元素周期律和周期表

元素周期律和周期表学好元素周期律和元素周期表的知识对学好化学是非常重要的。学好这部分知识：一、必须熟悉周期表的结构，头脑中必须有一张轮廓清晰的元素周期表。、理解位置、结构、性质的关系:百之士枕这个三角关系是学习元素化合物知识的主要线索和方法。三、注意挖掘元素周期表中隐含的重要知识和小规律。一、元素周期律随着原子核电荷数的递增，核外电子排布呈现周期性的变化，由此导致元素化学性质（主要是金属性、非金属性、气态氢化物稳定性、氢化物水溶液酸碱性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、氧化还原性）呈现周期性的变化规律，即元素周期律。二、元素周期表1、周期表结构横行——周期：共七个周期，三短三长一不完全。各周期分别有2，8，8，18，18，32，26种元素。前三个周期为短周期，第四至第六这三个周期为长周期，第七周期还没有排满，为不完全周期。纵行族：七主七副一零一VIII，共16族，18歹限要记住零族元素的原子序数以便迅速由原子序数确定元素名称。周期：一二三四五六七元素种类：28818183226零族：2He10Ne18Ar36Kr54Xe86RnIA0dIIAIHAVAVAWAWAHIBIVBVBWBWB而IBIIB四五六七例1在周期表主族元素中，甲元素与乙、丙、丁三元素上下或左右紧密相邻。甲、乙两元素的原子序数之和等于丙元素的原子序数。这四种元素原子的最外层电子数之和为20。据此判断：元素甲为，元素丙为，元素乙和丁形成的化合物的分子式为或。解析熟知元素周期表结构是解题必备的基础知识，对于短周期及主族元素更应了如指掌。本题关键是确定甲、乙、丙、丁四种元素，突破口为甲、乙两元素的原子序数之和等于丙元素的原子序数。若甲、丙同周期，其原子序数之差为1，乙只能是氢元素，不符合四元素原子最外层电子数之和为20。甲，丙必同主族，原子序数之差为2或8，四种元素不可能为氢和氦，则排除原子序数之差为2，甲、丙原子序数之差为8，乙元素原子序数应为8，乙为氧元素，甲为氮元素，丙为磷元素，丁为碳元素。答案甲：N，丙：P，乙和丁形成的化合物：CO和CO2。2、原子结构与元素周期表的关系电子层数=周期数主族元素最外层电子数=主族序数=最高正化合价由上述关系，就可以由原子结构找出元素在周期表中的位置，也可以由位置确定原子结构。结构--位置3、核外电子排布⑴核外电子排布规律①核外电子是分层排布的，每层最多排布2n2个电子；②最外层最多排布8个，K层为最外层时，最多排布2个；次外层最多排布18个，倒数第三层不超过32个电子。这几条规律是相互制约，应综合考虑。⑵核外电子排布的表示方法①原子结构示意图：书写中注意对核外电子排布规律的理解。②电子式：是在元素符号周围用小黑点或x来表示原子的最外层电子的式子。电子式属于化学用语，是帮助我们掌握微粒结构的基础，要熟练掌握。书写前要通过构成元素的种类来判断是离子化合物还是共价化合物（单质）。离子化合物中金属阳离子不用［］括出来，其离子符号就是它的电子式；而等复杂离子则必须用［］括起来，并且标明所带的电荷；阴、阳离子要间隔开来。共价化合物（或单质）的书写中不能出现［］和电荷。要注意不参与成键的电子不要漏掉。如：NaClNa+tiCL：］-HC1H：C1：N2：加加C02：：b：：c：：b：Na2O2：Na+E：O：O：］2^Ia+NH4.CI：［H：N：Hl+EzCL：］-hJH"—CH3：h：C-CH3：［H：C］HH③用电子式表示物质的形成过程：如NaCl：+：Q1：>Na+[iCl：]-■■■■CaBf2:2：Br：+-Ca->E：Br：]-Ca2+[：Br：]HHH：N：+H+->[H：N：H]+HH用电子式表示形成过程时注意：I反应前各元素必写成原子，且为原子的电子式。II用箭号连接而不用等号。III反应后生成物中电子式应注意正负电荷静电作用。