2021年新高考化学二轮备考选择题高频热点专项突破--专项突破10 原子结构与元素周期表

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（一）必备知识和方法
1.核外电子总数为10的粒子：
①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。
②阳离子：Na+、Mg2+、A13+、NH4+、H3O+。
③阴离子：N3-、O2-、F-、OH-、NH2-。
2核外电子总数为18的粒子：
①分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、F2、CH3CH3、N2H4、CH3OH。
②阳离子：K+、Ca2+。
③阴离子：P3-、S2-、HS-、Cl-。
3.常见等电子体
4.解答短周期主族元素推断题的突破口
(1)位置与结构
①周期数等于族序数2倍的元素是锂(Li)。
②最高化合价等于最低化合价绝对值3倍的元素是硫(S)。
③次外层电子数等于最外层电子数4倍的元素是镁(Mg)。
④族序数与周期数相同的元素是氢(H)、被(Be)、铝(Al);族序数是周期数2倍的元素是碳(C)、硫(S);族序数是周期数3倍的元素是氧(O)。
⑤没有中子的元素是氢(H)。
(2)含量与物理性质
①地壳中含量最高的元素是氧(O),其次是硅(Si)。
②地壳中含量最高的金属元素是铝(Al)。
③单质为人工制得纯度最高的元素是硅(Si)。
④单质为天然物质中硬度最大的元素是碳(C)。
⑤气态氢化物最易溶于水的元素是氮(N),气态氢化物溶于水显碱性的元素是氮(N)。
⑥对应氢化物沸点最高的非金属元素是氧(0)。
⑦常温下，单质是有色气体的元素是氟(F)、氯(Cl)。
③所形成的化合物种类最多的元素是碳(C)。
④在空气中，最高价氧化物的增加会导致“温室效应”的元素是碳(C)。
①最高价氧化物对应的水化物的酸性最强的元素是氯(Cl)。
(3)化学性质与用途
①单质与水反应最剧烈的非金属元素是氟(F)。
②简单气态氢化物与最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应的元素是氮(N),反应的化学方程式为NH3+HNO3 =NH4NO3 .
5.化学键与物质类别的关系
(1)存在离子键的化合物一定是离子化合物。
(2)离子化合物中一定存在离子键，可能存在共价键，如NaOH、Na2O2、（NH4）2SO4等。
(3)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。
(4)熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物；证明某化合物是离子化合物的实验方法,将化合物加热至熔融状态，检测其导电性。如果能导电，证明是离子化合物；否则不是离子化合物。溶解时能导电的化合物，不能判定其类别。
(5)全部由非金属元素组成的化合物也可能是离子化合物，铵盐。由金属元素和非金属元素形成的化合物也可能是共价化合物，如AlCl3。
(6)非金属单质中只有共价键（稀有气体除外）。
6.化学反应的过程，既有旧化学键断裂，又有新化学键形成，二者缺一不可。
有化学键断裂或形成的过程不一定发生化学变化。例如：(1)离子化合物的熔化过程。离子化合物熔化后电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏，只发生了物理变化。
(2)电解质的溶解过程。电解质溶于水后，形成自由移动的阴、阳离子，化学键断裂，只发生了物理变化。
7.氢键对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响：分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高，这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氨键，从而需要消耗更多的能量。
(2)分子间形成氢键对物质的水溶性、溶解度等也有影响。如NH3极易溶于水，主要是因为氨分子与水分子之间易形成氢键。
(3)水中氢键对水的密度也有影响，水结成冰时体积膨胀，密度减小，主要是因为冰中水分子间形成的氢键更多，使水分子间空隙变大。
例1．a、b、c、d四种主族元素在周期表中的位置如图，则下列说法正确的是( )
A．若b的最高价氧化物对应的水化物为H2bO4，则a的简单氢化物的化学式为aH3
B．若b的单质可作半导体材料，则c的单质不可能为半导体材料
C．若b的单质与H2易化合，则c的单质与H2更易化合
D．a与b容易形成离子化合物
[解析] 若b的最高价氧化物对应的水化物为H2bO4，即b最高价为＋6，其负价为－2，再利用a、b在周期表中的位置知，a的主族序数比b的小1，故a的负价为－3，a的简单氢化物的化学式为aH3，A项正确；若b是Si，则c是Ge，Si和Ge均为半导体材料，B项错误；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，因此c的单质与氢气化合比b的单质与氢气化合难，C项错误；若b为非金属，则a的金属性很弱，故a、b不易形成离子化合物，D项错误。选A.
