元素周期律和周期表

元素周期律和周期表學好元素周期律和元素周期表的知識對學好化學是非常重要的。學好這部分知識：一、必須熟悉周期表的結構，頭腦中必須有一張輪廓清晰的元素周期表。、理解位置、結構、性質的關系:百之士枕這個三角關系是學習元素化合物知識的主要線索和方法。三、注意挖掘元素周期表中隱含的重要知識和小規(guī)律。一、元素周期律隨著原子核電荷數(shù)的遞增，核外電子排布呈現(xiàn)周期性的變化，由此導致元素化學性質（主要是金屬性、非金屬性、氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性、氫化物水溶液酸堿性、最高價氧化物對應水化物的酸堿性、氧化還原性）呈現(xiàn)周期性的變化規(guī)律，即元素周期律。二、元素周期表1、周期表結構橫行——周期：共七個周期，三短三長一不完全。各周期分別有2，8，8，18，18，32，26種元素。前三個周期為短周期，第四至第六這三個周期為長周期，第七周期還沒有排滿，為不完全周期?？v行族：七主七副一零一VIII，共16族，18歹限要記住零族元素的原子序數(shù)以便迅速由原子序數(shù)確定元素名稱。周期：一二三四五六七元素種類：28818183226零族：2He10Ne18Ar36Kr54Xe86RnIA0dIIAIHAVAVAWAWAHIBIVBVBWBWB而IBIIB四五六七例1在周期表主族元素中，甲元素與乙、丙、丁三元素上下或左右緊密相鄰。甲、乙兩元素的原子序數(shù)之和等于丙元素的原子序數(shù)。這四種元素原子的最外層電子數(shù)之和為20。據(jù)此判斷：元素甲為，元素丙為，元素乙和丁形成的化合物的分子式為或。解析熟知元素周期表結構是解題必備的基礎知識，對于短周期及主族元素更應了如指掌。本題關鍵是確定甲、乙、丙、丁四種元素，突破口為甲、乙兩元素的原子序數(shù)之和等于丙元素的原子序數(shù)。若甲、丙同周期，其原子序數(shù)之差為1，乙只能是氫元素，不符合四元素原子最外層電子數(shù)之和為20。甲，丙必同主族，原子序數(shù)之差為2或8，四種元素不可能為氫和氦，則排除原子序數(shù)之差為2，甲、丙原子序數(shù)之差為8，乙元素原子序數(shù)應為8，乙為氧元素，甲為氮元素，丙為磷元素，丁為碳元素。答案甲：N，丙：P，乙和丁形成的化合物：CO和CO2。2、原子結構與元素周期表的關系電子層數(shù)=周期數(shù)主族元素最外層電子數(shù)=主族序數(shù)=最高正化合價由上述關系，就可以由原子結構找出元素在周期表中的位置，也可以由位置確定原子結構。結構--位置3、核外電子排布⑴核外電子排布規(guī)律①核外電子是分層排布的，每層最多排布2n2個電子；②最外層最多排布8個，K層為最外層時，最多排布2個；次外層最多排布18個，倒數(shù)第三層不超過32個電子。這幾條規(guī)律是相互制約，應綜合考慮。⑵核外電子排布的表示方法①原子結構示意圖：書寫中注意對核外電子排布規(guī)律的理解。②電子式：是在元素符號周圍用小黑點或x來表示原子的最外層電子的式子。電子式屬于化學用語，是幫助我們掌握微粒結構的基礎，要熟練掌握。書寫前要通過構成元素的種類來判斷是離子化合物還是共價化合物（單質）。離子化合物中金屬陽離子不用［］括出來，其離子符號就是它的電子式；而等復雜離子則必須用［］括起來，并且標明所帶的電荷；陰、陽離子要間隔開來。共價化合物（或單質）的書寫中不能出現(xiàn)［］和電荷。要注意不參與成鍵的電子不要漏掉。如：NaClNa+tiCL：］-HC1H：C1：N2：加加C02：：b：：c：：b：Na2O2：Na+E：O：O：］2^Ia+NH4.CI：［H：N：Hl+EzCL：］-hJH"—CH3：h：C-CH3：［H：C］HH③用電子式表示物質的形成過程：如NaCl：+：Q1：>Na+[iCl：]-■■■■CaBf2:2：Br：+-Ca->E：Br：]-Ca2+[：Br：]HHH：N：+H+->[H：N：H]+HH用電子式表示形成過程時注意：I反應前各元素必寫成原子，且為原子的電子式。II用箭號連接而不用等號。III反應后生成物中電子式應注意正負電荷靜電作用。