物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律的考查分類

湖北 寧 鵬

物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律的考查分類

湖北 寧 鵬

縱觀近幾年全國(guó)各地高考試題，物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律知識(shí)是Ⅰ卷的必考內(nèi)容，部分高考試題的Ⅱ卷中還出現(xiàn)了推斷題。除了考查學(xué)生對(duì)基本概念的辨析和理解外，通常還以元素推斷為載體，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)元素周期表、元素周期律以及元素化合物和化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用，試題的綜合性很強(qiáng)，也有一定的深度和難度。本文結(jié)合考綱，分析高考真題，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律的高考考點(diǎn)和考查形式進(jìn)行分類例析，梳理教材知識(shí)，希望能在高考復(fù)習(xí)備考中幫助同學(xué)們拓展思維視角，更深刻地理解、掌握和應(yīng)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律知識(shí)，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

一、考查元素、核素和同位素等基本概念

【例1】（2014上海，1）“玉兔”號(hào)月球車用23984Pu作為熱源材料，下列關(guān)于Pu的說(shuō)法正確的是（ ）

【答案】D

【點(diǎn)評(píng)】考綱要求“了解元素、核素和同位素的含義”。本題源于教材中“核素”知識(shí)及其拓展，對(duì)元素、核素、同位素和同素異形體的概念進(jìn)行考查，是教材知識(shí)的重組，難度較小。從命題角度上看，原子結(jié)構(gòu)常以最新的科技成果、新聞事件為背景來(lái)考查以同位素為核心的概念辨析。復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)重視對(duì)上述有關(guān)概念的理解和應(yīng)用。

二、考查原子的構(gòu)成及其微粒間的數(shù)量關(guān)系

【例2】（2015上海，1）中國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)已確定第116號(hào)元素Lv的名稱為鉝。關(guān)于Lv的敘述錯(cuò)誤的是（ ）

A．原子序數(shù)116

B．中子數(shù)177

C．核外電子數(shù)116

D．相對(duì)原子質(zhì)量293

【答案】D

【點(diǎn)評(píng)】考綱要求“了解原子的構(gòu)成。了解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系”。本題源于教材中“原子核及原子符號(hào)”知識(shí)，對(duì)原子的構(gòu)成及其微粒間的數(shù)量關(guān)系、質(zhì)量數(shù)和相對(duì)原子質(zhì)量的概念辨析進(jìn)行考查，是教材知識(shí)的再現(xiàn)，難度較小。從命題角度上看，原子結(jié)構(gòu)還常以原子符號(hào)X為切入點(diǎn)，考查元素原子符號(hào)的含義，核素中各微粒間的數(shù)量關(guān)系。解答這類題目的關(guān)鍵是：理解粒子符號(hào)Xb±的含義及各微粒間的數(shù)量關(guān)系。

三、考查原子核外電子排布

【例3】下列說(shuō)法正確的是（ ）

B．（2015上海）原子核外電子排布可決定元素在周期表中的位置

C．（2014山東）核外電子排布相同的微?；瘜W(xué)性質(zhì)也相同

【解析】A項(xiàng)，Cl－的最外層為8個(gè)電子，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，原子核外電子層數(shù)等于元素所在周期數(shù)，原子的各電子層容納的電子數(shù)可決定元素所處的族的序數(shù)，故原子核外電子排布可決定元素在周期表中的位置，正確；C項(xiàng)，核外電子排布相同的微?？梢允窃踊螂x子，例如：Ne、O2－兩種微粒核外電子排布相同，但是它們的化學(xué)性質(zhì)不同，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，3517Cl與3717Cl屬于同位素，其核外電子排布相同，得電子能力相同，正確。

【答案】BD

【點(diǎn)評(píng)】考綱要求“了解原子核外電子排布”。本題源于教材“原子核外電子排布”知識(shí)，主要考查原子（或離子）的結(jié)構(gòu)示意圖、核外電子排布與周期表和元素性質(zhì)的關(guān)系，是教材知識(shí)的拓展。從命題角度上看，此類題通常將核素符號(hào)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式等化學(xué)用語(yǔ)與原子（或離子）的結(jié)構(gòu)示意圖、核外電子排布知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單拼盤考查，難度較小。復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的積累和應(yīng)用。

