专题九 物质结构与元素周期律
课标要求 考情分析 核心素养
1. 认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表中位置的关系。知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布。 2. 结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，建构元素周期律。 3. 知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和主族元素性质的递变规律。 4. 体会元素周期律（表）在学习元素化合物知识与科学研究中的重要作用。 5. 认识构成物质的微粒之间存在相互作用，结合典型实例认识离子键和共价键的形成，建立化学键概念。知道分子存在一定的空间结构。 6. 认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。 新高考3年考频 100% 宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知
试题难度 中等
考查形式 选择题
高频考向： 1.元素“位—构—性”关系：主要包括利用元素周期表或元素周期律推断元素及其化合物的性质、利用原子序数确定元素在周期表中的位置及其性质、由框图推断元素及其化合物的性质； 2.物质结构、性质及应用：主要包括根据周期表推断元素及其化合物的结构与性质、物质结构与性质的判断、元素金属性或非金属性强弱判断。
命题趋势：
物质结构与元素周期律是高中化学的重要理论知识，在新高考模式下，作为高考必考考点，重现率几乎为100%，且常考常新。考查的内容主要有：根据元素及化合物性质、新物质的结构、物质间转化关系图、原子结构或元素的位置关系等推断元素的位置，进而利用元素周期表、元素周期律比较原子结构与性质、元素性质及推断物质结构、性质与应用，试题常将“位—构—性”融合在一起进行考查。预测以元素周期表、原子序数、元素及其化合物特性推断物质结构、性质与应用将为高考的主流题型。
解题思路：
解元素推断题的一般流程：
（1）通读全题（包括问题部分），捕获题给信息，特别注意寻找隐含信息。
（2）综合有关知识对所得信息进行加工，推断出元素或物质。
（3）面对陌生内容要用相似结构性质相似的类推方法判断陌生物质的有关性质。
真题溯源
1．[2022.全国甲卷]Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其最外层电子数之和为19。Q与X、
Y、Z位于不同周期，X、Y相邻，Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是（ ）
A．非金属性：X＞Q
B．单质的熔点：X＞Y
C．简单氢化物的沸点：Z＞Q
D．最高价含氧酸的酸性：Z＞Y
2．[2021.湖北卷]金属Na溶解于液氨中形成氨合钠离子和氨合电子，向该溶液中加入穴醚类配体L，得到首个含碱金属阴离子的金黄色化合物[NaL]＋Na－。下列说法错误的是（ ）
A．Na的半径比F的大 B．Na的还原性比Na的强
C．Na的第一电离能比H的大 D．该事实说明Na也可表现非金属性
3．[2022.海南卷]短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在同周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，下列判断正确的是（ ）
A．XW3是非极性分子
B．简单氢化物沸点：X＞Y
C．Y与Z形成的化合物是离子化合物
D．X、Y、Z三种元素组成的化合物水溶液呈酸性
4．[2022.湖南卷]科学家合成了一种新的共价化合物（结构如图所示），X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是（ ）
A．原子半径：
B．非金属性：
C．Z的单质具有较强的还原性
D．原子序数为82的元素与W位于同一主族
5．[2022.浙江6月选考]X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X的核外电子数等于其周期数，YX3分子呈三角锥形，Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族，Q是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是（ ）
A．X与Z形成的10电子微粒有2种
B．Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒
C．M2Z与MQ的晶体类型不同
D．由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
6．[2022.广东卷]甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是（ ）
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
7．[2022.四川模考]短周期主族元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增加，X、Y、W位于不同周期，原子序数：3Y=Z+R，常温下，X与Y可组成两种液体二元化合物。某种缓冲溶液的主要成分结构如图。下列说法错误的是（ ）
A．R的最高价氧化物对应的水化物为强酸
B．简单氢化物的稳定性：Y＜Z
C．X、W均能与Y形成具有漂白性的化合物
D．简单离子半径：Y＞Z＞W
