第5章 第2节 元素周期律

nullnullnull【考纲点击】 1．了解原子核外电子排布． 2．掌握元素周期律的实质． 3．了解金属、非金属在元素周期中的位置及其性 质的递变规律． null【考情播报】 1．根据核外电子排布规律分析判断原子核外电子排布 特征以及元素在周期表中的位置． 2．依据元素周期律比较粒子半径的大小，元素金属性、 非金属性的强弱等相关问题． 3．以推断题的形式综合考查结构、位置和性质三者之 间的关系.null1．电子层的表示方法及能量变化 低近KLMNOPQ远高null2．原子核外电子的排布规律 (1)核外电子一般总是尽先排布在 的电子层里． (2)每个电子层最多容纳的电子数为2n2个． (3)最外层最多容纳电子数不超过 个(K层为最外层时不超 过 个)． (4)次外层最多容纳的电子数目不超过 个，倒数第三层不 超过 个．能量最低821832null原子核外电子排布的特殊规律及电子数相等的粒子 1．核外电子排布的特殊规律(短周期元素) (1)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na. (2)最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He. (3)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar.null(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；是次外层3倍的元素：O；是次外层4倍的元素：Ne. (5)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al. (6)电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be. (7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si. (8)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P. null2．核外电子数相等的粒子 nullnullnull 若两种粒子的质子数和核外电子数分别相等，则它们的关系可能是(1)两种原子(同位素)、(2)两种分子、(3)两种阳离子且带电荷数相同、(4)两种阴离子且带电荷数相同． null1．下列叙述正确的是 (　　) A．电子的能量越低，运动区域离核越远 B．核外电子的分层排布即是核外电子的分层运动 C．稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子 D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子 null解析：电子的能量越低，运动区域离核越近，A不正确；He原子最外层有2个电子，C不正确；当M是最外层时电子不超过8个，D不正确． 答案：B null2．下列说法肯定不正确的是 (　　) ①某原子K层上只有1个电子　②某原子M层上的电子 数为L层上电子数的4倍　③某离子M层上和L层上的电 子数均为K层的4倍　④某离子的核电荷数与最外层电 子数相等 A．①③　　　　　　　　　　B．② C．③④ D．④.null解析：①，H原子符合说法；③，符合说法的离子结构示意图为 ，可为S2－、Cl－、K＋、Ca2＋等；④，O2－符合说法． 答案：B null1．定义 元素的性质随着 的递增而呈 变化 的规律．原子序数周期性核外电子排布2．实质 元素原子 的周期性变化． null逐渐减小逐渐增大相同逐渐增多相同逐渐增强逐渐减弱null逐渐减弱逐渐增强逐渐减弱逐渐增强逐渐增强逐渐减弱null＋1→＋7null增强减弱减弱增强null易增强难减弱null元素金属性、非金属性的判断方法 1．元素金属性强弱的判断依据 (1)根据元素周期表的位置判断：同周期，从左到右， 随着原子序数的递增，金属性减弱；同主族，从上 到下，随着原子序数的递增，金属性增强． null(2)根据该元素的最高价氧化物的水化物的碱性强弱：碱性 越强，其元素的金属性越强． (3)根据金属活动性顺序表(极少数例外)：越靠左，其元素的 金属性越强． (4)根据相同条件下，与酸(或水)反应的剧烈程度：越剧烈， 其元素的金属性越强．null(5)根据与盐溶液(或化合物)之间的置换：金属性强的能置换 金属性弱的． (6)根据同价态金属阳离子的氧化性：氧化性越弱，其对应元 素的金属性越强． (7)利用原电池原理：一般作负极的金属比正极的金属性强． null2．元素非金属性强弱的判断依据 (1)根据元素周期表的位置判断：同周期，从左到右， 随着原子序数的递增，非金属性增强；同主族，从 上到下，随着原子序数的递增，非金属性减弱． (2)根据该元素的最高价氧化物的水化物的酸性强弱： 酸性越强，其元素的非金属性越强．