四、考查同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系

【例4】（2014福建，23節(jié)選）元素周期表中ⅦA族元素的單質(zhì)及其化合物的用途廣泛。

能作為氯、溴、碘元素非金屬性（原子得電子能力）遞變規(guī)律的判斷依據(jù)是________。

a．Cl2、Br2、I2的熔點(diǎn)

b．Cl2、Br2、I2的氧化性

c．HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性

d．HCl、HBr、HI的酸性

【解析】同一主族元素的非金屬性越強(qiáng)，其單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，其氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，與物質(zhì)的熔點(diǎn)、氫化物水溶液的酸性無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)bc正確。

【答案】bc

【點(diǎn)評(píng)】考綱要求“以第3周期、ⅠA族和ⅦA族為例，掌握同一周期、同一主族內(nèi)元素性質(zhì)遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系；了解金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質(zhì)遞變的規(guī)律”。本題源于教材中“元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)”和“科學(xué)探究”的知識(shí)及其拓展，是考綱與教材知識(shí)綜合考查的完美體現(xiàn)。從命題角度上看，此類題主要考查粒子半徑大小比較、元素的金屬性或非金屬性強(qiáng)弱的判斷及其應(yīng)用，這也是高考考查的重點(diǎn)和高頻考點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)一定要加強(qiáng)針對(duì)此考點(diǎn)的落實(shí)訓(xùn)練。

五、以元素推斷為載體，綜合考查元素周期表和元素周期律的應(yīng)用

【試題特點(diǎn)】試題中提供某些推斷元素的典型“題眼”，借助推斷出的元素綜合考查“物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律”的應(yīng)用，此類試題符合考綱中“考查學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，通過(guò)運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，分析問(wèn)題和解決（解答）化學(xué)問(wèn)題的能力”的要求，試題的綜合性較強(qiáng)，一般為中等難度。

1．以元素電子層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為“題眼”進(jìn)行推斷考查

【例5】（2015新課標(biāo)Ⅰ，12）W、X、Y、Z均為短周期主族元素，原子序數(shù)依次增加，且原子核外L電子層的電子數(shù)分別為0、5、8、8，它們的最外層電子數(shù)之和為18。下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．單質(zhì)的沸點(diǎn)：W＞X

B．陰離子的還原性：W＞Z

C．氧化物的水化物的酸性：Y＜Z

D．X與Y不能存在于同一離子化合物中

【解析】由于均為短周期主族元素，W的L層無(wú)電子，則W是H元素；X的L層有5個(gè)電子，則X是N元素，Y與Z的L層都是8個(gè)電子，則二者都是第三周期元素。根據(jù)最外層電子數(shù)之和為18可知，Y與Z的最外層電子數(shù)之和為12，Z的原子序數(shù)大于Y，所以Y是P，Z是Cl元素。結(jié)合元素周期律及元素性質(zhì)判斷各選項(xiàng)即可。

【答案】B

【點(diǎn)評(píng)】本題是以元素電子層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為“題眼”的元素推斷題，考查元素非金屬性強(qiáng)弱的判斷與應(yīng)用、無(wú)機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的判斷。題中選項(xiàng)C的設(shè)置有一定的迷惑性，這就要求平時(shí)應(yīng)養(yǎng)成細(xì)心審題的好習(xí)慣。解答此類題的關(guān)鍵是利用原子核外電子排布知識(shí)準(zhǔn)確推斷元素，再應(yīng)用元素周期律進(jìn)行判斷解答。

2．以元素在周期表中的位置與原子序數(shù)的關(guān)系為“題眼”進(jìn)行推斷考查

【例6】（2015山東，8）短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對(duì)位置如圖所示。已知Y、W的原子序數(shù)之和是Z的3倍，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．原子半徑：X＜Y＜Z

B．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：X＞Z

C．Z、W均可與Mg形成離子化合物

D．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：Y＞W(wǎng)

【解析】設(shè)元素Y的原子序數(shù)為y，則由各元素在周期表中的相對(duì)位置可知，Z的原子序數(shù)為y＋1，W的原子序數(shù)為y＋10，則y＋y＋10＝3（y＋1），解得y＝7，故X、Y、Z、W分別為Si、N、O、Cl元素。結(jié)合元素周期律及元素性質(zhì)判斷各選項(xiàng)即可。

【答案】C

【點(diǎn)評(píng)】考綱要求“了解元素周期表（長(zhǎng)式）的結(jié)構(gòu)（周期、族）及其應(yīng)用”。元素周期表能夠反映原子的位置和結(jié)構(gòu)，是推斷元素的突破口，高考考查中往往不是呈現(xiàn)完整的周期表，而是呈現(xiàn)某一片段，本題即是根據(jù)片段結(jié)構(gòu)所提供的信息進(jìn)行推斷，考查學(xué)生應(yīng)用元素周期表和元素周期律分析、解決問(wèn)題的能力，難度中等。解答此類題的關(guān)鍵是：充分利用元素周期表的片段及位置與原子序數(shù)的關(guān)系推斷元素。有些元素推斷題，是以文字?jǐn)⑹鰜?lái)呈現(xiàn)信息的，解答時(shí)可根據(jù)文字信息先轉(zhuǎn)化成周期表片段的形式，則能很直觀地進(jìn)行判斷、分析、比較，得出正確答案。