8．[2021.天津卷]元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，其原子半径和最外层电子数之间的关系如
图所示。下列判断正确的是（ ）
A．X的电负性比Q的大
B．Q的简单离子半径比R的大
C．Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强
D．Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的强
9．[2021.浙江1月选考]现有4种短周期主族元素X、Y、Z和Q，原子序数依次增大，其中Z、Q在同一周期。
相关信息如下表：
元素 相关信息
X 最外层电子数是核外电子总数的一半
Y 最高化合价和最低化合价之和为零
Z 单质为淡黃色固体，常存在于火山喷口附近
Q 同周期元素中原子半径最小
下列说法正确的是（ ）
A．常温时，X单质能与水发生剧烈反应
B．Y与Q元素组成的YQ4分子，空间构型为正四面体
C．Y、Z、Q最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱
D．第五周期且与Q同主族元素的单质在常温常压下呈液态
2专题九 物质结构与元素周期律
课标要求 考情分析 核心素养
1. 认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表中位置的关系。知道元素、核素的含义，了解原子核外电子的排布。 2. 结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，建构元素周期律。 3. 知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和主族元素性质的递变规律。 4. 体会元素周期律（表）在学习元素化合物知识与科学研究中的重要作用。 5. 认识构成物质的微粒之间存在相互作用，结合典型实例认识离子键和共价键的形成，建立化学键概念。知道分子存在一定的空间结构。 6. 认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。 新高考3年考频 100% 宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知
试题难度 中等
考查形式 选择题
高频考向： 1.元素“位—构—性”关系：主要包括利用元素周期表或元素周期律推断元素及其化合物的性质、利用原子序数确定元素在周期表中的位置及其性质、由框图推断元素及其化合物的性质； 2.物质结构、性质及应用：主要包括根据周期表推断元素及其化合物的结构与性质、物质结构与性质的判断、元素金属性或非金属性强弱判断。
命题趋势：
物质结构与元素周期律是高中化学的重要理论知识，在新高考模式下，作为高考必考考点，重现率几乎为100%，且常考常新。考查的内容主要有：根据元素及化合物性质、新物质的结构、物质间转化关系图、原子结构或元素的位置关系等推断元素的位置，进而利用元素周期表、元素周期律比较原子结构与性质、元素性质及推断物质结构、性质与应用，试题常将“位—构—性”融合在一起进行考查。预测以元素周期表、原子序数、元素及其化合物特性推断物质结构、性质与应用将为高考的主流题型。
解题思路：
解元素推断题的一般流程：
（1）通读全题（包括问题部分），捕获题给信息，特别注意寻找隐含信息。
（2）综合有关知识对所得信息进行加工，推断出元素或物质。
（3）面对陌生内容要用相似结构性质相似的类推方法判断陌生物质的有关性质。
真题溯源
1．[2022.全国甲卷]Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其最外层电子数之和为19。Q与X、
Y、Z位于不同周期，X、Y相邻，Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是（ ）
A．非金属性：X＞Q
B．单质的熔点：X＞Y
C．简单氢化物的沸点：Z＞Q
D．最高价含氧酸的酸性：Z＞Y
【答案】D
【解析】Q、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Q与X、Y、Z不在同一周期，Y原子最外层电子数为Q元原子内层电子数的2倍，则Q应为第二周期元素，X、Y、Z位于第三周期，Y的最外层电子数为4，则Y为Si元素，X、Y相邻，且X的原子序数小于Y，则X为Al元素，Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19，则Q、Z的最外层电子数之和为19-3-4=12，主族元素的最外层电子数最多为7，若Q的最外层电子数为7，为F元素，Z的最外层电子数为5，为P元素，若Q的最外层电子数为6，为O元素，则Z的最外层电子数为6，为S元素，若Q的最外层电子数为5，为N元素，Z的最外层电子数为7，为Cl元素；综上所述，Q为N或O或F，X为Al，Y为Si，Z为Cl或S或P，据此分析解题。
A．X为Al，Q为N或O或F，同一周期从左往右元素非金属性依次增强，同一主族从上往下依次减弱，故非金属性：Q＞X，故A错误；
B．由分析可知，X为Al属于金属晶体，Y为Si属于原子晶体或共价晶体，故单质熔点Si＞Al，即Y＞X，故B错误；
C．含有氢键的物质沸点升高，由分析可知Q为N或O或F，其简单氢化物为H2O或NH3或HF，Z为Cl或S或P，其简单氢化物为HCl或H2S或PH3，由于前者物质中存在分子间氢键，而后者物质中不存在，故沸点Q＞Z，故C错误；
D．元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，P、S、Cl的非金属性均强于Si，因此最高价含氧酸酸性：Z＞Y，故D正确；