例2．短周期元素Q、W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示，其中只有Z为金属元素。则下列说法中，正确的是( )
A．W、X两种元素在自然界中都存在相应的单质
B．Q、Y分别与活泼金属元素形成的化合物中仅含离子键
C．Y、Z分别形成的简单离子中，前者的半径较大
D．X、Z的最高价氧化物对应的水化物之间容易相互发生反应
[解析] 由元素所在周期表中的位置可知，X为碳元素，Y为氧元素，Z为铝元素，W为硅元素，Q为氯元素。A项，C在自然界中存在单质，Si在自然界中全部以化合态存在，错误；B项，O与活泼金属形成的化合物中可以含有共价键，如过氧化钠，错误；C项，电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则O、Al分别形成的简单离子中，前者的半径较大，正确；D项，C的最高价氧化物的水化物为弱酸，与氢氧化铝不反应，错误。选C.
（二）真题演练
1．[2020新课标Ⅰ]1934年约里奥–居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核)轰击金属原子，得到核素，开创了人造放射性核素的先河：+→+。其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是
A．的相对原子质量为26
B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的
D．Y仅有一种含氧酸
2．[2020山东新高考]短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是
A．第一电离能：W>X>Y>ZB．简单离子的还原性：Y>X>W
C．简单离子的半径：W>X>Y>ZD．氢化物水溶液的酸性：Y>W
3．[2020山东新高考]下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是
A．键能 、 ，因此C2H6稳定性大于Si2H6
B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度
C．SiH4中Si的化合价为+4，CH4中C的化合价为-4，因此SiH4还原性小于CH4
D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成 键
4．[2020山东新高考]B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是
A．其熔点主要取决于所含化学键的键能
B．形成大π键的电子全部由N提供
C．分子中B和N的杂化方式相同
D．分子中所有原子共平面
5．[2020天津卷]短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是
A．元素电负性：ZY
D．元素W、X与钠元素可形成化合物Na3XW6
6.X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素。其中只有Z是金属，W的单质是黄色固体，X、Y、W在周期表中的相对位置关系如图。下列说法正确的是
A．五种元素中，原子半径最大的是W
B．Y与Z形成的化合物都可以和盐酸反应
C．简单阴离子的还原性：Y>W
D．Z与Q形成的化合物水溶液一定显酸性
7．在元素周期表中，铂元素如图所示，下列有关说法正确的是
A．铂是非金属元素，在常温下呈固态
B．eq \\al(208, 78)Pt和eq \\al(198, 78)Pt的核外电子数相同，互为同位素
C．“195.1”是铂的质量数
D．由78可以推出Pt为第5周期元素
8．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如表所示，其中X、Y、Z元素的原子最外层电子数之和为15。下列说法正确的是（ ）
A．原子半径大小：Z＞Y＞X
B．简单氢化物沸点：X＞Y
C．Z元素与X元素可形成直线形的共价化合物
D．M的原子序号为33，其最高价氧化物对应的水化物为强酸
9．下列说法中，正确的是( )
①O与O是不同的核素，因此分别由这两种原子构成的O2与O 2化学性质不同
②、、互为同位素
③C60与12C、14C互为同位素
④科学家已发现了H3分子，H2与H3互为同素异形体
⑤稀土元素Sm与Sm 的质量数不同，属于两种元素
⑥H2O与D2O互称同素异形体
⑦和 质子数相同，互为同位素
A．④⑥B．③⑦C．②⑤D．④⑦
10．1919年英国物理学家卢瑟福用粒子(He)轰击核素X时发现了质子：He+X →Y+H，其中X、Y最外层电子数之和为11。下列说法错误的是( )
A．所得Y原子的质量数为17
B．原子半径：X＞Y
C．氢化物稳定性：X＜Y
D．氢、X、Y三种元素可组成离子化合物
11．下列说法正确的是（ ）
A．F2、Cl2、Br2、I2熔、沸点逐渐升高与分子内化学键的强弱有关
B．化学键只存在于分子内，任何气体单质中都存在化学键
C．KCl和HCl溶于水破坏的化学键类型相同
D．H2O 的稳定性强于H2S，说明H-O键稳定性强于H-S键
12．下列说法不正确的是（ ）
①分子中既含极性键又含非极性键
②若和的电子层结构相同，则原子序数：
③、、、熔点随相对分子质量的增大而升高
