高三化学专题元素周期表及周期律

专题八元素周期表和元素周期律一、本次课教学目标1、掌握周期表的结构、理解原子的组成及同位素的概念。掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。2.以第1、2、3周期的元素为例，掌握核外电子排布规律。3.掌握同一周期内元素性质(如：原子半径、化合价、单质及化合物性质)的递变规律与原子结构的关系；以ⅠA和ⅡA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。二、考点、热点回顾1、元素周期表：俄国化学家门捷列夫绘制出第一个元素周期表。⑴元素周期表编排原则：①按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数；②把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，叫做周期；③把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序排成纵行，叫做族。⑵元素周期表的结构：①周期②族③过渡元素：周期表中从ⅡA至ⅢA族之间的10个纵列（7个副族加Ⅷ族）统称过渡元素。④在元素周期表中，各族从左到右的依次是：IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA0。⑤规律：电子层数相同，原子序数递增的元素从左到右为同一周期；最外层电子数相同，原子序数逐渐增大的元素从上到下为同一族。⑥周期表中有些族的特别的名称。例如：第IA族：碱金属元素第VIIA族：卤族元素0族：稀有气体元素2.元素周期律⑴涵义：元素性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。⑵实质：元素性质的周期性递变是核外电子排布周期性变化的必然结果。族（18个纵行，_16_个族）副族（7个；用IB、ⅡB-------ⅦB表示）第Ⅷ族（3个，纵列）__0_族（1个，纵列）主族（7个；用IA、ⅡA、ⅢA、ⅣA------ⅦA表示）周期（7个横行，7个周期）短周期（3个）第1周期（共2种元素）长周期（3个）第7周期，目前发现26种元素第2周期（共8种元素）第3周期（共8种元素）第4周期（共18种元素）第5周期（共18种元素）第6周期（共32种元素）不完全周期（1个个）⑶最外层电子排布：最外层电子数由1递增至8(若K层为最外层则由1递增至2)而呈现周期性变化。⑷原子半径：同周期元素原子半径从左往右依次减小(稀有气体元素除外)，同族元素原子半径从上往下依次增大。由电子层数和核电荷数多少决定，它是反映结构的一个参考数据。⑸电子层数：同周期元素电子层数相同，同族元素从上往下电子层数一依次增加。⑹主要化合价：最高正价由+1递变到+7，从中部开始有负价，从-4递变至-1。(稀有气体元素化合价为零)，呈周期性变化。元素主要化合价由元素原子的最外层电子数决定，一般存在下列关系：最高正价数＝最外层电子数。⑺元素及化合物的性质：同周期元素从左往右金属性渐弱，非金属性渐强，单质还原性减弱，氧化性增强，原子得电子能力由小到大，失电子能力由大到小，最高价氧化物的水化物的碱性渐弱，酸性渐强，非金属元素的气态氢化物生成由难到易，稳定性由弱到强；同主族元素从上往下金属性增强，单质非金属性减弱，单质还原性增强，氧化性减弱，原子得电子能力由大到小，失电子能力由小到大，最高价氧化物的水化物的碱性增强，酸性减弱，非金属元素的气态氢化物生成由易到难，稳定性由强到弱。3.简单微粒半径的比较方法⑴同周期元素的原子或最高价阳离子半径随核电荷数增大而逐渐减小。如：NaMgAl，Na+Mg2+Al3+。⑵同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而逐渐增大。LiNaK，Li+Na+K+。⑶电子层结构相同的离子半径（包括阴、阳离子）随核电荷数增加而减小，如O2-F-Na+Mg2+Al3+(上一周期元素形成的阴离子与下一周元素形成的阳离子有此规律)。⑷同种元素原子形成的微粒半径大小为：Fe3+Fe2+Fe,H+HH-。⑸电子数和核电荷数都不同的，可通过一种参照物进行比较。如：Al3+和S2—的半径大小，可找出同Al3+电子数相同的O2-进行比较，Al3+O2-,且O2-S2—，故Al3+S2—。4.元素金属性和非金属性强弱的判断方法⑴元素金属性强弱比较：①在金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，一般而言，其金属性越强。