元素周期律和周期表

元素周期律和周期表 学好元素周期律和元素周期表的知识对学好化学是非常重要的。学好这部分知识: 一、必须熟悉周期表的结构，头脑中必须有一张轮廓清晰的元素周期表。 二、理解位置、结构、性质的关系: 这个三角关系是学习元素化合物知识的主要线索和方法。 三、注意挖掘元素周期表中隐含的重要知识和小规律。 一、元素周期律 随着原子核电荷数的递增，核外电子排布呈现周期性的变化，由此导致元素化学性质(主要是金属性、非金属性、气态氢化物稳定性、氢化物水溶液酸碱性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、氧化还原性……)呈现周期性的变化规律，即元素周期律。 二、元素周期表 1、周期表结构 横行——周期:共七个周期，三短三长一不完全。 ，18，32，26种元素。前三个周期为短周期，第四至第六这三个 各周期分别有2，8，8，18 周期为长周期，第七周期还没有排满，为不完全周期。 纵行——族:七主七副一零一VIII，共16族，18列。要记住零族元素的原子序数以便迅速由原子序数确定元素名称。 周期: 一 二 三 四 五 六 七 元素种类: 2 8 8 18 18 32 26 零族: He Ne Ar Kr Xe Rn 21018365486 ?A 0 一 ?A ?A ?A ?A ?A ?A 二 三 ?B ?B ?B ?B ?B ? ?B ?B 四 五 六 七 例1 在周期表主族元素中，甲元素与乙、丙、丁三元素上下或左右紧密相邻。甲、乙两元素的原子序数之和等于丙元素的原子序数。这四种元素原子的最外层电子数之和为20。据此 判断:元素甲为 ，元素丙为 ，元素乙和丁形成的化合物的分子式为 或 。 解析 熟知元素周期表结构是解题必备的基础知识，对于短周期及主族元素更应了如指掌。本题关键是确定甲、乙、丙、丁四种元素，突破口为甲、乙两元素的原子序数之和等于丙元素的原子序数。若甲、丙同周期，其原子序数之差为1，乙只能是氢元素，不符合四元素原子最外层电子数之和为20。甲，丙必同主族，原子序数之差为2或8，四种元素不可能为氢和氦，则排除原子序数之差为2，甲、丙原子序数之差为8，乙元素原子序数应为8，乙为氧元素，甲为氮元素，丙为磷元素，丁为碳元素。 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 甲:N，丙:P，乙和丁形成的化合物:CO和CO。 2 2、原子结构与元素周期表的关系 电子层数 = 周期数 主族元素最外层电子数 = 主族序数 = 最高正化合价 由上述关系，就可以由原子结构找出元素在周期表中的位置，也可以由位置确定原子结构。 3、核外电子排布 ? 核外电子排布规律 2 ? 核外电子是分层排布的，每层最多排布2n个电子; ? 最外层最多排布8个，K层为最外层时，最多排布2个;次外层最多排布18个，倒数第三层不超过32个电子。这几条规律是相互制约，应综合考虑。 ? 核外电子排布的表示方法 ? 原子结构示意图:书写中注意对核外电子排布规律的理解。 ? 电子式:是在元素符号周围用小黑点或×来表示原子的最外层电子的式子。电子式属于化学用语，是帮助我们掌握微粒结构的基础，要熟练掌握。书写前要通过构成元素的种类来判断是离子化合物还是共价化合物(单质)。离子化合物中金属阳离子不用[ ]括出来，其离子符号就是它的电子式;而 等复杂离子则必须用[ ]括起来，并且标明所带的电荷;阴、阳离子要间隔开来。共价化合物(或单质)的书写中不能出现[ ]和电荷。要注意不参与成键的电子不要漏掉。如: ? 用电子式表示物质的形成过程:如 用电子式表示形成过程时注意: ? 反应前各元素必写成原子，且为原子的电子式。 ? 用箭号连接而不用等号。 ? 反应后生成物中电子式应注意正负电荷静电作用。如:CaBr的电子式不能写成 2 例2 X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别是1、4、6，则由这三种 元素组成的化合物化学式不可能是 A、XYZ B、XYZ C、XYZ D、XYZ 22223 解析 根据原子最外层电子数，可判断短周期元素的族序数，X、Y、Z分别在?A、?A、 ?A族，Z必为负价——,2价。注意?A族，特别是碳元素价态比较特殊，特别是在有机物中。 将X假定为氢元素，则(A)为HCO，不符合碳4价，不可能; 根据周期表族序数确定化合价，进而确定化学式，是周期表的一项重要应用。将不确定的抽 象元素具体化，降低了思维难度，是一种重要的思维方法。本题将周期表与有机知识巧妙结合， 考查了思维的全面性，整体性(易注意无机物而忽视有机物)。 答案 A 三、元素周期表中原子结构、元素化学性质的变化规律 1、规律性 同一周期 同一主族 原子结构 元素性质 (左?