专题十一 原子结构 元素
考情解读
课标要求
1.认识原子结构、元素性质与元素在元素中位置的关系。
2.知道元素、核素的含义,了解原子核外电子的排布。
3.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈变化的规
律,建构元素。
4.知道元素的结构,以第三钠、镁、铝、硅、硫、氯,以及碱金属
和卤族元素为例,了解同主族元素性质的递变规律。
考情解读
课标要求
5.认识构成物质的微粒之间存在相互作用,结合典型实例认识离
子键和共价键的形成,建立化学键概念。
6.知道分子存在一定的空间结构。
7.认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量
变化的主要原因。
考情解读
核心考点 核心命题角度 考题取样 命题情境 素养能力
原子结构 原子核外电子排布 微观粒子结构(热点
角度)
2019江苏,2 学习探索 理解与辨析
化学键 分子间作用力
化学键类型和化合物
类型的判断
2020全国卷Ⅱ,13 学习探索 理解与辨析
电子式的书写 2018江苏,2B 学习探索 理解与辨析
元素及其应用 元素在中位置的确定 2019北京,8 学习探索 分析与推测
元素及其应用
结合反应事实比较元
素非金属性强弱
2016天津,7(3) 学习探索 分析与推测
考情解读
核心考点 核心命题角度 考题取样 命题情境 素养能力
元素“位—构—性”关系的应用
依据原子结构特点推
断元素
2016全国卷Ⅱ,9 学习探索 分析与推测
依据元素在中的位置
推断元素
2017全国卷Ⅲ,12 学习探索 分析与推测
依据元素和元素化合
物的性质推断元素
2018全国卷Ⅰ,12 学习探索 分析与推测
依据原子成键特点推
断元素(新趋势)
2019全国卷Ⅰ,13 学习探索 分析与推测
考情解读
高考怎么考
近几年高考对该专题的考查一直是稳中有新,年年有新意,符合高考命
题的创新性。(1)结合阿伏加德罗常数考查原子结构和化学键等;(2)结合
图表、文字或相关数据,考查原子结构、元素位置判断以及元素性质的
递变规律,考查考生对元素和元素的综合应用及对常见物质性质的分析
推理能力。
预计2022年高考仍会利用典型物质的结构特点、重要用途等必备知
识,以考查元素推断、元素和元素的综合应用为主,加强对依据物质的微
观结构预测物质的性质的能力的考查,体现宏观辨识与微观探析化学学
科核心素养。
目 录
考点1 原子结构 原子核外电子排布
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考法1 微粒的组成、结构和性质
考点2 化学键 分子间作用力
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考法2 化学键类型的判断 离子化合物和共价化合物的判断
考法3 电子式的书写
目 录
考点3 元素及其应用
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考法帮·解题能力提升
考法4 利用原子序数差的关系确定元素在中的位置
考点4 元素及其应用
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考法5 元素金属性和非金属性强弱的判断
考法6 主族元素微粒半径大小的比较
目 录
高分帮 “双一流”名校冲刺
释疑难·专项突破
疑难3 元素“位—构—性”关系的应用
考点 1 原子结构 原子核外电子排布
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1.原子结构
(1)构成原子的微粒及作用
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(2)微粒之间的数目关系
①质子数(Z)=核电荷数=核外电子数;
②质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N);
③阳离子的核外电子数=质子数-阳离子所带的电荷数;
④阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数。
2.微粒符号字的含义
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1.[2015海南,10A改编]等物质的量的水与重水含有的中子数相等( )
2.[2015海南,10C改编]同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数相等(
)
3.[2015江苏,2A]质子数为17、中子数为20的氯原子 ( )
答案:1.✕ 2.✕ 3.✕
3.元素、核素、同位素
(1)“三素”概念的辨析
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(2)同位素的“六同”与“三不同”
六同 三不同
①质子数相同;②核电荷数相同;③核外电子数相同
;④属于同一种元素;⑤在元素中的位置相同;⑥化
学性质基本相同
①中子数不同;②质量数不同;③
物理性质不同
深度学习·辨识记忆
1.同位素之间的转化,不是化学变化,属于核反应。
2.同位素是指同一元素的不同原子间的关系,同素异形体是指同一元素的
不同单质间的关系。
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3.同位素之间可形成不同的分子,如氢分子有:H2、D2、T2、HD、HT、
DT,水分子有H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T与
16O、17O、18O可形成3×6=18种水分子,它们的相对分子质量不同,物理
性质(如密度)有所不同,但化学性质几乎完全相同。
(3)几种重要的核素
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4.相对原子质量 [2020全国卷Ⅰ第11题A项]
(1)原子质量:指一个原子的实际质量,也称原子的绝对质量。如:12C原子质
量为 7×10-27 kg。
(2)元素的相对原子质量:按该元素在自然界中的各种核素的相对原子质量
与其在自然界中所占的百分比计算出来的平均值。如:Ar(Cl)=Ar(35Cl)×
a%+Ar(37Cl)×b%。
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5.核外电子排布的一般规律
特别提醒
核外电子排布的几条规律是相互联系的,不能孤立地理解,必须同时满足各
项要求。如M层不是最外层时,其最多能容纳18个电子;当M层为最外层时,
其最多只能容纳8个电子。
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6.核外电子排布的表示方法——结构示意图
(1)原子结构示意图(以钠原子的结构示意图为例)
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(2)离子结构示意图
原子得到或失去一定数目的电子形成阴离子或阳离子,原子核不发生
改变,只是核外电子(一般是最外层电子)数目发生了改变。因此,单原
子离子也可用离子结构示意图表示其核外电子排布。如Mg2+的结构
示意图为 。
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1.[2017全国卷Ⅲ,28(1)]画出砷的原子结构示意图: 。
