第七单元 物质结构 元素周期律（2）

2015-11-18 09:55:17   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

第七单元    物质结构   元素周期律（2）

基础知识精析

二、元素周期表

（1）编排原则：

①将电子层数相同的各种元素，按照原子序数递增的顺序从左到右排成一个横行；

②将最外层电子排布相同的元素按照电子层数递增的顺序由上而下排成一个纵行。

（2）元素周期表的结构：三长三短一不全；七主七副一零八。

①周期：一个横行为一个周期，共7个周期，每个周期元素数目分别为2，8，8，18，18，32，20；周期序数等于电子层数。

②族：一个纵行为一个族（第8、9、10纵行除外），18个纵行，16个族。分别为：七主七副两特殊。主族序数等于最外层电子数。

注意：主族序数和副族序数分别用A和B区别；数目用罗马数字表示。

a.过渡元素：元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。

b.镧系：元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素。

c.锕系：元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。

d.超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。

(3)元素周期表中的重要数据

a．各周期元素的种类数：2、8、8、18、18、32、32(未排满)

b．稀有气体的原子序数：2、10、18、36、54、86

深度思考

1．下面的虚线框中每一列、每一行相当于元素周期表的每一族和每一周期，但它的列数和行数都多于元素周期表。请在下面的虚线框中用实线画出元素周期表第一至第六周期的轮廓，并画出金属与非金属的分界线和第Ⅷ族的轮廓。

答案:

2．(1)甲、乙是元素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________(填序号)。

A．x＋2                       B．x＋4     C．x＋8               D．x＋18

(2)若甲、乙分别是同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素，原子序数分别为m和n，则下列关于m和n的关系不正确的是________(填序号)。

A．n＝m＋1                B．n＝m＋18    C．n＝m＋25             D．n＝m＋11

答案　(1)B　(2)B

解析　因前六周期中元素的数目分别为2、8、8、18、18、32；同一主族中乙的原子序数可以是x＋2、x＋8、x＋18、x＋32，也可以是x－2、x－8、x－18、x－32。对于第一、二、三周期，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数只相差1，而对于第四、五周期来说，由于存在过渡元素，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数则相差11；而对于第六、七周期来说，由于存在镧系和锕系元素，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数则相差25。

3．若A、B是相邻周期同主族元素(A在B上一周期)，A、B所在周期分别有m种和n种元素，A的原子序数为x，B的原子序数为y，则x、y的关系为_____。

答案　y＝x＋m或y＝x＋n

解析：当A、B在ⅠA族和ⅡA族时，y＝x＋m，当A、B在ⅢA～ⅦA族时，y＝x＋n。

4、（1）请学生不看周期表画出周期表的大概框架，标出周期和族的位置，并将前20号元素放在正确的位置。

（2）请同学们利用周期表的编排原则，将前二十个元素绘制成为一个小周期表。

(4)“位、构、性”三者的关系

①元素分区：

a．分界线：沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。

b．各区位置：分界线左面为金属元素区，分界线右面为非金属元素区。周期表按颜色对元素进行区分。

c．分界线附近元素的性质：由于金属性和非金属性没有严格的界限，故位于分界线附近的元素既表现金属性，又表现非金属性。

②对角线规律：周期表中处在左上和右下对角线位置的元素的性质相似，例如：Li和Mg；B和Si。

（5）元素周期表的应用：

a.预测元素性质：

根据该元素所在族的其它元素的性质，找出递变规律，加以推测即可。

例如：已知Ca(OH)₂微溶，Mg(OH)₂难溶，可推知Be(OH)₂难溶；再如：已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹(At)应为有色固体，与氢难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。

b. 寻找新物质：

根据周期表中不同区域的性质差异，来寻找某些具有一定特性的物质。

(1)半导体元素在金属与非金属分界线附近，如：Si、Ge、Ga等。

(2)农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。

(3)催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。

【拓展知识】

1、由原子序数确定周期表中的位置关系：

①原子结构法：由电子层数确定周期序数，再由序数确定具体位置。

②稀有气体定位法：

利用元素的原子序数与最接近的稀有气体元素的原子序数的比较来推断元素在周期表中的位置。

稀有气体：2、10、18、36、54、86、118 ；

电子层数：1、 2、 3、 4、 5、 6、7。

稀有气体定位法的做法：比大小，定周期；比差值，定族数。

实例：①53号元素，由于53元素与54号元素临近，54号元素位于第五周期“0”族，则53号元素位于第五周期，ⅦA族。

②88号元素，由于88号元素与86号元素临近，86号元素位于第六周期“0”族，则88号元素位于第七周期，ⅡA族。

2、由周期表中的位置确定原子序数：

①同族推算法：

ⅠA、ⅡA族元素的原子序数等于该元素上周期同族元素的原子序数与上周期元素总数之和。

ⅢA到0族元素原子序数等于该元素上周期同族元素的原子序数与本周期元素总数之和。

②稀有气体推算法

利用元素和临近的稀有气体元素的相对位置即可确定元素的原子序数。

3、周期表中相邻元素原子序数的关系：

直接相邻的“┳”型、“┻”型、“╋”型原子序数关系：

(1)

