物质结构和元素周期律的考查分类

湖北 宁 鹏

物质结构和元素周期律的考查分类

湖北 宁 鹏

纵观近几年全国各地高考试题，物质结构和元素周期律知识是Ⅰ卷的必考内容，部分高考试题的Ⅱ卷中还出现了推断题。除了考查学生对基本概念的辨析和理解外，通常还以元素推断为载体，重点考查学生对元素周期表、元素周期律以及元素化合物和化学反应原理的应用，试题的综合性很强，也有一定的深度和难度。本文结合考纲，分析高考真题，对物质结构和元素周期律的高考考点和考查形式进行分类例析，梳理教材知识，希望能在高考复习备考中帮助同学们拓展思维视角，更深刻地理解、掌握和应用物质结构和元素周期律知识，提高分析问题和解决问题的能力。

一、考查元素、核素和同位素等基本概念

【例1】（2014上海，1）“玉兔”号月球车用23984Pu作为热源材料，下列关于Pu的说法正确的是（ ）

【答案】D

【点评】考纲要求“了解元素、核素和同位素的含义”。本题源于教材中“核素”知识及其拓展，对元素、核素、同位素和同素异形体的概念进行考查，是教材知识的重组，难度较小。从命题角度上看，原子结构常以最新的科技成果、新闻事件为背景来考查以同位素为核心的概念辨析。复习时应重视对上述有关概念的理解和应用。

二、考查原子的构成及其微粒间的数量关系

【例2】（2015上海，1）中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝。关于Lv的叙述错误的是（ ）

A．原子序数116

B．中子数177

C．核外电子数116

D．相对原子质量293

【答案】D

【点评】考纲要求“了解原子的构成。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”。本题源于教材中“原子核及原子符号”知识，对原子的构成及其微粒间的数量关系、质量数和相对原子质量的概念辨析进行考查，是教材知识的再现，难度较小。从命题角度上看，原子结构还常以原子符号X为切入点，考查元素原子符号的含义，核素中各微粒间的数量关系。解答这类题目的关键是：理解粒子符号Xb±的含义及各微粒间的数量关系。

三、考查原子核外电子排布

【例3】下列说法正确的是（ ）

B．（2015上海）原子核外电子排布可决定元素在周期表中的位置

C．（2014山东）核外电子排布相同的微粒化学性质也相同

【解析】A项，Cl－的最外层为8个电子，错误；B项，原子核外电子层数等于元素所在周期数，原子的各电子层容纳的电子数可决定元素所处的族的序数，故原子核外电子排布可决定元素在周期表中的位置，正确；C项，核外电子排布相同的微粒可以是原子或离子，例如：Ne、O2－两种微粒核外电子排布相同，但是它们的化学性质不同，错误；D项，3517Cl与3717Cl属于同位素，其核外电子排布相同，得电子能力相同，正确。

【答案】BD

【点评】考纲要求“了解原子核外电子排布”。本题源于教材“原子核外电子排布”知识，主要考查原子（或离子）的结构示意图、核外电子排布与周期表和元素性质的关系，是教材知识的拓展。从命题角度上看，此类题通常将核素符号、结构简式等化学用语与原子（或离子）的结构示意图、核外电子排布知识进行简单拼盘考查，难度较小。复习时应注意有关基础知识的积累和应用。

四、考查同周期、同主族元素性质的递变规律与原子结构的关系

【例4】（2014福建，23节选）元素周期表中ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。

能作为氯、溴、碘元素非金属性（原子得电子能力）递变规律的判断依据是________。

a．Cl2、Br2、I2的熔点

b．Cl2、Br2、I2的氧化性

c．HCl、HBr、HI的热稳定性

d．HCl、HBr、HI的酸性

【解析】同一主族元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，其氢化物的稳定性越强，与物质的熔点、氢化物水溶液的酸性无关，故选项bc正确。

【答案】bc

【点评】考纲要求“以第3周期、ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同一周期、同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系；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”。本题源于教材中“元素的性质与原子结构”和“科学探究”的知识及其拓展，是考纲与教材知识综合考查的完美体现。从命题角度上看，此类题主要考查粒子半径大小比较、元素的金属性或非金属性强弱的判断及其应用，这也是高考考查的重点和高频考点，复习时一定要加强针对此考点的落实训练。