2.[2015江苏,2B]氯离子(Cl-)的结构示意图: ( )
答案:1. 2.✕
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深度学习·分析解释
原子结构示意图能够反映原子的化学性质
1.得失电子能力:最外层电子数小于4时,一般电子;最外层电子数大于4时,
一般电子。(电子层数≥2)
2.还原性与氧化性:最外层电子数小于4时,一般具有较强的还原性;最外层
电子数大于4时,一般具有较强的氧化性。(电子层数≥2)
3.稳定性:最外层如果不是8电子结构,一般稳定性较弱;最外层为8电子结
构,一般稳定性较强。如稀有气体元素原子最外层排满8个电子(He排满2
个),既不电子也不电子。
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考法1 微粒的组成、结构和性质
1.原子结构与元素性质、的关系
(1)根据原子半径的相对大小、原子序数、化合价等推断元素在元素中的相
对位置,最后推断元素的性质等。
(2)根据1~18号元素的特殊电子层结构推断元素。推断宗旨: ①最外层电子
数≤8;②次外层电子数为2或8;③一般以次外层电子数为基准进行推算。如:
前18号元素中,次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素是Li、Mg。
(3)根据推断的具体元素在中的具体位置,推断粒子半径的相对大小、化合价
等。
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2.原子最外层是否满足8电子稳定结构的判断
(1)根据化合价进行判断:共价分子中凡符合原子最外层电子数+|化合价|=8
的原子满足8电子稳定结构(非极性共价键对化合价没有贡献,故此法不适用
于含有非极性共价键的物质)。
(2)根据结构式进行判断:最外层电子数+形成的共用电子对数目=8的原子满
足8电子稳定结构。
①N2中N原子最外层有5个电子,N与N之间形成3对共用电子对,所以N2中的
N原子最外层达到8电子稳定结构。
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②SF6中S原子最外层有6个电子,S与F之间形成6对共用电子对,6+6=12,中
心原子最外层电子数超过8。
③BCl3中B原子最外层有3个电子,B与Cl之间形成3对共用电子对,3+3=6,中
心原子最外层电子数不足8。
3. 寻找10电子微粒和18电子微粒的方法
(1)10电子微粒
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(2)18电子微粒
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(3)相互间的主要反应
①10e-+10e-型:OH-+H3O+ 2H2O,OH-+NH4+ NH3↑+H2O,
OH-+HF F-+H2O,H3O++NH3 NH4++H2O。
②18e-+10e-型:HCl、H2S、HS-与OH-的反应,HS-、S2-与H3O+的反应。
③18e-+18e-型:HCl与HS-、S2-的反应,H2O2氧化HS-、H2S的反应。
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命题角度1 微观粒子结构
示例1 [2018全国卷Ⅲ,8,6分]下列叙述正确的是
g镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
mol重水与1 mol水中,中子数比为2∶1
mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同
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性质探究的典型装置
解析：24 g镁与27 g铝的物质的量均为1 mol,但Mg、Al的质子数分
别为12、13,A项错误;1 mol O2含有16 mol电子,1 mol O3含有24
mol电子,质量相同(设为m g)的O2、O3含有的电子的物质的量分别
为 ×16 mol= mol、 ×24 mol= mol,B项正确;
1 mol D2O含有10 mol中子,1 mol H2O含有8 mol中子,C项错误;1
mol CH3―CH3含有7 mol共价键,1 mol CH2 CH2含有6 mol共价键
,D项错误。
答案：B
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命题角度2 元素、核素、同位素、同素异形体的联系和区别
示例2 [2017浙江下半年选考,11,2分]下列说法正确的是
A O表示中子数为10的氧元素的一种核素
B.金刚石和石墨互为同素异形体,两者之间不能相互转化
和CH3COOCH3互为同系物
的同分异构体有4种,其熔点各不相同
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解析：金刚石和石墨在一定条件下可以相互转化,B项错误;
CH3COOH属于酸,CH3COOCH3属于酯,两者不互为同系物,C项
错误;C6H14的同分异构体有5种,分别为 、 、 、
、 、 ， D项错误。
答案：A
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命题角度3 原子结构与元素性质、元素的关系[热点角度]
示例3[2020湖北武汉质检]主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,
且原子序数均不超过20。W、X、Y最外层电子数之和为15,结构式为
Z+[ ]-的化合物是实验室常用的一种化学检验试剂。下列说法错
误的是
的水溶液呈碱性
B.最简单氢化物的沸点:X>W
C.常见单质的氧化性:W>Y
D.[ ]-中各原子均满足8电子稳定结构
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解析：由结构式Z+[ ]-可知,Z能形成+1价离子,W形成1个三键和
1个单键,X形成1个三键,则Z为第ⅠA族元素,W为第ⅣA族元素,X为第ⅤA
族元素。由W、X、Y最外层电子数之和为15可知,Y为第ⅥA族元素。W、
X、Y、Z为原子序数依次递增的主族元素,且原子序数均不超过20,又结
构式为Z+[ ]-的化合物是实验室常用的一种化学检验试剂,因此W
为碳元素,X为氮元素,Y为硫元素,Z为钾元素。Z2Y为K2S,S2-水解使K2S
溶液显碱性,故A项正确;X的最简单氢化物为NH3,W的最简单氢化物为
CH4,因为NH3分子间存在氢键,所以其沸点较高,故B项正确;硫元素的非
金属性强于碳元素,所以硫单质的氧化性强于碳单质,故C项错误;
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[ ]-中碳原子形成1个三键和1个单键,氮原子形成1个三键,S原子
形成1个单键且得到1个电子,所以[ ]-中各原子均满足8电子稳定
结构,故D项正确。
答案：C
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命题角度4 8电子稳定结构的考查
示例4 [2020河南检]化合物 是一种高效消毒剂,气体和溶
液都具有很强的杀菌能力,可用于生活消毒。其中X、Y、Z为原子序数
依次增大的短族元素。下列叙述正确的是
A.原子半径:X>Y>Z
B.元素的非金属性:X<Y<Z
