化學(xué)第15講 元素周期律與元素周期表

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1、第15講元素周期律與元素周期表一、元素周期律及應(yīng)用一、元素周期律及應(yīng)用1.原子序數(shù)原子序數(shù):按元素在周期表中的順序給元素編號(hào),得到原子序數(shù)。原子序數(shù)=核電荷核電荷數(shù)=質(zhì)子質(zhì)子數(shù)=原子的核外電子原子的核外電子數(shù)。2.元素周期律元素周期律(1)內(nèi)容:元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)原子序數(shù)的遞增而呈周期性周期性變化的規(guī)律。(2)具體表現(xiàn)a.隨著原子序數(shù)的遞增,元素的原子最外層電子排布呈現(xiàn)由由18的周期性變化(第一周期元素除外)。教材研讀教材研讀b.隨著原子序數(shù)的遞增,元素的原子半徑呈現(xiàn)由大由大小小的周期性變化(稀有氣體元素除外)。c.隨著原子序數(shù)的遞增,元素的主要化合價(jià)呈現(xiàn)最高正價(jià)由由+1+7(O、F除外)

2、、最低負(fù)價(jià)由由-4-1的周期性變化,且同一元素(主族元素)化合價(jià)有如下關(guān)系:最高正價(jià)+最低負(fù)價(jià)的絕對值=8(H、O、F除外)。3.實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)原子核外電子排布核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化決定了元素性質(zhì)的周期性變化。自測自測1判斷正誤,正確的劃“”,錯(cuò)誤的劃“”。(1)同周期元素,從左到右,原子半徑逐漸減小,離子半徑也逐漸減小()(2)電子層數(shù)越多,粒子半徑越大()(3)在主族元素中,最高正化合價(jià)均等于主族序數(shù)()(4)元素的氧化物對應(yīng)的水化物酸性越強(qiáng),非金屬性越強(qiáng);堿性越強(qiáng),金屬性 越 強(qiáng)()(5)元素的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強(qiáng),其水溶液的酸性越強(qiáng),還原性 越 弱()(6)元素的原子得電子越多

3、,非金屬性越強(qiáng);失電子越多,金屬性越強(qiáng)()自測自測2(1)下列事實(shí)能說明氯元素原子得電子能力比硫元素原子強(qiáng)的是。HCl的溶解度比H2S大HCl的酸性比H2S強(qiáng)HCl的穩(wěn)定性比H2S大HCl的還原性比H2S弱HClO4的酸性比H2SO4強(qiáng)Cl2與鐵反應(yīng)生成FeCl3,而S與鐵反應(yīng)生成FeSCl2能與H2S反應(yīng)生成S在周期表中Cl、S同周期且Cl在S的右側(cè)還原性:Cl-AC。解析解析(1)元素原子得電子能力的強(qiáng)弱與元素氫化物的溶解性無關(guān),所以不符合題意;氫化物的酸性強(qiáng)弱和元素原子得電子能力強(qiáng)弱無必然聯(lián)系,所以也不符合題意。(2)由金屬B的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性比A的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性強(qiáng)

4、,可判斷失電子能力BA;又根據(jù)A與C形成原電池時(shí),C作正極,可判斷失電子能力AC,故三種金屬元素的原子失電子能力BAC。二、元素周期表及應(yīng)用二、元素周期表及應(yīng)用1.元素周期表的結(jié)構(gòu)元素周期表的結(jié)構(gòu)(7個(gè)周期個(gè)周期,16個(gè)族個(gè)族)2.元素在周期表中的位置與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的重要規(guī)律元素在周期表中的位置與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的重要規(guī)律(1)元素周期表中主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律(2)由元素周期表歸納電子排布規(guī)律a.最外層電子數(shù)等于或大于3且小于8的一定是主族元素。b.最外層電子數(shù)小于3的可能是A族、A族元素,也可能是副族元素、第族元素或零族元素氦。c.某元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)多,則該元素一定位于

