第15講　元素周期律與元素周期表

化學北京版第15講元素周期律與元素周期表一、元素周期律及應(yīng)用1.原子序數(shù):按元素在周期表中的順序給元素編號,得到原子序數(shù)。原子

序數(shù)=①核電荷

數(shù)=②質(zhì)子

數(shù)=③原子的核外電子

數(shù)。2.元素周期律(1)內(nèi)容:元素的性質(zhì)隨著④原子序數(shù)

的遞增而呈⑤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)⑥由1→8

的周期性變化(第一周期元素除外)。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)⑦由大→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,元素的主要化合價呈現(xiàn)最高正價⑧由+1→+7

(O、F除外)、最低負價⑨由-4→-1

的周期性變化,且同一元素(主

族元素)化合價有如下關(guān)系:最高正價+最低負價的絕對值=⑩8

(H、O、F除外)。3.實質(zhì)原子

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1判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×”。(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,非金屬性越強;堿性越強,金屬

性越強

()(5)元素的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強,其水溶液的酸性越強,還原

性越弱

()(6)元素的原子得電子越多,非金屬性越強;失電子越多,金屬性越強(

)答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×自測2(1)下列事實能說明氯元素原子得電子能力比硫元素原子強的

是

。①HCl的溶解度比H2S大②HCl的酸性比H2S強③HCl的穩(wěn)定性

比H2S大④HCl的還原性比H2S弱⑤HClO4的酸性比H2SO4強⑥Cl2

與鐵反應(yīng)生成FeCl3,而S與鐵反應(yīng)生成FeS⑦Cl2能與H2S反應(yīng)生成S

⑧在周期表中Cl、S同周期且Cl在S的右側(cè)⑨還原性:Cl-<S2-(2)有三種金屬元素A、B、C,在相同條件下,B的最高價氧化物的水化

物的堿性比A的最高價氧化物的水化物的堿性強;若將A、C相連后投

入稀硫酸中構(gòu)成原電池,發(fā)現(xiàn)C表面有氣泡產(chǎn)生。則這三種金屬元素的

原子失電子能力由強到弱的順序是

。答案(1)③④⑤⑥⑦⑧⑨(2)B>A>C解析(1)元素原子得電子能力的強弱與元素氫化物的溶解性無關(guān),所

以①不符合題意;氫化物的酸性強弱和元素原子得電子能力強弱無必然

聯(lián)系,所以②也不符合題意。(2)由金屬B的最高價氧化物的水化物的堿

性比A的最高價氧化物的水化物的堿性強,可判斷失電子能力B>A;又根

據(jù)A與C形成原電池時,C作正極,可判斷失電子能力A>C,故三種金屬元

素的原子失電子能力B>A>C。二、元素周期表及應(yīng)用1.元素周期表的結(jié)構(gòu)(7個周期,16個族)

內(nèi)容同周期元素(左→右)同主族元素(上→下)電子層數(shù)①相同

增多最外層電子數(shù)增多②相同

原子半徑逐漸減小逐漸增大元素的主要化合價最高正價由+1→+7(ⅠA族→ⅦA族)(氧、氟除外)；同一主族元素的最低負價的絕對值+最高正價=8(氫、氧、氟除外)最高正價=③族序數(shù)

(氧、氟除外)金屬性與非金屬性金屬性減弱非金屬性④增強

金屬性⑤增強

非金屬性減弱單質(zhì)還原性與氧化性還原性減弱氧化性增強還原性增強氧化性減弱非金屬元素氣態(tài)氫化物的生成及穩(wěn)定性生成由難到易穩(wěn)定性由⑥弱到強

生成由易到難穩(wěn)定性由強到弱原子得、失電子能力失:強→弱得:弱→強得:強→弱失:弱→強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(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ⅠA族、ⅡA族元素,也可能是副族元

素、第Ⅷ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的變化規(guī)律a.主族元素的最高正價等于主族序數(shù),等于主族元素原子的最外層電子

數(shù)(氧、氟除外)。b.最高正價與最低負價的絕對值之和為8,絕對值之差為0、2、4、6的

主族元素依次位于ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族。c.非金屬元素的相鄰正價一般相差2,如氯元素正化合價有+7、+5、+3、+1;某些金屬元素也符合此規(guī)律,如錫元素正化合價有+4、+2。3.元素周期表的應(yīng)用(1)預測元素的性質(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、半導體、催化劑等)。自測3請在下表中畫出元素周期表的輪廓,并在表中按要求完成下列

問題:(1)標出族序數(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)標出113號~118號元素的位置。答案

自測4判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×”。(1)最外層電子數(shù)為2的元素一定在第ⅡA族

()(2)元素周期表中第Ⅷ族元素種類最多

()(3)第三、四周期同主族相鄰元素的原子序數(shù)之差都是18

()(4)同周期的ⅡA族元素與ⅢA族元素的原子序數(shù)之差都相同

()(5)115號元素位于第七周期第ⅤA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ⅠA族,原子序數(shù)為x,乙位于

