高考化学苏教版一轮复习教案第4单元 第2讲 元素周期律与元素周期表.docx
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高考化学苏教版一轮复习教案第4单元第2讲元素周期律与元素周期表
第2讲 元素周期律与元素周期表
考纲点击
1.掌握元素周期律的实质。
了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。
2.以第三周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
3.以ⅠA和ⅦA族为例,掌握同一主族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。
一、元素周期表
1.原子序数
按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号,原子序数=____________=__________。
2.元素周期表的编排原则
横行:
把____________相同的元素按________________的顺序从左至右排成横行。
即周期序数由______________决定。
纵行:
把不同横行中________________相等的元素,按______________________的顺序自上而下排成纵行。
即主族序数由______________决定。
3.元素周期表的结构
(1)周期(七个横行,七个周期)
短周期
长周期
序号
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
不完全周期最多容纳____种元素
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
(2)族(18个纵行,16个族)
主族
列序
1
2
13
14
15
16
17
族序
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副族
列序
3
4
5
6
7
11
12
族序
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
第Ⅷ族
第____________共3个纵行
0族
第____纵行
4.元素周期表的应用
(1)科学预测:
为新元素的发现及预测它们原子结构和性质提供线索。
(2)寻找新材料
①在________________附近的元素中寻找半导体材料;
②在____________中寻找优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料;
③在周期表中的________附近探索研制农药的材料。
即时训练1据最新报道,一个国际科学家小组利用加速器把锌原子加速,并在数星期内不断撞击一张铝箔,从而得到了质量数为277的112号新元素,元素符号用Uub表示。
比277Uub原子核少75个质子和117个中子的原子在元素周期表中的位置是( )。
A.第四周期ⅤA族
B.第四周期ⅦA族
C.第三周期ⅦA族
D.第五周期ⅠA族
即时训练2下列关于元素周期表的说法正确的是( )。
A.元素周期表有7个主族,7个副族,1个0族,1个Ⅷ族,共16纵行
B.元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
C.除短周期外,其他周期均为18种元素
D.周期表中所有元素都是从自然界中发现的
二、元素周期律
1.定义
________________随着元素核电荷数的递增而呈____________变化的规律。
2.实质
元素性质的周期性变化是________________周期性变化的必然结果。
3.元素周期表中主族元素性质的递变规律
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子半径
减小
增大
电子层结构
电子层数________
最外层电子数________
电子层数________
最外层电子数______
得电子能力
增强
减弱
失电子能力
减弱
增强
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
主要化合价
最高正价:
____________
____________
最低负价:
____________
最高正价数=
________(O、F除外)
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
酸性________
碱性________
酸性________
碱性________
非金属元素气态氢化物的形成及稳定性
气态氢化物的形成越来越____,其稳定性逐渐________
气态氢化物形成越来越____,其稳定性逐渐________
特别提示:
同主族元素性质不一定相似:
如第ⅠA族中的元素H与同族Li、Na、K等性质就不同。
即时训练3依据元素周期表及元素周期律,下列推断正确的是( )。
A.H3BO3的酸性比H2CO3的强
B.Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强
C.HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐增强