右) (上?下) 1—8 最外层电子排布 相同 第一周期1—2 原子半径 大?小(大) 小?大 主要化合价 +1?+7(O);-4?-1 相同 金属性(失电子能力、还原性) 强?弱 弱?强 非金属性(失电子能力、氧化性) 弱?强 强?弱 气态氢化物形成的难易 难?易 易?难 气态氢化物稳定性 弱?强 强?弱 酸性 弱?强 强?弱 高价氧化物对应水化物 碱性 强?弱 弱?强 由此可见，金属性最强的元素在周期表的左下角即Cs(Fr具有放射性，不考虑)，非金属性最强的元素在右上角即F。对角线附近的元素不是典型的金属元素或典型的非金属元素。 同时，根据元素性质有必要对短周期元素两两形成化合物的类型和实例做一下归纳。这类题也是考察思维的敏捷性和全面性的基本题型。归纳时还需注意是离子型还是共价型的化合物。如: 类型 AB AB AB AB AB AB 2232332 ?A与?A 离子型 ?A与?A ?A与?A ?A与?A ?A与?A ?A与?A ?A与?A 共价键 H与?A ?A与?A H与?A ?A与H B与?A ———— CO、NO 、NO、、SO SOPCl2233特例 O O ———— NN223HO、CH CaC、CH CH 222222426 有时还会涉及到三种元素所形成的化合物，如非金属元素形成的含氧酸或其盐，金属元素形成的碱。下面请将各主族元素最高氧化物对应水化物的通式归纳在下表: 主族元素最高价氧化物对应水化物通式 主族 ?A ?A ?A ?A ?A ?A ?A 通式 例3(A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素。已知:A、C、F三种原子的最外层共有11个电子，且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应，均生成盐和水;D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4;E元素原子次外层电子数比最外层电子数多3。 (1)写出下列元素的符号:A__________ D__________ E___________。 (2)B的单质在F的单质中的现象是_________________________，化学方程式是____________________。 (2)A、C两种元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式是 _____________________________________。 解析:本题的突破口既是根据Al(OH)的两性，它既能与酸反应，又能与碱反应，由此确定3 A、C、F中必有一种元素为铝。根据各种元素均为短周期的主族元素，A、C、F三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应生成盐和水，可推知其中有一种元素为铝。因为A、B、 C、F原子序数依次增大，故只能是C为铝元素，A为钠元素，B为镁元素。再根据A、C、F 三种元素原子的最外层共有11个电子，可求得F的最外层电子数为11,3,1,7，F为氯元素。 D和E的原子序数应介于13和17之间，依据D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4， E元素原子次外层电子数比最外层电子数多3，可推知D为硅，E为磷元素。 答案:(1)Na、Si、P (2)产生白色的烟;Mg+Cl MgCl 22 ,- (3)OH+Al(OH)=AlO+2HO 322 2、特殊性 在掌握原子结构、元素性质的一般规律时，还要注意特殊性: ? 原子最外层电子排布是1—8个电子，但第一周期是1—2个电子 ? 同一周期原子半径由大?小，但稀有气体突然增大(严格讲，稀有气体中不是原子半径 而是范德华半径) ? 同一周期元素主要化合价由+1价到+7价，但F没有+7价， O没有+6价。 ? 原子核中通常含有质子和中子，但是 原子中没有中子 ? 碱金属是IA族，但不包括H元素，IA族包括H元素和碱金属 3、元素周期表中之最 原子半径最小的原子:H原子 质量最轻的元素:H元素; 非金属性最强的元素:F 金属性最强的元素:Cs(不考虑Fr) 最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸:HClO 4 最高价氧化物对应水化物碱性最强的碱:CsOH 形成化合物最多的元素:C元素 所含元素种类最多的族:?B 地壳中含量最高的元素:O元素，其次是Si元素 地壳中含量最高的金属元素:Al元素，其次是Fe元素 含H质量分数最高的气态氢化物:CH 4 与水反应最剧烈的金属元素:Cs元素 与水反应最剧烈的非金属元素:F元素 常温下为液态的非金属单质是Br，金属单质是Hg 2 …… 四、金属性、非金属性强弱的比较 1、金属性强弱的比较依据: ? 