元素周期律与元素周期表

第二单元 物质结构 第 13讲 元素周期律与元素周期表 门捷列夫 第一张元素周期表 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 镧系 锕系 元素周期表 _个短周期 1.周期 （ _个 ） _个长周期 个不完全周期 主族 （ _个 ） 副族 （ _个 ） 2.族 （ 个 ） VIII族 （ _个 ） 0 族 （ _个 ） (稀有气体元素 ) 元 素 周 期 表 三 （ 1、 2、 3周期） （ 4、 5、 6、周期） （ 18个纵行） 周期序数 = 电子层数 7 7 1 1 （ 8、 9、 10三个纵行） IA VIIA族 IB VIIB族 主族序数 =最外层电子数 =元素的最高正价 七主七 副零八 族 一 .元素周期表的结构 : 三 一 （ 7周期） 7 16 思考与交流 1.同主族元素之间原子序数之差可能 为多少 ? 1H 3Li 11Na 19K 37Rb 55Cs 87Fr A族 (碱金属 ) A族 (氧族 ) 8O 16S 34Se 52Te 84Po (钋 ) 4Be 12Mg 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra A族 (碱土金属 ) (镭 ) A族 (卤族 ) 9F 17Cl 35Br 53I 85At (砹 ) 2 8 10 16 18 26 34 36 例 1（ 2009年北京模拟）同主族两种元素原子的核外 电子数的差值可能为（ ）。 A.6 B.12 C.26 D.30 C 规律总结 同主族元素原子序数差： 相邻周期同一主族可能相差 2、 8、 18、 32， 不相邻的则 为 2、 8、 8、 18、 18、 32中某几个连续数的加和。 例 2甲、乙是周期表中同一主族的两种元素，若甲的 原子序数为 x，则乙的原子序数不可能是（ ）。 A X+2 B X+4 C X+8 D.X+18 B 变式训练 1(2008年烟台模拟 )国际无机化学命名委员会 将长式周期表的主、副族号取消，从左往右改为 18列， 碱金属为第 1列，稀有气体为第 18列，按这个规定，下列 说法不正确的是（ ）。 A.只有第 2列元素的原子的最外层有 2个电子 B.第 14列元素形成的化合物种类最多 C.第 3列元素种类最多 D.第 16、 17列元素都是非金属元素 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种元素 有机物有 2000多万种 例 3 相邻的 A 和 A元素之间 原子序数之差 不 可能为 （ ）。 A.1 B.8 C.11 D.25 4Be 12Mg 20Ca 38Sr 56Ba 88Ra A族 5B 13Al 31Ga 49In 81Tl A族 原子序数 之差为 : 1、 11、 25等。 从 四 周期开始中间有 10种过渡元素 从 六 周期开始中间多出 15种镧系 元素或锕系元素 + 另 9种过渡元素 B 1.定义 :元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变 化的规律叫做元素周期律。 (1)同周期元素随原子序数递增， 核外电子排布 呈现周期 性变化； 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 原子半径示意图 (2)同周期元素随原子序数递增， 原子半径依次 减小； 同 主族元素随原子序数递增， 原子半径依次 增大； （ 2） RO2、 R2O5、 RO3、 R2O7； （ 1） RH4、 RH3、 H2R、 HR ； （ 3） H4RO4（或： H2RO3 ） 、 H3RO4（或： HRO3 ） 、 H2RO4、 HRO4 练习 写出 A 、 A 、 A 和 A 主族元素的氢化物的化学 式以及最高价氧化物的化学式、 最高价氧化物的水化物的 化学式。 (3)同周期元素随原子序数递增，主要化合价呈周期性变 化； 最高正价： +1 +7 最低负价：由 4 1 (1)主族元素最高正价 = 最外层电子数 =价电子数； (2)最低负价 =最外层电子数 -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 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 金 属 性 逐 渐 增 强 非 金 属 性 逐 渐 增 强 非金属区 金属区 （ 4） 金属性和非金属性 元素性质 同周期元素（左 右） 同主族元素（上 下） 最外层电子数 逐渐 （ 1e 8e ） 。 