5、第二周期。d.某元素陰離子的最外層電子數(shù)與次外層相同,則該元素位于第三周期。e.電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,若電性相同,則對應(yīng)的元素位于同周期;若電性不同,則陽離子對應(yīng)的元素位于陰離子對應(yīng)的元素的下一周期。(3)由元素周期表歸納元素化合價(jià)的變化規(guī)律a.主族元素的最高正價(jià)等于主族序數(shù),等于主族元素原子的最外層電子數(shù)(氧、氟除外)。b.最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的絕對值之和為8,絕對值之差為0、2、4、6的主族元素依次位于A、A、A、A族。c.非金屬元素的相鄰正價(jià)一般相差2,如氯元素正化合價(jià)有+7、+5、+3、+1;某些金屬元素也符合此規(guī)律,如錫元素正化合價(jià)有+4、+2。3.元素周期表的應(yīng)用元素周期表的應(yīng)用(1

6、)預(yù)測元素的性質(zhì):常見題目是給出一種不常見的主族元素,推測該元素及其單質(zhì)或化合物所具有的性質(zhì)。(2)啟發(fā)人們在一定區(qū)域內(nèi)尋找某些物質(zhì)(農(nóng)藥、半導(dǎo)體、催化劑等)。自測自測3請?jiān)谙卤碇挟嫵鲈刂芷诒淼妮喞?并在表中按要求完成下列問題:(1)標(biāo)出族序數(shù)。(2)畫出金屬與非金屬的分界線,并用陰影表示出過渡元素的位置。(3)標(biāo)出鑭系、錒系的位置。(4)寫出各周期元素的種類。(5)寫出稀有氣體元素的原子序數(shù)。(6)標(biāo)出113號(hào)118號(hào)元素的位置。答案答案自測自測4判斷正誤,正確的劃“”,錯(cuò)誤的劃“”。(1)最外層電子數(shù)為2的元素一定在第A族()(2)元素周期表中第族元素種類最多()(3)第三、四周期同主族

7、相鄰元素的原子序數(shù)之差都是18()(4)同周期的A族元素與A族元素的原子序數(shù)之差都相同()(5)115號(hào)元素位于第七周期第A族()(6)原子序數(shù)之差為2的兩種元素不可能位于同一主族()(7)位于同一主族的甲、乙兩種元素,甲的原子序數(shù)為x,則乙的原子序數(shù)可能為x+4()(8)位于同一周期的甲、乙兩種元素,甲位于A族,原子序數(shù)為x,乙位于A族,則乙的原子序數(shù)可能為x+1 9()考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破考點(diǎn)一元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的比較考點(diǎn)一元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的比較考點(diǎn)三元素考點(diǎn)三元素“位、構(gòu)、性位、構(gòu)、性”的關(guān)系及應(yīng)用的關(guān)系及應(yīng)用考點(diǎn)二微粒半徑大小的比較考點(diǎn)二微粒半徑大小的比較1.比較元素金屬性強(qiáng)

8、弱的方法比較元素金屬性強(qiáng)弱的方法(1)金屬與水(或非氧化性酸)的反應(yīng)越容易,其對應(yīng)元素的金屬性越強(qiáng)。(2)最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng),則對應(yīng)金屬元素的金屬性越強(qiáng)。(3)在金屬活動(dòng)性順序中,金屬的位置越靠前,其金屬性越強(qiáng)。(4)同一周期,金屬元素越靠前,其金屬性越強(qiáng);同一主族,金屬元素越靠下,其金屬性越強(qiáng)。(5)金屬與鹽溶液的置換反應(yīng),若A元素的單質(zhì)能置換出B元素的單質(zhì),則A元素的金屬性強(qiáng)于B元素。考點(diǎn)一元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的比較考點(diǎn)一元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的比較(6)一般金屬陽離子的氧化性越強(qiáng),則對應(yīng)金屬元素的金屬性越弱。(注:氧化性Fe3+Cu2+Fe2+,金屬性FeCu)(7)

9、電化學(xué)原理:不同金屬形成原電池時(shí),通常作負(fù)極的金屬的金屬性強(qiáng);通常在電解池中的陰極上先析出的金屬的金屬性弱。2.比較元素非金屬性強(qiáng)弱的方法比較元素非金屬性強(qiáng)弱的方法(1)非金屬單質(zhì)與H2越易化合,則其對應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)。(2)形成的氫化物越穩(wěn)定,則其對應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)。(3)最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng),其對應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)。(4)同一周期(稀有氣體元素除外),非金屬元素越靠后,其非金屬性越強(qiáng);同一主族,非金屬元素越靠上,其非金屬性越強(qiáng)。(5)非金屬之間的置換反應(yīng),若A元素的單質(zhì)能置換出B元素的單質(zhì),則A元素的非金屬性強(qiáng)于B元素。2.比較元素非金屬性強(qiáng)弱的方法比較元素非金屬性強(qiáng)