五、以元素推断为载体，综合考查元素周期表和元素周期律的应用

【试题特点】试题中提供某些推断元素的典型“题眼”，借助推断出的元素综合考查“物质结构和元素周期律”的应用，此类试题符合考纲中“考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，通过运用相关知识，分析问题和解决（解答）化学问题的能力”的要求，试题的综合性较强，一般为中等难度。

1．以元素电子层结构特点为“题眼”进行推断考查

【例5】（2015新课标Ⅰ，12）W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是（ ）

A．单质的沸点：W＞X

B．阴离子的还原性：W＞Z

C．氧化物的水化物的酸性：Y＜Z

D．X与Y不能存在于同一离子化合物中

【解析】由于均为短周期主族元素，W的L层无电子，则W是H元素；X的L层有5个电子，则X是N元素，Y与Z的L层都是8个电子，则二者都是第三周期元素。根据最外层电子数之和为18可知，Y与Z的最外层电子数之和为12，Z的原子序数大于Y，所以Y是P，Z是Cl元素。结合元素周期律及元素性质判断各选项即可。

【答案】B

【点评】本题是以元素电子层结构特点为“题眼”的元素推断题，考查元素非金属性强弱的判断与应用、无机物结构与性质的判断。题中选项C的设置有一定的迷惑性，这就要求平时应养成细心审题的好习惯。解答此类题的关键是利用原子核外电子排布知识准确推断元素，再应用元素周期律进行判断解答。

2．以元素在周期表中的位置与原子序数的关系为“题眼”进行推断考查

【例6】（2015山东，8）短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是（ ）

A．原子半径：X＜Y＜Z

B．气态氢化物的稳定性：X＞Z

C．Z、W均可与Mg形成离子化合物

D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞W

【解析】设元素Y的原子序数为y，则由各元素在周期表中的相对位置可知，Z的原子序数为y＋1，W的原子序数为y＋10，则y＋y＋10＝3（y＋1），解得y＝7，故X、Y、Z、W分别为Si、N、O、Cl元素。结合元素周期律及元素性质判断各选项即可。

【答案】C

【点评】考纲要求“了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）及其应用”。元素周期表能够反映原子的位置和结构，是推断元素的突破口，高考考查中往往不是呈现完整的周期表，而是呈现某一片段，本题即是根据片段结构所提供的信息进行推断，考查学生应用元素周期表和元素周期律分析、解决问题的能力，难度中等。解答此类题的关键是：充分利用元素周期表的片段及位置与原子序数的关系推断元素。有些元素推断题，是以文字叙述来呈现信息的，解答时可根据文字信息先转化成周期表片段的形式，则能很直观地进行判断、分析、比较，得出正确答案。

3．以元素及其化合物的特性为“题眼”进行推断考查

【例7】（2015江苏，5）短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子最外层有6个电子，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是（ ）

A．原子最外层电子数由多到少的顺序：Y、X、W、Z

B．原子半径由大到小的顺序：W、Z、Y、X

C．元素非金属性由强到弱的顺序：Z、W、X

D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：X、Y、W

【解析】Y是非金属性最强的元素，则为F，以此为突破口，结合题中其他信息可以此推断出，X为O，Z为Al，W为Si。结合元素周期律及元素性质判断各选项即可。

【答案】A

【点评】考纲要求“掌握元素周期律的实质”。本题主要借助物质的特性考查元素的推断，进而考查“元素周期律”及元素性质知识。涉及元素非金属性强弱的比较、半径大小比较、气态氢化物稳定性比较等，难度不大。对于有特征性质的元素推断题，解答的关键是要善于归纳总结并熟记元素及其化合物特殊的性质，可先根据所给的特性确定元素，然后再结合其他条件，各个击破，推出结论。

