高中化学02元素周期表和元素周期律.docx
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高中化学02元素周期表和元素周期律
一、元素周期表和元素周期律
1.元素周期表的编排依据及结构
随着____________的递增,_______呈现周期性变化
①按原子序数递增的顺序从左到右排列
②将__________相同的元素排成一个横行
③把__________相同的元素(个别除外)排成一个纵行
短周期(__________周期)
周期(7个横行)长周期(_________周期)
不完全周期(第____周期)
主族(共_________7个)
族(18个纵行)副族(共_________7个)
Ⅷ族(___________纵行)
零族(稀有气体)
【答案】原子序数(核电荷数)、元素的性质(具体包括:
原子半径和主要化合价)、电子层数、最外层电子数、一、二、三、四、五、六、七、ⅠA~ⅦA、ⅠB~ⅦB、8、9、10
(1)横行----周期(周期数=原子核外电子层数)
纵行------族(主族元素的族序数=原子核外最外层电子数)
(2)元素周期表中一些特殊规律(主要针对主族元素)
①同周期相邻的两种元素,原子序数可能相差:
________________________
②同主族相邻的两种元素,原子序数可能相差:
________________________
③族序数一般与纵横序数或纵横序数的末位数对应。
【答案】1、11、25;2、8、18、32
【练一练】
1.画出元素周期表的框架图,并标出主族序数、周期序数、写出ⅠA~ⅦA族的元素符号,铁元素,并标出原子序数(答案:
见附录元素周期表)
2.由某两种短周期元素X和Y,可组成化合物XY3,当X的原子序数为m时,Y的原子序数可能是:
①m+4②m-8③m+2④m-6⑤m-14⑥m+12。
其中正确的组合是()
A.只有①②③B.只有①④⑤⑥C.只有①③④⑤⑥D.①②③④⑤⑥
【答案】D
2.主族元素原子结构及性质变化规律
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原
子
结
构
核外荷数
逐渐增加
逐渐增加
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐增小
逐渐增大
最外层电子数
ns1→ns2np6
逐渐增多
相等
性
质
主要化合价
最高正价由+1→+7
最低负价由-4→-1
最高正价、负价数相同
得失电子能力
得电子能力由弱到强,失电子能力由强到弱
得电子能力有强到弱,失电子能力由弱到强
元素的金属性和非金属性
金属性逐渐减弱
非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
单质的氧化性、还原性
还原性减弱
氧化性增强
氧化性减弱
还原性增强
(阳离子)离子的氧化性和(阴离子)还原性
离子的氧化性逐渐增强,还原性逐渐减弱
离子的氧化性逐渐减弱,还原性逐渐增强
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性减弱、酸性增强
酸性减弱、碱性增强
气态氢化物稳定性
渐增
渐减
注意:
1.主要化合价指元素的最高正价和最低负价。
最高正价等于最外层电子数,最低负价和最高价绝对值之和为8。
特别注意:
F无正价,O无最高正价。
2.金属性是指金属气态原子失去电子能力,一般是针对金属元素而言的;
非金属性是指非金属原子得电子的能力,一般是针对非金属而言的。
金属元素和非金属元素的划分:
虚线左边是金属元素,右边是非金属元素。
位于分界线附近的元素,既表现某些金属的性质,又表现元素的非金属性。
3.最高价氧化水化物:
铍和铝对应的最高价氧化物水化物具有两性;硅对应的最高价氧化物水化物有硅酸和原硅酸;磷对应的最高价氧化物有偏磷酸和磷酸。
4.气态氢化物指的是非金属元素的最低价对应的化合物。
【练一练】某非金属元素的最高氧化物对应水化物的分子式为HnXOm,则X元素的族序数是________,它的最高价氧化物的分子式为_________或_________,氢化物的分子式是__________
【答案】:
2m-n;X2O2m-n;XOm-n/2;H8+n-2mX
3.元素周期表的应用
(1)预测元素的性质
A.比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物水化物的酸、碱性、氢化物的稳定性等。
B.比较同周期元素及其化合物的性质。
C.比较不同周期、不同主族元素性质时,要找出参照物。
D.推断一些未学过的元素的某些性质。
(2)启发人们在一定范围内寻找某些物质
A.半导体元素在两性线附近,如:
____________________等。
B.农药中常用元素在右上方,如:
____________________等。
C.催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料、主要在过渡元素中找。
如:
__________________等。
【答案】Si、Ge、Ga;F、Cl、S、P、As;Fe、Ni、Rh、Pt、Pd
(3)对角线规则的应用
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似,被称为“对角线规则”.
