优化方案届高三化学一轮复习教师文档第5章 物质结构 元素周期律第2讲元素周期表元素周期律.docx
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优化方案届高三化学一轮复习教师文档第5章物质结构元素周期律第2讲元素周期表元素周期律
第二讲 元素周期表 元素周期律
[考纲展示]
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规律。
考点一 元素周期表[学生用书P107]
一、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=核电荷数=核外电子数。
二、编排原则
三、元素周期表的结构
1.周期(7个横行,7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
32
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
118
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
Ⅷ族
第8、9、10共3个纵行
0族
第18纵行
四、元素周期表中元素的分区
1.分界线:
如上图所示,沿着元素周期表中B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po的交界处画一条斜线,即为金属元素和非金属元素的分界线(氢元素除外)。
2.金属元素:
位于分界线的左面区域,包括所有的过渡元素和部分主族元素。
3.非金属元素:
位于分界线的右面区域,包括部分主族元素和0族元素。
4.分界线附近的元素,既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性。
五、元素周期表中的特殊位置
1.过渡元素:
元素周期表中部从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列共六十多种元素,这些元素都是金属元素。
2.镧系:
元素周期表第六周期中,57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
3.锕系:
元素周期表第七周期中,89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
4.超铀元素:
在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。
1周期表18个纵行是16个族,第8、9、10纵行为一族。
2在描述元素在Ⅷ族时,不要写成ⅧB。
3元素周期表中,族序数Ⅱ、Ⅲ是主族和副族的分界线,第一次分界时主族ⅡA在副族ⅢB之前,第二次分界时副族ⅡB在主族ⅢA之前。
4同周期第ⅡA族和第ⅢA族原子序数的差值可能为1、11、25。
(2015·高考福建卷)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右所示,其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。
下列说法不正确的是( )
A.原子半径:
W>Z>Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:
X>W>Z
C.最简单气态氢化物的热稳定性:
Y>X>W>Z
D.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
[解析] 从元素周期表的局部图可知短周期元素X、Y、Z、W为二、三周期元素,W位于第三周期,W原子的质子数是其最外层电子数的三倍,故W是P元素,据此推出X、Y、Z分别是氮、氧、硅。
根据四种元素在周期表中的位置关系可知,原子半径:
Z>W>X>Y,A项错误;非金属性:
O>N>P>Si,最高价氧化物对应水化物的酸性:
HNO3>H3PO4>H2SiO3,即X>W>Z,氢化物的热稳定性:
H2O>NH3>PH3>SiH4,即Y>X>W>Z,B、C项正确;主族元素除O、F外,其他元素最高化合价都等于其主族序数,D项正确。
[答案] A
—直接相邻的原子序数关系
(1)“┳”型
(2)“┻”型
(3)“╋”型
1.(2013·高考浙江卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的位置如下表所示,其中X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,则下列说法中正确的是( )
X
Y
Z
W
Q
A.钠与W可能形成Na2W2化合物
B.由Z与Y组成的物质在熔融时能导电
C.W得电子能力比Q强
D.X有多种同素异形体,而Y不存在同素异形体
解析:
选A。
根据X原子的结构特点确定X元素,并结合五种元素在周期表中的相对位置关系确定其他元素,再结合各选项分析、解决问题。
X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半,而原子的最外层电子数不超过8个,则X为C元素,结合五种元素的相对位置关系,从而可知,Y为O元素,Z为Si元素,W为S元素,Q为Cl元素。