null(3)根据其氢化物的稳定性：氢化物越稳定，其元素的非 金属性越强． (4)根据相同条件下与H2化合的条件：越容易化合其元素 的非金属性越强． (5)根据与盐溶液(或化合物)之间的置换：非金属性强的能 置换非金属性弱的．null(6)根据同价态阴离子的还原性：还原性越弱，其对应元 素的非金属性越强． (7)根据对应单质的氧化性：氧化性越强其元素非金属性 越强． null(1)元素的非金属性与金属性强弱的实质是元素的原子得 失电子的难易，而不是得失电子的多少．如Mg比Na 失电子数多，但Na比Mg失电子更容易，故Na的金属 性比Mg强． (2)根据反应产物中元素化合价的高低可比较元素金属性 和非金属性的强弱，例如2Fe＋3Cl2 2FeCl3，Fe ＋S FeS，则元素非金属性Cl＞S. null3．下列所述变化规律正确的是 (　　) A．Na、Mg、Al还原性依次增强 B．HCl、PH3、H2S稳定性依次减弱 C．NaOH、KOH、CsOH碱性依次减弱 D．S2－、Cl－、K＋、Ca2＋离子半径依次减小 null解析：同一周期从左到右还原性逐渐减弱；同一周期的气态氢化物从左到右稳定性增强，故稳定性为PH3＜H2S＜HCl；同一主族最高价氧化物对应水化物的碱性从上到下依次增强，碱性CsOH＞KOH＞NaOH. 答案：D null4．下列叙述中，能肯定金属A比金属B活泼性强的是(　　) A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少 B．A原子的电子层数比B原子电子层数多 C．1 mol A从酸中置换出的H2比1 mol B从酸中置换出的 H2多 D．常温时，A能从水中置换出H2，而B不能 null解析：选项A中只指出A、B两种元素原子的最外层电子数的多少，不能确定A、B的金属性强弱．选项B中指出了A、B的电子层数的多少，但电子层数少的元素比电子层数多的元素的金属性不一定弱．选项C中说明了等物质的量的金属A、B与酸反应生成H2的多少，未说明与酸反应的快慢．与酸反应生成H2多的金属活泼性不一定强．只有活泼的金属在常温时才与水反应，而较活泼的金属在常温时不与水发生反应． 答案：D null1．元素周期表中元素的分区 请填下表中的有关内容： 在(　　)中填写“增强”或“减弱”． null 在分界线附近的元素，既能表现出一定的 性，又能表现出一定的 ． 非金属金属性null2．元素周期律和元素周期表应用的重要意义 (1)为新元素的发现及预测它们原子结构和性质提供线索． (2)寻找新 ①半导体材料： 与 交界处的元素； ②优良的催化剂： ； ③耐高温、耐腐蚀的特种合金材料： ； ④高效农药：含 等元素的化合物． 金属非金属过渡元素过渡元素F、Cl、S、Pnull元素“位、构、性”关系的应用 同一元素的“位、构、性”关系可表示如下： null 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 ①电子层数＝周期数 ②质子数＝原子序数 ③最外层电子数＝主族序数 ④主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，负价 ＝主族序数－8 null(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律 ①各周期元素种数； ②稀有气体元素的原子序数及在周期表中的位置； ③同主族上下相邻元素原子序数的关系． null2．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． null3．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金属性和 非金属性强弱． (2)同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似． (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． null 以上规律和方法只适用于主族元素，而不适用于副族元素，解题时不要随意将其适用范围扩大． null5．下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是 (　　) ①原子序数为15的元素的最高化合价为＋3　②第ⅦA族 元素是同周期中非金属性最强的元素　③第二周期第 ⅣA族元素的原子核电荷数和中子数一定为6　④原子序 数为12的元素位于元素周期表的第三周期第ⅡA族 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ null解析：原子序数为15的元素的最高正化合价为＋5；同一周期中从左至右元素的非金属性依次增强，第ⅦA族元素的非金属性最强；第二周期第ⅣA族元素为碳元素，而碳元素有多种核素，中子数不一定为6；原子序数为12的元素是镁元素，位于第三周期第ⅡA族． 答案：C null6．根据下表信息，判断以下叙述正确的是(　　) 部分短周期元素的原子半径及主要化合价 nullA．