C.该化合物中Z的化合价均为-2
D.该化合物中X、Y、Z都满足8电子稳定结构
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解析：X、Y、Z分别形成1对、4对、2对共用电子对,初步猜测X、
Y、Z分别为H、C、O,结合“高效消毒剂”判断“—Z—Z—”是过氧链
(—O—O—),联系X、Y、Z的原子序数依次增大可以判断该猜测正
确。原子半径C>O>H,A错误;元素的非金属性H<C<O,B正确;碳氧
双键中的O是-2价,过氧链中的O是-1价,C错误;氢原子不可能满足8
电子稳定结构,D错误。
答案：B
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命题角度5 等电子微粒的考查
示例5 设X 、Y 、Z代表元素中前四三种主族元素,已知X+和Y-具有相
同的电子层结构;Z的原子核内质子数比Y的原子核内质子数少9;Y和Z
两种元素可形成含4个原子核、42个电子的负一价阴离子。下列说法
不正确的是
的最简单气态氢化物分子中含有10个电子
的最简单气态氢化物分子中含有18个电子
与X形成的化合物X2Z中离子都达到稳定结构
、Z组成的化合物属于离子化合物
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解析：水分子中含有10个电子,氯化氢分子中含有18个电子,A、B项正确
;K2O中的钾离子、氧离子最外层均达到8电子稳定结构,C项正确;氯、氧
元素组成的化合物为共价化合物,D项错误。本题也可从常见的4核负一
价阴离子N、Cl角度来分析,然后根据Z的原子核内质子数比Y的原子核
内质子数少9,推知Y是氯元素、Z是氧元素。
答案：D
考点 2 化学键 分子间作用力
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1.离子键和共价键的比较
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深度学习·分析解释
影响离子键强弱的因素为离子的半径和所带电荷数:离子半径越小、所带
电荷数越多,阴、阳离子间的作用就越强。
2.化学键与物质类别的关系 [高频]
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3.分子间作用力、氢键
(1)分子间作用力
①概念:分子之间存在一种把分子聚集在一起的作用力。
②特点
a.分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔、沸点等物理性质,
而化学键主要影响物质的化学性质。
b.分子间作用力存在于多数共价化合物分子之间和绝大多数非金属单质分
子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在
分子间作用力。
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③变化规律
一般来说,对于组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越
大,物质的熔、沸点也越高。例如,熔、沸点:I2>Br2> Cl2>F2。
(2)氢键(不是化学键)
①概念:由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)
与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
②形成条件
除氢原子外,形成氢键的原子通常是N、O、F。
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③作用
分子间形成氢键会使物质的熔、沸点升高。
注意：氢键的存在,不仅会影响物质的熔、沸点,也会影响物质的
溶解度,如氨、乙醇等与水分子间形成氢键,导致它们在水中的溶
解度较大。
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考法2 化学键类型的判断 离子化合物和共价化合物的判断
1.化学键与物质类型的关系
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2.判断离子化合物和共价化合物的三种方法
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命题角度 化学键类型和化合物类型的判断
示例6 [2015海南,12,4分]a、b、c、d为短素,a的M电子层有1个电子,b的
最外层电子数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3
倍,c与d同,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是
元素的非金属性最强
B.它们均存在两种或两种以上的氧化物
C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物
、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键
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解析:由题意推知,a为Na,b为C,c为S,d为Cl。四种元素中Cl的非金
属性最强,A项正确;四种元素形成的氧化物有Na2O、Na2O2,CO、
CO2,SO2、SO3,ClO2、Cl2O7等,B项正确;只有Na为金属元素,Na与
非金属元素C、S、Cl形成的化合物都是离子化合物,C项正确;C与
H可形成C2H6,C与C之间的化学键为非极性共价键,D项错误。
答案：D
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考点扫描
1.[2019全国卷Ⅱ,8D]48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为
13NA( )
2.[2018全国卷Ⅰ,12B改编]钙(或钾)的氢化物为离子化合物( )
3.[2018全国卷Ⅱ,10B改编]钠元素与N、O、Cl三种元素分别形成的化合物
中只含有离子键( )
4.[2018全国卷Ⅲ,8D]1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同( )
5.[2018北京, 8C]由Na和Cl形成离子键的过程:
( )
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6.[2016海南,13(3)改编]C与S的单质在高应的化学方程式为
,产物分子为直线形,其化学键属 共价键(填“极性”或“非极
性”)。
7.[2015海南,12D改编]C、S、Cl分别与氢形成的化合物中化学键
均为极性共价键( )
答案：1.√ 2.√ 3.✕ 4.✕ 5.√ +2S CS2 极性
7.✕
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考法3 电子式的书写
1.电子式的书写
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2.电子式书写常见的7大误区
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命题角度 电子式的书写
