第五章物質結構元素周期律物質結構，元素周期律是中學化學中基本概念和基本理論部分的重要知識，在高考試卷中出現的幾率非常大，可以單獨成題，也可與化學反應與能量等其他部分知識綜合出題。對原子的結構及同位素概念、電子式書寫的考查多出現在第Ⅰ卷選擇題中，如2009江蘇化學2,2009廣東化學1,2009全國Ⅱ理綜，9。對元素周期律、元素周期表的考查在第Ⅰ卷選擇和第Ⅱ卷填空、判斷中多次靈活出現。如2009山東理綜11,2009廣東化學11,2009北京理綜7,10,2009四川理綜10,2009海南化學10,2009天津理綜7,2009全國Ⅰ理綜29,2009福建理綜23,2009寧夏理綜28。據近幾年此部分知識在高考試題中的展現，做出預測。(1)原子結構、同位素概念以及原子序數、質量數之間的相互關系還會出現在第Ⅰ卷中，知識難度不大但容易出錯。(2)以圍繞著結構、位置和性質三方面關系進行命題考查元素周期律、元素周期表知識的試題，在試卷中仍會重點出現，此類題目涉及的知識范圍廣，綜合性強，對考生的推理能力要求較高，重點考查元素周期律的實質，元素周期表的結構，同一周期、同一主族元素的性質遞變規律及其與原子結構的關系。(3)化學鍵的分類，單質及化合物電子式的書寫和10e－、18e－粒子的種類及它們之間的反應，這些短小精悍而又靈活的知識考查更全面。展望2011高考，此章節內容仍會以元素化合物知識為載體，注重知識的整合，用物質結構理論進行抽象推理，考查物質微粒性質。

第一節元素周期表1.了解元素周期表的結構和應用。2．了解元素、核素和同位素的含義。3．了解原子構成。了解原子序數和質量數等概念間的相互關系。4．了解堿金屬元素和鹵族元素性質。

世界上第一張元素周期表是在1869年，由俄國化學家

繪制完成的，隨著科學的不斷發展，已逐漸演變為現在的常用形式。1．按照元素在元素周期表中的順序給元素編號，得到

，則原子序數＝

＝

＝

。門捷列夫原子序數核電荷數質子數核外電子數做一做：考查周期表的族序數，你能發現族序數(含副族)的變化規律嗎？提示：短周期中族序數從ⅠA→ⅡA→ⅢA→…→ⅦA→0，長周期中族序數從ⅠA→ⅡA→ⅢB→

…→ⅦB→Ⅷ→ⅠB→ⅡB→ⅢA→…→ⅦA→0族。最外層電子數相等的元素一定都在同一族嗎？提示：周期表中族內元素的排列并非完全以最外層電子數進行的，還要根據元素的性質等，如He只有一個電子層且已排滿，達“穩定”結構，故排在“0”族，而非ⅡA族，因此最外層電子數相等的元素不一定都在同一族(特別是過渡元素)。1．質量數質量數(A)＝2．原子的表示方法質子數(Z)＋中子數(N)3．核素 具有

叫核素。4．同位素

相同而

不同的同一元素的

互稱為同位素。例如，氧元素有三種核素，這三種不同核素間互稱

。一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子質子數中子數不同核素同位素延伸：組成原子的微粒中有一些“不一定” (1)任何微粒中，質量數＝質子數＋中子數，但質子數與中子數不一定相等。 (2)有質子的微粒不一定有中子，有質子的微粒不一定有電子。 (3)質子數相同的微粒不一定屬于同一種元素。 (4)任何元素都有零價，但不一定都有負價或正價。1．堿金屬元素 堿金屬包括

六種元素，它們最外電子層上都有

個電子，在反應中很

，故都是非常活潑的金屬元素。它們統稱為堿金屬的原因是它們的

。Li、Na、K、Rb、Cs、Fr1容易失去氧化物的水化物都是可溶于水的強堿堿金金屬屬元元素素的的原原子子結結構構與與性性質質項目相似性遞變性(Li→Cs)原子結構最外電子層都是

