专题四 物质结构 元素周期律[下学期]
文档属性
| 名称 | 专题四 物质结构 元素周期律[下学期] |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 515.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2007-04-25 11:04:00 | ||
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文档简介
专题四 物质结构 元素周期律
直击高考考点
本专题是高考的重点和热点，每一年高考都有涉及。原子结构和同位素的考点，常以重大科技成果为题材，寓教于考；化学键类型与晶体类型的判断、成键原子最外层8电子结构的判断、离子化合物和共价化合物的电子式、各类晶体物理性质的比较、晶体的空间结构等是高考的重点内容。本部分考试大纲的要求：
1．了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3．了解原子核外电子排布。
4．掌握元素周期律的实质。了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）及其应用。
5．以第３周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
6．以ⅠＡ和ⅦＡ族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
7．了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
8．了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。
今后的题型将可能向多角度、多层次、多方位的方向发展。将元素周期率与元素周期表知识与元素化合物知识相结合，进行定性推断、归纳总结、定量计算等。
知识要点串讲
要点一 构成原子或离子的各基本粒子间的数量关系
1．质子数 + 中子数 = 质量数 = 原子的近似相对原子质量
2．原子的核外电子数 = 核内质子数 = 核电荷数
3．阳离子核外电子数 = 核内质子数 – 电荷数
4．阴离子核外电子数 = 核内质子数 + 电荷数
5．核外电子数相同的粒子规律
(1)与He原子电子层结构相同的离子有（2电子结构）：H-、Li+、Be2+
(2)与Ne原子电子层结构相同的离子有（10电子结构）：阴离子有F-、O2-、N3-、OH-、NH2-；阳离
子有Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+；分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4
(3)与Ar原子电子层结构相同的离子有（18电子结构）：阴离子有P3-、S2-、Cl-、HS-；阳离子有K+、
Ca2+；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4
6．核素与同位素
(1)相对原子质量的计算：
元素的相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的原子个数百分比求出的平均值。
＝Arl*a1％+Ar2＊a2％+
其中Ar1、Ar2…为各种同位素的相对原子质量，a1％、a2％…为同位素的原子数百分比或同位素的原子的物质的量分数但不是质量分数。
(2)同位素的特征：
①同一元素的各种同位素(原子)虽然质量数不同，但化学性质几乎完全一样；②天然存在的元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。
要点二 元素金属性和非金属性强弱的实验标志
1．金属性强弱的判断原则
(1)元素的单质与水或酸反应置换出氢的难易或反应的剧烈程度
(2)元素的氧化物对应的水化物即氢氧化物的碱性强弱
(3)元素的单质的还原性 (4)对应离子的氧化性强弱(Fe3+除外)
(5)相互置换反应 (6)原电池反应中正负极
2．非金属性强弱判断原则
(1)与H2反应生成气态氢化物的难易或反应的剧烈程度或生成气态氢化物的稳定性强弱
(2)元素最高价氧化物对应的水化物酸性强弱 (3)相互置换反应
(4)单质的氧化性强弱 (5)对应离子的还原性强弱
注意：金属性的强弱不等于还原性的强弱，同理非金属性的强弱不等于氧化性的强弱。例如I－有较强
的还原性而不是金属性；Ag+有氧化性而不是非金属性。
要点三 元素周期表的规律
(1)元素周期表中元素性质的递变规律
元素性质 同周期元素（左→右） 同主族元素（上→下）
最外层电子数 逐渐增多（1e—→8e—） 相同
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
主要化合价 最高正价逐渐增大（＋1→＋7）最低负价＝－(8－主族序数) 最高正价、最低负价相同最高正价＝主族序数
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强
非金属元素气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱金属性逐渐增强
(2)若主族元素族序数为m，周期数为n，则：当m／n<1时，为金属元素，其氧化物的水化物显碱性；当m／n=1时，为两性元素(氢除外)，其氧化物的水化物显两性；当m／n>1时，为非金属元素，其最高价氧化物的水化物显酸性。无论同周期还是同族中，m／n值越小，元素的金属性越强，其对应氧化物的水化物的碱性越强；m／n值越大，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强。
(3)对角线规则
周期表中A、B两元素若处在如左图所示的位置，则性质相似。如Be
和Al单质在常温下均能被浓H2SO4钝化；BeO和Al2O3均显示两性;A1C13 B
和BeCl2均为共价化合物等。
要点四 化学键和分子结构
1．化学键与分子间作用力
概念 范围 能量 性质影响
化学键 相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用 分子内或某些晶体内 键能一般为：12～800KJ/mol 主要影响分子的化学性质
分子间作用力 物质的分子间存在的微弱的相互作用 分子间 约几个至数十个KJ/mol 主要影响物质的物理性质
2．极性分子和非极性分子
(1)只含有非极性键的单质分子是非极性分子。
(2)含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。
(3)含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。
注意：判断ABn型分子可参考使用以下经验规律：①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子；②若中心原子有孤对电子（未参与成键的电子对）则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。
要点五 晶体结构
1．判断晶体类型的方法
(1)依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断
离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用是分子间作用力是范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。
(2)依据物质的分类判断
金属氧化物（如K2O、Na2O2等），强碱（如NaCl、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外）与合金都是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度；原子晶体熔点高，常在1000度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。
(4)依据导电性判断
离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体，但石墨等导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质（主要是酸和非金属氢化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电；金属晶体是良导体。
2．晶体熔、沸点比较规律：
(1)不同晶体类型的物质：原子晶体>离子晶体>分子晶体；金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞、铯等。
(2)同一晶体类型的物质，需比较晶体内部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越高。
原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
离子晶体：要比较离子键的强弱，一般地说，阴、阳离子的电荷数越大，离子半径越小，则离子间作用就越强，其离子晶体熔沸点越高。如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>KCl。
分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。
在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点:CO>N2。
金属晶体：要比较离子的电荷数和离子的半径，离子的电荷数越多，半径越小，其金属键就越强，金属熔沸点越高，如熔点:Al>Mg>Na。
由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为：
原子晶体→共价键键能→键长→原子半径
分子晶体→分子间作用力→相对分子质量
离子晶体→离子键强弱→离子电荷、离子半径
(3)常温常压下状态：
①熔点：固体物质>液态物质
②沸点：液态物质>气态物质
3．常见的几种晶体的结构分析
(1)氯化钠晶体
NaCl晶体中Na+和Cl-交替占据立方体的顶点而向空间延伸。在每个Na+周围最近的等距离（设为a）的Cl-有6个（上、下、左、右、前、后），在每个Cl-周围最近的等距离的Na+ 亦有6个；在每个Na+周围最近的等距离（必为a）的Na+有12个（同层4个，上层4个，下层4个），在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-亦有12个。
(2)氯化铯晶体
CsCl晶体是一种立方体结构——每8个Cs+、8个Cl-各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种离子（Cl-或Cs+）。在每个Cs+周围最近的等距离（设为a/2）的Cl-有8个，在每个Cl-周围最近的等距离的Cs+亦有8个；在每个Cs+周围最近的等距离（必为a）的Cs+有6个（上、下、左、右、前、后），在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-亦有6个。
(3)二氧化碳晶体
干冰晶体中每8个CO2构成立方体且再在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离（a/2, a为立方体棱长）最近的CO2有12个（同层4个，上层4个、下层4个）。
(4)白磷分子的结构
白磷（P4）分子的结构是一个正四面体，其中每个P原子均以三个共价键与另外三个P原子相结合，P-P键之间的夹角为600。白磷缓慢氧化或在不充分的空气中燃烧时，P-P键断开而嵌入一个氧原子，就生成了分子式为P4O6)的磷的低价氧化物。在这种氧化物分子中每个磷原子还有一对孤对电子，可以在继续氧化中结合4个氧原子而生成分子式为P4O10的磷的高价氧化物。
(5)Cn的结构
①中有五边形和六边形，每个五边形占有的碳原子数应为5/3个，而每个六边形占有的碳原子数为2个。
②关于棱数，由于每个孤立的碳原子周围有三个键（一个双键，两个单键）。而每个键却又是两个碳原子所共有，因此棱数=n×3×（1/2）
③单、双键数的求法：
单键数+双键数=总棱边数 单键数=2×双键数（即单键数为双键数的2倍）
④五边形及六边形数目的求法：
设五边形为a个，六边形为b个，则有：
a+2×b=n，n+ (a + b)-n×=2(欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2)
a、 b由两式联立方程组求解可得。
(6)金刚石晶体
金刚石晶体是一种空间网状结构——每个C与另4个C以共价键结合，前者位于正四
面体顶点。晶体中所有C-C键长相等、键角相等（均为109028’）；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4个C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子个数与C-C键数之比为4×:4=1:2。
(7)二氧化硅晶体
SiO2中每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用。
每个正四面体占有一个完整的Si、四个“半O原子”，故晶体中Si原子与O原子个数比为1：（4×1/2）=1：2
(8)石墨晶体
石墨晶体是一种混合型晶体——层内存在共价键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、分子晶体的特征和特性。在层内，每个C与3个C形成C-C键，构成正六边形，键长相等，键角相等（均为1200）；在晶体中，每个C参与3条C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故每个正六边形平均只占有6×1/3=2个C,C原子个数与C-C键数之比为
2：×3 =2：3。
热点题型探究
题型一 原子结构特点
【典例1】13C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtǔWthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是
A．13C与15N有相同的中子数 B．13C与C60 互为同素异形体
C．14N与15N互为同位素 D． 15N的核外电子数与中子数相同
解析：元素符号左下角的可表示原子序数、原子核中的质子数或者电中性时原子核外的电子数；左上角的数字代表原子质量数，即质子数加中子数；右下角的数字可表示单质分子中的原子数。
答案：C
点评：化学符号是化学中最基本的传递信息的载体，元素符号的上下标，更含有有关原子结构的丰富信息，这是中学化学一个重要的知识点。