练一练:
写出氢氧化铍的电离方程式,并写出铍、氧化铍及氢氧化铍与氢氧化钠反应的方程式。
【答案】Be(OH)2
Be2++2OH-Be+2NaOH→Na2BeO2+H2↑
BeO+2NaOH→Na2BeO2+H2OBe(OH)2+2NaOH→Na2BeO2+2H2O
(4)周期表中元素位、构、性的关系
4.元素的一些特殊性质
(1)周期表中特殊位置的元素
①族序数等于周期数的元素:
__________________
②族序数等于周期数2倍的元素:
________
③族序数等于周期数3倍的元素:
_____________
④周期数是族序数2倍的元素:
___________
⑤周期数是族序数3倍的元素:
__________
⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素:
__________
⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素:
________
⑧除H外,原子半径最小的元素:
________
⑨短周期中离子半径最大的元素:
___________
【答案】H、Be、Al、Ge;C、S;:
O;Li、Ca;Na、Ba;C;S;F;P
(2)常见元素及其化合物的特性
①形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素:
________
②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:
______
③地壳中含量最多的元素、气态氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素:
____
④最轻的单质的元素:
_____;最轻的金属单质的元素:
_____
⑤单质在常温下呈液态的非金属元素:
_____;金属元素:
_____
⑥最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素:
________
⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能起化合反应的元素:
_____;能起氧化还原反应的元素:
______
⑧元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素:
_____
⑨元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:
_______
⑩常见的能形成同素异形体的元素:
________
【答案】C;N;O;H;Li;Br;Hg;Be、Al、Zn;N;S;S;Li、Na、F;C、P、O、S
二、判断金属性非金属性的强弱
1.元素金属性强弱的比较
(1)结构比较法:
最外层电子数越少,电子层数越多,元素金属性越强。
(2)位置比较法
①同周期:
从左到右,元素金属性逐渐减弱
②同主族:
从上到下,元素金属性逐渐增强
③左下右上位:
左下方元素金属性较强
(3)实验比较法
①最高价氧化物对应水化物的碱性:
碱性强的对应元素的金属性越强
②与水、酸反应的难易或剧烈程度:
越易反应或反应越剧烈,对应元素金属性越强
③单质的还原性:
还原性越强,对应元素金属性越强
④阳离子氧化性:
氧化性越弱,对应元素金属性越强
⑤单质与同一物质反应的难易程度:
越容易反应,对应元素金属性越强
⑥原电池正负极:
一般来说,作负极的金属对应元素金属性强
2.元素非金属性强弱的比较
(1)结构比较法:
最外层电子数越多,电子层数越少,非金属性越强。
(2)位置比较法
①同周期:
从左到右,元素非金属性逐渐增强
②同主族:
从上到下,元素非金属性逐渐减弱
③左下右上位:
左下方元素非金属性较弱
(3)实验比较法
①最高价氧化物对应水化物的酸性:
酸性强的对应元素的非金属性越强
②与氢气反应的难易或剧烈程度:
越易反应或反应越剧烈,元素的非金属性越强
③单质的氧化性强弱:
氧化性越强,对应元素的非金属性越强
④简单阴离子的还原性强弱:
还原性越弱,对应元素的非金属性越强
⑤置换反应:
强的置换出弱的
⑥根据电子对的偏移
注意:
1.对于涉及到两性金属(如Al、Be)还可以通过与碱反应进行比较
2.涉及O和F的非金属性强弱比较不可通过最高氧化物的水化物酸性
3.涉及C的非金属性不可通过气态氢化物
三、微粒半径的比较
判断的依据:
电子层越多,核电荷数越少,最外层电子数越多,则微粒半径越大
1核电荷数相同的微粒半径随电子数增多而增大。
如_______________
2电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小。
如:
