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第一章 物质结构 元素周期律 1.1 元素周期表知识概要：一、元素周期表1.元素周期表的发现与发展：1869年，俄国化学家门捷列夫将元素按照相对原子质量由小到大依次排列，并将化学性质相似的元素放在一个纵行，制出了第一张元素周期表。当原子结构的奥秘被发现以后，元素周期表中的元素排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数，周期表也逐渐演变成我们常用的这种形式。按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。人们发现，原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系： 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数2.元素周期表的结构：（1）元素周期表的排列原则横行：电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列。纵行：最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序自上而下排列。（2）周期具有相同的电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一个横行。周期类别周期序数起止元素起止原子序数元素种数电子层数短周期1HHe12212LiNe310823NaAr 111883 长周期 4KKr1936184 5RbXe3754185 6CsRn5586326不完全周期 7FrUub8711226(若排满也是32)7（口诀：三短、三长、一不全）（3）族按电子层数递增的顺序，把不同横行中最外层电子数相同的元素由上而下排成纵行，元素周期表共有18个纵行，它们又被划分为16个族。列数123456789101112131415161718类别主族 副族 VIII族副族 主族/名称IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVIII族IBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA0族（口诀：18纵行16族，每到2 3分主副，8 9 10成VIII族）（4）元素周期表的结构周期序数核外电子层数 主族序数最外层电子数原子序数核电荷数质子数核外电子数 短周期（第1、2、3周期）周期：7个（共七个横行）周期表 长周期（第4、5、6、7周期）主族7个：A-A族：16个（共18个纵行）副族7个：IB-B第族1个（3个纵行）零族（1个）稀有气体元素（5）认识周期表中元素相关信息26 Fe 铁3d6 4s2 55.85 随堂检测（一）1.已知某主族元素的原子结构示意图如下,判断其位于第几周期?第几族?2.主族元素在周期表中的位置取决于该元素的()A.相对原子质量和核外电子数B.电子层数和最外层电子数C.相对原子质量和最外层电子数D.电子层数和次外层电子数3.下列各表为周期表的一部分(表中为原子序数),其中正确的是()A.2341119 B.210111819C.611121324D.671431324.相邻周期同一主族的两种元素的原子序数差可能为几,同一周期A、A的两种元素的原子序数差可能为几?5.已知元素的原子序数,可以推断元素原子的()质子数核电荷数核外电子数离子所带电荷数A.B.C.D.6.由长周期元素和短周期元素共同构成的族是()0族主族副族第族A.B.C.D.7.下列说法中正确的是()A.现行元素周期表是按相对原子质量逐渐增大的顺序从左到右排列的B.最外层电子数相同的元素一定属于同一族C.非金属元素的最外层电子数都4D.同周期元素的电子层数相同二、元素的性质与原子结构1.碱金属元素：（1）碱金属元素的原子结构规律： 碱 金 属 元 素元素名称元素符号核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数锂Li312钠Na1113钾K1914铷Rb3715铯Cs5516（2）碱金属元素原子结构与性质的关系：从原子结构上看：相同点：最外层都只有一个电子。不同点：随核电荷数增加，原子半径增大。从化学性质上看：相似性：化学性质都很活泼，都能与氧气等非金属单质及水反应。产物中，碱金属元素的化合价都为价。结论：碱金属元素原子的最外层上都只有1个电子，因此，它们的化学性质相似。 4Li+O2=2Li2O 2Na+O2=Na2O2 2Na+2H2O=2NaOH+H2 2K+2H2O=2KOH+H2递变性：从上到下（从Li到Cs），随着核电核数的增加，碱金属原子的电子层数逐渐增多，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去电子的能力增强，即金属性逐渐增强。所以从Li到Cs的金属性逐渐增强（还原性：Li Na K Rb Cs）。