氢化物的沸点为H2T＜H2R B．单质与稀盐酸反应的速率为L＜Q C．M与T形成的化合物具有两性 D．L2＋与R2－的核外电子数相等null解析：同周期元素从左到右原子半径依次减小，同主族元素从上到下最外层电子数相等，最高正化合价数相等，原子半径依次增大，结合表中信息L、M、Q、R、T分别为Mg、Al、Be、S、O元素，由于H2O分子间形成氢键而使其沸点高于H2S的沸点，A错误；由M与T形成的化合物为Al2O3，具有两性，C正确；同主族元素从上到下核电荷数依次增大，元素的金属性依次增强，与酸反应速率依次加快，B错误；L、R同属第三周期，其离子相差1个电子层，D错误． 答案：C null[例1]　(2009·江苏)X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大．X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等．下列说法正确的是 (　　) nullA．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半 径依次增大 B．元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2 C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性： XmY>XmR D．元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸 null[思路点拨]null［课堂笔记］选 根据题意推出：X为H，Y为O，Z为Na，W为Al，R为S.A项，O2-、Na+、Al3+具有相同的电子层，原子序数越小，半径越大，应为r（O2-）>r（Na+）>r（Al3+）；B项，X与Y可形成化合物H2O2；C项，O的非金属性大于S，说明H2O的热稳定性大于H2S；D项，Al（OH）3是两性化合物，不是强酸.Cnull[例2]　(2010·泰安模拟)A、B、C为三种短周期元素，A、B同周期，A、C最低价离子分别为A2－、C－，其离子半径A2－＞C－.B2＋与C－具有相同的电子层结构，下列叙述一定不正确的是 (　　) .nullA．它们的原子序数A＞B＞C B．它们的原子半径C＞B＞A C．离子半径A2－＞C－＞B2＋ D．原子核外最外层上的电子数C＞A＞B null[思路点拨]　依据离子结构特点推断元素在周期表中的位置是解决此类问题的关键．把A、B、C等元素在周期表中定位后，它们的原子结构、电子层数、最外层电子数、元素最高正价以及原子半径、离子半径等变化都可依据相应变化规律进行推断． null[课堂笔记]　选 　根据“A、C最低价离 子分别为A2－、C－”，可知A位于第ⅥA 族，C位于第ⅦA族，C在A的右边；联 系“A、B同周期”、“B2＋与C－具有相同的电子层结构”可知A在C的左下方，B位于A的左侧．最后得出它们的相对位置 (如图)．由表可知，原子半径的大小顺序是B＞A＞C，B错误；离子半径的大小顺序是A2－＞C－＞B2＋，C正确，A、D正确． Bnull“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. null[例3]　(2009·福建高考)短周期元素 Q、R、T、W在元素周期表中的位置 如右图所示，其中T所处的周期序数 与主族序数相等．请回答下列问题： null(1)T的原子结构示意图为　　　　　　. (2)元素的非金属性(原子的得电子能力)：Q______W(填 “强于”或“弱于”)． (3)W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发 生反应，生成两种物质，其中一种是气体，反应的化 学方程式为_________________________________ ___________________________________． null(4)原子序数比R多1的元素的一种氢化物能分解为它的另 一种氢化物，此分解反应的化学方程式是 ______________________________________________. (5)R有多种氧化物，其中甲的相对分子质量最小．在一定 条件下，2 L的甲气体与0.5 L的氧气相混合，若该混合 气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留，所 生成R的含氧酸盐只有一种，则该含氧酸盐的化学式是 ____________________________________________． null(6)在298 K下，Q、T的单质各1 mol完全燃烧，分别放出热 量a kJ和b kJ.