10、弱的方法(1)非金屬單質(zhì)與H2越易化合,則其對應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)。(2)形成的氫化物越穩(wěn)定,則其對應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)。(3)最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng),其對應(yīng)元素的非金屬性越強(qiáng)。典例典例1(2015北京理綜,7)下列有關(guān)性質(zhì)的比較,用元素周期律解釋的是()A.酸性:H2SO4H3PO4B.非金屬性:ClBrC.堿性:NaOHMg(OH)2D.熱穩(wěn)定性:Na2CO3NaHCO3D答案答案DA項(xiàng),硫的非金屬性強(qiáng)于磷,故最高價(jià)氧化物的水化物的酸性:H2SO4H3PO4;B項(xiàng),同主族元素,從上到下,非金屬性減弱,故非金屬性:ClBr;C項(xiàng),鈉的金屬性強(qiáng)于鎂,故堿性:NaOHMg(OH)2;D

11、項(xiàng),Na2CO3的熱穩(wěn)定性強(qiáng)于NaHCO3,但二者的熱穩(wěn)定性與元素周期律無關(guān)。1-1根據(jù)元素周期表和元素周期律,判斷下列敘述的是()A.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:H2ONH3SiH4B.氫元素與其他元素可形成共價(jià)化合物或離子化合物C.如圖所示實(shí)驗(yàn)可證明元素的非金屬性:ClCSiD.用中文“”(o)命名的第118號(hào)元素在周期表中位于第七周期0族C答案答案C氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:H2ONH3SiH4,A正確;H2O屬于共價(jià)化合物,NaH屬于離子化合物,B正確;題圖所示實(shí)驗(yàn)可證明酸性:HClH2CO3H2SiO3,但不能據(jù)此得出元素的非金屬性:ClC,C不正確;前六周期共有86種元素,第七周期可排32種元素

12、,故118號(hào)元素在第七周期0族,D正確。1-2短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,W的簡單氫化物可用作制冷劑,Y的原子半徑是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y 和 Z 三 種 元 素 形 成 的 一 種 鹽 溶 于 水 后,加 入 稀 鹽 酸,有 黃 色 沉 淀 析出,同時(shí)有刺激性氣體產(chǎn)生。下列說法不正確的是()A.X的簡單氫化物的熱穩(wěn)定性比W的強(qiáng)B.Y的簡單離子與X的具有相同的電子層結(jié)構(gòu)C.Y與Z形成化合物的水溶液可使藍(lán)色石蕊試紙變紅D.Z與X屬于同一主族,與Y屬于同一周期C答案答案C由液氨可作制冷劑可推出W為N;由Y的原子半徑是所有短周期主族元素中最大的可推出Y為Na;由Na

13、2S2O3+2HCl2NaCl+S+SO2+H2O結(jié)合W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大可推出X為O,Z為S。C項(xiàng),Na2S的水溶液呈堿性,可使紅色石蕊試紙變藍(lán),錯(cuò)誤。1.微粒半徑大小的比較規(guī)律微粒半徑大小的比較規(guī)律考點(diǎn)二微粒半徑大小的比較考點(diǎn)二微粒半徑大小的比較2.“三看三看”法快速判斷簡單粒子半徑的大小法快速判斷簡單粒子半徑的大小一看電子層數(shù):最外層電子數(shù)相同時(shí),電子層數(shù)越多,半徑越大。二看核電荷數(shù):當(dāng)電子層結(jié)構(gòu)相同時(shí),核電荷數(shù)越大,半徑越小。三看核外電子數(shù):當(dāng)核電荷數(shù)相同時(shí),核外電子數(shù)越多,半徑越大。典例典例2a、b、c、d為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,a原子核外電子總數(shù)與b原子次外