结论：原子结构的递变性导致化学性质的递变性。金属性强弱的判断依据：与水或酸反应越容易，金属性越强；最高价氧化物对应的水化物（氢氧化物）碱性越强，金属性越强。（3）碱金属物理性质的相似性和递变性： 物质名称颜色和状态密度/(gcm3)熔点/沸点/锂银白色，柔软0.534180.51347钠银白色，柔软0.9797.81882.9钾银白色，柔软0.8663.65774铷银白色，柔软1.53238.89688铯略带金属光泽，柔软1.87928.40678.4相似性：银白色固体、硬度小、密度小（轻金属）、熔点低、易导热、导电、有展性。递变性（从锂到铯）：密度逐渐增大（K反常） 熔点、沸点逐渐降低碱金属原子结构的相似性和递变性，导致物理性质同样存在相似性和递变性。小结：碱金属原子结构的相似性和递变性，导致了碱金属化学性质、物理性质的相似性和递变性。2.卤族元素： （1）卤素原子结构示意图结构相同点：最外层都是7个电子结构不同点：随核电荷数增加，电子层数增加，半径增大。（2）卤素单质的物理性质元素名称元素符号核电荷数单质颜色和状态密度熔点/沸点/氟F9F2淡黄绿色气体1.69g/L(15)219.6188.1氯Cl17Cl2黄绿色气体3.214g/L(0)10134.6溴Br35Br2深红棕色液体3.119g/cm3(20)7.258.78碘I53I2紫黑色固体4.93g/cm3113.5184.4 【规律】卤素单质的物理性质变化规律： 颜色：由浅深 密度：由小大 熔、沸点：由低高（3）卤素单质与氢气反应条件产物稳定性化学方程式F2暗处很稳定H2+F2=2HFCl2光照或点燃较稳定 光照或点燃H2+Cl2=2HClBr2加热稳定性差 H2+Br2=2HBrI2不断加热不稳定 H2+I2=2HI结论随核电荷数的增加，卤素单质与H2反应变化：烈程度：逐渐减弱 生成HX的稳定性：逐渐减弱（4）卤素单质间的置换反应2NaBr +Cl2 2NaCl + Br2 氧化性：Cl2Br2 ； 还原性：ClBr 2NaI +Cl2 2NaCl + I2 氧化性：Cl2I2 ； 还原性：ClI2NaI +Br2 2NaBr + I2 氧化性：Br2I2 ； 还原性：BrI结论： 单质的氧化性：依次减弱,对于阴离子的还原性：依次增强5. 非金属性的强弱的判断依据：1. 从最高价氧化物的水化物的酸性强弱，或与H2反应的难易程度以及氢化物的稳定性来判断。2. 同主族从上到下，金属性和非金属性的递变：3. 原子结构和元素性质的关系：原子结构决定元素性质，元素性质反应原子结构。同主族原子结构的相似性和递变性决定了同主族元素性质的相似性和递变性。随堂检测（二）1.关于碱金属元素的下列叙述中错误的是()A.碱金属元素原子最外层都只有1个电子B.依Li、Na、K、Rb、Cs,单质熔、沸点升高,密度增大C.随核电荷数递增,氢氧化物碱性增强D.随电子层数增加,原子半径增大,金属还原性增强2.下列关于碱金属的叙述中正确的是()A.碱金属单质与水反应都能生成碱和H2B.碱金属单质都是质软、熔点低、密度均小于1 gcm-3的轻金属C.碱金属元素随原子半径增大,原子核吸引最外层电子的能力增强D.碱金属单质在空气中燃烧都生成过氧化物3.砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素,试推测砹和砹的化合物最不可能具备的性质()A.砹易溶于某些有机溶剂B.砹化氢很稳定不易分解C.砹是有色气体D.砹化银不溶于水或稀硝酸4.X、Y是元素周期表第A族中的两种元素,下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是()A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定D.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来5.钠和锂有相似的化学性质,下列说法中,能较好地解释这个事实的是()A.都是金属元素B.原子半径相差不大C.最外层电子数相同D.化合价相同6.下列有关第A族元素说法中不正确的是()A.原子最外层电子数都是7B.熔、沸点:F2Cl2Br2 Mg、Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (容易) 2Al + 6 HCl 2AlCl3 +3H2 （较难） 金属性：Mg Al 根据1、2得出：金属性Na Mg Al、碱性 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 金属性：金属性Na Mg AlNa Mg Al金属性逐渐减弱、结论：Si P S Cl 单质与2的反应越来越容易 生成的氢化物越来越稳定最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强故：非金属性逐渐增强。