元素周期律與元素周期表

第二單元 物質(zhì)結(jié)構 第 13講 元素周期律與元素周期表 門捷列夫 第一張元素周期表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H He 2 Li Be B C N O F Ne 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra * Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 鑭系 錒系 元素周期表 _個短周期 1.周期 （ _個 ） _個長周期 個不完全周期 主族 （ _個 ） 副族 （ _個 ） 2.族 （ 個 ） VIII族 （ _個 ） 0 族 （ _個 ） (稀有氣體元素 ) 元 素 周 期 表 三 （ 1、 2、 3周期） （ 4、 5、 6、周期） （ 18個縱行） 周期序數(shù) = 電子層數(shù) 7 7 1 1 （ 8、 9、 10三個縱行） IA VIIA族 IB VIIB族 主族序數(shù) =最外層電子數(shù) =元素的最高正價 七主七 副零八 族 一 .元素周期表的結(jié)構 : 三 一 （ 7周期） 7 16 思考與交流 1.同主族元素之間原子序數(shù)之差可能 為多少 ? 1H 3Li 11Na 19K 37Rb 55Cs 87Fr A族 (堿金屬 ) A族 (氧族 ) 8O 16S 34Se 52Te 84Po (釙 ) 4Be 12Mg 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra A族 (堿土金屬 ) (鐳 ) A族 (鹵族 ) 9F 17Cl 35Br 53I 85At (砹 ) 2 8 10 16 18 26 34 36 例 1（ 2009年北京模擬）同主族兩種元素原子的核外 電子數(shù)的差值可能為（ ）。 A.6 B.12 C.26 D.30 C 規(guī)律總結(jié) 同主族元素原子序數(shù)差： 相鄰周期同一主族可能相差 2、 8、 18、 32， 不相鄰的則 為 2、 8、 8、 18、 18、 32中某幾個連續(xù)數(shù)的加和。 例 2甲、乙是周期表中同一主族的兩種元素，若甲的 原子序數(shù)為 x，則乙的原子序數(shù)不可能是（ ）。 A X+2 B X+4 C X+8 D.X+18 B 變式訓練 1(2008年煙臺模擬 )國際無機化學命名委員會 將長式周期表的主、副族號取消，從左往右改為 18列， 堿金屬為第 1列，稀有氣體為第 18列，按這個規(guī)定，下列 說法不正確的是（ ）。 A.只有第 2列元素的原子的最外層有 2個電子 B.第 14列元素形成的化合物種類最多 C.第 3列元素種類最多 D.第 16、 17列元素都是非金屬元素 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 A A B B B B B B B A A A A A 0 A D B 有 32種元素 有機物有 2000多萬種 例 3 相鄰的 A 和 A元素之間 原子序數(shù)之差 不 可能為 （ ）。 A.1 B.8 C.11 D.25 4Be 12Mg 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra A族 5B 13Al 31Ga 49In 81Tl A族 原子序數(shù) 之差為 : 1、 11、 25等。 從 四 周期開始中間有 10種過渡元素 從 六 周期開始中間多出 15種鑭系 元素或錒系元素 + 另 9種過渡元素 B 1.定義 :元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變 化的規(guī)律叫做元素周期律。 (1)同周期元素隨原子序數(shù)遞增， 核外電子排布 呈現(xiàn)周期 性變化； 二、元素周期律： H Li Be B C N He Na K Rb Cs Fr Mg Ca Sr Ba Ra Al Ga In Tl Si Ge Sn Pb P As Sb Bi O S Se Te Po F Cl Br I At Ne Ar Kr Xe Rn 原子半徑示意圖 (2)同周期元素隨原子序數(shù)遞增， 原子半徑依次 減?。?同 主族元素隨原子序數(shù)遞增， 原子半徑依次 增大； （ 2） RO2、 R2O5、 RO3、 R2O7； （ 1） RH4、 RH3、 H2R、 HR ； （ 3） H4RO4（或： H2RO3 ） 、 H3RO4（或： HRO3 ） 、 H2RO4、 HRO4 練習 寫出 A 、 A 、 A 和 A 主族元素的氫化物的化學 式以及最高價氧化物的化學式、 最高價氧化物的水化物的 化學式。 (3)同周期元素隨原子序數(shù)遞增，主要化合價呈周期性變 化； 最高正價： +1 +7 最低負價：由 4 1 (1)主族元素最高正價 = 最外層電子數(shù) =價電子數(shù)； (2)最低負價 =最外層電子數(shù) -8。 