個電子核電荷數逐漸

，電子層數

，原子半徑，核對最外層電子的引力物理性質①通常條件下，

色(銫除外)，質

②良好的

和、③密度較小，熔點①密度

(K<Na，例外)②熔、沸點化學性質①非常活潑，自然界中都以化合態存在，在化合物中都顯價②都能與

等非金屬化合③都能與

反應①與氧氣或水反應

②最高價氧化物對應水化物的堿性③元素金屬性

，單質還原性

，

是還原性最強的單質(Fr除外)1增大大逐漸漸增增多多逐漸漸增增大大逐漸漸減減弱弱銀白白軟延展展性性導電電導熱熱性性較低低漸大大逐漸漸降降低低＋1O2水越來來越越劇劇烈烈逐漸漸增增強強逐漸漸增增強強逐漸漸增增強強銫2.鹵鹵族族元元素素鹵族元元素素包包括括五種種元元素素，，它它們們最最外外層層都都有有個電電子子，，在反反應應中中很很容容易易電子子，，故故都都是是非非常常活活潑潑的的非非金金屬屬元元素素。。F、、Cl、、Br、、I、、At7得到到鹵族族元元素素的的原原子子結結構構和和性性質質項目相似性遞變性(F→I)原子結構最外電子層都是

個電子核電荷數逐漸

，電子層數

，原子半徑

，核對最外層電子的引力物理性質①都是雙原子分子，都有顏色，蒸氣都有刺激性氣味熔、沸點②在水中溶解度不大(氟氣與水反應除外)，易溶于有機溶劑①顏色逐漸變深②密度逐漸增大③熔、沸點化學性質①非常活潑，在自然界中都以化合態存在，穩定價態為

價②都能與

及絕大多數金屬化合，表現出較強的①與H2化合

。HX的穩定性

，還原性

，水溶液的酸性漸強②最高價氧化物對應水化物(氟除外)的酸性③元素非金屬性

，單質氧化性

，

是氧化性最強的單質7增大大逐漸漸增增多多逐漸漸增增大大逐漸漸減減弱弱低逐漸漸增增高高－1H2氧化化性性越來來越越難難逐漸漸減減弱弱逐漸漸增增強強逐漸漸減減弱弱逐漸漸減減弱弱逐漸漸減減弱弱氟氣氣小結結：：鹵族單單質質及及重重要要化化合合物物性性質質①鹵素素單單質質與與H2的反反應應鹵族族單單質質越越不不活活潑潑，，與與氫氫氣氣化化合合的的條條件件就就越越難難。。H2＋F2===2HF(暗暗處處化化合合并并發發生生爆爆炸炸)H2＋Cl22HCl(光光照照混混合合氣氣體體時時發發生生爆爆炸炸)H2＋Br22HBrH2＋I22HI(該該反反應應可可逆逆，，需需持持續續加加熱熱，，且且生生成成的的碘碘化化氫氫同同時時又又分分解解)②鹵素素單單質質與與水水的的反反應應氟氣氣遇遇水水發發生生劇劇烈烈反反應應：：2F2＋2H2O===4HF＋＋O2。其其余余鹵鹵族族單單質質能能溶溶于于水水，，且且部部分分與與水水反反應應：：X2＋H2OH＋＋X－＋HXO(X代代表表Cl、、Br、、I)。。