物质结构元素周期表律学生讲义.docx
- 文档编号:8649894
- 上传时间:2023-02-01
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:119.89KB
物质结构元素周期表律学生讲义.docx
《物质结构元素周期表律学生讲义.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物质结构元素周期表律学生讲义.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
物质结构元素周期表律学生讲义
第一章、物质结构、元素周期律
第一节、物质结构
一、原子的构成
1.原子的构成
⑴原子核:
带正电,几乎集中了原子的全部质量,体积只占原子体积的千亿分之一。
⑵质子:
带一个单位正电荷,单位质子和中子的质量基本相同,约为单位电子质量的1836倍。
质子数决定了元素的种类。
⑶中子:
不带电。
中子数与质子数一起决定了同位素的种类。
⑷电子:
带一个单位负电荷。
电子的排布决定了元素在周期表中的位置。
决定元素原子化学性质的电子又称价电子(主族元素的价电子即是其最外层电子)。
多数元素原子的化学性质仅由其最外层电子数(价电子数)决定。
2.微粒间数目关系
质子数(Z)=核电荷数=原子数序
原子序数:
按质子数由小大到的顺序给元素排序,所得序号为元素的原子序数。
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
中性原子:
质子数=核外电子数
阳离子:
质子数=核外电子数+所带电荷数
阴离子:
质子数=核外电子数-所带电荷数
3.原子表达式及其含义
A表示X原子的质量数;Z表示元素X的质子数;
d表示微粒中X原子的个数;c±表示微粒所带的电荷数;
±b表示微粒中X元素的化合价。
二、“三素”的比较
1.元素:
具有相同的核电荷数(即质子数)的同类原子的总称
判断不同微粒是否属于同一元素的要点是:
单原子核+质子数相同,而不管微粒是处于何种状态(游离态或化合态)或价态(各种可能的负价、0价、各种可能的正价)。
2.核素:
人们把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。
换言之,核素是一种具体原子的另一称呼。
3.同位素:
具有相同质子数和不同中子数的同种元素的原子,互称同位素。
换言之,同一元素的不同核素,互称同位素。
⑴同位素中“同”的含义
是指元素符号、质子数、电子数、电子排布、在周期表中位置相同、原子的化学性质等相同,它们的物质性质略有差异。
⑵同位素的特征
①同一元素的不同同位素原子的化学性质基本相同。
②天然存在的元素里,不论是游离态还是化合态,各种天然同位素原子所占的百分比一般是不变的。
三、相对原子质量、相对分子质量的概念和有关计算
1.(同位素)原子的相对原子质量(精确值)
⑴概念:
某元素一个(同位素)原子的质量与一个12C原子的质量的1/12的比值(所以12C原子的相对原子质量恰好为12)。
其单位为1,或说没有单位,因为是两个质量的比值。
⑵近似相对原子质量:
数值上等于该原子的质量数(质子数和中子数之和)。
(近似值)
2.元素的(平均)相对原子质量(平均值)
⑴概念:
某元素各种同位素原子的相对原子质量与其原子百分数(原子个数百分比,丰度)乘积的和。
元素周期表中的数值就是元素的(平均)相对原子质量。
(加权平均)
⑵元素的近似(平均)相对原子质量:
某元素的各种同位素原子的质量数与其原子百分数乘积的和。
(近似平均值)
3.相对分子质量:
组成分子的各原子的相对原子质量的总和。
4.理解。
对于有同位素的元素来说
⑴原子的相对原子质量≠原子的质量数≠元素的(近似)相对原子质量。
⑵只有具体的原子才有质量数,元素没有质量数。
⑶元素的相对原子质量不仅与其各同位素原子的相对原子质量有关,还与其在自然界中所占的原子百分数(丰度)有关
⑷原子百分数(a1%、a2%…):
在自然界中,某元素的某种同位素原子的数目占该元素所有同位素原子总数的百分比。
指各种原子的个数百分比或物质的量百分比,而非质量百分比,但两者可通过原子的相对原子质量来换算。
5.有关计算表达式
Mi=
=
=M1·a1%+M2·a2%+…
=质量数=Ai
=M′1·.a1%+M′2·.a2%+……
四、核外电子排布的表示方法
⑴原子结构简(示意)图:
圆圈内数字表示质子数,弧线表示能层(电子层),弧线内数字表示该能层(电子层)中的电子数。
如镁原子的原子结构简图为(见右图):
第二节、元素周期律
一、元素周期表及其结构
1.元素周期表:
电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成横行;最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行,得到的表叫元素周期表。