14、層的電子數(shù)相同;c所在周期數(shù)與族數(shù)相同;d與a同族。下列敘述正確的是()A.原子半徑:dcbaB.4種元素中b的金屬性最強(qiáng)C.c的氧化物的水化物是強(qiáng)堿D.d單質(zhì)的氧化性比a單質(zhì)的氧化性強(qiáng)B答案答案Ba、b、c、d為短周期主族元素,a原子核外電子總數(shù)與b原子次外層電子數(shù)相同,可以推知a為O;c所在周期數(shù)與族數(shù)相同,c的原子序數(shù)大于a,則c為Al;d與a同族,則d為S;再結(jié)合原子序數(shù)依次增大,可以推測b為Na或Mg。原子半徑:bcda,A錯(cuò);無論b是Na還是Mg,其金屬性都是四種元素中最強(qiáng)的,故B正確;Al(OH)3為兩性氫氧化物,C錯(cuò);同主族元素非金屬性自上而下依次減弱,故S的氧化性弱于O2,D

15、錯(cuò)。2-1下圖是元素周期表的一部分,下列關(guān)系判斷正確的是()A.原子半徑:YXWB.氫化物的沸點(diǎn):WXYC.氫化物的穩(wěn)定性:RYXD.簡單陰離子的還原性:YRZD答案答案D依據(jù)各元素在元素周期表中的位置可知,W為N,X為O,Z為F,Y為S,R為Cl。A項(xiàng),原子半徑:NO;B項(xiàng),氫化物的沸點(diǎn):H2ONH3H2S;C項(xiàng),氫化物的穩(wěn)定性:H2OH2S;D項(xiàng),簡單陰離子的還原性:S2-Cl-F-。2-2a、b、c、d為短周期元素,a的原子中只有1個(gè)電子,b2-和c+離子的電子層結(jié)構(gòu)相同,d與b同族。下列敘述的是()A.a與其他三種元素形成的二元化合物中其化合價(jià)均為+1B.b與其他三種元素均可形成至少兩

16、種二元化合物C.c的原子半徑是這些元素中最大的D.d與a形成的化合物的溶液呈弱酸性A答案答案A由題中信息可知,a、b、c、d分別是H、O、Na、S。H與Na形成的二元化合物NaH中,H元素的化合價(jià)為-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;O與其他三種元素可分別形成H2O、H2O2,Na2O、Na2O2,SO2、SO3等,B項(xiàng)正確;Na元素位于第三周期A族,在四種元素中原子半徑最大,C項(xiàng)正確;氫硫酸是一種弱酸,D項(xiàng)正確。元素的原子結(jié)構(gòu)決定了元素在周期表中的位置和元素的主要性質(zhì),元素在周期表中的位置反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的主要性質(zhì),故三者之間可相互推斷。考點(diǎn)三元素考點(diǎn)三元素“位、構(gòu)、性位、構(gòu)、性”的關(guān)系及應(yīng)用的關(guān)系及

17、應(yīng)用1.結(jié)構(gòu)與位置的互推結(jié)構(gòu)與位置的互推(1)掌握三個(gè)基本關(guān)系式質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)電子層數(shù)=周期數(shù)原子的最外層電子數(shù)=主族序數(shù)(2)熟練掌握周期表中的一些特殊規(guī)律各周期所能容納元素種數(shù)稀有氣體的原子序數(shù)及在周期表中的位置(3)根據(jù)原子序數(shù)確定主族元素在周期表中的位置按照原子核外電子排布規(guī)律畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖,然后由電子層數(shù)和最外層電子數(shù)確定其周期序數(shù)和主族序數(shù),如84號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,該元素位于第六周期A族。2.性質(zhì)與位置的互推性質(zhì)與位置的互推(1)根據(jù)元素的性質(zhì)可以推知元素在周期表中的位置。如同周期元素A、B、C的金屬性逐漸增強(qiáng),則可知A、B、C在同周期中按C、B、A的順序從左向右排列

18、。(2)根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系,可以推斷元素的性質(zhì),如A、B、C三種元素在同一主族中從上往下排列,則A、B、C的單質(zhì)的氧化性依次減弱或還原性依次增強(qiáng)。3.結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的互推結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的互推(1)通常若元素原子的最外層電子數(shù)小于4,則容易失電子,表現(xiàn)金屬性;若元素原子的最外層電子數(shù)大于4,則容易得電子,表現(xiàn)非金屬性。(2)同主族元素最外層電子數(shù)相同,性質(zhì)相似。4.推斷元素的思路推斷元素的思路根據(jù)原子結(jié)構(gòu)、元素周期表的知識(shí)及相關(guān)已知條件,可推算原子序數(shù),判斷元素在元素周期表中的位置等。元素推斷題的常見“題眼”(突破口)如下:(1)微粒的電子層結(jié)構(gòu)特征稀有氣體元素原子的電子層結(jié)構(gòu)與同周期的非金屬