從氟氟到到碘碘，，在在水水中中溶溶解解度度和和反反應應程程度度逐逐漸漸減減小小。。③鹵素素單單質質與與堿堿反反應應鹵素素單單質質均均能能與與堿堿反反應應，，其其中中氟氟氣氣與與堿堿反反應應的的化化學學方方程程式式較較復復雜雜，，不不要要求求掌掌握握(除除非非題題給給信信息息)，，常常溫溫下下氯氯氣氣和和溴溴與與堿堿反反應應的的通通式式為為：：X2＋2NaOH===NaX＋＋NaXO＋＋H2O(X為為Cl、、Br)。。④與某某些些具具有有還還原原性性的的化化合合物物反反應應二氧氧化化硫硫能能使使氯氯水水、、溴溴水水和和碘碘水水褪褪色色X2＋SO2＋2H2O===2HX＋＋H2SO4(X為為Cl、、Br、、I)⑤鹵族族單單質質間間的的置置換換反反應應a．．氣氣體體之之間間：：F2＋2HX===2HF＋X2(X代表Cl、Br、I)Cl2＋2HX===2HCl＋X2(X代表Br、I)Br2＋2HI===2HBr＋I2b．溶液：Cl2＋2X－===2Cl－＋X2(X代表Br、I)Br2＋2I－===2Br－＋I2氟氣不能與水水溶液中的鹵鹵化物發生置置換反應，因因為氟氣能跟跟水劇烈反應應。⑥鹵化氫a．在通常條條件下都是有有刺激性氣味味的氣體，極極易溶于水。。b．只有氫氟氟酸是弱酸，，其余為強酸酸。c．溴化氫和和碘化氫有強強還原性，不不可用濃H2SO4干燥。⑦碘的特性碘遇淀粉變藍藍色，利用這這一特性可以以鑒別和檢驗驗I2或淀粉的存在在；碘易升華華。1．原子的構構成粒子以及及粒子間的關關系(1)構成原子的粒粒子(2)的的含含義：表示一一個質量數為為A，質子數為Z，中子數為(A－Z)的原子。(3)有關粒粒子間的關系系①質量數(A)＝質子數(Z)＋中子數(N)；②質子數＝核電電荷數＝中性性原子的核外外電子數；③陽離子：質子子數＝核外電電子數＋電荷荷數；陰離子：質子子數＝核外電電子數－電荷荷數。2.元素、核核素、同位素素三概念比較較元素核素同位素概念具有相同核電荷數(質子數)的同類原子的總稱，與核外電子數無關具有一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子或同一元素的不同核素范圍宏觀概念，對同類原子而言，既有游離態又有化合態微觀概念，對某種元素的一種原子而言微觀概念，對某種元素的原子而言。因同位素的存在而使原子種類多于元素種類特主要通過形成的單質或化合物來體現不同的核素可能質子數相同，或中子數相同，或質量數相同，或各類數均不相同同位素質量數不同，化學性質相同；天然同位素所占原子百分比一般不變；同位素構成的化合物如H2O、D2O、T2O物理性質不同，但化學性質相同實例H、O