4．以元素“位、构、性”三者间的关系为“题眼”进行推断考查

【例8】（2013山东，8）W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知（ ）

A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y

B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y

C．X元素形成的单核阴离子还原性强于Y

D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性

【解析】由题中提供的W的性质可推断出W为N元素，结合元素在周期表中的相对位置可知，X、Y、Z分别为O、S、Cl。之后，结合元素周期律及元素性质判断各选项即可。

【答案】A

【点评】元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和主要性质，元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和主要性质。本题是以元素在周期表中的位置和元素性质为“题眼”的元素推断题，是元素“位、构、性”三者关系的综合考查，全面考查学生对元素进行分析、推理的能力，以及运用元素周期律解决化学问题的能力。此类题也是高考考查的重点和高频考点，中等难度。在复习中一定要梳理好元素“位、构、性”三者的关系，稳打基础，系统整合元素推断的突破口。

六、考查电子式、化学键与物质类别的关系

【例9】下列说法正确的是（ ）

A．（2015新课标Ⅱ）60g丙醇中存在的共价键总数为10NA

C．（2014江苏）氧元素分别与镁、硅形成的化合物中化学键类型相同

【解析】A项，60g丙醇的物质的量是1mol，分子中存在的共价键总数为11NA，错误；B项，观察结构可知分子中含有碳碳双键，属于非极性键，错误；C项，MgO中含离子键，SiO2中含共价键，错误；D项，氯分子的电子式书写正确。

【答案】D

【点评】考纲中要求“了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成”。本高考题组源于教材中“化学键”知识，是教材知识的重组，考查知识点较多，难度不大。化学键试题的特点是概念性强，设问隐蔽，规范性程度要求较高，高考一般穿插在综合试题中进行拼盘考查。复习时要注意离子键和共价键、离子化合物和共价化合物的判断，化学键与分子间作用力的区别，了解氢键对物质的熔点、沸点和密度的影响，掌握常见微粒（如：N2、CO2、H2O2、Na2O2、OH－、NH等）的电子式的书写。

七、考查物质结构、元素周期律与元素化合物性质、化学反应原理的综合应用

【例10】（2015天津，7节选）随原子序数递增，八种短周期元素（用字母X等表示）原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。

根据判断出的元素回答下列问题：

（4）已知1mol e的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255．5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：_____ ___________________。

（5）上述元素可组成盐R：zx4f（gd4）2。向盛有10mL 1mol·L－1R溶液的烧杯中滴加1mol·L－1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：

①R溶液中，离子浓度由大到小的顺序是________。

②写出m点反应的离子方程式：_________________。

③若在R溶液中改加20mL 1．2mol·L－1Ba（OH）2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。

【解析】根据图中八种短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化和元素周期律知识，推断出x、y、z、d、e、f、g、h分别为H、C、N、O、Na、Al、S、Cl元素。

（4）考查与化学反应原理的综合应用。1mol Na的单质在足量O2中燃烧，放出255．5kJ热量，则该反应的热化学方程式为2Na（s）＋O2（g）Na2O2（s） ΔH＝－511kJ·mol－1。

（5）考查与元素化合物性质相结合的综合应用。①R是NH4Al（SO4）2，因为NH3·H2O的碱性比Al（OH）3强，故Al3＋的水解程度比NH大，且溶液显酸性，故离子浓度：c（SO）＞c（NH）＞c（Al3＋）＞c（H＋）＞c（OH－）；②由图象知，向NH4Al（SO4）2溶液中滴加NaOH溶液，先生成沉淀：Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓，之后发生反应：NH＋OH－NH3·H2O，最后是沉淀溶解：Al（OH）3＋OH－AlO＋2H2O，故m点反应的离子方程式为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。结合②中分析知：Al元素最终以AlO和Al（OH）3的形式存在，根据化学反应方程式可计算出生成0．002mol Al（OH）3，故反应中共生成沉淀为0．022mol。

【答案】（4）2Na（s）＋O2（g）Na2O2（s）

【点评】本题以化学图象、元素的推断为载体，侧重知识“交叉融合”的考查，试题既涵盖元素周期表和周期律知识，又涉及“元素化合物”与“化学反应原理”内容。试题将溶液中离子浓度的大小比较、热化学方程式的书写、化学计算等高频考点有机结合起来，对逻辑思维能力要求较高，试题难度逐步加大，但区分度很好，有效考查学生应用所学知识分析、解决问题的能力。在复习时应注意教材中重点知识间的横、纵向联系，适当加强这类综合性试题的训练。

（作者单位：湖北省枣阳市第二中学）