【期末综合复习】人教版(2019)化学必修第一册 高一上学期期末-专题08 物质结构 元素周期律（知识串讲）

专题08  物质结构  元素周期律

一、原子组成与结构

二、核素和同位素

1．核素

具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。氕、氘、氚这三种氢原子是氢元素的三种中子数不同的原子：(H)、(D)、(T)，它们质子数相同(1个)，核外电子数相同(1个)，核内中子数不同。(H)核内无中子，(D)核内有1个中子，(T)核内有2个中子。、、核内质子数相同，所以它们属于同一种元素。

(1)每一种核素都是一种原子，不同的核素是不同的原子。由于许多元素有多种原子，所以原子种数远远大于元素种数。

(2)在天然元素中，有许多元素有多种核素，也有部分元素只有一种核素。

2．同位素

质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。

(1) “同位”是指几种核素的质子数(即核电荷数)相同，在元素周期表中占据同一位置。

(2)同位素中的“同”含义广泛，包括质子数相同、电子数相同、元素符号相同等。

(3)同位素表明的是核素间的相互关系，显然互为同位素的不同核素属于同种元素。

(4)同一元素的各种同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质基本相同。

(5)天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各同位素所占的百分数一般是不变的，即是一个定值。

归纳总结

1.元素、核素、同位素之间的联系

2.有关核素判断的易错总结

（1）原子得失电子形成的阴、阳离子中，质子数和电子数不相等，并且离子中也不一定含有电子，如H+就没有电子。

（2）并不是所有原子都是由质子、中子、电子构成的，如中就不含中子。

（3）元素周期表中已列出了112种元素，但已发现的原子并不是112种，而是远大于112种。

（4）同位素与同素异形体所指的对象不同，前者指原子，后者指单质。

（5）金刚石和石墨混合在一起，为混合物，而H2、D2、T2混合在一起为纯净物。

三、元素周期表

1.元素周期表的编排

（1）原子序数与元素的原子结构间的关系

①原子：原子序数=核电荷数=核外电子数。

②阴离子：原子序数=核外电子数−所带电荷数。

③阳离子：原子序数=核外电子数+所带电荷数。

（2）元素周期表的编排原则

①按原子序数递增的顺序，从左到右将电子层数相同的元素排成横行。

②把不同横行中最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行。

（3）元素周期表的结构

①周期(每一横行)：周期序数=电子层数

元素周期表中具有相同电子层数的元素，按原子序数递增的顺序排列的一个横行称为一个周期。

周期表中有7个横行，即有7个周期，从上到下依次为第一周期到第七周期。除第一周期外，每周期的元素都是从活泼金属——碱金属开始，逐渐过渡到活泼非金属——卤素，最后以稀有气体结束。

周期的分类及各周期元素数目：在第六周期和第七周期中有特殊的镧系和锕系元素，镧系元素包括从57号元素镧(La)到71号元素镥(Lu)共十五种元素，锕系元素包括从89号元素锕(Ac)到103号元素铹(Lr)共十五种元素。它们的电子层结构相似、性质相似，为了表的结构紧凑，将它们放在第六、七周期的同一格内，并按原子序数递增的顺序排列，分两行独列在表的下方。此外，排布在92号元素铀(U)之后的元素多数是人工进行核反应制得的元素，叫超铀元素。

②族(每一纵列)：元素周期表中共有18个纵列，第8、9、10三个纵列叫做Ⅷ族。

主族元素包括除He、Ne、Ar之外的所有短周期元素及部分长周期元素；副族元素全在长周期内。

稀有气体元素因为性质稳定，有稳定的电子结构，化合价为0，因此称为0族。

过渡元素：元素周期表中从ⅢB到ⅡB共10个纵行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多种元素，全部为金属元素，统称为过渡元素。

同一主族元素原子最外层电子数相同，且自上而下电子层数递增，原子半径逐渐增大。

由于镧系和锕系位于第3列，所以各族中元素种类最多的是ⅢB族，共32种。

2.元素周期表的应用

（1）预测新元素

为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。

（2）寻找新物质

由于在周期表中位置靠近的元素性质相近，在周期表一定区域内寻找元素，发现物质的新用途被视为一种相当有效的方法，如在周期表中金属和非金属的分界处，可以找到半导体材料。通常制造的农药，所含有的氟、氯、硫、磷等在周期表中的位置靠近，在一定的区域内。还可以在过渡元素中寻找催化剂和耐高温耐腐蚀的合金材料。

四、解元素推断题必备知识归纳

 1．与元素的原子结构相关知识归纳

(1)最外层电子数等于次外层电子数的元素有Be、Ar；最外层电子数是次外层电子数2倍的元素有C；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素有O；最外层电子数是次外层电子数4倍的元素有Ne。

(2)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、Si；次外层电子数是最外层电子数4倍的元素有Mg。

(3)内层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、P；电子总数是最外层电子数2倍的元素有Be。原子核内无中子的原子是。