示例7 四种相邻主族短素的相对位置如表所示,x的原子核外电子数是m的2
倍,y的氧化物具有两性。回答下列问题
(1)y元素在中的位置是第 族,其单质可采用电解熔融
(填名称)的方法制备。
m n
x y
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(2)这四种元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是
,碱性最强的是 。(填化学式)
(3)气体分子(mn)2的电子式为 。(mn)2称为拟
卤素,性质与卤素类似,其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式
为 。
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解析：由题给条件可以推出m、n、x、y分别是C、N、Mg、Al。
(1)Al在元素中的位置是第三ⅢA族,单质铝采用电解熔融氧化铝的
方法制备。(2)元素非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸
性越强,所以酸性最强的是HNO3,元素金属性越强,其最高价氧化物
对应水化物的碱性越强,所以Mg(OH)2碱性最强。(3))2的电子式为
∶N��C∶C��N ∶,根据卤素单质与氢氧化钠溶液的反应,写出)2与
NaOH溶液反应的化学方程式:
2NaOH+)2 N+Na+H2O。
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答案：(1)三 ⅢA 氧化铝 (2)HNO3 Mg(OH)2
(3)∶N��C∶C��N ∶ 2NaOH+)2 N+Na+H2O
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拓展延伸·学习理解 拟卤素及其离子的结构式、电子式
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考点扫描
1.[2018江苏,2B]HCl的电子式: ( )
2.[2017海南,13(1)改编]H与P组成的最简单化合物的电子式为 。
3.[2016全国卷Ⅱ,26(1)改编]联氨(N2H4)分子的电子式为 ,其中
氮的化合价为 。
4.[2015海南,14(2)改编]由Mg2Si生成SiH4的化学方程式为 ,
SiH4分子的电子式为 。
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考点 3 元素及其应用
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1.元素的结构 [重点]
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注意：
1.第84号元素Po(位于第六ⅥA族)及后面的元素均为放射性元素。
2.“尾数吻合”,即第113号元素到第117号元素分别位于第七第ⅢA、
ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族。
2.元素的“3大”应用
(1)科学预测:为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供
了线索。
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(2)寻找新材料:
(3)用于工农业生产
地球中化学元素的分布与它们在元素中的位置关系对探矿有指导意义。
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高考链接
[2019浙江4月选考,14改编]根据元素和元素,下列推断不合理的是
A.第35号元素的单质在常下是液体
B.位于第四ⅤA族的元素为非金属元素
C.第84号元素的最高化合价是+7
D.第七0族元素的原子序数为118
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提示：第35号元素为溴,溴单质在常下是液体,A项正确;位
于第四ⅤA族的元素为砷,砷为非金属元素,B项正确;第84号
元素位于第六ⅥA族,最高化合价不可能是+7,C项错误;第七
0族元素的原子序数为118,D项正确。故选C。
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考法4 利用原子序数差的关系确定元素在中的位置
1.同族元素原子序数差的关系
(1)短素原子序数差=族序数差。
(2)两元素分布在过渡元素同侧时,原子序数差=族序数差。两元素分布
在过渡元素两侧时,第四或第五素原子序数差=族序数差+10,第六或第
七素原子序数差=族序数差+24,如第四、第五ⅡA族与ⅢA族原子序数之
差都为11,第六、第七ⅡA族与ⅢA族原子序数之差都为25。
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2.同主族、邻素原子序数差的关系
(1)第ⅠA族元素随电子层数的增加,原子序数依次相差2、8、8、18、18、
32。
(2)第ⅡA族和0族元素随电子层数的增加,原子序数依次相差8、8、18、
18、32。
(3)第ⅢA族~ⅦA族元素随电子层数的增加,原子序数依次相差8、18、
18、32、32。
3.根据原子序数确定元素在元素中的位置
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(1)熟记每0族元素的原子序数
1 2 3 4 5 6 7
0族元素原子序数 2 10 18 36 54 86 118
(2)比大小定
比较该元素的原子序数与0族元素原子序数的大小,找出与其相近的0族
元素,那么该元素就和原子序数大的最相近的0族元素处于同一。
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(3)求差值定族数
①若某元素的原子序数比相应0族元素多1或2,则该元素应位于相应0
族元素所在下一个ⅠA族或ⅡA族。
②若比相应0族元素的原子序数少1~5时,则该元素应位于相应0族元素
同ⅦA族~ⅢA族。
③若差值为其他数,则由相应差数找出相应的族。
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命题角度 元素在中位置的确定
示例8 [2017北京,7,6分]2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“石
田”,tián),Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是
是第七ⅦA族元素
的同位素原子具有相同的电子数
在同族元素中非金属性最弱
D.中子数为176的Ts核素符号是
考法帮▪解题能力提升
考法帮▪解题能力提升
解析：0族元素从上往下,原子序数依次为2、10、18、36、54、86、
118,则可推断117号元素位于第七ⅦA族,A项正确;互为同位素的不同
核素具有相同的质子数,质子数等于核外电子数,B项正确;同主族元素
从上往下,非金属性逐渐减弱,C项正确;中子数为176的Ts核素符号是
,D项错误。
答案：D
考点 4 元素及其应用
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1.定义
元素的性质随着原子序数的递增而呈变化的规律。
2.实质
