選擇題突破三　物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律

專題二物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)選擇題突破三物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律重溫經(jīng)典明確考向NO.1命題角度1元素“位—構(gòu)—性”綜合推斷1.(2020·山東卷,3)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的2倍,Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2,Y、W最外層電子數(shù)相同。下列說法正確的是(

)A.第一電離能:W>X>Y>ZB.簡單離子的還原性:Y>X>WC.簡單離子的半徑:W>X>Y>ZD.氫化物水溶液的酸性:Y>W√解析:根據(jù)Z與X可形成淡黃色化合物Z2X2,即該化合物為Na2O2,結(jié)合原子序數(shù)關(guān)系可知,X為O元素,Z為Na元素;基態(tài)O原子核外有8個電子,是最高能級2p上排布的電子數(shù)的2倍;由原子序數(shù)關(guān)系可知Y為F元素,則與其同主族的W為Cl元素。根據(jù)第一電離能遞變規(guī)律,可知其第一電離能相對大小順序為F>O>Cl>Na,A項錯誤;根據(jù)非金屬性F>O>Cl,可知簡單離子的還原性Cl->O2->F-,B項錯誤;根據(jù)離子半徑的變化規(guī)律,可知簡單離子半徑Cl->O2->F->Na+,C項正確;氫化物水溶液的酸性HF<HCl,D項錯誤。2.(2023·遼寧卷,9)某種鎂鹽具有良好的電化學(xué)性能,其陰離子結(jié)構(gòu)如圖所示。W、X、Y、Z、Q是核電荷數(shù)依次增大的短周期元素,W、Y原子序數(shù)之和等于Z,Y原子價電子數(shù)是Q原子價電子數(shù)的2倍。下列說法錯誤的是(

)A.W與X的化合物為極性分子B.第一電離能Z>Y>XC.Q的氧化物是兩性氧化物D.該陰離子中含有配位鍵√解析:W、X、Y、Z、Q是核電荷數(shù)依次增大的短周期元素,W形成1個單鍵且核電荷數(shù)最小,W為H,X形成4個單鍵,核電荷數(shù)大于H,且小于其他三種元素,X為C,Y形成2個單鍵,核電荷數(shù)大于C,Y為O,W、Y原子序數(shù)之和等于Z,Z為F,Y原子價電子數(shù)為Q原子價電子數(shù)的2倍,Q為Al。W與X的化合物不一定為極性分子,如CH4就是非極性分子,A錯誤;同周期主族元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,則第一電離能F>O>C,B正確;Q為Al,Al2O3為兩性氧化物,C正確;該陰離子中L與Q之間存在配位鍵,D正確。3.(2021·山東卷,4)X、Y為第三周期元素、Y最高正價與最低負(fù)價的代數(shù)和為6,二者形成的一種化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列說法錯誤的是(

)A.原子半徑:X>YB.簡單氫化物的還原性:X>YC.同周期元素形成的單質(zhì)中Y氧化性最強(qiáng)D.同周期中第一電離能小于X的元素有4種√解析:Y位于第三周期,且最高正價與最低負(fù)價的代數(shù)和為6,則Y是Cl元素,由X、Y形成的陰離子和陽離子知,X與Y容易形成共價鍵,根據(jù)化合物的形式知X是P元素。P與Cl在同一周期,則P原子半徑大,即X>Y,A項正確;兩者對應(yīng)的簡單氫化物分別是PH3和HCl,半徑是P3->Cl-,所以PH3的失電子能力強(qiáng),還原性強(qiáng),即X>Y,B項正確;同周期元素從左到右,金屬性減弱,非金屬性增強(qiáng),各元素對應(yīng)的金屬單質(zhì)的還原性減弱,非金屬單質(zhì)的氧化性增強(qiáng),所以Cl2的氧化性最強(qiáng),C項正確;同周期元素從左到右,第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢,第ⅡA、第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素的第一電離能,所以第三周期元素第一電離能從小到大依次為Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl,所以同周期中第一電離能小于P的元素有5種,D項錯誤。命題角度2物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系1.(2022·山東卷,5)AlN、GaN屬于第三代半導(dǎo)體材料,二者成鍵結(jié)構(gòu)與金剛石相似,晶體中只存在N—Al鍵、N—Ga鍵。下列說法錯誤的是(