(2)

(3)

【小贴士】

①若一种阳离子与一种阴离子核外电子排布相同，则“阴前阳后”，阴离子在前一周期，阳离子在后一周期，阳离子对应的原子序数大。

②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比，阳离子比阴离子少一个电子层，阴离子对应的原子序数大。

③在短周期元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致，“价奇序奇，价偶序偶”。

3、元素推断常用知识：

①元素之最：

金属性最强的元素是钫(Fr)，非金属性最强的元素是氟(F)；最轻的金属是锂(Li)，最轻的气体是氢气；常温下的两种液体是溴和汞；单质熔沸点最高的是石墨（金属是钨），最低的是氦(He)；酸性最强的含氧酸是高氯酸(HClO₄)；最稳定的氢化物是HF，唯一的碱性氢化物是NH₃；原子核中只有质子没有中子的原子是¹₁H；没有负价的元素是F；地壳中含量最多的元素是：O；地壳中含量最多的金属元素是：Al。

②原子结构的特殊情况（20号以前）：

族序数是周期数2倍的元素是：C、S；

族序数是周期数3倍的元素是：O；

周期数是族序数2倍的元素是：Li、Ca；

周期数是族序数3倍的元素是：Na；

周期数是族序数4倍的元素是：K；

最外层电子数和次外层电子数相等的元素是：Be、Ar；

最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是：C；

最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是：O；

最外层电子数是次外层电子数4倍的元素是：Ne；

次外层电子数是最外层电子数的2倍的元素是：Li、Si。

内层电子总数是最外层电子数2倍的原子是：Li、P；

族序数与周期数相同（电子层数与最外层电子数相等）的元素是：H、Be、Al。

③特殊性质：

具有两性的元素：Al；唯一的碱性氢化物是NH₃；最高价氧化物对应的水化物与其氢化物可以发生反应生成的盐一定是NH₄NO₃；同主族元素能与氧元素生成1:1和2:1化合物的一定是H和Na；同主族短周期元素原子序数有2倍关系的是O和S。

【专题训练】

题组一　元素周期表结构的考查

1．下列各图为元素周期表的一部分，表中的数字为原子序数，其中M为37的是 (　　)

    

答案　C

解析　本题常由于对于元素周期表的结构掌握不实造成错误。根据元素周期表中每周期所含有的元素的种类数分别为2,8,8,18,18,32，由此分析比较得出A符合题意。

2.如图为元素周期表中前四周期的一部分，若B元素的核电荷数为x，则这五种元素的核电荷数之和为        (　　)

A．5x＋10        B．5x    C．5x＋14       D．5x＋16

答案　A B

题组二　元素周期表中元素性质的考查

3．短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的位置如表所示。下列说法中，正确的是   (　　)

A．W的最高价氧化物对应的水化物是强酸

B．Y的原子半径在同周期主族元素中最大

C．W的非金属性比Z的弱

D．Z的气态氢化物的稳定性在同主族元素中最强

答案　A

解析　根据四种元素在周期表中的相对位置关系，可以推断X为He，Y为F，Z为S，W为Cl。Cl的最高价氧化物对应的水化物HClO₄是强酸，A对；同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，因此Y的原子半径在同周期主族元素中最小，B错；同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，因此非金属性W＞Z，C错；S为ⅥA族元素，ⅥA族元素中O的气态氢化物最稳定，D错。

4.元素周期表短周期的一部分如表所示。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中，正确的是     (　　)

A．D在过量的B中燃烧的主要产物为DB₃

B．C的氢化物的水溶液酸性比E的强

C．A与B形成的阴离子可能有AB、A₂B

D．E单质中由于形成了氢键，所以很容易液化

答案　C

〖活学活用〗

1.据报道，2008年11月9日德国科学家利用数亿个镍原子(₂₈Ni)对数亿个铅原子(₈₂Pb)连续轰击数天后制得一种新原子X(暂用X表示)，它属于一种新元素—第110号元素。这种新元素是有史以来制得的最重要的元素，存在时间不到千分之一秒。经推知它属于过渡元素。下列关于该元素的叙述中正确的是(　　)