根据周期表中的位置 ? 根据盐溶液之间的置换关系 ? 根据金属活动性顺序表 ? 根据常温下单质与水或酸反应的剧烈程度 ? 根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 ? 根据阳离子在水溶液中电解时放电的一般顺序 ? 根据合金发生电化腐蚀或构成原电池时的电极反应 ? 根据与氧气反应的难易程度 2、非金属性强弱的比较依据: ? 根据周期表中的位置 ? 根据溶液中的置换关系判断 ? 根据与金属反应的产物比较 ? 根据与H化合的难易条件比较 2 ? 根据气态氢化物的稳定性比较 ? 根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 ? 根据阴离子在水溶液中电解时放电的一般顺序 注意:金属性、非金属性强弱的比较时，切忌只根据其原子在反应中得失电子的多少分析。 例4 已知铍(Be)的原子序数为4，下列对铍及其化合物的叙述中，正确的是 A、铍的原子半径大于硼的原子半径 B、氯化铍分子中铍原子的最外层电子数是8 C、氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱 D、单质铍跟冷水反应产生氢气 解析 运用元素周期律比较、判断元素性质，是周期律的直接应用，判断中应注意将相似性与递变性综合考虑，避免片面而产生失误。对陌生的元素从同主族熟悉的元素找相似性及递变性，从相邻同周期元素找递变规律。?A族中，比较熟悉的元素是:Mg、Ca、Ba。(A)同周期原子半径自左而右渐小，正确。(B)Be原子与2个氯原子共用两对电子，少于8电子，结论错误。(C)符合同主族元素递变规律，正确。(D)Be金属性弱于Mg，Mg只能与热水反应产生氢气，错误。 答案 A、C 例5(国际无机化学命名委员会作出决定:把长式周期表原有的主、副族及族号取消，由左至右按原顺序改为18列，如碱金属为第一列，稀有气体为18列，按这个规定，下列说法中正确的是 A(第3列元素种类最多，第14列元素形成的化合物种类最多。 B(第8、9、10三列元素中没有非金属元素 C(从上到下第1列元素的单质熔点逐渐升高，第17列元素的单质熔点逐渐降低。 D(只有第2列元素的原子最外层有2个电子。 解析:第3列为原来的?B族，包括镧系、锕系元素，因此，元素种类最多;第14列为原来碳族元素包括碳元素，所以形成化合物种类最多。8、9、10列为?族，是过渡元素，无非金属;从上到下，第1列元素为原IA族，单质的熔点逐渐降低(H特殊)，第17列单质熔点升高，最外层电子数为2的除第2列外，还有第18列的He以及某些过渡元素。 答案:A、B 例6(A、B、C三种主族元素位于周期表中相连续的三个不同周期，原子序数C>A>B，其中B的次外层电子数为2，A的次外层电子数与B、C不同，A与B族数之和等于C的族数。已知A的氢氧化物难溶于水，B的最高价氧化物的水化物为一种强酸，则A、B、C各为何元素, 解析:本题的突破口为“其中B的次外层电子数为2”，又知“该元素最高价氧化物的水化物是一种强酸”，所以该元素为第二周期的氮元素。又因A、B、C位于同期表中相连续的三个不同周期，且原子序数C>A>B，A在B(N)的下一周期，即第三周期，又因A的氢氧化物难溶于水，所以A为Mg元素;C在第四周期，族序数=A+B=5+2=7。所以为Br元素。 答案:A:Mg ,:N C:Br。 例7、X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有1个电子，则X和Y形成的化合物的化学式可表示为 A、XY B、XY C、XY D、XY 2323 解析 Y为?A族第1或第2周期，即H或Li，X最外层电子数是次外层电子数的一半，若为第2周期元素，则为?A族Li;若为3周期，则为?A族Si。由题给选项判断，B、C、D皆不可能。只有A选项符合——XY为LiH。 注意:当题给条件不充分时，答案不是唯一的，采用排除法找到正确答案，也不失为好方法。注意氢元素的特殊性，除可与非金属元素形成气态氢化物外，也可与活动金属形成固态氢化物;前者氢为正价，形成共价化合物，后者氢为负价，形成离子化合物。 答案 A 例8(镭是元素周期表中第7周期?A族元素，下列关于镭的性质的描述中不正确的是 A(在化合物中呈，2价 B(单质能与水反应，放出氢气 C(氢氧化物呈两性 D(碳酸盐难溶于水 解析:解此题的关键是在熟练掌握和灵活运用有关金属钙及其化合物性质、元素周期律方面的知识。在周期表中同族金属元素，从上到下其金属性依次增强，因此，可以确定其单质与水剧烈反应，放出氢气;其氢氧化物呈现出比氢氧化钙更强的碱性，而不能呈两性。