元素周期表是元素周期律的具体表现形式,它反映了元素之间相互联系的规律。
2.元素周期表的结构
⑴周期:
具有相同的电子层数的元素按原子序数递增的顺序排列成的横行叫周期。
长式周期表有7个周期:
1、2、3周期为短周期;4、5、6周期为长周期;7为不完全周期。
目前1~7周期元素数目分别为2、8、8、18、18、32、26。
周期序数=电子层数。
⑵族:
最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序排成的纵行叫族(除8、9、10列)。
长式元素周期表有18纵行,分为16个族。
主族:
由短周期元素和长周期元素共同构成的族。
用族序数后加字母A表示。
7个。
副族:
完全由长周期元素构成的族。
用族序数(罗马数字)后加字母B表示。
7个。
第Ⅷ族:
第8、9、10纵行。
0族:
第18列稀有气体元素。
⑶镧系元素:
周期表中[行6,列3]的位置,共15种元素。
⑷锕系元素:
周期表中[行7,列3]的位置,共15种元素。
均为放射性元素
⑸过渡元素:
第Ⅷ族加全部副族共六十多种元素的通称,因都是金属,又叫过渡金属。
[练习]
A
0
1
氦He
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
2
氖Ne
3
氩Ar
4
氪Kr
5
氙Xe
6
1.上表是元素周期表的一部分,请将对应的元素名称和符号填入上表。
2.仿照第一列,填写下列表格。
元素名称
钠
铝
硫
氯
元素符号
Na
元素类别
金属元素
原子结构示意图
在周期表中的位置
第三周期
第
A族
最高价氧化物的化学式
Na2O
最低价氢化物的化学式
最高价氧化物对应水化物化学式及酸碱性
NaOH
碱性
二、元素周期律
1、元素的金属性或非金属性强弱的判断
(1).元素金属性强弱比较方法
①与水(或非氧化性酸)反应置换氢的难易。
越易,金属性越强。
②最高价氧化物的水化物碱性强弱。
越强,金属性越强。
③互相置换反应(金属活动性顺序表)。
金属性较强的金属可以把金属性较弱的金属从其盐溶液中置换出来。
注意,较活泼的金属不能活泼到和盐溶液中的水反应。
④单质的还原性或离子的氧化性(电解中在阴极上得电子的先后)。
一般地来说,阳离子氧化性越弱,电解中在阴极上越难得电子,对应金属元素的金属性越强。
⑤原电池反应中正负极。
负极金属的金属性强于正极金属。
金属活动性顺序:
K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au
(2).元素非金属性强弱比较方法
①与H2化合的难易及氢化物的稳定性。
越易化合、氢化物越稳定,则非金属性越强。
②最高价氧化物的水化物酸性强弱。
酸性越强,则非金属性越强。
③单质的氧化性或离子的还原性。
阴离子还原性越弱,则非金属性越强。
④互相置换反应。
非金属性强的元素可以把非金属性弱的元素从其盐中置换出来。
2、微粒(原子及离子)半径大小比较规律
⑴影响原子(或离子)半径大小的因素
①电子层数越多,半径越大;②.电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。
⑵具体规律
①同主族元素的原子半径(或离子半径)随核电荷数的增大而增大。
如:
F- ②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)。 如: Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl。 ③电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小。 如: F->Na+>Mg2+>Al3+。 ④同种元素的微粒半径: 阳离子<原子<阴离子。 如Na+<Na;Cl<Cl-。 ⑤同一元素不同价态的微粒半径,价态越高离子半径越小。 如Fe>Fe2+>Fe3+。 ⑥稀有气体元素的原子半径大于同周期元素原子半径(测量方法不同)。 第三节、化学键 离子键和共价键同属于化学键,它们都是相邻的原子之间强烈的相互作用,由于离子键和共价键是微观领域的结构,容易混淆,在解题过程中常常出错。 要掌握离子键和共价键的概念,以及离子化合物和共价化合物的电子式表示方法。 考点1化学键的涵义: (1)化学键是指使离子相结合或原子相结合的强烈的相互作用力。 化学键根据成键的微粒以及微粒与微粒之间的相互作用不同分为离子键、共价键和金属键。 考点2离子键和共价键的形成: (1)离子键是指阴、阳离子之间通过静电作用所形成的化学键。 这里的静电作用包括引力和斥力。 (2)原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键。 化学键 离子键 共价键 定义 阴、阳离子通过静电作用形成的化学键 原子间通过共用电子对形成强烈的相互作用 成键微粒 阴、阳离子 原子 成键元素 ⅠA、ⅡA族的活泼金属元素和ⅥA、ⅦA族的活泼非金属元素之间 (注意含铵盐) 一般为非金属元素之间 特点 阴、阳离子间的静电作用 原子间共用电子对 存在范围 离子化合物 离子化合物、共价化合物 考点3离子化合物和共价化合物的概念: (1)阴阳离子间通过离子键所形成的化合物叫离子化合物。 