②同一周期，金属越靠左金属性越强，同一主族，金属越靠下金属性越强。③金属与水的反应越容易，其金属性越强。④金属与盐发生置换反应，金属性强的置换金属性弱的。⑤一般来说，金属阳离子的氧化能力越强，则对应的金属单质的还原性越弱。⑥最高价氧化物对应的水化物碱性越强，则对应的金属单质金属性越强。⑦电化学原理：不同金属形成原电池时，通常做负极的金属性强；在电解池惰性电极上，先析出的金属性弱。⑵元素非金属性强弱比较：①非金属单质与H2越易化合，其非金属性越强。②形成的氢化物越稳定，其非金属性越强。③非金属间的相互置换，非金属性强的置换非金属性相对较弱的。④同一周期非金属越靠后，其非金属性越强；同一主族非金属越靠上，其非金属性越强。⑤最高价氧化物对应的水化物酸性越强，其非金属性越强。5、原子序数与元素在周期表中的位置关系：⑴由原子序数确定元素位置的规律：只要记住了稀有气体元素的原子序数，就可确定主族元素的位置。①如果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。②如果比相应的稀有气体元素少1~5，则应处在同周期的第VIIA族~第IIIA族。⑵同族的上下周期元素原子序数之间的关系：①第二、三周期的同族元素，原子序数差为8。②第三、四周期的同族元素原子序数之差，第IA族、第IIA族为8，其他族为18。③第四、五周期的同族元素原子序数之差为18。④第五、六周期的同族元素原子序数之差，镧系之前为18，镧系之后为32。⑤第六、七周期的同族元素原子序数之差为32。⑶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②两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数等于族序数之差；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之差等于族序数之差加10，第六或第七周期元素原子序数之差等于族序数之差加上24。三、典型例题例1．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如右下图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是A．最简单气态氢化物的热稳定性：RQB．最高价氧化物对应水化物的酸性：QWC．原子半径：TQRD．含T的盐溶液一定显酸性D解析：根据元素所处的位置，可猜测T、Q、W为第三周期的元素，其中T所处的周期序数与族序数相等，则T为Al，Q为Si，W为S，R为N元素。用具体元素可判断A，B，C三个选项都正确，D选项中含铝离子的盐溶液是显酸性，但NaAlO2溶液就是显碱性的，学生可用排除法得出答案。这题主要是元素“位、构、性”三者关系的综合考查，比较全面考查学生有关元素推断知识。D选项设问角度新颖独特，有点出人意料。例2、下列说法正确的是（）A．SiH4比CH4稳定B．O2-半径比F-的小C．Na和Cs属于第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na的强D．P和As属于第ⅤA族元素，H3PO4酸性比H3AsO4的弱解析：选项A中C与Si属于同主族元素，其氢化物的稳定性逐渐减弱，即CH4比SiH4稳定；选项B中O2－与F－的电子层结构相同，根据电子层相同，核电荷数小的，离子半径大，所以O2－半径大于F－半径；选项C中Na与Cs同主族，随着核电荷数的增大，原子失去电子的能力逐渐增强，即失去电子的能力：Cs＞Na；选项D中根据同主族元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强，所以酸性：H3PO4＞H3AsO4。RTQW答案：C。例3．下列排列顺序正确的是（）①热稳定性：H2O＞HF＞H2S②原子半径：Na＞Mg＞O③酸性：H3PO4＞H2SO4＞HClO4④结合质子能力：OH-＞CH3COO-＞Cl-A．①③B．②④C．①④D．②③解析：①中O和F属于同周期元素，氢化物的稳定性：HF＞H2O；②中Na和Mg为第三周期元素，原子半径：Na＞Mg，而Mg比O多一个电子层，所以Mg＞O；③P、S、Cl属于同周期元素，其酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4。答案：B。例4.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍，Y原子最外层只有2个，Z单质可制成半导体材料，W与X属于同一主族。