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元素周期律和元素周期表 1 一 元素周期律 1 原子核外电子排布的周期性变化 最外层电子数 从1 8的周期性变化 第一周期例外 2 原子半径的周期性变化 同周期元素 随原子序数的递增 原子半径减小 到稀有气体原子半径又突然增大 3 元素主要化合价的周期性变化 正价 1 7 负价 4 1 4 元素金属性和非金属性的周期性变化 1 原子序数 是按元素的核电荷数由小到大编排的序号 原子序数由核内质子数决定 且有如下关系 原子序数 质子数 核电荷数 2 1 18号元素性质变化规律 2 一 元素周期律 元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律叫元素周期律 元素周期律的本质 元素的原子核外电子排布的周期性变化 1869年 门捷列夫最先提出 例题 下列说法正确的是 A 元素的化学性质随着相对原子质量的递增而呈周期性的变化 B 元素周期律的实质是因为元素原子最外层电子数周期性变化而引起的 C 半径由大到小 氧化性由弱到强的是K Mg2 Al3 H D 某元素R的最高价氧化物化学式为R2O5 又知R的气态氢化物中含氢8 8 则R相对原子质量为28 B 3 3 11 17号元素性质递变规律 1 钠 镁 铝的金属性比较 单质与水反应 2Na 2H2O 2NaOH H2 剧烈 Mg 2H2O Mg OH 2 H2 Mg与冷水反应微弱 与沸水反应较快 Al H2O 与沸水很难反应 冷水 沸水 单质与酸反应从Na到Al反应速率逐渐减慢 氧化物的性质 Na2O MgO属碱性氧化物 Al2O3属两性氧化物Al2O3 6H 2Al3 3H2O 溶于强酸 Al2O3 2OH 2AlO2 H2O 溶于强碱 最高氧化物水化物 NaOH为强碱 Mg OH 2为中强碱 Al OH 3为两性氢氧化物 结论 金属性 Na Mg Al Al是金属 但表现出一定的非金属性 4 2 硅 磷 硫 氯的性质比较 气态氢化物生成的难易及稳定性SiPSCl氢化物SiH4PH3H2SHCl生成条件高温磷蒸气与H2反应加热光照或点燃稳定性空气中自燃极不稳定加热分解很稳定气态氢化物的稳定性增强 最高氧化物的水化物的酸性H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4弱酸中强酸强酸最强酸最高价含氧酸的酸性增强 结论 非金属性 Si P S Cl 5 一 元素周期律 元素性质的周期性变化 以11 17号元素为例 元素符号NaMgAlSiPSClAr原子序数1112131415161718原子最外层电子数12345678原子半径逐渐减小最高正价 1 2 3 4 5 6 70负价 4 3 2 10最高氧化物水化物碱性减弱 酸性增强气态氢化物稳定性增强 还原性减弱元素性质金属性减弱 非金属性增强 6 例题 根据元素周期律及物质结构的有关知识 以下有关排序错误的是 A 离子半径 S2 Cl Ca2 B 原子半径 Ca S ClC 热稳定性 HCl H2S H2SeD 酸性 HClO4 HBrO4 HIO4 D 7 判断金属性和非金属性的依据 证明金属性 同条件下与水或酸 越易越强 最高价氧化物所对应的水化物的碱性 越强越强相互置换 金属活动顺序表 电化学 原电池的负极 电解时后还原金属性强 证明非金属性 最高价氧化物所对应的水化物的酸性 越强越强与H2反应的条件和生成氢化物的稳定性相互置换 与同种金属反应的难易 电解时后氧化的非金属性强 8 例 X Y是元素周期表卤素中的两种元素 下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是 A X原子的电子层数比Y原子的电子层数多B X的氢化物沸点比Y的氢化物的沸点低C