__________
3同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小(稀有气体除外)。
4同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。
如:
______________
5同主族元素的离子半径随核电荷数的增大而增大。
如:
____________
6同周期元素的阴离子半径大于阳离子半径。
【答案】Fe>Fe2+>Fe3+;F->Na+>Mg2+>Al3+;Li 【练一练】 1.下列各组微粒,按半径由大到小顺序排列的是: () A.Mg、Ca、K、NaB.S2--、Cl--、K+、Na+; C.Br--、Br、Cl、SD.Na+、Al3+、Cl--、F--; 【答案】B 2.X、Y、Z是三种主族元素。 已知Xm+与Yn-具有相同的电子层结构,Zm-半径大于Yn-半径,则它们的原子序数由大到小的顺序是() A.Z>X>YB.X>Y>ZC.X>Z>YD.Z>Y>X 【答案】AB 知识点1: 元素周期表 题型1: 元素周期表的框架 【例1】(2016青浦一模2)81号元素所在周期和族是() A.第六周期ⅣA族B.第六周期ⅢB族 C.第七周期0族D.第六周期ⅢA族 【难度】★【答案】D 变式1: (2016静安一模4)稀有气体元素位于元素周期表第18列,则最外电子排布为4s24p1的元素位于元素周期表() A.第3列B.第12列C.第13列D.第14列 【难度】★【答案】C 变式2: 根据中学化学教材所附元素周期表判断,下列叙述正确的是() A.M电子层电子数为奇数的所有元素都是金属 B.第三、四、五、六周期元素的数目分别是8、18、32、32 C.由左至右第2到12列,共十一列元素中没有非金属元素 D.只有第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子 【难度】★【答案】C 【方法提炼】: 熟练掌握元素周期表的框架,清楚族与纵横序数的关系及周期与横行间的关系。 会默写七大主族及零族元素的名称、元素符号及原子序数。 题型2: 元素周期表中方框内符号的含义 【例2】(15普陀二模)如图是元素周期表中关于碘元素的信息,其中解读正确的是() A.碘元素的质子数为53 B.碘原子的质量数为126.9 C.碘原子核外有5种不同能量的电子 D.碘原子最外层有7种不同运动状态的电子 【难度】★【答案】D 变式1: (2012年上海高考)元素周期表中铋元素的数据见右图,下列说法正确的是() A.Bi元素的质量数是209 B.Bi元素的相对原子质量是209.0 C.Bi原子6p亚层有一个未成对电子 D.Bi原子最外层有5个能量相同的电子 【难度】★【答案】B 变式2: (2016闵行一模2)元素周期表中氧元素的数据见右图,说法正确的是() A.氧元素的质量数是16 B.氧元素的相对原子质量是16.00 C.氧原子2p亚层有一个未成对电子 D.氧原子最外层有6个能量相同的电子 【难度】★【答案】B 【方法提炼】: 1.熟练掌握四个“量”: 同位素的相对原子量、同位素的近似相对原子量、元素的相对原子量及元素的近似相对原子量。 2.熟练掌握原子结构中核外电子排布知识 知识点2: 元素周期律 题型1: 元素及化合物性质的变化规律 【例1】下列物质的性质比较,正确的是() A.酸性: H2SO4>HClO4>HBrO4B.碱性: NaOH>KOH>RbOH C.非金属性: P>S>ClD.气态氢化物稳定性: HF>HCl>H2S 【难度】★【答案】D 变式1: 砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素,试推测砹和砹的化合物最不可能具备的性质是() A.砹易溶于某些有机溶剂B.砹化氢很稳定不易分解 C.砹是有色气体D.砹化银不溶于水或稀HNO3 【难度】★【答案】B 变式2: 同周期的X、Y、Z三元素,它们最高价氧化物对应水化物是HXO4、H2YO4、H3ZO4,则下列判断正确的是() A.含氧酸的酸性H3ZO4>H2YO4>HXO4, B.非金属性X>Y>Z C.元素的负化合价的绝对值按X、Y、Z变小 D.气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序增强 【难度】★【答案】B 【方法提炼】: 熟练掌握元素周期表中元素及其化合物的变化规律,并进行迁移和类推。 题型2: 原子结构与元素周期律结合的推断题 【例2】(2016杨浦一模19)短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大,且只有一种金属元素。 其中X与W处于同一主族,Z元素原子半径在短周期中最大(稀有气体除外)。 Z与W、W与Q的原子序数之差均为3,五种元素原子的最外层电子数之和为21,下列说法正确的是() A.Z、W、Q三种元素的单质属于三种不同的晶体类型 B.Q氢化物的熔点高于Z氢化物的熔点 C.