)A.GaN的熔點(diǎn)高于AlNB.晶體中所有化學(xué)鍵均為極性鍵C.晶體中所有原子均采取sp3雜化D.晶體中所有原子的配位數(shù)均相同√解析:Al和Ga均為第ⅢA族元素,N屬于第ⅤA族元素,AlN、GaN的成鍵結(jié)構(gòu)與金剛石相似,則其為共價晶體,且其與金剛石互為等電子體,等電子體之間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似。AlN、GaN晶體中,N原子與其相鄰的原子形成3個普通共價鍵和1個配位鍵。因為AlN、GaN為結(jié)構(gòu)相似的共價晶體,Al原子的半徑小于Ga原子的,N—Al鍵的鍵長小于N—Ga鍵的,則N—Al鍵的鍵能較大,鍵能越大,則其對應(yīng)的共價晶體的熔點(diǎn)越高,故AlN的熔點(diǎn)高于GaN的,A錯誤;不同種元素的原子之間形成的共價鍵為極性鍵,故兩種晶體中所有化學(xué)鍵均為極性鍵,B正確;金剛石中每個C原子形成4個共價鍵(即C原子的價層電子對數(shù)為4),C原子無孤電子對,故C原子均采取sp3雜化,由于AlN、GaN與金剛石互為等電子體,則其晶體中所有原子均采取sp3雜化,C正確;金剛石中每個C原子與其周圍4個C原子形成共價鍵,則C原子的配位數(shù)是4,由于AlN、GaN與金剛石互為等電子體,則其晶體中所有原子的配位數(shù)也均為4,D正確?！?.(2021·山東卷,9)關(guān)于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),下列說法錯誤的是(