元素性质的变化是元素原子核外电子排布变化的必然结果。
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3.主族元素的变化规律 [重点]
项目 同(左→右) 同主族(上→下)
原子
结构
最外层电子数 逐渐增加 相同
核电荷数 逐渐增大 逐渐增大
电子层数 相同 逐渐增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
离子半径
阳离子逐渐减小,阴离子逐渐
减小,r(阴离子)>r(阳离子)
逐渐增大
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项目 同(左→右) 同主族(上→下)
性质
化合价
最高正化合价由+1→+7(O、F
除外),最低负化合价=-(8-主族
序数)
相同,最高正化合价=
主族序数(O、F除外)
得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱
失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强
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
金属性逐渐增强,非
金属性逐渐减弱
离子的氧化性、还
原性
阳离子的氧化性逐渐增强,阴
离子的还原性逐渐减弱
阳离子的氧化性逐渐
减弱,阴离子的还原
性逐渐增强
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项目 同(左→右) 同主族(上→下)
性质
非金属元素简单氢
化物的稳定性
逐渐增强(CH4与NH3除外) 逐渐减弱
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
碱性逐渐增强,酸性
逐渐减弱
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高考链接
[2020江苏,9]下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是
的碱性比Mg(OH)2的强
得到电子的能力比Br2的弱
C.原子半径r:r(Br)>r(Cl)>r(Mg)>r(Na)
D.原子的最外层电子数n:n(Na)<n(Mg)<n(Cl)<n(Br)
答案：A
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4.元素的“2大”应用
(1)比较不同、不同主族元素的性质。如:金属性Mg>Al、
Ca>Mg,则碱性Mg(OH)2>Al(OH)3、Ca(OH)2>Mg(OH)2,故碱
性Ca(OH)2>Al(OH)3。
(2)推测陌生元素的某些性质。如根据Ca(OH)2微溶,Mg(OH)2
难溶,可推测Be(OH)2更难溶。
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考法5 元素金属性和非金属性强弱的判断
三表
元素:元素金属性“右弱左强,上弱下强,右上弱左下强”;元素非金属性“左弱
右强,下弱上强,左下弱右上强”
金属活动性顺序表:按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu
、Hg、Ag、Pt、Au的顺序,金属性逐渐减弱(Ca与Na、Sn与Pb除外)(金
属阳离子的氧化性越强,其对应元素的金属性越弱)
非金属活动性顺序表:按F、O、Cl、N、Br、I、S、C的顺序,非金属性逐
渐减弱(非金属阴离子的还原性越强,其对应元素的非金属性越弱)
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三反应
置换反应:强的置换出弱的,适用于金属也适用于非金属
金属单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,或最高价氧化物对应的水化
物的碱性越强,则对应元素的金属性越强
一般非金属单质与氢气反应越容易,生成的简单氢化物的稳定性越强,
或最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,则对应元素的非金属性越
强
两池
原电池:一般情况下,负极材料对应元素的金属性强于正极
电解池:在阴极首先放电的阳离子,其对应元素的金属性弱;在阳极首先
放电的阴离子,其对应元素的非金属性弱
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注意：
1.金属性是指金属原子失电子能力的性质,金属活动性是指在水溶液中,
金属原子失电子能力的性质,二者顺序基本一致,仅极少数例外。如金属
性Pb>Sn,而金属活动性Sn>Pb。
2.通常根据元素原子在化学反应中得、失电子的难判断元素非金属性或
金属性的强弱,而不是根据得、失电子数的多少。
3.通常根据最高价氧化物对应的水化物的酸性或碱性的强弱判断元素非
金属性或金属性的强弱,而不是根据氧化物对应的水化物的酸性或碱性的
强弱来判断。
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命题角度1 结合反应事实比较元素非金属性强弱
示例9 [2016天津,7(3)改编]下列事实不能说明O的非金属性比
S的非金属性强的是
与H2S溶液反应,溶液变浑浊
B.在氧化还原反应中,1 mol O2比1 mol S得电子多
和S两元素的最简单氢化物受热分解,前者的分解
D.在一定条件下,O2与Cu反应生成CuO,S与Cu反应生成Cu2S
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解析：O2能与H2S溶液反应生成单质硫:2H2S+O2 2S↓+2H2O,该
反应中O2是氧化剂,S是氧化产物,说明O2的氧化性强于S,因此氧元素
的非金属性强于硫元素,A项正确;非金属性的强弱与得电子数目的多少
无关,只与得电子能力的强弱有关,B项错误;H2O比H2S难分解,说明H2O
更稳定,一般最简单氢化物越稳定,元素的非金属性越强,C项正确; 元素
的非金属性越强,对应的单质的氧化性越强,在一定条件下,O2与Cu反应
生成CuO,S与Cu反应生成Cu2S,说明O2的氧化性大于S,则O的非金属
性强,D项正确。
答案：B
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考法归纳·学习理解 主族元素形成的简单氢化物
主族元素形成的简单氢化物有三类:离子型氢化物(H为-1价)、金属型
氢化物和共价型氢化物。部分主族元素简单氢化物的分类及共价型氢
化物的热稳定性变化规律如图所示:
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①-1价H具有强还原性,故离子型氢化物均为强还原剂,遇水可以发生归
中反应生成氢气同时放出热量,都是遇湿危险化学品。
②一般共价型简单氢化物的热稳定性越强,还原性越弱,对应元素的非
金属性越强。但除了简单氢化物外,某些主族元素还可以形成复杂氢化
物,如C形成的烃,N形成的联氨(N2H4),O形成的过氧化氢(H2O2),这些物
质的热稳定性不能作为判断对应元素非金属性强弱的依据。
③同价型氢化物的热稳定性逐渐增强,但也存在特例,如CH4的热稳定性
强于NH3的,因为CH4形成的是正四面体稳定结构且C—H键键能也较大。
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命题角度2 结合实验比较元素非金属性强弱