O和S元素同处第ⅥA族,类比Na和O元素形成化合物Na2O2,推测Na和S元素可形成化合物Na2S2,A项正确。
Si和O元素形成的SiO2为原子晶体,在熔融状态下不导电,B项错。
Cl元素的非金属性比S元素的强,则Cl原子得电子能力比S原子强,C项错。
C元素可形成金刚石、石墨、C60等多种同素异形体,O元素可形成O2、O3等同素异形体,D项错。
题组一 元素周期表的结构
1.第三周期第ⅣA族的元素是________(填元素符号,下同);Na元素的原子序数为11,其相邻的同族元素的原子序数是________;短周期元素中,族序数等于周期序数的元素有________,族序数等于周期序数2倍的元素有________,周期序数等于族序数2倍的元素有________。
解析:
第三周期第ⅣA族元素的原子有3个电子层,最外层电子数为4,其核外电子排布为2、8、4,即14号元素Si;与Na元素(原子序数为11)相邻的同族元素的原子序数是11-8=3或11+8=19;在短周期元素中,族序数等于周期序数的元素有第一周期第ⅠA族的H元素,第二周期第ⅡA族的Be元素,第三周期第ⅢA族的Al元素;族序数等于周期序数2倍的元素有第一周期第ⅡA族元素(不存在此元素),第二周期第ⅣA族的C元素,第三周期第ⅥA族的S元素;周期序数等于族序数2倍的有第二周期第ⅠA族的Li元素。
答案:
Si 3、19 H、Be、Al C、S Li
2.(教材改编)判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)最外层电子数为2的元素一定在第ⅡA族。
( )
(2)元素周期表中第Ⅷ族元素种类最多。
( )
(3)第三、四周期同主族相邻元素的原子序数之差都是18。
( )
(4)同周期的ⅡA族元素与ⅢA族元素的原子序数之差都相同。
( )
(5)115号元素位于第七周期第ⅤA族。
( )
(6)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族。
( )
(7)位于同一主族的甲、乙两种元素,甲的原子序数为x,则乙的原子序数可能为x+4。
( )
(8)位于同一周期的甲、乙两种元素,甲位于ⅠA族,原子序数为x,乙位于ⅢA族,则乙原子序数可能为x+19。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)×
题组二 元素周期表的应用
3.(2015·福建莆田高三质检)原子序数为Z的元素R,在周期表中位于A、B、C、D四种元素的中间,如图所示。
A、B、C、D四种元素的原子序数之和为下列数据,其中不可能是( )
C
A
R
B
D
A.4ZB.4Z+10
C.4Z+5D.4Z+14
解析:
选C。
由周期表的结构可知C与R或R与D的原子序数之差可能为8、18、32。
即C、D原子序数之和存在三种情况:
2Z、2Z+10或2Z+14。
而A、B原子序数之和为2Z(如图)。
C
A
ZR
B
D
4.(2013·高考福建卷)四种短周期元素在周期表中的位置如右图,其中只有M为金属元素。
下列说法不正确的是( )
A.原子半径Z B.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱 C.X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小 D.Z位于元素周期表中第二周期、第ⅥA族 解析: 选B。 根据题干中图示及只有M为金属元素不难推断出M为Al,X为Si,Y为N,Z为O。 B项,HNO3的酸性比H2SiO3强。 1.同周期主族元素原子序数差的关系 (1)短周期元素原子序数差=族序数差; (2)两元素分布在过渡元素同侧时,原子序数差=族序数差;两元素分布在过渡元素两侧时,第四或第五周期元素原子序数差=族序数差+10,第六周期元素原子序数差=族序数差+24; (3)第四、五周期的ⅡA与ⅢA族元素原子序数差都为11,第六周期的ⅡA与ⅢA族元素原子序数差为25。 2.同主族、邻周期元素的原子序数的关系 (1)ⅠA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差2、8、8、18、18、32; (2)ⅡA族和0族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、8、18、18、32; (3)ⅢA~ⅦA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、18、18、32。 考点二 元素周期律及应用 一、定义 元素的性质随原子序数的递增而呈周期性变化的规律。 二、实质 元素原子核外电子排布周期性变化的结果。 