)A.CH3OH為極性分子B.N2H4空間結(jié)構(gòu)為平面形C.N2H4的沸點(diǎn)高于(CH3)2NNH2D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N雜化方式均相同√解析:化合物中鍵能越大,該物質(zhì)越穩(wěn)定,由于鍵能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,故可判斷穩(wěn)定性C2H6>Si2H6,A項正確;SiC與金剛石均為有共價鍵三維骨架結(jié)構(gòu)的共價晶體,兩者成鍵和結(jié)構(gòu)均相似,均具有很高的硬度,B項正確;根據(jù)非金屬性C>Si,可知還原性SiH4>CH4,C項錯誤;由于原子半徑Si>C,Si原子間難形成p-pπ鍵,故決定了Si原子間很難形成雙鍵,D項正確。物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律是中學(xué)化學(xué)重要的基本理論之一,在高考中占有重要的地位。通常以選擇題的形式考查構(gòu)造原理、化學(xué)鍵、空間結(jié)構(gòu)、雜化類型、分子的性質(zhì)、配合物理論、元素性質(zhì)(金屬性、非金屬性、粒子半徑大小、第一電離能、電負(fù)性等)、化合物性質(zhì)(氫化物穩(wěn)定性、最高價含氧酸酸性、氫化物的還原性等)、“位—構(gòu)—性”的關(guān)系及應(yīng)用。對于“位—構(gòu)—性”的關(guān)系及應(yīng)用,題目一般通過圖表、文字、分子結(jié)構(gòu)式等手段推斷元素種類,并在確定元素的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考查學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)周期性變化規(guī)律的理解,要求學(xué)生能將元素周期表、原子的電子層結(jié)構(gòu)、元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)等內(nèi)容結(jié)合起來進(jìn)行綜合運(yùn)用。通過考查學(xué)生分析、提取信息并進(jìn)行綜合應(yīng)用的能力,體現(xiàn)了宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。從山東卷近幾年考情看,周期表、周期律逐漸淡化,結(jié)構(gòu)內(nèi)容有所增加。復(fù)習(xí)過程中應(yīng)該注重物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)習(xí),可以適當(dāng)減少周期表、周期律內(nèi)容的復(fù)習(xí)。夯實必備提升知能NO.2知能點(diǎn)1粒子的結(jié)構(gòu)1.一個信息豐富的粒子(原子或離子)符號2.粒子間的“四個”數(shù)量關(guān)系(1)質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)。(2)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。(3)質(zhì)子數(shù)=陽離子的核外電子數(shù)+陽離子所帶正電荷數(shù)。(4)質(zhì)子數(shù)=陰離子的核外電子數(shù)-陰離子所帶負(fù)電荷數(shù)。3.粒子的結(jié)構(gòu)常見圖式知能點(diǎn)2元素周期表與元素周期律一、強(qiáng)化記憶元素周期表二、元素周期律1.主族元素周期性變化規(guī)律項目同周期(左→右)同主族(上→下)結(jié)構(gòu)原子半徑逐漸減小逐漸增大離子半徑陽離子逐漸減小;陰離子逐漸減小;r(陰離子)>r(陽離子)逐漸增大性質(zhì)元素的金屬性、非金屬性金屬性逐漸減弱;非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng);非金屬性逐漸減弱氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸堿性堿性逐漸減弱;酸性逐漸增強(qiáng)堿性逐漸增強(qiáng);酸性逐漸減弱2.粒子半徑大小的比較方法(1)原子半徑。①電子層數(shù)相同時,隨原子序數(shù)遞增,原子半徑減小。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。②最外層電子數(shù)相同時,隨電子層數(shù)遞增,原子半徑增大。如r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)。(2)離子半徑。①同種元素的離子半徑:陰離子大于原子,原子大于陽離子,低價陽離子大于高價陽離子。如r(Cl-)>r(Cl),r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)。②電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,半徑越小。如r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。③帶相同電荷的離子,電子層數(shù)越多,半徑越大。如r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)<r(Te2-)。④帶電荷數(shù)、電子層數(shù)均不同的離子可選一種離子參照比較。如比較r(K+)與r(Mg2+),可選r(Na+)為參照,可知r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+)。3.元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的判斷方法4.元素第一電離能、電負(fù)性的變化規(guī)律(1)元素第一電離能的變化規(guī)律。一般規(guī)律同一周期,隨著原子序數(shù)的增大,元素的第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢,稀有氣體元素的第一電離能最大,堿金屬元素的第一電離能最小;同一主族,隨著電子層數(shù)的增加,元素的第一電離能逐漸減小特殊情況第一電離能的變化與元素原子的核外電子排布有關(guān)。通常情況下,當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半充滿(p3、d5、f7)和全充滿(p6、d10、f14)結(jié)構(gòu)時,原子的能量較低,該元素具有較大的第一電離能。如同周期主族元素,第ⅡA族元素的原子最外層p軌道全空,第ⅤA族元素的原子最外層p軌道半充滿,比較穩(wěn)定,所以其第一電離能大于同周期相鄰的主族元素(2)元素電負(fù)性的變化規(guī)律。①同周期從左到右,主族元素的電負(fù)性逐漸增大。②同主族從上到下,元素的電負(fù)性逐漸減小。③元素的非金屬性越強(qiáng),元素的電負(fù)性越大。知能點(diǎn)3元素“位—構(gòu)—性”的推斷及綜合應(yīng)用該類題目往往將元素化合物知識、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、化學(xué)基本理論等知識串聯(lián)起來,綜合性較強(qiáng),解題的關(guān)鍵是正確推斷元素。(1)依據(jù)原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物質(zhì)的特殊組成推斷元素。①原子半徑最小的元素是H。②除氫外,原子半徑最小的元素是F。③短周期主族元素中原子半徑最大的元素是Na。④第三周期主族元素形成的簡單離子中,半徑最小的元素是Al。⑤原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素是C,3倍的元素是O。⑥短周期元素中,原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)一半的元素是Li、P。⑦同主族相鄰元素原子序數(shù)相差一倍的元素是O、S。⑧短周期元素中,第一電離能最小的元素是Na,電負(fù)性最大的元素是F。⑨前四周期元素中,單電子數(shù)最多的元素是Cr。⑩常見A2B2型化合物有H2O2、Na2O2、C2H2。?常見的一種元素存在幾種單質(zhì)的元素是C、P、O、S。知能點(diǎn)4分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系雜化軌道類型雜化軌道數(shù)目分子空間結(jié)構(gòu)實例sp2直線形CO2、BeCl2、HgCl2sp23平面三角形BF3、BCl3、CH2OV形SO2、SnBr2sp34四面體形CH4、CCl4、CH3Cl三角錐形NH3、PH3、NF3V形H2S、H2O注意:雜化軌道數(shù)=與中心原子結(jié)合的原子數(shù)+中心原子的孤電子對數(shù)。2.粒子空間結(jié)構(gòu)與價層電子對互斥模型(2)利用價層電子對互斥理論判斷分子(或離子)空間結(jié)構(gòu)。3.鍵角大小的判斷方法(1)不同雜化類型:如鍵角CH4<BF3<CO2。(2)單鍵、雙鍵、三鍵的影響。三鍵與三鍵之間的排斥力>雙鍵與雙鍵之間的排斥力>單鍵與單鍵之間的排斥力。(4)雜化類型和孤電子對數(shù)均相同,中心原子的電負(fù)性越大,鍵角越大。如鍵角:NH3>PH3>AsH3。(5)雜化類型和孤電子對數(shù)相同,配位原子電負(fù)性越大,鍵角越小。正四面體形、平面正三角形、直線形結(jié)構(gòu)除外。如鍵角:NF3<NH3。4.共價鍵(1)σ鍵、π鍵的判斷。①由軌道重疊方式判斷:“頭碰頭”重疊為σ鍵,“肩并肩”重疊為π鍵。②由共用電子對數(shù)判斷:單鍵為σ鍵;雙鍵或三鍵,其中一個為σ鍵,其余為π鍵。③由成鍵軌道類型判斷:s軌道形成的共價鍵全部是σ鍵;雜化軌道形成的共價鍵全部為σ鍵。(2)配位鍵與配合物。①配位鍵。一方提供孤電子對,另一方提供空軌道形成的共價鍵。②配位鍵的表示方法。如A→B:A表示提供孤電子對的原子,B表示接受孤電子對的原子。③配合物的組成。如硫酸四氨合銅,化學(xué)式為[Cu(NH3)4]SO4,Cu2+為中心離子,NH3為配體,配位鍵的數(shù)目為4,配位數(shù)為4,表示為。④配合物的形成條件。5.分子性質(zhì)(1)分子結(jié)構(gòu)與分子極性的關(guān)系。(2)溶解性。①“相似相溶”規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑,極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑,若存在氫鍵,則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。②“相似相溶”還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小。演練考向凝練素養(yǎng)NO.3命題角度1元素“位—構(gòu)—性”綜合推斷1.(2023·山東濰坊校聯(lián)考)周期表前四周期的元素X、Y、Z、Q、R,原子序數(shù)依次增大。X的核外電子總數(shù)與其周期序數(shù)相同,Y的價層電子中的未成對電子有3個,Z的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,Q與Z同族,R的最外層只有1個電子,內(nèi)層全充滿。下列判斷正確的是(