示例10 选择如图所示的实验装置,探究C、N、Si三种元素非金
属性的相对强弱。回答下列问题:
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(1)仪器X的名称为 ,其中盛放的试剂是 。丁中的红色溶
液是 。
(2)装置的连接顺序是A→ (按气流方向,用大写字母表示)。
(3)丙的作用是 。
(4)丁中的实验现象是 ,化学方程式为 。
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解析：实验“探究C、N、Si三种元素非金属性的相对强弱”,可以比较这
三种元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,即利用“较强的酸制较
弱的酸”证明酸性强弱顺序为HNO3>H2CO3>H2SiO3。甲中用稀硝酸与
碳酸钙反应制CO2,表明硝酸酸性强于碳酸;利用碳酸氢钠溶液吸收二氧
化碳中可能混有的硝酸蒸气,再利用二氧化碳与滴有酚酞的硅酸钠溶液
反应,生成硅酸,表明碳酸的酸性强于硅酸。不能用碳酸钠溶液吸收二
氧化碳中可能混有的硝酸蒸气,因为碳酸钠溶液可以与二氧化碳反应生
成碳酸氢钠。
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答案：(1)分液漏斗 稀硝酸 滴有酚酞的硅酸钠溶液
(2)D→E→F (3)除去二氧化碳气体中可能混有的硝酸蒸气
(4)溶液的红色变浅,有白色沉淀生成 Na2SiO3+CO2+H2O
H2SiO3↓+Na2CO3
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考法6 主族元素微粒半径大小的比较
原子
半径
(1)同:左大右小。
(2)同主族:上小下大。
例如原子半径:
(3)不同、不同主族时,可根据元素中的相对位置及变化规律,选择一个元
素作桥较。如Rb和Ca比较,因 r(K)> r(Ca), r(Rb)> r(K),所以r(Rb)>r(Ca)
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离子
半径
(1)同种元素的微粒半径:阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大
于高价阳离子。如r(Cl-)>r(Cl)。
(2)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小。如r(O2-)>r(F-)>
r(Na+)>r(Mg2+) > r(Al3+)。
(3)带相同电荷数的离子,电子层数越多,半径越大。如
r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+) ,r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)< r(Te2-) 。
(4)核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。如比较r
(K+)与 r(Mg2+),可选r(Na+)为参照:r(K+)>r(Na+) >r(Mg2+)
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命题角度 粒子半径的大小比较
示例11 已知X+、Y2+、Z-、W2-四种简单离子具有相同的电子层结构。下
列关于X、Y、Z、W四种主族元素的描述错误的是
A.金属性X>Y;还原性Z->W2-
B.原子半径:X>Y>W>Z
C.离子半径:Y2+<X+<Z-<W2-
D.原子序数:Y>X>Z>W
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思维导引
解析:由X+、Y2+、Z-、W2-具有相同的电子层结构及X、Y、Z、W为
主族元素可知,X、Y处于Z、W的下一,且X的原子序数小于Y,Z、W
处于同一,且W的原子序数小于Z。同一族元素从左到右金属性逐渐
减弱,非金属性逐渐增强,故金属性X>Y,非金属性W<Z,
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非金属性越强,其对应简单离子的还原性越弱,故还原性Z-<W2-,A项错误
;同一族元素从左到右原子半径逐渐减小,同一主族元素从上到下原子半
径逐渐增大,故原子半径X>Y>W>Z,B项正确;具有相同电子层结构的离
子,原子序数越小,离子半径越大,故离子半径Y2+<X+<Z-<W2-,
C项正确;由上述分析可知,原子序数Y>X>Z>W,D项正确。
答案:A
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考法点睛·学习理解
“三看”法快速判断微粒半径的大小
一看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。
二看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。
三看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越
多,半径越大。
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疑难3 元素“位—构—性”关系的应用
1.元素“位—构—性”三者之间的关系
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2.“两步”快速突破元素推断题
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突破点1 依据原子结构特点推断元素
元素推断中常用的三条规律
1.原子最外层电子排布规律
原子最外层电
子数(N)
3≤N<8 N=1或2 N=8 N>次外层电子数
元素在中的
位置
ⅢA族~ⅦA族
ⅠA族、ⅡA族、Ⅷ
族(Pd除外)、副
族、0族元素氦
0族元素(He除外) 第二(Li、Be除外)
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2.“阴三阳四”规律
某元素对应简单离子的最外层电子数与次外层电子数相等,若为阴离子,
则该元素位于第三;若为阳离子,则该元素位于第四。如S2-、K+的最外层
电子数与次外层电子数相等,则S位于第三,K位于第四。
3.“阴上阳下”规律
电子层结构相同的离子,若电性相同,则位于同,若电性不同,则阳离子对应
元素位于阴离子对应元素的下一。如O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+电子层
结构相同,则Na、Mg、Al位于O、F的下一。
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示例12 [2016全国卷Ⅱ,9,6分]a、b、c、d为短素,a的原子中只有1个电
子,b2-和c+离子的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是
与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1
与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
的原子半径是这些元素中最大的