D.若M+和R2-的核外电子层结构相同,则原子序数:
R>M
即时训练4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<X<Y<Z
B.元素的最高化合价:
W<X<Y<Z
C.单质的氧化能力:
W<X<Y<Z
D.原子最外层电子数:
W<X<Y<Z
一、判断元素金属性、非金属性强弱的方法
1.根据元素在周期表中的位置
2.根据金属活动性顺序表
金属的位置越靠前,其金属性越强。
3.根据实验
(1)元素金属性强弱的比较
①根据金属单质与水(或酸)反应的难易程度:
越易反应,则对应金属元素的金属性越强。
②根据金属单质与盐溶液的置换反应:
A置换出B,则A的金属性比B的金属性强。
③根据金属单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱:
单质的还原性越强,对应阳离子的氧化性越弱,元素的金属性越强(Fe对应的是Fe2+,而不是Fe3+)。
④根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱:
碱性越强,则对应金属元素的金属性越强。
⑤根据电化学原理:
不同金属形成原电池时,作负极的金属活泼;在电解池中的惰性电极上,先析出的金属其对应的元素不活泼。
(2)元素非金属性强弱的比较
①根据非金属单质与H2化合的难易程度:
越易化合则其对应元素的非金属性越强。
②根据形成的氢化物的稳定性或还原性:
越稳定或还原性越弱,则其对应元素的非金属性越强。
③根据非金属之间的相互置换:
A能置换出B,则A的非金属性强于B的非金属性。
④根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:
酸性越强,则对应非金属元素的非金属性越强。
【例1】下列事实能判断金属元素甲的金属性一定比乙的金属性强的有( )。
①甲单质能与乙的盐溶液反应 ②甲、乙两元素原子的最外层电子数相同,且甲的原子半径小于乙的原子半径 ③甲、乙两短周期元素原子的电子层数相同,且甲的原子序数小于乙的原子序数 ④两单质分别与氯气反应时生成的阳离子,甲失去的电子数比乙失去的电子数多
A.全部可以B.仅②不可以
C.仅②④不可以D.仅③可以
方法归纳
同一周期,从左到右,元素金属性减弱;同一主族,从上到下,元素金属性增强,对于无法直接比较的元素,可找一中间参照物进行对比,例如Si和O的非金属强弱可以C为参照物进行比较。
另外金属性的比较与失电子多少无关,与失电子能力有关,失电子能力越强金属性越强,反之则越弱。
二、微粒半径的大小比较规律
①同周期原子半径随原子序数递增逐渐减小(稀有气体元素除外),如第三周期中:
Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl。
②同主族原子半径随原子序数的递增逐渐增大,如第ⅠA族中:
Li<Na<K<Rb<Cs。
③同周期阳离子半径随原子序数递增逐渐减小,如第三周期中:
Na+>Mg2+>Al3+。
④同周期阴离子半径随原子序数递增逐渐减小,如第三周期中:
P3->S2->Cl-。
⑤同主族阳离子半径随原子序数递增逐渐增大,如第ⅠA族中:
Na+<K+<Rb+<Cs+。
⑥同主族阴离子半径随原子序数递增逐渐增大,如第ⅦA族中:
F-<Cl-<Br-<I-。
⑦阳离子半径总比相应原子半径小,如Na+<Na,Fe2+<Fe。
⑧阴离子半径总比相应原子半径大,如S2->S,Br->Br。
⑨电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小,如S2->Cl->K+>Ca2+,Al3+<Mg2+<Na+<F-。
⑩同一元素不同价态的离子半径,价态越高则离子半径越小,如Fe>Fe2+>Fe3+,H->H>H+。
【例2】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,下列叙述正确的是( )。
A.原子半径:
A>B>D>C
B.原子序数:
d>c>b>a
C.离子半径:
C>D>B>A
D.单质的还原性:
A>B>D>C
方法归纳
在中学要求范畴内可按“三步看”规律来比较主族元素形成的微粒半径的大小:
一看电子层数:
在电子层数不同时,层数越多,半径越大;
二看核电荷数:
若电子层数相同,则看核电荷数;核电荷数越大,半径越小;
三看电子数:
若电子层数和核电荷数均相同,则电子数越多,半径越大,如Cl->Cl。
拓展应用1短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大,甲和乙形成的气态氢化物的水溶液呈碱性,乙位于第ⅤA族,甲和丙同主族,丁的最外层电子数和电子层数相等,则下列描述错误的是( )。
A.原子半径:
丙>丁>乙
B.单质的还原性:
丁>丙>甲
C.离子半径:
丙>丁
D.乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
三、元素“位—构—性”之间的关系
1.根据原子序数推断元素在周期表中的位置
熟悉稀有气体的原子序数:
2、10、18、36、54、86,可以快速推断。
其具体步骤为:
用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数,即得该元素所在的纵行数。