X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定D Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来 C 9 2007年高考 有X Y两种元素 原子序数 20 X的原子半径小于Y 且X Y原子的最外层电子数相同 选项中m n均为正整数 下列说法正确的是 A 若X OH n为强碱 则Y OH n也一定为强碱 B 若HnXOm为强酸 则X的氢化物溶于水一定显酸性 C 若X元素形成的单质是X2 则Y元素形成的单质一定是Y2 D 若Y的最高正价为 m 则X的最高正价一定为 m A 10 一 元素周期表的结构 1 周期 1 概念 具有相同的电子层数的元素按原子序数递增的顺序从左到右排列的一个横行称为一个周期 2 分类及每周期所含元素个数 2 8 8 18 18 32 26 短周期 长周期 不完全 元素周期表 11 3 特点 周期序数 电子层数 同一周期最外层电子数1 8个 除第一周期外 每一周期从左到右 从碱金属元素 稀有气体 镧系 锕系两个系列分别有15种元素 它们分别属于第6周期第三列 第7周期第三列位置 两个系列的各15种元素的化学性质相似 故而在周期表中各占一格 所以第6周期包括32种元素 第7周期有26种元素 12 2 族 1 概念 具有相同的最外层电子数 而又按原子序数递增的顺序自上而下排列的一系列元素称为一个族 既每个纵行为一族 A B 7 7 2 主族与副族的区别 3 特点 主族的族序数 最外层电子数 13 例1 下列说法中正确的是 A 周期表中的主族都有非金属元素B 周期表中的主族都有金属元素C 周期表中的非金属元素都位于短周期D 周期表中的非金属元素都位于主族 D 2 根据中学化学教材所附元素周期表判断 下列说法不正确的是 A 第16列元素的最高价氧化物的化学式为RO3B 第2列元素中一定没有非金属C 第15列元素的最高价氧化物对应水化物的化学式均为H3RO4D 第14列元素形成的化合物种类最多 C 14 练习1 05上 国际无机化学命名委员会在1989年作出决定 把长式周期表原先的主副族及族号取消 由左至右改为18列 如碱金属为第1列 稀有气体元素为18列 按此规定 下列说法错误的是 A 第9列元素中没有非金属元素B 只有第2列元素原子最外层有2个电子C 第1列和第17列元素的单质熔沸点变化趋势相反D 在整个18列元素中 第3列的元素种类最多 B 15 2 下列原子序数排列正确的是 A B C D C 16 假定元素的种类是有限的 那么周期表也是有限的 根据元素周期律作出一些假说和预测 2 由周期表中每周期非金属元素的种类 预测周期表中应该有种非金属元素 还有种未发现 未发现的非金属元素应处在周期表中周期族 23 1 七 0 1 预测第八 第九周期若排满可含有种元素 3 由每周期最后一种金属元素出现的族序数 预测元素周期表中的原子序数最大的金属将在第周期 族 周期表中元素在填满周期后将结束 故最后一种元素的序数是 八 0 八 168 50 17 1 元素的金属性和非金属性没有严格的界限 位于分界线附近的元素 既表现出一定的金属性 又表现出一定的非金属性 3 由于电子层结构和性质相似 镧系元素 第六周期 B 57 71 15种元素 锕系元素 第七周期 B 89 103 15种元素 金属元素位于元素周期表的左下方 112 22 90 过渡元素 第 族和全部副族元素 过渡金属 3 元素分类 2 室温 以气态存在的单质共11种 N2 O2 H2 F2 Cl2 He Ne Ar Kr Xe Rn 以液态存在的二种 Br2 Hg 金属 18 周期表中左右相邻两主族元素原子序数间的关系 例 已知A为 A元素 B为 A元素 它们的原子序数分别为a b 若A B为同一周期元素 则a和b的关系如何 b a 1 b a 11 b a 25 19 周期表中上下相邻两元素原子序数间的关系 例 周期表中A B C D E五种主族元素 A B C三种元素在同一周期 