元素周期律

高中化学58个考点精讲 高中化学58个考点精讲 13、元素周期律 1．​ 复习重点 1．同周期元素及其化合物性质的递变规律； 2．同主族元素及其化合物性质的递变规律，理解元素周期律的实质 3．.理解元素周期律与原子结构的关系。 4．.能根据元素周期律预测元素的性质。 2．难点聚焦 元素周期律： （1）元素原子核外电子排布的周期性变化： 随着原子充数的增加，元素排列呈周期性变化 原子序数 电子层数 最外层电子数 1～2 1个 由1～2个达到稳定结构 3～10 2个 由1～8个达到稳定结构 11～18 3个 由1～8个达到稳定结构 19，20～31，36 4个 由1～8个达到稳定结构 37，38～49，54 5个 由1～8个达到稳定结构 55，56～81，86 6个 由1～8个达到稳定结构 87～88 7个 结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化。 （2）元素原子半径的周期性变化： 原子序数 原子半径的变化 3～9 0.512nm 0.071nm 大 小 11～17 0.186nm 0.099nm 大 小 结论：随着原子序数的递增，元素原子半径呈现周期性的变化：电子层数相同，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小（除稀有气体外） （3）元素主要化合价的周期性变化： 原子序数 主要化合价的变化 1～2 ＋1 0 3～10 ＋1 ＋5 －4 －1 0 11～18 ＋1 ＋7 －4 －1 0 结论：随着原子序数的递增，元素主要化合价呈现周期性的变化。 注：①元素重要化合价的变化中O一般无正价，F无正价，最高正价与最低负价的关系； ②最高正化合价＋|最低负化合价|＝8（仅适用于非金属元素） ③金属无正价 ④有些非金属有多种化合价，如：C元素有＋2，＋4，－4价（在有机物中也可以有－3，－2，－1价）；S元素有＋4，＋6，－2价；Cl元素有－1，＋1，＋3，＋5，＋7价；N元素有－3，＋1，＋2，＋3，＋4，＋5价。 （4）元素的金属性和非金属性的周期性变化： 电子层数相同，随着原子序数的递增，原子半径递减，核对核外电子的引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，即元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 ①．元素的金属性：指元素气态原子失去电子的能力。 元素金属性强弱判断的实验依据： a.金属单质跟水或酸反应置换出氢气的难易程度：越容易则金属性越强，反之，金属性越弱； b.最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：最高价氢氧化物的碱性越强，这种金属元素金属性越强，反之，金属性越弱； c.金属单质间的置换反应 例： 比较1：①镁与2mL1mol/L盐酸反应         ②铝与2mL1mol/L盐酸反应 所以金属性： 比较2： ⑴钠与水反应（回忆） ⑵镁与水反应【实验5-1】 碱性： 金属性： ②元素的非金属性：指元素气态原子得到电子的能力。 元素非金属性强弱判断的实验依据： a.非金属元素单质与氢气化合的难易程度及生成氢化物的稳定性强弱：如果元素的单质跟氢气化合生成气态氢化物容易且稳定，则证明这种元素的非金属性较强，反之，则非金属性较弱； b.最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：酸性越强则对应的元素的非金属性越强； c.非金属单质间的置换反应 例： 非金属性： 对于同一周期非金属元素： 如 等非金属单质与 反应渐趋容易，其气态氢化物的稳定性为： 上述非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序为： 非金属性： 结论： 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 (5)元素周期律的实质： 元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。换言之，元素性质的周期性变化是由元素原子核外电子排布的周期性变化所决定的。 元素周期律的实质：元素原子核外电子排布的周期性变化规律 3．例题精讲 【 例1】(2003年全国高考题)根据中学化学教材所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是( ) A．K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素 原子的K层电子数相等 B．L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等 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．M 层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等 【解析】 A项为H元素，根据最外层电子数=主族序数，B和D项最外层电子数为1、3、5、7，也为主族序数。对于C项如最外层电子数为8，则与说法不符。 