原子半径 逐渐 （稀有气体最大） 逐渐 。 主要化合价 最高正价： ； 最低负价： ； 最低负价主族序数 8 最高正价 ； 最低负价 ； （除 F、 O外） 最高正价主族序数 得失电子能力 失电子能力 ； 得电子能力 。 失电子能力 ； 得电子能力 。 增多 相同 减小 增大 +1+7 - 4 -1 相同 相同 减弱 增强 2.元素周期律的实质 : 元素性质的周期性变化是元素原子 核外电子排布出现 周期性变化 的必然结果，这就是元素周期律的实质。 以第 3周期 或第 VIIA族为例，随着原子序数的递增 增强 减弱 元素性质 同周期 元素（左 右） 同主族 元素（上 下） 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。 最高价氧化物 对应水化物的 酸碱性 碱性逐渐 ； 酸性逐渐 。 碱性逐渐 。 酸性逐渐 。 非金属气态氢 化物稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 非金属气态氢 化物酸性 逐渐增强 逐渐增强 非金属气态氢 化物还原性 逐渐减弱 逐渐增强 NaOHMg(OH)2Al(OH)3 SiH4PH3H2SHCl SiH4PH3H2SPH3H2SHCl HFHClHBrHI HFHClHBrHI HFHClHBrHI LiOH NaOHHBrO4HIO4 H3PO4H2SO4HClO4 减弱 减弱 增强 增强 三 .元素的金属性和非金属性强弱的判断依据： 元素单质与水或酸反应的难易（ 易 强 ） 元素最高价氧化物的水化物 R(OH)n的 碱性强弱 （ 强 强 ） 元素单质与氢气反应的难易 （ 易 强 ） 气态氢化物的稳定性 （ 稳定 强 ） 元素最高价氧化物的水化物 （ HaXOb）的酸性强弱 （ 强 强 ） 元素的 金属性 元素的 非金属性 详细 分析如下： 金 属 性 比 较 本 质 原子越易 失电子 ， 金属性 越强。 判 断 依 据 1在金属活动顺序表中越靠前，金属性越强。 2单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性 越强。 3单质还原性越强或离子氧化性越弱，金属性 越强。 4最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属 性越强。 xn+ y x+ym+ ,则 y比 x金属性强。 6金属原子失电子所需要的能量越少，金属性 越强 非 金 属 性 比 较 本 质 原子越易 得电子 ， 非金属性 越强。 判 断 方 法 1与 H2化合越易，气态氢化物越稳定，非 金属性越强。 2单质氧化性越强，阴离子还原性越弱， 非金属性越强。 3最高价氧化物的水化物酸性越强，非金 属性越强。 4. An-+B B m-+A则 B比 A非金属性强。 5.非金属原子得电子所放出的能量越多，非 金属性越强 5 变试训练 1（ 2002 全国）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 系的元素对共有 （ ）。 A 1对 B 2对 C 3对 D 4对 解析 H、 Be:（ 1/1、 2/2）； He、 C:（ 1/2、 2/4）。 例 1根据中学教材所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是 （ ）。 A.K层电子数为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的 K层电 子数相等 B. L层电子数为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的 L层 电子数相等 C. L层电子数为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的 L层电子数相等 D. M层电子数为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子 的 M层电子数相等 C B 例 2（ 08年广东理科基础）下列关于原子结构和元素周 期律的表述正确的是（ ）。 原子序数为 15的元素的最高化合价为 +3 A元素是同周期中非金属性最强的元素 第二周期 A元素的原子核电荷数和中子数一定为 6 原子序数为 12的元素位于元素周期表的第三周期 A族 A B C D C 变式训练 2下列叙述中能肯定 A元素比 B元素金属性强 的是 ( )。 