19、元素形成的陰離子的電子層結(jié)構(gòu)相同,與下一周期的主族金屬元素形成的陽離子的電子層結(jié)構(gòu)相同:與He原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有H-、Li+、Be2+;與Ne原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有F-、O2-、Na+、Mg2+、Al3+等;與Ar原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有Cl-、S2-、K+、Ca2+等。(2)周期表中特殊位置和具有特殊性質(zhì)的短周期元素a.族序數(shù)等于周期數(shù)的元素:H、Be、Al。b.族序數(shù)等于周期數(shù)2倍的元素:C、S。c.族序數(shù)等于周期數(shù)3倍的元素:O。d.周期數(shù)是族序數(shù)2倍的元素:Li。e.周期數(shù)是族序數(shù)3倍的元素:Na。f.最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為零的元素:H、C、Si。g.最高正價(jià)是最低負(fù)

20、價(jià)絕對值3倍的元素:S。h.除H外,原子半徑最小的元素:F。(3)常見元素及其化合物的特性a.形成化合物種類最多的元素:C;自然界中天然存在的硬度最大的物質(zhì):金剛石;碳的氣態(tài)氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的物質(zhì):CH4。b.空氣中含量最多的元素或氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性的元素:N。c.地殼中含量最多的元素、氫化物沸點(diǎn)最高的元素或氫化物在通常情況下呈液態(tài)的元素:O。d.形成最輕的單質(zhì)的元素:H;形成最輕的金屬單質(zhì)的元素:Li。e.單質(zhì)在常溫下呈液態(tài)的非金屬元素:Br;金屬元素:Hg。f.最高價(jià)氧化物及其水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的短周期元素:Be、Al。g.元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價(jià)氧化物

21、的水化物能發(fā)生化合反應(yīng)的短周期元素:N;能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的短周期元素:S。h.元素的單質(zhì)在常溫下能與水反應(yīng)放出氣體的短周期元素:Li、Na、F。典例典例3右圖是周期表中短周期的一部分,若a原子最外層的電子數(shù)比次外層少了3個(gè),則下列說法正確的是()A.a、b、c的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性是cbaB.d的最高正價(jià)與b的最高正價(jià)相等C.d的氣態(tài)氫化物比c的氣態(tài)氫化物沸點(diǎn)低D.原子半徑的大小順序是cbadA答案答案A依據(jù)題意及元素周期表中各元素的位置關(guān)系知,a為P,b為S,c為Cl,d為O。A項(xiàng),a、b、c的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性是HClO4H2SO4H3PO4;B項(xiàng),O元素?zé)o最高正價(jià),S

22、元素的最高正價(jià)為+6價(jià);C項(xiàng),H2O分子間形成氫鍵導(dǎo)致沸點(diǎn)升高,故H2O的沸點(diǎn)高于HCl;D項(xiàng),原子半徑的大小順序是PSClO。3-1短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,X原子的最外層有6個(gè)電子,Y是迄今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強(qiáng)的元素,在周期表中Z位于A族,W與X屬于同一主族。下列說法正確的是()A.元素X、W的簡單陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)B.由Y、Z兩種元素組成的化合物是離子化合物C.W的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Y的強(qiáng)D.原子半徑:r(X)r(Y)r(Z)r(S)r(O)r(F),故錯(cuò)誤。3-2(2018北京昌平期末)下表為元素周期表的一部分。以下說法不正確的是()A.非金屬性:Y硫B.離子半徑:Y2-S2-Z-C.單質(zhì)氧化性:Z單質(zhì)硫單質(zhì)D.Z元素在周期表中位于第三周期第A族B答案答案B依據(jù)題意,結(jié)合元素周期表可以判斷出:X為硅元素,Y為氧元素,Z為氯元素。A項(xiàng),非金屬性:氧硫;B項(xiàng),離子半徑:S2-Cl-O2-;C項(xiàng),單質(zhì)氧化性:氯氣硫;D項(xiàng),氯元素在周期表中位于第三周期第A族。