故答案为：D。
2．[2021.湖北卷]金属Na溶解于液氨中形成氨合钠离子和氨合电子，向该溶液中加入穴醚类配体L，得到首个含碱金属阴离子的金黄色化合物[NaL]＋Na－。下列说法错误的是（ ）
A．Na的半径比F的大 B．Na的还原性比Na的强
C．Na的第一电离能比H的大 D．该事实说明Na也可表现非金属性
【答案】C
【解析】A．Na核外有3个电子层，而F核外有2个电子层，故Na的半径比F的大，故A正确；
B．Na的半径比Na的大，Na中的原子核对最外层电子的吸引力小，易失去电子，故Na的还原性比Na的强，故B正确；
C．H的1s上有2个电子，为全充满稳定结构，不易失去电子，而Na最外层有2个电子，很活泼，故Na的第一电离能比H的小，故C错误；
D．该事实说明可以形成Na，Na表现出非金属性，故D正确；
故选：C。
3．[2022.海南卷]短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在同周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，下列判断正确的是（ ）
A．XW3是非极性分子
B．简单氢化物沸点：X＞Y
C．Y与Z形成的化合物是离子化合物
D．X、Y、Z三种元素组成的化合物水溶液呈酸性
【答案】C
【解析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Y同周期并相邻，且Y是组成水的元素之一，则Y为O元素，X为N元素，Z在同周期主族元素中金属性最强，则Z为Na元素，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，则W为Cl元素，据此分析解答。
A．由分析，X为N元素，W为Cl元素，NCl3分子的空间构型为三角锥形，其正负电荷的中心不重合，属于极性分子，故A错误；
B．H2O和NH3均含有氢键，但H2O分子形成的氢键更多，故沸点H2O＞NH3，故B错误；
C．Y为O元素，Z为Na元素，两者形成的化合物为Na2O、Na2O2均为离子化合物，故C正确；
D．N、O、Na三种元素组成的化合物NaNO3呈中性、NaNO2呈碱性，故D错误；
故选：C。
4．[2022.湖南卷]科学家合成了一种新的共价化合物（结构如图所示），X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是（ ）
A．原子半径：
B．非金属性：
C．Z的单质具有较强的还原性
D．原子序数为82的元素与W位于同一主族
【答案】C
【解析】由共价化合物的结构可知，X、W形成4个共价键，Y形成2个共价键，Z形成1个共价键，X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和，则X为C元素、Y为O元素、Z为F元素、W为Si元素。
A．同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则C、O、F的原子半径大小顺序为C＞O＞F，故A正确；
B．同周期元素，从左到右元素的非金属性依次增强，同主族元素，从上到下元素的非金属性依次减弱，则C、O、Si的非金属性强弱顺序为O＞C＞Si，故B正确；
C．位于元素周期表右上角的氟元素的非金属性最强，单质具有很强的氧化性，故C错误；
D．原子序数为82的元素为铅元素，与硅元素都位于元素周期表ⅣA族，故D正确；
故选：C。
5．[2022.浙江6月选考]X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X的核外电子数等于其周期数，YX3分子呈三角锥形，Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族，Q是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是（ ）
A．X与Z形成的10电子微粒有2种
B．Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒
C．M2Z与MQ的晶体类型不同
D．由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
【答案】B
【解析】X的核外电子数等于其周期数，X为H，YX3分子呈三角锥形，Y为N，Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和，则Z为O，M与X同主族，则M为Na，Q是同周期中非金属性最强的元素，则Q为Cl，综合分析，X为H，Y为N，Z为O，M为Na，Q为Cl，以此解题。
A．由分析可知X为H，Z为O，则其形成的10电子微粒有H2O、OH-、H3O+，故A错误；
B．由分析可知Z为O，Q为Cl，可形成ClO2，有氧化性，可用于自来水消毒，故B正确；
C．由分析可知Z为O，M为Na，Q为Cl，则M2Z为Na2O，为离子晶体，MQ为NaCl，为离子晶体，晶体类型相同，故C错误；
D．由分析可知X为H，Y为N，Z为O，这三种元素可以形成NH ·H O，其溶液显碱性，故D错误；
故选：B。
6．[2022.广东卷]甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是（ ）
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
【答案】C
