元素周期率.docx
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元素周期率
教师辅导讲义
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授课
类型
T(同步知识主题)
C(专题方法主题)
T(学法与能力主题)
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教学内容
同步知识梳理
1、原子核外电子的排布
(1)核外电子是分层排布的,并且电子总是尽先排布在能量最低的电子层里,然后由里及外排布在能量稍高的电子层里。
即排满K层再L层,排满L层再排M层。
(2)每一电子层上最多容纳的电子数为2n2(n表示电子层数)。
(3)最外层电子数不超过8个(K为最外层时不超过2个)。
(4)次外层电子不超过18个,倒数第3层电子数不超过3
2、元素周期律
结论:
(1)随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布呈现最外层电子由1→8的周期性变化;
(2)元素的原子半径呈现由大→小的周期性变化;
(3)元素的最高正化合价呈现+1→+7,0的周期性变化;
(4)而从中间出现负化合价,并且最低负化合价呈现-4→-1,0的周期性变化。
总结:
元素周期表中性质变化规律:
性质
同周期(从左→右)
同主族(从上到下)
电子层结构
原子半径
原子核对外层电子的吸引力
失电子能力得电子能力
金属性非金属性
主要化合价
最高价氧化物对应水化合物
非金属气态氢化物形成难易及热稳定性
答案:
性质
同周期(从左→右)
同主族(从上到下)
电子层结构
电子层数相同最外层电子数逐渐增多
电子层数逐渐增多最外层电子数相同
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
原子核对外层电子的吸引力
逐渐增强
逐渐减弱
失电子能力得电子能力
逐渐减弱逐渐增强
逐渐增强逐渐减弱
金属性非金属性
逐渐减弱逐渐增强
逐渐增强逐渐减弱
主要化合价
最高正化合价(+1→+7)
最高正化合价==族序数(O、F无最高化合价)
非金属元素的负价==―(8―族序数)
最高价氧化物对应水化合物
酸性逐渐增强碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱碱性逐渐增强
非金属气态氢化物形成难易及热稳定性
形成由难→易热稳定性逐渐增强
形成由易→难热稳定性逐渐减弱
3、元素周期律的应用
(1)判断元素金属性和非金属性强弱的方法
金属性强(弱)---单质与水或酸反应生成氢气容易(难);氢氧化物碱性强(弱);相互置换反应(强置弱)。
非金属性强(弱)---单质与氢气反应易(难);生成的氰化物稳定(不稳定);氧化物的水化物酸性强(弱);相互置换反应(强置弱)。
(2)元素性质与原子结构的关系
①原子结构决定位置,决定性质;位置和性质反应结构。
即“位”---“构”---“性”三者的关系。
同主族:
电子层数越多➙原子半径越大➙原子核对核外电子的吸引能力越弱➙失电子能力增大,得电子能力减弱➙金属性增强,非金属性减弱
同周期:
电子层数相同,核电荷数越大➙原子半径越小➙原子核对核外电子的吸引能力越强➙失电子能力减弱,得电子能力增大➙金属性减弱,非金属性增强。
②主族元素最高正化合价=最外层电子数=族序数
(3)原子与离子半径的比较
(4)寻找新物质
①为发现先元素及预测他们的原子结构和性质提供了线索。
②在周期表中金属与非金属的分界处寻找半导体材料。
③农药中含有As、F、Cl、S、P等元素集中在周期表右上角区域。
④在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
⑤在周期表一定区域内寻找,发现物质的新用途。
例题精讲
知识点1:
原子核外电子的排布
【例1】:
A、B、C、三种元素的原子序数依次为a、b、c,它们的离子An+、Bn-、Cm-具有相同的电子层结构,且n>m,则下列关系正确的是( )
A.a>b>c B.a>c>b C.a=b+m+n D.a=c-n-m
【答案】B
【解析】具有相同的电子层结构的离子,阳离子的原子序数=核外电子数+核电荷数,阴离子的原子序数=核外电子数-核电荷数的绝对值,以此来解答.
解:
A.具有相同的电子层结构的离子,阳离子的原子序数=核外电子数+核电荷数,阴离子的原子序数=核外电子数-核电荷数的绝对值,所以根据离子核外电子数相等得a-n=b+n=c-m,且n>m,所以a>c>b,故A错误;
B.由离子核外电子数相等得a-n=b+n=c-m,且n>m,所以a>c>b,故B正确;
C.根据离子核外电子数相等得a-n=b+n=c-m,a=b+2n,故C错误;
D.根据离子核外电子数相等得a-n=b+n=c-m,a=c+n-m,故D错误.