Na Mg AlSi P S Cl 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强同周期从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强结论：同一周期，随着原子序数递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 同一主族，随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。（注意：元素周期表右上角处，非金属性最强，左下角处金属性最强。）3.元素周期律 元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。这一规律叫做元素周期律。（1）元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。（2）元素的性质一般指的是元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应的水化物的酸碱性、气态氢化物的稳定性等。随堂检测（一）1.某元素的原子核外有3个电子层,最外层有4个电子,该原子核内的质子数为()A.14B.15C.16D.172.原子核外的M电子层和L电子层最多容纳的电子数的关系是()A.MLB.MH2SO4H3PO4H2SiO3B.原子半径大小:NaSOC.碱性强弱:KOHNaOHLiOHD.还原性强弱:F-Cl-I-2.硒是人体肝脏和肾脏的组成元素之一,现在含有元素硒(Se)的保健品已经进入市场,已知它与氧元素同族,与钾元素同周期,关于硒的说法中不正确的是()A.原子序数为34B.最高价氧化物的水化物的分子式为H2SeO4C.Se的非金属性比Br弱D.气态氢化物的稳定性比硫化氢气体强3.下列说法中正确的是()A.C、N、O、F原子半径依次增大B.NH3、H2O(g)、HF稳定性依次增强C.HClO比H2SO4酸性强D.甲、乙两种非金属元素与金属钠反应时,甲得电子的数目多,所以甲活泼4.已知电子层数相同的三种元素X、Y、Z,其最高价含氧酸酸性:H3XO4H2YO4HZO4,则下列说法正确的是()A.原子半径XYCl-Br-I-B.氧化性:F2Cl2SC.酸性:H2SO4HClO4H3PO4D.非金属性:FClSO9.制冷剂是一种易压缩、易液化的气体,液化后在冷冻机管内循环,蒸发时吸收热量,使环境温度降低,达到制冷的目的。历史上,人们曾采用过乙醚、氨、氯甲烷等作制冷剂,但它们不是有毒,就是易燃,效果并不理想。于是,不断有科学家根据元素及其化合物的递变规律来开发新的制冷剂。请沿着科学家的探索轨迹回答下列问题:(1)科学家们首先研究了某些化合物的易燃性和毒性的变化趋势。(以下填写化学式)氢化物的可燃性。第二周期:H2OHF;第三周期:。化合物的毒性。第A族:PH3NH3;第A族:H2SH2O(填“”或“CF4。(2)尽管这种制冷剂因会破坏大气中的臭氧层造成环境污染而逐渐被其他制冷剂所取代,但求助于元素周期表中元素及其化合物的(填选项编号)变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法还是值得借鉴的。毒性沸点易燃性水溶性颜色参考答案： 随堂检测（二）1.解析:F、Cl、I同主族,非金属性依次减弱,对应离子的还原性依次增强,D错。答案:D2.解析:硒在硫的下方,非金属性比硫弱,所以气态氢化物不如硫化氢稳定。选D。答案:D3.解析:同周期元素从左向右,原子半径依次减小,A错;比较非金属性要用最高价氧化物对应的水化物,HClO中的氯不是最高价,C错;非金属性强弱是得电子能力强弱,与得电子个数无关,D错,选B。答案:B4.解析:由题目可知X、Y、Z三种元素同周期,原子序数依次递增,所以原子半径依次减小,得电子能力依次增强,气态氢化物越来越稳定。答案:C5.(1)右大3(2)左小46.解析:因R、W、X、Y、Z为同一周期且原子序数依次递增的短周期元素,所以当R(OH)n为强碱时,W(OH)n+1不一定为强碱,如NaOH为强碱,Mg(OH)2、Al(OH)3等则不是强碱,A错;若HnXOm为强酸,说明X为活泼非金属,而Y的非金属性大于X,则Y一定为活泼非金属,B正确;若Y的最低价为-2,则Y的最高正价为+6,因此Z的最高正价大于6,C错;若X的最高正价为+5,那么R、W也可能是金属,D错。答案:B7.解析:X、Y、Z三种元素原子具有相同的电子层数说明三种元素位于同一周期,X的最高价氧化物对应水化物呈碱性,而Z的最高价氧化物对应水化物呈两性,说明X的金属性大于Z的金属性,X在Z左侧,原子序数X(2)1.3 化学键知识概要：一、离子键1.金属钠与氯气反应实验实验步骤取一块绿豆大的金属钠（切去氧化层）。用滤纸吸净煤油，放在石棉网上，用酒精灯微热，钠熔成球状。将盛有氯气的集气瓶倒扣在钠的上方。实验现象剧烈燃烧，黄色火焰，产生白烟。化学方程式 点燃2Na+Cl2=2NaCl氯化钠的形成过程：氯原子最外层7个电子，容易得到1个电子形成8电子稳定结构，而钠原子最外层有1个电子，容易失去1个电子达到稳定结构，故在化学变化中，钠原子向氯原子转移一个电子分别形成阴、阳离子，阴、阳离子在结合成氯化钠。