这种元素的周期数,比相近的原子序数小的稀有气体元素的周期数大1。
注:
如果是第六周期以上的元素,用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数后,再减去14,即得该元素所在的纵行数。
如84号元素所在周期和族的推导:
84-54-14=16,即它在16纵行,可判断为ⅥA族,第六周期。
2.原子结构与元素周期表关系的规律
(1)电子层数=周期数(电子层数决定周期数)。
(2)最外层电子数=主族序数=最高正价数=价电子数。
(3)核内质子数=原子序数。
(4)负价绝对值=8-主族数(限ⅣA~ⅦA族)。
(5)原子半径越大,失电子越容易,还原性越强,金属性越强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其离子的氧化性越弱。
(6)原子半径越小,得电子越容易,氧化性越强,非金属性越强,形成的气态氢化物越稳定,形成最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其离子的还原性越弱。
3.元素周期表中位置、结构、性质的关系
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的性质,元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质,三者的关系可归纳如下:
【例3】四种短周期元素在周期表中的相对位置如下所示,其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。
请回答下列问题:
(1)元素Z位于周期表中第______周期______族。
(2)这些元素的氢化物中,水溶液碱性最强的是______(写化学式)。
(3)XW2的电子式为______。
(4)Y的最高价氧化物的化学式为______。
(5)W和Y形成的一种二元化合物具有色温效应,其相对分子质量在170~190之间,且W的质量分数约为70%。
该化合物的化学式为______。
拓展应用2短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。
下列说法正确的是( )。
A.元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B.原子半径的大小顺序为:
rX>rY>rZ>rW>rQ
C.离子Y2-和Z3+的核外电子数和电子层数都不相同
D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强
四、元素推断
根据原子结构、元素周期表的知识及相关已知条件,可推算原子序数,判断元素在周期表中的位置等,基本思路如下:
【例4】(2012天津理综改编)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期,且原子序数依次增大。
X、Z同主族,可形成离子化合物ZX;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子。
请回答下列问题:
(1)Y在元素周期表中的位置为______。
(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是______(写化学式),非金属气态氢化物还原性最强的是______(写化学式)。
(3)Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有______(写出其中两种物质的化学式)。
(4)X2M的燃烧热ΔH=-akJ·mol-1,写出X2M燃烧反应的热化学方程式:
____________________________。
(5)ZX的电子式为______;ZX与水反应放出气体的化学方程式为___________________。
方法归纳
元素推断题是高考常考的题型,关键是抓住元素的特性,即元素推断的题眼,熟记相关元素的特性,对解决元素推断题会起到事半功倍的效果。
元素性质和物质结构的常用的突破口:
(1)形成化合物种类最多的元素是碳。
(2)某元素的最高价氧化物的水化物能与其气态氢化物化合生成盐,该元素是氮。
(3)在地壳中含量最多的元素是氧,在地壳中含量最多的金属元素是铝。
(4)常温下呈液态的非金属单质是溴,金属单质是汞。
(5)气态氢化物最稳定的元素是氟。
(6)三种元素最高价氧化物对应的水化物两两皆能反应,则必定含有铝元素。
(7)焰色反应呈黄色的元素是钠,焰色反应呈紫色的元素是钾。
(8)最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素是氯。
(9)单质的硬度最大的元素是碳。
(10)化学式为A2B2型的化合物,则可能为Na2O2、H2O2、C2H2。
同周期元素性质递变规律实验探究
1.主族元素金属性和非金属性的递变规律体现为:
(1)同周期元素,从左到右,随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;
(2)同主族元素,从上到下,随着原子序数的增加,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
2.要验证以上结论的实验设计,通常利用以下几个方面作为实验内容的设置点:
(1)金属单质与水或酸反应的激烈程度;
(2)在水溶液中:
金属置换金属或非金属置换非金属的置换反应;
(3)相应最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性的强弱比较;
(4)相应气态氢化物的稳定性比较等等。
【实验典例】
某同学做同周期元素性质递变规律实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象如下表:
实验方案
实验现象
①用砂纸擦后的镁带与沸水反应,再向反应后溶液中滴加酚酞
(A)浮于水面,熔成一个小球,在水面上无定向移动,随之消失,溶液变红色
②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水
(B)产生气体,可在空气中燃烧,溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞溶液的冷水反应
(C)反应不十分强烈,产生可燃性气体
④镁带与2mol·L-1的盐酸反应
(D)剧烈反应,产生可燃性气体
⑤铝条与2mol·L-1的盐酸反应
(E)生成白色胶状沉淀,既而沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量
(F)生成淡黄色沉淀
请你帮助该同学整理并完成实验报告:
(1)实验目的:
_____________________________________________________________。
(2)实验用品
仪器:
_____________________________________________________________,
药品:
___________________________________________________________________。
(3)实验内容:
(填写题给信息表中的序号)
实验方案
实验现象
有关化学方程式
(4)实验结论:
______________________________________________________________。
(5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因。
1.下列说法中正确的是( )。
A.ⅠA、ⅡA族元素的原子,其半径越大,越难失去电子
B.元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
C.原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数
D.所有主族元素的原子,形成单原子离子时的化合价和它的族序数相等
2.(2012北京理综)已知33As、35Br位于同一周期,下列关系正确的是( )。
A.原子半径:
As>Cl>P
B.热稳定性:
HCl>AsH3>HBr
C.还原性:
As3->S2->Cl-
D.酸性:
H3AsO4>H2SO4>H3PO4
3.几种短周期元素部分性质的数据见下表:
元素
性质
元素编号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
0.66
1.36
1.23
1.10
0.99
1.54
0.70
最高正
化合价
无
+2
+1
+5
+7
+1
+5
最低负
化合价
-2
无
无
-3
-1
无
-3
下列说法正确的是( )。
A.③⑥号元素都是金属元素
B.⑤的单质(M)与水反应的化学方程式为2M+2H2O===2MOH+H2↑
C.⑥是该周期元素中原子半径最小的元素
D.①、⑥号元素只能形成一种白色化合物
4.(2013广东深圳实验中学综合测试)下表是元素周期表的一部分,有关说法正确的是( )。
A.a、b、e、f四种元素的原子半径:
e>f>b>a
B.h、i两种元素阴离子的还原性:
h>i
C.a、g两种元素氢化物的稳定性:
a<g
D.d、e、f三种元素最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强
5.元素周期表揭示了许多元素的相似性和递变规律,同一周期元素所构成的某些微粒往往具有相同的电子数,周期表中主族元素可以构成许多电子数为10或18的微粒。
如下列周期表中所示的一些物质或离子。
(1)写出⑥元素的离子结构示意图_____________________________________________。
(2)比较③④⑤⑥⑦形成的单核离子的半径大小:
________>________>________>________>________。
(写离子符号)
(3)①元素与⑤元素的氢氧化物有相似的性质,写出①元素的氢氧化物与足量的NaOH溶液反应的离子方程式____________________________________________________________。
(4)分别写出含有⑥号元素的某种18电子的微粒和含有②号元素的两种10电子的离子间反应的离子方程式:
____________________,____________________。
参考答案
基础梳理整合
一、1.核电荷数 核内质子数
2.电子层数 核电荷数从小到大 电子层数 最外层电子数 电子层数从小到大 最外层电子数
3.
(1)32
(2)8、9、10 18
4.