又由于镭是?A族元素，因此具有?A族元素的某些共性，如在化合物中呈，2价，其碳酸盐难溶于水等。 答案:C。 例9(设X、Y、Z代表三种元素。已知: ,+ ?X和Y两种离子具有相同的电子层结构; ?Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个; ?Y和Z两种元素可以形成4核42个电子的负一价阴离子。 据此，请填空: (1)Y元素是__________，Z元素是___________。 (2)由X、Y、Z三种元素所形成的含68个电子的盐类化合物的化学式是_____________。 , 解析:依题意，假设元素Y的原子序数为y，则元素Z的原子序数为(y-9)。若以(YZ)表mn示由这两种元素所形成的4核42个电子的负一价离子，则下列关系式成立: 解得y=(41+9n)/4 因为n为整数，将其可能的取值1、2和3分别代入上式，经检验确定:n=3, y=17。所以，元素Y的原子序数为17，它是氯，而元素Z的原子序数为17,9,8，它是氧，进而可知元素X为钾，这三种元素所形成的含68个电子的盐的化学式为KClO。 4 答案:(1)Cl、O (2)KClO 4 【参考练习】 1(某元素X最高价含氧酸的分子量为98，且X的氢化物的分子式不是HX，则下列说法2正确的是: A、X的最高价含氧酸的分子式可表示为HXO 34 B、X是第三周期VA族元素 C、X是第三周期VIA族元素 D、X的最高化合价为+6价 2(两种短周期元素组成的化合物中，原子个数为1:2，若两元素的原子序数分别为p和q，则对下列p和q可能的关系概括的最完全的:( ) ?p+q=15 ?p=q+5 ?p=q-5 ?p+q=22 A.?? B.??? C.???? D.??? 3(人工合成的最重元素之一(元素符号尚未确定，暂用M表示)是用高能原子轰击 的靶子，使锌核与铅核熔合而得。科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在，总共只检出一个原子。该原子每次衰变都放出一个高能α粒子，最后得到比较稳定的原子。下列叙述正确的是: A、M的中子数和质子数之差为166 B、这种元素肯定是金属元素 C、这种元素属于?A族元素 D、这种元素属于第六周期元素 4.对原子半径、离子半径的大小比较，错误的是: A、同周期阳离子半径(或阴离子半径)随原子序数递增由大到小 B、阳离子半径总比相应的原子半径小，阴离子半径总比相应的原子半径大 C、电子层结构相同的离子，其半径随核电荷数的递增而减小 D、同一元素不同价态的离子，其价态越高，离子半径越大 5(主族元素X、Y、Z的离子具有相同的电子结构，原子半径X>Y，离子半径Y>Z，Y和Z能形成离子化合物，由此判断X、Y、Z三种元素的原子序数大小关系可能的是: A(X>Y>Z B.Z>X>Y C.Y>X>Z D.X>Z>Y n+(n+1)+n-(n+1)- 6(已知:A、B、C、D均是具有相同电子层结构的短周期元素所形成的简单abcd 离子，下列有关叙述正确的是( )。 A.原子半径C>D>A>B B.原子序数b>a>c>d C.离子半径D>C>A>B C.单质的还原性A>B>C>D 7(下列叙述正确的是:( ) A、同周期非金属元素的原子半径越小，其单质的沸点越高 B、同周期元素的离子，核电荷数越大半径越大 C、同周期主族元素的原子半径越大，其原子越易失去电子 D、同周期非金属元素的原子半径越大，其气态氢化物越稳定 8(X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表中位置如右图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，下列说法中不正确的是:( ) X Y Z W A、原子半径:W>Z>Y>X B、最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>W>X C、相等物质的量浓度气态氢化物溶液的pH:X>Z>W D、四种元素的单质中，Z单质的熔、沸点最高 + 9(1999年曾报道合成和分离了含高能量的正离子N的化合物NAsF，下列叙述错误的是 556+ A、N共有34个核外电子 5+ B、N中氮-氮原子间以共用电子对结合 5 C、化合物NAsF中As的化合价为+1 56 D、化合物NAsF中F的化合价为-1 56 10(下列各分子中所含有原子都满足最外层为8电子结构的是: A.BeCl B.HClO C.BF D.CClF(氟里昂) 2322 11(A、B、C、D为四种短周期元素，已知A、C同族，B、D同周期，A的气态氢化物比C的气态氢化物稳定;B的阳离子比D的阳离子氧化性强;若B的阳离子比C的阴离子少一个电子层，下列叙述不正确的是: A.