2.离子键（1）概念：带相反电荷离子之间的相互作用称为离子键。相互作用（静电作用）：包括阴、阳离子间的静电吸引作用和电子与电子之间、原子核与原子核之间的静电排斥作用。（2）成键微粒：阴离子、阳离子（3）成键条件：活泼金属（IA族、IIA族）或NH4+与活泼非金属（VIA族、VIIA族）化合形成离子键。（4）存在范围：离子键存在于大多数强碱、盐和金属氧化物中。3.离子化合物（1）概念：由离子键构成的化合物叫做离子化合物。（2）常见离子化合物分类： 活泼金属（IA族、IIA族） 活泼非金属（VIA族、VIIA族） 铵根离子 酸根（或酸式根）【注意】只有含有离子键的化合物一定是离子化合物. 含有金属元素的化合物不一定是离子化 合物，如AlCl3. 不含金属元素的化合物不一定不是离子化合物，如NH4Cl。4.电子式（1）概念：在元素符号周围用小黑点（ ）或叉（）表示原子或离子最外层电子的式子叫做电子式。（2）电子式的书写：原子的电子式 书写原子的电子式时，一般将原子的最外层电子写在元素符号的上、下、左、右四个位置上。例如： . . . H Ca N O ：Cl . . 氢原子 钙原子 氮原子 氧原子 氯原子简单阳离子的电子式 简单阳离子是原子失去最外层电子后形成的，其电子式就是阳离子。例如：Na+、Mg2+。简单阴离子的电子式 简单阴离子因为得到电子后最外层一般为8电子结构，书写时要在元素符号周围标出电 . . . 子，用 括起来，并在右上角注明所带电荷数，例如： ：Cl： 、 ：O：2 。 . . . . 复杂阴阳离子的电子式 复杂阴、阳离子要标明电子，要用 ，并在 右上角标明“+”“”及电荷数。例如： H. . . . . H：N. ：H+（铵根离子）、H：O. ：H+（水合氢离子）、：O. ：H（氢氧根离子）、H H . . . . ：O.：O.2（过氧根离子）。（3）离子化合物电子式的书写，原则上把阳离子和阴离子的电子式按比例组合。例如： . . NaCl： Na+：Cl： . . . . . . CaCl2： ：Cl：Ca2+ ：Cl： . . . . 随堂检测(一)1.下列说法正确的是()A.含有金属元素的化合物一定是离子化合物B.第A族和第A族原子化合时,一定生成离子键C.由非金属元素形成的化合物一定不是离子化合物D.活泼金属与非金属化合时,能形成离子键2.与Ne的核外电子排布相同的离子跟与Ar的核外电子排布相同的离子所形成的化合物是()A.Na2SB.CCl4C.KClD.NaF3.下列说法中正确的是()A.离子键就是阴、阳离子间的静电引力B.所有金属元素与所有非金属元素间都能形成离子键C.钠原子与氯原子结合形成离子键D.在离子化合物CaCl2中,两个氯离子间也存在离子键4.下列各数值表示有关元素的原子序数,能形成AB2型离子化合物的是()A.6与8B.11与13C.11与16D.12与175.下列表示电子式的形成过程正确的是()6.下列化合物不是离子化合物的是()A.H2OB.CaI2C.KOHD.NaNO37.AB属于离子型化合物,其中A离子和B离子的电子层结构不同,从原子的最外层电子数看A比B少4,而次外层电子数A比B多6,则该离子化合物是()A.MgOB.CaOC.KClD.MgS9.用电子式表示氧化钠的形成过程。参考答案： 随堂检测（一）1.解析:AlCl3、HCl是共价化合物,A、B错;氯化铵是离子化合物,C错。答案:D2.解析:与Ne相同电子排布的是O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+,与Ar相同电子排布的有S2-、Cl-、K+、Ca2+。答案:A3.C4.D5.C6.A7.解析:从A、B两元素的原子结构看,B原子只有两个电子层,符合此要求的只有A、B两项;A离子和B离子的电子层结构不同,只有B项符合。答案:B8.全错9. 二、共价键1.共价键（1）概念： 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。（2）成键粒子：原子（3）成键条件：同种非金属原子或不同种非金属原子之间，且成键的原子最外层电子未达到饱和状态。2.共价化合物 不同原子之间以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。【特别提醒】含有共价键的分子不一定是共价化合物，如H2、O2。 含有共价键的化合物不一定是共价化合物，如NaOH、Na2O2。 离子化合物中可能含有共价键，共价化合物中一定不含有离子键。3.用电子式表示含共价键物质的形成过程 . . . . . . . . Cl2 ： ：Cl . + . Cl : ：Cl：Cl： . . . . . . . . . . . . . . . . CO2: ：O： + C + ：O： ：O：C ：O： H2： H . + .H H：H【注意】（1）像HCl、CO2以共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。