如：CaBr2的电子式不能写成Ca2+[：Er：[：Br：]~或Ca2+[：Br：例X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别是1、4、6,则由这三种元素组成的化合物化学式不可能是A、XYZB、X2YZC、X2YZ2D、X2YZ3解析根据原子最外层电子数，可判断短周期元素的族序数，X、Y、Z分别在IA、IVA、WA族，Z必为负价-2价。注意IVA族，特别是碳元素价态比较特殊，特别是在有机物中。将X假定为氢元素，则（A）为HCO,不符合碳4价，不可能；B）H^OH一\（C）H2CO3H一匚、CD3H2C03根据周期表族序数确定化合价，进而确定化学式，是周期表的一项重要应用。将不确定的抽象元素具体化，降低了思维难度，是一种重要的思维方法。本题将周期表与有机知识巧妙结合，考查了思维的全面性，整体性（易注意无机物而忽视有机物）。答案A三、元素周期表中原子结构、元素化学性质的变化规律1、规律性原子结构元素性质同一周期（左右）同一主族（上下）最外层电子排布18第一周期12相同原子半径大小（大）小大主要化合价1(O)；-4-1相同金属性（失电子能力、还原性）强弱弱强非金属性（失电子能力、氧化性）弱强强弱气态氢化物形成的难易难易易难气态氢化物稳定性弱强强弱高价氧化物对应水化物酸性弱强强弱碱性强弱弱强

由此可见，金属性最强的元素在周期表的左下角即Cs（Fr具有放射性，不考虑），非金属性最强的元素在右上角即F。对角线附近的元素不是典型的金属元素或典型的非金属元素。同时，根据元素性质有必要对短周期元素两两形成化合物的类型和实例做一下归纳。这类题也是考察思维的敏捷性和全面性的基本题型。归纳时还需注意是离子型还是共价型的化合物。如：类型ABAB2A2BAB3ARA3B2离子型IA与皿AIIA与WAIIA与皿AIA与WA3IIIA与皿A23IA与WA32IIA与VA共价键H与皿AIVA与WAH与WAVA与HB与WA特例CO、NO乩。2、C2H2SO2、NO2、CaC2、C2H4N2OPCl3、SO3C2H6N2O3有时还会涉及到三种元素所形成的化合物，如非金属元素形成的含氧酸或其盐，金属元素形成的碱。下面请将各主族元素最高氧化物对应水化物的通式归纳在下表：主族元素最高价氧化物对应水化物通式主族IAIIAIIIAIVAVAWA皿A通式例3A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素。已知：A、C、F三种原子的最外层共有11个电子，且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应，均生成盐和水；D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4；E元素原子次外层电子数比最外层电子数多3。（1）写出下列元素的符号：ADE。（2）B的单质在F的单质中的现象是，化学方程式是。（2）A、C两种元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式是。解析：本题的突破口既是根据Al（OH）3的两性，它既能与酸反应，又能与碱反应，由此确定A、C、F中必有一种元素为铝。根据各种元素均为短周期的主族元素，A、C、F三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应生成盐和水，可推知其中有一种元素为铝。因为A、B、C、F原子序数依次增大，故只能是C为铝元素，A为钠元素，B为镁元素。再根据A、C、F三种元素原子的最外层共有11个电子，可求得F的最外层电子数为11—3—1=7,F为氯元素。D和E的原子序数应介于13和17之间，依据D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4,E元素原子次外层电子数比最外层电子数多3,可推知D为硅，E为磷元素。