故选B.
【变式1】:
核外电子层结构相同的一组微粒是( )
A.Mg2+,Al3+,Cl-,NeB.K+,Ca2+,S2-,Ar
C.Na+,F-,S2-,ArD.Mg2+,Na+,Cl-,S2-
【答案】B
【解析】A、镁离子、铝离子和氖的电子层结构相同,比氯离子少一个电子层,故A错误.
B、钾离子、钙离子、硫离子和氩核外都是18个电子,所以电子层结构相同,故B正确.
C、钠离子和氟离子电子层结构相同,硫离子和氩原子电子层结构相同,但钠离子和氟离子比硫离子和氩原子少一个电子层,故C错误.
D、钠离子和镁离子电子层结构相同,硫离子和氯离子电子层结构相同,但钠离子和镁离子比氯离子和硫离子少一个电子层,故D错误.
故选B.
【变式2】:
某金属元素X,其原子的质量数为52,已知X的离子中含有28个中子、21个电子,由这种离子构成的化合物的化学式正确的是( )
A.XNO3B.X2(SO4)3
C.XCl2D.K2X2O7
【答案】B
【解析】核电荷数=质子数=原子序数=质量数-中子数=52-28=24;原子中核外电子数=质子数,阳离子中核外电子数=质子数-电荷数24-21=3,所以R的离子是带3个单位正电荷的阳离子,X元素的质子数=52-28=24,其离子所带电荷数为24-21=3,即X在该化合物中为+3价。
故选B
知识点2:
元素周期律
【例2】:
(清华附中2013期末卷)短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次递增,且在同一周期,四种元素原子的最外层电子数之和为19,X和Y元素原子的原子序数比为6∶7,X的最高正价是W的最低负价的绝对值的2倍。
下列说法正确的是()
A.X的最高价氧化物和Z的最高价氧化物化合的产物中有共价键和离子键
B.X单质可以通过铝热法获得
C.Y的氧化物是良好的半导体材料
D.Z的氢化物比W的氢化物更稳定
【答案】A
【解析】短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次递增,且在同一周期,X和Y元素原子的原子序数比为6:
7,如果X的原子序数为6,则X、Y、Z和W的最外层电子数只能为4、5、6、7,四种元素原子的最外层电子数之和为22,而且X的最高正价是W的最低负价的绝对值的4倍,不符合题意;如果X的原子序数为12,X和Y元素原子的原子序数比为6:
7,Y的原子序数应为14,由于X的最高正价是W的最低负价的绝对值的2倍,则W的原子序数为17,四种元素原子的最外层电子数之和为19,Z只能是16号元素,所以X、Y、Z和W以此为Mg、Si、S、Cl元素,
A、X的最高价氧化物和Z的最高价氧化物化合的产物为硫酸镁,属于含氧酸盐,既含有离子键,又含有共价键,故A正确.
B、X为Mg元素,比Al活泼,不能用铝热法制取,故B错误;
C、硅单质是良好的半导体材料,二氧化硅不是,故C错误;
D、同周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强,元素对应的氢化物的稳定性逐渐增强,则氯化氢的稳定性大于硫化氢,故D错误;
故选A。
【变式1】:
(海淀101中学2009期末卷)R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素,下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)()
A.若R(OH)n为强碱,则W(OH)n+1也为强碱
B.若HnXOm为强酸,则Y是活泼的非金属元素
C.若Y的最低化合价为-2,则Z的最高正化合价为+6
D.若X的最高正化合价为+5,则五种元素都是非金属元素
【答案】B
【解析】因R、W、X、Y为同一周期且原子序数递增的短周期元素,所以当R(OH)n为强碱时,W(OH)n+1不一定为强碱,如NaOH为强碱,Mg(OH)2、Al(OH)3等则不是强碱,A错;若HnXOm为强酸,说明X为活泼非金属,而Y的非金属性大于X,则Y一定为活泼非金属,B正确;若Y的最低价为-2,则Y的最高正价为+6,因此Z的最高正价大于6,C错;若X的最高正价为+5,那么R、W也可能是金属,D错。
答案:
B
【变式2】:
(清华附中2013期末卷)下表是元素周期表的一部分,有关说法的组合中正确的是()
族
周期
A
A
A
A
A
A
A
2
a
b
3
d
e
f
g
h
i
a、b、e、f四种元素的原子半径:
e>f>b>a
h、i两种元素阴离子的还原性:
h>i
a、g两种元素氢化物的稳定性:
a>g
d、e、f三种元素最高价氧化物对应水化物的碱性依次增强
八种元素中d元素的单质还原性最强,i元素的单质氧化性最强
A.