三、具体表现形式 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 相同 逐渐增多 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 离子半径 阳离子半径逐渐减小,阴离子半径逐渐减小;r(阴离子)>r(阳离子) 逐渐增大 性质 化合价 最高正化合价由+1→+7(O、F除外),负化合价=-(8-主族序数) 相同,最高正化合价=主族序数(O、F除外) 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 离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐增强,阴离子还原性逐渐减弱 阳离子氧化性逐渐减弱,阴离子还原性逐渐增强 气态氢化物稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱酸性逐渐增强 碱性逐渐增强酸性逐渐减弱 四、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。 五、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。 1对于主族元素而言,元素的最高正化合价和主族序数相同,但是氟没有正价,氧无最高正价,一般为零价或负价。 2判断元素非金属性或金属性的强弱,依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。 3根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时,必须是其最高价氧化物。 (2015·高考北京卷)下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是( ) A.酸性: H2SO4>H3PO4 B.非金属性: Cl>Br C.碱性: NaOH>Mg(OH)2 D.热稳定性: Na2CO3>NaHCO3 [解析] A.S、P位于同一周期,且S位于P的右侧。 同周期元素从左向右非金属性逐渐增强,故非金属性S>P,所以H2SO4的酸性大于H3PO4。 B.Cl、Br位于同一主族,Cl位于Br的上方,同主族元素由上到下非金属性逐渐减弱,故非金属性Cl>Br。 C.Na、Mg是同周期元素,Na位于Mg的左侧,故Na的金属性比Mg的强,则NaOH的碱性比Mg(OH)2的强。 D.NaHCO3的热稳定性差,是由于HCO 3受热易分解。 [答案] D 2.(2014·高考山东卷)根据原子结构及元素周期律的知识,下列推断正确的是( ) A.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱 B.核外电子排布相同的微粒化学性质也相同 C.Cl-、S2-、Ca2+、K+半径逐渐减小 D. Cl与 Cl得电子能力相同 解析: 选D。 A.同主族的非金属元素,从上到下非金属性逐渐减弱,最高价含氧酸的酸性依次减弱。 含氧酸不一定是最高价含氧酸,该选项错误。 B.K+、Ca2+、S2-、Cl-的核外电子排布相同,都是 ,但化学性质不同,如S2-、Cl-具有还原性,而K+、Ca2+具有氧化性,该选项错误。 C.根据“具有相同电子层结构的离子,核电荷数越大微粒半径越小”可知,半径: S2->Cl->K+>Ca2+,该选项错误。 D. Cl与 Cl属于同种元素,具有相同的核外电子排布: ,得电子能力相同,该选项正确。 题组一 对元素周期律的考查 1.(2015·山东济南期末)下列说法正确的是( ) A.形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力 B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱 C.第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强 D.元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果 解析: 选D。 形成离子键的阴、阳离子间存在静电作用,该静电作用既包括静电吸引,也包括静电排斥;同主族元素,从上至下,氢化物的还原性依次增强;第三周期非金属元素最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强,但稀有气体除外;由于元素原子核外电子排布的周期性变化,引起原子最外层电子排布出现周期性变化,则元素性质出现周期性变化。 2.(2015·山东沾化模拟)下列各组中的性质比较,不正确的是( ) A.稳定性: NH3>PH3>SiH4 B.酸性: HClO4>H2SO4>H3PO4 C.碱性: KOH>NaOH>Mg(OH)2 D.还原性: F->Cl->Br- 解析: 选D。 由于非金属性N>P>Si,则稳定性NH3>PH3>SiH4,故A正确。 由于非金属性Cl>S>P,则酸性HClO4>H2SO4>H3PO4,故B正确。 由于金属性K>Na>Mg,则碱性KOH>NaOH>Mg(OH)2,故C正确。 由于单质的氧化性F2>Cl2>Br2,则还原性F- 题组二 金属性、非金属性的比较和应用 3.(2015·河南郑州第一次质量检测)依据元素周期表及其规律,下列推断一定正确的是( ) A.酸性: H2SiO3>H2CO3 B.