)A.簡單氫化物的熱穩(wěn)定性:Z>Y>QB.非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序:Z>Q>Y>XC.X和Y形成的化合物中均為極性鍵D.R為金屬元素,屬于s區(qū)√解析:X的核外電子總數(shù)與其周期序數(shù)相同,所以X為H,Y的價層電子中的未成對電子有3個,所以Y為N或P或As,Z的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,所以Z為O,則Y為N,R的最外層只有1個電子,其次外層所有軌道均是全充滿狀態(tài),所以R為Cu,Q與Z同族,所以Q為S,綜上所述,X為H,Y為N,Z為O,Q為S,R為Cu。元素的電負(fù)性越大,其簡單氫化物越穩(wěn)定,所以簡單氫化物的熱穩(wěn)定性Z(O)>Y(N)>Q(S),A正確;非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序為Z(O)>Y(N)>Q(S)>X(H),B錯誤;X和Y形成的化合物N2H4中既有極性鍵又有非極性鍵,C錯誤;R為金屬元素銅,屬于ds區(qū),D錯誤?！?.(2023·山東棗莊二模)X、Y、Z、W均屬于短周期元素,其中X、Y位于同一主族,Y、Z、W處于同一周期。X原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍,基態(tài)Z原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的5倍,同周期中W電負(fù)性最大。下列說法正確的是(

)A.簡單離子半徑由小到大的順序:X<Z<Y<WB.Y元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物的化學(xué)式可表示為H3YO4C.上述元素形成的簡單氫化物中X的氫化物沸點(diǎn)最高、最穩(wěn)定D.第一電離能:Z<Y<W<X√解析:X、Y、Z、W都屬于短周期元素,X原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍,則X有2個電子層,最外層電子數(shù)為6,X為O;X、Y位于同一主族,則Y為S;Y、Z、W處于同一周期,同周期中W電負(fù)性最大,則W為Cl;基態(tài)Z原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的5倍,Z的最高能級為3p,Z為P。電子層數(shù)越多、離子半徑越大,具有相同電子排布的離子,原子序數(shù)大的離子半徑小,則簡單離子半徑由小到大的順序為X(O)<W(Cl)<Y(S)<Z(P),故A錯誤;Y(S)元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物的化學(xué)式可表示為H2YO4(H2SO4),故B錯誤;題述元素形成的簡單氫化物中X(O)的氫化物之間存在氫鍵,沸點(diǎn)最高,且O的非金屬性最強(qiáng),簡單氫化物