如：CaBr2的電子式不能寫成Ca2+[：Er：[：Br：]~或Ca2+[：Br：例X、Y、Z為短周期元素，這些元素原子的最外層電子數(shù)分別是1、4、6,則由這三種元素組成的化合物化學式不可能是A、XYZB、X2YZC、X2YZ2D、X2YZ3解析根據(jù)原子最外層電子數(shù)，可判斷短周期元素的族序數(shù)，X、Y、Z分別在IA、IVA、WA族，Z必為負價-2價。注意IVA族，特別是碳元素價態(tài)比較特殊，特別是在有機物中。將X假定為氫元素，則（A）為HCO,不符合碳4價，不可能；B）H^OH一\（C）H2CO3H一匚、CD3H2C03根據(jù)周期表族序數(shù)確定化合價，進而確定化學式，是周期表的一項重要應用。將不確定的抽象元素具體化，降低了思維難度，是一種重要的思維方法。本題將周期表與有機知識巧妙結合，考查了思維的全面性，整體性（易注意無機物而忽視有機物）。答案A三、元素周期表中原子結構、元素化學性質的變化規(guī)律1、規(guī)律性原子結構元素性質同一周期（左右）同一主族（上下）最外層電子排布18第一周期12相同原子半徑大?。ù螅┬〈笾饕蟽r1(O)；-4-1相同金屬性（失電子能力、還原性）強弱弱強非金屬性（失電子能力、氧化性）弱強強弱氣態(tài)氫化物形成的難易難易易難氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性弱強強弱高價氧化物對應水化物酸性弱強強弱堿性強弱弱強

由此可見，金屬性最強的元素在周期表的左下角即Cs（Fr具有放射性，不考慮），非金屬性最強的元素在右上角即F。對角線附近的元素不是典型的金屬元素或典型的非金屬元素。同時，根據(jù)元素性質有必要對短周期元素兩兩形成化合物的類型和實例做一下歸納。這類題也是考察思維的敏捷性和全面性的基本題型。歸納時還需注意是離子型還是共價型的化合物。如：類型ABAB2A2BAB3ARA3B2離子型IA與皿AIIA與WAIIA與皿AIA與WA3IIIA與皿A23IA與WA32IIA與VA共價鍵H與皿AIVA與WAH與WAVA與HB與WA特例CO、NO乩。2、C2H2SO2、NO2、CaC2、C2H4N2OPCl3、SO3C2H6N2O3有時還會涉及到三種元素所形成的化合物，如非金屬元素形成的含氧酸或其鹽，金屬元素形成的堿。下面請將各主族元素最高氧化物對應水化物的通式歸納在下表：主族元素最高價氧化物對應水化物通式主族IAIIAIIIAIVAVAWA皿A通式例3A、B、C、D、E、F為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素。已知：A、C、F三種原子的最外層共有11個電子，且這三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應，均生成鹽和水；D元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少4；E元素原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多3。（1）寫出下列元素的符號：ADE。（2）B的單質在F的單質中的現(xiàn)象是，化學方程式是。（2）A、C兩種元素最高價氧化物的水化物反應的離子方程式是。解析：本題的突破口既是根據(jù)Al（OH）3的兩性，它既能與酸反應，又能與堿反應，由此確定A、C、F中必有一種元素為鋁。根據(jù)各種元素均為短周期的主族元素，A、C、F三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應生成鹽和水，可推知其中有一種元素為鋁。因為A、B、C、F原子序數(shù)依次增大，故只能是C為鋁元素，A為鈉元素，B為鎂元素。再根據(jù)A、C、F三種元素原子的最外層共有11個電子，可求得F的最外層電子數(shù)為11—3—1=7,F為氯元素。D和E的原子序數(shù)應介于13和17之間，依據(jù)D元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少4,E元素原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多3,可推知D為硅，E為磷元素。