届复习知识点深度剖析 专题5 第2节 元素周期律.docx
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届复习知识点深度剖析专题5第2节元素周期律
2013化学复习知识点深度剖析专题五第二节元素周期律
考纲解读
考纲要求
要求
名师解读
1.了解原子核外电子排布。
Ⅰ
1.考查原子核外电子排布的规律及应用该规律判断原子核外电子的排布.
2.考查元素周期表的特点,元素在周期表中的位置,或给出元素的位置来分析判断元素原子的结构和性质等.
3.考查元素的性质变化规律.如粒子半径大小的比较,元素金属性、非金属性强弱的判断等.
4.元素周期表中“位、构、性”关系的考查.
2.掌握元素周期律的实质。
Ⅰ
3.以第3周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
4.了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
Ⅰ
基础巩固
一、原子核外电子的排布:
1.核外电子排布规律:
(1)每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。
(2)最外层不超过8个(若最外层为K层则不超过个);次外层不超过18个(若次外层为L层则不超过个);倒数第三层不超过32个。
(3)能量最低原理:
即核外电子总是尽先排在、然后才依次排在、而原子失去电子时总是先失去。
2.核外电子排布的应用:
(1)根据最外层电子数判断元素的性质:
①最外层电子数<4的元素,比较容易_____,在发生化学反应时往往显_____价,一般为_____。
②原子最外层电子数>4的元素,比较容易_______,在发生化学反应时往往显____价,一般为_____。
③最外层电子数为8电子(或者K层为最外层时2电子)的元素,一般为_____,其一般情况下不与其它物质发生反应,化学性质_____。
(2)根据最外层电子数判断元素的化合价:
①原子的最外层电子数等于_______。
②若原子的最外层电子数为奇数,则元素的化合价通常为一系列连续的____,例如:
氯元素有+1、+3、+5、+7等多种奇数化合价。
③若原子的最外层电子数为偶数,则元素的化合价通常为一系列连续的_____,例如:
硫元素通常有-2、+4和+6等多种偶数化合价。
3.掌握电子层结构相同的微粒(1—20号元素):
4.熟记常用的特征电子微粒:
原子序数为1~18的元素中具有特殊性的核外电子排布的原子如下:
(1)最外层有1个电子的元素:
_______;
(2)最外层有2个电子的元素:
_________;
(3)最外层电子数等于次外层电子数的元素:
______;
(4)最外层电子数是次外层电子数2、3、4倍的元素依次为:
_________;
(5)电子层数与最外层电子数相等的元素:
________;
(6)电子总数为最外层电子数2倍的元素:
_____;
(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:
______;
(8)内层电子数是最外层电子数2倍的元素:
________。
二、元素周期律
1.原子的最外层电子数变化规律
随着原子序数的递增,原子的最外层电子数呈现周期性变化。
(1)对主族元素来说,在同一周期中,最外层电子数逐渐_______(填写“增多”或“减少”);
(2)对主族元素来说,在同一主族中,最外层电子数_______。
2.原子半径的变化规律
随着原子序数的递增,元素原子半径呈现规律性的变化;原子半径的大小与元素原子的电子层数和原子核对外层电子吸引能力有关。
⑴同周期元素的电子层数______,但从左到右,核内质子数逐渐______,对外层电子的吸引能力______,造成同周期元素原子的半径,从左到右逐渐________(稀有气体除外)。
⑵同主族元素从上到下,电子层数逐渐_______,元素的核内质子数逐渐______,但电子层数的增多造成的影响,大于原子核对外层电子的吸引的影响,从而使同主族元素的原子半径从上到下,逐渐________。
3.主要化合价的变化规律
因为元素的化合价与最外层电子数有关,所以随着原子序数的递增,元素的主要化合价现规律性的变化;
⑴同周期元素从左到右,最外层电子数从1增加到8(第1周期除外),但最外层为8个电子的稀有气体性质稳定,一般不与其他物质反应,化合价常表现为0价。
其余的元素的最高正化合价=________序数,从左到右,依次从+1
+7(O、F无正价)。
⑵同周期元素最左面的几种元素一般为金属(第1周期除外),由于金属元素原子的最外层电子数较少,故而不表现负价。
所以同周期元素的负价从第ⅣA族出现,从左到右:
-4
-1,非金属元素负价与主族序数间的关系为:
__________________________。
4.元素的金属性、非金属递变规律
元素的金属性一般指的是原子_______电子的能力;非金属性指的是原子_______电子的能力。
电子的得失与__________及__________有关。