3．以元素及其化合物的特性為“題眼”進(jìn)行推斷考查

【例7】（2015江蘇，5）短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，X原子最外層有6個(gè)電子，Y是至今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強(qiáng)的元素，Z在周期表中處于周期序數(shù)等于族序數(shù)的位置，W的單質(zhì)廣泛用作半導(dǎo)體材料。下列敘述正確的是（ ）

A．原子最外層電子數(shù)由多到少的順序：Y、X、W、Z

B．原子半徑由大到小的順序：W、Z、Y、X

C．元素非金屬性由強(qiáng)到弱的順序：Z、W、X

D．簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序：X、Y、W

【解析】Y是非金屬性最強(qiáng)的元素，則為F，以此為突破口，結(jié)合題中其他信息可以此推斷出，X為O，Z為Al，W為Si。結(jié)合元素周期律及元素性質(zhì)判斷各選項(xiàng)即可。

【答案】A

【點(diǎn)評(píng)】考綱要求“掌握元素周期律的實(shí)質(zhì)”。本題主要借助物質(zhì)的特性考查元素的推斷，進(jìn)而考查“元素周期律”及元素性質(zhì)知識(shí)。涉及元素非金屬性強(qiáng)弱的比較、半徑大小比較、氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性比較等，難度不大。對(duì)于有特征性質(zhì)的元素推斷題，解答的關(guān)鍵是要善于歸納總結(jié)并熟記元素及其化合物特殊的性質(zhì)，可先根據(jù)所給的特性確定元素，然后再結(jié)合其他條件，各個(gè)擊破，推出結(jié)論。

4．以元素“位、構(gòu)、性”三者間的關(guān)系為“題眼”進(jìn)行推斷考查

【例8】（2013山東，8）W、X、Y、Z四種短周期元素在元素周期表中的相對(duì)位置如圖所示，W的氣態(tài)氫化物可與其最高價(jià)含氧酸反應(yīng)生成離子化合物，由此可知（ ）

A．X、Y、Z中最簡(jiǎn)單氫化物穩(wěn)定性最弱的是Y

B．Z元素氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性一定強(qiáng)于Y

C．X元素形成的單核陰離子還原性強(qiáng)于Y

D．Z元素單質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中只表現(xiàn)氧化性

【解析】由題中提供的W的性質(zhì)可推斷出W為N元素，結(jié)合元素在周期表中的相對(duì)位置可知，X、Y、Z分別為O、S、Cl。之后，結(jié)合元素周期律及元素性質(zhì)判斷各選項(xiàng)即可。

【答案】A

【點(diǎn)評(píng)】元素在周期表中的位置反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和主要性質(zhì)，元素的原子結(jié)構(gòu)決定了元素在周期表中的位置和主要性質(zhì)。本題是以元素在周期表中的位置和元素性質(zhì)為“題眼”的元素推斷題，是元素“位、構(gòu)、性”三者關(guān)系的綜合考查，全面考查學(xué)生對(duì)元素進(jìn)行分析、推理的能力，以及運(yùn)用元素周期律解決化學(xué)問(wèn)題的能力。此類題也是高考考查的重點(diǎn)和高頻考點(diǎn)，中等難度。在復(fù)習(xí)中一定要梳理好元素“位、構(gòu)、性”三者的關(guān)系，穩(wěn)打基礎(chǔ)，系統(tǒng)整合元素推斷的突破口。

六、考查電子式、化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系

【例9】下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．（2015新課標(biāo)Ⅱ）60g丙醇中存在的共價(jià)鍵總數(shù)為10NA

C．（2014江蘇）氧元素分別與鎂、硅形成的化合物中化學(xué)鍵類型相同

【解析】A項(xiàng)，60g丙醇的物質(zhì)的量是1mol，分子中存在的共價(jià)鍵總數(shù)為11NA，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，觀察結(jié)構(gòu)可知分子中含有碳碳雙鍵，屬于非極性鍵，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，MgO中含離子鍵，SiO2中含共價(jià)鍵，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，氯分子的電子式書寫正確。

