高考化学复习课件：第4单元第15讲核外电子排布和元素周期律

欢迎进入化学课堂 第15讲核外电子排布和元素周期律 一 原子核外电子的排布原子核外电子是分层排布的 含多个核外电子的原子中 能量较低的电子排布在离原子核近的区域里 电子层 能量较高的电子排布在离原子核远的区域 电子层 里 各电子层由内向外的层序数n依次为1 2 3 4 5 6 7 分别称为K L M N O P Q电子层 特别提醒 含多个核外电子的原子中 电子以能量的不同分层排布 其主要规律是 1 各电子层最多能容纳的电子数为2n2个 n为各电子层由内向外的层序数 2 最外层电子数最多不超过8个 只有一个电子层时 不超过2个 次外层电子数最多不超过18个 倒数第三层电子数最多不超过32个 3 核外电子一般总是尽先排布在能量最低的电子层里 即最先排布K层 K层排满后 再排布L层 依次类推 二 元素周期律1 原子序数人们按核电荷数 或说质子数 从小到大给元素编号 这种编号叫做原子序数 2 元素周期律的涵义元素的性质随着元素的原子序数递增而呈周期性变化的规律 即元素周期律 1 元素原子最外层电子排布的变化规律 随着原子序数的递增 元素原子最外层电子排布呈现周期性变化 表现在每隔一定数目的元素 元素原子的最外电子层上的电子数从1个递增到8个 2 元素的原子半径变化规律 随着原子序数的递增 元素的原子半径呈现周期性变化 表现在每隔一定数目的元素 元素的原子半径从大到小 又突然增大 3 元素的金属性和非金属性变化规律 随着原子序数的递增 元素的性质呈现周期性变化 表现在每隔一定数目的元素 元素的金属性逐渐减弱 而非金属性逐渐增强 4 元素的主要化合价变化规律 随着原子序数的递增 元素的主要化合价呈现周期性变化 表现在每隔一定数目的元素 元素的主要化合价中最高价从 1价逐渐递增到 7 氧和氟例外 最低价态从 4递增到 1价 3 元素周期律的实质元素性质的周期性递变是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果 即元素原子核外电子排布周期性变化决定着元素性质的周期性变化 三 元素周期表及其应用1 表的结构 2 元素周期表和周期律的关系元素周期表是元素周期律的具体表现形式 即元素周期表是依据了元素周期律而编排出来的 3 元素在周期表中的位置 原子结构 元素的性质的关系和递变规律 1 同周期中 元素的原子电子层数相同 除了惰性元素以外 随着核电荷数的递增 虽然电子数增多 但是原子核对外层电子的吸引能力却逐渐增强 使原子半径逐渐减小 元素原子得到电子的能力逐渐增强 失去电子的能力逐渐减弱 即 同周期元素 从左到右 除了惰性元素 原子半径逐渐减小 元素的金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 2 同主族中 元素的最外层电子数相同 随着核电荷数的递增 电子层数增多 原子半径逐渐增大 原子核对外层电子的吸引能力逐渐减小 元素原子失去电子的能力逐渐增强 获得电子的能力逐渐减弱 即 同主族元素 从上到下 原子半径逐渐增大 元素的金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 3 位 构 性的关系元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置 元素在周期表中的位置体现 或反映 了元素原子结构和性质的特点 因此 我们可以根据元素在周期表中的位置 推测元素的原子结构特点 核外电子排布 预测其主要性质 4 周期表的应用 1 根据元素在周期表中的位置 可以判断它的金属性和非金属性的相对强弱 原子核外电子排布 主要化合价以及单质极其重要化合物的性质 或根据元素的性质可以判断其在周期表中的位置和主要化合价 核外电子排布 元素的金属性和非金属性的强弱 2 在金属与非金属的分界线附近寻找半导体材料 如锗 硅 硒等 3 在过渡元素中寻找各种优良的催化剂 如铂 镍等 和耐高温 