物質結構和元素周期律考點探究

■王曉波 張燕萍

物質結構和元素周期律是中學化學重要的基本理論之一,在高考中占有重要的地位,題型以選擇題為主,涉及原子結構、元素周期表、元素周期律和化學鍵等內容,命題形式多以文字敘述或結合表格的形式出現。

一、應試技巧

1.性質與位置互推是解題的關鍵。熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質的遞變規律,主要包括:①元素的金屬性、非金屬性;②氣態氫化物的穩定性;③最高價氧化物對應水化物的酸堿性;④金屬與H2O 或酸反應的難易程度。

2.結構和性質的互推是解題的要素。主要包括:①最外層電子數是決定元素原子的氧化性和還原性的主要原因;②同主族元素最外層電子數相同,性質相似;③根據原子結構判斷元素金屬性和非金屬性強弱。

注意:“位—構—性”推斷的核心是“結構”,即根據結構首先判斷其在元素周期表中的位置,然后根據元素性質的相似性和遞變性預測其可能的性質;也可以根據其具有的性質確定其在周期表中的位置,進而推斷出其結構。

二、典例分析

例1 短周期元素W、X、Y、Z 的原子序數依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物,n是元素Z 的單質,通常為黃綠色氣體,q的水溶液具有漂白性,0.01mol·L-1r溶液的pH 為2,s通常是難溶于水的混合物。上述物質的轉化關系如圖1所示。下列說法正確的是( )。

圖1

A.原子半徑的大小:W＜X＜Y

B.元素的非金屬性:Z＞X＞Y C.Y 的氫化物常溫常壓下為液態

D.X 的最高價氧化物的水化物為強酸

短周期元素W、X、Y、Z 的原子序數依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物,n 是元素Z的單質,通常為黃綠色氣體,則Z是氯元素,n是Cl2;0.01mol·L-1r溶液的pH 為2,說明r是一元強酸,Cl2與兩種元素組成的化合物反應會產生兩種化合物,其中一種r是HCl,另一種物質q的水溶液具有漂白性,則說明W 是H 元素,m 是H2O,q是HClO;兩種元素組成的化合物p 與Cl2光照反應產生HCl,同時產生s,s通常是難溶于水的混合物,根據轉化關系圖可知p是甲烷,則s可能是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的幾種物質。因此X 是碳元素,Y 是氧元素。

A 項錯誤,根據元素周期律的原子半徑變化規律:同一周期的元素,原子序數越大原子半徑越小,同一主族的元素,原子核外電子層數越多,原子半徑越大,則原子半徑的大小:W＜Y＜X。

B項錯誤,同周期元素隨著原子序數的增大,自左向右元素的非金屬性逐漸增強,則非金屬性Y＞X,最高價氧化物對應的水化物酸性越強,相應元素的非金屬性越弱,高氯酸的酸性大于碳酸的酸性,則非金屬性Z＞X,氯元素與氧元素組成的常見化合物如次氯酸等,氯元素顯正價,氧元素顯負價,由此可判斷非金屬性Y＞Z,因此元素的非金屬性Y＞Z＞X。

C項正確,Y 元素的氫化物有H2O 和H2O2,二者在常溫常壓下都為液態。

D 項錯誤,X 的最高價氧化物的水化物是碳酸,該物質是二元弱酸,不是強酸。

答案:C

名師點睛:元素周期表、元素周期律是學習化學的工具和基本規律。元素周期表反映了元素的原子結構、元素的性質及相互轉化關系的規律,是元素周期律的具體表現形式;元素周期律是元素周期表排布的依據。元素的原子半徑、元素的化合價、元素的金屬性和非金屬性、原子核外電子排布都隨著原子序數的遞增而呈周期性的變化。同一周期的元素原子核外電子層數相同,從左到右原子序數逐漸增大;同一主族的元素,原子最外層電子數相同,從上到下原子核外電子層數逐漸增大。原子核外電子排布的周期性變化是元素周期律變化的原因,掌握元素的單質及化合物的結構、反應條件、物質的物理性質和化學性質等是進行元素及化合物推斷的關鍵。本題難度較大,常由于物質的某個性質未掌握好而導致失誤、失分。

例2 a、b、c、d為短周期元素,a的原子中只有1個電子,b2-和C+離子的電子層結構相同,d與b同族。下列敘述錯誤的是( )。

A.a與其他三種元素形成的二元化合物中其化合價均為+1

B.b與其他三種元素均可形成至少兩種二元化合物

C.c的原子半徑是這些元素中最大的

D.d和a形成的化合物的溶液呈弱酸性

a的原子中只有1 個電子,則a為氫元素,a、b、c、d 為短周期元素,b2-和c+離子的電子層結構相同,則b為氧元素,c為Na元素,d 與b 同族,則d為硫元素,據此解答。

A 項錯誤,H 分別與O、S 形成化合物H2O 和H2S,氫元素的化合價為+1,而NaH中氫元素的化合價為-1價。

B項正確,氧元素與其他三種元素能形成H2O、H2O2、SO2、SO3、Na2O、Na2O2。

C項正確,同周期主族元素,從左到右原子半徑逐漸減小,電子層數越多,原子半徑越大,原子半徑:Na＞S＞O＞H。

D 項正確,d和a形成的化合物為H2S,硫化氫的溶液呈弱酸性。

答案:A

名師點睛:在短周期元素中,能形成電子層結構相同的b2-和c+離子的元素只能位于第二、第三周期,所以b為氧元素,c為Na元素,H 原子的核外只有一個電子,則a為H元素,d與b同族,則d為S元素,然后根據元素及其化合物的基礎知識解答即可。