J点燃答案：(1)Na、Si、P(2)产生白色的烟；Mg+Cl2'43MgCl2(3)OH—+Al(OH)3=AlO2-+2H2O2、特殊性在掌握原子结构、元素性质的一般规律时,还要注意特殊性：⑴原子最外层电子排布是1—8个电子,但第一周期是1—2个电子⑵同一周期原子半径由大小，但稀有气体突然增大(严格讲，稀有气体中不是原子半径而是范德华半径)⑶同一周期元素主要化合价由+1价到+7价，但F没有+7价，O没有+6价。⑷原子核中通常含有质子和中子，但是旧原子中没有中子⑸碱金属是IA族，但不包括H元素，IA族包括H元素和碱金属3、元素周期表中之最原子半径最小的原子：H原子质量最轻的元素：H元素；非金属性最强的元素：F金属性最强的元素：Cs(不考虑Fr)最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸：HC1O4最高价氧化物对应水化物碱性最强的碱：CsOH形成化合物最多的元素：C元素所含元素种类最多的族：IIIB地壳中含量最高的元素：O元素，其次是Si元素地壳中含量最高的金属元素：Al元素，其次是Fe元素含H质量分数最高的气态氢化物：CH4与水反应最剧烈的金属元素：Cs元素与水反应最剧烈的非金属元素：F元素常温下为液态的非金属单质是Br2,金属单质是Hg四、金属性、非金属性强弱的比较1、金属性强弱的比较依据：⑴根据周期表中的位置⑵根据盐溶液之间的置换关系⑶根据金属活动性顺序表⑷根据常温下单质与水或酸反应的剧烈程度⑸根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱⑹根据阳离子在水溶液中电解时放电的一般顺序⑺根据合金发生电化腐蚀或构成原电池时的电极反应⑻根据与氧气反应的难易程度2、非金属性强弱的比较依据：⑴根据周期表中的位置⑵根据溶液中的置换关系判断⑶根据与金属反应的产物比较⑷根据与H2化合的难易条件比较⑸根据气态氢化物的稳定性比较⑹根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱⑺根据阴离子在水溶液中电解时放电的一般顺序注意：金属性、非金属性强弱的比较时，切忌只根据其原子在反应中得失电子的多少分析。例4已知铍（Be）的原子序数为4,下列对铍及其化合物的叙述中，正确的是A、铍的原子半径大于硼的原子半径B、氯化铍分子中铍原子的最外层电子数是8C、氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱D、单质铍跟冷水反应产生氢气解析运用元素周期律比较、判断元素性质，是周期律的直接应用，判断中应注意将相似性与递变性综合考虑，避免片面而产生失误。对陌生的元素从同主族熟悉的元素找相似性及递变性，从相邻同周期元素找递变规律。IIA族中，比较熟悉的元素是：Mg、Ca、Bao（A）同周期原子半径自左而右渐小，正确。（B）Be原子与2个氯原子共用两对电子，少于8电子，结论错误。（C）符合同主族元素递变规律，正确。（D）Be金属性弱于Mg,Mg只能与热水反应产生氢气，错误。答案A、C例5．国际无机化学命名委员会作出决定：把长式周期表原有的主、副族及族号取消,由左至右按原顺序改为18列,如碱金属为第一列,稀有气体为18列,按这个规定,下列说法中正确的是A.第3列元素种类最多，第14列元素形成的化合物种类最多。B.第8、9、10三列元素中没有非金属元素C.从上到下第1列元素的单质熔点逐渐升高，第17列元素的单质熔点逐渐降低。D.只有第2列元素的原子最外层有2个电子。解析：第3列为原来的IIIB族，包括镧系、锕系元素，因此，元素种类最多；第14列为原来碳族元素包括碳元素，所以形成化合物种类最多。8、9、10列为血族，是过渡元素，无非金属；从上到下，第1列元素为原IA族，单质的熔点逐渐降低（H特殊），第17列单质熔点升高，最外层电子数为2的除第2歹U外，还有第18列的He以及某些过渡元素。答案：A、B例6.A、B、C三种主族元素位于周期表中相连续的三个不同周期，原子序数C>A>B,其中B的次外层电子数为2,A的次外层电子数与B、C不同，A与B族数之和等于C的族数。已知A的氢氧化物难溶于水，B的最高价氧化物的水化物为一种强酸，则A、B、C各为何元素？