A. A原子的最外层电子数比 B原子的最外层电子数少 B. A原子的电子层数比 B原子的电子层数多 C. 1molA与酸反应生成的 H2比 1molB与酸反应生成的 H2 多 D. 常温时 ,A能从水中置换出氢 ,而 B不能 D +5 12C 13C 14C 例 3（ 2008江苏卷）下列排列顺序正确的是（ ）。 热稳定性： H2O HF H2S 原子半径： Na Mg O 酸性： H3PO4 H2SO4 HClO4 结合质子能力： OH- CH3COO- Cl- A B C D B 变式训练 3X元素的阳离子和 Y元素的阴离子具有与 Ar原 子相同的电子层结构。下列叙述正确的是（ ）。 A.X离子的半径比 Y的大 B.X原子的最外层电子数比 Y的多 C.X的原子半径比 Y的大 D.X元素的最高正价比 Y的小 X- K Y- Cl CD 变式训练 4（ 09年安徽理综 7） 石墨烯是由碳原子构 成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下）， 可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说 法正确的是 ( )。 A.石墨烯与石墨互为同位素 B.0.12g石墨烯中含有 6.02 1022个碳原子 C.石墨烯是一种有机物 D.石墨烯中的碳原子间以共价键结合 D 解析 同位素的研究对象是原子， A选项错误； 0.12g 石墨烯的物质的量为 0.01mol，所含碳原子个数为 0.01 NA， B选项错误；有机物一般含有碳、氢元素， C选项 错误；由图示可知，石墨烯中碳原子间均为共价键结合， D选项正确。 四 .元素周期表位、构、性的关系： 位置 结构 性质 1.结构和位置 : 最外层电子数 3， 为主族和 0族元素。 最外层电子数 =2，为 A、 0族、第 族、或绝大部 副族元素。 最外层电子比次外层电子多，该元素在第二周期。 电子层结构相同的离子，电性相同在同周期；电性 不同，阳离子在下一周期。阴离子与相应的原子在 同一周期；阴离子最外层电子数与次外层电子数相同， 该元素在第三周期。 2位置 性质 结构： 非金属元素除 H外，不能形成简单阳离子。金属元素 都不能形成简单阴离子。 短周期元素有一个 +1价到 +7的变化；长周期元素 有两个 +1 到 +7的变化。 包含非金属元素最多的：在第二周期和第七主族。 第二主族元素和过渡元素无非金属 。 常温下为气体单质的元素： H 、 N 、 O、 F 、 Cl 、 He、 Ne 、 Ar、 Kr、 Xe（ 10种）。 表中一条台阶形虚线：左边金属、右边非金属。 （ 22种非金属、 90种金属）。 3.对角线规则：在元素周期表中，某些主族元素与右下 方的主族元素的性质有些相似，其相似性甚至超过了 同主族元素，被称为 “ 对角线规则 ” 。 实例 锂与镁的相似性超过了它和钠的相似性，如： LiOH为中强碱而不是强碱， Li2CO3难溶于水等等。 Be、 Al的单质、氧化物、氢氧化物均表现出明显的 “两性”； Be 和 Al单质在常温下均能被浓 H2SO4钝化； AlCl3和 BeCl2均为 共价化合物 等。 晶体硼与晶体硅 一样，属于坚硬难熔的空间网状结构的晶体。 2 6、 2 2 3 2 主要化合价 0.066 0.104 0.112 0.143 0.160 原子半径 nm T R Q M L 元素代号 变式训练 4（ 08广东卷）根据表 1信息，判断以下叙述正确的是 （ ）。 表 1 部分短周期元素的原子半径及主要化合价 A氢化物的沸点为 H2T H2R B单质与稀盐酸反应的速率为 L Q C M与 T形成的化合物具有两性 D L2 与 R2-的核外电子数相等 C S O Be Al Mg MgBe Al2O3 Mg2+、 S2- H2O H2S 变式训练 5(09年北京理综） W、 X、 Y、 Z均为短周期元 素， W的最外层电子数与核外电子总数之比为 7： 17； X与 W同主族； Y的原子序数是 W和 X的原子序数之和的 一半；含 Z元素的物质焰色反应为黄色。下列判断正确 的是 ( )。 A金属性： YZ B .氢化物的沸点 :XW C离子的还原性 : XW D. 原子及离子半径： ZYX 解析 本题考查物质结构和元素周期律。根据题设 条件推知 W为 Cl、 X为 F、 Y为 Al、 Z为 Na。选项 A， Al、 Na 同周期，根据同周期元素递变规律， Na的金属性大于 Al。选项 B， HF分子间存在氢键， 其沸点高于 HCl。选项 C， Cl 的还原性大于 F-。 选项 D， Cl-的半径大于 Na+、 Al3+。 B