一定条件下,Q单质可把Y从其氢化物中置换出来 D.最高价氧化物对应水化物的酸性顺序: Q>Y>W>X 【难度】★★【答案】AC 变式1: 某主族元素原子,核外有三个电子层,最外层有7个电子,下列关于此元素的说法中正确的是() A.其化合物中该元素最高正价为+3B.其原子半径比氟的原子半径大 C.其氢化物的稳定性没有H2S强D.其最高价氧化物对应的水化物是弱酸 【难度】★【答案】B 变式2: (2016普陀一模16)短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大,甲原子核外有三种能量不同的电子。 乙、丙和丁的原子核外均有一个未成对电子。 甲、乙、丙最高价氧化物对应的水化物两两之间能相互反应。 下列说法错误的是() A.元素丙的单质可用于冶炼金属B.丙与丁形成的化合物能升华 C.甲与乙形成的化合物溶于水呈酸性D.简单离子半径: 丁>乙>丙 【难度】★★【答案】C 【方法提炼】: 结合原子结构的相关知识,推出对应的元素,然后再根据元素及其化合物的变化规律进行解题 题型3: 表格推断题 【例3】(2015长宁一模)10.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表的位置如表所示,其中X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,则下列说法正确的是() A.W得电子能力比Q强 B.由Z与Y组成的物质在熔融时能导电 C.钠与W可形成Na2W2化合物 D.X有多种同素异形体,而Y不存在同素异形体 【难度】★【答案】C 变式1: 已知X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的相对位置如图所示,下列说法正确的是 () X Y Z W A.Z元素的原子半径可能比Y元素的小 B.W的原子序数可能是Y的原子序数的2倍 C.W的气态氢化物的稳定性一定比Y的强 D.Z的化学活泼性一定比X强 【难度】★【答案】B 变式2: X、Y、Z三种短周期元素在周期表中的位置如下图所示。 若X的最高正价与负价的代数和为2,则下列说法正确是() A.原子序数由大到小为Z>Y>X B.氢化物最稳定的元素为Z C.最高价氧化物的水化物酸性最强的元素为Z D.原子半径由大到小为Y>Z>X 【难度】★【答案】B 变式3: (2016闵行一模11)右图为周期表中短周期的一部分,若R原子核外有3个未成对电子,说法正确的是() R X Y Z A.原子半径大小顺序是: Y>X>R B.其气态氢化物的稳定性顺序是: Z>Y>X>R C.X、Y、Z中Z的氧化物对应的水化物的酸性最强 D.R的气态氢化物与它的含氧酸之间能发生化学反应 【难度】★【答案】D 变式4: (2016徐汇一模8)已知X、Y、Z三种短周期元素在周期表中的位置如图所示,设X的原子序数为a。 则下列说法正确的是() Y X Z A.Y是非金属性最强的元素 B.Z是金属元素 C.Y的原子序数为a-7 D.X的气态氢化物化学式为H2X 【难度】★【答案】C 【方法提炼】熟练掌握位”“构”“性”的关系,根据题意推断出对应的元素,然后再结合元素周期表中元素及其化合物的变化规律进行解题 知识点3: 金属性和非金属性强弱的比较 【例1】(2016静安一模15)以下验证元素的金属性、非金属性强弱的实验,所用物品不合理的是() A.比较钾、钠: Na、K、H2O B.比较镁、铝: MgCl2溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液 C.比较硫、氯: Na2S溶液、NaCl溶液、pH试纸 D.比较溴、碘: 溴水、KI淀粉试纸 【难度】★【答案】C 变式1: (2016松江一模16)不能判断甲比乙非金属性强的事实是() A.常温下甲能与氢气直接化合,乙不能 B.甲的氧化物对应的水化物酸性比乙强 C.甲得到电子能力比乙强 D.甲、乙形成的化合物中,甲显负价,乙显正价 【难度】★【答案】B 变式2: (2016徐汇一模6)不能用于比较Na与Al金属性相对强弱的事实是() A.Na和AlCl3溶液反应B.最高价氧化物对应水化物的碱性 C.单质与H2O反应的难易程度D.同浓度NaCl和AlCl3溶液的pH 【难度】★【答案】A 变式3: 能证明C、N、O非金属性递变规律的事实是() A.最高价氧化物对应水化物的酸性 B.单质与H2反应的难易程度 C.NO2、CO2和C3N4中元素的化合价 D.气态氢化物的稳定性 【难度】★★【答案】CD 【方法提炼】熟练掌握元素的金属和非金属性强弱判断的依据,再次要注意一些特例 知识点4: 微粒半径的比较 【例1】(15徐汇二模)X+、Y+、M2+、N2-均为含有一定数目电子的短周期元素的简单离子,离子半径大小关系是: N2->Y+、Y+>X+、Y+>M2+,下列比较正确的是() A.