解析：本题的突破口为其中B的次外层电子数为2,又知该元素最高价氧化物的水化物是一种强酸，所以该元素为第二周期的氮元素。又因A、B、C位于同期表中相连续的三个不同周期，且原子序数C>A>B，A在B(N)的下一周期，即第三周期，又因A的氢氧化物难溶于水，所以A为Mg元素；C在第四周期，族序数=人+8=5+2=7。所以为Br元素。答案：A：MgB：NC：Br。例7、X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有1个电子，则X和Y形成的化合物的化学式可表示为A、XYB、XY2C、XY3D、X2Y3解析Y为IA族第1或第2周期，即H或Li,X最外层电子数是次外层电子数的一半，若为第2周期元素，则为IA族Li；若为3周期，则为IVA族Si。由题给选项判断，B、C、D皆不可能。只有A选项符合XY为LiH。注意：当题给条件不充分时，答案不是唯一的，采用排除法找到正确答案，也不失为好方法。注意氢元素的特殊性，除可与非金属元素形成气态氢化物外，也可与活动金属形成固态氢化物；前者氢为正价，形成共价化合物，后者氢为负价，形成离子化合物。答案A例8.镭是元素周期表中第7周期HA族元素，下列关于镭的性质的描述中不正确的是A.在化合物中呈+2价B.单质能与水反应，放出氢气C.C.氢氧化物呈两性D.碳酸盐难溶于水解析：解此题的关键是在熟练掌握和灵活运用有关金属钙及其化合物性质、元素周期律方面的知识。在周期表中同族金属元素，从上到下其金属性依次增强，因此，可以确定其单质与水剧烈反应，放出氢气；其氢氧化物呈现出比氢氧化钙更强的碱性，而不能呈两性。又由于镭是IIA族元素，因此具有nA族元素的某些共性，如在化合物中呈+2价，其碳酸盐难溶于水等。答案：C。例9.设X、Y、Z代表三种元素。已知：①X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构；②Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个；③Y和Z两种元素可以形成4核42个电子的负一价阴离子。据此，请填空：Y元素是,Z元素是。(2)由X、Y、Z三种元素所形成的含68个电子的盐类化合物的化学式是。解析：依题意，假设元素Y的原子序数为y,则元素Z的原子序数为(y-9)。若以(YmZn)-表示由这两种元素所形成的4核42个电子的负一价离子，则下列关系式成立：{m+n=4解得y=(41+9n)/4my+n(y-9)-i-1=42解得y=(41+9n)/4因为n为整数，将其可能的取值1、2和3分别代入上式，经检验确定：n=3,y=17。所以，元素Y的原子序数为17,它是氯，而元素Z的原子序数为17—9=8,它是氧，进而可知元素X为钾，这三种元素所形成的含68个电子的盐的化学式为KClO4。答案：(1)Cl、O(2)KClO4

【参考练习】.某元素X最高价含氧酸的分子量为98,且X的氢化物的分子式不是H2X,则下列说法正确的是：A、X的最高价含氧酸的分子式可表示为H3XO4B、X是第三周期VA族元素C、X是第三周期VIA族元素D、X的最高化合价为+6价.两种短周期元素组成的化合物中，原子个数为1：2,若两元素的原子序数分别为p和q,则对下列p和q可能的关系概括的最完全的：（）①p+q=15②p=q+5③p=q-5④p+q=22A.①④B.①③④C.①②③④D.①②④70Zn.人工合成的最重元素之一（元素符号尚未确定，暂用M表示）是用高能原子w轰击吗彳Pb磁的靶子，使锌核与铅核熔合而得。科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在，总共只检出一个原子。该原子每次衰变都放出一个高能a粒子，最后得到比较稳定的原子。下列叙述正确的是：A、M的中子数和质子数之差为166B、这种元素肯定是金属元素C、这种元素属于HA族元素D、这种元素属于第六周期元素.