又知一定条件下，T的单质能将Q从它的最 高价氧化物中置换出来，若此置换反应生成3 mol Q的 单质，则该反应在298 K下的ΔH＝__________(注：题中 所涉单质均为最稳定单质)． null[思路点拨]null[课堂笔记]　由四种短周期元素在周期表中的位置可知T在第三周期，由于T所处的周期序数与主族序数相等，则T在第三周期，第ⅢA族，T为Al，则可推Q是C，R是N，W是S. null(1)Al原子结构示意图为：  . (2)由H2SO4的酸性强于碳酸可知S元素非金属性强于C元素， 即Q弱于W. (3)S单质与浓硫酸可发生氧化还原反应生成SO2气体，因为 产物只有两种，则反应化学方程式为：S＋2H2SO4 (浓) 3SO2↑＋2H2O.null(4)比N原子序数多1的元素是氧元素，其一种氢化物H2O2可分解生成它的另一种氢化物H2O，化学方程式为2H2O2 2H2O＋O2↑. (5)N的氧化物中相对分子质量最小的是NO，由化学反应方程式：2NO＋O2=== 2NO2可知2 L NO与0.5 L O2混合后生成1 L NO2及余1 L NO，再由反应：NO＋NO2＋2NaOH === 2NaNO2＋H2O，混合气体被完全吸收后生成的N的含氧酸盐为NaNO2. null(6)由题目信息可知： 4Al(s)＋3O2(g) === 2Al2O3(s)　ΔH＝－4b kJ/mol　①， C(s)＋O2(g)=== CO2(g)　ΔH＝－a kJ/mol　②， ①－②×3可得：4Al(s)＋3CO2(g) === 2Al2O3(s)＋3C(s) ΔH＝(3a－4b) kJ/mol. null[答案]　(1)    　(2)弱于 (3)S＋2H2SO4(浓) 3SO2↑＋2H2O (4)2H2O2 2H2O＋O2↑(或其他合理答案) (5)NaNO2　(6)(3a－4b)kJ/mol null 该类题目经常和元素及其化合物知识、基本理论相联系进行综合考查．解答时在正确判断元素名称的基础上，还要细心审题，看清，全面分析． null探究非金属性、金属性强弱的实验 实验探究元素非金属性、金属性强弱的题目屡屡出现，这 类题目常以元素及其化合物知识为载体，结合“强酸制弱 酸”或“氧化还原反应”规律进行考查，不仅能够考查考 生对元素化合物知识以及元素周期律的理解应用能力，而 且考查考生的实验操作与设计能力，不失为一类非常好的 题目．null 某同学设计如图装置，研究非金属元素性质变化规律． (1)已知硅酸(H2SiO3)是一种难溶于水的弱酸，呈白色．在化学反应中，一般地，强酸能制弱酸，如NaHCO3＋HCl === NaCl＋CO2↑＋H2O，得出：HCl酸性强于H2CO3的酸性．现有硝酸溶液、碳酸钙、澄清石灰水、硅酸钠溶液，选择试剂，用如图装置证明：酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3. null A中装试剂________，B中装试剂__________，C中装试剂________．C中实验现象为__________________，写出C中发生反应的离子方程式__________________________． null (2)已知高锰酸钾在常温下与浓 盐酸反应产生氯气，利用如图装置证 明氯气氧化性强于碘单质的氧化性． 则A中装浓盐酸，B中装入高锰酸钾粉 末，C中装试剂　　　　，C中现象　　　　　　　　　.写出离子方程式　　　　　　　　　　.该实验该装置有明显不足，请指出改进方法：__________________________. null (3)如果C中装饱和的氢硫酸溶液，A中装浓盐酸，B中装高锰酸钾溶液，反应开始后观察到现象是C中产生淡黄色沉淀，写出化学方程式_____________________； 证明氯的非金属性比硫的非金属性　　　　(填“强”或“弱”或“无法判断”)． null 【解析】　根据信息，可以利用强酸制弱酸原理证明元素最高价含氧酸的酸性强弱；根据氯气可以置换KI溶液中的碘证明氯的非金属性比碘的强．Cl2和氢硫酸反应生成S和HCl，说明氯的非金属性强于硫． null 【答案】　(1)硝酸溶液　碳酸钙　硅酸钠溶液　产生白色沉淀　CO2+ +H2O=== H2SiO3↓+ (2)KI淀粉溶液　溶液变蓝色　Cl2＋2I－ === 2Cl－＋I2 C瓶中左端导管要伸入到液面以下，右端导管稍露瓶塞为宜，且C后面再连接一个尾气吸收装置 (3)Cl2＋H2S === 2HCl＋S↓　强 null1．(2010·肇庆检测)X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层 只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数 少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍．下列有 关叙述正确的是 (　　)nullA．Y的最外层电子数为4 B．稳定性：Y的氢化物＞Z的氢化物 C．Y、Z两元素可以形成两种常见化合物 D．X、Y两元素形成的化合物为离子化合物 null解析：X原子最外层只有一个电子，所以可能是H、Li、Na元素，根据描述可以得出Y是S，Z是O，因此Y的最外层有6个电子，Y、Z可以形成SO2和SO3两种化合物，水的稳定性比硫化氢强，X、Y两元素间可能生成共价化合物H2S，也可能形成离子化合物如Na2S. 