耐腐蚀的合金材料 如制造火箭和飞机的钛 钼等元素 4 合成农药用的元素在周期表的右上角 如S P Cl N F等元素 5 还可以预测新元素 新物质等 考点一电子排布规律的应用 例1根据下列叙述 写出元素名称并画出原子结构示意图 1 A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半 2 B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1 5倍 3 C元素的单质在常温下可与水剧烈反应 产生的气体能使带火星的木条复燃 4 D元素的次外层电子数是最外层电子数的1 4 解析 1 L层有8个电子 则M层有4个电子 故A为硅 2 当次外层为K层时 最外层电子数则为3 是硼 当次外层为L层时 最外层电子数为1 5 8 12 违背了排布规律 故不可能 3 单质在常温下与水剧烈反应产生O2的是F2 4 当次外层为K层时 D为氖 当次外层为L层时 最外层则有32个电子 故不可能 方法技巧点拨 本题除要考虑每层最多容纳电子数外 还要考虑最外层电子数不超过8个 次外层电子数不超过18等规律 此类题中常常要根据结构决定性质 性质也能反映结构特征这一关系进行推断 答案 1 硅 2 硼 3 氟 4 氖 考点二原子序数的推断 例2X Y是短周期元素 二者能形成化合物X2Y3若已知X的原子序数为n 则Y的原子序数不可能是 A n 11B n 5C n 3D n 4 D 解析 从化学式X2Y3可知 X的化合价为 3价 Y的化合价为 2价 又知X Y均是短周期元素 可推知X为第 A族元素 Y为第 A族元素 因此X只能是5B或13Al Y只能是8O或16S 若X是5B 则Y的核电荷数是n 3或n 11 若X是13Al 则Y的核电荷数是n 5或n 3 方法技巧点拨 本题有另一巧解 元素周期表中 原子序数为奇数的主族元素其所在族数也为奇数 其主要化合价也为奇数 X的化合价为 3价 其原子序数以应为奇数 Y的化合价为 2价 其原子序数应为偶数 奇数n加上一个偶数不可能为偶数 故D肯定错误 例3X Y Z三种原子的M电子层上的电子数均为奇数 三种原子形成的离子分别为Xn Ym Zn 已知它们各自带有的电荷数m n 若按X Y Z的顺序 下列有关说法中正确的是 A 最高价氧化物的水化物碱性依次减弱 酸性依次增强B 原子半径依次增大C 常温常压下的密度依次减小D X单质有强还原性 Y单质既有还原性 又有氧化性 Z单质具有强氧化性 考点三元素性质的推断 A 解析 M电子层最多容纳18个电子 若为最外层也可容纳8个电子 现在M电子层上电子数为奇数 说明M层上电子数少于8 只能为1 3 5 7 对应的元素分别为Na Al P Cl 它们形成的离子分别为Na Al3 P3 Cl 由m n知 X Y Z分别为Na Al Cl 最高价氧化物的水化物分别为NaOH Al OH 3 HClO4 NaOH是强碱 Al OH 3是两性氢氧化物 HClO4是最强的酸 A项正确 根据原子半径递变关系知 Na原子半径最大 Cl原子半径最小 B项错误 Na的密度比Al的密度小 C项错误 Na有强还原性 Cl2有强氧化性 而铝是金属 只有还原性没有氧化性 D项错误 方法技巧点拨 比较元素的某种性质时 应先将元素按原子的电子层数相同 最外层电子数依次增多进行排序 然后按照元素周期律进行比较 判断 特别要注意某些性质的递变范围 如Na Mg Al还原性减弱但无氧化性 Si P S既有氧化性又有还原性 且还原性减弱 氧化性增强 而Cl2通常情况显示强氧化性 例4X元素的原子核外有2个电子层 其中L层有5个电子 该元素的气态氢化物的化学式为 最高价氧化物的化学式为 该元素最高价氧化物水化物的化学式为 R元素为1 18号元素中的一种非金属元素 若其最高价氧化物水化物的化学式为HnROm 则此时R元素的化合价为 R原子的最外层电子数为 其气态氢化物的化学式为 考点四元素周期律的应用 NH3 N2O5 HNO3 2m n 