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第二部分化学基本理论 专题八元素周期律和元素周期表 知识梳理 元素周期律 1 定义元素的性质 如原子半径 元素化合价 元素的金属性和非金属性等 随着 的递增而呈 变化的规律 2 实质元素性质的周期性变化是元素原子的 的周期性变化的必然结果 3 元素周期表中主族元素性质的递变规律 原子序数 周期性 核外电子排布 相同 递增 递增 相同 递增 递增 递减 递增 减小 减小 增大 1 7 4 1 增强 减弱 减弱 增强 减弱 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱 减弱 增强 易 难 要点深化 1 判断元素金属性和非金属性的依据 2 粒子半径大小的比较 1 粒子半径大小的比较规律 2 粒子半径大小的比较 1 粒子半径大小的比较规律 2 三看 法快速判断简单粒子半径大小一看电子层数 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 典例精析 例1下列说法正确的是 A 第 A族元素的金属性比第 A族元素的金属性强B 第 A族元素的氢化物中 稳定性最好的其沸点也最高C 同周期非金属元素的氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增强D 第3周期元素的离子半径从左到右逐渐减小 B 解析 同周期 A族元素的金属性比 A族元素的金属性强 不同周期则不一定 故A错误 第 A族元素的氢化物中 稳定性最好的是H2O 由于存在氢键而使其沸点比H2S等高 故B正确 通过非金属性可以比较最高价氧化物对应的水化物的酸性 故C错误 第3周期元素的离子中阴离子比阳离子多了一个电子层 故阴离子半径比阳离子大 所以D错误 变式题 2010 上海卷 几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表 下列叙述正确的是 A X Y元素的金属性 X YB 一定条件下 Z单质与W的常见单质直接生成ZW2C Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水D 一定条件下 W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来 D 解析 本题考查了 位构性 三者之间的关系 中档题 根据元素的主要化合价可知 X位于 A族 Y位于 A族 Z位于 A族 W位于 A族 由于X和Y原子半径相差不大 所以X和Y位于同一周期 则X的金属性强于Y A错 因为W位于 A族 且只有负价 所以W是O元素 Z是N元素 则N2和O2反应生成的产物是NO B项错 氢氧化铝不和弱碱反应 故C项错 W的非金属性强于Z 所以W可以置换出Z D正确 核电荷数 质子数 核外电子数 质量数 中子数 原子序数 电子层数 7 最外层电子数 原子序数 18 2 8 8 18 18 32 2 10 18 36 54 不完全周期 86 A A A A A A A B B B B B B B 8 9 10 18 知识梳理 1 元素周期表的分区 增强 增强 增强 按顺时针顺序 增强 按照电子排布 可把周期表的元素划分为5个区 s区 d区 ds区 p区 f区 划分区的依据是什么 s区 d区 ds区 p区分别有几个纵列 想一想 依据外围电子的排布特征 看最后一个电子填充的轨道类型 电离能增大电He电离离能能减增小Cs大电离能减小 元素电离能在周期表中的变化规律 影响电离能大小的因素 原子核电荷数 同一周期 即电子层数相同 核电荷数越多 半径越小 核对外层电子引力越大 越不易失去电子 电离能越大 原子半径 同族元素 原子半径越大 原子核对外层电子的引力越小 越容易失去电子 电离能越小 电子层结构 全空 半满 全满 电离能较大 如 A A族和0族 电负性的周期性变化 金属性逐渐减弱 金属性逐渐减弱 电负性 用来描述不同元素的原子对电子吸引力的大小 电负性越大的原子 对电子的吸引力越大 电负性是原子吸引电子的能力大小的一种度量 指定氟的电负性为4 0 并以此为标准确定其他元素的电负性 要点深化 一 元素周期表的结构与原子序数的关系1 同主族 邻周期元素的原子序数差 1 位于过渡元素左侧的主族元素 即 A A族 同主族 邻周期元素原子序数之差为上一周期元素所在周期所含元素种数 2 位于过渡元素右侧的主族元素 即 A A族 同主族 邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素种数 例如 氯和溴的原子序数之差为 35 17 18 溴所在第四周期所含元素的种数 2 同周期 A族和 A族元素原子序数差第二 三周期元素 原子序数差为1 第四 五周期元素 原子序数差为11 第六周期元素 原子序数差为25 二 主族元素在周期表中位置的推断方法1 根据核外电子排布规律 1 最外层电子数等于或大于3 小于8 的一定是主族元素 2 最外层有1个或2个电子 则可能是 A A族元素 也可能是副族 族或0族元素氦 3 最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期 4 某元素阴离子最外层电子数与次外层相同 该元素位于第三周期 若为阳离子 则位于第四周期 5 电子层结构相同的离子 若电性相同 则位于同周期 若电性不同 则阳离子位于阴离子的下一周期 阴上阳下 规律 2 根据周期表结构与原子电子层结构的关系核外电子层数 周期数 对于大部分元素来说 主族序数 最外层电子数 最高正价 8 最低负价 1 族序数等于周期数的元素是H Be Al等 2 