且彼此相邻 原子序数A B C D B E在同一主族 且彼此相邻 电子层数D B E 若B元素的原子序数为Z 则5种元素的核电荷数之和不可能为 A 5ZB 5Z 18C 5Z 10D 5Z 14 B 例 同主族两种元素原子的核外电子数的差值可能为A 6B 18C 26D 36 BCD 20 例 A B C是周期表中相邻的3种元素 其中A B同周期 B C同主族 此3种元素原子最外层电子数之和为17 质子数总和为31 则A B C是 A为N B为O C为S 21 二 元素的性质与元素在周期表中位置的关系 练习 1 电子层数越少 原子半径 核对电子引力越原子失电子能力越 金属性越 非金属性越 2 电子层数相同 质子数越多 原子半径越 核对电子的引力越 原子失电子能力越 得电子能力越 金属性越 非金属性越 3 元素周期表中 周期序数 主族序数 原子序数 小 强 弱 弱 强 小 强 弱 强 弱 强 电子层数 最外层电子数 核内质子数 1 元素的金属性和非金属性在周期表中位置的关系 22 2 同周期 同主族元素性质递变规律 逐渐减小 电子层数同 最外层电子数渐多 失电子渐弱 得电子渐强 非金属性渐强 最高正价 1到 7 非金属负价 8 族序数 酸性渐强 碱性渐弱 形成由难到易 稳定性渐强 逐渐增大 层数增多 最外层电子数同 失电子渐强 得电子渐弱 非金属性渐弱 最高正价 族序数 O F除外 酸性渐弱 碱性渐强 形成由易到难 稳定性渐弱 23 同周期元素性质变化规律 族IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA最外电子数1234567原子半径大 小得 失 电子能力弱 强 强 弱 氧化 还原 性弱 强 强 弱 最高正价 1 2 3 4 5 6 7对应氧化物R2OROR2O3RO2R2O5RO3R2O7对应水化物ROHR OH 2R OH 3H4RO4H3RO4H2RO4HRO4酸碱性碱性渐弱 酸性渐强最低负价 4 3 2 1对应氢化物RH4RH3H2RHR稳定性逐渐增强溶于水酸碱性碱性渐弱 酸性渐强 24 练习 1 稳定性强弱 HFHClHBrHI NH3PH3 NH3HF2 碱性强弱 KOHNaOHMg OH 23 酸性强弱 HClO4HBrO4 HNO3H3PO4 4 下列性质的递变中 正确的是 O S Na的原子半径依次增大LiOH KOH CsOH的碱性依次增强HF NH3 SiH4的稳定性依次增强HCl HBr HI的还原性依次减弱 AB 25 小结 规律同一周期从左到右 原子半径逐渐减小 得电子能力增强 非金属性增强 最高氧化物对应水化物酸性增强 气态氢化物稳定性增强 同一主族从上到下 电子层数增多 原子半径逐渐增大 失电子能力增强 金属性增强 最高氧化物对应水化物碱性增强 形成气态氢化物渐难 氢化物稳定性渐弱 了解周期表的三个变化 周期性变化 递变和突变 三个相似 同族元素性质相似 同周期相邻元素活泼性相似 处于对角线上的元素性质相似 金属与非金属的分界线两旁的元素性质相似 同时注意 相似中有递变 递变则引起性质的差异 同时递变中有突变 26 例 下列说法正确的是 A 同主族元素自上而下 金属性减弱B 同主族元素自上而下 得电子能力增强C 同周期元素中 A族元素的原子半径最小D 同周期元素中 A族元素气态氢化物最稳定 2 有人预测可能存在的 类钫 是第119号元素 试根据现在的周期表结构及元素性质递变规律 判断下列关于该元素的说法正确的是 A 在化合物中 类钫 呈 1价B 类钫 的单质有较高的熔点C 类钫 的单质的密度小于1g cm3D 类钫 的单质和水可以缓慢反应 D A 27 2 元素化合价与元素在周期表中位置的关系 填写下列表格 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 4 3 2 1 28 1 价电子 元素原子的最外电子层中的电子 2 主族元素的最高正价 