(2)①金属和非金属的分界线 ②过渡元素 ③F、Cl、S、P
即时训练1
D
即时训练2
B
二、1.元素的性质 周期性
2.原子核外电子排布
3.相同 逐渐增大 增大 相同 主族序数(O、F除外) 主族序数-8(金属无负价) 主族序数 增强 减弱 减弱 增强 容易 增强 困难 减弱
即时训练3
B
即时训练4
D
核心归纳突破
【例1】D 解析:
①中,2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,但金属性Fe>Cu;②甲、乙两元素原子的最外层电子数相同,且甲的原子半径小于乙的原子半径,则甲的金属性小于乙的金属性;④元素金属性的强弱与失电子的难易程度有关,而与失电子的数目多少无关,如金属性Na>Mg>Al,而参加反应时分别变为Na+、Mg2+、Al3+,失电子数目从少到多。
【例2】C 解析:
短周期元素原子形成的离子都具有稀有气体原子的结构,其中阳离子与上一周期稀有气体原子的结构相同,阴离子与同一周期稀有气体原子的结构相同,再根据离子所带电荷数,可确定原子序数为a>b>d>c,B项错误;根据原子半径的递变规律知它们的原子半径为B>A>C>D,A项错误;电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增加而减小,C正确;A、B是金属,A、B同周期,且A的原子序数大于B,B的还原性强,D错误。
拓展应用1 B 解析:
甲为H,乙为N,丙为Na,丁为Al。
原子半径Na>Al>N>H,离子半径Na+>Al3+,A、C正确;HNO3、NaOH、Al(OH)3三者间能两两发生反应,D正确。
【例3】答案:
(1)三 ⅤA
(2)NH3
(3)∶
∶∶C∶∶
∶ (4)N2O5 (5)N4S4
解析:
本题是对元素周期律、元素周期表的考查,重在考查学生的理解推断能力。
根据元素的相对位置可知X、Y两元素在第二周期,而Z、W两元素在第三周期,在第三周期中的所有元素中,只有P元素的核外电子总数是其最外层电子数的3倍,故四种元素分别为C、N、P、S。
(1)P元素在周期表中的位置为第三周期ⅤA族。
(2)在这四种氢化物中碱性最强的是NH3。
(3)XW2的化学式为CS2,其电子式类似于CO2。
(4)N元素的最高价为+5,故其最高价氧化物为N2O5。
(5)设该二元化合物的分子式为NxSy,据题意有
<y<
,故y=4,x=
=4,所以该化合物的化学式为N4S4。
拓展应用2 A 解析:
由几种元素在周期表中的位置知:
X为N,Y为O,Z为Al,W为S,Q为Cl。
原子半径Z应最大,故B错;Y2-和Z3+具有相同的电子层结构,故C错;Q的非金属性比W的强,Q对应的最高价氧化物对应的水化物的酸性更强些,故D错。
【例4】答案:
(1)第二周期ⅥA族
(2)HClO4 H2S
(3)Cl2、O3、ClO2(任写两种,其他合理答案均可)
(4)H2S(g)+3/2O2(g)===SO2(g)+H2O(l) ΔH=-akJ·mol-1
(5)Na+[∶H]- NaH+H2O===NaOH+H2↑
解析:
由于五种元素分属于三个短周期,且原子序数依次增大,X、Z同主族,故X一定是H;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子,故Y是O,M是S;则Z是Na;G是Cl;
(1)氧元素位于第二周期ⅥA族;
(2)上述元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4;非金属气态氢化物还原性最强的是H2S;(3)臭氧、氯气和二氧化氯等均可作为水的消毒剂;(4)硫化氢的燃烧热已知时,其燃烧的热化学方程式为H2S(g)+3/2O2(g)===SO2(g)+H2O(l) ΔH=-akJ·mol-1;(5)氢化钠的电子式为Na+[∶H]-;氢化钠和水反应生成氢气和氢氧化钠:
NaH+H2O===NaOH+H2↑。
实验探究拓展
实验典例
答案:
(1)研究同周期元素性质递变规律
(2)烧杯、试管、酒精灯、试管夹、胶头滴管、镊子、小刀、玻璃片、砂纸、火柴等 金属钠、镁条、铝条、稀盐酸、新制氯水、新制H2S饱和溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液、酚酞溶液等
(3)
实验方案
实验现象
有关化学方程式
①
B
Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑
②
F
H2S+Cl2===S↓+2HCl
③
A
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
④
D
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
⑤
C
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
⑥
E
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
(4)金属性:
Na>Mg>Al;非金属性:
Cl>S
(5)根据元素周期律:
同周
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