热稳定性: HI>HBr>HCl C.碱性: CsOH>NaOH D.若离子半径: R2->M+,则原子序数: R>M 解析: 选C。 碳、硅同主族,碳的非金属性比硅强,故酸性H2CO3>H2SiO3,A项错误;非金属性Cl>Br>I,故氢化物的稳定性HI R2->M+,则原子序数可能: M>R,D项错误。 4.(2015·江苏扬州模拟)下列实验不能达到预期目的的是( ) 序号 实验操作 实验目的 A Cl2、Br2分别与H2反应 比较氯、溴的非金属性强弱 B MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3 比较镁、铝的金属性强弱 C 测定同浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH 比较碳、硫的非金属性强弱 D Fe、Cu分别与盐酸反应 比较铁、铜的金属性强弱 解析: 选B。 A项Cl2、Br2分别与H2反应,根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱;B项MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气,MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2,AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3,无法比较二者的金属性强弱;C项测定同浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH,根据Na2CO3溶液显碱性而Na2SO4溶液显中性,可判断出Na2CO3水解而Na2SO4不水解,则酸性H2SO4>H2CO3,从而判断出碳、硫的非金属性强弱;D项利用Fe、Cu与盐酸反应现象的不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱。 题组三 微粒半径大小比较及应用 5.下列粒子半径大小的比较正确的是( ) A.Na+<Mg2+<Al3+B.S2->Cl->Na+>Al3+ C.Na<Mg<Al<SD.Cs<Rb<K<Na 解析: 选B。 A项中的离子具有相同的核外电子排布,则核电荷数越大,离子半径越小,故A项错误;B项中S2-和Cl-的电子层比Na+和Al3+多,再根据核外电子排布相同的离子半径比较规律可知B项正确;对于同周期的元素原子,核电荷数越大,半径越小,故C项错误;D项是同主族元素原子,核电荷数越大,半径越大,故D项错误。 6.(2015·河北邯郸一模)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示: 元素代号 X Y Z R T 原子半径(nm) 0.160 0.080 0.102 0.143 0.074 主要化合价 +2 +2 -2,+4,+6 +3 -2 根据表中信息,判断以下说法正确的是( ) A.单质与稀硫酸反应的速率快慢: R>Y>X B.离子半径: T2->X2+ C.元素最高价氧化物对应水化物的碱性: Y>R>X D.单质与氢气化合的难易程度: Z>T 解析: 选B。 根据表格中的数据,由化合价数据知Z为S,T为O,R为Al,再根据原子半径数据,X和Y位于同主族,Y为Be,X为Mg。 镁、铍、铝与稀硫酸反应(接触面积相同)时,镁的反应速率最快,A选项错误;O2-与Mg2+都是10电子粒子,O2-的半径较大,B选项正确;碱性: Mg(OH)2>Be(OH)2,Mg(OH)2>Al(OH)3,氢氧化镁的碱性最强,C选项错误;氧的非金属性比硫的强,O2与H2化合比S与H2化合容易,D选项错误。 1.原子半径的比较 (1)同一周期元素原子,原子序数越大,原子半径越小。 例如: r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。 (2)同一主族元素原子,电子层数越多,原子半径越大。 例如: r(I)>r(Br)>r(Cl)>r(F)。 (3)不同周期、不同主族元素的原子 原子半径可根据同主族与同周期原子半径的比较规律解决。 例如: 比较r(K)与r(Mg),可利用同主族r(K)>r(Na),然后利用同周期r(Na)>r(Mg)可得出r(K)>r(Mg)。 2.离子半径的比较 (1)同种元素的粒子,电子数越多,半径越大。 例如: r(Cl-)>r(Cl);r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)。 (2)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小。 例如: r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。 (3)同主族元素的离子,电子层数越多,半径越大。 例如: r(K+)>r(Na+)>r(Li+);r(S2-)>r(O2-)。 (4)所带电荷、电子层数都不相同的离子,可选一种离子参照比较。 