【变式训练】
1．下列指定微粒的个数比为2:1的是 ( )
A．Be2+离子中的质子和电子 B．12H原子中的中子和质子
C．NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子
D．BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
题型二 8电子、10电子、18电子结构的应用
【典例2】下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（ ）
A．BeCl2 B．PCl3 C．PCl5 D．N2
解析：方法一：本题对原子结构、分子结构、化学键知识进行综合考查。首先应对题中四种分子逐一分析。在BeCl2分子中，Cl原子最外层有7个电子，只能与Be原子共用一对电子成为8电子的稳定结构; 而Be原子最外层只有2个电子，可与2个Cl原子形成共价键，最外层变为4个电子，不能满足8电子结构。PCl3分子的电子式为，所有原子都满足最外层8电子结构。PCl5分子中, P原子最外层有5个电子, 若使5个
Cl原子均满足8电子结构, 其5个电子应分别与P原子形成共价键, 从而使P原子最外层电子变为10个,也不符合题意。N2分子的电子式为，每个原子均满足8电子结构。
方法二：本题还可从另一角度求解。若分子中所有原子最外层均满足8电子结构, 则分子中各原子的最外层电子数之和应为: 8分子中原子总数-2共价键总数，即若要满足题目要求，BeCl2分子中各原子最外层电子数之和应为83-22＝20而实际为16, 缺少电子, 不能满足所有原子最外层都是8电子结构。同理PCl3、PCl5、N2分子最外层电子数之和应分别为26、38、10, 而实际为26、40、10, 显然, PCl5分子中有多余电子，也不能满足题目要求。
答案： B、D
【典例3】A、B、C、D均为短周期元素，B、A可形成两种液态化合物，其原子个数比分别为1∶1和2∶1，且分子中电子总数分别为18和10。B与D能形成一种极易溶于水的气体X，X的水溶液呈碱性，X分子可以结合一个质子形成阳离子Z。B与C能形成极易溶于水的酸性气体Y，Y的水溶液呈酸性。Y分子中的电子数为18，A、B、D形成离子化合物，其化学式为B4A3D2，其水溶液呈弱酸性。请回答：
(1)元素符号A._______、B._______、C._______、D._______。
(2)X分子空间构型为_________，Y分子的电子式为_________。
(3)B4A3D2水溶液呈酸性的离子方程式____________。
(4)液态X能电离（可根据B2A电离推知），其电离方程式为_________。
解析：(1)短周期元素中可形成10电子的分子有：HF、H2O、NH3和CH4。因为A和B形成液态化合物，所以A为氧，B为氢。根据X气体的水溶液呈碱性，知X为NH3，则D为氮元素，Z为NH。Y分子中有18个电子且具有酸性，Y为HCl，C为氯元素。
(3)组成为H4O3N2的化学式为NH4NO3，其中NH水解使溶液呈酸性。
(4)水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，由此类推：NH3＋NH3NH＋NH。
答案：(1)O H Cl N (2)三角锥形 H∶∶
(3)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋ (4)2NH3NH＋NH
【变式训练】
2．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是
A．光气（COCl2） B．六氟化硫
C．二氟化氙 D．三氟化硼
3． A、B、C、D、E是中学化学常见的分子或离子，它们具有相同的电子数，且A是由5个原子核组成的粒子。它们之间可发生如下变化：A＋B====C＋D；B＋E====2D，且D与大多数酸性氧化物及碱性氧化物均能反应。
(1)写出A的电子式_______；写出E的电子式_______。
(2)B的化学式为_______；C的化学式为__________；D的化学式为__________；E的化学式为_______。
(3)用电子式表示D的形成过程：__________________________________________________。
题型三 元素的结构、性质、位置之间的关系
【典例4】有三种短周期元素，最外层电子数之和为17，质子数之和为31。如果这三种元素中有一种是氩元素，则关于另外两种元素的说法不正确的是
A．如果一种元素是金属元素，则另一种元素一定是稀有元素
B．如果一种元素的单质通常情况下是气体，则另一种元素的单质通常情况下是固体
C．如果一种元素的气态氢化物是三角锥形分子，则另一种元素的气态氢化物可能是正四
面体形分子
D．如果一种元素的最高正价是＋3，则另一种元素的单质有两种常见的同素异形体
解析：由题所给信息可知，除氩以外的另两种短周期元素最外层电子数之和为9，质子数之和为13，可知内层电子数和为4，均为第二周期，可能为Li、Ne；Be、F；B、O；C、N组合。A中一种是金属元素，另一种可能是Ne，也可能是氟，A不正确；B中一种是气体，另一种可能是Li、Be、B、C通常状况下是固体；C中气态氢化物是三角锥分子，是NH3，另一种元素的气态氢化物可以是CH4或其它气态烃；D中最高价为正三价，是B元素，另一种元素是O元素，存在O2和O3两种常见同素异形体。
答案：A
方法探究：解这类题目的关健是了解元素周期表的结构，掌握元素的原子结构，在周期表中的位置及元素性质之间的关系。
【典例5】某短周期元素的最高价氧化物所对应的水化物的化学式为HxROY，气态氢化物的化学式为HzR(或RHZ)。已知1molHxROY比lmolHzR质量多64g。下列说法不正确的是
A．2Y—X+Z=8 B．Y=4
C．R一定是硫元素 D．R一定处于第三周期
解析：最高价氧化物所对应的水化物的化学式为HxROY，可得R的最高正价为2Y-X，气态氢化物的化学式为HzR，最低负价为-Z，可得2Y-X+Z=8。1molHxROY比lmolHzR质量多64g，可得X+R+16Y-Z-R=16，联立解得X=Z，Y=4，R为短周期元素，有H4SiO4、SiH4；H2SO4、H2S，R可能为S，也可能为Si，C不正确。
答案：C
方法探究：这类题目要掌握元素周期表与原子结构的关系：主族元素的周期序数=电子层数；主族序数=最外层电子数=元素的最高化合价数；主族元素的负化合价绝对值=8 – 主族序数；原子序数 = 核电荷数等。
【典例6】下表是元素周期表中短周期的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。
(1)上述元素的单质中熔点最高的可能是 （填字母）；dh4比gh4稳定，其原因是 。
(2)f和a所形成的物质的沸点在f相应主族元素的同类型化合物中比较高，其原因是 。
(3)在发射“神舟”六号载人飞船的火箭推进器中，盛有分别由a、e和a、f元素组成的两种游标态化合物，它们的分子皆为18个电子微粒，当它们混合反应时即产生e的单质和a2f。该反应的化学方程式为 。
(4)c、i、j可组成离子化合物，cxij6，其晶胞（晶胞是在晶体中具有代表性的电小重复单元）结构如下图所示，阳离子c+（用○表示）位于正方体的棱的中点和正方体内部；阴离子ij6x-（用●表示）位于该正方体的顶点和面心。该化合物的化学式是 。
解析：(1)根据各元素在周期表中的位置，结合物质熔点规律可知d形成的单质熔点是最高的。CCl4比SiCl4稳定，其原因是碳元素的蜚金属性比硅元素的非金属性要强；(2)H2O的沸点比同主族其他元素的氢化物沸点高的原因是分子间形成氢键；(3)据元素位置和分子皆为18电子微粒，可知两种液态化合物分别为N2H4和H2O2，则反应为N2H4+2H2O2=N2+4H2O；(4)在1/8晶胞中，含有阴、阳离子的数目比为1：3，则化学式为Na3AlF6。
答案：(1)d d、g元素的非金属性随核电荷数的递增而减弱；(2)物质的分子之间容易形成氢键；(3)N2H4+2H2O2=N2+4H2O；(4)Na3AlF6
方法探究：本题是元素周期律与物质结构的综合推断题。它考查了元素周期律（表）知识的应用，同时还考查了晶体化学式的求算。在复习中要做到：（1）将元素同期律（表）中的同周期、同主族、元素金属性和非金属性的变化规律熟练掌握，再结合周期表进行应用性训练；（2）对物质结构，特别是晶体结构中化学式求算方法熟练掌握，如晶胞是正方体型的，微粒位于顶点，则属于该晶胞的只占1/8，微粒位于棱上的，则属于该晶胞的只占1/4，微粒位于面上的，则属于该晶胞的占1/2，而在体内的，则全属于该晶胞。
【变式训练】
4．X、Y、Z三种短周期元素的原子序数之和为28，X、Y为相邻周期元素，X、Z为同周期元素，Y
的质子数比X多5个，X的最外层电子数是Y的2倍，X和Z的最外层电子数之和为11。下列叙述中，不正确的是 （ ）
A．元素Z的气态氢化物和最高价氧化物的水化物水溶液均为呈酸性
B．X、Y、Z 三种元素组成的化合物，其化学式为Y(ZX3)3
C．元素Z可组成由共价键构成的单质
D．X、Y两种元素构成一种阴离子，该阴离子与酸反应时，可能变成Y的阳离子
5．下图中a、b、c、d、e为元素周期表中前4周期的一部分元素，下列有关叙述正确的是
A．b元素除0价外，只有一种化合价
B．五种元素中，c元素的性质最稳定
C．相同条件下b和d气态氢化物溶于水，液体的酸性：dD．e元素最高价氧化物的水化物和不同量的氢氧化钠溶液反应，可能生成三种盐
6．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别表示一种化学元素。
b
h j
a c f i l m
e g
d k
（1）下列 （填写编号）组元素可能都是电的良导体。
①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f
（2）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：
1．原子核对核外电子的吸引力 2．形成稳定结构的倾向
下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（kJ/mol）
锂 X Y
失去第一个电子 519 502 580
失去第二个电子 7296 4570 1820
失去第三个电子 11799 6920 2750
失去第四个电子 9550 11600
①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。 。
②表中X可能为以上13种元素中的 （填写字母）元素。用元素符号表示X和j形成化合物的化学式 。
③Y是周期表中 族元素。
④以上13种元素中， (填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。
题型4 等电子体的分析
【典例7】等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子互称为等电子体。等电子体的结构相似、
物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：______ 和 ________；
__________和_________。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2–互为等电子体的分子有：____________、________________。
解析：解答本题需掌握原子结构、元素周期中的基础知识，实现在新情境中的迁移和应用。
(1)在同周期内，位于中间的元素的原子序数等于其左右相邻元素的原子序数的和的一半，根据此特点，可以得到N2和CO；如果在N2和CO上各加上1个O原子，其原子数、电子总数仍然相同。
(2)NO2–的最外层电子数之和为18，如果在同周期内互换，把1个族序数小的原子换成1个族序数大(右邻)的原子，那么分(离)子少1个负电荷，因此可以写出O3；因S和O为同一主族，最外层电子数相同，则SO2也是NO2–的等电子体。
【变式训练】
7．1991年Langmuir提出：“凡原子数与总电子数相等的物质，则结构相同，物理性质相近”，称为等电子原理.相应的物质，互称为等电子体.化学科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构与性质，例如CH4与NH4+有相同的电子数目及空间构形，另外BN分子和C2（碳的一种同素异形体）分子为等电子体。
(1)依据等电子原理在下表空格处填写相应的化学式：
(2)(BN)3是一种新的无机合成材料，它与某单质互为等电子体.工业上制造(BN)3的方法之一是用硼砂Na2B4O7和尿素［CO(NH2)2］在1073～1273K时反应，已知得到(BN)3及NaHCO3和水. (BN)3可作高温润滑剂、电气材料和耐热的涂层材料等.如在高温高压条件下反应，可制得(BN)3硬度特高，是作超高温耐热陶瓷材料、磨料、精密刃具的好材质。
①(BN)3互为等电子体的单质___________________；(写分子式)
②写出硼砂和尿素的反应方程式[(BN)3用(BN)3表示]______________________________________；
③(BN)3与______________的晶体结构相似，(BN)3与_____________的晶体结构相似。
题型5 晶体的类型与性质
【典例8】下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
A．SO2和SiO2 B．CO2和H2O C．NaCl和HCl D．CCl4和KCl
解析：本题考查了化学键的判断规律和晶体的判断规律。A项中SO2、SiO2分别是分子晶体和原子晶体；B项中两者均为分子晶体，分子间以分子间作用力相结合，分子内以共价键相结合；C中分别是离子晶体和分子晶体，D中分别是分子晶体和离子晶体。
答案：B
方法探究：(1)化学键的判断规律：一般地，金属(包括NH4+)与非金属(包括原子团)形成离子键；非金属元素之间形成共价键。(2)晶体的判断规律 ：一般地，金属(包括NH4+)与非金属(包括原子团)形成的晶体属离子晶体；常见的原子晶体有：金刚石、晶体硅、SiO2、SiC，金属单质、合金金属晶体；其余不属于上述物质的晶体大多是分子晶体。
【典例9】晶体是质点(分子、离子或原子等)在空间有规则地排列、具有整齐外形、以
多面体出现的固体物质。在空间里无限地周期性的重复能形成晶体的、具有代表性的最小单元，称为晶胞。一种Al－Fe合金的立体晶胞如下图所示。则该合金的化学式为
A．Fe2Al B．FeAl C．Fe3Al2 D．Fe2Al3
解析：立方体的8个顶点，每个顶点被8个晶胞所点有，每个晶胞占有其中的，每个晶胞共×8=1个，面心每个原子被2个晶胞共有，每个晶胞占有其中的，共×6=3，棱边上共12个原子，每个被4个晶胞所共有，每个晶胞点有其中的，共×12=3，体心还有一个， 铁原子共8个；铝原子都在晶胞内部，共4个，所以铁铝原子个数比2∶1，化学式为Fe2Al。