1 B Al Si Ge As Sb Te 2 3 4 5 6 7 A A A A A A A 0 Po At 非金屬性逐漸增強 金屬性逐漸增強 金 屬 性 逐 漸 增 強 非 金 屬 性 逐 漸 增 強 非金屬區(qū) 金屬區(qū) （ 4） 金屬性和非金屬性 元素性質(zhì) 同周期元素（左 右） 同主族元素（上 下） 最外層電子數(shù) 逐漸 （ 1e 8e ） 。 原子半徑 逐漸 （稀有氣體最大） 逐漸 。 主要化合價 最高正價： ； 最低負價： ； 最低負價主族序數(shù) 8 最高正價 ； 最低負價 ； （除 F、 O外） 最高正價主族序數(shù) 得失電子能力 失電子能力 ； 得電子能力 。 失電子能力 ； 得電子能力 。 增多 相同 減小 增大 +1+7 - 4 -1 相同 相同 減弱 增強 2.元素周期律的實質(zhì) : 元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子 核外電子排布出現(xiàn) 周期性變化 的必然結(jié)果，這就是元素周期律的實質(zhì)。 以第 3周期 或第 VIIA族為例，隨著原子序數(shù)的遞增 增強 減弱 元素性質(zhì) 同周期 元素（左 右） 同主族 元素（上 下） 元素的金屬性 和非金屬性 金屬性逐漸減弱； 非金屬性逐漸增強。 金屬性逐漸增強； 非金屬性逐漸減弱。 最高價氧化物 對應水化物的 酸堿性 堿性逐漸 ； 酸性逐漸 。 堿性逐漸 。 酸性逐漸 。 非金屬氣態(tài)氫 化物穩(wěn)定性 逐漸增強 逐漸減弱 非金屬氣態(tài)氫 化物酸性 逐漸增強 逐漸增強 非金屬氣態(tài)氫 化物還原性 逐漸減弱 逐漸增強 NaOHMg(OH)2Al(OH)3 SiH4PH3H2SHCl SiH4PH3H2SPH3H2SHCl HFHClHBrHI HFHClHBrHI HFHClHBrHI LiOH NaOHHBrO4HIO4 H3PO4H2SO4HClO4 減弱 減弱 增強 增強 三 .元素的金屬性和非金屬性強弱的判斷依據(jù)： 元素單質(zhì)與水或酸反應的難易（ 易 強 ） 元素最高價氧化物的水化物 R(OH)n的 堿性強弱 （ 強 強 ） 元素單質(zhì)與氫氣反應的難易 （ 易 強 ） 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性 （ 穩(wěn)定 強 ） 元素最高價氧化物的水化物 （ HaXOb）的酸性強弱 （ 強 強 ） 元素的 金屬性 元素的 非金屬性 詳細 分析如下： 金 屬 性 比 較 本 質(zhì) 原子越易 失電子 ， 金屬性 越強。 判 斷 依 據(jù) 1在金屬活動順序表中越靠前，金屬性越強。 2單質(zhì)與水或非氧化性酸反應越劇烈，金屬性 越強。 3單質(zhì)還原性越強或離子氧化性越弱，金屬性 越強。 4最高價氧化物對應水化物的堿性越強，金屬 性越強。 xn+ y x+ym+ ,則 y比 x金屬性強。 6金屬原子失電子所需要的能量越少，金屬性 越強 非 金 屬 性 比 較 本 質(zhì) 原子越易 得電子 ， 非金屬性 越強。 判 斷 方 法 1與 H2化合越易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非 金屬性越強。 2單質(zhì)氧化性越強，陰離子還原性越弱， 非金屬性越強。 3最高價氧化物的水化物酸性越強，非金 屬性越強。 4. An-+B B m-+A則 B比 A非金屬性強。 5.非金屬原子得電子所放出的能量越多，非 金屬性越強 5 變試訓練 1（ 2002 全國）兩種元素原子的核外電子層數(shù)之比與最 外層電子數(shù)之比相等，則在周期表的前 10號元素中，滿足上述關 系的元素對共有 （ ）。 A 1對 B 2對 C 3對 D 4對 解析 H、 Be:（ 1/1、 2/2）； He、 C:（ 1/2、 2/4）。 例 1根據(jù)中學教材所附元素周期表判斷，下列敘述不正確的是 （ ）。 A.K層電子數(shù)為奇數(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素原子的 K層電 子數(shù)相等 B. L層電子數(shù)為奇數(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素原子的 L層 電子數(shù)相等 C. L層電子數(shù)為偶數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的 L層電子數(shù)相等 D. M層電子數(shù)為奇數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子 的 M層電子數(shù)相等 C B 例 2（ 08年廣東理科基礎）下列關于原子結(jié)構和元素周 期律的表述正確的是（ ）。 原子序數(shù)為 15的元素的最高化合價為 +3 A元素是同周期中非金屬性最強的元素 第二周期 A元素的原子核電荷數(shù)和中子數(shù)一定為 6 原子序數(shù)為 12的元素位于元素周期表的第三周期 A族 A B C D C 變式訓練 2下列敘述中能肯定 A元素比 B元素金屬性強 的是 ( )。 