B.
⑤C.②
D.①
【答案】B
知识点3:
元素周期律的应用
【例3】:
(五中2010期末卷)短周期元素A、B、C、D的原子序数依次递增,它们的核电荷数之和为32,原子最外层电子数之和为10.A与C同主族,B与D同主族,A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数.则下列叙述正确的是( )
A.D元素处于元素周期表中第3周期第IV族
B.四种元素的原子半径:
A>B>D>C
C.B、D的最高价氧化物中,B、D与氧原子之间均为双键
D.一定条件下,B单质能置换出D单质,C单质能置换出A单质
【答案】D
【解析】A与C同主族,A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数,设A的最外层电子数为x,若B为第二周期元素,则2x=2,x=1,则A为H,B与D同主族,原子序数依次递增,它们的核电荷数之和为32,原子最外层电子数之和为10,B为C,C为Na,D为Si,它们的核电荷数1+6+11+14=32,符合题意;
A、因硅有3个电子层,最外层电子数为4,则在周期表中的第三周期第ⅣA族,故A错误;
B、电子层数越多,半径越大,在同一周期从左到右原子半径在减小,则半径关系为C>D>B>A,故B错误;
C、因二氧化碳中存在C=O键,而二氧化硅中不存在双键,只有Si-O键,故C错误;
D、因C+SiO2=Si+2CO↑,2Na+2H20═2NaOH+H2↑,即B单质能置换出D单质,C单质能置换出A单质,故D正确;
故选D.
【变式1】:
元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断.下列说法不合理的是( )
A.A.若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数:
X>Y
B.由水溶液的酸性:
HCl>H2S,可推断出元素的非金属性:
Cl>S
C.硅、锗都位于金属与非金属的交界处,都可以做半导体材料
D.Cs和Ba分别位于第六周期ⅠA和ⅡA族,碱性:
CsOH>Ba(OH)2
【答案】B
【解析】:
A.若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则X处于Y的下一周期,故原子序数:
X>Y,故A正确;
B.元素的非金属与元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱有关,与氢化物水溶液的酸性无关,故B错误;
C.硅、锗都位于金属与非金属的交界处,具有一定金属性与非金属性,都可以做半导体材料,故D正确;
D.同周期元素自左而右金属性减弱,金属性Cs>Ba,金属性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故碱性CsOH>Ba(OH)2,故D正确;故B.
课堂练习
1.(京源学校2010期末卷)下列元素中,属于第二周期的是
A.氢B.氧C.钠D.氯
【答案】B
2.(西城北区2011期末卷)下图中横坐标均表示11~17号元素顺序排列的原子序数。
根据图像变化趋势判断,纵坐标表示其最高化合价的是
ABCD
【答案】C
3.(大兴区2013期末卷)对于第三周期从左到右的主族元素,下列说法中不正确的是
A.原子半径逐渐减小B.电子层数逐渐增多
C.最高正化合价逐渐增大D.元素的非金属性逐渐增强
【答案】B
4.(大兴区2013期末卷)某元素X的气态氢化物的化学式为H2X,则X的最高氧化物的水化物的化学式为
A.H2XO3B.H3XO4C.HXO3D.H2XO4
【答案】D
5.(海淀101中学2011文期中卷)下列物质中碱性最弱的是
A.NaOHB.Al(OH)3C.Mg(OH)2D.KOH
【答案】B
6.(海淀101中学2011文期中卷)下列比较正确的是
A.原子半径:
Al>SiB.稳定性:
PH3>H2SC.酸性:
H2SO4>HClO4D.碱性:
Al(OH)3>NaOH
【答案】A
7.(海淀101中学2011理期中卷)下列排列顺序正确的是
①热稳定性:
H2O>HF>H2S②原子半径:
Na>Mg>O
③酸性:
H2SiO3>H3PO4>H2SO4④氧化性强弱:
Cu2+>H+>Fe2+
⑤熔点:
Na>K>Rb>Cs⑥还原性强弱:
F->Cl->I-
A.①③⑤B.②④⑤C.②④D.④⑥
【答案】B
8.(西城北区2011期末卷)X元素的阳离子与Y元素的阴离子具有相同的电子层结构。
下列判断正确的是