【解析】甲～戊是短周期元素，戊中的最高价氧化物对应水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S，若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。
A．根据层多径大，同电子层结构核多径小原则，则原子半径：丁＞戊＞乙，故A正确；
B．根据同周期从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊＞丁＞丙，故B正确；
C．甲的氢化物可能为氨气，可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生；若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，故C错误；
D．丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸、也可能是磷酸，都一定能与强碱反应，故D正确；
综上所述，答案为C。
7．[2022.四川模考]短周期主族元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增加，X、Y、W位于不同周期，原子序数：3Y=Z+R，常温下，X与Y可组成两种液体二元化合物。某种缓冲溶液的主要成分结构如图。下列说法错误的是（ ）
A．R的最高价氧化物对应的水化物为强酸
B．简单氢化物的稳定性：Y＜Z
C．X、W均能与Y形成具有漂白性的化合物
D．简单离子半径：Y＞Z＞W
【答案】A
【解析】X、Y、W位于不同周期，又因为X的原子序数最小，所以X为H元素，常温下X与Y可组成两种液态二元化合物，说明Y为O元素，某种缓冲溶液的主要成分为离子化合物，含有离子键，结合题意可知，W为Na元素，又存在原子序数：3Y=Z+R，即24=Z+R，又Z与Y同周期，即Z为F元素，R为P元素，即短周期主族元素X、Y、Z、W、R分别为H元素、O元素、F元素、Na元素、P元素，据此分析作答即可。
A．根据分析可知，R为P元素，其最高价氧化物对应的水化物为H3PO4，属于中强酸，故A错误；
B．根据分析可知，Y、Z分别为O元素、F元素，非金属性：O＜F，则氢化物的稳定性：H2O＜HF，即Y＜Z，故B正确；
C．根据分析可知，X、W、Y分别为H元素、Na元素、O元素，X、W能与Y形成H2O2、Na2O2，两者都具有漂白性，故C正确；
D．根据分析可知，Y、Z、W分别为O元素、F元素、Na元素，它们的离子核外均为2、8结构，核外排布相同时，原子序数越小，离子半径越大，所以离子半径为：O2-＞F-＞Na+，即Y＞Z＞W，故D正确；
故选：A。
8．[2021.天津卷]元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，其原子半径和最外层电子数之间的关系如
图所示。下列判断正确的是（ ）
A．X的电负性比Q的大
B．Q的简单离子半径比R的大
C．Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强
D．Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的强
【答案】B
【解析】X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，由图像中最外层电子数和原子半径的关系可知，X为
C，Y为Na，Z为S，Q为Cl，R为K。
A．C的电负性比Cl的小，故A错误；
B．核外电子数相同时质子数越大半径越小，故Q的简单离子半径比R的大，故B正确；
C．同周期元素，原子序数越大非金属性越强，则简单氢化物更稳定，则Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的
弱，故C错误；
D．同主族元素，原子序数越大金属性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则Y的最高价氧化物对应
的水化物的碱性比R的弱，故D错误；
故选：B。
9．[2021.浙江1月选考]现有4种短周期主族元素X、Y、Z和Q，原子序数依次增大，其中Z、Q在同一周期。
相关信息如下表：
元素 相关信息
X 最外层电子数是核外电子总数的一半
Y 最高化合价和最低化合价之和为零
Z 单质为淡黃色固体，常存在于火山喷口附近
Q 同周期元素中原子半径最小
下列说法正确的是（ ）
A．常温时，X单质能与水发生剧烈反应
B．Y与Q元素组成的YQ4分子，空间构型为正四面体
C．Y、Z、Q最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱
D．第五周期且与Q同主族元素的单质在常温常压下呈液态
【答案】B
【解析】X原子的最外层电子数是核外电子总数的一半，由于最外层电子数不超过8个，因此X只能是第二周期
的Be；Y元素的最高化合价和最低化合价之和为零，位于第ⅣA族，Y是C或Si；Z单质为淡黄色固体，常存在
于火山喷口附近，因此Z是S；Q是同周期元素中原子半径最小，且Z和Q位于同一周期，因此Q是Cl，据此解
答。根据以上分析可知X是Be，Y是C或Si，Z是S，Q是Cl。
A．Be的金属性弱于Mg，常温时镁和冷水几乎不反应，因此Be单质不能与水发生剧烈反应，故A错误；
B．Y与Q元素组成的CCl4或SiCl4分子，空间构型均为正四面体，故B正确；
C．Y、Z、Q三种元素的非金属性逐渐增强，非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，则最高价氧化物对应水
化物的酸性依次增强，故C错误；
D．第五周期且与Cl同主族元素的单质是碘，在常温常压下呈固态，故D错误；
故选：B。
2