原子序数:A>B>D>C B.单质熔点:D>B, C>A C.原子半径:D>B>C>A D.简单离子半径:C>A>D>B 12(下列有关硼元素的叙述中，正确的是 A、从硼的相对原子质量为10.8可判断硼原子核内的中子数为6 B、在三氯化硼分子中，硼原子最外层满足了8电子结构 C、硼元素可以和氢元素结合成为氢化物 D、硼元素与氢氧根结合的化合物是一种强碱 13(同周期的X、Y、Z三种元素，已知它们的最高价氧化物对应水化物是HXO 、HYO 、424HZO，则下列判断正确的是 34 A、含氧酸的酸性: HZO,HYO ,HXO 34244 B、非金属性:X,Y,Z C、气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序由弱到强 D、元素的负化合价的绝对值按X、Y、Z顺序由小到大 14(R为短周期元素，其原子所具有的电子层数为最外层电子数的1/2，它可能形成的常见的含氧酸根离子有: 2-2-2-2- ? RO ? RO ? RO ? RO。下列判断正确的是 244233 A、若它能形成?时，则不可能形成?，? B、若它能形成?时，则还可以形成?，? C、若它能形成?时，则不可能形成? D、若它能形成?时，则不可能形成? 15(第二主族元素R的单质及其相应氧化物的混合物12g，加足量水经完全反应后小心蒸干，得固体16g，试推测该元素可能为 A、Mg B、Ca C、Sr D、Ba —— 16、酸根离子RO所含电子数比硝酸根离子NO的电子数多10，则下列说法正确的是 33 ?R原子的电子层数比N原子的电子层数多1 —— ?RO中R元素与NO中N元素的化合价相同 33—— ?RO和NO只可能被还原，不可能被氧化 33 ?R和N不是同周期元素，但是同主族元素 A(??? B(??? C(?? D(?? 17、现有A、B、C三种短周期元素，原子序数依次递增。A与C的质子数之和为27，最外层电子数之差为5;0.9 g单质B与足量盐酸反应，收集到气体1.12 L( 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 状况)。请回答下列问题: (1)B元素的符号__________。 (2)用电子式表示A与C形成的化合物的结构______________________。 (3)B与C形成的化合物跟水完全反应的化学方程式____________________。 (4)A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性渐强、碱性减弱的顺序是______________________。 (5)A、B、C三种元素的最高价氧化物对应的水化物之间可以发生反应，其离子方程式_________________。 18、(1)在短周期中，由三种元素组成的有离子键，共价键和配位键，且阴、阳离子含电子总数相等的物质的化学式为____________。 (2)离子化合物AB所有离子的电子层数相等，电子总数为30个，则其化合物的电子式2 为_________。 19、A、B、C三种元素均为短周期元素，A元素的阴离子不能被任何氧化剂氧化，则A离子的结构示意图为___________;它是___________离子，1molB单质能从盐酸中置换出3g H，2此时B转变为与Ne原子具有相同电子层结构的离子，则B元素是________;B的最高价氧化物对应水化物的分子式为_______。C元素有3个电子层，其最外电子层比L电子层少2个电子，则C元素是_______，C与Na反应后生成物的电子式为_______，化合物中的化学键属于_________。 20、已知氮化钠(NaN)为离子化合物，与水作用时有NH产生，试回答下列问题: 33 (1)写出NaN的电子式_____________。 3+3- (2)比较微粒半径:Na___________N(填“,”、“,”、“,”) (3)NaN与水反应的化学方程式为______________。 3 【参考练习答案】 1、A、B 2、C 3、B 4、D 5、B 、D 6、B、C 7、C 8、A、B 9、C 10、D 11、A、B 12、C 13、B、D 14、A、B 15、B 16、C 17、(1)Al (2) (3)AlS+6HO=3HS?+2Al(OH)? 23223 ——+— (4)NaOH Al(OH) HSO (5)Al(OH)+OH= AlO+ 2HO OH+H=HO 3243222 +3+ Al(OH)+3H=Al+3HO 32 18、(1)NHF (2) 4 - 19、 F 、Al、Al(OH)、S、 、 离子键 3 20、(1)写出NaN的电子式: 3 ,+3 (2)Na