A.原子序数X B.原子半径X C.离子半径X>Y D.原子最外层电子数X 【答案】D 9.(101中学2009期末卷)三种短周期元素在周期表中的位置关系如右图所示。 下列说法正确的是 X Y Z A.Y的非金属性可能比Z的弱 B.三种元素均为非金属元素 C.Z形成简单离子的半径比Y形成简单离子的半径小 D.Y元素的最高正化合价比Z元素的最高正化合价高 【答案】B 10.(海淀101中学2011理期中卷)X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在元素周期表中的位置如下图所示。 若Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,下列说法中正确的是 A.原子半径: W>Z>Y>X B.最高价氧化物对应水化物的酸性: Z>W>X C.四种元素的单质中,Z单质的熔、沸点最高 D.W的简单阴离子是同周期元素简单离子中半径最小的离子 【答案】C 11.(石景山2013期末卷)元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。 下列说法不合理的是 A.若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数: X>Y B.由水溶液的酸性: HCl>H2S,可推断出元素的非金属性: Cl>S C.硅、锗都位于金属与非金属的交界处,都可以做半导体材料 D.Cs和Ba分别位于第六周期IA和IIA族,碱性: CsOH>Ba(OH)2 【答案】B 12.(东城南片2012期末卷)元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的性质。 下图是元素周期表的一部分。 (1)根据元素周期律预测: 酸性强弱H3AsO4____H3PO4(用“>”或“<”表示)。 (2)元素Se的最高正价和最低负价的代数和为_____;在一定条件下,S与H2反应有一定限度(可理解为反应进行的程度),请判断: 在相同条件下Se与H2反应的限度比S与H2反应的限度_____(选填“大”、“小”或“相同”)。 (3)I2具有一定的氧化性,SO2具有较强的还原性,将适量SO2气体通入碘水后,溶液中主要存在的离子是_____。 (4)下列说法不正确的是_____(填序号)。 a.C、N、O、F的原子半径随着原子序数的增大而减小 b.Si、P、S、Cl元素的非金属性随着核电荷数的增加而增强 c.干冰升华、水蒸气的液化都要吸热 d.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 【答案】 (1)< (2)4小 (3)H+、I-、SO (4)c 13.(海淀101中学2011文期中卷)下表中的实线表示元素周期表的部分边界。 ①-⑩分别表示元素周期表中对应位置的元素。 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ (以下填空均用元素符号或化学式填写,用序号填写不得分。 ) (1)在这些元素中,化学性质最不活泼的是;在这些元素中,最活泼的金属元素在元素周期表中的位置是。 (2)在最高价氧化物的水化物中,酸性最强的化合物的化学式是,碱性最强的化合物的化学式是。 (3)最高价氧化物是两性氧化物的元素是;写出它的氧化物与⑧的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式。 (4)用电子式表示元素⑥与⑧形成的化合物: 。 (5)除去Na2CO3粉末中混入的NaHCO3杂质用 的方法,化学方程式为 。 【答案】 (1)Ar;第三周期,IA族。 (2)HClO4,NaOH。 (3)Al;Al2O3+6H+=2Al3++3H2O。 (4)略。 (5)加热,2NaHCO3==Na2CO3+H2O+CO2(加热)。 拓展提高 1.X、Y、Z、W均为短周期元素,他们在周期表中相对位置如下图所示。 若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,下列说法中正确的是 X Y Z W A.X、Y形成的化合物都易溶于水 B.Z的单质与氢气反应较Y剧烈 C.最高价氧化物对应水化物的酸性W比Z弱 D.只由这四种元素不能组成有机化合物 【答案】D 2.下列说法正确的是( ) A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价 B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高 C.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素 D.Na、Mg、Al失电子能力和最高价氧化物对应水化物的碱性均依次减弱 【答案】D 3.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y原子的最外层只有2个电子,Z单质可制成半导体材料,W与X属于同一主族。 下列叙述正确的是( ) A.原子半径的大小顺序: Y B.化合物YX、ZX2、WX3中化学键的类型相同 C.