J點燃答案：(1)Na、Si、P(2)產生白色的煙；Mg+Cl2'43MgCl2(3)OH—+Al(OH)3=AlO2-+2H2O2、特殊性在掌握原子結構、元素性質的一般規(guī)律時,還要注意特殊性：⑴原子最外層電子排布是1—8個電子,但第一周期是1—2個電子⑵同一周期原子半徑由大小，但稀有氣體突然增大(嚴格講，稀有氣體中不是原子半徑而是范德華半徑)⑶同一周期元素主要化合價由+1價到+7價，但F沒有+7價，O沒有+6價。⑷原子核中通常含有質子和中子，但是舊原子中沒有中子⑸堿金屬是IA族，但不包括H元素，IA族包括H元素和堿金屬3、元素周期表中之最原子半徑最小的原子：H原子質量最輕的元素：H元素；非金屬性最強的元素：F金屬性最強的元素：Cs(不考慮Fr)最高價氧化物對應水化物酸性最強的酸：HC1O4最高價氧化物對應水化物堿性最強的堿：CsOH形成化合物最多的元素：C元素所含元素種類最多的族：IIIB地殼中含量最高的元素：O元素，其次是Si元素地殼中含量最高的金屬元素：Al元素，其次是Fe元素含H質量分數(shù)最高的氣態(tài)氫化物：CH4與水反應最劇烈的金屬元素：Cs元素與水反應最劇烈的非金屬元素：F元素常溫下為液態(tài)的非金屬單質是Br2,金屬單質是Hg四、金屬性、非金屬性強弱的比較1、金屬性強弱的比較依據(jù)：⑴根據(jù)周期表中的位置⑵根據(jù)鹽溶液之間的置換關系⑶根據(jù)金屬活動性順序表⑷根據(jù)常溫下單質與水或酸反應的劇烈程度⑸根據(jù)最高價氧化物對應水化物的堿性強弱⑹根據(jù)陽離子在水溶液中電解時放電的一般順序⑺根據(jù)合金發(fā)生電化腐蝕或構成原電池時的電極反應⑻根據(jù)與氧氣反應的難易程度2、非金屬性強弱的比較依據(jù)：⑴根據(jù)周期表中的位置⑵根據(jù)溶液中的置換關系判斷⑶根據(jù)與金屬反應的產物比較⑷根據(jù)與H2化合的難易條件比較⑸根據(jù)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性比較⑹根據(jù)最高價氧化物對應水化物的酸性強弱⑺根據(jù)陰離子在水溶液中電解時放電的一般順序注意：金屬性、非金屬性強弱的比較時，切忌只根據(jù)其原子在反應中得失電子的多少分析。例4已知鈹（Be）的原子序數(shù)為4,下列對鈹及其化合物的敘述中，正確的是A、鈹?shù)脑影霃酱笥谂鸬脑影霃紹、氯化鈹分子中鈹原子的最外層電子數(shù)是8C、氫氧化鈹?shù)膲A性比氫氧化鈣的弱D、單質鈹跟冷水反應產生氫氣解析運用元素周期律比較、判斷元素性質，是周期律的直接應用，判斷中應注意將相似性與遞變性綜合考慮，避免片面而產生失誤。對陌生的元素從同主族熟悉的元素找相似性及遞變性，從相鄰同周期元素找遞變規(guī)律。IIA族中，比較熟悉的元素是：Mg、Ca、Bao（A）同周期原子半徑自左而右漸小，正確。（B）Be原子與2個氯原子共用兩對電子，少于8電子，結論錯誤。（C）符合同主族元素遞變規(guī)律，正確。（D）Be金屬性弱于Mg,Mg只能與熱水反應產生氫氣，錯誤。答案A、C例5．國際無機化學命名委員會作出決定：把長式周期表原有的主、副族及族號取消,由左至右按原順序改為18列,如堿金屬為第一列,稀有氣體為18列,按這個規(guī)定,下列說法中正確的是A.第3列元素種類最多，第14列元素形成的化合物種類最多。B.第8、9、10三列元素中沒有非金屬元素C.從上到下第1列元素的單質熔點逐漸升高，第17列元素的單質熔點逐漸降低。D.只有第2列元素的原子最外層有2個電子。解析：第3列為原來的IIIB族，包括鑭系、錒系元素，因此，元素種類最多；第14列為原來碳族元素包括碳元素，所以形成化合物種類最多。8、9、10列為血族，是過渡元素，無非金屬；從上到下，第1列元素為原IA族，單質的熔點逐漸降低（H特殊），第17列單質熔點升高，最外層電子數(shù)為2的除第2歹U外，還有第18列的He以及某些過渡元素。答案：A、B例6.A、B、C三種主族元素位于周期表中相連續(xù)的三個不同周期，原子序數(shù)C>A>B,其中B的次外層電子數(shù)為2,A的次外層電子數(shù)與B、C不同，A與B族數(shù)之和等于C的族數(shù)。已知A的氫氧化物難溶于水，B的最高價氧化物的水化物為一種強酸，則A、B、C各為何元素？