（2）从形成过程可以看出，原子是通过共用电子对达到8（氢达到2个）电子的稳定结构。（3）绝大多数非金属单质含有共价键，稀有气体单质不含共价键，共价化合物、某些离子化合物（如NaOH、NH4Cl）中都含有共价键。（4）含共价键的分子的电子式书写 . . H2： H:H H2O: H . O . . . 【特别提醒】（1）氢原子最外层为一个电子，每个氢原子只能共用一对电子。（2）其他原子共用电子对的数目为：8 - 最外层电子数。 例：N原子最外层为5个电子，只能共用8 5=3对。4.极性键与非极性键非极性键极性键定义同种元素原子形成的共价键，共用电子对不发生偏移不同种元素原子形成的共价键，共用电子对发生偏移原子吸引电子能力相同不同共用电子对不偏向任何一方偏向吸引电子能力强的原子成键原子电性电中性显电性判断依据同种非金属元素组成由不同种非金属元素组成实例HHHCl【注意】（1）非极性键不一定只存在于单质分子中，如Na2O2、H2O2中都含有非极性键。（2）极性键不一定只存在于共价化合物中，如NaOH。离子键共价键定义使阴、阳离子结合成化合物的静电作用原子间通过共用电子对形成的相互作用成键条件成键原子得失电子能力差别很大（活泼金属与活泼非金属之间）成键原子得失电子能力相同或差别较小（大多数为同种或不同种非金属元素原子之间）成键粒子阴、阳离子原子存在离子化合物（碱性氧化物、强碱和大多数盐）非金属元素的单质（H2、O2、Cl2等），共价化合物（气态氢化物、酸性氧化物和酸），某些离子化合物（NaOH、Na2SO4）三、分子间作用力和氢键1.分子间作用力（1）概念：把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，又称范德华力。（2）分子间作用力的应用： 分子间作用力比化学键弱得多，分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。离子化合物中只存在化学键，不存在分子间作用力。分子间作用力只存在于多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间，以及稀有气体分子之间。分子间作用力的范围很小，只有分子充分接近时采用相互间的作用力。一般说来，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。2.氢键（1）氢键不是化学键，通常把氢键看作是一种较强的分子间作用力。 化学键 氢键 分子间作用力（2）分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高，这是因为固体熔化或液体汽化时，必须破坏分子间的氢键，从而需要消耗更多的能量。（3）通常N、O、F这三种元素的氢化物易形成氢键。常见易形成氢键的化合物有：H2O、HF、NH3、CH3OH等。【思考】你知道冰为什么会浮在水面上吗？【回答】水在液态时常是几个分子通过氢键结合，形成（H2O）n，在固态时（冰）中更多的水分子间形成氢键，成为疏松的晶体，在冰的结构中有许多空隙，造成体积膨胀、密度减小。所以冰会浮在水面上。化学键分子间作用力氢键存在范围相邻原子（离子）之间分子之间某些含强极性键分子之间（HF、H2O、NH3）作用力比较强很弱比化学键弱得多，比分子间作用力稍强影响范围物质的物理性质及化学性质物质的物理性质物质的物理性质对物质性质的影响（1）离子键：成键离子半径越小，离子所带电荷越多，离子键越强，离子对化合物的熔沸点越高；（2）共价键：原子半径越小，共用电子对越多，共价键越强，单质或化合物的稳定性越强。（1）影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质；（2）组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，物质的熔沸点逐渐升高，如熔沸点：F2Cl2Br2I2分子间氢键的存在使物质的熔沸点升高，在水溶液中溶解度增大，如熔沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3。随堂检测（二）1.下列关于化学键的叙述正确的是()A.化学键既存在于相邻原子之间,又存在于相邻的分子之间B.两个原子之间的相互作用叫化学键C.化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用D.阴、阳离子之间有强烈的吸引力作用而没有排斥作用,所以离子键的核间距相当小2.下列叙述中正确的是()A.只有活泼金属与活泼非金属之间才能形成离子键B.具有共价键的化合物是共价化合物C.具有离子键的化合物是离子化合物D.化学键是分子中多个原子之间的相互作用4.下列反应过程中,同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是（）A.NH4ClNH3+HClB.NH3+CO2+
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