族序数 价电子数 最外层电子数 4 非金属元素 最高正价和负化合价的绝对值之和等于8非金属负价 8 族序数 3 电子层数 周期数 电子层数决定周期数 29 例 A和M为两种元素 已知A位于短周期 且A2 与M 的电子数之差为8 则下列说法正确的是 A A和M的原子序数之差为6B A和M的原子的最外层电子数之和为9C A和M原子的最外层电子数之差为7D A和M原子的电子总数之和可能为11 B 练习 周期表前20号元素中 某两种元素的原子序数相差3 周期数相差1 它们形成化合物时原子数之比为1 2 写出这些化合物的化学式 Na2OK2SMgF2CaCl2 30 三 元素的 位 构 性 的关系 元素的原子结构 元素在周期表的位置 元素性质 决定 推断 推断 体现 反映 决定 1 具体表现在 1 结构定位置 核外电子层数 周期序数最外层电子数 主族族序数 2 结构决定性质 a质子数决定元素种类 b最外层电子数决定元素的性质 c外围电子决定元素的化合价 d质子数和中子数之和决定原子的质量数 31 2 在周期表中一定的区域内寻找特定性质的物质 寻找制造农药的元素 寻找半导体材料 寻找催化剂和耐高温 耐腐蚀的合金材料 在磷附近 含Cl P S N As等元素的化合物 在 折线 附近如 Ge Si Ga Se 催化剂 MnO2 TiO2 Pt合金材料 钛 钽 钼 钨 铬 32 3 找元素之最 最活泼金属Cs 最活泼非金属F2最轻的金属Li 最轻的非金属H2最高熔沸点是C 最低熔沸点是He最稳定的气态氢化物HF 含H 最大的是CH4最强酸HClO4 最强碱CsOH地壳中含量最多的金属和非金属AlO 溶于水后酸性最强的气态氢化物 HI 最易溶于水的气态氢化物 溶于水后碱性最强的气态氢化物 NH3 33 例 美国劳仑斯国家实验室曾在1999年宣布用86Kr离子轰击208Pb靶得到118号元素的一种原子 其质量数为293 其后 反复实验均未能重现118号元素的信号 因此该实验室在2001年8月宣布收回该论文 但是科学家们相信 完成的第七周期包含的元素数目与第六周期相同 若118号元素将来被确认 则下列预测合理的是 A 它的中子数是118B 它是第八周期元素C 它是活泼的金属元素D 它的最外层电子数是8 D 34 例 有人认为在元素周期表中 位于 A族的氢元素 也可以放在 A族 下列物质能支持这种观点的是A HFBH3O C NaHD H2O2 C 例 周期表前20号元素中 某两种元素的原子序数相差3 周期数相差1 它们形成化合物时原子数之比为1 2 写出这些化合物的化学式 Na2O K2S MgF2 CaCl2 35 四 元素推断 1 根据原子序数推断方法 利用惰性元素的原子序数推断 练习1 试推断85号 51号 116号元素所在的周期和族 2 根据化合物的特点推断 思路 由特点 想可能 穷举 验证 技巧 在主族元素和除第3副族第8族外的副族中 当原子序数为奇数时 处于奇数族 主要化合价必为奇数 若原子序数为偶数 则具有偶数化合价 36 例题 若短周期中两种元素可以形成原子个数比为2 3的化合物 则这两种元素的原子序数之差不可能是 A 1B 3C 5D 6 D 练习 X Y是短周期元素 两者能组成化学式为X2Y3的化合物 已知X的原子序数为n 则Y的原子序数可能是 n 3 n 3 n 5 n 5 n 11A B C D 全部 D 37 3 根据原子结构特点推断 应先储存一些结构特点 结构特点往往是推断的突破口 例题 A B C D是核电荷数均小于10的元素 且原子序数 A B C D 已知B元素原子最外层电子数是次外层的三倍 C元素原子与D元素原子能形成带一个单位正电荷的离子 则 1 四种元素的名称 ABCD 2 B C D三种元素组成的离子化合物的化学式是 3 A D形成化合物的电子式 氟 氧 锂 氢 LiOH 38 4 利用表的特点和相对位置推断思路 根据表的特点和相对位置列方程计算或讨论 例题 A与B为同周期相邻 