2m n H8 2m nR 解析 对于1 18号元素 元素最高化合价的数值等于元素原子最外层电子数 最低价和最高价的绝对值的代数和为8 X为氮元素 其气态氢化物的化学式为NH3 其最高价氧化物的化学式为N2O5 该元素最高价氧化物水化物的化学式为HNO3 R元素的化合价为 2m n R原子的最外层电子数为2m n 其气态氢化物的化学式为H8 2m nR 方法技巧点拨 元素周期律是元素及其化合物的综合总结 学好元素周期律知识是学习元素化合物知识的前提和理论保证 例5A B C D四种短周期元素的原子序数依次增大 A D同族 B C同周期 A B组成的化合物甲为气态 其中A B原子个数之比为4 1 由A C组成的两种化合物乙和丙都为液态 乙中A C原子个数之比为1 1 丙中为2 1 由D C组成的两种化合物丁和戊都为固态 丁中D C原子数之比为1 1 戊中为2 1 1 写出化学式 甲 乙 丙 丁 戊 2 写出B元素的最高价氧化物跟丁发生反应的化学方程式 考点五元素周期表的应用 CH4 H2O2 H2O Na2O2 Na2O 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O2 解析 题给信息十分丰富 善于抓住具有突破口的信息 有时也可以带一点猜想 你看化合物甲为气态 且A B的原子个数为4 1 是不是像CH4 根据A B C D在周期表中的位置关系 可知四种元素在周期表中的位置为 A B组成化合物为气体是BA4 可能是CH4 A C组成的两种化合物乙中可能为A2C2 丙中可能为A2C 则乙为H2O2 丙为H2O D C组成的两种化合物丁和戊都是固体 丁中为D2C2 可能为Na2O2 戊中为D2C 可能为Na2O 所以A为H B为C C为O D为Na 方法技巧点拨 难以将题中所给信息与所要解决的问题建立相应的联系而误答 是解这类题常见的错误 值得大家注意 试题中考查的内容经常是将元素周期表的知识和元素及化合物的内容联系起来 综合考查 例6化合物A由周期不同的短周期元素X Y组成 是良好的耐热冲击材料 1 X的单质既可与盐酸反应 又可与NaOH溶液反应 X的原子结构示意图为 2 X的硫酸盐溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式为 3 一定条件下 A和水缓慢作用生成含Y的化合物Z Z分子含有10个电子 Z与H2O2反应 其产物之一是Y的单质 Y单质的电子式为 Z分子的结构呈 考点六结合元素周期表考查元素和化合物的有关性质 A的化学式是 4 X的单质 石墨和二氧化钛 TiO2 按比例混合 高温下反应得到的化合物均由两种元素组成 且都是新型陶瓷材料 在火箭和导弹上有重要应用 其反应的化学方程式是 解析 本题结合元素周期表等考查元素和化合物的有关性质 根据X的性质可以确定X为Al 其硫酸盐为Al2 SO4 3 与过量的NaOH反应生成的是偏铝酸盐 据此可以写出离子反应方程式 由于Al是第三周期元素 则Y是第二周期元素 根据Z中含有10个电子和Z能与H2O2反应 则Z有较强的还原性 Z应该是NH3 Y是N 那么A是AlN 由于生成的化合物中均含有两种元素且都是新型陶瓷材料 则生成的分别是Al2O3和TiC 并根据氧化还原反应中转移电子守恒可以写出化学反应方程式 答案 1 2 Al3 4OH 2H2O 3 三角锥形 AlN 4 4Al 3TiO2 3C 2Al2O3 3TiC 高温 方法技巧点拨 解答这类试题要抓住题中的有关信息 如短周期中只有单质Al既能与酸又能与碱反应 且均为短周期元素 那么Y应为第二周期元素 Z又能与H2O2发生反应 说明Z具有还原性 根据Z是10电子 可以确定Y 有些考生对无机非金属材料等内容不够重视 也会导致不会书写 4 的化学反应 因此 复习时不要顾此失彼 做到全面复习 解答这类问题时还要从多角度抓住不同信息 1 2010 广东 短周期金属元素甲 戊在元素周期表中的相对位置如表所示 下面判断正确的是 C