常见的离子化合物有: ①活泼金属(如K,Ca,Na,Mg等)和活泼非金属(如卤素,O,S,N等)所形成的化合物;②含氧酸盐;③强碱;④铵盐。 (2)原子间通过共价键所形成的化合物叫共价化合物。 大多数非金属化合物都是共价化合物。 (3下列物质属于离子化合物的是()A.O3B.H2OC.K2SO4D.C2H5OH 考点4共价键的类型 : 共价键又分极性共价键(简称极性键)和非极性共价键(简称非极性键)。 非极性键 极性键 概念 同种元素原子形成的共价键,共用电子对没有发生偏移 不同种元素原子形成的共价键,共用电子对发生偏移 原子吸引电子能力 相同 不同[来源: 学.科.网Z.X.X.K] 共用电子对 不偏向任何一方 偏向吸引电子能力强的原子 成键原子电性 电中性 显电性 形成条件 由同种非金属元素组成 由不同种非金属元素组成 考点5化学键与分子间作用力 概念 范围 能量 性质影响 化学键 相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用 分子内或某些晶体内 键能一般为: 12~800KJ/mol 主要影响分子的化学性质 分子间 作用力 物质的分子间存在的微弱的相互作用 分子间 约几个至数十个KJ/mol 主要影响物质的物理性质 分子间作用力: 分子间存在着将分子聚集在一起的作用力。 又称范德华力。 特点: (1)影响物质熔沸点和溶解性等物理性质,不影响化学性质。 (2)分子间作用力比化学键弱 (3)氢键称作“键”,但是不属于“化学键”,氢键属于一种比范德华力略强的分子间作用力,存在于HF、H2O、NH3间。 (4)比较键能: 化学键>氢键>范德华力 氢键作用结果 (1)使含有氢键的物质的熔、沸点大大升高。 如: 水的沸点高、氨易液化等。 (2)对物质的溶解性也有影响,如: NH3极易溶于水。 考点6典型的离子化合物和共价化合物 (1)离子化合物中阴阳离子按一定的方式有规则地排列形成离子晶体。 离子晶体一般易溶于水而难溶于有机溶剂中,难压缩,难挥发,具有较高的熔沸点,在水溶液或熔融状态下能导电,如NaCl,BaSO4,NH4C1等。 (2)在共价键形成的物质中,有一类物质,它们原子间通过共价键相互连结向空间伸展形成具有的物质,这类物质中没有单个的分子存在,这样的物质所形成的晶体称为原子晶体,典型的代表物是金刚石,石英(二氧化硅)等。 原子晶体一般不溶于任何溶剂,硬度大,具有很高的熔沸点。 在只以共价键形成的物质中除原子晶体外的一系列物质,它们靠分子间作用力按一定的规则排列形成晶体,这样的晶体称为分子晶体。 如干冰,冰,白磷,C60等。 分子晶体一般熔沸点较低。 典型例题1: 下列叙述错误的是(A)A离子化合物中不可能存在非极性键(如Na2O2) B离子键只存在于离子化合物中,不存在共价化合物中C由极性键结合的分子不一定是极性分子(如CO2是极性键形成的非极性分子)D极性分子中一定不含非极性键 典型例题2: 下列反应过程中,同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是(C) A.NH4ClNH3↑+HCl↑B.NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 C.2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2OD.2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 典型例题2: 在①H2、②NaCl、③H2O、④Na2O2、、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦CO2、⑧NH4NO3、⑨Na2O、⑩HCl。 这些物质中,只含有离子键的是: ②⑨;只含有共价键的是: ①③⑤⑦⑩; 即含有离子键又含有共价键的是: ④⑥⑧;属于离子化合物的是: ②④⑥⑧⑨; 属于共价化合物的是: ③⑤⑦⑩。 经典结论1: 化学反应的实质就是旧化学键的断裂,新化学键形成的过程。 经典结论2: 化学键的存在: ①稀有气体单质中不存在化学键;②多原子单质分子中存在共价键;③非金属化合物分子中存在共价键(包括酸);④离子化合物中一定存在离子键,可能有共价键的存在(Na2O2、NaOH、NH4Cl),共价化合物中不存在离子键;⑤离子化合物可由非金属构成,如: NH4NO3、NH4Cl。 经典结论3: a、离子化合物中一定含有离子键,也可能含有共价键;b、共价化合物中一定含有共价键,一定不含有离子键;c、离子键只存在于离子化合物中,不存在共价化合物中;d、共价键可能存在于单质、离子化合物和共价化合物中 考点7结构简单的常见原子、离子、分子、离子化合物的电子式,用电子式表示结构简单的常见离子化合物、共价分子的形成过程。 