原子半径: N可能比Y大,也可能比Y小B.原子序数: N>M>X>Y C.M2+、N2-核外电子数: 可能相等,也可能不等D.碱性: M(OH)2>YOH 【难度】★【答案】C 变式1: 已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是() A.原子半径A>B>D>CB.原子序数C>D>B>A C.离子半径C>D>B>AD.单质的还原性A>B>D>C 【难度】★【答案】C 变式2: (2016浦东一模7)下图是部分短周期主族元素原子半径与原子序数的关系。 下列说法错误的是() A.X、R的最高化合价相同 B.电解熔融的X与Z构成的化合物可以得到单质Z C.X、Y形成的化合物中阳离子与阴离子的个数比一定是2: 1 D.Y、Z、R对应的最高价氧化物的水化物相互之间可以发生反应 【难度】★【答案】A 【方法提炼】做题时要注意一些关键字眼,如是“原子”还是“离子”,“核外电子排布相同”等。 知识点5: 综合运用的问题 【例1】(2014·海南化学,13)4种相邻主族短周期元素的相对位置如表,元素x的原子核外电子数是m的2倍,y的氧化物具有两性。 回答下列问题: (1)元素x在周期表中的位置是第________周期、第________族,其单质可采用电解熔融 ________的方法制备。 (2)m、n、y三种元素最高价氧化物的水化物中,酸性最强的是________,碱性最强的是________。 (填化学式) (3)气体分子(mn)2的电子式为________。 (mn)2称为拟卤素,性质与卤素类似,其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为_________________________________________________。 【难度】★★【答案】 (1)三ⅡAMgCl2 (2)HNO3Al(OH)3 (3)∶N⋮⋮C∶C⋮⋮N∶2NaOH+(CN)2→NaCN+NaCNO+H2O 变式1: [2014·天津理综,7 (1) (2)(3)]元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题: (1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是________。 a.原子半径和离子半径均减小 b.金属性减弱,非金属性增强 c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强 d.单质的熔点降低 (2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为___,氧化性最弱的简单阳离子是____。 (3)已知: 化合物 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3 类型 离子化 合物 离子化 合物 离子化 合物 共价化 合物 熔点/℃ 2800 2050 714 191 工业制镁时,电解MgCl2而不电解MgO的原因是: ______________________________________; 制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是____________________________________________。 【难度】★★【答案】 (1)b (2)氩Na+(或钠离子) (3)MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本 AlCl3是共价化合物,熔融态不导电 变式2: 胃舒平主要成分是氢氧化铝,同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。 (1)三硅酸镁的氧化物形式为_______________,某元素与镁元素不同周期但在相邻一族,且性质和镁元素十分相似,该元素原子核外电子排布式为__________ (2)铝元素的原子核外共有_____种不同运动状态的电子、______种不同能级的电子。 (3)某元素与铝元素同周期且原子半径比镁原子半径大,该元素离子半径比铝离子半径______(填“大”或“小”),该元素与铝元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为: _______________________________________________________________________________ (4)Al2O3、MgO和SiO2都可以制耐
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