A 原子半径 丙 丁 戊B 金属性 甲 丙C 氢氧化物碱性 丙 丁 戊D 最外层电子数 甲 乙 解析 同周期元素原子半径由左到右逐渐减小 故A错 同主族金属性自上而下增强 B错 同周期从左至右金属性减弱 对应碱的碱性也是减弱的 C正确 同周期元素最外层电子数由左至右逐渐增多 D错 2 2011 江苏 短周期元素X Y Z W Q在元素周期表中的相对位置如图所示 下列说法正确的是 A A 元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8B 原子半径的大小顺序为 rX rY rZ rW RqC 离子Y2 和Z3 的核外电子数和电子层数都不相同D 元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强 解析 根据周期表的结构可推出元素分别为 X N Y O Z Al W S Q Cl 元素最高正化合价一般等于其主族数 A项正确 同周期原子半径从左到右依次减小 同主族从上到下依次增大 B项错误 离子Y2 和Z3 都为10电子微粒 核外电子数和电子层数都相同 C项错误 元素最高价氧化物对应的水化物的酸性是与非金属性一致的 因此酸性Q的强 D项错误 3 2011 银川一中 J M R T是原子序数依次增大的短周期主族元素 J R在周期表中的相对位置如下表 已知 J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等 M是地壳中含量最多的金属元素 下列说法错误的是 A J和氢组成的化合物分子中只含有极性共价键B 工业上用电解熔融的M的氧化物方法来制备MC R T两元素的气态氢化物中 T的气态氢化物更稳定D J M R T元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HTO4 解析 已知四种元素均是短周期元素 故J必为第二周期元素 由于J元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等 故J为第二周期第 A元素碳 由此可知R为S 考虑到J M R T是原子序数依次增大的短周期主族元素 故T必为Cl 由M是地壳中含量最多的金属元素 故M为Al 对于选项A 考虑到碳和氢可组成种类繁多的烃类 如C2H4 C2H6等 它们的分子中既存在极性键又存在非极性键 故A错 答案 A 4 2011 盐城模拟 某高校化学工作者创建了 元素立体周期律 在原来二维周期表横列 X轴 和纵列 Y轴 基础上 增加了一个竖列 Z轴 Z轴按 中质差 中子数和质子数之差 Z N P 自上而下 递增顺序排列 原 二维元素表 中的相对原子质量由同位素 中质和 中子数和质子数之和A N P 替代 下列说法正确的是 A 中质和 相同的核素一定是同一元素B 中质差 相同的核素一定是同一元素C N2 P2 A ZD 至2008年 人们发现108种元素有m种核素 说明中质差一定有m种 C 解析 同一元素具有相同的质子数 中质和 及 中质差 相同不能说明质子数一定相同 所以A和B选项错误 一种原子即为一种核素 它们的 中质差 可能相同 如和的 中质差 都是2 所以D选项错误 5 已知 A B C D四种短周期元素 A与D的原子序数之和等于B与C的原子序数之和 由D元素组成的单质在通常状况下呈淡黄绿色 B C D三种元素位于同一周期 A B C三种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为X Y Z 且存在如下转化关系 下列分析错误的是 A D元素原子的结构示意图为B A B C三种元素的原子半径由小到大的顺序为由小到大的顺序为N Al NaC Y与C元素的最高价氧化物可以发生反应 该反应的离子反应方程式为Al2O3 2OH 3H2O 2 Al OH 4 或Al2O3 2OH 2 H2OD A与D元素的气态氢化物之间可以反应生成一种盐 该盐的水溶液呈碱性 