【】C 【命题意图】本题考查原子结构与周期表结构的关系。 周期数=电子层数, 主族数=最外层电子数 2.元素周期律的迁移应用 该类题目的主要特点是，给出一种不常见的主族元素，分析推测该元素及化合物可能或不可能具有的性质。解答该类题目的思路是：先确定该元素所在主族位置，然后根据该元素性质变化规律进行推断判断。 【例2】 （1997年全国高考题）已知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8 C.氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱 D.单质铍跟冷水反应产物为氢气 【解析】由Be的原子序数为4，可推知它位于第二周期、第ⅡA族。根据其位置及同周期、同主族元素原子结构和性质的递变规律，其原子半径大于B，A正确；碱性Be(OH)2比Ca(OH)2弱，C正确；Be的金属性小于Mg，已知Mg跟冷水不反应，Be就更不可能，故D错误；Be原子的最外层电子数是2个，在BeCl2分子中Be最外层2个电子跟Cl共用两对电子，其最外层电子数为4个，B错误。 【答案】A、C 【命题意图】本题考查同周期、同主族元素原子结构和性质的递变规律 ，根据元素周期律预测元素的性质。 3.确定“指定的几种元素形成的化合物”的形式 该类题目的主要特点是，给出几种元素的原子结构或性质特征，判断它们形成化合物的形式。解答该类题目的方法思路是：推价态、定元素、想可能、得形式。该类题目也可由化合物形式判断元素的原子序数。 【例3】 （1999年全国高考题）X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这3种元素组成的化合物的化学式不可能是 ( ) A. XYZ B. X2YZ C. X2YZ2 D. X2YZ3 【解析】原子最外层电子数为1、4、6的短周期元素分别是：“1”——H、Li、Na，“4”——C、Si，“6”——O、S。可将H、C、O三元素作为代表，它们可组成的物质有：H2CO3、HCHO、HCOOH等，将其与题中选项对照，即得答案。 【答案】A 【命题意图】本题考查1—18元素的原子核外电子排布的特点及核外电子排布规律。 [例4]砹(At)是原子序数最大的卤族元素，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是 A. HAt很稳定 B. 易溶于某些有机溶剂 C. AgAt不溶于水 D. 是有色固体 [解析]由题意，砹在周期表中与碘相邻，故它的性质与碘具有相似性，但它的非金属性应比碘弱。HAt的稳定不如HI，故选项A错误；碘易溶于某些有机溶剂，则砹也应溶解；AgI不溶于水，则AgAt也不溶于水；碘是紫黑色固体，根据相似性砹也是有色固体。 本题正确选项为A。 [例5]铜有两种天然同位素 Cu和 Cu，参考铜的原子量(63.5)估算 Cu的百分含量约是 A. 20% B. 25% C. 50% D. 66.7% E. 75% [解析]用十字交叉法可求得两种同位素的原子个数比 65 0.5 (65Cu) 63.5 63 1.5 (63Cu) 即65Cu与63Cu的原子个数比为1:3，所以 Cu%= ，故应选B。 [例6]若短周期中的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. 1 B. 2 C. 5 D. 6 [解析]设两种元素的符号分别为X和Y，则化合物的化学式为X2Y3，即X为+3价，Y为-2价，在短周期元素中满足此要求的X元素有5B、7N、13Al，Y元素有8O和16S，原子序数差值见下表 X 原子序数差 Y 5 13 7 8 3 5 1 16 11 3 9 本题正确答案为D。 [例7]X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径，Z和Y两元素的原子核外电子层数相同，Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。X、Y、Z三种元素原子序数的关系是 A. X>Y>Z B. Y>X>Z C. Z>X>Y D. Z>Y>X [解析]对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，现X元素的阳离子半径大于Y，故核电荷数应是Y>X。Z和Y的电子层数相同，则它们在同一周期，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐减小，现Z的原子半径小于Y，则核电荷数是Z>Y。综合以上关系得Z>Y>X。 本题正确答案为D。 六、原子结构知识的综合推断 [例8]周期表中相邻的A、B、C三元素中，A、B同周期，A、C同主族。已知三种元素的原子最外层电子数之和为19，三种元素的原子核中质子数之和为41。则这三种元素是A______、B_______、C________、D_________(填元素符号)。 [解析]本题采用平均值法解答比较简单。由A、B、C三元素为相邻元素以及它们的平均质子数41/3≈14<18，可知A、B、C三元素为短周期元素；又根据最外层电子数的平均值19/3≈6.3<7，推知其中必有最外层电子数为7的元素，所以A、B、C三种元素应分布在ⅥA、ⅦA族，经推断A为S，B为Cl、C为O符合题意。 [例9]已知某主族金属元素X的原子核内质子数和中子数之比为1:1，含该金属阳离子0.192g的溶液恰好能将20mL0.4mol/L的Na2CO3溶液中的CO32-全部沉淀，推断X是什么元素及在周期表中的位置。 [解析]周期表中质子数与中子数相等的金属元素只有Mg和Ca两种，它们都是+2价金属。设金属的相对原子质量为M，由关系式 X2+～Na2CO3得：M:1=0.192:(0.4×0.02)，解得M=24。则X为镁，位于第3周期第ⅡA族。 4．实战演练 一、选择题 1.下列原子序数所代表的元素中，全属于主族元素的是 ( ) A. 22 26 11 B. 13 15 38 C. 29 31 16 D. 18 21 31 2.（2001年全国高考题）下列说法错误的是 ( ) A.原子及其离子核外电子层数等于该元素所在的周期数 B.元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素 C.除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8 D.同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同 3.某周期ⅡA族元素的原子序数为x，则同周期的ⅢA族元素的原子序数不可能是 (A) x+1 (B) x+2 (C) x+11 (D) x+25 4.科学家根据元素周期律和原子结构理论预测，原子序数为114的元素属于第七周期Ⅳ A族， 称为类铅元素.下面关于它的原子结构和性质预测正确的是( ) A.类铅元素原子的最外层电子数为4 B.其常见价态为+2、+3、+4 C.它的金属性比铅强 D.它的原子半径比铅小 5.下列各组顺序的排列不正确的是( ) A离子半径：Na+＞Mg2+＞Al3+＞F - B热稳定性：HCl＞H2S＞PH3＞AsH3 C .酸性强弱：HAlO2＜H2SiO3＜H2CO3＜H3PO4 D.溶点：NaCl＞SiO2＞Na＞CO2 6.已知元素X、Y的核电荷数分别是a和b,它们的离子Xm+和Yn-的核外电子排布相同,则下列关系式正确的是（ ） (A)a=b+m+n (B)a=b-m+n (C)a=b+m-n (D)a=b-m-n 7.若短周期中的两种元素可以形成原子个数比为2:3的化合物,则这种元素的原子序数之差不可能是 (A) 1 (B) 3 (C) 5 (D) 6 8.X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构,下列叙述正确的是 ( ). (A)X的原子序数比Y的小 (B)X原子的最外层电子数比Y的大 (C)X的原子半径比Y的大 (D)X元素的最高正价比Y的小 9.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，且最外层只有一个电子，则X和Y形成的化合物的化学式可表示为 A、XY B、XY2 C、XY3 D、X2Y3 10.下列叙述正确的是 A、同主族金属的原子半径越大熔点越高 B、稀有气体原子序数越大沸点越高 C、分子间作用力越弱分子晶体的熔点越低 D、同周期元素的原子半径越小越易失去电子 11.下列关于稀有气体的叙述不正确的是 A、原子的最外电子层都有8个电子 B、其原子与同周期IA、IIA族阳离子具有相同的核外电子排布 C、化学性质非常不活泼 D、原子半径比同周期ⅦA族元素原子的大 12.甲、乙是周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能是 A．X+2　　　　 B．X+4　　　　　C．X+8　　　　　D．X+18 13．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 A．​ A和M原子的电子总数之和可能为11 B．A和M的原子序数之差为8 B．​ A和M原子的最外层电子数之和为8 A和M原子的最外层电子数之和为7 二、填空题： 14.A、B、C、D是短周期元素,A元素的最高价氧化物的水化物与它的气态氢化物反应得到离子化合物,1摩该化合物含有42摩电子,B原子的最外层电子数是内层电子数的3倍。.C、D两原子的最外层电子数分别是内层电子数的一半.C元素是植物生长的营养元素之一. 试写出: (1)A、B元素形成的酸酐的化学式 ; (2)D元素的单质与水反应的化学方程式 ; (3)A、C元素气态氢化物的稳定性大小 < (用分子式表示). 15、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。据此可以判断：元素甲为 ，元素丙为 ，元素乙和丁所形成化合物的分子式为 或 。 16、有X、Y、Z三种元素，X、Y的最外层电子数相同，Y、Z的电子层数相同，X与Y可形成YX2和YX3化合物，Y原子核内的质子数是X的两倍，X与Z可形成化合物Z2X5，问X、Y、Z各是什么元素？ 分别写出其原子结构示意图 。 1、B 2、AD 3、B 4、AC 5、AD 6、A 7、D 8、CD 9、A 10、BC 11、AB 12、B 13、D 14、⑴N2O5 N2O3 ⑵2Li+2H2O=2LiOH+H2↑ ⑶PH3