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核外电子数=质子数+离子所带电荷数
2、核外电子排布规律
(1)电子层的划分
电子层(n)
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
——————————→
由近到远
能量高低
——————————→
由低到高
(2)核外电子排布的一般规律
①核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层里,然后再排布在能量较高的电子层里。
②核外各电子层最多容纳的电子数目是2n^2个(n为电子层序数)
③最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个。
3、核素
(1)元素:
具有相同核电荷数的同一类原子的总称。
(2)核素:
具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素。
(3)同位素:
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
(二)元素周期律
1、核外电子排布、原子半径、元素化合价规律
(1)随着原子序数的递增,元素原子最外层电子的排布呈周期性变化。
(2)随着原子序数的递增,元素原子的半径呈周期性变化。
同一周期,原子序数越大,原子半径越小;
同一族,原子序数越大,原子半径越大。
(3)随着原子序数的递增,元素的主要化合价呈周期性变化。
元素的最高正化合价与主族序数相同。
非金属元素最低负化合价的绝对值与最高正化合价之和为8。
2、金属性、非金属性变化规律
同一周期,随着原子序数递增,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
同一主族,随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
(注意:
元素周期表右上角处,非金属性最强,左下角处金属性最强。
)
3、元素周期律
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。
这一规律叫做元素周期律。
(1)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。
(2)元素的性质一般指的是元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应的水化物的酸碱性、气态氢化物的稳定性等。
(三)元素周期表
1、元素周期表的发现与发展:
1869年,俄国化学家门捷列夫将元素按照相对原子质量由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵行,制出了第一张元素周期表。
当原子结构的奥秘被发现以后,元素周期表中的元素排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数,周期表也逐渐演变成我们常用的这种形式。
按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。
人们发现,原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系:
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
2、元素周期表的结构:
(1)元素周期表的排列原则
横行:
电子层数相同的元素,按原子序数递增的顺序从左到右排列。
纵行:
最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序自上而下排列。
(2)周期
具有相同的电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一个横行。
周期类别
周期序数
起止元素
起止原子序数
元素种数
电子层数
短周期
H~He
1~2
Li~Ne
3~10
8
Na~Ar
11~18
长周期
4
K~Kr
19~36
18
5
Rb~Xe
37~54
6
Cs~Rn
55~86
32
不完全周期
7
Fr~Uub
87~112
26(若排满也是32)
(口诀:
三短、三长、一不全)
(3)族
按电子层数递增的顺序,把不同横行中最外层电子数相同的元素由上而下排成纵行,元素周期表共有18个纵行,它们又被划分为16个族。
列数
9
10
11
12
13
14
15
16
17
类别
主族
副族
VIII族
副族
主族
/
名称
IA
IIA
IIIB
IVB
VB
VIB
VIIB
VIII族
IB
IIB
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
0族
18纵行16族,每到23分主副,8910成VIII族)
(4)周期表中族与周期的位置
周期:
由上至下,周期一~周期七
族:
①I~VIIII~VII0
②每逢II、III分主副ABA顺序
(四)元素的性质与原子结构
1、碱金属元素:
(1)碱金属元素的原子结构规律:
碱金属元素
元素名称
元素符号
核电荷数
原子结构示意图
最外层电子数
锂
Li
钠
Na
钾
19
铷
Rb
37
铯
Cs
55
(2)碱金属元素原子结构与性质的关系:
从原子结构上看,
相同点:
最外层都只有一个电子。
不同点:
随核电荷数增加,原子半径增大。
从化学性质上看,
相似性:
化学性质都很活泼,都能与氧气等非金属单质及水反应。
△
4Li+O2===2Li2O
2Na+O2===Na2O2
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2K+2H2O===2KOH+H2↑
差异性:
从上而下,与水和氧气的反应越来越剧烈,还原性:
Li<Na<K<Rb<Cs。
(3)碱金属物理性质的变化规律
物质名称
颜色和状态
密度/(g·
cmˉ3)
熔点/℃
沸点/℃
银白色,柔软
0.534
180.5
1347
0.97
97.81
882.9
0.86
63.65
774
1.532
38.89
688
略带金属光泽,柔软
1.879
28.40
678.4
2、卤族元素:
(1)卤素原子结构
结构相同点:
最外层都是7个电子
结构不同点:
随核电荷数增加,电子层数增加,半径增大。
(2)卤素单质的物理性质
单质
密度
氟
F
F2
淡黄绿色气体
1.69g/L(15℃)
—219.6
—188.1
氯
Cl
Cl2
黄绿色气体
3.214g/L(0℃)
—101
—34.6
溴
Br
35
Br2
深红棕色液体
3.119g/cm3(20℃)
—7.2
58.78
碘
I
53
I2
紫黑色固体
4.93g/cm3
113.5
184.4
【规律】卤素单质的物理性质变化规律
F2Cl2Br2I2
———————————————————→
颜色:
由浅→深密度:
由小→大熔、沸点:
由低→高
(3)卤素单质与氢气反应
条件
产物稳定性
化学方程式
暗处
很稳定
H2+F2==2HF
光照或点燃
较稳定
光照或点燃
H2+Cl2========2HCl
加热
稳定性差
H2+Br2===2HBr
不断加热
不稳定
H2+I2====2HI
结论
F2Cl2Br2I2
随核电荷数的增加,卤素单质与H2反应变化:
—————————→
①剧烈程度:
逐渐减弱②生成HX的稳定性:
逐渐减弱
(4)卤素单质间的置换反应
Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2Br2+2NaI====2NaBr+I2
(五)元素周期表和元素周期律的应用
1、元素周期表的分区:
金属区和非金属区
在分界线处的元素可作两性材料;
过渡元素可作半导体材料。
2、周期表中元素性质的变化规律
同周期(从左到右):
(1)原子半径逐渐减小,阴离子半径逐渐减小,阳离子半径逐渐减小;
(半径逐渐减小)
(2)化合价变化:
+1~+7—4~—1
(3)非金属性(氧化性)逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强,与氢气化合越容易,氢化物的稳定性逐渐增强。
(4)金属性(还原性)逐渐减弱,最高价氧化物对应的水化物减小逐渐减弱。
同主族(从上到下):
(1)原子半径逐渐增大,阴离子半径逐渐增大,阳离子半径逐渐增大;
(半径逐渐增大)
(2)非金属性(氧化性)逐渐减弱,最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱,与氢气化合越困难,氢化物的稳定性逐渐减弱。
(3)金属性(还原性)逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物减小逐渐增强。
2、典型例题
1、元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同,且X的离子半径小于负二级硫的离子半径,X元素为()
AAlBPCArDK
2、短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大,甲位于第VA族,乙原子的核外电子数比甲原子多1,乙与丁同族,丙原子最外层电子数与电子层数相等,则()
A.原子半径:
丙>丁>乙
B.甲的气态氢化物的水溶液呈酸性
C.丙与乙形成的化合物具有两性
D.同周期元素中丁的最高价氧化物对应的水化物的酸性最强
3、根据元素周期律填空:
(1)已知SiH4能够在空气中自燃,H2S可燃,试推测PH3应;
(2)已知H2SiO3为弱酸,H2SO4为强酸,则H3PO4为;
(3)已知氢氧化铝又称为铝酸(H3AlO3),当其失去水后变成HAlO2称为偏铝酸,则H3PO4称为,而HPO3称为。
(4)已知NaOH为强碱,Al(OH)3为两性氢氧化物,则Mg(OH)2为。
4、通过简单地推理或计算填空:
(1)X原子有两个电子层,它能与最活泼的金属Y形成Y3X的化合物,X是元素。
(2)若某元素原子的电子层数和Na原子的相同,最外层电子数与F原子相同,则该元素的原子序数是。
(3)6C元素能够与某非金属元素R形成化合物CRx,已知CRx分子中各原子核外最外层电子总数为32,核外电子数总和为74。
则R是元素,x=。
5、A、B、C、D、E、F六种元素,它们的核电荷数均小于18,且原子序数逐渐增大。
已知:
A、C、F三种原子的最外层共有11个电子,且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应,均生成盐和水。
11.5gA单质恰好与100mL5mol/L的盐酸完全反应,反应后溶液呈中性。
D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4个,E元素原子的次外层电子数比最外层电子数多3个。
请回答下列问题:
(1)写出D的元素符号,E的最高价氧化物的水化物的分子式。
(2)画出B元素的原子结构示意图。
(3)若构成F元素的一种原子的质量数为35,写出其原子符号,它原子核内的中子数是。
(4)A与F、C与F元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式依次为:
、、。
6、A、B、C三种元素的原子具有相同的电子层数,B的核电荷数比A大两个单位,C的质子数比B多4个。
1molA的单质与酸反应,能置换出1gH2,这时A转化为具有与氖原子的电子层结构相同的离子。
请回答:
(1)写出B元素的化学名称,画出C元素的原子结构示意图。
(2)若构成A元素的一种原子的质量数是23,写出其原子符号。
(3)B元素的最高价氧化物及其对应的水化物具有性。
7、某元素R原子的核外电子数等于核内中子数,该元素的单质2.8g与氧气充分反应,生成6.0g的化合物RO2。
(1)元素R的原子序数是。
(2)元素R的原子共有个电子层,能量最低的电子层中共有个电子。
(3)写出元素R的最高价氧化物对应水化物的化学式,它的酸性比碳酸的酸性。
答案:
1、D2、AC
3、
(1)易燃
(2)中强酸(3)磷酸;
偏磷酸(4)中强碱
4、
(1)N
(2)17(3)Cl4
5、
(1)SiH3PO4
(2)
(3)
18
(4)H++OH-=H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2O
6、
(1)铝
(2)
(3)两
7、
(1)14
(2)32(3)H4SiO4(或H2SiO3)弱
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