因为原子核对电子的吸引能力受原子核内的______及______的影响,而______和__________都呈现周期性变化,所以元素的金属性和非金属性也呈现__________。
⑴同周期元素自左而右,原子半径逐渐_______,原子核对外层电子的吸引能力_______,造成元素的金属性逐渐________;非金属性逐渐________。
⑵同主族元素自上而下,元素的原子半径逐渐__________,原子核对外层电子的吸引能力逐渐_______,造成金属性逐渐_______,非金属性逐渐________。
5.第三周期元素原子结构和元素性质的周期性变化规律:
原子序数
11
12
13
14
15
16
17
元素符号
原子最外层电子数
原子半径变化规律
最高正价
主要负价
最高价氧化物对应的水化物
金属单质与水反应的情况
-----
-------
----
----
非金属单质与H2反应的条件
----
-----
-----
结论
三、元素周期表的应用
1.元素周期表可用于寻找特征元素,以便用于社会生活的各个方面。
如非金属性强的元素必定在元素周期表的右上方,活泼金属必定在周期表的左下方,过渡元素中可做催化剂的元素有Ni、Pt、Fe、Cr、Cu、Ag、V等。
在周期表中右上区域寻找制造新农药的元素。
如F、Cl、P、As等;在周期表金属与非金属元素的分界线附近寻找_____________的材料。
如Si、Ge、Se等;在周期表过渡元素区域内寻找制造催化剂以及耐高温、耐腐蚀的合金材料元素。
如Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。
2.根据元素的结构、位置、性质的关系,比较或推断某些性质。
(1)利用元素周期表,可以进行原子结构的判定,这是因为在同一周期中,各元素原子的______________相同;
(2)可以利用元素周期表,进行原子半径的比较,在同一周期中的主族元素,从左到右,原子半径逐渐__________,同一主族的元素,从上到下原子半径逐渐____________;
(3)利用元素周期表,可以进行原子得失电子能力的比较,在同一周期中,从左到右各原子失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,即从左到右单质的还原性_______,氧化性_________;
(4)根据同族元素性质的相似性,可以进行一些不常见的主族元素(如砹、碲、铋、铟、镭、铯等)或尚未发现的主族元素的性质推断。
3、掌握元素周期表中的几个定量关系和规律
(1)相等关系
①周期数=原子核外电子层数
主族序数=最外层电子数(即价电子数)=最高正化合价(O、F除外)
②最高正化合价+最低负价的绝对值=8
(2)差量关系
①主族元素最高正化合价与最低负价的绝对值之差=0、2、4、6时,则该元素分别处在第______、_______、_______、_________族。
②同周期的ⅡA与ⅢA元素核电荷数之差并不一定是1,可能为______、________、________;
自我校对:
一、原子核外电子的排布
1.核外电子排布规律:
28能量最低的电子层能量逐步升高的电子层最外层电子
2.核外电子排布的应用:
(1)①失去电子正金属元素②得到电子负非金属元素③稀有气体稳定
(2)元素的最高正价奇数偶数
3.熟记常用的特征电子微粒:
(1)H、Li、Na
(2)Be、Mg、He(3)Be、Ar(4)C、O、Ne(5)H、Be、A1(6)Be(7)Li、Si(8)Li、P
二、元素周期律
1.原子的最外层电子数变化规律
增多相同
2.原子半径的变化规律
⑴相同增大增强减小
(2)增多增多增大
3.主要化合价的变化规律
⑴族
(2)|最低负化合价|+主族序数=8
4.元素的金属性、非金属递变规律
失去得到原子核对电子的吸引能力最外层电子数目的多少质子数原子半径原子半径
原子的最外层电子数周期性变化
⑴减小增强减弱增强
(2)增大减弱增强减弱
5.第三周期元素原子结构和元素性质的周期性变化规律:
原子序数
11
12
13
14
15
16
17
18
元素符号
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Arar
原子的最外电子层数
1
2
3
4
5
6
7
8
原子半径
大小逐渐减小(Arar除外)
主要正价
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
0
主要负价
—
—
—
-4
-3
-2
-1
0
最高价氧化物对应的水化物
NaOH
强碱
Mg(OH)2
中强碱
Al(OH)3
两性
H4SiO4
弱酸
H3PO4
中强酸
H2SO4
强酸
HClO4
最强酸
—
金属单质与水反应的情况
剧烈
反应
缓慢
反应
难以
反应
—
—
—
—
—
非金属单质与H2反应的条件
—
—
—
高温
较高
温度
需加热
光照或点燃
—
结论
(Arar除外)
三、元素周期表的应用
1.制造半导体
2.