答案：A
方法探究：对于求算晶胞中粒子数常用分滩法。在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。
分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。
(1)一个微粒若完全处于晶胞中（不与其它晶胞共用），则它属于这个晶胞。
(2)若一个微粒处于晶胞的晶面上，则它同时属于两个晶胞，对一个晶胞它相当于1/2个微粒。
(3)一个微粒若处在晶胞的有一个棱上，则它同时为４个晶胞共用，对一个晶胞他只相当于1/4个微粒。
(4)一个微粒若处在晶胞的顶角上，则它同时为８个晶胞共用（六方晶胞除外），对一个晶胞他只相当于1/8个微粒。
【变式训练】
8．下列叙述正确的是（ ）
A．离子晶体中，只存在离子健，不可能存在其它化学键
B．在卤族元素（F、Cl、Br、I）的氢化物中，HF的沸点最低
C．NaHSO4、Na2O2晶体中的阴、阳离子个数比均为1:2
D．晶体熔点：金刚石>食盐>冰>干冰
9．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的结构示意图为下图，它的化学式是 ( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTIO3
题型6 化学键和分子结构
【典例10】下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是
A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl
解析：此题考查键的极性和分子的极性。A中CO2结构为O=C=O，H2S为，所以都含极性键，但H2S是极性分子；B中C2H4为 ，CH4为，都含极性键，都属于非极性分子；C中Cl2不含极性键，D中NH3、HCl为极性分子，都不符合题意。
答案：B
方法探究：含有极性键的分子是否有极性需从整个分子看。分子里电荷分布不对称则分子为极性分子，若整个分子里电荷的分布是对称的，则分子为非极性分子。所以分子的极性与构成的化学键及分子的空间构型有关系。
【典例11】下列叙述正确的是( )
A．化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间
B．化学键是相邻原子之间强烈的相互作用
C．阴、阳离子之间有强烈吸引作用，没有排斥作用。因此，以离子键构成的物质中核间距很小
D．化学反应的过程，本质上是旧化学键断裂和新化学键形成的过程, 并伴随能量的变化
解析：解题关键：对化学键概念的正确理解
(1)化学键是原子之间的强烈的相互作用，而分子之间的相互作用比较弱，不属于化学键。
一般地说，强烈的相互作用是指破坏这种结
合所需要的能量在之间。
因此A错误，B正确。
(2)离子键是阴、阳离子间的静电作用，这种作用既有异性电荷的吸引也有两种离子的原子核之间、核外电子之间的排斥作用。当吸引和排斥达到平衡时才形成相互作用——离子键。所以C不正确。
(3)化学反应的本质就是化学键发生变化，原子重新排列组合的过程，如反应H2+Cl2＝2HCl的过程可表示为：
①旧键断裂过程(从环境中吸收能量)
所以D正确。
答案：B、D
【变式训练】
10．能够用键能大小解释的是
A．氮气的化学性质比氧气稳定 B．常温常压下，溴呈液态，碘呈固态
C．稀有气体一般很难发生化学反应 D．硝酸易挥发，而硫酸难挥发
11．(1)下列结构图中，代表原子序数从1到10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键，（2000年广东省高考题）
（示例：F2： ）
根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：
A：________ B：_________ C：________ D：________
(2)在分子的结构式中，由一个原子提供成键电子对而形成的共价键用→表示，例如：硫酸 ，硝基甲烷 ，写出三硝酸甘油酯的结构式：
________________。
方法技巧点拨
1．方法与技巧
(1)原子结构：构成原子和离子的各基本粒子之间的数量关系和原子的和外电子排布知识，是解决有关原子结构问题的基础，复习时应注意理解。
(2)分子结构。
①简单分子结构的确定：简单分子的结构可根据最外层电子数和各种原子形成相对稳定的结构时所需形成的共用电子对数确定，也可结合分子中各元素的化合价加以确定。
②键的极性与分子极性：分子的极性由键的极性和分子的空间结构共同决定。对于ABn型分子，若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则该分子为非极性分子。
③分子中各原子是否满足8电子稳定结构的判断：一般地，在ABn型分子中，若“原子的最外层电子数＋化合价的绝对值＝8”，则分子中该原子最外层满足8电子稳定结构。
(3)晶体结构：掌握几种典型晶体（如氯化钠、氯化铯、金刚石、二氧化硅、干冰、石墨等）的空间结构特征，构成晶体的基本粒子及其相互间的作用力，每种晶体的主要物理性质。通过这些具体物质的“化学事实”解决其他类似晶体结构问题。
2．解题注意点
(1)原子的相对原子质量与元素的相对原子质量不同，后者该元素的各种同位素的相对原子质量的加权平均值。
(2)共价化合物中一定没有离子键，离子化合物中可能含有共价键。
(3)对不熟悉物质的晶体类型的判断，要根据物质的性质加以判断。
(4)类比法与归纳法是本专题常用科学方法，但其结论未必正确。
(5)穷尽法、特殊物质列举法可以帮助我们解决一些推理问题。
高考冲刺演练
一、选择题(每小题有1-2个选项符合题意)
1．简单原子的原子结构可用下图形象地表示： ( )
其中表示质子或电子，表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是
A．①②③互为同位素 B．①②③为同素异形体
C．①②③是三种化学性质不同的粒子 D．①②③具有相同的质量数
2．四种主族元素的离子aXm+、bYn+、cZn－和dRm－（a、b、c、d为元素的原子序数），它们具有相同的
电子层结构，若m＞n，对下列叙述的判断正确的是 ( )
①a－b=n－m ②元素的原子序数a＞b＞c＞d
③元素非金属性Z＞R ④最高价氧化物对应水化物碱性X＞Y
A．只有③正确 B．①②③④正确
C．①②③正确 D．②③正确
3．同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是 ( )
A．16 B．26 C．36 D．46
4．元素周期表中前20号不同周期的四种元素A、B、C、D，原子序数依次递增，可形成离子化合物
DA、CB、D2B，可形成共价化合物A2B、若A、D同族，则上述物质中有关离子半径大小顺序正确的是：
A．D>C>B>A B．B>C>D>A C．D>B>C>A D．C>D>A>B
5．氮化碳结构如右图，其中β-氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是
A．氮化碳属于原子晶体
B．氮化碳中碳显-4价，氮显+3价
C．氮化碳的化学式为：C3N4
D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
6．下列说法中正确的是 ( )
A．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
B．用作高温结构陶瓷材料的Si3N4固体是分子晶体
C．氯化钠和氯化氢溶于水时．破坏的化学键都是离子键
D．C60气化和I2升华克服的作用力相同
7．居室装修用石材的放射性常用作为标准，居里夫人（Marie Curie）因对Ra元素的研究两度
获得诺贝尔奖。下列叙述中正确的是 ( )
A．RaCl2的熔点比CaCl2高 B．Ra元素位于元素周期表中第六周期ⅡA族
C．一个原子中含有138个中子 D．Ra(OH)2是一种两性氢氧化物
8．在某晶体中，与某一种微粒x距离最近且等距离的另一种微粒y所围成的空构型为正八面体型（如
图）。该晶体可能为 ( )
A．NaCl B．CsCl C．CO2 D．SiO2
9．由短周期元素构成的某离子化合物中，一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20，下列说法
中正确的是 ( )
A．晶体中阳离子和阴离子个数一定相等
B．晶体中一定只有离子键没有共价健
C．所含元素一定不在同一周期也不在第一周期
D．晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径
10．两种短周期元素组成的常见化合物中，原子个数比为1 : 3，若两种元素的原子序数分别为a 和 b，
则a和b的关系可能为 ( )
① a = b + 5 ② a + b = 8 ③ a + b = 30 ④a = b +8
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④
11．几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表：
元素代号 L M Q R T
原子半径/nm 0.160 0.143 0.102 0.089 0.074
主要化合价 +2 +3 +6、－2 +2 －2
下列叙述正确的是
A．L、R的单质与稀盐酸反应速率L＜R B．M与T形成的化合物有两性
C．Q、T两元素的氢化物分子间都存在氢键 D．L、Q形成的简单离子核外电子数相等
12．北京大学和中国科学院的化学工作者合作，已成功研制出碱金属与C60形成的石墨夹层离子化合物。将石墨置于熔融的钾或气态的钾中，石墨吸收钾而形成称为钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等等。在钾石墨中，钾原子把价电子交给石墨层，但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。下列分析中正确的是
A．题干中所举出的6种钾石墨，属于同素异形体
B．若某钾石墨的原子分布如图一所示，则它所表示的是C24K
C．若某钾石墨的原子分布如图二所示，则它所表示的是C12K
D．另有一种灰色的钾石墨C32K，其中K的分布也类似于图中的六边形，则最近两个K原子之间的距离为石墨键长的倍
13．下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是
A．NH4Cl NH3↑+ HCl↑
B．NH3 + CO2 + H2O == NH4HCO3
C．2NaOH + Cl2 == NaCl + NaClO + H2O
D．2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2
14．2005年，剑桥大学的科林·汉弗莱斯说：氮化镓是2 l世纪的“魔法石”，这种物质可把普通金属变成“金子"，或者说“金钱”；它可传送光线而不会将能量以热的形式浪费掉；它可把手机信号扩大10倍，让电脑的速度提高1万倍，它可将阳光引进室内，缓解季节性压抑，辅助癌症手术，将CD缩减到l英寸……下列有关氮化镓的说法正确的是
A．氮化镓是由主族元素与副族元素形成的化合物
B．氮化镓能把白铁变成黄金
C．氮化镓中氮元素显+3价
D．氮原子最外层比镓原子最外层多2个电子
15．现有aA、bB、cC、dD、eE五种短周期元素，它们都是生命不可缺少的重要元素。已知它们的原子序数有如下关系：a+b=c，a+c=d，c+d=e，B、D、E都有多种同素异形体。B的化合物种类与A的化合物种类何者更多，目前学术界还有争议，但有一点是肯定的，那就是没有第三种元素的化合物种数会超过它们。下列说法正确的是
A．形成气态氢化物的热稳定性由强至弱的顺序是C>D>B
B．在五种元素中，形成的最高价含氧酸的氧化性最强的是E
C．在五种元素形成的常见单质中，l mol单质含共价键的物质的量最多的是E
D．从给定的元素中选出若干种组成的离子化合物中，摩尔质量最小的等于19g／mol
二、填空题
16．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值x来表示，若x越大，其原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为负电荷一方。
下面是某些短周期元素的x值：
元素符号 Li Be B C O F Na Al Si P S Cl
x值 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98 0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16
(1)通过分析x值变化规律，确定N、Mg的x值范围：
__________(2)推测x值与原子半径的关系是________________________________；根据短周期元素的x值变化特点，体现了元素性质的_________________变化规律。
(3)某有机化合物结构式为，其中S—N中，你认为共用电子对偏向谁？_______（写原子名称）。
(4)经验规律告诉我们：当成键的两原子相应元素的差值（Δx），当Δx>1.7时，一般为离子键，当Δx<1.7时，一般为共价键，试推断AlBr3中化学键类型是________________。
(5)预测元素周期表中，x值最小的元素位置：______________(放射性元素除外)。
17．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设为E）如图所示。
试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。
(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是 ，各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的__________变化规律。
(2)同周期内，随着原子序数的增大，E值变化总趋势是 。但个别元素的E值出现反常现象，试预测下列关系中正确的是 （填写编号，多选倒扣）。
①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒) ③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒)
(3)估计气态Ca原子失去最外层一个电子所需要能量E值的范围： ＜E＜ 。
(4)10号元素E值较大的原因是 。
18．C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)：
