■河南省鄭州市第一中學(xué) 劉善超 王逢云

原子結(jié)構(gòu)、元素周期律等知識(shí)是高考考查的熱點(diǎn),主要以選擇題的形式呈現(xiàn)。筆者對(duì)近幾年高考中的相關(guān)試題進(jìn)行了歸納和整合,以便給同學(xué)們提供一個(gè)做題的方法和思路,希望能對(duì)廣大考生的復(fù)習(xí)備考有所幫助。

第一類:常規(guī)型

例1原子序數(shù)依次增大的元素a、b、c、d,它們的最外層電子數(shù)分別為1、6、7、1。a-的電子層結(jié)構(gòu)與氦相同,b和c的次外層有8個(gè)電子,c-和d+的電子層結(jié)構(gòu)相同。下列敘述錯(cuò)誤的是( )。

A.元素的非金屬性次序?yàn)閏>b>a

B.a和其他3種元素均能形成共價(jià)化合物

C.d和其他3種元素均能形成離子化合物

D.元素a、b、c各自最高和最低化合價(jià)的代數(shù)和分別為0、4、6

答案:B

點(diǎn)撥:本題屬于這部分內(nèi)容的常規(guī)題型,其中元素的推斷是基礎(chǔ),可以說推出元素才是做出此類試題的第一環(huán)節(jié),推出元素后還要根據(jù)選項(xiàng)逐一分析,各個(gè)擊破。本題難度適中,但是在審題的過程中,同學(xué)們要注意到“b和c的次外層有8個(gè)電子”,說明b和c為第3周期的元素。

第二類:有機(jī)型

例2短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物。n是元素Z的單質(zhì),通常為黃綠色氣體,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol ·L-1r溶液的pH為2,s通常是難溶于水的混合物。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示。下列說法正確的是( )。

圖1

A.原子半徑的大小W

B.元素的非金屬性Z>X>Y

C.Y的氫化物常溫常壓下為液態(tài)

D.X的最高價(jià)氧化物的水化物為強(qiáng)酸

解析:短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加,經(jīng)推導(dǎo),元素分別為H、C、O、Cl。這里需要注意的是,物質(zhì)p為烴,不一定為CH4。在W、X、Y中,X原子的半徑最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在X、Y、Z中,Y的非金屬性最強(qiáng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。Y為氧元素,Y的氫化物為H2O或H2O2,常溫常壓下為液態(tài),選項(xiàng)C正確。X為C元素,其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物碳酸為弱酸,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案:C

點(diǎn)撥:本題是把有機(jī)化學(xué)內(nèi)容滲透到元素周期律里面的試題,出題的方向值得同學(xué)們關(guān)注。

第三類:核化學(xué)型

理解原子結(jié)構(gòu)中質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)的含義,掌握核反應(yīng)方程式的意義及反應(yīng)過程中各種微粒的數(shù)量關(guān)系,準(zhǔn)確推斷出元素。在核反應(yīng)方程式中,要保證方程式前元素的質(zhì)量數(shù)之和等于方程式后的質(zhì)量數(shù)之和,方程式前元素的質(zhì)子數(shù)之和等于方程式后的質(zhì)子數(shù)之和。

例3自門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律以來,人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)程度逐步加深,元素周期表中的成員數(shù)目不斷增加。

回答問題:2016年IUPAC確認(rèn)了四種新元素,其中一種為Mc,中文名為“鏌”。元素Mc可由反應(yīng)Am+--→288Mc+得到。該元素的質(zhì)子數(shù)為____,287Mc與288Mc互為____。

答案:115 同位素

點(diǎn)撥:2019年開始考查到了核化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)容,難度不是很大,做題時(shí)認(rèn)真細(xì)心即可得分。

例41934年約里奧-居里夫婦在核反應(yīng)中用α粒子(即氦He)轟擊金屬原,得到核素Y,開創(chuàng)了人造放射性核素的先河:其中元素X、Y的最外層電子數(shù)之和為8。下列敘述正確的是( )。