解析 题目图中的内容可以 翻译 为 X Y 盐和水 Y Z 盐和水 X Z 盐和水 或者进一步根据题干信息表述为 A B C三元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间反应生成盐和水 可以推断其中有一种是两性氢氧化物 在短周期元素中必有一种是铝 因为 由D元素组成的单质在通常状况下呈淡黄绿色 则D元素是氯 因为 B C D三种元素位于同一周期 则B元素是钠 C元素是铝 A与D的原子序数之和等于B与C的原子序数之和 可推知 A元素是氮 据此可完成题目中的各问题 氯元素的原子结构示意图为 A B C三种元素分别是N Na Al 其原子半径由小到大的顺序为N Al Na Y是NaOH溶液 C元素的最高价氧化物是Al2O3 A与D元素的气态氢化物之间可以反应生成的盐是氯化铵 在水溶液中水解 使溶液显酸性 答案 D 6 有关元素X Y Z D E的信息如下 下列分析错误的是 A X的一种氢化物可用于实验室制取X的单质 其反应的化学方程式为2H2O2 2H2O O2 B EY2只能通过置换反应生成 EY3只能通过化合反应生成C 铜片 碳棒和EY3溶液组成原电池 电子由铜片沿导线流向碳棒D D2Z的水溶液中粒子的浓度关系是 c Z2 c D c H c HZ c OH 或c Z2 c D c HZ c H2Z B 解析 本题考查的是元素周期律的有关知识 根据X Z的有关信息及硫在氧气中燃烧产生明亮的那紫色火焰可知 X是氧 Z是硫 Y所在主族序数与所在周期序数之差为4 可能是 第五主族第一周期 不存在 第六主族第二周期 是氧 而X是氧 题目说E元素与Y元素可形成EY2和EY3两种化合物 Y不是氧 第七主族第三周期 是氯 满足题意 E单质是生活中常见金属 其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏 E元素与Y元素可形成EY2和EY3两种化合物 所以E是铁 X的一种氢化物可用于实验室制取X的单质 可知是用H2O2制氧气 A正确 EY2和EY3分别为FeCl2 FeCl3 制取FeCl2时 可用铁与盐酸反应或FeCl3与铁化合反应 不一定要置换反应 B错误 铜片 碳棒和EY3溶液组成原电池 铜做负极 电子由铜片沿导线流向碳棒 C正确 D最高价氧化物对应的水化物 能电离出电子数相等的阴 阳离子 D2Z为Na2S或K2S 其粒子浓度关系可以是物料守恒或电荷守恒 D正确 7 2011 河南洛阳模拟 下表是元素周期表的一部分 表中所列的字母分别代表某一化学元素 1 E和B的最高价氧化物对应的水化物中酸性较强的是 填化学式 写出可以验证该结论的一个离子反应方程式 H2SO4 2H CO2 H2O或 H CO2 H2O 2 王水可溶解不能与硝酸反应的金属如Au Pt等 其原因是王水中不仅含有HNO3 还有反应生成的Cl2和NOCl 假设NOCl中所有原子都达到了8电子稳定结构 试写出NOCl的电子式 3 EBC 和A2D2反应生成了ED和可参加大气循环的两种无毒无害气体 试写出该反应的离子方程式 2SCN 11H2O2 2 2CO2 N2 10H2O 2H 解析 根据表格不难判断A为氢元素 B为碳元素 C为氮元素 D为氧元素 E为硫元素 F为氯元素 1 非金属元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性取决于该元素非金属性的强弱 S元素的非金属性显然强于C元素 2 电子式的书写属于历届高考必考范畴 应引起足够的重视 由于N原子最外层5电子 要形成8电子稳定结构 则必须要形成三个共价键 同理 O原子要形成两个共价键 Cl原子则要形成一个共价键 则其结构式为O N Cl 电子式可根据结构式改写 第 3 问考查了氧化还原型离子方程式的配平 应当遵循电子守恒 原子守恒 电荷守恒 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全