④、、、分子中各原子均达到稳定结构
⑤固体熔化成液体的过程是物理变化，所以不会破坏化学键
⑥分子很稳定是由于分子之间能形成氢键
⑦由于非金属性：，所以酸性：
A．②⑤⑥⑦B．①③④⑤C．②④⑤D．③⑤⑦
13．下列数据是对应物质的熔点(℃)：
据此做出的下列判断中错误的是( )
A．铝的化合物的晶体中有的不是分子晶体
B．表中只有BCl3和干冰是分子晶体
C．同族元素的氧化物可形成不同类型的晶体
D．不同族元素的氧化物可形成相同类型的晶体
14．下列说法不正确的是（ ）
A．含有离子键和共价键的化合物一定是离子化合物
B．Na投入到水中，有共价键的断裂与形成
C．液态水转变为气态水需要吸热，说明旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量
D．N2和NCl3两种分子中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
15．下列说法正确的是
A．纯碱和烧碱熔化时克服的化学键类型相同
B．碘晶体受热转变成碘蒸气，吸收的热量用于克服碘原子间的作用力
C．SO3溶于水的过程中有共价键的断裂和离子键的形成
D．HF的热稳定性很好，主要是因为HF分子间存在氢键

参考答案
真题演练
1.【答案】B
【解析】原子轰击实验中，满足质子和质量数守恒，因此W+4=30+1，则W=27，X与Y原子之间质子数相差2，因X元素为金属元素，Y的质子数比X大，则Y与X位于同一周期，且Y位于X右侧，且元素X、Y的最外层电子数之和为8，设X最外层电子数为a，则Y的最外层电子为a+2，解得a=3，因此X为Al，Y为P，以此解答。
A．的质量数为27，则该原子相对原子质量为27，故A错误；
B．Al元素均可形成AlCl3，P元素均可形成PCl3，故B正确；
C．Al原子与P原子位于同一周期，且Al原子序数大于P原子序数，故原子半径Al>P，故C错误；
D．P的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等，故D错误；
故答案为：B。
2.【答案】C
【解析】四种短周期主族元素，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，设若X为第二周期元素原子，则X可能为Be或O，若X为第三周期元素原子，则均不满足题意，Z与X能形成Z2X2的淡黄色化合物，该淡黄色固体为Na2O2，则X为O元素，Z为Na元素；Y与W的最外层电子数相同，则Y为F元素，W为Cl元素，据此分析。
A．同一周期从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F＞O＞Cl＞Na，A错误；
B．单质的氧化性越强，简单离子的还原性越弱，O、F、Cl三种元素中F2的氧化性最强O2的氧化性最弱，故简单离子的还原性O2-＞Cl-＞F-，B错误；
C．电子层数越多简单离子半径越大，相同结构的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl-＞O2-＞F-＞Na+，C正确；
D．F元素的非金属性强于Cl元素，则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子，在水溶液中HF不容易发生电离，故HCl的酸性强于HF，D错误；故选C。
3.【答案】C
【解析】A．因键能C—C＞Si—Si、C—H＞Si—H，故C2H6的键能总和大于Si2H6，键能越大越稳定，故C2H6的稳定性大于Si2H6，A正确；
B．SiC的成键和结构与金刚石类似均为原子晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC的硬度和很大，B正确；
C．SiH4中Si的化合价为-4价，C的非金属性强于Si，则C的氧化性强于Si，则Si的阴离子的还原性强于C的阴离子，则SiH4的还原性较强，C错误；
D．Si原子的半径大于C原子，在形成化学键时纺锤形的p轨道很难相互重叠形成π键，故Si原子间难形成双键，D正确；故选C。
4．【答案】A
【解析】A．无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A错误；
B．B原子最外层3个电子，与其它原子形成3个键，N原子最外层5个电子，与其它原子形成3个键，还剩余2个电子，故形成大键的电子全部由N原子提供，B正确；
C．无机苯与苯等电子体，分子中含有大键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，C正确；
D．无机苯与苯等电子体，分子中含有大键，故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化，所以分子中所有原子共平面，D正确；答案选A。
5．【答案】A
【解析】四种短周期元素，均可以形成最高价氧化物对应的水化物。有H3ZO4可知，该酸为弱酸，则Z为P元素；0.1 ml∙L−1 W的最高价氧化物对应的水化物的pH为0.70，说明该物质为多元强酸，为硫酸，则W为S元素；0.1 ml∙L−1 Y的最高价氧化物对应的水化物的pH为13.00，说明该物质为一元强碱，为氢氧化钠，则Y为Na元素；0.1 ml∙L−1 X的最高价氧化物对应的水化物的pH为1.00，说明该物质为一元强酸，为硝酸，则Y为N元素，据此回答。