B.X、Y均可形成三氯化物

C.X的原子半徑小于Y的

D.Y僅有一種含氧酸

解析:根據(jù)題目分析,元素X的質(zhì)量數(shù)W為27,關(guān)于這一點(diǎn),若是考生能記住Al的原子量為27,問題就迎刃而解;若是考生沒有記住Al的原子量,還有一種方法可以預(yù)判,一般情況下,大部分短周期元素原子的質(zhì)量數(shù)約為其原子序數(shù)的2倍,因此可以13.5,推知元素X為13號(hào)元素或14號(hào)元素,而通過題中信息“其中元素X、Y的最外層電子數(shù)之和為8”,可以推出元素X就是Al的相對(duì)原子質(zhì)量為27,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物,分別為AlCl3、PCl3,故B項(xiàng)正確。根據(jù)同一周期元素從左到右原子半徑依次減小推知,X(Al)的原子半徑大于Y(P)的,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。Y(P)有多種含氧酸,如H3PO2、H3PO3和H3PO4等,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案:B

A.H3XO3可用于中和濺在皮膚上的NaOH溶液

B.Y單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物是Y2O2

C.X和氫元素形成離子化合物

D.6Y和7Y互為同素異形體

解析:根據(jù)核反應(yīng)可知,X的質(zhì)量數(shù)N為4+7-1=10,又根據(jù)大部分元素原子的質(zhì)量數(shù)是其原子序數(shù)的2倍,可以推知X可能為5號(hào)元素B;若X為B元素,則Y為元素Li,又知元素Y在化合物中呈+1價(jià),進(jìn)一步證實(shí)Y就是元素Li,其質(zhì)子數(shù)p=3。H3BO3為弱酸,氫氧化鈉溶液具有腐蝕性,若不慎將NaOH溶液濺到皮膚上,則需先用大量水沖洗,同時(shí)涂抹H3BO3中和堿液,故選項(xiàng)A正確。Y為元素Li,在空氣中燃燒的產(chǎn)物只有Li2O,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤。X為元素B,與氫元素可以形成B2H6,B元素與H元素之間以共價(jià)鍵相結(jié)合,屬于共價(jià)化合物,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。6Li和7Li兩者的質(zhì)子數(shù)均為3,中子數(shù)不同,所以兩者互為同位素,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案:A

第四類:結(jié)構(gòu)式型

例6科學(xué)家合成出了一種新化合物(如圖2所示),其中W、X、Y、Z為同一短周期元素,Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半,下列敘述正確的是( )。

圖2

A.WZ的水溶液呈堿性

B.元素非金屬性的順序?yàn)閄>Y>Z

C.Y的最高價(jià)氧化物的水化物是中強(qiáng)酸

D.該新化合物中Y不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

解析:W、X、Y、Z為同一短周期元素,根據(jù)圖示分析,W為第ⅠA族元素,失去一個(gè)電子顯示+1價(jià),因此W可能為H、Li或Na,需要注意的是,離子化合物才能形成圖示的結(jié)構(gòu),因此W元素排除了是H元素的可能性。在陰離子結(jié)構(gòu)中,有6個(gè)Z,并且Z原子只形成一個(gè)共價(jià)鍵,因此元素Z可能為H、F、Cl元素,其中W、X、Y、Z為同一短周期元素,因此也排除了Z是H元素的可能性。在陰離子結(jié)構(gòu)中,有2個(gè)X,并且每個(gè)X原子只形成四個(gè)共價(jià)鍵,因此X為第ⅣA族元素,可能為C或Si元素。本題最容易推錯(cuò)的是Y元素,因?yàn)閅元素原子連2個(gè)共價(jià)鍵,很多同學(xué)會(huì)誤認(rèn)為Y元素為第ⅥA族元素,可能為O或S,其實(shí)不然,W 元素在失去一個(gè)電子后形成的為W+,這個(gè)電子只能被Y元素得到,這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)中Y原子只有1個(gè),X原子有2個(gè),Z原子有6個(gè),一般而言,要是得到電子的話,同種元素原子均應(yīng)該得到電子,即X原子需要得到2個(gè)電子,Z原子需要得到6個(gè)電子,因此一定是元素Y得到了電子。Y得電子以后形成穩(wěn)定的8電子結(jié)構(gòu),并且Y形成了2個(gè)共價(jià)鍵,說明Y最外層有5個(gè)電子,其中有3個(gè)單電子,則Y一定是第ⅤA元素,可能為N或P元素。再根據(jù)“Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半”,可以推知元素X為Si元素。至此,所有元素全部推出,W、X、Y、Z分別為Na、Si、P、Cl。

