正向反應和逆向反應都能同時進行的反應。

（4）化學平衡

①定義：在一定條件下的可逆反應，正反應和逆反應速率相等，反應混合物中各組份的濃度保持不變的一種狀態。

② 化學平衡的特征

“逆”：化學平衡研究的對象是可逆反應。

“動”：雖然υ（正）＝υ（逆），反應速率不為零，反應仍在不停地進行，是一種動態平衡。

“等”：υ（正）＝υ（逆），某物質的生成速率等于消耗速率。

“ 定”：混合物中各組份的濃度不再改變。

“變”：外界條件發生改變，使 υ（正）≠υ（逆），各組分物質的濃度發生改變，進而建立新的平衡。

命題預測

1． 物質結構與元素周期律是文理基礎高考必考內容之一，一般從元素周期表的結構、元素在元素周期表中的位置、元素的性質之間的關系、元素周期表中元素性質的遞變規律及其與原子結構的關系等方面來考查。

2． 至于元素、核素和同位素，估計文理基礎高考可能會以重大科技成果知識為背景，寓教于考，或者考查一些典型且常見物質中化學鍵的種類。

3． 化學反應速率與化學平衡的問題在文理基礎高考中一般不會單獨考查，可能會結合其它化學基本概念來考查，主要圍繞化學反應速率的概念，化學平衡的主要特征來組織一些判斷題。

例題精析

[例1] 下列有關說法正確的是（）

A. 第ⅠA族元素都是典型的金屬元素

B. 氟、氯、氧、氮四種元素都是第ⅦA族的元素

C. 原子的最外層有兩個電子的元素都在第ⅡA族

D. 第三周期的元素的原子核外都共有三個電子層

[解析]從周期表的有關結構以及原子序數、周期數以及電子層數的關系可以推知：B、C都不正確，但D正確。因為一些副族元素的原子最外層也可能只有2個電子，第ⅦA族包括氟、氯、溴、碘等鹵族元素。第ⅠA族元素包括氫、鋰、鈉、鉀等元素，而氫元素不是金屬元素。

[答案]D

[點評]熟悉元素周期表的結構，記住第一、二、三周期元素與堿金屬族、鹵族、氧族、零族元素的種類及其位置關系。

[例2]下列說法正確的是（）

A. 氫化物的穩定性：HF

B. 與氫氣化合的難易程度：I2>Br2

C. 單質置換能力：Cl2>Br2

D. 非金屬性強弱：F

[解析]鹵素元素（F，Cl，Br，I）從上而下，核電荷數增多，電子層數增加，但原子吸收電子的能力依次減弱，非金屬性減弱。具體表現為與單質與氫氣化合時難度逐漸加大，生成的氫化物的穩定性逐漸降低，單質的置換能力逐漸降低。

[答案] C

[點評]理解隨著核電荷數的增加，元素原子電子層數的增大，原子結構相似的各主族元素的性質呈現出的相似性以及遞變性。

[例3] 某元素原子最外層只有1個電子，它跟鹵素原子相結合時，所形成的化學鍵（）

A． 一定是共價鍵

B． 一定是離子鍵

C． 可能是共價鍵，也可能是離子鍵

D． 以上說法均不正確

[解析]其原子最外層只有1個電子的元素，可能是活潑的金屬元素，也可能是過渡元素，還可能是非金屬元素，因此它們跟鹵素相結合時，所形成的化學鍵可能是離子鍵，也可能是共價鍵.

[答案]C

[點評]了解化學鍵的類型，了解離子鍵和共價鍵形成的條件，貯存離子鍵或共價鍵的典型代表物質。

模擬操練

1． 在人體所需的十多種微量元素中，有一種稱為“生命元素”的R元素，對延長人類壽命起著重要的作用。已知R元素的原子有四個電子層，其最高正價氧化物化學式為RO3，則R元素的名稱為（）

A. 硫 B. 砷C. 硒D. 硅

2． 下列有關146C的敘述中，錯誤的是（）

A. 質子數為6 B. 電子數為8

C. 中子數為8 D. 質量數為14

3． 下列微粒的半徑由大到小排列正確的是（）

A. F->Cl->K+>Ca2+

B. Na+>Mg2+>F->Cl-

C. Li+>Na+>Mg2+>Al3+

D. I>Br>Cl>F

4．下列元素中，金屬性最強的是（）

A. FB. Na C. KD. Mg

5． 元素X的原子獲得3個電子或元素Y的原子失去2個電子后，它們的電子層結構與氖原子的電子層結構相同，X、Y兩種元素的單質在高溫下得到的化合物的正確的化學式為（）

A. Y3X2B. X2Y3

C. X3Y2D. Y2X3

6． 原子序數小于18的七種連號元素，它們的最高正化合價隨著原子序數增大而變化的趨勢如右圖所示，其中X元素應屬于（）

A. 第ⅦA族 B. 第ⅥA族

C. 第ⅤA族 D 第ⅣA族

7． X、Y、Z三種元素位于元素周期表中的某一短周期，它們的最高價氧化物分別為酸性氧化物、堿性氧化物、兩性氧化物，則這三種元素原子序數的大小順序是（）

A. X>Y>ZB. Y>Z>X

C. X>Z>YD. Z>X>Y

8． 下列物質中，含有極性共價鍵和非極性鍵的是（）

A. CO2 B. H2O

C. NH4Cl D. H2O2

9．元素周期表中前七周期的元素種數如下表，請分析周期數與元素種數的關系．預言第八周期最多可能含有的元素種數為（）

A. 18種B. 32種

C. 50種D. 64種

10． 在2L的密閉容器中，加入4molA 和 6mol B，發生如下的反應 ：4A（g）+6B（g）＝4C（g）+5D（g），若經 5s后， 余下 A 是 2.5mol， 則 B 的反應速率是（）

A. 0.45mol/（L·s）B. 0.225mol/（L·s）

C. 0.15mol/（L·s）D. 0.9mol/（L·s）

答案點撥

1． C2． B3． D4． C 5． A

6． A7． C8． D9． C10． B

責任編校 李平安

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”