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为________。
A．同分异构体 B．同素异形体
C．同系物 D．.同位素
(2)固态时，C60属于________晶体(填“离子”“原子”或“分子”)，C60分子中含有双键的数目是________。
(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_____NA个。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子。二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________。
(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
19．已知a、I、e为三种由短周期元素构成的粒子，它们都有10个电子，其结构特点如下：
粒子代码 a I e
原子核数 单核 四核 双核
粒子的电荷数 一个单位正电荷 0 一个单位负电荷
物质A由a、e构成，B、C、D、K都是单质，反应①～⑤都是用于工业生产的反应，各有关物质之间的相互反应转化关系如下图所示：
请填写下列空白：
(1) 写出下列物质的化学式：B____________________、J____________________。
(2) 写出下列反应的离子方程式：
① H+E(溶液)→M：________________________________________________________
② I溶于G：_____________________________________________________________
(3) 在通常状况下，若1 g Ｃ气体在B气体中燃烧生成H气体时放出92.3 kＪ热量，则2 mol H气体完全分解生成C气体和B气体的热化学方程式为
___________________________________________________________________________
参考答案：
【变式训练】
1．A Be2+中含有4个质子、2个电子。12H原子中含有1个中子和1个质子。NaHCO3
晶体中的钠离子跟碳酸氢根离子的个数比为1:1。BaO2（过氧化钡）固体中含有Ba2+、O22-阴离子和阳离子的个数比为1:1。
2．A 光气从结构式可看出各原子最外层都是8电子结构，硫最外层6个电子，氙最外层已有8个电子分别形成二氟化物、六氟化物最外层电子数必超过8，硼最外层3个电子，分别与氟形成3个共价单键后，最外层只有6个电子。
3．（1）[H H]＋ [HH]＋
（2）OH－ NH3 H2O H3O＋
（3）H HHH
解析：能与酸性氧化物（如CO2、SO2等）、碱性氧化物（如Na2O、CaO 等）反应的物质应为H2O。由5个原子核组成的粒子常见的有CH4、NH，根据给定的反应式可确定10电子的分子或离子。NH＋OH－= NH3＋H2O，OH－＋H3O＋ = 2H2O。
4．A 这类题解题的第一步根据原子结构推断出具体的元素,然后根据具体元素的性质解题.X、Y、Z三种元素是短周期元素，原子序数为28。X、Y、Z不可能为第1，第2
周期。只能为2，3周期的元素。Y比X的质子数多，Y在第三周期，X、Z在第2周期。设X、Y、Z最外层电子数分别为a、b、c，则2+8+b-（2+a）=5、a/b=2、a+c=11,解得a、b、c分别为6、3、5。X、Y、Z是O、Al、N。A错误，B正确Al(NO3)3，C正确（氮气），D正确偏铝酸根变铝离子）
5．D 由题可得a为He，b为O，c为Si、d为Cl，e为As。e的最高价氧化物的水化物为H3AsO4
和氢氧化钠可生成三种盐：Na3AsO4、Na2HAsO4、NaH2AsO4。
6．（1）①④ （2）①Li原子失去一个电子后，Li+已经形成了稳定结构，此时再失去电子很困难 ②a Na2O Na2O2 ③ ⅢA ④m
解析：本题综合考查了元素周期律的知识，要求学生熟练掌握元素周期表的结构（1）金属和极少数非金属（如石墨）是电的良导体。（2）从表中的数据可知，X比Li更容易失去电子，在上述13种元素中，只有a（金属钠）符合；由于Y元素的气态原子失去第四个电子所需的能量远远大于失去前三个电子所需的能量，故Y元素最外层电子数是3，在周期表中位于ⅢA族；m元素是Ar，最外层为8电子稳定结构，在上述13种元素中，最难失去电子。
7．(1)
C2H6 CO2 C22-
NO3- N2O4 C6H6
(2)①C6 ②. ③石墨、金刚石
8．D 一般来讲，不同类型晶体的熔沸点高低规律是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体；金属晶体（少数金属除外）＞分子晶体。离子化合物中一定存在离子键，可能存在极性键（如强碱等）或非极性键（如Na2O2等）；卤族元素形成的氢化物中由于HF中存在有氢键，导致HF的熔沸点最高；NaHSO4、Na2O2晶体中的阴、阳离子个数比均为1:1。
9．D 结合识图考查晶体结构知识及空间想像能力。由一个晶胞想象出在整个晶体中，每个原子为几个晶胞共用是解题的关键。仔细观察钛酸钡晶体结构示意图可知：Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相连的8个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个O只有1/4属于该晶胞。即晶体中Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3。
10．A 本题考查键参数对共价键性质的影响。由于氮氮叁键键能比氧氧键的键能大，故氮气的化学性质比氧气稳定；对于B、D，是由于不同大小的分子间作用力引起的，与键能大小无关；对于C，稀有气体不存在共价键，稀有气体化学性质稳定与其元素原子结构（稳定结构）有关。
11．（1）A．NH3 B．HCN C．CO(NH2)2 D．BF3 (2)
解析：本题将周期表与分子结构有机结合，旨在考查对分子结构的分析能力、读图能力以及“原型”知识的迁移能力，对思维的敛散性要求较高。第（1）小题的难点主要在C的结构，要注意中心碳原子四价确定。第（2）小题关键是将硝基甲烷提供硝基结构-N=O迁移运用到三硝酸甘油酯中。
【高考冲刺演练】
1．A 此题用图象形象地表示了原子的构成，形式新颖。看懂图的意思，不难得出答案。
2．D 由具有相同的电子层结构可得：a-m=b-n=c+n=d+m，又由m>n，可知②③正确。
3．D 本题考查了周期表的结构。同一主族不同周期之间相关原子序数为：2、8、8、18、18，相连
之间可以组成相差10、16、36、44、54等)
4．C 四种元素原子序数依次递增，分列四种不同的周期，可知A是氢，则D是钾，由D2B可得B
是O，D是镁。需要注意的是比较的是离子半径)
5．B 图为网状结构,硬度超过金刚石晶体, 氮化碳晶体为原子晶体,每个C和4个N形成共价键，每个氮原子与三个碳原子相连，以所碳氮化碳的化学式为C3N4，由于N的非金属性比碳强，所以氮化碳中碳显+4价，氮显-3价。
6．D 甲酸甲酯和乙酸虽然分子式相同但结构不同，乙酸分子中存在-OH，分子间可以形成氢键，使
熔点升高；Si3N4作高温结构陶瓷材料说明是原子晶体；氯化氢溶于水破坏是H-Cl共价键；C60气化和I2都是分子晶体升华时破坏的是分子间作用力)
7．C 本题考查了同主族元素的性质递变性。Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra同处ⅡA族，性质上存在递变性，半径越来越大金属性越来越强。
8．A 本题考查了常见几种晶体结构的分析。NaCl晶体中每个Na+距离最近且等距的Cl-共6个构成了空间正八面体；CsCl晶体中每个Cs+距离最近且等距的Cl-共8个构成了立方体；因、固态CO2是分子晶体，只有CO2分子；SiO2晶体中每个Si原子和四个氧原子相连构成了空间正四面体，每个氧原子连有2个氧原子。
9．A 物质结构中穷尽法、特殊物质列举法可以帮助我们解决一些推理问题，由题该离子化合物可能
为：MgO、NaF、NaOH、NH4F等)
10．D 原子个数比为1 : 3，可能是AB3型如：ⅢA的B、Al与ⅦA族的F、Cl形成的，及NH3、PH3、
NF3、PF3、SO3等，也可能是A2B6型如C2H6)
11．B 根据原子半径的变化规律，可知L、M、Q在同一周期，R、T在同一周期，由于短周期元素中，只有－2价的元素为氧，则只显+2价的R元素为Be；Q应与O在同一主族，即Q为硫元素。依次类推可知L为镁，M为铝。由于Mg的金属性大于铍，故与盐酸反应时，ｖ(Mg)＞ｖ(Be)；Al2O3为两性氧化物；H2O中存在氢键而H2S中没有；Mg形成的简单离子Mg2+核外有10个e－，而S2－离子的最外层却有18个e－。
12．D 同素异形体是指同种元素 形成的不同单质，题中所示的钾石墨属于离子化合物，不属于单质，所以A不正确；对于选项B，划出图一的最小重复单元如图所示，可知其中含有24个碳原子，含有的钾原子数为6/3=2，所以该钾石墨的化学式为C12K。同理可得图二所示的钾石墨是C8K，所以无需计算便知选D。
13．D A中间没有离子键生成和非极性键的断裂生成；B中间没有非极性键的断裂与生成，也没有
离子键的断裂；C中间没有非极性键的生成)
14．D Ga为第ⅢA族元素，N为第ⅤA族元素，氮化镓的化学式为GaN，所以A不正确；而D是正确的；在氮化镓中N应显-3价，所以C不正确；题目中所说把普通金属变成“金子”或“金钱”的意思是把不值钱的东西变为值钱的，但并不能把铁元素变成金元素。
15．CD 本题关键是推出A、B两元素。依据题意，短周期元素锁定在1～1 8号元素，生命中重要物质有蛋白质、脂肪、糖、核酸、水等，包含元素有H、C、O、N、P等元素，经过思维扫描得出元素的大致范围。由“B、D、E都有多种同素异形体”推知，它们位于非金属区域；学术界认为H的结构特殊，根据核外电子排布，可以将氢排布在IA族；根据氢得到电子后化合价为-1价，氢可以排布在ⅦA族，类似于卤素；也可以根据氢的最高价与最低价的绝对值相等，类似于碳、硅的化合价，可以排在ⅣA族。正因为氢结构的特殊性，学术界有一种观点认为构成化合物种类最多的不是碳，而是氢。综合上述，可得A为氢，B为碳。利用不同元素中质子数之间关系，进一步推出C为氮，D为氧，E为磷。A项，同周期，从左至右气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以CH4、NH3、H2O的热稳定性依次增强，即D>C>B，A项错误；在五种元素中形成的最高价含氧酸有HNO3、H2CO3、H3PO4，只有硝酸具有强氧化性，而E对应的最高价含氧酸磷酸只表现酸性，不表现强氧化性，B项不正确；五种元素形成的常见单质有H2、O2、O3、金刚石、石墨、N2、白磷和红磷等。金刚石是原子晶体，1 mol C含2 mol C—C键(每个碳与四个碳形成共价键，而每个碳碳键被2个碳原子分摊)，l mol石墨含有3／2 mol C—C键(每个碳与三个碳形成C—C键，而每个C—C键被两个碳原子分摊)；根据P4的结构为正四面体，1 mol P4含6 mol P—P键，注意：白磷是分子晶体，所以不存在分摊问题。故1 mol白磷(E的单质)含的共价键数最多，C项正确；在H、C、N、O、P五种元素中，组成离子化合物的元素一定有N、H，而P相对原子质量最大，所以不能选P，组成的离子化合物有：NH4H(氢化铵)、HCOONH4、NH4N3(叠氮酸铵)、CH3COONH4，其中相对分子质量最小的是NH4H，摩尔质量为19g／mol，D项正确。
16．（1）0.93其原子半径越小；周期性。（3）氮原子。（4）共价键。（5）第六周期IA主族。
解析：题中给出第二、第三周期元素的x值（其中缺少了氮、镁两种元素的x值），x值与这种原子在分子中吸收电子的能力有关。
可根据元素性质的周期性变化来推测镁和氮的x值。从表中数值可看出，同周期中元素的x值随原子半径的减少而增大，x值的变化体现了元素性质的周期变化。
用x值大小可判断共价键中共用电子对偏向哪一方。对于S—N，由于N的x值大于S的x值，所以其中共用电子对偏向N原子。
表中查不到溴的x值，可根据元素周期律来推测，氯与溴同主族，氯的x值必定比溴的x值大，而：x（Cl）-x（Al）=3.16-1.61=1.45<1.7，而溴与铝的x值这差必定小于1.45，所以溴化铝肯定属于共价化物。
x值越小，元素的金属越强，x值最小的元素应位于第六周期的IA主族。
17． (1)随着原子序数增大，E值变小 周期性 (2)①③
(3)419 738 （填E（钾）、E（镁）也给对） (4)10号元素是氖。该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构。
解析：分析图中曲线变化的特点可知：同主族元素如H、Li、Na的E值依次变小，同周期元素（以3～10号元素为例）随核电荷数增大E值呈增大趋势，但ⅡA族和ⅤA族元素E值特别高，分析出以上规律后，应不难解决⑴、⑵两题。第⑶题的解决也应依赖于对以上规律的总结，而不应按照金属活动性顺序得出E（钾）＜E（钙）＜E（钠）的结论。
18．(1)B (2)分子 30 (3)2 6 (4)2
解析：(1)所给三种物质都只由碳元素组成，故它们互为同素异形体。(2)C60中只含碳元素，且不具有向空间无限伸展的网状结构，所以为分子晶体；C60的分子中形成的总的价电子数为：60×4=240,由图示可知已成键的价电子数为60×3，所以可形成的双键数为： =30。(3)由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的碳形成一个单键，故每个碳原子相当于形成2(×4)个单键，则1 mol硅中可形成2 mol硅硅单键；金刚石中最小的碳原子环上有6个碳原子，6条边，每条边上插入一个氧原子，则最小环上有6个氧原子。(4)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献个碳原子，所以每个正六边形环上有×6=2个碳原子。
19．(1) Cl2 NO (2) ①H+ +ClO－= HClO (3) NH３+H２ＯNH３·Ｈ２Ｏ NH4＋+OH-
(4)2HCl(g)=H２(g)+Cl２(g)；△H= +184.6 kJ·mol-1
H2分子模型
H
H
H
Cl
Cl
Cl
Cl
氯原子模型
氢原子模型
氯分子模型
吸收能量
吸收能量
吸收能量
吸收能量
光
I2分子
I2分子
Ba
A
BB
Ti
O
同周期：递变
同主族：相似、递变
最外层电子数、原子半径决定元素性质
质子数＝原子序数
电子层数＝周期数
最外层电子数＝主族序数
元素的性质
元素周期表中的位置
原子结构
H
H
氯原子模型
放出能量
氢原子模型
(放出能量)
H×
氯化氢分子模型
Cl
Cl
②新键形成过程(放出能量给环境)
A.
B.…..
C.
D.