ⅢA族,則乙的原子序數(shù)可能為x+19

()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×1.比較元素金屬性強弱的方法(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。(2)最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強,則對應(yīng)金屬元素的金屬性越強。(3)在金屬活動性順序中,金屬的位置越靠前,其金屬性越強。(4)同一周期,金屬元素越靠前,其金屬性越強;同一主族,金屬元素越靠

下,其金屬性越強?？键c突破考點一元素金屬性、非金屬性強弱的比較(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元素的金屬性強于B元素。(6)一般金屬陽離子的氧化性越強,則對應(yīng)金屬元素的金屬性越弱。(注:

氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,金屬性Fe>Cu)(7)電化學原理:不同金屬形成原電池時,通常作負極的金屬的金屬性強;

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。(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。(3)最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強,其對應(yīng)元素的非金屬性越強。(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;

同一主族,非金屬元素越靠上,其非金屬性越強。(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

元素的非金屬性強于B元素。典例1

(2016北京石景山期中,12)X、Y是元素周期表ⅦA族中的兩種

元素。下列敘述中能說明X的非金屬性比Y強的是

()A.X原子的電子層數(shù)比Y原子的電子層數(shù)多B.X的氫化物的沸點比Y的氫化物的沸點低C.X的氣態(tài)氫化物比Y的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定D.Y的單質(zhì)能將X從NaX溶液中置換出來答案

CA項,ⅦA族元素的電子層數(shù)越多,非金屬性越弱;B項,氫化物

的沸點高低不能用來說明兩元素的非金屬性強弱;D項說明Y的非金屬

性比X強。1-1不能作為判斷硫、氯兩種元素非金屬性強弱的依據(jù)是

()A.單質(zhì)氧化性的強弱B.單質(zhì)沸點的高低C.單質(zhì)與氫氣化合的難易D.最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性的強弱答案

BA項,元素的非金屬性越強,獲得電子的能力就越強,因此單質(zhì)

氧化性就越強;B項,S、Cl2都是分子晶體,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔

沸點就越高,這與元素的非金屬性強弱無關(guān);C項,元素的非金屬性越強,

其單質(zhì)與氫氣化合越容易;D項,元素的非金屬性越強,其最高價氧化物

對應(yīng)的水化物的酸性就越強。1-2

(2016北京朝陽期中,4)相同條件下,下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的比較,不能

用元素周期律解釋的是

()A.硫酸酸性大于磷酸B.鉀的金屬性強于鈉C.氫氣燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量小于液態(tài)水D.氟化氫的穩(wěn)定性大于氯化氫答案

CA項,元素的非金屬性越強,對應(yīng)的最高價氧化物的水化物的

酸性越強,非金屬性:S>P,則酸性:H2SO4>H3PO4;B項,同主族元素從上到

下金屬性依次增強,則金屬性:K>Na;C項,因為氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水會放

出熱量,所以氫氣燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量小于液態(tài)水,不能用元素

周期律解釋;D項,同主族元素從上到下非金屬性減弱,氫化物的穩(wěn)定性減弱,故氟化氫的穩(wěn)定性大于氯化氫。1.微粒半徑大小的比較規(guī)律考點二微粒半徑大小的比較原子半徑①同一周期,隨著原子序數(shù)遞增,原子半徑逐漸減小(稀有氣體元素除外)。如:r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)②同一主族,隨著電子層數(shù)遞增,原子半徑逐漸增大。如:r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)③不同周期和主族,選參照進行比較。如Rb和Ca比較,因r(K)>r(Ca),r(Rb)>r(K),所以r(Rb)>r(Ca)離子半徑①同種元素的粒子半徑:陰離子大于原子,原子大于陽離子,低價陽離子大于高價陽離子。如:r(Cl-)>r(Cl),r(Fe)>r(F

)>r(Fe3+)②電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,半徑越小。如:r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)③帶相同電荷的離子,電子層數(shù)越多,半徑越大。如:r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+),r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)<r(Te2-)④核電荷數(shù)、電子層數(shù)均不同的離子可選一種離子作為參照進行比較。如比較r(K+)與r(M

)可選r(Na+)為參照:r(K+)>r(Na+)>r(M

)2.“三看”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,電子層數(shù)越多,半徑越大。二看核電荷數(shù):當電子層結(jié)構(gòu)相同時,核電荷數(shù)越大,半徑越小。三看核外電子數(shù):當電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時,核外電子數(shù)越多,半

徑越大。典例2

(2016北京海淀期中,8)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:Y>X>WB.氫化物的沸點:W>X>YC.氫化物的穩(wěn)定性:R>Y>XD.簡單陰離子的還原性:Y>R>Z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,原子半徑:N>O;B項,氫化物的沸點:H2O>NH3>H2S;C