答案:C

點(diǎn)撥:(1)Y為P元素,其最高價(jià)氧化物的水化物是H3PO4,H3PO4屬于弱酸的范疇,并且是弱酸中酸性較強(qiáng)的一種酸,因此也稱為中強(qiáng)酸。(2)關(guān)注P元素的其他含氧酸,比如說次磷酸H3PO2分子中雖然有3個(gè)H原子,但是次磷酸為一元弱酸。

例7一種由短周期主族元素組成的化合物(如圖3所示),具有良好的儲(chǔ)氫性能,其中元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大、且總和為24。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )。

圖3

A.該化合物中,W、X、Y之間均為共價(jià)鍵

B.Z的單質(zhì)既能與水反應(yīng),也可與甲醇反應(yīng)

C.Y的最高化合價(jià)氧化物的水化物為強(qiáng)酸

D.X的氟化物XF3中原子均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

解析:題干主要呈現(xiàn)了兩個(gè)信息:①短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大、且總和為24;②物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式圖。后者是主要的突破口,W只能形成一個(gè)共價(jià)單鍵,Z可形成+1價(jià)陽(yáng)離子,結(jié)合原子序數(shù)的信息,可推斷W為氫元素,Z為鈉元素,X有四條單鍵,兩個(gè)Y原子均為三條單鍵,而陰離子團(tuán)只帶一個(gè)負(fù)電荷,可推斷Y形成三條共價(jià)鍵達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),為氮元素,根據(jù)原子序數(shù)和及成鍵數(shù)目,推斷X為5號(hào)元素硼。根據(jù)上述推斷,該化合物中,H、B、N之間均以共用電子對(duì)形成共價(jià)鍵,A選項(xiàng)正確。Na單質(zhì)既能與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣,也能與甲醇反應(yīng)生成甲醇鈉和氫氣,B選項(xiàng)正確。N的最高價(jià)氧化物的水化物HNO3為強(qiáng)酸,C選項(xiàng)正確。BF3中B原子最外層只有6個(gè)電子,未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案:D

點(diǎn)撥:這一類型的題目,化合物的結(jié)構(gòu)式圖是重要的突破口,利用結(jié)構(gòu)式圖可以判斷化學(xué)鍵類型及化合物類型,同時(shí)可以判斷元素間的共價(jià)鍵數(shù)目或離子所帶的電荷數(shù),從而推斷出元素的最外層電子數(shù)。因此同學(xué)們要熟練掌握短周期主族元素的電子排布特點(diǎn)和成鍵特點(diǎn),熟練掌握化合物的電子式書寫規(guī)則,能根據(jù)陌生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式,推斷元素成鍵數(shù)目或最外層電子數(shù)目,達(dá)到確定元素的目的。

例8一種麻醉劑的分子結(jié)構(gòu)式如圖4所示。其中,X的原子核只有1個(gè)質(zhì)子;元素Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,且均位于X的下一周期;元素E的原子比W原子多8個(gè)電子。下列說法不正確的是( )。

圖4

A.XEZ4是一種強(qiáng)酸

B.非金屬性:W > Z > Y

C.原子半徑:Y > W > E

D.ZW2中,Z的化合價(jià)為+2價(jià)

解析:題干信息顯示,X的原子核只有1個(gè)質(zhì)子,可知X為H元素?！霸豗、Z、W原子序數(shù)依次增大,且均位于X的下一周期”,結(jié)合題中所給結(jié)構(gòu)式,Y形成4條共價(jià)鍵,可推知Y是C元素。Z形成兩條共價(jià)鍵,可推知Z是O元素。W只能形成1條共價(jià)鍵,則W為F元素,而“元素E的原子比W原子多8個(gè)電子”,可推知E為Cl元素。根據(jù)上述推斷,可知XEZ4是HClO4,是一種強(qiáng)酸,A項(xiàng)正確。同一周期主族元素從左至右非金屬性逐漸增強(qiáng),所以非金屬性F>O>C,B項(xiàng)正確。同一主族元素從上至下原子半徑逐漸增大,原子半徑Cl>F,C項(xiàng)錯(cuò)誤。在OF2中,F為-1價(jià),則O的化合價(jià)為+2價(jià),D項(xiàng)正確。