答案：C null2．(2010·厦门双十中学月考)右 图是元素周期表的一部分， 下列说法中正确的是 ( 　　) A．元素①位于第二周期第ⅣA族 B．气态氢化物的稳定性：④＞② C．最高价氧化物对应水化物酸性：⑤＞④ D．元素的最高正化合价：③＝⑤ null解析：根据元素周期表的结构知①②③为第二周期的N、O、F，④⑤为第三周期的S、Cl.元素①位于第二周期第ⅤA族，A错误；气态氢化物的稳定性H2O＞H2S，B错误；F无正价，D错误． 答案：C null3．下列不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的事 实 是 (　　) ①HCl比H2S稳定 ②HClO氧化性比H2SO4强 ③HClO4酸性比H2SO4强 .null ④Cl2能与H2S反应生成S ⑤Cl原子最外层有7个电子，S原子最外层有6个电子 ⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS A．②⑤　　　　　　　　　B．①② C．①②④ D．①③⑤ null解析：含氧酸的氧化性不能作为判断元素非金属性强弱的依据；最外层电子数多，元素的非金属性不一定强，如非金属性：O＞Cl，但最外层电子数：O＜Cl. 答案：A null4．(2009·南京一调)下列说法正确的是 (　　) A．在元素周期表中金属与非金属的分界处可以找 到半导体材料 B．H2S、H2Se、HF的热稳定性依次增强 C．NaOH、KOH、Mg(OH)2的碱性依次减弱 D．Cl、S、N元素的非金属性依次增强 null解析：非金属性S＞Se，热稳定性H2S＞H2Se，B错误；金属性K＞Na，碱性KOH＞NaOH，C错误；非金属性Cl＞S，D错误． 答案：A null5．(2008·海南高考)根据元素周期表1～20号元素的性质 和递变规律，回答下列问题． (1)属于金属元素的有________种，金属性最强的元 素与氧反应生成的化合物有________________(填两 种化合物的化学式)； (2)属于稀有气体的是________(填元素符号，下同)； null (3)形成化合物种类最多的两种元素是__________； (4)第三周期中，原子半径最大的是(稀有气体除外) ____________________________________； (5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性______大于________ (填化学式)． null解析：本题考查1～20号元素的基本性质．金属性最强的元素在I A，为K，它能与O2反应生成多种氧化物，如K2O、K2O2、KO2等．形成化合物种类最多的元素应是有机物和无机物都含有的，故为C、H.氢化物的稳定性与化学键的强弱有关． null答案：(1)7　K2O、K2O2(KO2也可以) (2)He、Ne、Ar (3)C、H　(4)Na　(5)NH3　SiH4 null6．用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个 电子的八种粒子(离子或分子)．请回答： (1)A元素是______，B元素是______，C元素是________ (用元素符号表示)． (2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是 __________________________________________． null (3)E是所有含18个电子的粒子中的氧化能力最强的分子， 其分子式是________． (4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是 ____________________________________________， 电子式是________． (5)G分子中含有4个原子，其分子式是________． (6)H分子中含有8个原子，其分子式是________．null解析：(1)A＋有18个电子，则A有19个电子，所以是K；B－ 含18个电子，则B有17个电子，所以是Cl；同理，C是S. (2)D是由两种元素组成的双原子分子，且含18个电子，所 以只能是HCl. (3)含18个电子的粒子中氧化能力强的分子有F2、H2O2，但H2O2的氧化能力不及F2.null(4)F是由两种元素组成的三原子分子，且含18个电子，所以是H2S. (5)G分子中含有4个原子，且含18个电子，是H2O2或PH3. (6)H分子中含有8个原子，且含18个电子，平均每个原子所含的电子少于3个，分子中应含有多个氢原子，所以是C2H6. null答案：(1)K　Cl　S　(2)HCl　(3)F2 (4)H2S　 H H　(5)H2O2(或PH3)　(6)C2H6