(4)常见等电子微粒：

2．元素在周期表中的位置相关知识归纳 

(1)主族序数与周期序数相同的元素有H、Be、Al；主族序数是周期序数2倍的元素有C、S；主族序数是周期序数3倍的元素有O。 

(2)周期序数是主族序数2倍的元素有Li、Ca；周期序数是主族序数3倍的元素有Na。

(3)最高正价与最低负价的绝对值相等的元素有C、Si；最高正价是最低负价的绝对值3倍的元素有S。 

(4)上一周期元素所形成的阴离子和下一周期元素最高价态阳离子的电子层结构与上一周期零族元素原子的电子层结构相同。 

3．与元素性质相关知识归纳

(1)元素所形成的单质及化合物的物理特性

①颜色：常温下，单质为有色气体的元素是F、Cl；单质为淡黄色固体的元素是S；焰色反应火焰呈黄色的元素是Na，呈紫色的元素是K(透过蓝色钴玻璃)。

②状态：常温下，单质呈液态的非金属元素是Br。

③气味：有臭鸡蛋气味的气体是硫化氢，含有S元素。

④熔点：单质熔点最低的金属元素是Hg；单质熔点最高的金属元素是W；单质熔点最高的非金属元素是C；氧化物熔点最高的非金属元素是Si。

⑤硬度：单质为天然物质中硬度最大的元素是C。

⑥密度：单质最轻的金属元素是Li；单质最轻的非金属元素是H。

⑦溶解性：气态氢化物最易溶于水的元素是N。

⑧导电性：单质能导电的非金属元素是C；单质属于半导体材料的是Si。

(2)元素所形成的单质及化合物的化学特性

①无正价、无含氧酸的元素是F；单质氧化性最强、其氢化物水溶液可雕刻玻璃的元素是F；气态氢化物稳定性最强的元素是F；最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素是Cl。

②其两种同素异形体对人类生存都非常重要的元素是O(臭氧层被称为人类和生物的保护伞)；气态氢化物与最低价氧化物能反应生成单质的是S。

③气态氢化物与最高价氧化物对应水化物能起化合反应的元素是N；气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的元素是N；其中一种同素异形体在空气中能自燃的元素是P。

技巧点拨

解元素推断题的步骤与技巧

解答元素推断题，必须抓住原子结构和元素的有关性质，掌握元素周期表中主要规律，熟悉某些元素(短周期或前20号元素)的性质、存在和用途的特殊性，用分析推理法确定未知元素在周期表中的位置。 

(1)解题步骤：

①定范围，即通过审题确定题目限制的元素范围。如短周期元素、常见元素、前20 号元素等；

②挖信息，根据题目叙述，从中找出元素原子结构特征等信息；

③建联系，元素推断一定要联系“元素周期表”，心中有“表”是推断元素的基础；

④巧整合，在上述基础上，将元素周期表结构与已知信息整合，确定元素。

(2)解题技巧：

①将推断的元素代人周期表，看是否完全符合题意；

②当推断元素有多种可能时，要重新检查题意，看是否符合题目要求。

五、元素周期律

1.元素周期表中元素及其单质和化合物性质的变化规律

2.物质结构和元素周期律综合题的解答方法

依据元素“位—构—性”关系，在具体解题过程中，必须具备以下三个方面的能力：

(1)结构与位置互推问题是解题的基础：

①掌握几个关系式：电子层数=周期序数；质子数=原子序数；最外层电子数=主族序数；主族元素的最高正价=主族序数，最低负价=主族序数−8。

②熟练掌握周期表中的一些特殊规律，如各周期元素种数；稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；同族上下相邻元素原子序数的关系等。

(2)性质与位置互推问题是解题的关键：熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：元素的金属性、非金属性；气态氢化物的稳定性；最高价氧化物对应水化物的酸碱性；单质的氧化性、还原性。

(3)结构和性质的互推问题是解题的要素：

①最外层电子数决定元素原子的氧化性和还原性。

②原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。

③同主族元素最外层电子数相同，性质相似。

④判断元素金属性和非金属性的方法。

归纳总结

1.元素金属性和非金属性的判断

(1)注意不能用最外层电子数的多少判断，而应根据得失电子的难易程度。

(2)注意短周期中最高价氧化物的水化物呈强碱性的只有氢氧化钠，表现两性的是氢氧化铝。

(3)注意短周期中最高价氧化物的水化物呈强酸性的是硝酸、硫酸和高氯酸，氟元素无正价，无含氧酸。

(4)注意不能根据气态氢化物的酸性判断元素的非金属性强弱，可根据气态氢化物的稳定性或还原性判断。

(5)注意不仅金属间可发生置换反应，非金属间也可以，前者体现的是还原性强弱，而后者体现的是氧化性强弱。

2.关系图

六、化学键

1.离子键和共价键的比较

2.化学键、分子间作用力、氢键的比较

3.物质变化过程中化学键的变化

（1）化学反应过程

化学反应过程中一定有反应物中旧化学键的破坏和产物中新化学键的形成。如：

H2+F2===2HF，H—H键、F—F键均被破坏，形成H—F键。

（2）离子化合物的溶解或熔化过程

离子化合物电离阴、阳离子

（3）共价化合物的溶解或熔化过程

①溶解过程

②熔化

（4）单质的熔化或溶解过程

归纳总结

1．化学键判断的“四个不是”

(1)不是所有的物质都含有化学键，如稀有气体中不含化学键。

(2)不是只要含有共价键的物质就属于共价化合物，单质例外。

(3)不是所有的离子化合物都含有金属元素，如铵盐中含离子键。

(4)不是只要含有金属元素的化合物就是离子化合物，如氯化铝中所含的是共价键，属于共价化合物。

2．化学键和化合物关系的“三个一定”和“三个可能”

(1)“三个一定”：离子化合物中一定含离子键；含离子键的化合物一定是离子化合物；共价化合物中一定不含离子键。

(2)“三个可能”：离子化合物中可能含有共价键，如NaOH；金属与非金属形成的化合物可能是共价化合物，如AlCl3；完全由非金属形成的化合物可能是离子化合物，如NH4Cl。