能量E/(kJ·mol－1)
原子序数
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
2500
2000
1500
1000
500
0
500
899
2080
496
738
1012
999
1520
419
2372
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直击高考考点
本专题是高考的重点和热点，每一年高考都有涉及。原子结构和同位素的考点，常以重大科技成果为题材，寓教于考；化学键类型与晶体类型的判断、成键原子最外层8电子结构的判断、离子化合物和共价化合物的电子式、各类晶体物理性质的比较、晶体的空间结构等是高考的重点内容。本部分考试大纲的要求：
1．了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3．了解原子核外电子排布。
4．掌握元素周期律的实质。了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）及其应用。
5．以第３周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
6．以ⅠＡ和ⅦＡ族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
7．了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
8．了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。
今后的题型将可能向多角度、多层次、多方位的方向发展。将元素周期率与元素周期表知识与元素化合物知识相结合，进行定性推断、归纳总结、定量计算等。
知识要点串讲
要点一 构成原子或离子的各基本粒子间的数量关系
1．质子数 + 中子数 = 质量数 = 原子的近似相对原子质量
2．原子的核外电子数 = 核内质子数 = 核电荷数
3．阳离子核外电子数 = 核内质子数 – 电荷数
4．阴离子核外电子数 = 核内质子数 + 电荷数
5．核外电子数相同的粒子规律
(1)与He原子电子层结构相同的离子有（2电子结构）：H-、Li+、Be2+
(2)与Ne原子电子层结构相同的离子有（10电子结构）：阴离子有F-、O2-、N3-、OH-、NH2-；阳离
子有Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+；分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4
(3)与Ar原子电子层结构相同的离子有（18电子结构）：阴离子有P3-、S2-、Cl-、HS-；阳离子有K+、
Ca2+；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4
6．核素与同位素
(1)相对原子质量的计算：
元素的相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的原子个数百分比求出的平均值。
＝Arl*a1％+Ar2＊a2％+
其中Ar1、Ar2…为各种同位素的相对原子质量，a1％、a2％…为同位素的原子数百分比或同位素的原子的物质的量分数但不是质量分数。
(2)同位素的特征：
①同一元素的各种同位素(原子)虽然质量数不同，但化学性质几乎完全一样；②天然存在的元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。
要点二 元素金属性和非金属性强弱的实验标志
1．金属性强弱的判断原则
(1)元素的单质与水或酸反应置换出氢的难易或反应的剧烈程度
(2)元素的氧化物对应的水化物即氢氧化物的碱性强弱
(3)元素的单质的还原性 (4)对应离子的氧化性强弱(Fe3+除外)
(5)相互置换反应 (6)原电池反应中正负极
2．非金属性强弱判断原则
(1)与H2反应生成气态氢化物的难易或反应的剧烈程度或生成气态氢化物的稳定性强弱
(2)元素最高价氧化物对应的水化物酸性强弱 (3)相互置换反应
(4)单质的氧化性强弱 (5)对应离子的还原性强弱
注意：金属性的强弱不等于还原性的强弱，同理非金属性的强弱不等于氧化性的强弱。例如I－有较强
的还原性而不是金属性；Ag+有氧化性而不是非金属性。
要点三 元素周期表的规律
(1)元素周期表中元素性质的递变规律
元素性质 同周期元素（左→右） 同主族元素（上→下）
最外层电子数 逐渐增多（1e—→8e—） 相同
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
主要化合价 最高正价逐渐增大（＋1→＋7）最低负价＝－(8－主族序数) 最高正价、最低负价相同最高正价＝主族序数
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强
非金属元素气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱金属性逐渐增强
(2)若主族元素族序数为m，周期数为n，则：当m／n<1时，为金属元素，其氧化物的水化物显碱性；当m／n=1时，为两性元素(氢除外)，其氧化物的水化物显两性；当m／n>1时，为非金属元素，其最高价氧化物的水化物显酸性。无论同周期还是同族中，m／n值越小，元素的金属性越强，其对应氧化物的水化物的碱性越强；m／n值越大，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强。
(3)对角线规则
周期表中A、B两元素若处在如左图所示的位置，则性质相似。如Be
和Al单质在常温下均能被浓H2SO4钝化；BeO和Al2O3均显示两性;A1C13 B
和BeCl2均为共价化合物等。
要点四 化学键和分子结构
1．化学键与分子间作用力
概念 范围 能量 性质影响
化学键 相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用 分子内或某些晶体内 键能一般为：12～800KJ/mol 主要影响分子的化学性质
分子间作用力 物质的分子间存在的微弱的相互作用 分子间 约几个至数十个KJ/mol 主要影响物质的物理性质
2．极性分子和非极性分子
(1)只含有非极性键的单质分子是非极性分子。
(2)含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。
(3)含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。
注意：判断ABn型分子可参考使用以下经验规律：①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子；②若中心原子有孤对电子（未参与成键的电子对）则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。
要点五 晶体结构
1．判断晶体类型的方法
(1)依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断
离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用是分子间作用力是范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。
(2)依据物质的分类判断
金属氧化物（如K2O、Na2O2等），强碱（如NaCl、KOH等）和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外）、气态氢化物、非金属氧化物（除SiO2外）、酸、绝大多数有机物（除有机盐外）是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼等；常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质（除汞外）与合金都是金属晶体。
(3)依据晶体的熔点判断
离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度；原子晶体熔点高，常在1000度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。
(4)依据导电性判断
离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体，但石墨等导电；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质（主要是酸和非金属氢化物）溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电；金属晶体是良导体。
2．晶体熔、沸点比较规律：
(1)不同晶体类型的物质：原子晶体>离子晶体>分子晶体；金属晶体的熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞、铯等。
(2)同一晶体类型的物质，需比较晶体内部结构粒子间作用力，作用力越大，熔沸点越高。
原子晶体：要比较共价键的强弱，一般地说，原子半径越小，形成共价键的键长越短，键能越大，其晶体熔沸点越高。如熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅。
离子晶体：要比较离子键的强弱，一般地说，阴、阳离子的电荷数越大，离子半径越小，则离子间作用就越强，其离子晶体熔沸点越高。如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>KCl。
分子晶体：组成结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CO>N2。
在同分异构体中，一般地说，支链数越多，熔沸点越低，如熔沸点：O2>N2, HI>HBr>HCl。组成结构不相似的物质，分子的极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点:CO>N2。
金属晶体：要比较离子的电荷数和离子的半径，离子的电荷数越多，半径越小，其金属键就越强，金属熔沸点越高，如熔点:Al>Mg>Na。
由上述可知，同类晶体熔沸点比较思路为：
原子晶体→共价键键能→键长→原子半径
分子晶体→分子间作用力→相对分子质量
离子晶体→离子键强弱→离子电荷、离子半径
(3)常温常压下状态：
①熔点：固体物质>液态物质
②沸点：液态物质>气态物质
3．常见的几种晶体的结构分析
(1)氯化钠晶体
NaCl晶体中Na+和Cl-交替占据立方体的顶点而向空间延伸。在每个Na+周围最近的等距离（设为a）的Cl-有6个（上、下、左、右、前、后），在每个Cl-周围最近的等距离的Na+ 亦有6个；在每个Na+周围最近的等距离（必为a）的Na+有12个（同层4个，上层4个，下层4个），在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-亦有12个。
(2)氯化铯晶体
CsCl晶体是一种立方体结构——每8个Cs+、8个Cl-各自构成立方体，在每个立方体的中心有一个异种离子（Cl-或Cs+）。在每个Cs+周围最近的等距离（设为a/2）的Cl-有8个，在每个Cl-周围最近的等距离的Cs+亦有8个；在每个Cs+周围最近的等距离（必为a）的Cs+有6个（上、下、左、右、前、后），在每个Cl-周围最近的等距离的Cl-亦有6个。
(3)二氧化碳晶体
干冰晶体中每8个CO2构成立方体且再在6个面的中心又各占据1个CO2。在每个CO2周围等距离（a/2, a为立方体棱长）最近的CO2有12个（同层4个，上层4个、下层4个）。
(4)白磷分子的结构
白磷（P4）分子的结构是一个正四面体，其中每个P原子均以三个共价键与另外三个P原子相结合，P-P键之间的夹角为600。白磷缓慢氧化或在不充分的空气中燃烧时，P-P键断开而嵌入一个氧原子，就生成了分子式为P4O6)的磷的低价氧化物。在这种氧化物分子中每个磷原子还有一对孤对电子，可以在继续氧化中结合4个氧原子而生成分子式为P4O10的磷的高价氧化物。
(5)Cn的结构
①中有五边形和六边形，每个五边形占有的碳原子数应为5/3个，而每个六边形占有的碳原子数为2个。
②关于棱数，由于每个孤立的碳原子周围有三个键（一个双键，两个单键）。而每个键却又是两个碳原子所共有，因此棱数=n×3×（1/2）
③单、双键数的求法：
单键数+双键数=总棱边数 单键数=2×双键数（即单键数为双键数的2倍）
④五边形及六边形数目的求法：
设五边形为a个，六边形为b个，则有：
a+2×b=n，n+ (a + b)-n×=2(欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2)
a、 b由两式联立方程组求解可得。
(6)金刚石晶体
金刚石晶体是一种空间网状结构——每个C与另4个C以共价键结合，前者位于正四
面体顶点。晶体中所有C-C键长相等、键角相等（均为109028’）；晶体中最小碳环由6个C组成且六者不在同一平面内；晶体中每个C参与了4个C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故C原子个数与C-C键数之比为4×:4=1:2。
(7)二氧化硅晶体
SiO2中每个Si与4个O结合，前者在正四面体的中心，后者在正四面体的顶点；同时每个O被两个正四面体所共用。
每个正四面体占有一个完整的Si、四个“半O原子”，故晶体中Si原子与O原子个数比为1：（4×1/2）=1：2
(8)石墨晶体
石墨晶体是一种混合型晶体——层内存在共价键，层间以范德华力结合，兼具有原子晶体、分子晶体的特征和特性。在层内，每个C与3个C形成C-C键，构成正六边形，键长相等，键角相等（均为1200）；在晶体中，每个C参与3条C-C键的形成，而在每条键中的贡献只有一半，故每个正六边形平均只占有6×1/3=2个C,C原子个数与C-C键数之比为
2：×3 =2：3。
热点题型探究
题型一 原子结构特点
【典例1】13C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtǔWthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是
A．13C与15N有相同的中子数 B．13C与C60 互为同素异形体
C．14N与15N互为同位素 D． 15N的核外电子数与中子数相同
解析：元素符号左下角的可表示原子序数、原子核中的质子数或者电中性时原子核外的电子数；左上角的数字代表原子质量数，即质子数加中子数；右下角的数字可表示单质分子中的原子数。
答案：C
点评：化学符号是化学中最基本的传递信息的载体，元素符号的上下标，更含有有关原子结构的丰富信息，这是中学化学一个重要的知识点。
