高三化学复习 物质结构和元素周期律 第二部分基本理论

1 物质结构和元素周期律 1.1 物质结构 一、原子结构 1、 原子的组成及各种量之间的相互关系 （1） 原子的组成 组成 组成微粒 带电量 质量 相对质量 作用

原子 原 子 核 质子（Z） 1个单位正电荷 1.6726*10-27Kg 1.007≈1 决定元素的种类 中子（N） 不带电 1.6478*10-27Kg 1.008≈1 决定元素的同位素 核外电子 电子（e） 1个单位负电荷 9.1095*10-31Kg 质子质量的1/1837 主要决定元素的化学性质 （2） 几个概念 元素、同位素、同位素的质量数、同位素的相对原子质量、元素的相对原子质量和元素的近似相对原子质量见前基本概念部分 （3） 各种量之间的关系 质量关系：质量数=质子数（Z）+中子数（N） 电性关系：Z=e(中性) Z>e(阳离子) Z数量关系：中性原子---质子数=核外电子数=核电和数=原子序数 2、 原子核外的电子排步 （1） 电子云 电子在核外空间一定范围内出现，好像在原子核周围笼罩着带负电荷的云雾，称它为电子云。电子云示意图中小黑点的疏密表示电子在该空间出现的机会的多少。 （2） 原子核外电子的排步 在多电子原子中，根据电子的能量差异和通常运动的区域里核远近不同，将核外电子分成不同的电子层，常用下列符号表示： 电子层数 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 电子离核由近到远

电子能量由低到高 （3） 原子核外电子的排步规律  每一电子层最多容纳2n2个电子

 最外层电子数最多不超过8个  次外层电子数不超过18个  电子总是尽先排步在能量最低的电子层里，然后再由里而外，依次排在能量逐渐升高的电子层里。 以上规则是相互联系的，在排步原子的核外电子时，必须同时满足这四条规则。 最外层电子数满足8个为“稳定结构”（第一层为2个）。最外层电子数较少的（1~3个）原子有失电子达到稳定结构的倾向。最外层电子数较多的（5~7个）原子有得电子或共用电子达到稳定结构的倾向。原子间如通过得失电子达到8电子稳定结构，则形成离子键；如果通过共用电子对达到8电子稳定结构，则形成共价键。 （4） 核外电子的表示方法  电子式 在元素符号周围用小黑点来表示原子的最外层电子的式子（祥见前）  原子（离子）的结构简图  用电子式表示物质的形成过程 二、分子结构 1、 化学键 分子或者晶体中，相邻的两个或者多个原子（离子）之间强烈的相互作用叫做化学键。化学键的键能通常在120KJ/mol~800KJ/mol。化学键的主要类型有：离子键、共价键（包括配位键）、金属键。 （1） 离子键 阴阳离子间通过静电作用（包括静电相互吸引和相互排斥）形成的化学键叫离子键。通常活泼金属（如K、Ca、Na等）跟活泼的非金属（如氯、溴等）化合都能形成离子键。 （2） 共价键 原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的化学键叫共价键。通常非金属元素原子之间形成共价键，某些高价金属氧化物也形成共价键（CrO5）。共价键有饱和性和方向性。 配位键是一种特殊的共价键。由成键的双方原子中，一方原子提供孤对电子，另一方原子提供空轨道而形成共用电子对，这种共价键叫配位键。如NH3和H+以配位键形成NH4+，H2O和H+以配位键形成H3O+等（[Cu(H2O)4]2+，[Ag(NH3)2]+，[AlF6]3-）。 2、 分子间作用力 分子间作用力又叫范德华力。分子间作用力比化学键弱得多，通常每摩尔约几个至数个千焦。 一般来说，随着分子量的增大，分子间作用力也增大，熔点和沸点也随着升高。 3、 氢键 分子中与非金属性强的原子X以共价键相连的氢原子，还可以和另一种非金属性强的原子Y之间生成一种弱的作用，这种作用称为氢键。氢键通常可用X–H…Y表示，其中X、Y代表F、N、O等非金属性强、原子半径较小的原子。X和Y可以是同一种元素（如O–H…O、F–H…F等），也可以是两种不同的元素（如N–H…O等）。Cal的非金属性虽然也很强，但是因为其原子半径比较大，所以HCl不能于其他分子形成氢键。 氢键一般比范德华力稍强一些，其能量约在8~50KJ/mol的范围。 氢键也有饱和性和方向性，所谓饱和性是指H原子只能吸引一个非金属性很强的原子，而不能吸引第二个；所谓方向性是指通常氢键的“键角”总是接近1800。 氢键对分子的溶解度、熔点、沸点等都产生影响。 4、 键的极性与分子的极性 （1） 键的极性 由同一种原子形成的共价键，共用电子对不偏向任何一个原子，这样的共价键叫非极性共价键。由不同种原子形成的共价键，共用电子对偏向吸引电子能力强的原子一方，这样的共价键叫极性共价键。 （2） 分子的极性 整个分子的电荷分布是对称的，这样的分子叫非极性分子。整个分子的电荷分布是不对称的，分子的一端带有部分正电荷，另一端带有部分负电荷，这样的分子叫极性分子。 判断分子的极性要注意分子的空间形状，判断的依据可以是正负电荷的重心是否重合。以下是列表：