与a形成的化合物的溶液呈弱酸性
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解析：第一步:挖掘题干信息,确定元素名称。
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第二步:根据元素、,判断递变规律。
选项 判断依据 结论
A
H与其他三种元素形成的二元化合物H2O、H2S中H均为+1价,
而NaH中H为-1价
错误
B
O与其他三种元素可分别形成H2O和H2O2,Na2O和Na2O2,SO2和
SO3
正确
C
由四种元素在中的位置判断原子半径r(Na)>r(S)>r(O)>
r(H),故原子半径最大的是Na
正确
D H与S形成的化合物H2S是二元酸,水溶液呈弱酸性 正确
答案:A
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1.[2017全国卷Ⅱ,9改编]a、b、c、d为原子序数依次增大的短族元素,a原子
核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在与族数相同;d与a同族。则
a、b、c、d分别为 (填元素符号,下同)。
2.[2016浙江,9改编]短族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外
最外层电子数是其电子层数的2倍,X、Y的核电荷数之比为3∶4。W-的最外
层为8电子结构。金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还
原反应。则X、Y、Z、W分别为 。
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3.[2016江苏,4改编]短族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子的最外
层有6个电子,Y是迄今发现的非金属性最强的元素,在中Z位于ⅠA族,W与X
属于同一主族。则X、Y、Z、W分别为 。
答案：、Na或Mg、Al、S 、O、Na、Cl 、F、Na、S
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突破点2 依据元素在中的位置推断元素
元素中的三个规律
1.“三角形”规律
即A、B处于同,A、C处于同族,如图所示:
【应用】 处于A、B、C位置上的主族元素,可总结出其原子结构、
性质等方面的规律。例如:原子序数C>B>A;原子半径C>A>B。若A、
B、C为非金属元素,则非金属性B>A>C;单质的氧化性B>A>C;阴离
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子的还原性C>A>B。若A、B、C为金属,则其失电子能力C>A>B;单
质的还原性C>A>B;阳离子的氧化性B>A>C;最高价氧化物对应水化物
的碱性C>A>B。
2.“对角线”规律
有些元素在中虽然既非同,又非同主族,但其单质与同类化合物的化学
性质却很相似,如Li和Mg、Be和Al等,这一规律称为“对角线”规律。如
图所示:
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【应用】 根据已知元素及其化合物的性质,推导未知元素及其化合
物的性质。
3.“相似”规律
(1)同族元素性质相似;
(2)左上右下——“对角线”上元素性质相似;
(3)同位素的化学性质几乎完全相同。
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示例13 [2017全国卷Ⅲ,12,6分]短素W、X、Y和Z在中的相对位置如表所
示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是
A.氢化物沸点:W<Z
B.氧化物对应水化物的酸性:Y>W
C.化合物熔点:Y2X3<YZ3
D.简单离子的半径:Y<X
W X
Y Z
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解析：第一步:挖掘题干信息,确定元素名称。
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第二步:根据元素、,判断递变规律。
选项 判断依据 结论
A
W的氢化物是NH3,存在分子间氢键,而Z的氢化物是HCl,不存在
分子间氢键,所以NH3的沸点比HCl的沸点高
错误
B
Al的氧化物对应的水化物为Al(OH)3,显两性,N的氧化物对应的水
化物为HNO3、HNO2,均显酸性
错误
C
Y2X3(Al2O3)为离子晶体,而YZ3(AlCl3)是分子晶体,离子晶体的熔
点一般高于分子晶体的熔点
错误
D
Al3+和O2-的电子层结构相同,具有相同电子层结构的离子,核电荷
数越大,离子半径越小,所以离子半径:Al3+<O2-
正确
答案:D
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1.[2018浙江下半年选考,12改编]元素X、Y、Z和Q在
中的位置如图所示,其中元素Q位于第四,
X、Y、Z原子的最外层电子数之和为17。则X、Y、Z、
Q分别为 (填元素符号,下同)。
2.[2015广东,23改编]甲~庚等元素在中的相对位置如下表。
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己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性,甲和丁在同一,甲原子最外
层与最内层具有相同电子数。 则甲、乙、丙、丁、戊、己、庚分别为
。
3.[2015福建,10改编]短素X、Y、Z、W在元素
中的相对位置如图所示,其中W原子的质子数是其最外层电
子数的三倍。则X、Y、Z、W分别为 。
答案：、S、Cl、As 2. Mg、Ca、B、Si、As、S、F 、O、
Si、P
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突破点3 依据元素和元素化合物的性质推断元素
元素推断题中常用到的推断依据
1.单质是自然界中硬度最大的物质的元素或最简单气态氢化物中氢的
质量分数最大的元素:C。
2.最简单气态氢化物的水溶液呈碱性或最简单气态氢化物能与其最高
价氧化物对应的水化物发生化合反应的元素:N。
3.最活泼的非金属元素或无正化合价的主族元素或无氧酸可腐蚀玻璃
的元素或简单气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元
素:F。
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4.焰色反应呈黄色的元素:Na。焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃)的
元素:K。
5.地壳中含量最多的金属元素:Al。
6.最简单氢化物和其最高价氧化物对应的水化物(浓)能发生氧化还原
反应或最简单氢化物能和其氧化物在常应生成该元素对应的单质的
元素:S。
7.单质为黄绿色气体的元素:Cl。
8.可组成红棕色有刺激性气味气体的两种元素:O、N。
9.气味。刺激性气味:NH3、SO2等。臭鸡蛋气味:H2S。
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10.固体颜色。淡黄色:Na2O2等。黄色:S等。红褐色:Fe(OH)3等。黑色