B与C为同主族相邻的短周期元素 三者的最外层电子数之和为17 则A B C 氮 氧 硫 5 信息推断 信息的实质往往是推断的突破口 旧知识则是推断的关键 6 计算推断 往往与计算讨论结合找准突破口再推断 39 例题 全国高考 短周期的三种元素X Y Z 原子序数依次变小 原子核外电子层数之和是5 X元素原子最外电子层上的电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和 Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍 X和Z可以形成XZ3的化合物 请回答 1 X元素的名称 Y元素的名称 Z元素的名称 2 XZ3化合物的化学式是 电子式是 3 分别写出X Y的含氧酸的化式 氮 碳 氢 NH3 HNO3 H2CO3 40 五 核素 同位素1 核素 具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫核素 同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素 既同一元素的不同核素间互称同位素 2 元素 核素 同位素三者之间的关系 1 同一元素 可以有若干种不同的核素 2 同位素是同一元素不同核素间的互称 不指具体的原子 3 符号既表示一个具体的原子 又表示一种核素 41 例题分析 1 下列说法正确的是 A 氢有三种同位素 即有三种氢原子B 所有元素的原子核均由质子和中子构成C 具有相同的核外电子数的粒子 总称为元素D 元素即核素2 铜有两种天然同位素和 已知铜的相对原子质量是63 5 则的物质的量分数是 A 75 B 25 C 50 D 45 A A 3 同位素的特点 1 同位素物理性质可能不同 但化学性质基本相同 2 各种同位素在自然界所占的原子百分比一般不变 42 4 已知自然界氧的同位素有16O 17O 18O 氢的同位素有H D 从水分子的原子组成来看 自然界的水一共有 A 3种B 6种C 9种D 12种 C 3 已知铱有两种同位素191Ir和193Ir 而铱的平均原子量为192 22 则两种同位素的原子个数比是A 39 61B 61 39C 1 1D 39 11 A 43 练习1 由1H 2H 3H 16O 18O等核素可构成多少种分子 H2 6 O2 3 O3 6 H2O 12 H2O2 21 2 已知氯元素只有两种天然同位素 35Cl和37Cl 氯元素的相对原子质量为35 5 则46 8gNaCl晶体中含35Cl 的质量为多少克 35x 37 1 x 35 5 X 75 共48种 44 六 几种相对质量 1 同位素的相对原子质量的计算式 2 同位素原子的近似相对原子质量 数值上约等于该同位素原子的质量数 3 元素的相对原子质量是根据各种同位素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值 公式为 Mr A a B b C c 4 上式中ABC等若用各种同位素的质量数代替即得元素近似的相对原子质量 45 例如 将某文献资料上记载的相对原子质量数据摘录如下 试回答下列问题 1 34 969是表示 2 35 453是表示 3 35是表示 4 35 5是表示 5 24 23 是表示 同位素35Cl的相对原子质量 氯元素的相对原子质量 氯原子35Cl的质量数 氯元素的近似相对原子质量 同位素37Cl所占原子个数百分比 关键是弄清几个概念的内涵及区别 46 练习 某元素一种同位素的原子的原子核内的质子数为m 中子数为n 则下列论断正确的是 A 不能由此确定该元素的相对原子质量B 这种元素的相对原子质量为m nC 若碳原子质量为Wg 此原子的质量为 m n WgD 核内中子的总质量小于质子的总质量 A 47 本节考点内容小结 1 根据元素原子结构的特点和在周期表的位置的关系 确定形成化合物的形式 如X和Y属短周期