表示方法是: 电子式。 在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子数,以简明地表示原子、离子的最外电子层的电子排布,这种式子称为“电子式”。 复习元素周期律和周期表,完成下列表格。 同周期元素(从左到右) 同主族元素(从上到下) 原子序数 电子层数 最外层电子数 原子半径 金属性 非金属性 氢化物稳定性 最高价氧化物 对应水化物 酸性 碱性 [经典例题] 例1: 下列叙述错误的是() A.13C和14C属于同一种元素,它们互为同位素 B.1H和2H是不同的核素,它们的质子数相等 C.14C和14N的质量数相等,它们的中子数不等 D.6Li和7Li的电子数相等,中子数也相等 【变式训练】 是重要的核工业原料,在自然界的丰度很低。 的浓缩一直为国际社会关注。 下列有关 说法正确的是() A. 原子核中含有92个中子B. 原子核外有143个电子 C. 与 互为同位素D. 与 互为同素异形体 【变式训练】我国科学家在世界上首次合成了三种新核素,其中一种新核素的名称是铪-185,符号185Hf,下列关于铪-185的叙述,不正确的是() A.它是一种新的原子B.它是一种新的元素 C.它的质量数为185D.它是铪-180的一种新的同位素 击破考点: 有关粒子结构示意图的考查 例2: 从某微粒的原子结构示意图反映出() A.质子数和中子数B.中子数和电子数 C.核电荷数和各电子层排布的电子数D.质量数和各电子层排布的电子数 【变式训练】 和 两离子的电子层结构相同,则a等于() A.b-m-nB.b+m+nC.b-m+nD.m-n+b 击破考点: 围绕核外电子的排布情况 例3: 两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,则在周期表的前10号元素中,满足上述关系的元素共有 A.1对B.2对C.3对D.4对 【变式训练】下列各组给定原子序数的元素,不能形成原子数之比为1: 1稳定化合物的是 A.3和17B.1和8C.1和6D.7和12 击破考点: 微粒半径大小、电子数及电荷数的比较 例4: X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构,X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径;Z和Y两元素的原子核外电子层次相同,Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。 X、Y、Z三种元素原子序数的关系是 A.X>Y>Z B.Y>X>Z C.Z>X>Y D.Z>Y>X 【变式训练】已知1-18号元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-都具有相同的电子层结构,下列关系正确的是() A.质子数c>bB.离子的还原性Y2->Z- C.氢化物的稳定性H2Y>HZD.原子半径X 击破考点: 了解1-18号元素的原子核外电子排布,能用原子结构示意图表示原子和简单离子的结构 例5: 周期表中16号元素和4号元素的原子相比较,前者的下列数据是后者4倍的是() A.电子数B.最外层电子数C.电子层数D.次外层电子数 【变式训练】(2008广东卷)下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是() ①原子序数为15的元素的最高化合价为+3 ②ⅦA族元素是同周期中非金属性最强的元素 ③第二周期ⅣA族元素的原子核电荷数和中子数一定为6 ④原子序数为12的元素位于元素周期表的第三周期ⅡA族 A.①②B.①③C.②④D.③④ 【变式训练】若短周期中的两种元素可形成原子个数比为 的化合物,则这两种元素的原子序数之差不可能是 () A.1B.3C.5D.6 击破考点: 认识元素周期律的本质,掌握同一周期、同一主族元素的原子结构与元素性质递变规律的关系 例6: 有X、Y两种元素,原子序数≤20,X的原子半径小于Y,且X、Y原子的最外层电子数相同(选项中m、n均为正整数)。 下列说法正确的是() A.若X(OH)n为强碱,则Y(OH)n也一定为强碱 B.若HnXOm为强酸,则X的氢化物溶于水一定显酸性 C.若X元素形成的单质是X2,则Y元素形成的单质一定是Y2 D.若Y的最高正价为+m,则X的最高正价一定为+m 击破考点: 考查有关元素周期律的内容 例7: 下列说法正确的是() A. A族元素的金属性比 A族元素的金属性强 B. A族元素的氢化物中,稳定性最好的其沸点也最高 C.同周期非金属氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增强 D.第三周期元素的离子半径从左到右逐渐减小 【变式训练】短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增,其原子的最外层电子数之和为13。 