A. A原子的最外層電子數(shù)比 B原子的最外層電子數(shù)少 B. A原子的電子層數(shù)比 B原子的電子層數(shù)多 C. 1molA與酸反應生成的 H2比 1molB與酸反應生成的 H2 多 D. 常溫時 ,A能從水中置換出氫 ,而 B不能 D +5 12C 13C 14C 例 3（ 2008江蘇卷）下列排列順序正確的是（ ）。 熱穩(wěn)定性： H2O HF H2S 原子半徑： Na Mg O 酸性： H3PO4 H2SO4 HClO4 結(jié)合質(zhì)子能力： OH- CH3COO- Cl- A B C D B 變式訓練 3X元素的陽離子和 Y元素的陰離子具有與 Ar原 子相同的電子層結(jié)構。下列敘述正確的是（ ）。 A.X離子的半徑比 Y的大 B.X原子的最外層電子數(shù)比 Y的多 C.X的原子半徑比 Y的大 D.X元素的最高正價比 Y的小 X- K Y- Cl CD 變式訓練 4（ 09年安徽理綜 7） 石墨烯是由碳原子構 成的單層片狀結(jié)構的新材料（結(jié)構示意圖如下）， 可由石墨剝離而成，具有極好的應用前景。下列說 法正確的是 ( )。 A.石墨烯與石墨互為同位素 B.0.12g石墨烯中含有 6.02 1022個碳原子 C.石墨烯是一種有機物 D.石墨烯中的碳原子間以共價鍵結(jié)合 D 解析 同位素的研究對象是原子， A選項錯誤； 0.12g 石墨烯的物質(zhì)的量為 0.01mol，所含碳原子個數(shù)為 0.01 NA， B選項錯誤；有機物一般含有碳、氫元素， C選項 錯誤；由圖示可知，石墨烯中碳原子間均為共價鍵結(jié)合， D選項正確。 四 .元素周期表位、構、性的關系： 位置 結(jié)構 性質(zhì) 1.結(jié)構和位置 : 最外層電子數(shù) 3， 為主族和 0族元素。 最外層電子數(shù) =2，為 A、 0族、第 族、或絕大部 副族元素。 最外層電子比次外層電子多，該元素在第二周期。 電子層結(jié)構相同的離子，電性相同在同周期；電性 不同，陽離子在下一周期。陰離子與相應的原子在 同一周期；陰離子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同， 該元素在第三周期。 2位置 性質(zhì) 結(jié)構： 非金屬元素除 H外，不能形成簡單陽離子。金屬元素 都不能形成簡單陰離子。 短周期元素有一個 +1價到 +7的變化；長周期元素 有兩個 +1 到 +7的變化。 包含非金屬元素最多的：在第二周期和第七主族。 第二主族元素和過渡元素無非金屬 。 常溫下為氣體單質(zhì)的元素： H 、 N 、 O、 F 、 Cl 、 He、 Ne 、 Ar、 Kr、 Xe（ 10種）。 表中一條臺階形虛線：左邊金屬、右邊非金屬。 （ 22種非金屬、 90種金屬）。 3.對角線規(guī)則：在元素周期表中，某些主族元素與右下 方的主族元素的性質(zhì)有些相似，其相似性甚至超過了 同主族元素，被稱為 “ 對角線規(guī)則 ” 。 實例 鋰與鎂的相似性超過了它和鈉的相似性，如： LiOH為中強堿而不是強堿， Li2CO3難溶于水等等。 Be、 Al的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物均表現(xiàn)出明顯的 “兩性”； Be 和 Al單質(zhì)在常溫下均能被濃 H2SO4鈍化； AlCl3和 BeCl2均為 共價化合物 等。 晶體硼與晶體硅 一樣，屬于堅硬難熔的空間網(wǎng)狀結(jié)構的晶體。 2 6、 2 2 3 2 主要化合價 0.066 0.104 0.112 0.143 0.160 原子半徑 nm T R Q M L 元素代號 變式訓練 4（ 08廣東卷）根據(jù)表 1信息，判斷以下敘述正確的是 （ ）。 表 1 部分短周期元素的原子半徑及主要化合價 A氫化物的沸點為 H2T H2R B單質(zhì)與稀鹽酸反應的速率為 L Q C M與 T形成的化合物具有兩性 D L2 與 R2-的核外電子數(shù)相等 C S O Be Al Mg MgBe Al2O3 Mg2+、 S2- H2O H2S 變式訓練 5(09年北京理綜） W、 X、 Y、 Z均為短周期元 素， W的最外層電子數(shù)與核外電子總數(shù)之比為 7： 17； X與 W同主族； Y的原子序數(shù)是 W和 X的原子序數(shù)之和的 一半；含 Z元素的物質(zhì)焰色反應為黃色。下列判斷正確 的是 ( )。 A金屬性： YZ B .氫化物的沸點 :XW C離子的還原性 : XW D. 原子及離子半徑： ZYX 解析 本題考查物質(zhì)結(jié)構和元素周期律。根據(jù)題設 條件推知 W為 Cl、 X為 F、 Y為 Al、 Z為 Na。選項 A， Al、 Na 同周期，根據(jù)同周期元素遞變規(guī)律， Na的金屬性大于 Al。選項 B， HF分子間存在氫鍵， 其沸點高于 HCl。選項 C， Cl 的還原性大于 F-。 選項 D， Cl-的半徑大于 Na+、 Al3+。 B