:CuO、FeS、MnO2、CuS等。白色难溶物:BaSO4、BaCO3、CaCO3、
AgCl等。浅黄色难溶物:AgBr等。黄色难溶物:AgI、Ag3PO4等。
11.常见溶液中水合离子的颜色。蓝色:Cu2+等。棕黄色:Fe3+等。紫红色
:MnO4-等。
12.特殊反应:①铵盐与强碱反应生成常见气体中唯一的碱性气体NH3;②
与水反应可生成气体的物质有Li、Na、K、Na2O2、NaH、F2等;③Si和
SiO2常能与NaOH溶液、HF反应;④NaHSO4是盐,却具有强酸性,
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可与CO32-、HSO3-、S2O32-、S2-、AlO2-、SiO32-等反应产生特殊
现象;⑤Na2S2O3能与盐酸或硫酸反应,既有气体生成又有沉淀生成
;⑥一种物质加入另一种物质中过量与否会产生不同的现象,如CO2
与Ca(OH)2反应,NaOH与AlCl3反应等。
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示例14 [2018全国卷Ⅰ,12, 6分]主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次
增加,且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10;W与Y同族;W
与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正
确的是
A.常下X的单质为气态
的氢化物为离子化合物
和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
与Y具有相同的最高化合价
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解析：第一步:挖掘题干信息,确定元素名称。
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第二步:根据元素、,判断递变规律。
选项 判断依据 结论
A 金属钠和镁在常下均为固体 错误
B 氢化钙(CaH2)和氢化钾(KH)均属于离子化合物 正确
C 氯化钙(CaCl2)和氯化钾(KCl)均是强酸强碱盐,其水溶液呈中性 错误
D
F与Cl虽然同为第ⅦA族元素,但F是非金属性最强的元素,没有正
化合价,其最高化合价为0,Cl的最高化合价为+7
错误
答案:B
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考法点睛·应用实践
该题型每一年都会出现新的“惊喜”,如本题的突破点是能腐蚀玻璃的物质
为HF,进而根据难挥发性酸制备性酸推断出CaF2和KF分别与浓硫酸反应
均能产生HF。又如2017全国卷Ⅰ第12题,是利用硫代硫酸钠与稀盐酸反应
有黄色沉淀和刺激性气味的气体产生的特殊现象进行推断,硫代硫酸钠与
酸的反应出自人教版《化学》(选修4)第21页实验2-3,是考生复习时很难
注意到的知识点,可见元素“位—构—性”命题的载体已不再局限于常考的
元素化合物知识。因此需要考生平时多注意积累教材中不常考的元素化
合物知识及相关反应和教材之外适当拓展的内容。
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考点扫描
1.[2020全国卷Ⅲ,13改编]W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短素,四种
元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z;化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。
则非金属性强弱顺序为 (用元素符号表示,下同),原子半径
大小顺序为 。
2.[2018全国卷Ⅲ,13改编]W、X、Y、Z均为短素且原子序数依次增大,元
素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱
溶液作用,可得到含YZW的溶液。则W、X、Y、Z分别为 。
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3.[2017全国卷Ⅰ,12改编]短族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的
简单氢化物可用作制冷剂,Y的原子半径是所有短族元素中最大的。由X、
Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后,加入稀盐酸,有黄色沉淀析出,同时
有刺激性气体产生。则W、X、Y、Z分别为 。
4.[2017江苏,5改编]短族元素X、Y、Z、W 原子序数依次增大,其中只有
Y、Z 处于同一相邻,Z 是地壳中含量最多的元素,W 是短金属性最强的元
素。则X、Y、Z、W分别为 。
答案：>N>H>Na Na>Cl>N>H 、F、Na、Cl 、O、Na、
S 、N、O、Na
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突破点4 依据原子成键特点推断元素[新趋势]
1.第ⅣA族元素常见成键形式:4个单键;1个三键与1个单键;2个双键;2
个单键与1个双键。
2.第ⅤA族元素常见成键形式:3个单键;1个单键与1个双键;1个三键;2
个单键再得1个电子形成离子键等。
3.第ⅥA族元素常见成键形式:1个双键;2个单键。
4.氢元素和第ⅦA族元素常形成1个单键。
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示例15 [2019全国卷Ⅰ,13,6分]科学家合成出了一种新化合物(如图所示),
其中W、X、Y、Z为同一短素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一
半。下列叙述正确的是
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的水溶液呈碱性
B.元素非金属性的顺序为X>Y>Z
的最高价氧化物的水化物是中强酸
D.该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
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解析：解题时需要从化合物的结构入手。由题图知1个X原子形成4个单
键,说明X原子最外层有4个电子,X可能是C或Si,根据“Z核外最外层电子
数是X核外电子数的一半”和该四种元素均为同一短素知,Z可能是B或Cl,
结合1个Z原子只形成1个单键判断,X是Si、Z是Cl;W能形成带1个单位正
电荷的阳离子,则W为Na;Y形成2个单键后再得1个电子使整个复杂阴离
子带1个单位负电荷,说明Y原子最外层有5个电子,Y为P。氯化钠是强酸
强碱盐,其水溶液呈中性,A项错误;元素非金属性顺序为Z(Cl)>
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Y(P)>X(Si),B项错误;磷的最高价氧化物是P2O5,其对应的水化物H3PO4
是中强酸,C项正确;2个硅原子和1个P原子形成2个共价键,阴离子得到1
个电子,所以该化合物中磷原子最外层达到8电子稳定结构,D项错误。
答案：C