A．同一周期元素的电负性随着原子序数的递增而增大，因S的原子序数大于P，则S的电负性大于P，胡A正确；
B．电子层数越多离子半径越大，Na+有两个电子层而S2−有三个电子层，因此S2−的离子半径较大，故B错误；
C．同一周期元素原子的第一电离能总趋势为依次增大，但由于第ⅡA、ⅤA族元素的电子排布结构为全充满或半充满状态，原子结构较为稳定，故第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能较相邻两个主族的电离能较大，故P的第一电离能大于S，故C错误；
D．相对分子质量越大，物质的熔沸点越高，但由于X的氢化物NH3中含有分子间氢键，因此NH3的沸点高于PH3的沸点，故D错误；综上所述，答案为A。
【点睛】分子的相对分子质量越大，熔沸点越高，但需要注意分子间是否能够形成氢键；分子间氢键可以增大物质的熔沸点，但分子内氢键可以降低物质的熔沸点。
6．【答案】D
【解析】W、X、Y和Z为短周期主族元素，依据位置关系可以看出，W的族序数比X多2，因主族元素族序数在数值上等于该元素的最高价（除F与O以外），可设X的族序数为a，则W的族序数为a+2，W与X的最高化合价之和为8，则有a+(a+2)=8，解得a=3，故X位于第IIIA族，为Al元素；Y为Si元素，Z为P元素；W为N元素，据此分析作答。
根据上述分析可知W、X、Y和Z为N、Al、Si和P，则
A．同一周期从左到右元素原子半径依次减小，同一主族从上到下元素原子半径依次增大，则原子半径比较：N＜Al，A项正确；
B．常温常压下，Si为固体，B项正确；
C．同一主族元素从上到下，元素非金属性依次减弱，气体氢化物的稳定性依次减弱，则气体氢化物的稳定性：PH3＜NH3，C项正确；
D．X的最高价氧化物的水化物为氢氧化铝，即可以和强酸反应，又可以与强碱反应，属于两性氢氧化物，D项错误；
答案选D。
【点睛】非金属性越强的原子形成氢化物越稳定，与氢气化合越容易，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，对应阴离子的还原性越弱，要识记并理解。
7．【答案】C
【解析】A．35号元素是溴元素，单质Br2在常温常压下是红棕色的液体，A项合理；
B．位于第四周期第ⅤA族的元素是砷元素（As），为非金属元素，B项合理；
C．第84号元素位于第六周期ⅥA族，为钋元素（P），由于最高正价等于主族序数，所以该元素最高化合价是+6，C项不合理；
D．第七周期0族元素是第七周期最后一个元素，原子序数为118，D项合理。
故答案选C。
8．【答案】D
【解析】A．根据原子核外电子排布规则，该原子结构示意图为，因此In位于元素周期表第五周期第IIIA族，故A不符合题意；
B．质量数＝质子数+中子数，元素符号的左上角为质量数、左下角为质子数，因此该原子的质子数=电子数=49，中子数为115-49=66，所以中子数与电子数之差为66-49=17，故B不符合题意；
C．Al位于元素周期表的三周期IIIA族，In位于元素周期表第五周期IIIA族，同主族元素的原子，从上到下，电子层数逐渐增多，半径逐渐增大，因此原子半径In＞Al，故C不符合题意；
D．In位于元素周期表第五周期，铷（Rb）位于元素周期表第五周期第IA族，同周期元素，核电荷数越大，金属性越越弱，最高价氧化物对应水化物的碱性越弱，因此碱性：In(OH)3＜RbOH，故D符合题意；
综上所述，本题应选D。
【点睛】本题考查原子结构与元素性质，题目难度不大，明确原子结构与元素周期律的关系为解答关键，注意掌握原子构成及表示方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力。
9．【答案】C
【解析】由X、Y、Z最外层电子数和为17可以推出元素X为碳元素；Y元素为硫元素，Z为氯元素，Q为第四周期VA，即为砷元素。A、元素周期表同主族从上到下原子半径依次增大，同周期从左向右依次减小，选项A正确；B、碳元素所在的化合物甲烷、一氧化碳、二氧化碳所对应的化合价分别为-4，＋2、＋4，选项B正确；C、硫元素对应的氧化物二氧化硫的水化物亚硫酸并非是强酸，选项C不正确；D、VA最外层电子数为5，故最高化合价为＋5，选项D正确。答案选C。
【点睛】本题考查元素周期表、元素周期律的知识，分析元素是解题的关键。易错点为选项D，应分析Q为VA族元素，根据元素性质的相似性、递变性进行判断。
10．【答案】C
【解析】X、Y、Z、W四种短周期元素，由位置可知，X、Y在第二周期，Z、W在第三周期，设Y的原子序数为y，则X的原子序数为y-1，Z的原子序数为y+8，W的原子序数为y+9，X、Y、Z和W的原子序数之和为48，则y-1+y+y+8+y+9=48，解得y=8，所以Y为O，W为S，Z为Cl，X为N，据此解答。
A项，在同一周期内，自左向右原子核吸引核外电子的能力越强，半径逐渐减小，故A项正确；
B项，X为N元素，W为Cl元素，可以形成共价化合物NCl3，故B项正确；
C项，熔沸点为物质的物理性质，与分子间作用力有关，与非金属性无关，故C项错误；
D项，非金属性Z锶，所以原子半径：Sr>I，故C正确；
D．同一主族元素元素从上到下金属性增强，金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性就越强，所以最高价氧化物对应的水化物的碱性：Ca(OH)2