答案:C

第五類:半衰期型

半衰期:放射性元素衰變到原來一半數(shù)量所需的時(shí)間,天然存在的放射性元素具有一定的半衰期。

例9放射性同位素14C可用來推算文物的“年齡”。14C的含量每減少一半要經(jīng)過約5 730年。某考古小組挖掘到一塊動(dòng)物骨骼,經(jīng)測(cè)定14C還剩余,推測(cè)該動(dòng)物生存年代距今約為( )。

A.5 730×3年 B.5 730×4年

C.5 730×6年 D.5 730×8年

答案:A

點(diǎn)撥:本題是2007年高考題,雖然這種題型在目前高考真題中出現(xiàn)的頻率低些,但是同學(xué)們可以關(guān)注一下這類題型,近幾年高考考到的幾率還是有的。

第六類:其他類型

例10X、Y為第三周期元素,Y最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)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(cuò)誤的是( )。

A.原子半徑:X>Y

B.簡(jiǎn)單氫化物的還原性:X>Y

C.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

答案:D

點(diǎn)撥:利用題中所給的信息可以推導(dǎo)出Y是Cl元素,然后根據(jù)[XCl4]+或者[XCl6]-均可以推出X為+5價(jià)的P元素,因此本題難度并不大。本題是由一道全國(guó)高中生化學(xué)競(jìng)賽試題改編而成的。通過這道試題可以看出,同學(xué)們要適當(dāng)拓展知識(shí)面,若是平時(shí)學(xué)習(xí)的過程中已經(jīng)了解過這些信息,一旦在考試中出現(xiàn)此類試題,就能夠輕松推出相應(yīng)的元素,達(dá)到事半功倍的效果。

【反饋練習(xí)】(關(guān)于月球土壤方面的內(nèi)容)

1.人類探測(cè)月球發(fā)現(xiàn),在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦,它可以作為未來核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應(yīng)表示為( )。

2.我國(guó)的“神舟五號(hào)”載人飛船已發(fā)射成功,“嫦娥”探月工程也已正式啟動(dòng)。據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè),月球的土壤中吸附著數(shù)百萬噸的He,每百噸He核聚變所釋放出的能量相當(dāng)于目前人類一年消耗的能量。在地球上,氦元素主要以He 的形式存在。下列說法正確的是( )。

3.據(jù)報(bào)道,月球上有大量3He存在,以下關(guān)于3He的說法正確的是( )。

A.3He是4He的同分異構(gòu)體

B.3He比4He多一個(gè)中子

C.3He是4He的同位素

D.3He比4He少一個(gè)質(zhì)子

4.地球上氦元素主要以4He形式存在,而月球土壤中吸附著數(shù)百萬噸3He,據(jù)估算3He核聚變所釋放的能量可供人類使用上萬年。下列說法正確的是( )。

①3He、4He的化學(xué)性質(zhì)基本相同

②3He、4He具有相同的中子數(shù)

③3He核聚變是化學(xué)變化

④3He液化是物理變化

A.①② B.①④ C.②③ D.③④

5.我國(guó)嫦娥五號(hào)探測(cè)器帶回1.731 kg的月球土壤,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)其構(gòu)成與地球土壤類似,土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z,原子序數(shù)依次增大,最外層電子數(shù)之和為15,X、Y、Z為同周期相鄰元素,且均不與W同族,下列結(jié)論正確的是( )。

A.原子半徑大小順序?yàn)閃>X>Y>Z

B.化合物XW中的化學(xué)鍵為離子鍵

C.Y單質(zhì)的導(dǎo)電性能弱于Z單質(zhì)的

D.Z的氧化物的水化物的酸性強(qiáng)于碳酸

答案:1.B 2.B 3.C 4.B 5.B