对原子半径、离子半径的大小比较,错误的是：A、同周期阳离子半径（或阴离子半径）随原子序数递增由大到小B、阳离子半径总比相应的原子半径小，阴离子半径总比相应的原子半径大C、电子层结构相同的离子，其半径随核电荷数的递增而减小D、同一元素不同价态的离子，其价态越高，离子半径越大.主族元素X、Y、Z的离子具有相同的电子结构，原子半径X>Y,离子半径Y>Z,Y和Z能形成离子化合物，由此判断X、Y、Z三种元素的原子序数大小关系可能的是：A.X>Y>ZB.Z>X>YC.Y>X>ZD.X>Z>Y.已知：aAn+、bB（n+1）+、cCn-、dD（n+1）-均是具有相同电子层结构的短周期元素所形成的简单离子,下列有关叙述正确的是（）。A.原子半径C>D>A>BC.离子半径D>C>A>BA.原子半径C>D>A>BC.离子半径D>C>A>BC.单质的还原性A>B>C>D.下列叙述正确的是：（）A、同周期非金属元素的原子半径越小，其单质的沸点越高B、同周期元素的离子，核电荷数越大半径越大C、同周期主族元素的原子半径越大，其原子越易失去电子D、同周期非金属元素的原子半径越大，其气态氢化物越稳定.X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表中位置如右图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，下列说法中不正确的是：（）XYZWA、原子半径：W>Z>Y>XB、最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>W>XC、相等物质的量浓度气态氢化物溶液的pH：X>Z>WD、四种元素的单质中，Z单质的熔、沸点最高.1999年曾报道合成和分离了含高能量的正离子N5+的化合物N5AsF6,下列叙述错误的是A、N5+共有34个核外电子B、N5+中氮-氮原子间以共用电子对结合C、化合物N5AsF6中As的化合价为+1D、化合物N5AsF6中F的化合价为-1.下列各分子中所含有原子都满足最外层为8电子结构的是：A.BeCl2B.HClOC.BF3D.CClJ4氟里昂）.A、B、C、D为四种短周期元素，已知A、C同族，B、D同周期，A的气态氢化物比C的气态氢化物稳定；B的阳离子比D的阳离子氧化性强；若B的阳离子比C的阴离子少一个电子层，下列叙述不正确的是：A.原子序数：A>B>D>CB.单质熔点：D>B,C>AC.原子半径：D>B>C>AD.简单离子半径：C>A>D>B.下列有关硼元素的叙述中，正确的是A、从硼的相对原子质量为10.8可判断硼原子核内的中子数为6B、在三氯化硼分子中，硼原子最外层满足了8电子结构C、硼元素可以和氢元素结合成为氢化物D、硼元素与氢氧根结合的化合物是一种强碱.同周期的X、Y、Z三种元素，已知它们的最高价氧化物对应水化物是HXO4、H2YO4、H3ZO4,则下列判断正确的是A、含氧酸的酸性：H3ZO4>H2YO4>HXO4B、非金属性：X>Y>ZC、气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序由弱到强D、元素的负化合价的绝对值按X、Y、Z顺序由小到大.R为短周期元素，其原子所具有的电子层数为最外层电子数的1/2,它可能形成的常见的含氧酸根离子有：①R2O42-②RO42-③R2O32-④RO32-。下列判断正确的是A、若它能形成①时，则不可能形成②，③B、若它能形成②时，则还可以形成③，④C、若它能形成②时，则不可能形成④D、若它能形成①时，则不可能形成④.第二主族元素R的单质及其相应氧化物的混合物12g,加足量水经完全反应后小心蒸干，得固体16g,试推测该元素可能为A、MgB、CaC、SrD、Ba16、酸根离子RO3所含电子数比硝酸根离子NO3的电子数多10,则下列说法正确的是①R原子的电子层数比N原子的电子层数多1②RO3中R元素与NO3中N元素的化合价相同③RO3和NO3只可能被还原，不可能被氧化④R和N不是同周期元素，但是同主族元素A.①③④B.①②④C.①②D.③④17、现有A、B、C三种短周期元素，原子序数依次递增。A与C的质子数之和为