解析：本題的突破口為其中B的次外層電子數(shù)為2,又知該元素最高價氧化物的水化物是一種強酸，所以該元素為第二周期的氮元素。又因A、B、C位于同期表中相連續(xù)的三個不同周期，且原子序數(shù)C>A>B，A在B(N)的下一周期，即第三周期，又因A的氫氧化物難溶于水，所以A為Mg元素；C在第四周期，族序數(shù)=人+8=5+2=7。所以為Br元素。答案：A：MgB：NC：Br。例7、X和Y屬短周期元素，X原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，Y位于X的前一周期，且最外層只有1個電子，則X和Y形成的化合物的化學式可表示為A、XYB、XY2C、XY3D、X2Y3解析Y為IA族第1或第2周期，即H或Li,X最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，若為第2周期元素，則為IA族Li；若為3周期，則為IVA族Si。由題給選項判斷，B、C、D皆不可能。只有A選項符合XY為LiH。注意：當題給條件不充分時，答案不是唯一的，采用排除法找到正確答案，也不失為好方法。注意氫元素的特殊性，除可與非金屬元素形成氣態(tài)氫化物外，也可與活動金屬形成固態(tài)氫化物；前者氫為正價，形成共價化合物，后者氫為負價，形成離子化合物。答案A例8.鐳是元素周期表中第7周期HA族元素，下列關于鐳的性質的描述中不正確的是A.在化合物中呈+2價B.單質能與水反應，放出氫氣C.C.氫氧化物呈兩性D.碳酸鹽難溶于水解析：解此題的關鍵是在熟練掌握和靈活運用有關金屬鈣及其化合物性質、元素周期律方面的知識。在周期表中同族金屬元素，從上到下其金屬性依次增強，因此，可以確定其單質與水劇烈反應，放出氫氣；其氫氧化物呈現(xiàn)出比氫氧化鈣更強的堿性，而不能呈兩性。又由于鐳是IIA族元素，因此具有nA族元素的某些共性，如在化合物中呈+2價，其碳酸鹽難溶于水等。答案：C。例9.設X、Y、Z代表三種元素。已知：①X+和Y-兩種離子具有相同的電子層結構；②Z元素原子核內質子數(shù)比Y元素原子核內質子數(shù)少9個；③Y和Z兩種元素可以形成4核42個電子的負一價陰離子。據(jù)此，請?zhí)羁眨篩元素是,Z元素是。(2)由X、Y、Z三種元素所形成的含68個電子的鹽類化合物的化學式是。解析：依題意，假設元素Y的原子序數(shù)為y,則元素Z的原子序數(shù)為(y-9)。若以(YmZn)-表示由這兩種元素所形成的4核42個電子的負一價離子，則下列關系式成立：{m+n=4解得y=(41+9n)/4my+n(y-9)-i-1=42解得y=(41+9n)/4因為n為整數(shù)，將其可能的取值1、2和3分別代入上式，經檢驗確定：n=3,y=17。所以，元素Y的原子序數(shù)為17,它是氯，而元素Z的原子序數(shù)為17—9=8,它是氧，進而可知元素X為鉀，這三種元素所形成的含68個電子的鹽的化學式為KClO4。答案：(1)Cl、O(2)KClO4

【參考練習】.某元素X最高價含氧酸的分子量為98,且X的氫化物的分子式不是H2X,則下列說法正確的是：A、X的最高價含氧酸的分子式可表示為H3XO4B、X是第三周期VA族元素C、X是第三周期VIA族元素D、X的最高化合價為+6價.兩種短周期元素組成的化合物中，原子個數(shù)為1：2,若兩元素的原子序數(shù)分別為p和q,則對下列p和q可能的關系概括的最完全的：（）①p+q=15②p=q+5③p=q-5④p+q=22A.①④B.①③④C.①②③④D.①②④70Zn.人工合成的最重元素之一（元素符號尚未確定，暫用M表示）是用高能原子w轟擊嗎彳Pb磁的靶子，使鋅核與鉛核熔合而得?？茖W家通過該放射性元素的一系列衰變的產物確定了它的存在，總共只檢出一個原子。該原子每次衰變都放出一個高能a粒子，最后得到比較穩(wěn)定的原子。下列敘述正確的是：A、M的中子數(shù)和質子數(shù)之差為166B、這種元素肯定是金屬元素C、這種元素屬于HA族元素D、這種元素屬于第六周期元素.