【变式训练】
1．下列指定微粒的个数比为2:1的是 ( )
A．Be2+离子中的质子和电子 B．12H原子中的中子和质子
C．NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子
D．BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
题型二 8电子、10电子、18电子结构的应用
【典例2】下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（ ）
A．BeCl2 B．PCl3 C．PCl5 D．N2
解析：方法一：本题对原子结构、分子结构、化学键知识进行综合考查。首先应对题中四种分子逐一分析。在BeCl2分子中，Cl原子最外层有7个电子，只能与Be原子共用一对电子成为8电子的稳定结构; 而Be原子最外层只有2个电子，可与2个Cl原子形成共价键，最外层变为4个电子，不能满足8电子结构。PCl3分子的电子式为，所有原子都满足最外层8电子结构。PCl5分子中, P原子最外层有5个电子, 若使5个
Cl原子均满足8电子结构, 其5个电子应分别与P原子形成共价键, 从而使P原子最外层电子变为10个,也不符合题意。N2分子的电子式为，每个原子均满足8电子结构。
方法二：本题还可从另一角度求解。若分子中所有原子最外层均满足8电子结构, 则分子中各原子的最外层电子数之和应为: 8分子中原子总数-2共价键总数，即若要满足题目要求，BeCl2分子中各原子最外层电子数之和应为83-22＝20而实际为16, 缺少电子, 不能满足所有原子最外层都是8电子结构。同理PCl3、PCl5、N2分子最外层电子数之和应分别为26、38、10, 而实际为26、40、10, 显然, PCl5分子中有多余电子，也不能满足题目要求。
答案： B、D
【典例3】A、B、C、D均为短周期元素，B、A可形成两种液态化合物，其原子个数比分别为1∶1和2∶1，且分子中电子总数分别为18和10。B与D能形成一种极易溶于水的气体X，X的水溶液呈碱性，X分子可以结合一个质子形成阳离子Z。B与C能形成极易溶于水的酸性气体Y，Y的水溶液呈酸性。Y分子中的电子数为18，A、B、D形成离子化合物，其化学式为B4A3D2，其水溶液呈弱酸性。请回答：
(1)元素符号A._______、B._______、C._______、D._______。
(2)X分子空间构型为_________，Y分子的电子式为_________。
(3)B4A3D2水溶液呈酸性的离子方程式____________。
(4)液态X能电离（可根据B2A电离推知），其电离方程式为_________。
解析：(1)短周期元素中可形成10电子的分子有：HF、H2O、NH3和CH4。因为A和B形成液态化合物，所以A为氧，B为氢。根据X气体的水溶液呈碱性，知X为NH3，则D为氮元素，Z为NH。Y分子中有18个电子且具有酸性，Y为HCl，C为氯元素。
(3)组成为H4O3N2的化学式为NH4NO3，其中NH水解使溶液呈酸性。
(4)水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，由此类推：NH3＋NH3NH＋NH。
答案：(1)O H Cl N (2)三角锥形 H∶∶
(3)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋ (4)2NH3NH＋NH
【变式训练】
2．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是
A．光气（COCl2） B．六氟化硫
C．二氟化氙 D．三氟化硼
3． A、B、C、D、E是中学化学常见的分子或离子，它们具有相同的电子数，且A是由5个原子核组成的粒子。它们之间可发生如下变化：A＋B====C＋D；B＋E====2D，且D与大多数酸性氧化物及碱性氧化物均能反应。
(1)写出A的电子式_______；写出E的电子式_______。
(2)B的化学式为_______；C的化学式为__________；D的化学式为__________；E的化学式为_______。
(3)用电子式表示D的形成过程：__________________________________________________。
题型三 元素的结构、性质、位置之间的关系
【典例4】有三种短周期元素，最外层电子数之和为17，质子数之和为31。如果这三种元素中有一种是氩元素，则关于另外两种元素的说法不正确的是
A．如果一种元素是金属元素，则另一种元素一定是稀有元素
B．如果一种元素的单质通常情况下是气体，则另一种元素的单质通常情况下是固体
C．如果一种元素的气态氢化物是三角锥形分子，则另一种元素的气态氢化物可能是正四
面体形分子
D．如果一种元素的最高正价是＋3，则另一种元素的单质有两种常见的同素异形体
解析：由题所给信息可知，除氩以外的另两种短周期元素最外层电子数之和为9，质子数之和为13，可知内层电子数和为4，均为第二周期，可能为Li、Ne；Be、F；B、O；C、N组合。A中一种是金属元素，另一种可能是Ne，也可能是氟，A不正确；B中一种是气体，另一种可能是Li、Be、B、C通常状况下是固体；C中气态氢化物是三角锥分子，是NH3，另一种元素的气态氢化物可以是CH4或其它气态烃；D中最高价为正三价，是B元素，另一种元素是O元素，存在O2和O3两种常见同素异形体。
答案：A
方法探究：解这类题目的关健是了解元素周期表的结构，掌握元素的原子结构，在周期表中的位置及元素性质之间的关系。
【典例5】某短周期元素的最高价氧化物所对应的水化物的化学式为HxROY，气态氢化物的化学式为HzR(或RHZ)。已知1molHxROY比lmolHzR质量多64g。下列说法不正确的是
A．2Y—X+Z=8 B．Y=4
C．R一定是硫元素 D．R一定处于第三周期
解析：最高价氧化物所对应的水化物的化学式为HxROY，可得R的最高正价为2Y-X，气态氢化物的化学式为HzR，最低负价为-Z，可得2Y-X+Z=8。1molHxROY比lmolHzR质量多64g，可得X+R+16Y-Z-R=16，联立解得X=Z，Y=4，R为短周期元素，有H4SiO4、SiH4；H2SO4、H2S，R可能为S，也可能为Si，C不正确。
答案：C
方法探究：这类题目要掌握元素周期表与原子结构的关系：主族元素的周期序数=电子层数；主族序数=最外层电子数=元素的最高化合价数；主族元素的负化合价绝对值=8 – 主族序数；原子序数 = 核电荷数等。
【典例6】下表是元素周期表中短周期的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。
(1)上述元素的单质中熔点最高的可能是 （填字母）；dh4比gh4稳定，其原因是 。
(2)f和a所形成的物质的沸点在f相应主族元素的同类型化合物中比较高，其原因是 。
(3)在发射“神舟”六号载人飞船的火箭推进器中，盛有分别由a、e和a、f元素组成的两种游标态化合物，它们的分子皆为18个电子微粒，当它们混合反应时即产生e的单质和a2f。该反应的化学方程式为 。
(4)c、i、j可组成离子化合物，cxij6，其晶胞（晶胞是在晶体中具有代表性的电小重复单元）结构如下图所示，阳离子c+（用○表示）位于正方体的棱的中点和正方体内部；阴离子ij6x-（用●表示）位于该正方体的顶点和面心。该化合物的化学式是 。
解析：(1)根据各元素在周期表中的位置，结合物质熔点规律可知d形成的单质熔点是最高的。CCl4比SiCl4稳定，其原因是碳元素的蜚金属性比硅元素的非金属性要强；(2)H2O的沸点比同主族其他元素的氢化物沸点高的原因是分子间形成氢键；(3)据元素位置和分子皆为18电子微粒，可知两种液态化合物分别为N2H4和H2O2，则反应为N2H4+2H2O2=N2+4H2O；(4)在1/8晶胞中，含有阴、阳离子的数目比为1：3，则化学式为Na3AlF6。
答案：(1)d d、g元素的非金属性随核电荷数的递增而减弱；(2)物质的分子之间容易形成氢键；(3)N2H4+2H2O2=N2+4H2O；(4)Na3AlF6
方法探究：本题是元素周期律与物质结构的综合推断题。它考查了元素周期律（表）知识的应用，同时还考查了晶体化学式的求算。在复习中要做到：（1）将元素同期律（表）中的同周期、同主族、元素金属性和非金属性的变化规律熟练掌握，再结合周期表进行应用性训练；（2）对物质结构，特别是晶体结构中化学式求算方法熟练掌握，如晶胞是正方体型的，微粒位于顶点，则属于该晶胞的只占1/8，微粒位于棱上的，则属于该晶胞的只占1/4，微粒位于面上的，则属于该晶胞的占1/2，而在体内的，则全属于该晶胞。
【变式训练】
4．X、Y、Z三种短周期元素的原子序数之和为28，X、Y为相邻周期元素，X、Z为同周期元素，Y
的质子数比X多5个，X的最外层电子数是Y的2倍，X和Z的最外层电子数之和为11。下列叙述中，不正确的是 （ ）
A．元素Z的气态氢化物和最高价氧化物的水化物水溶液均为呈酸性
B．X、Y、Z 三种元素组成的化合物，其化学式为Y(ZX3)3
C．元素Z可组成由共价键构成的单质
D．X、Y两种元素构成一种阴离子，该阴离子与酸反应时，可能变成Y的阳离子
5．下图中a、b、c、d、e为元素周期表中前4周期的一部分元素，下列有关叙述正确的是
A．b元素除0价外，只有一种化合价
B．五种元素中，c元素的性质最稳定
C．相同条件下b和d气态氢化物溶于水，液体的酸性：d
6．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别表示一种化学元素。
b
h j
a c f i l m
e g
d k
（1）下列 （填写编号）组元素可能都是电的良导体。
①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f
（2）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：
1．原子核对核外电子的吸引力 2．形成稳定结构的倾向
下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（kJ/mol）
锂 X Y
失去第一个电子 519 502 580
失去第二个电子 7296 4570 1820
失去第三个电子 11799 6920 2750
失去第四个电子 9550 11600
①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。 。
②表中X可能为以上13种元素中的 （填写字母）元素。用元素符号表示X和j形成化合物的化学式 。
③Y是周期表中 族元素。
④以上13种元素中， (填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。
题型4 等电子体的分析
【典例7】等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子互称为等电子体。等电子体的结构相似、
物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：______ 和 ________；
__________和_________。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2–互为等电子体的分子有：____________、________________。
解析：解答本题需掌握原子结构、元素周期中的基础知识，实现在新情境中的迁移和应用。
(1)在同周期内，位于中间的元素的原子序数等于其左右相邻元素的原子序数的和的一半，根据此特点，可以得到N2和CO；如果在N2和CO上各加上1个O原子，其原子数、电子总数仍然相同。
(2)NO2–的最外层电子数之和为18，如果在同周期内互换，把1个族序数小的原子换成1个族序数大(右邻)的原子，那么分(离)子少1个负电荷，因此可以写出O3；因S和O为同一主族，最外层电子数相同，则SO2也是NO2–的等电子体。
【变式训练】
7．1991年Langmuir提出：“凡原子数与总电子数相等的物质，则结构相同，物理性质相近”，称为等电子原理.相应的物质，互称为等电子体.化学科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构与性质，例如CH4与NH4+有相同的电子数目及空间构形，另外BN分子和C2（碳的一种同素异形体）分子为等电子体。
(1)依据等电子原理在下表空格处填写相应的化学式：
(2)(BN)3是一种新的无机合成材料，它与某单质互为等电子体.工业上制造(BN)3的方法之一是用硼砂Na2B4O7和尿素［CO(NH2)2］在1073～1273K时反应，已知得到(BN)3及NaHCO3和水. (BN)3可作高温润滑剂、电气材料和耐热的涂层材料等.如在高温高压条件下反应，可制得(BN)3硬度特高，是作超高温耐热陶瓷材料、磨料、精密刃具的好材质。
①(BN)3互为等电子体的单质___________________；(写分子式)
②写出硼砂和尿素的反应方程式[(BN)3用(BN)3表示]______________________________________；
③(BN)3与______________的晶体结构相似，(BN)3与_____________的晶体结构相似。
题型5 晶体的类型与性质
【典例8】下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型也相同的是( )
A．SO2和SiO2 B．CO2和H2O C．NaCl和HCl D．CCl4和KCl
解析：本题考查了化学键的判断规律和晶体的判断规律。A项中SO2、SiO2分别是分子晶体和原子晶体；B项中两者均为分子晶体，分子间以分子间作用力相结合，分子内以共价键相结合；C中分别是离子晶体和分子晶体，D中分别是分子晶体和离子晶体。
答案：B
方法探究：(1)化学键的判断规律：一般地，金属(包括NH4+)与非金属(包括原子团)形成离子键；非金属元素之间形成共价键。(2)晶体的判断规律 ：一般地，金属(包括NH4+)与非金属(包括原子团)形成的晶体属离子晶体；常见的原子晶体有：金刚石、晶体硅、SiO2、SiC，金属单质、合金金属晶体；其余不属于上述物质的晶体大多是分子晶体。
【典例9】晶体是质点(分子、离子或原子等)在空间有规则地排列、具有整齐外形、以
多面体出现的固体物质。在空间里无限地周期性的重复能形成晶体的、具有代表性的最小单元，称为晶胞。一种Al－Fe合金的立体晶胞如下图所示。则该合金的化学式为
A．Fe2Al B．FeAl C．Fe3Al2 D．Fe2Al3
解析：立方体的8个顶点，每个顶点被8个晶胞所点有，每个晶胞占有其中的，每个晶胞共×8=1个，面心每个原子被2个晶胞共有，每个晶胞占有其中的，共×6=3，棱边上共12个原子，每个被4个晶胞所共有，每个晶胞点有其中的，共×12=3，体心还有一个， 铁原子共8个；铝原子都在晶胞内部，共4个，所以铁铝原子个数比2∶1，化学式为Fe2Al。