【答案】D

【點(diǎn)評(píng)】考綱中要求“了解化學(xué)鍵的定義，了解離子鍵、共價(jià)鍵的形成”。本高考題組源于教材中“化學(xué)鍵”知識(shí)，是教材知識(shí)的重組，考查知識(shí)點(diǎn)較多，難度不大?；瘜W(xué)鍵試題的特點(diǎn)是概念性強(qiáng)，設(shè)問(wèn)隱蔽，規(guī)范性程度要求較高，高考一般穿插在綜合試題中進(jìn)行拼盤考查。復(fù)習(xí)時(shí)要注意離子鍵和共價(jià)鍵、離子化合物和共價(jià)化合物的判斷，化學(xué)鍵與分子間作用力的區(qū)別，了解氫鍵對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和密度的影響，掌握常見微粒（如：N2、CO2、H2O2、Na2O2、OH－、NH等）的電子式的書寫。

七、考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律與元素化合物性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用

【例10】（2015天津，7節(jié)選）隨原子序數(shù)遞增，八種短周期元素（用字母X等表示）原子半徑的相對(duì)大小、最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的變化如下圖所示。

根據(jù)判斷出的元素回答下列問(wèn)題：

（4）已知1mol e的單質(zhì)在足量d2中燃燒，恢復(fù)至室溫，放出255．5kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____ ___________________。

（5）上述元素可組成鹽R：zx4f（gd4）2。向盛有10mL 1mol·L－1R溶液的燒杯中滴加1mol·L－1NaOH溶液，沉淀物質(zhì)的量隨NaOH溶液體積的變化示意圖如下：

①R溶液中，離子濃度由大到小的順序是________。

②寫出m點(diǎn)反應(yīng)的離子方程式：_________________。

③若在R溶液中改加20mL 1．2mol·L－1Ba（OH）2溶液，充分反應(yīng)后，溶液中產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量為________mol。

【解析】根據(jù)圖中八種短周期元素原子半徑的相對(duì)大小、最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的變化和元素周期律知識(shí)，推斷出x、y、z、d、e、f、g、h分別為H、C、N、O、Na、Al、S、Cl元素。

（4）考查與化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用。1mol Na的單質(zhì)在足量O2中燃燒，放出255．5kJ熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2Na（s）＋O2（g）Na2O2（s） ΔH＝－511kJ·mol－1。

（5）考查與元素化合物性質(zhì)相結(jié)合的綜合應(yīng)用。①R是NH4Al（SO4）2，因?yàn)镹H3·H2O的堿性比Al（OH）3強(qiáng)，故Al3＋的水解程度比NH大，且溶液顯酸性，故離子濃度：c（SO）＞c（NH）＞c（Al3＋）＞c（H＋）＞c（OH－）；②由圖象知，向NH4Al（SO4）2溶液中滴加NaOH溶液，先生成沉淀：Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓，之后發(fā)生反應(yīng)：NH＋OH－NH3·H2O，最后是沉淀溶解：Al（OH）3＋OH－AlO＋2H2O，故m點(diǎn)反應(yīng)的離子方程式為NH＋OH－NH3·H2O；③NH4Al（SO4）2溶液中n（Al3＋）＝0．01mol，n（NH）＝0．01mol，n（SO）＝0．02mol，Ba（OH）2溶液中n（Ba2＋）＝0．024mol，n（OH－）＝0．048mol，由Ba2＋＋SOBaSO4↓知，生成n（BaSO4）＝0．02mol。結(jié)合②中分析知：Al元素最終以AlO和Al（OH）3的形式存在，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可計(jì)算出生成0．002mol Al（OH）3，故反應(yīng)中共生成沉淀為0．022mol。

【答案】（4）2Na（s）＋O2（g）Na2O2（s）

【點(diǎn)評(píng)】本題以化學(xué)圖象、元素的推斷為載體，側(cè)重知識(shí)“交叉融合”的考查，試題既涵蓋元素周期表和周期律知識(shí)，又涉及“元素化合物”與“化學(xué)反應(yīng)原理”內(nèi)容。試題將溶液中離子濃度的大小比較、熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)計(jì)算等高頻考點(diǎn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，對(duì)邏輯思維能力要求較高，試題難度逐步加大，但區(qū)分度很好，有效考查學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問(wèn)題的能力。在復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意教材中重點(diǎn)知識(shí)間的橫、縱向聯(lián)系，適當(dāng)加強(qiáng)這類綜合性試題的訓(xùn)練。

（作者單位：湖北省棗陽(yáng)市第二中學(xué)）