短周期中最高正价与最低负价代数和为零的是H NaH中氢原子显 1价 C Si 3 最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素是S 4 除H外 原子半径最小的元素是F 5 最高正价不等于族序数的元素是O F等 6 不易表现出正价的元素有O F 3 根据元素的存在 性质等 1 存在方面 形成化合物种类最多的元素 单质是自然界硬度最大的元素 氢化物中含氢质量分数最大的元素是C 空气中含量最多的元素 或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素是N 地壳中含量最多的元素 或氢化物的沸点最高的元素 或氢化物在通常状况下呈液态的元素是O 地壳中含量最多的金属元素是Al 2 性质方面 最活泼的非金属元素 或无正价的元素 或气态氢化物最稳定的元素是F 最活泼的金属元素 或最高价氧化物对应的水化物碱性最强的元素 或阳离子氧化性最弱的元素是Cs 放射性元素除外 单质在常温下呈液态的非金属元素是Br 短周期中最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应 又能与强碱反应的元素是Be Al 元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物起化合反应的元素是N 元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素是Li Na F 常见的能形成同素异形体的元素有C P O S等 4 根据稀有气体的原子序数第一 七周期稀有气体元素的原子序数依次为2 10 18 36 54 86 118 可利用元素的原子序数与最相近稀有气体元素原子序数的差值来推断元素在周期表中的位置 可遵循 比大小 定周期 比差值 定族数 的原则 难 难 有 不 不 酸 要点深化 一 位 构 性 关系的应用 在具体解题过程中 必须具备以下三个方面的基础 1 结构与位置互推是解题的基础 1 掌握四个关系式 电子层数 周期数 质子数 原子序数 最外层电子数 主族序数 主族元素的最高正价 族序数 负价 主族序数 8 2 熟练掌握周期表中的一些特殊规律 各周期元素种数 稀有气体的原子序数及在周期表中的位置 同主族上下相邻元素原子序数的关系 2 性质与位置互推是解题的关键熟悉元素周期表中同周期 同主族元素性质的递变规律 主要包括 1 元素的金属性 非金属性 2 气态氢化物的稳定性 3 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 3 结构和性质的互推是解题的要素 1 电子层数和最外层电子数决定元素原子的氧化性和还原性 2 同主族元素最外层电子数相同 性质相似 3 正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点 4 判断元素金属性和非金属性的方法 例3 2010 天津卷 X Y Z L M五种元素的原子序数依次增大 X Y Z L是组成蛋白质的基础元素 M是地壳中含量最高的金属元素 回答下列问题 1 L的元素符号为 M在元素周期表中的位置为 五种元素的原子半径从大到小的顺序是 用元素符号表示 2 Z X两元素按原子数目比1 3和2 4构成分子A和B A的电子式为 B的结构式为 典例精析 O 第3周期第 A族 Al C N O H 3 硒 Se 是人体必需的微量元素 与L同一主族 Se原子比L原子多两个电子层 则Se的原子序数为 其最高价氧化物对应的水化物化学式为 该族2 5周期元素单质分别与H2反应生成1mol气态氢化物的反应热如下 表示生成1mol硒化氢反应热的是 填字母代号 a 99 7kJ mol 1b 29 7kJ mol 1c 20 6kJ mol 1d 241 8kJ mol 1 b 34 H2SeO4 4 用M单质作阳极 石墨作阴极 NaHCO3溶液作电解液进行电解 生成难溶物R R受热分解生成化合物Q 写出阳极生成R的电极反应式 2Al OH 3 Al2O3 3H2O Al 3HCO 3e Al OH 3 3CO2 或Al 3e Al3 Al3 3HCO Al OH 3 3CO2 由R生成Q的化学方程式 解析 本题考查元素的推断 涉及周期表位置 半径比较 电子式以及电解等知识 蛋白质的组成元素有C H O N四种 原子序数依次增大 则X为H Y为C Z为N L为O M是地壳中含量最高的金属 则应为Al 1 同一周期 从左至右 半径依次减小 2 NH3中的N有一对孤对电子 N2H4为非极性分子 3 Se的原子序数为8 8 18 34 Se为第 A族 最高价为 6价 则最高价氧化物对应的水化物化学式为H2SeO4 该族元素分别为O S Se Te 非金属性依次减弱 形成的气态氢化物越来越不稳定 从选项中的数据来看 O S与H2化合为放热 反应热值为负值 Se Te 化合时为吸热 值为正数 且反应热增大 4 Al作为阳极 自身先溶解 发生反应 Al 3e Al3 生成的Al3 与HCO发生双水解反应 Al3 3HCO Al OH 3 3CO2 Al OH 3加热分解得Al2O3 点评 本题综合考查了 位 构 性 关系 并据此考查了反应热 电化学知识 是目前理科综合非选择题的主流考查形式 变式题是高考中以选择题形式出现的常见题型 答案C 同主族两种元素原子的核外电子数的差值可能为 A 6B 12C 26D 30解析同主族元素的核外电子数之差应根据各族包括的元素判断 第一周期到第六周期 所包括的元素分别为2 8 8 18 18 32种 凡是它们连续相邻之和均符合题意 A和B是同周期相邻的元素 A和C是同主族相邻的元素 已知三种元素的核电荷数之和为33 则A可能为