例如: 比较r(K+)与r(Mg2+)的大小,可选r(Na+)作参照: r(K+)>r(Na+),r(Na+)>r(Mg2+),故r(K+)>r(Mg2+)。 考点三 元素“位—构—性”的关系及应用[学生用书P110] 一、元素“位—构—性”的关系 1.性质与位置的互推 (1)根据元素的性质可以推知元素在周期表中的位置,如同周期主族元素A、B、C的金属性逐渐增强,则可知A、B、C在同周期中按C、B、A的顺序从左向右排列。 (2)根据元素在周期表中的位置关系,可以推断元素的性质,如A、B、C三元素在同一主族中从上往下排列,则A、B、C的单质氧化性依次减弱或还原性依次增强。 2.结构与性质的互推 (1)若某主族元素的最外层电子数小于4,则该元素容易失电子;若该元素的最外层电子数大于4,则该元素容易得电子。 (2)若某主族元素容易得电子,则可推知该元素的最外层电子数大于4;若某元素容易失电子,则可推知该元素的最外层电子数小于4。 3.结构与位置的互推 由原子序数确定主族元素位置方法: 只要记住了稀有气体元素的原子序数(He-2、Ne-10、Ar-18、Kr-36、Xe-54、Rn-86),就可确定主族元素的位置。 (1)若比相应的稀有气体元素多1或2,则应处在下周期的第ⅠA族或第ⅡA族,如88号元素: 88-86=2,则应在第七周期第ⅡA族; (2)若比相应的稀有气体元素少1~5时,则应处在同周期的ⅢA族~ⅦA族,如84号元素应在第六周期第ⅥA族; 二、元素“位—构—性”的应用 1.寻找新材料 2.预测元素的性质 (1)比较不同周期、不同主族元素的性质,如金属性Mg>Al、Ca>Mg,则由碱性: Mg(OH)2>Al(OH)3、Ca(OH)2>Mg(OH)2,得碱性: Ca(OH)2>Al(OH)3。 (2)推测未知元素的某些性质 ①已知Ca(OH)2微溶,Mg(OH)2难溶,可推知Be(OH)2难溶。 ②根据卤族元素的性质递变规律,可推知不常见元素砹(At)应为黑色固体,与氢难化合,HAt不稳定,水溶液呈酸性,AgAt难溶于水。 “序、层”、“序、价”规律 (1)“序、层”规律 ①若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同,则“阴前阳后”,即阴离子在前一周期,阳离子在后一周期,阳离子的原子序数大。 ②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比,阴离子原子序数大。 (2)“序、价”规律 在短周期元素中,元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致,“价奇序奇,价偶序偶”。 扫一扫 进入91导学网() 位 构 性的关系 (2015·高考天津卷)随原子序数递增,八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。 根据判断出的元素回答问题: (1)f在周期表中的位置是________________________________________。 (2)比较d、e常见离子的半径大小(用化学式表示,下同): ________>________;比较g、h的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱: ____________________。 (3)任选上述元素组成一种四原子共价化合物,写出其电子式: ____________。 (4)已知1mole的单质在足量d2中燃烧,恢复至室温,放出255.5kJ热量,写出该反应的热化学方程式: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)上述元素可组成盐R: zx4f(gd4)2。 向盛有10mL1mol·L-1R溶液的烧杯中滴加1mol·L-1NaOH溶液,沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下: ①R溶液中,离子浓度由大到小的顺序是_____________________________________。 ②写出m点反应的离子方程式: _________________________________________。 ③若在R溶液中改加20mL1.2mol·L-1Ba(OH)2溶液,充分反应后,溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。 [解析] 根据图中八种短周期元素原子半径的相对大小,最高正价或最低负价的变化,判断出x是H,y是C,z是N,d是O,e是Na,f是Al,g是S,h是Cl。 (1)f是Al,在元素周期表中位于第三周期ⅢA族。 (2)O2-和Na+的核外电子排布相同,核电荷数越大,半径越小,故r(O2-)>r(Na+);元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性: Cl>S,故酸性: HClO4>H2SO4。 (3)八种短周期元素组成的四原子共价化
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