項,氫化物的穩(wěn)定性:H2O>H2S;D項,簡單陰離子的還原性:S2->Cl->F-。2-1下列粒子半徑大小的比較正確的是

()A.Na+<Mg2+<Al3+B.S2->Cl->Na+>Al3+C.Na<Mg<Al<SD.Cs<Rb<K<Na答案

BA項,核外電子排布相同的離子,核電荷數(shù)越大,離子半徑越

小;C項,同周期主族元素,核電荷數(shù)越大,原子半徑越小;D項,同主族元素,

核電荷數(shù)越大,原子半徑越大。2-2短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,X原子最外層

有6個電子,Y是至今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強的元素,Z在周期表中處于周

期序數(shù)等于族序數(shù)的位置,W的單質(zhì)廣泛用作半導體材料。下列敘述正

確的是()A.原子最外層電子數(shù)由多到少的順序:Y、X、W、ZB.原子半徑由大到小的順序:W、Z、Y、XC.元素非金屬性由強到弱的順序:Y、W、XD.簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強到弱的順序:X、Y、W答案

A根據(jù)題意可知,X、Y、Z、W分別為O、F、Al、Si。B項,原

子半徑大小順序應(yīng)為Al>Si>O>F;C項,元素非金屬性由強到弱的順序應(yīng)

為F>O>Si;D項,簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強到弱的順序為HF>H2O>SiH4。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?？键c三元素“位、構(gòu)、性”的關(guān)系及應(yīng)用1.結(jié)構(gòu)與位置的互推(1)掌握三個基本關(guān)系式①質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)②電子層數(shù)=周期數(shù)③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①各周期所能容納元素種數(shù)②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號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖

為

,該元素位于第六周期ⅥA族。2.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,則可知A、B、C在同周期中按C、B、

A的順序從左向右排列。(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。3.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。典例3

(2016北京東城期中,7)右下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,則下列說法正確的是()A.a、b、c的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性是c>b>aB.d的最高正價與b的最高正價相等C.d的氣態(tài)氫化物比c的氣態(tài)氫化物沸點低D.原子半徑的大小順序是c>b>a>d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,a、b、c的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性是HClO4>

H2SO4>H3PO4;B項,O元素無最高正價,S元素的最高正價為+6價;C項,H2O

分子間形成氫鍵導致沸點升高,故H2O的沸點高于HCl;D項,原子半徑的

大小順序是P>S>Cl>O。3-1已知短周期元素的四種離子A2+、B+、C3-、D-具有相同的電子層

結(jié)構(gòu),則下列敘述中正確的是

()A.原子序數(shù):D>C>B>AB.原子半徑:B>A>C>DC.離子半徑:C3->D->A2+>B+D.氧化性:A2+>B+,還原性:C3-<D-答案

B四種元素在周期表中的位置關(guān)系為:

。A項,原子序數(shù)大小應(yīng)為A>B>D>C;B項,根據(jù)原子半徑的遞變規(guī)律,可以判斷原

子半徑:B>A>C>D;C項,離子半徑應(yīng)為C3->D->B+>A2+;D項,還原性C3->D-。3-2短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如圖所示,

其中W原子的質(zhì)子數(shù)是其最外層電子數(shù)的三倍。下列說法不正確的是

()

A.原子半徑:W>Z>Y>XB.最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性:X>W>ZC.最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:Y>X>W>ZD.元素X、Z、W的最高化合價分別與其主族序數(shù)相等答案

A根據(jù)題中信息知X為N,Y為O,Z為Si,W為P。原子半徑:Si>P>N>O,故A錯誤;最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3,

故B正確;最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:H2O>NH3>PH3>SiH4,故C正確;

N、P、Si的最高化合價分別與其主族序數(shù)相等,故D正確。1.根據(jù)原子結(jié)構(gòu)、元素周期表的知識及相關(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。2.元素推斷題的常見“題眼”(突破口)(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:①與He原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有H-、Li+、Be2+;②與Ne

原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有F-、O2-、Na+、Mg2+、Al3+等;③與Ar原子

電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有Cl-、S2-、K+、Ca2+等?？键c四推斷元素的思路(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.最高正價與最低負價代數(shù)和為零的元素:H、C、Si。g.最高正價是最低負價絕對值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)量分數(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.最高價氧化物及其水化物既能與強酸反應(yīng),又能與強堿反應(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氧化物的水化物能發(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4

(2016北京西城期末,12)4種短周期元素X、Y、Z、W的原子序

數(shù)依次增大,依據(jù)表中信息判斷,下列說法不正確的是

()A.Y的單質(zhì)燃燒火焰呈黃色B.4種元素的簡單離子半徑最小的是ZC.X與Y形成的化合物只含有離子鍵D.Y、Z、W的最高價氧化物對應(yīng)的水化物兩兩之間均能反應(yīng)答案

C由已知信息可知,X為O,Y為Na,Z為Al,W為S。Na與O形成的

Na2O2中含有離子鍵和共價鍵。元素XYZW相關(guān)信息有兩種常見的單質(zhì),均有氧化性短周期中原子半徑最大的主族元素地殼中含量最多的金屬元素最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的2倍4