分子组成 空间构型 实例 极性或非极性 双原子分子 A2 直线型 N2、H2 非极性

AB 直线型 CO、HCl 极性

三原子分子 A3 折线型 O3 极性 AB2 折线型 H2O、SO2 极性 AB2 直线型 CO2、CS2 非极性 ABC 折线型 HClO 极性

ABC 直线型 HCN 极性

四原子分子 A4 四面体型 P4 非极性

AB3 三角锥型 NH3 极性

AB3 平面三角型 BCl3 非极性

A2B2 异面直线型 H2O2 极性

五原子分子 AB4 正四面体型 CH4、CCl4 非极性 AB3C 四面体型 CH3Cl 极性 AB2C2 四面体型 CH2Cl2 极性

5、 常见的几种晶体结构 晶体类型 微粒 微粒间作用 熔沸点 硬度 导电性 实例

离子晶体 阴阳离子 离子键 较高 较硬而脆 固态不导电、液态和水溶液可以导电 NaCl、Na2SO4 原子晶体 原子 共价键 很高 硬度大 一般不导电（硅等可以做半导体） 金刚石、二氧化硅 分子晶体 分子 范德华力 低 硬度小 三态均不导电，溶于水有的能导电 HCl、O2、H2SO4 金属晶体 金属离子金属原子 金属键 较高、但有的很低 一般较硬有的很软 导电 Fe、Hg、W、Al、Na NaOH是离子晶体，熔点328℃；硫是分子晶体，熔点113℃。大多数离子晶体的熔点高于NaOH的熔点，而分子晶体的熔点往往低于硫的熔点。 6、 微粒半径和键角、键长、键能 （1） 原子半径和离子半径 原子和离子半径的数量级一般为10nm，其大小规律为：  阳离子半径小于该原子的半径，阴离子半径大于该离子的半径  同周期元素原  子半径从左到右逐渐递减（稀有元素的原子除外）。同主族元素原子半径、离子半径从上到下都是逐渐递增的。  电子层结构相同的离子，核电核数越大，其离子半径越小。 （2） 键长 分子中两个成键原子的核间平均距离叫键长。一般键长越短，键越牢固。 （3） 键能 在气态时拆开1摩尔化学键所需要的能量叫做键能。键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。键能的单位是KJ/mol。 （4） 键角 分子中键和键之间的夹角叫做键角。CO2>CH4>NH3>H2O

1.2 元素周期律和元素周期表 一、元素周期律 元素性质随着原子序数的递增而呈周期性变化，叫元素周期律。元素周期律包括原子结构和元素性质的周期性变化。 二、元素周期表 1、 元素周期表的结构 （1） 七个横行即七个周期。其中三个短周期，三个长周期，一个不完全周期。 （2） 18个纵列共16个族。包括7个主族（A）,7个副族（B），一个第VIII族（共3个纵列），1个零族。 2、 第三周期元素的周期性变化 元素 结构和性质 Na Mg Al Si P S Cl Ar

最外层电子数 1 2 3 4 5 6 7 8 原子半径 ––––––––––→ 逐渐减小 金属性与非金属性 ––––––––––→ 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 最高价氧化物水化物的酸碱性 ––––––––––→ 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 非金属元素气态氢化物的稳定性 ––––––––––→ 稳定性逐渐增大

主要化合价 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 -4 -3 -2 -1 3、 第VIIA族元素的周期性变化 结构和性质 元素 最外层电子数 原子半径 非金属性 最高价氧化物水化物的酸性 气态氢化物的形成和稳定性 主要化合价

F Cl Br I 7 7 7 7 逐渐增大 逐渐减弱 逐渐减弱 逐渐难以形成， 稳定性减弱 -1 -1，+1，+5，+7 -1，+1，+5，+7 -1，+1，+5，+7

4、 原子结构与化合价的关系 主族元素的最高化合价=主族序数=最外层电子数（价电子数） 主族元素（IVA--VIIA）的最低负价=主族序数–8 5、 原子结构、元素的性质和元素在元素周期表中的位置三者之间的关系（略）

1.3 例题

1、 下列各组指定原子序数的元素,不能形成AB2型化合物的是 (A)6和8 (B)16和8 (C)12和9 (D)11和6 2、 下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是 (A)SO2和SiO2 (B)CO2和H2O (C)NaCl和HCl (D)CCl4和KCl 3、 下列元素的单质中,最易跟氢气反应生成氢化物的是 (A)硼 (B)氮 (C)氟 (D)碳 4、 下列分子的结构中，原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是 (A)CO2 (B)PCl3 (C)CCl4 (D)NO2 5、 已知元素X、Y的核电荷数分别是a和b,它们的离子Xm+和Yn-的核外电子排布相同,则下列关系式正确的是 (A)a=b+m+n (B)a=b-m+n (C)a=b+m-n (D)a=b-m-n 6、 某金属元素最高价氟化物的分子量为M1，其最高价的硫酸盐的分子量为M2。若此元素的最高正价为n，则n与M1、M2的关系可能．．是

A n=58M2M12 B n=29MM12 C n=58MM212 D n=58MM12 7、 X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构，下列叙述正确的是 (A)X的原子序数比Y的小 (B)X原子的最外层电子数比Y的大 (C)X的原子半径比Y的大 (D)X元素的最高正价比Y的小