是不同的核素互為同位素【例1】(2009··廣東化學，，1)我國稀土資源豐豐富。下列有有關稀土元素素的說法正確的的是()A.互互為同位位素B.的的質質量數相同C.是是同同一種核素D.的的核外電子數數和中子數均均為62解析：根據同位素的的概念可直接接判斷A選項項正確。答案：A中各數、量之之間的關系一一直是高考的的重點和熱點點。解答此類類問題的關鍵鍵是要熟悉元元素符號周圍圍字母的意義義及1～20號元素微粒粒的結構特點點。各字母表示的的意義：A：質量數，Z：質子數，X：元素符號號，x：化合價，R：電荷數，m：原子個數。。(2)1～20號元素微微觀粒子中常常見等電子粒粒子①2電子粒子：：H2、He、Li＋、H－、Be2＋。②10電子粒子子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4、Na＋、Mg2＋、Al3＋、、、H3O＋、N3－、O2－、F－、OH－、等等。③18電子粒子子：Ar、SiH4、PH3、H2S、HCl、、F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH、K＋、Ca2＋、Cl－、S2－、HS－、等等。1．(2010··原創)下列敘述錯誤誤的是()A．13C和14C屬于同一種種元素，它們們互為同位素素B．1H和2H是不同的核核素，它們的的質子數相等等C．14C和14N的質量數相相等，它們的的中子數不等等D．6Li和和7Li的的電子子數相相等，，中子子數也也相等等解析：：13C、14C互為為同位位素；；14C、14N質量量數都都為14，，中子子數分分別為為8、、7；1H、2H互為為同位位素，，質子子數相相等；；6Li、、7Li互互為同同位素素，質質子數數和電電子數都都對應應相等等，但但中子子數不不相等等。答案：：D1．【【記憶憶口訣訣】2.根據各周周期元元素種種數的的變化化規律律可以以分析析得出出同周周期ⅡⅡA族族和ⅢⅢA族族元素素原子序序數的的差存存在如如下規規律。。周期序數1234567ⅡA和ⅢA族元素原子序數差無1111112525造成相鄰數據變化的原因4～5，增加了過渡元素的10個縱行6～7，ⅢB族又分別增加了鑭系和錒系各14種元素同主族族元素素原子子序數數之差差存在在下列列規律律：根根據各各周期期元素素的種種數依依次為為：第一周周期：：2種種，第第二、、三周周期各各8種種，第第四、、五周周期各各18種，，第六六周期期32種，這這樣同同主族族相鄰鄰元素素的原原子序序數之之差分分別有有：2、8、8、18、、18、32，，對于同同主族族不相相鄰的的元素素，可可將它它們的的差累累計求求得，，如：：H與與K相相差18，，可理解為為，，即2＋8＋8＝18，，又如如F和和I，，可理理解為：，，即8＋18＋＋18＝44。。【例2】同一主族族的兩兩種元元素的的原子子序數數之差差不可可能是是()A．16B．．26C．．36D．46解析：：本題考考查元元素周周期表表的結結構。。當了了解元元素周周期表表的編編排規規律后后，需需記住住同主主族相相鄰元元素的的序號號差，，從第第一周周期到到第七七周期期，同同族相相鄰周周期的的原子子序號號相差差依次次為2、8、8、18、、18、32，，在以以上各各選項項中，，有8＋8＝16、、8＋＋18＝26、、18＋18＝＝36，而而D選選項中中的46是是不可可能具具有的的。答案：：D2．(2010·模模擬精精選，，武漢漢模擬擬)原子序數數為z的元素素R，，在周周期表表中位位于A、B、C、D四種種元素素的中中間，，A、、B、、C、、D四四種元元素的的原子子序數數之和和為下下列數數據，，其中中不可可能的的是()A．4zB．4z＋10C．．4z＋5D．4z＋14解析：：由周期期表的的結構構可知知C與與R或或R與與D的的原子子序數數之差差可能能為8、18、、32。即即C、、D原原子序序數之之和存存在三三種情情況：：2z、2z＋10或2z＋14。而而A、、B原原子序序數之之和為為2z(如右右圖)。答案：：CCAzRBD【例1】下列關于原子子的幾種描描述中錯誤誤的是()A．16O與17O具有相同同的電子數數B．18O與19F具有相同同的中子數數C．15N與14N具有相同同的質子數數D．12C與13C具有相同同的質量數數解析：中子數＝質質量數－質質子數。16O與17O互為同位位素，具有有相同的電電子數，A正確。18O含有8個個質子，中中子數＝18－8＝＝10；19F含有9個個質子，中中子數＝19－9＝＝10，B正確。15N與14N互為同位位素，具有有相同的質質子數，C正確；12C與13C的質量數數分別是12和13，D不正正確。答案：D高分策略本題易忽視視質量數、、質子數、、中子數、、電子數之之間的關系系，錯選A或B，解本類題要要注意掌握握以下幾個個數量關系系：(1)質子子數＋中子子數＝質量量數(2)原子子的核外電電子數＝核核內質子數數＝核電荷荷數(3)陽離離子核外電電子數＝核核內質子數數－電荷數數(4)陰離離子核外電電子數＝核核內質子數數＋電荷數數【例2】(2009·重慶慶理綜，29)(15分)化合物A由周周期不同的的短周期元元素X、Y組成，是是良好的耐耐熱沖擊材材料。(1)X的的單質既可可與鹽酸反反應，又可可與NaOH溶液反反應，X的的原子結構構示意圖為為________________________________________________________________________。(2)X的的硫酸鹽溶溶液與過量量NaOH溶液反應應的離子方方程式為________________________________________________________________________。。(3)一定定條件下，，A和水緩緩慢作用生生成含Y的的化合物Z，Z分子子含有10個電子。。①Z與H2O2反應，其產產物之一是是Y的單質質，Y單質質的電子式式為________；Z分分子的結構構呈________。②A的化學式式是________________________。(4)X的的單質、石石墨和二氧氧化鈦(TiO2)按比例混混合，高溫溫下反應得得到的化合合物均由兩兩種元素組組成，且都都是新型陶陶