(1)核外电子层数
(2)减小增大(3)减弱增强
3.
(1)ⅣAⅤAⅥAⅦA
(2)11125
实验探究
拓展实验:
水底星光夜空璀璨
【原理】浓硫酸与高锰酸钾一旦接触,会迅速、依次发生反应产生氧气:
2KMnO4+H2SO4(浓,90%)
HMnO4+K2SO4;2HMnO4
Mn2O7+H2O;2Mn2O7
4MnO2+3O2↑。
就在这一系列反应的同时放出大量的热,点燃混合液中的酒精而发出闪闪的火花:
CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O;CH3CH2OH+O2C+CO+H2O
(不完全燃烧而产生炽热、闪光的炭粒)。
【准备】大试管药匙无水乙醇浓硫酸高锰酸钾蓝色纸
【操作】取大试管一支,先加入3毫升无水乙醇,然后徐徐加入等体积的浓硫酸(注意顺序不能颠倒),轻轻振摇试管,使加入的液体混合均匀,随即别忘了在试管后面衬上蓝色纸一张,而且在光线较暗的场所做效果最佳。
用小药匙挑起5~10粒高锰酸钾晶体,慢慢撒在液面上。
天啊,晶粒在液体中逐渐下落,跟着就是火星点点,一闪一闪,放佛天使在眨眼;若能做到恰到好处,还会看到试管里连绵的火花,如夏夜天空中闪闪的彗尾。
还有轻微的炸裂声。
您在试管里“造出”了美丽的星星,就像从天上摘下的闪闪星星拿在手里,然后尽情地欣赏、把玩好像镶在天鹅绒上的珍珠钻石那般的璀璨,宛如实现了儿时的夙愿……
练一练:
1.下列物质中可以随身携带乘车、船或飞机的是()
A.硫磺B.高锰酸钾C.硝酸钾D.碘盐
2.危险化学品的包装标签上往往印有警示性标志。
下列化学药品名称与警示标志对应正确的是()
A.酒精──剧毒品B.浓硫酸──腐蚀品C.汽油──易燃品D.烧碱──剧毒品
3.使用酒精灯时,常会导致“失火”的错误操作是()
A.酒精灯内酒精量为二分之一B.用燃着的木条去点燃酒精灯
C.加热时用外焰D.向燃着的酒精灯里添加酒精
重点突破
一.直击考点:
考点一、核外电子排布规律
在含有多个电子的原子里,电子依能量的不同分层排布,其主要规律(即核外电子排布规律)有:
(1)核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层,然后由里向外,依次排布在能量逐步升高的电子层(也称能量最低原理)。
(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
(3)原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个),次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。
【例1】短周期两种元素A、B,A原子最外层电子数为a个,次外层电子数为b个;B的M电子层上有电子(a-b)个,L电子层上有电子(a+b)个。
则A和B的原子分别是______________。
A.硅原子和钠原子 B.硼原子和氦原子
C.氯原子和碳原子 D.氧原子和硅原子
【解析】根据核外电子排布规律:
电子按照能量由低到高分层排布,L层排满后才能排M层。
从B原子入手,其M电子层上有电子(a-b)个,L电子层上有电子(a+b)个,由此可知(a+b)=8,则b一定小于8。
再根据A原子次外层电子数为b个,且A为短周期元素,则b=2,则a=6。
故A原子核外有两个电子层,K、L层电子数分别为2、6,为氧。
B原子核外有三个电子层,K、L、M层电子数分别为2、8、4,为硅。
【答案】D
【点评】该题深层次地考查了核外电子排布规律的理解与应用,对学生思维的严密性和推理性要求较高。
考点二、微粒半径的比较
微粒半径大小比较规律:
(1)电子层数相同时,随原子序数递增,原子半径减小。
如Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl
(2)最外层电子数相同时,随电子层数递增原子半径增大。
如O<S<Se<Te<PO
(3)同种元素的离子半径:
阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子。
如Cl->Cl,Fe>Fe2+>Fe3+
(4)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小。
如O2->F->Na+>Mg2+>Al3+
(5)带电荷相同的离子,电子层越多,半径越大。
如Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+;O2-<S2-