對原子半徑、離子半徑的大小比較,錯誤的是：A、同周期陽離子半徑（或陰離子半徑）隨原子序數(shù)遞增由大到小B、陽離子半徑總比相應的原子半徑小，陰離子半徑總比相應的原子半徑大C、電子層結構相同的離子，其半徑隨核電荷數(shù)的遞增而減小D、同一元素不同價態(tài)的離子，其價態(tài)越高，離子半徑越大.主族元素X、Y、Z的離子具有相同的電子結構，原子半徑X>Y,離子半徑Y>Z,Y和Z能形成離子化合物，由此判斷X、Y、Z三種元素的原子序數(shù)大小關系可能的是：A.X>Y>ZB.Z>X>YC.Y>X>ZD.X>Z>Y.已知：aAn+、bB（n+1）+、cCn-、dD（n+1）-均是具有相同電子層結構的短周期元素所形成的簡單離子,下列有關敘述正確的是（）。A.原子半徑C>D>A>BC.離子半徑D>C>A>BA.原子半徑C>D>A>BC.離子半徑D>C>A>BC.單質的還原性A>B>C>D.下列敘述正確的是：（）A、同周期非金屬元素的原子半徑越小，其單質的沸點越高B、同周期元素的離子，核電荷數(shù)越大半徑越大C、同周期主族元素的原子半徑越大，其原子越易失去電子D、同周期非金屬元素的原子半徑越大，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定.X、Y、Z、W均為短周期元素，它們在周期表中位置如右圖所示。若Y原子的最外層電子數(shù)是內層電子數(shù)的3倍，下列說法中不正確的是：（）XYZWA、原子半徑：W>Z>Y>XB、最高價氧化物對應水化物的酸性：Z>W>XC、相等物質的量濃度氣態(tài)氫化物溶液的pH：X>Z>WD、四種元素的單質中，Z單質的熔、沸點最高.1999年曾報道合成和分離了含高能量的正離子N5+的化合物N5AsF6,下列敘述錯誤的是A、N5+共有34個核外電子B、N5+中氮-氮原子間以共用電子對結合C、化合物N5AsF6中As的化合價為+1D、化合物N5AsF6中F的化合價為-1.下列各分子中所含有原子都滿足最外層為8電子結構的是：A.BeCl2B.HClOC.BF3D.CClJ4氟里昂）.A、B、C、D為四種短周期元素，已知A、C同族，B、D同周期，A的氣態(tài)氫化物比C的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定；B的陽離子比D的陽離子氧化性強；若B的陽離子比C的陰離子少一個電子層，下列敘述不正確的是：A.原子序數(shù)：A>B>D>CB.單質熔點：D>B,C>AC.原子半徑：D>B>C>AD.簡單離子半徑：C>A>D>B.下列有關硼元素的敘述中，正確的是A、從硼的相對原子質量為10.8可判斷硼原子核內的中子數(shù)為6B、在三氯化硼分子中，硼原子最外層滿足了8電子結構C、硼元素可以和氫元素結合成為氫化物D、硼元素與氫氧根結合的化合物是一種強堿.同周期的X、Y、Z三種元素，已知它們的最高價氧化物對應水化物是HXO4、H2YO4、H3ZO4,則下列判斷正確的是A、含氧酸的酸性：H3ZO4>H2YO4>HXO4B、非金屬性：X>Y>ZC、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性按X、Y、Z順序由弱到強D、元素的負化合價的絕對值按X、Y、Z順序由小到大.R為短周期元素，其原子所具有的電子層數(shù)為最外層電子數(shù)的1/2,它可能形成的常見的含氧酸根離子有：①R2O42-②RO42-③R2O32-④RO32-。下列判斷正確的是A、若它能形成①時，則不可能形成②，③B、若它能形成②時，則還可以形成③，④C、若它能形成②時，則不可能形成④D、若它能形成①時，則不可能形成④.第二主族元素R的單質及其相應氧化物的混合物12g,加足量水經完全反應后小心蒸干，得固體16g,試推測該元素可能為A、MgB、CaC、SrD、Ba16、酸根離子RO3所含電子數(shù)比硝酸根離子NO3的電子數(shù)多10,則下列說法正確的是①R原子的電子層數(shù)比N原子的電子層數(shù)多1②RO3中R元素與NO3中N元素的化合價相同③RO3和NO3只可能被還原，不可能被氧化④R和N不是同周期元素，但是同主族元素A.①③④B.①②④C.①②D.③④17、現(xiàn)有A、B、C三種短周期元素，原子序數(shù)依次遞增。A與C的質子數(shù)之和為