答案：A
方法探究：对于求算晶胞中粒子数常用分滩法。在一个晶胞结构中出现的多个原子，这些原子并不是只为这个晶胞所独立占有，而是为多个晶胞所共有，那么，在一个晶胞结构中出现的每个原子，这个晶体能分摊到多少比例呢。这就是分摊法。分摊法的根本目的就是算出一个晶胞单独占有的各类原子的个数。
分摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的一个原子如果是被x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。
(1)一个微粒若完全处于晶胞中（不与其它晶胞共用），则它属于这个晶胞。
(2)若一个微粒处于晶胞的晶面上，则它同时属于两个晶胞，对一个晶胞它相当于1/2个微粒。
(3)一个微粒若处在晶胞的有一个棱上，则它同时为４个晶胞共用，对一个晶胞他只相当于1/4个微粒。
(4)一个微粒若处在晶胞的顶角上，则它同时为８个晶胞共用（六方晶胞除外），对一个晶胞他只相当于1/8个微粒。
【变式训练】
8．下列叙述正确的是（ ）
A．离子晶体中，只存在离子健，不可能存在其它化学键
B．在卤族元素（F、Cl、Br、I）的氢化物中，HF的沸点最低
C．NaHSO4、Na2O2晶体中的阴、阳离子个数比均为1:2
D．晶体熔点：金刚石>食盐>冰>干冰
9．钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。钛酸钡晶体的结构示意图为下图，它的化学式是 ( )
A.BaTi8O12 B.BaTi4O6 C.BaTi2O4 D.BaTIO3
题型6 化学键和分子结构
【典例10】下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是
A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl
解析：此题考查键的极性和分子的极性。A中CO2结构为O=C=O，H2S为，所以都含极性键，但H2S是极性分子；B中C2H4为 ，CH4为，都含极性键，都属于非极性分子；C中Cl2不含极性键，D中NH3、HCl为极性分子，都不符合题意。
答案：B
方法探究：含有极性键的分子是否有极性需从整个分子看。分子里电荷分布不对称则分子为极性分子，若整个分子里电荷的分布是对称的，则分子为非极性分子。所以分子的极性与构成的化学键及分子的空间构型有关系。
【典例11】下列叙述正确的是( )
A．化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间
B．化学键是相邻原子之间强烈的相互作用
C．阴、阳离子之间有强烈吸引作用，没有排斥作用。因此，以离子键构成的物质中核间距很小
D．化学反应的过程，本质上是旧化学键断裂和新化学键形成的过程, 并伴随能量的变化
解析：解题关键：对化学键概念的正确理解
(1)化学键是原子之间的强烈的相互作用，而分子之间的相互作用比较弱，不属于化学键。
一般地说，强烈的相互作用是指破坏这种结
合所需要的能量在之间。
因此A错误，B正确。
(2)离子键是阴、阳离子间的静电作用，这种作用既有异性电荷的吸引也有两种离子的原子核之间、核外电子之间的排斥作用。当吸引和排斥达到平衡时才形成相互作用——离子键。所以C不正确。
(3)化学反应的本质就是化学键发生变化，原子重新排列组合的过程，如反应H2+Cl2＝2HCl的过程可表示为：
①旧键断裂过程(从环境中吸收能量)
所以D正确。
答案：B、D
【变式训练】
10．能够用键能大小解释的是
A．氮气的化学性质比氧气稳定 B．常温常压下，溴呈液态，碘呈固态
C．稀有气体一般很难发生化学反应 D．硝酸易挥发，而硫酸难挥发
11．(1)下列结构图中，代表原子序数从1到10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键，（2000年广东省高考题）
（示例：F2： ）
根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：
A：________ B：_________ C：________ D：________
(2)在分子的结构式中，由一个原子提供成键电子对而形成的共价键用→表示，例如：硫酸 ，硝基甲烷 ，写出三硝酸甘油酯的结构式：
________________。
方法技巧点拨
1．方法与技巧
(1)原子结构：构成原子和离子的各基本粒子之间的数量关系和原子的和外电子排布知识，是解决有关原子结构问题的基础，复习时应注意理解。
(2)分子结构。
①简单分子结构的确定：简单分子的结构可根据最外层电子数和各种原子形成相对稳定的结构时所需形成的共用电子对数确定，也可结合分子中各元素的化合价加以确定。
②键的极性与分子极性：分子的极性由键的极性和分子的空间结构共同决定。对于ABn型分子，若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则该分子为非极性分子。
③分子中各原子是否满足8电子稳定结构的判断：一般地，在ABn型分子中，若“原子的最外层电子数＋化合价的绝对值＝8”，则分子中该原子最外层满足8电子稳定结构。
(3)晶体结构：掌握几种典型晶体（如氯化钠、氯化铯、金刚石、二氧化硅、干冰、石墨等）的空间结构特征，构成晶体的基本粒子及其相互间的作用力，每种晶体的主要物理性质。通过这些具体物质的“化学事实”解决其他类似晶体结构问题。
2．解题注意点
(1)原子的相对原子质量与元素的相对原子质量不同，后者该元素的各种同位素的相对原子质量的加权平均值。
(2)共价化合物中一定没有离子键，离子化合物中可能含有共价键。
(3)对不熟悉物质的晶体类型的判断，要根据物质的性质加以判断。
(4)类比法与归纳法是本专题常用科学方法，但其结论未必正确。
(5)穷尽法、特殊物质列举法可以帮助我们解决一些推理问题。
高考冲刺演练
一、选择题(每小题有1-2个选项符合题意)
1．简单原子的原子结构可用下图形象地表示： ( )
其中表示质子或电子，表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是
A．①②③互为同位素 B．①②③为同素异形体
C．①②③是三种化学性质不同的粒子 D．①②③具有相同的质量数
2．四种主族元素的离子aXm+、bYn+、cZn－和dRm－（a、b、c、d为元素的原子序数），它们具有相同的
电子层结构，若m＞n，对下列叙述的判断正确的是 ( )
①a－b=n－m ②元素的原子序数a＞b＞c＞d
③元素非金属性Z＞R ④最高价氧化物对应水化物碱性X＞Y
A．只有③正确 B．①②③④正确
C．①②③正确 D．②③正确
3．同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是 ( )
A．16 B．26 C．36 D．46
4．元素周期表中前20号不同周期的四种元素A、B、C、D，原子序数依次递增，可形成离子化合物
DA、CB、D2B，可形成共价化合物A2B、若A、D同族，则上述物质中有关离子半径大小顺序正确的是：
A．D>C>B>A B．B>C>D>A C．D>B>C>A D．C>D>A>B
5．氮化碳结构如右图，其中β-氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料。下列有关氮化碳的说法不正确的是
A．氮化碳属于原子晶体
B．氮化碳中碳显-4价，氮显+3价
C．氮化碳的化学式为：C3N4
D．每个碳原子与四个氮原子相连，每个氮原子与三个碳原子相连
6．下列说法中正确的是 ( )
A．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同，它们的熔点相近
B．用作高温结构陶瓷材料的Si3N4固体是分子晶体
C．氯化钠和氯化氢溶于水时．破坏的化学键都是离子键
D．C60气化和I2升华克服的作用力相同
7．居室装修用石材的放射性常用作为标准，居里夫人（Marie Curie）因对Ra元素的研究两度
获得诺贝尔奖。下列叙述中正确的是 ( )
A．RaCl2的熔点比CaCl2高 B．Ra元素位于元素周期表中第六周期ⅡA族
C．一个原子中含有138个中子 D．Ra(OH)2是一种两性氢氧化物
8．在某晶体中，与某一种微粒x距离最近且等距离的另一种微粒y所围成的空构型为正八面体型（如
图）。该晶体可能为 ( )
A．NaCl B．CsCl C．CO2 D．SiO2
9．由短周期元素构成的某离子化合物中，一个阳离子和一个阴离子核外电子数之和为20，下列说法
中正确的是 ( )
A．晶体中阳离子和阴离子个数一定相等
B．晶体中一定只有离子键没有共价健
C．所含元素一定不在同一周期也不在第一周期
D．晶体中阳离子半径一定大于阴离子半径
10．两种短周期元素组成的常见化合物中，原子个数比为1 : 3，若两种元素的原子序数分别为a 和 b，
则a和b的关系可能为 ( )
① a = b + 5 ② a + b = 8 ③ a + b = 30 ④a = b +8
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④
11．几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表：
元素代号 L M Q R T
原子半径/nm 0.160 0.143 0.102 0.089 0.074
主要化合价 +2 +3 +6、－2 +2 －2
下列叙述正确的是
A．L、R的单质与稀盐酸反应速率L＜R B．M与T形成的化合物有两性
C．Q、T两元素的氢化物分子间都存在氢键 D．L、Q形成的简单离子核外电子数相等
12．北京大学和中国科学院的化学工作者合作，已成功研制出碱金属与C60形成的石墨夹层离子化合物。将石墨置于熔融的钾或气态的钾中，石墨吸收钾而形成称为钾石墨的物质，其组成可以是C8K、C12K、C24K、C36K、C48K、C60K等等。在钾石墨中，钾原子把价电子交给石墨层，但在遇到与金属钾易反应的其他物质时还会收回。下列分析中正确的是
A．题干中所举出的6种钾石墨，属于同素异形体
B．若某钾石墨的原子分布如图一所示，则它所表示的是C24K
C．若某钾石墨的原子分布如图二所示，则它所表示的是C12K
D．另有一种灰色的钾石墨C32K，其中K的分布也类似于图中的六边形，则最近两个K原子之间的距离为石墨键长的倍
13．下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是
A．NH4Cl NH3↑+ HCl↑
B．NH3 + CO2 + H2O == NH4HCO3
C．2NaOH + Cl2 == NaCl + NaClO + H2O
D．2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2
14．2005年，剑桥大学的科林·汉弗莱斯说：氮化镓是2 l世纪的“魔法石”，这种物质可把普通金属变成“金子"，或者说“金钱”；它可传送光线而不会将能量以热的形式浪费掉；它可把手机信号扩大10倍，让电脑的速度提高1万倍，它可将阳光引进室内，缓解季节性压抑，辅助癌症手术，将CD缩减到l英寸……下列有关氮化镓的说法正确的是
A．氮化镓是由主族元素与副族元素形成的化合物
B．氮化镓能把白铁变成黄金
C．氮化镓中氮元素显+3价
D．氮原子最外层比镓原子最外层多2个电子
15．现有aA、bB、cC、dD、eE五种短周期元素，它们都是生命不可缺少的重要元素。已知它们的原子序数有如下关系：a+b=c，a+c=d，c+d=e，B、D、E都有多种同素异形体。B的化合物种类与A的化合物种类何者更多，目前学术界还有争议，但有一点是肯定的，那就是没有第三种元素的化合物种数会超过它们。下列说法正确的是
A．形成气态氢化物的热稳定性由强至弱的顺序是C>D>B
B．在五种元素中，形成的最高价含氧酸的氧化性最强的是E
C．在五种元素形成的常见单质中，l mol单质含共价键的物质的量最多的是E
D．从给定的元素中选出若干种组成的离子化合物中，摩尔质量最小的等于19g／mol
二、填空题
16．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值x来表示，若x越大，其原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为负电荷一方。
下面是某些短周期元素的x值：
元素符号 Li Be B C O F Na Al Si P S Cl
x值 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98 0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16
(1)通过分析x值变化规律，确定N、Mg的x值范围：
__________
(3)某有机化合物结构式为，其中S—N中，你认为共用电子对偏向谁？_______（写原子名称）。
(4)经验规律告诉我们：当成键的两原子相应元素的差值（Δx），当Δx>1.7时，一般为离子键，当Δx<1.7时，一般为共价键，试推断AlBr3中化学键类型是________________。
(5)预测元素周期表中，x值最小的元素位置：______________(放射性元素除外)。
17．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设为E）如图所示。
试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。
(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是 ，各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的__________变化规律。
(2)同周期内，随着原子序数的增大，E值变化总趋势是 。但个别元素的E值出现反常现象，试预测下列关系中正确的是 （填写编号，多选倒扣）。
①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒) ③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒)
(3)估计气态Ca原子失去最外层一个电子所需要能量E值的范围： ＜E＜ 。
(4)10号元素E值较大的原因是 。
18．C60、金刚石和石墨的结构模型如下图所示(石墨仅表示出其中的一层结构)：
(1)C60、金刚石和石墨三者的关系是互为________。
A．同分异构体 B．同素异形体
C．同系物 D．.同位素
(2)固态时，C60属于________晶体(填“离子”“原子”或“分子”)，C60分子中含有双键的数目是________。