【例2】下列各组元素按微粒半径递增顺序排列的是()
A.Fe、Fe2+、Fe3+B.Li、Be、B、C
C.Be、Mg、Na、KD.S2-、Cl-、K+、Ca2+
考点三、元素周期律
“位、构、性”关系
(1)位与构关系:
原子序数=质子数;周期数=电子层数;主族序数=最外层电子数。
(2)构与性关系:
电子层结构与原子半径、离子半径、电子得失难易、化合价的关系。
(3)位与性关系:
同位置—化性相同;同主族—相似性、递变性;同周期一相似性、递变性。
【例3】下列各组中化合物的性质比较,不正确的是()
A.酸性:
HClO4>H2SO4>H3PO4B.碱性:
NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
C.稳定性:
PH3>H2S>HClD.非金属性:
Cl>S>P
考点四、考查元素周期表的应用
1.元素周期表可用于寻找特征元素,以便用于社会生活的各个方面。
如非金属性强的元素必定在元素周期表的右上方,活泼金属必定在周期表的左下方,过渡元素中可做催化剂的元素有Ni、Pt、Fe、Cr、Cu、Ag、V等。
在周期表中右上区域寻找制造新农药的元素。
如F、Cl、P、As等;在周期表金属与非金属元素的分界线附近寻找半导体材料,如Si、Ge、Se等;在周期表过渡元素区域内寻找制造催化剂以及耐高温、耐腐蚀的合金材料元素。
如Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。
2.根据元素的结构、位置、性质的关系,比较或推断某些性质。
(1)利用元素周期表,可以进行原子结构的判定,这是因为在同一周期中,各元素原子的电子层数相同;
(2)可以利用元素周期表,进行原子半径的比较;
(3)利用元素周期表,可以进行原子得失电子能力的比较;
(4)根据同族元素性质的相似性,可以进行一些不常见的主族元素(如砹、碲、铋、铟、镭、铯等)或尚未发现的主族元素的性质推断。
3.利用元素周期表在自然界中寻求物质
随着各种新型材料的研制,各种材料在现实生活中应用越来越广泛,根据元素周期表中位置靠近的元素具有相似的性质这一规律,我们可以利用元素周期律寻找新材料。
例如可利用元素周期表寻找合适的超导材料、磁性材料等。
科学研究发现,地球上元素的分布与他们在元素周期表中的位置有着密切的关系。
相对原子质量小的元素在地壳中含量多,相对原子质量大的元素在地壳中含量较少,处于地球表面的元素多数呈现高价态,处于岩层深处的元素多呈现低价态,碱金属一般是强烈的亲石元素,主要富集于岩石层的上层等,这些都对于矿山的开采具有重要的指导意义。
【例4】锶位于元素周期表中的第五周期ⅡA。
碳酸锶大量用于生产彩色电视显像管的荧光屏玻璃。
在工业上常以天青石(主要成分为硫酸锶,含有不溶性杂质)为原料,采用下列两种方法制取碳酸锶,进而制得多种锶的化合物。
方法一:
将天青石粉碎后在1000℃~1200℃时与碳在还原气氛中制得硫化锶,向硫化锶中通入CO2得到碳酸锶。
方法二:
将天青石粉末与碳酸钠溶液的混合物在90℃时加热1~2小时,经过滤、洗涤,得到碳酸锶(已知易溶物质易生成难溶物质)。
(1)写出方法一中用碳还原天青石反应的化学方程式____________。
(2)方法二的反应能够发生,说明_________,为了使该反应充分进行,还可以采取的措施是_________。
(3)两种方法中得到的碳酸锶纯度较高的是________(选填“方法一”或“方法二”),理由是___________。
(4)下列关于锶及其化合物的叙述中,正确的是___________。
A.离子半径:
Ba2+>Sr2+>Ca2+
B.碱性:
Ba(OH)2>Sr(OH)2>Ca(OH)2
C.SrCO3高温分解可以制取SrO
D.SrCO3与HNO3溶液反应可制取Sr(NO3)2
二.走出误区
误区一、混淆元素周期律的实质
【例1】下列关于元素周期律的描述正确的是()
A.随着原子序数递增的顺序最外层电子数逐渐增多
B.因为硫的非金属性强于磷,所以酸性:
H2SO3>H3PO4
C.对于同主族元素来说,原子半径随着核电荷数的增大而增大
D.因为金属性Na强于Li,所以Na+的氧化性强于Li+的氧化性
错解:
A、B
原因:
因对原子半径的递增变化存在模糊的认识,受思维定势的影响认为A或B都对。
能够体现元素非金属性强弱的是比较最高价氧化物水化物的酸性。
正解:
C
原因:
随着原子序数的递增,原子的最外层电子数呈现周期性变化,而不是逐渐递增,故A错误;硫的非金属性强于磷,则硫的最高价含氧酸酸性比磷的最高价含氧酸的酸性强,而H2SO3不是最高价含氧酸,B不正确;在同一主族中,核电荷数越大,电子层数越多,原子的半径越大,因此C是正确的;单质的金属性越强,其对应的简单阳离子的氧化性越弱,故D错误。
误区二、因思维不够全面而错解
【例2】两种短周期的元素X和Y,可组成化合物XY3,当Y的原子序数为m时,X的原子序数可能是哪些()
①m-4;②m+4;③m+8;④m-2;⑤m+6
A.①②③B.②④C.①⑤D.①②③④⑤
错解:
B或C
原因:
对于短周期元素构成的XY3型的化合物掌握不全面忽略特例而错选B或C。
正解:
D
原因:
首先,根据化学式XY3确定X、Y可能的化合价+1、+3或+2、+6,依据X、Y可能的化合价找到它们在周期表中的位置X位于ⅢA族或ⅤA,Y位于ⅦA或ⅠA,再根据它们在周期表中位置推断出具体元素进行组合,这样从抽象的化学式XY3落实到具体实例:
BF3、AlF3、BCl3、AlCl3、NH3、PH3。
此时要注意思维的严谨性,记住特殊实例:
PCl3、SO3。
最后再用具体实例代替抽象的XY3,逐一进行核对得出X可能的原子序数,以上答案均可能。
此类型题的特点主要集中在短周期元素的范围内进行讨论,有时还强调属于离子型或共价型化合物,考查了思维的敏捷性和全面性。
短周期元素两两形成化合物的类型与实例归纳如下:
类型
AB
AB2
A2B
AB3
A2B3
A3B2
离子型
ⅠA与ⅦA
ⅡA与ⅦA
ⅠA与ⅥA
ⅢA与ⅦA
ⅢA与ⅥA
ⅡA与ⅤA
共价型
H与ⅦA
ⅣA与ⅥA
H与ⅥA
H与ⅤA
B与ⅥA
特例
CO、NO
SO2、NO2
N2O
PCl3、SO3
N2O3
巩固复习
1.下列叙述中,正确的是()
A.在多电子的原子里,能量高的电子通常在离核近的区域内活动
B.核外电子总是先排在能量低的电子层上,例如只有排满了M层后才排N层
C.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同
D.微粒的最外层只能是8个电子才稳定
1.B
解析:
在多电子原子中,核外电子按照:
能量从低→高,离原子核从近→远排列,所以A错误,B正确。
核外电子排布相同的两种微粒,可能是离子和原子的关系,或者是两种不同的离子,C错误。
一般来说,最外层有8个电子是稳定的,但作为特例,He只有两个电子,也是稳定的,也就是说只有一个电子层的微粒,2个电子达到稳定结构。
2.(2012合肥)下列说法正确的是( )
A.原子最外层电子数等于或大于3的元素一定是非金属元素
B.原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C.最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期
D.某元素的离子最外层电子数与次外层电子数相同,该元素一定位于第3周期
2.C
解析:
A项,金属Al、Sn、Bi等最外层电子数等于或大于3;B项,H原子最外层只有一个电子,是非金属;C项,最外层电子数不能大于8,除第2周期元素外,原子的次外层电子数为8或18,故C项正确;D项,第4周期的K+、Ca2+的电子层结构为
,最外层电子数与次外层电子数相同。
3.同一短周期的元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,下列叙述正确的是( )
A.单质的化学活泼性:
W W C.单质的氧化能力: W W 3.B 解析: 本题中元素为同一周期,从左至右最外层电子数依次增加。 而单质的活泼性分金属性与非金属性,氧化能力随着单质晶体形态及分子内的化学键不同有变化,最高化合价随原子序数的递增有特例(O、F无正价)。 4.A、B、C、D、E五种元素具有相同的电子层数,A和B的最高价氧化物对应的水化物呈碱性,且碱性B>A;C和D的气态氢化物的水溶液呈酸性,且酸性C>D;五种元素所形成的简单离子中,E的离子半径最小,则它们的原子序数由大到小的顺序是( ) A.CDEABB.ECDABC.BAEDCD.BADCE 即E为Al。 5.如图是17世纪炼金家们画的带有浓厚神秘色彩的两种同主族元素的元素符号。 已知X位于周期表前四周期,Y比X多1个电子层,X、Y都是生产半导体的材料,X的氢化物XH3有剧毒。 下列推测不正确的是() A.原子半径X B.最高价氧化物对应水化物的酸性X>Y C.X的氢化物具有强还原性 D.Y与碘同周期,Y与最高价氧化物对应的水化物酸性比高碘酸
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