X与Y、Z位于相邻周期,Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者是Y原子最外层电子数的3倍。 下列说法正确的是() A.X的氢化物溶于水显酸性 B.Y的氧化物是离子化合物 C.Z的氢化物的水溶液在空气中存放不易变质 D.X和Z的最高价氧化物对应的水化物都是弱酸 击破考点: 综合题的考查 例8: 下表为元素周期表的一部分,请参照元素①-⑧在表中的位置,用化学用语回答下列问题: 族 周期 IA 0 1 ① ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 2 ② ③ ④ 3 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ (1)④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为_________________________。 (2)②、 、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_________________________。 (3)①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物,写出其中一种化合物的电子式: ____________________。 (4)由表中两种元素的原子按1: 1组成的常见液态化合物的稀液易被催化分解,可使用的催化剂为(填序号)_________________。 a.MnO2b.FeCl3c.Na2SO3d.KMnO4 (5)由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应: X溶液与Y溶液反应的离子方程式为_____________________, N→⑥的单质的化学方程式为________________。 常温下,为使0.1mol/LM溶液中由M电离的阴、阳离子浓度相等,应向溶液中加入一定量的Y溶液至_________________。 【变式训练】已知①A、B、C、D四种物质均含元素X,有的还可能含有元素Y、Z。 元素Y、X、Z的原子序数依次递增。 ②X在A、B、C、D中都不呈现它的最高化合价。 ③室温下单质A与某种常见一元强碱溶液反应,可得到B和C。 ④化合物D受热催化分解,可制得元素Y的单质。 (1)元素X是,Z是。 (2)写出③中反应的化学方程式: 。 (3)写出④中反应的化学方程式: 【变式训练15】制冷剂是一种易被压缩、液化的气体,液化后在管内循环,蒸发时吸收热量,使环境温度降低,达到制冷目的。 人们曾经采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂,但它们不是有毒,就是易燃。 于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。 据现有知识,某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下: (1)氢化物的易燃性: 第二周期: >>H2O>HF 第三周期: SiH4>PH3>> (2)化合物的毒性: PH3>NH3;H2S>H2O;CS2CO2;CCl4>CF4,于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。 (3)已知CCl4的沸点为76.80C,CF4的沸点为—1280C,新制冷剂的沸点范围应介于其间。 经过较长时间的反复试验,一种新的制冷剂氟里昂CF2Cl2终于诞生了,其他类似的还可以是 。 (4)然而,这种制冷剂造成了当今的某一个环境问题是。 但求助于周期表中元素及其化合物变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。 (填写字母,多选扣分) ①毒性;②沸点;③易燃性;④水溶性;⑤颜色 A、①②③B、②④⑤C、②③④ 例9、写出下面离子的电子式: Na+,Mg2十,C1一,S2— 【变式训练16】写出下列物质的电子式。 MgCl2NaOHN2 CCl4CO2HC1 H2ONH3Na2S Na2O2HFNaBr 例10、用电子式表示NaCl、K2S、HC1的形成过程: 化学键的经典例题 一、选择题 1.下列化合物中既有离子键又有共价键的是(D) A.MgCl2B.SiO2C.H2OD.NaOH 2.下列说法中,错误的是(A) A.含有共价键的化合物一定是共价化合物 B.共价化合物中一定含有共价键 C.含有离子键的化合物一定是离子化合物 D.双原子单质分子中的共价键一定是非极性键(注意: 一定指的是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物质 结构 元素 周期表 学生 讲义