(3)硅晶体的结构跟金刚石相似，1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是_____NA个。二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子。二氧化硅的空间网状结构中，硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是________。
(4)石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的碳原子数是________。
19．已知a、I、e为三种由短周期元素构成的粒子，它们都有10个电子，其结构特点如下：
粒子代码 a I e
原子核数 单核 四核 双核
粒子的电荷数 一个单位正电荷 0 一个单位负电荷
物质A由a、e构成，B、C、D、K都是单质，反应①～⑤都是用于工业生产的反应，各有关物质之间的相互反应转化关系如下图所示：
请填写下列空白：
(1) 写出下列物质的化学式：B____________________、J____________________。
(2) 写出下列反应的离子方程式：
① H+E(溶液)→M：________________________________________________________
② I溶于G：_____________________________________________________________
(3) 在通常状况下，若1 g Ｃ气体在B气体中燃烧生成H气体时放出92.3 kＪ热量，则2 mol H气体完全分解生成C气体和B气体的热化学方程式为
___________________________________________________________________________
参考答案：
【变式训练】
1．A Be2+中含有4个质子、2个电子。12H原子中含有1个中子和1个质子。NaHCO3
晶体中的钠离子跟碳酸氢根离子的个数比为1:1。BaO2（过氧化钡）固体中含有Ba2+、O22-阴离子和阳离子的个数比为1:1。
2．A 光气从结构式可看出各原子最外层都是8电子结构，硫最外层6个电子，氙最外层已有8个电子分别形成二氟化物、六氟化物最外层电子数必超过8，硼最外层3个电子，分别与氟形成3个共价单键后，最外层只有6个电子。
3．（1）[H H]＋ [HH]＋
（2）OH－ NH3 H2O H3O＋
（3）H HHH
解析：能与酸性氧化物（如CO2、SO2等）、碱性氧化物（如Na2O、CaO 等）反应的物质应为H2O。由5个原子核组成的粒子常见的有CH4、NH，根据给定的反应式可确定10电子的分子或离子。NH＋OH－= NH3＋H2O，OH－＋H3O＋ = 2H2O。
4．A 这类题解题的第一步根据原子结构推断出具体的元素,然后根据具体元素的性质解题.X、Y、Z三种元素是短周期元素，原子序数为28。X、Y、Z不可能为第1，第2
周期。只能为2，3周期的元素。Y比X的质子数多，Y在第三周期，X、Z在第2周期。设X、Y、Z最外层电子数分别为a、b、c，则2+8+b-（2+a）=5、a/b=2、a+c=11,解得a、b、c分别为6、3、5。X、Y、Z是O、Al、N。A错误，B正确Al(NO3)3，C正确（氮气），D正确偏铝酸根变铝离子）
5．D 由题可得a为He，b为O，c为Si、d为Cl，e为As。e的最高价氧化物的水化物为H3AsO4
和氢氧化钠可生成三种盐：Na3AsO4、Na2HAsO4、NaH2AsO4。
6．（1）①④ （2）①Li原子失去一个电子后，Li+已经形成了稳定结构，此时再失去电子很困难 ②a Na2O Na2O2 ③ ⅢA ④m
解析：本题综合考查了元素周期律的知识，要求学生熟练掌握元素周期表的结构（1）金属和极少数非金属（如石墨）是电的良导体。（2）从表中的数据可知，X比Li更容易失去电子，在上述13种元素中，只有a（金属钠）符合；由于Y元素的气态原子失去第四个电子所需的能量远远大于失去前三个电子所需的能量，故Y元素最外层电子数是3，在周期表中位于ⅢA族；m元素是Ar，最外层为8电子稳定结构，在上述13种元素中，最难失去电子。
7．(1)
C2H6 CO2 C22-
NO3- N2O4 C6H6
(2)①C6 ②. ③石墨、金刚石
8．D 一般来讲，不同类型晶体的熔沸点高低规律是：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体；金属晶体（少数金属除外）＞分子晶体。离子化合物中一定存在离子键，可能存在极性键（如强碱等）或非极性键（如Na2O2等）；卤族元素形成的氢化物中由于HF中存在有氢键，导致HF的熔沸点最高；NaHSO4、Na2O2晶体中的阴、阳离子个数比均为1:1。
9．D 结合识图考查晶体结构知识及空间想像能力。由一个晶胞想象出在整个晶体中，每个原子为几个晶胞共用是解题的关键。仔细观察钛酸钡晶体结构示意图可知：Ba在立方体的中心，完全属于该晶胞；Ti处于立方体的8个顶点，每个Ti为与之相连的8个立方体所共用，即只有1/8属于该晶胞；O处于立方体的12条棱的中点，每条棱为四个立方体共用，故每个O只有1/4属于该晶胞。即晶体中Ba:Ti:O=1:(8×1/8):(12×1/4)=1:1:3。
10．A 本题考查键参数对共价键性质的影响。由于氮氮叁键键能比氧氧键的键能大，故氮气的化学性质比氧气稳定；对于B、D，是由于不同大小的分子间作用力引起的，与键能大小无关；对于C，稀有气体不存在共价键，稀有气体化学性质稳定与其元素原子结构（稳定结构）有关。
11．（1）A．NH3 B．HCN C．CO(NH2)2 D．BF3 (2)
解析：本题将周期表与分子结构有机结合，旨在考查对分子结构的分析能力、读图能力以及“原型”知识的迁移能力，对思维的敛散性要求较高。第（1）小题的难点主要在C的结构，要注意中心碳原子四价确定。第（2）小题关键是将硝基甲烷提供硝基结构-N=O迁移运用到三硝酸甘油酯中。
【高考冲刺演练】
1．A 此题用图象形象地表示了原子的构成，形式新颖。看懂图的意思，不难得出答案。
2．D 由具有相同的电子层结构可得：a-m=b-n=c+n=d+m，又由m>n，可知②③正确。
3．D 本题考查了周期表的结构。同一主族不同周期之间相关原子序数为：2、8、8、18、18，相连
之间可以组成相差10、16、36、44、54等)
4．C 四种元素原子序数依次递增，分列四种不同的周期，可知A是氢，则D是钾，由D2B可得B
是O，D是镁。需要注意的是比较的是离子半径)
5．B 图为网状结构,硬度超过金刚石晶体, 氮化碳晶体为原子晶体,每个C和4个N形成共价键，每个氮原子与三个碳原子相连，以所碳氮化碳的化学式为C3N4，由于N的非金属性比碳强，所以氮化碳中碳显+4价，氮显-3价。
6．D 甲酸甲酯和乙酸虽然分子式相同但结构不同，乙酸分子中存在-OH，分子间可以形成氢键，使
熔点升高；Si3N4作高温结构陶瓷材料说明是原子晶体；氯化氢溶于水破坏是H-Cl共价键；C60气化和I2都是分子晶体升华时破坏的是分子间作用力)
7．C 本题考查了同主族元素的性质递变性。Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra同处ⅡA族，性质上存在递变性，半径越来越大金属性越来越强。
8．A 本题考查了常见几种晶体结构的分析。NaCl晶体中每个Na+距离最近且等距的Cl-共6个构成了空间正八面体；CsCl晶体中每个Cs+距离最近且等距的Cl-共8个构成了立方体；因、固态CO2是分子晶体，只有CO2分子；SiO2晶体中每个Si原子和四个氧原子相连构成了空间正四面体，每个氧原子连有2个氧原子。
9．A 物质结构中穷尽法、特殊物质列举法可以帮助我们解决一些推理问题，由题该离子化合物可能
为：MgO、NaF、NaOH、NH4F等)
10．D 原子个数比为1 : 3，可能是AB3型如：ⅢA的B、Al与ⅦA族的F、Cl形成的，及NH3、PH3、
NF3、PF3、SO3等，也可能是A2B6型如C2H6)
11．B 根据原子半径的变化规律，可知L、M、Q在同一周期，R、T在同一周期，由于短周期元素中，只有－2价的元素为氧，则只显+2价的R元素为Be；Q应与O在同一主族，即Q为硫元素。依次类推可知L为镁，M为铝。由于Mg的金属性大于铍，故与盐酸反应时，ｖ(Mg)＞ｖ(Be)；Al2O3为两性氧化物；H2O中存在氢键而H2S中没有；Mg形成的简单离子Mg2+核外有10个e－，而S2－离子的最外层却有18个e－。
12．D 同素异形体是指同种元素 形成的不同单质，题中所示的钾石墨属于离子化合物，不属于单质，所以A不正确；对于选项B，划出图一的最小重复单元如图所示，可知其中含有24个碳原子，含有的钾原子数为6/3=2，所以该钾石墨的化学式为C12K。同理可得图二所示的钾石墨是C8K，所以无需计算便知选D。
13．D A中间没有离子键生成和非极性键的断裂生成；B中间没有非极性键的断裂与生成，也没有
离子键的断裂；C中间没有非极性键的生成)
14．D Ga为第ⅢA族元素，N为第ⅤA族元素，氮化镓的化学式为GaN，所以A不正确；而D是正确的；在氮化镓中N应显-3价，所以C不正确；题目中所说把普通金属变成“金子”或“金钱”的意思是把不值钱的东西变为值钱的，但并不能把铁元素变成金元素。
15．CD 本题关键是推出A、B两元素。依据题意，短周期元素锁定在1～1 8号元素，生命中重要物质有蛋白质、脂肪、糖、核酸、水等，包含元素有H、C、O、N、P等元素，经过思维扫描得出元素的大致范围。由“B、D、E都有多种同素异形体”推知，它们位于非金属区域；学术界认为H的结构特殊，根据核外电子排布，可以将氢排布在IA族；根据氢得到电子后化合价为-1价，氢可以排布在ⅦA族，类似于卤素；也可以根据氢的最高价与最低价的绝对值相等，类似于碳、硅的化合价，可以排在ⅣA族。正因为氢结构的特殊性，学术界有一种观点认为构成化合物种类最多的不是碳，而是氢。综合上述，可得A为氢，B为碳。利用不同元素中质子数之间关系，进一步推出C为氮，D为氧，E为磷。A项，同周期，从左至右气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以CH4、NH3、H2O的热稳定性依次增强，即D>C>B，A项错误；在五种元素中形成的最高价含氧酸有HNO3、H2CO3、H3PO4，只有硝酸具有强氧化性，而E对应的最高价含氧酸磷酸只表现酸性，不表现强氧化性，B项不正确；五种元素形成的常见单质有H2、O2、O3、金刚石、石墨、N2、白磷和红磷等。金刚石是原子晶体，1 mol C含2 mol C—C键(每个碳与四个碳形成共价键，而每个碳碳键被2个碳原子分摊)，l mol石墨含有3／2 mol C—C键(每个碳与三个碳形成C—C键，而每个C—C键被两个碳原子分摊)；根据P4的结构为正四面体，1 mol P4含6 mol P—P键，注意：白磷是分子晶体，所以不存在分摊问题。故1 mol白磷(E的单质)含的共价键数最多，C项正确；在H、C、N、O、P五种元素中，组成离子化合物的元素一定有N、H，而P相对原子质量最大，所以不能选P，组成的离子化合物有：NH4H(氢化铵)、HCOONH4、NH4N3(叠氮酸铵)、CH3COONH4，其中相对分子质量最小的是NH4H，摩尔质量为19g／mol，D项正确。
16．（1）0.93
解析：题中给出第二、第三周期元素的x值（其中缺少了氮、镁两种元素的x值），x值与这种原子在分子中吸收电子的能力有关。
可根据元素性质的周期性变化来推测镁和氮的x值。从表中数值可看出，同周期中元素的x值随原子半径的减少而增大，x值的变化体现了元素性质的周期变化。
用x值大小可判断共价键中共用电子对偏向哪一方。对于S—N，由于N的x值大于S的x值，所以其中共用电子对偏向N原子。
表中查不到溴的x值，可根据元素周期律来推测，氯与溴同主族，氯的x值必定比溴的x值大，而：x（Cl）-x（Al）=3.16-1.61=1.45<1.7，而溴与铝的x值这差必定小于1.45，所以溴化铝肯定属于共价化物。
x值越小，元素的金属越强，x值最小的元素应位于第六周期的IA主族。
17． (1)随着原子序数增大，E值变小 周期性 (2)①③
(3)419 738 （填E（钾）、E（镁）也给对） (4)10号元素是氖。该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构。
解析：分析图中曲线变化的特点可知：同主族元素如H、Li、Na的E值依次变小，同周期元素（以3～10号元素为例）随核电荷数增大E值呈增大趋势，但ⅡA族和ⅤA族元素E值特别高，分析出以上规律后，应不难解决⑴、⑵两题。第⑶题的解决也应依赖于对以上规律的总结，而不应按照金属活动性顺序得出E（钾）＜E（钙）＜E（钠）的结论。
18．(1)B (2)分子 30 (3)2 6 (4)2
解析：(1)所给三种物质都只由碳元素组成，故它们互为同素异形体。(2)C60中只含碳元素，且不具有向空间无限伸展的网状结构，所以为分子晶体；C60的分子中形成的总的价电子数为：60×4=240,由图示可知已成键的价电子数为60×3，所以可形成的双键数为： =30。(3)由金刚石的结构模型可知，每个碳原子都与相邻的碳形成一个单键，故每个碳原子相当于形成2(×4)个单键，则1 mol硅中可形成2 mol硅硅单键；金刚石中最小的碳原子环上有6个碳原子，6条边，每条边上插入一个氧原子，则最小环上有6个氧原子。(4)石墨层状结构中每个碳原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献个碳原子，所以每个正六边形环上有×6=2个碳原子。
19．(1) Cl2 NO (2) ①H+ +ClO－= HClO (3) NH３+H２ＯNH３·Ｈ２Ｏ NH4＋+OH-
(4)2HCl(g)=H２(g)+Cl２(g)；△H= +184.6 kJ·mol-1
H2分子模型
H
H
H
Cl
Cl
Cl
Cl
氯原子模型
氢原子模型
氯分子模型
吸收能量
吸收能量
吸收能量
吸收能量
光
I2分子
I2分子
Ba
A
BB
Ti
O
同周期：递变
同主族：相似、递变
最外层电子数、原子半径决定元素性质
质子数＝原子序数
电子层数＝周期数
最外层电子数＝主族序数
元素的性质
元素周期表中的位置
原子结构
H
H
氯原子模型
放出能量
氢原子模型
(放出能量)
H×
氯化氢分子模型
Cl
Cl
②新键形成过程(放出能量给环境)
A.
B.…..
C.
D.
能量E/(kJ·mol－1)
原子序数
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
2500
2000
1500
1000
500
0
500
899
2080
496
738
1012
999
1520
419
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