下列叙述正确的是（AD）A.元素X的简单气态氢化物的热稳定性比W强B.元素W的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐比Z弱C.化合物YX、ZX2、WX3中化学键类型相同D.原子半径的大小顺序：rY＞rZ＞rW＞rX解析：推出的元素为：X:O；Y:Mg；Z:Si；W:S。AD金属的金属性非金属的非金属性金属金属性越强与水反应越容易非金属金属性越强与氢化合越容易金属金属性越强与酸反应越容易非金属金属性越强形成的氢化物越稳定金属金属性越强最高氧化物对应的水化物碱性越强非金属金属性越强最高氧化物对应的水化物酸性越强金属性强的金属可以置换出盐溶液金属性弱的金属非金属性强的金属可以置换出溶液中非金属性弱的非金属四、课后练习1.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的四种短周期元素，甲、乙、丙、丁、戊是由其中的两种或三种元素组成的化合物，己是由Z元素形成的单质。已知：甲+乙=丁+己，甲+丙=戊+己；0.1mol·L-1丁溶液的pH为13（25℃）。下列说法正确的是（）A．原子半径：W＞Z＞Y＞XB．Y元素在周期表中的位置为第三周期第ⅣA族C．1mol甲与足量的乙完全反应共转移了1mol电子D．1.0L0.1mol·L-1戊溶液中阴离子总的物质的量小于0.1molC解析：根据题给的信息可以推知甲为Na2O2、乙为H2O、丙为CO2、丁为Na2CO3、戊为NaOH、己为O2。由此可推出X为H、Y为C、Z为O、W为Na。2.图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是A.原子半径：Z＞Y＞XB.气态氢化物的稳定性：R＞WC.WX3和水反应形成的化合物是离子化合物D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应解析：从图看知：X为O，Y为Na，Z为Al，W为S，R为Cl。A、应该是Y＞Z＞X。C、硫酸为共价化合物。3.下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是A．非金属元素组成的化合物中只含共价键B．IA族金属元素是同周期中金属性最强的元素C．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数D．ⅦA族元素的阴离子还原性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强B【解析】NH4Cl全部由非金属元素组成，但含有离子键和共价键，A项错误；同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，各周期中ⅠA族元素的金属性最强，B项正确；同种元素的原子的质子数相同，但中子数不同，C项错误；Ⅶ族元素的阴离子还原性越强，则元素的金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，D项错误。4.已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，Ｘ、Ｙ为金属元素，Ｘ的阳离子的氧化性小于Ｙ的阳离子的氧化性。下列说法正确的是Ａ．ＸＹＺＷ的原子半径依次减小Ｂ．Ｗ与Ｘ形成的化合物中只含离子键Ｃ．Ｗ的气态氢化物的沸点一定高于Ｚ的气态氢化物的沸点Ｄ．若Ｗ与Ｙ的原子序数相差５，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3A【解析】本题考查元素的推断与物质的性质。依题推断出W在Z的上一周期，X、Y、Z的原子序数大小为X＜Y＜Z。其四种原子半径大小为X＞Y＞Z＞W，A项正确；从四种元素在周期表中的位置可知X为Na或Mg，Y为Mg或Al，X为C、N、O、F中的一种，则形成的化合物中有Na2O2，既含有离子键又含有共价键，B项错误；若W为C，Z为Si，C项错误；若Y为Mg，W为N，则形成的化合物为Mg3N2，D项错误。5.下列叙述正确的是（）A．乙酸与丙二酸互为同系物B．不同元素的原子构成的分子只含极性共价键C．U和U是中子数不同质子数相同的同种核素D．短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子间构成的分子，均满足原子最外层8电子结构答案：D该题主要考察同系物、极性共价键、核素基本等概念。A.同系物