非金属性的强弱顺序: X>W>Z D.元素W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的弱 【答案】C 4.甲、乙、丙、丁、戊是中学常见的无机物,其中甲、乙均为单质,它们的转化关系如下图所示(某些条件和部分产物已略去)。 下列说法不正确的是: A.若甲既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应,则丙可能属于两性氧化物 B.若甲为短周期中原子半径最大的主族元素的单质,且戊为碱,则丙只能为Na2O2 C.若丙、丁混合产生白烟,且丙为18电子分子,丁为10电子分子,则乙的水溶液可能具有漂白作用 D.若甲、丙、戊含有同一种元素,则三种物质中,该元素的化合价由低到高的顺序可能为: 甲<丙<戊 【答案】B 5.现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表: 元素编号 元素性质或原子结构 A 有三个电子层,K、M层电子数之和等于L层电子数 B 短周期中金属性最强 C 常温下单质为双原子分子,氢化物的水溶液呈碱性 D 元素最高正价是+7价 (1)用化学用语回答下列问题: ①A元素在周期表中的位置; ②B元素原子结构示意图; ③C单质分子的电子式;用电子式表示A和B元素组成的化合物的形成过程; ④D元素在自然界有两种核素,用原子符号表示其中子数为20的核素。 (2)元素D与元素A相比,非金属性较强的是(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是(填选项序号)。 a.常温下D的单质和A的单质状态不同 b.D的氢化物比A的氢化物稳定 c.一定条件下D和A的单质都能与钠反应 d.A的最高价含氧酸酸性弱于D的最高价含氧酸 e.D单质能与A的氢化物反应生成A单质 (3)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。 A、B、C、D四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是(写化学式)。 (4)X是由A、B、C、D四种元素中的某种元素组成的单质,能经下图所示的过程转化为W(其他条件略去)。 ①若Y是有刺激性气味的无色气体,把Y通入BaCl2溶液中,然后滴加适量H2O2溶液,有白色沉淀生成,此白色沉淀的化学式为: ;生成该白色沉淀的化学方程式为; ②若Z是红棕色气体,则Z→W的反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为: 。 【答案】 (1)①三周期ⅥA族② ③ ④ (2)Clbde(3)NaOH (4)①BaSO4BaCl2+SO2+H2O2=BaSO4↓+2HCl(或Ba2++SO2+H2O2=BaSO4↓+2H+)②1: 2 作业: 1.金属钛对体液无毒且有惰性,能与肌肉和骨骼生长在一起,因而有“生物金属”之称。 下列有关Ti和Ti的说法中正确的是( ). A.Ti和Ti原子中均含有22个中子 B.Ti和Ti核外均有4个电子层 C.分别由Ti和Ti组成的金属钛单质互称为同分异构体 D.Ti与Ti为同一核素 【答案】: B 2.据国外资料报道,在一种共生矿——独居石中,查明有尚未命名的116号元素,判断116号元素应位于周期表中的( ). A.第6周期ⅣA族 B.第7周期Ⅶ族 C.第7周期ⅥA族 D.第8周期ⅥA族 【答案】: C 3.H、D、T、H+可以用来表示( ). A.化学性质不同的氢原子 B.四种不同的元素 C.氢元素的四种不同粒子 D.四种不同的氢元素 【答案】: C 4.元素性质呈周期性变化的本质是 A.元素原子半径大小呈周期性变化 B.元素的相对原子质量依次递增 C.元素原子核外电子排布呈周期性变化 D.元素的最高正化合价呈周期性变化 【答案】C 5.下列递变规律正确的是( ) A.O、S、Na、K的原子半径依次增大B.Na、Mg、Al、Si的金属性逐渐增强 C.HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强D.KOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性逐渐增强 【答案】A 6.下列关于元素周期表的说法中,错误的是 A.元素周期表是元素按原子序数大小排列而成的 B.元素原子的电子层数等于其所在周期的周期序数 C.L层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等 D.元素周期表是元素周期律的具体表现形式 【答案】C 7.门捷列夫在描述元素周期表时,许多元素尚未发现,但他为第四周期的三种元
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