A．这种原子(X)的中子数为110  B．这种元素肯定是金属元素

C．这种元素与铅属同一族   D．这种元素为第六周期元素

2．(2011·上海调研)A、B、C、D、E五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素，C是金属元素；A、C元素原子的最外层都只有一个电子；B和D元素原子的最外层电子数相同，且B元素原子L层电子数是K层电子数的3倍；E元素原子最外层电子数比次外层电子数少1。回答下列问题：

(1)写出五种元素的元素符号：

A．________，B.________，C.________，D.________，E.________。

(2)画出B、C的原子结构示意图：B._______，C._______；画出D的离子结构示意图：________。

(3)从原子核外电子排布的角度分析C元素的化合价为什么为＋1价？

　答案：(1)H　O　Na　S　Cl     (2)

(3)钠元素原子的最外电子层只有1个电子，易失去而形成最外层为8个电子的稳定结构，故表现为＋1价。

3．A、B、C、D都是短周期元素，原子半径：D>C>A>B。已知：A、B同周期，A、C处于同一主族；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和；C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的3倍。试回答：

(1)写出元素的名称：A__________。

(2)写出由B、D组成的两种化合物的化学式：________、__________。

(3)C的氧化物属于________化合物(填“离子”或“共价”)。

(4)写出C的氧化物与D的氧化物对应的水化物反应的离子方程式：           。

答案：(1)硼　(2)Na₂O　Na₂O₂　(3)离子　(4)Al₂O₃＋2OH^－===2AlO＋H₂O

【专题训练】元素周期表的应用

题组一　综合判断元素在周期表中的位置

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)原子的最外层有2个电子的元素一定是ⅡA族元素   (×)

(2)元素所在的主族序数与最外层电子数之比为1的元素都是金属元素 (×)

(3)原子序数为29的元素位于元素周期表的第四周期 ⅠB族   (√)

(4)俄罗斯专家首次合成了一个X原子，116号元素位于元素周期表中第七周期ⅥA族    (√)

(5)位于第四周期第ⅡB族       (√)

(6)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数     (×)

(7)原子最外层电子数大于3(小于8)的元素一定是非金属元素  (×)

(8)某元素的离子的最外层与次外层电子数相同，该元素一定位于第三周期(×)

2．早在2007年3月21日，我国就公布了111号元素Rg的中文名称。该元素名称及所在周期是     (　　)

A．钅仑　第七周期                     B．镭　第七周期

C．铼　第六周期                      D．氡　第六周期

答案　A

题组二　综合判断元素或物质的性质

3．根据第ⅡA族、第ⅦA族元素性质的递变规律，回答下列问题：

(1)Be(OH)₂的溶解性：________溶于水，属于________性氢氧化物。

(2)砹(At)属于________色固体，HAt________稳定，水溶液呈________性，其酸性________(填“大于”或“小于”)HBr的酸性；AgAt________溶于水。

答案　(1)难　两；(2)有　不　酸　大于　不

4．已知钍(Th)的原子可发生下列放射性变化，Th→X＋α，生成的X是与钫(Fr)同周期的一种元素的原子，下列对X的推断错误的是         (　　)

A．X的氢氧化物是一种强碱

B．X的碳酸正盐不溶于水

C．X原子核外有6个电子层

D．X的最高化合价为＋2价

答案　C

5．元素X、Y和Z可结合形成化合物XYZ₃；X、Y和Z的原子序数之和为26；Y和Z在同一周期。下列有关推测正确的是  (　　)

A．XYZ₃是一种可溶于水的酸，且X与Y可形成共价化合物XY

B．XYZ₃是一种微溶于水的盐，且X与Z可形成离子化合物XZ

C．XYZ₃是一种易溶于水的盐，且Y与Z可形成离子化合物YZ

D．XYZ₃是一种离子化合物，且Y与Z可形成离子化合物YZ₂

答案　B

6．X和Y是短周期元素，二者能形成化合物X₂Y₃，若Y的原子序数为n，则X的原子序数不可能是         (　　)

A．n－8            B．n－3    C．n－1         D．n＋5

答案　A

另解：由化学式X₂Y₃知，X、Y的原子序数，一个为奇数一个为偶数，两者之差必然为奇数，可判断A项正确。

7．X、Y、Z是三种主族元素，如果X^n＋阳离子与Y^n－阴离子具有相同的电子层结构，Z^n－阴离子半径大于Y^n－阴离子半径，则三种元素的原子序数由大到小的顺序是(　　)

A．Z>X>Y       B．X>Y>Z     C．Z>Y>X            D．X>Z>Y

答案　A

【探究高考】

1．(2012·北京理综，9)已知₃₃As、₃₅Br位于同一周期。下列关系正确的是 (　)

A．原子半径：As＞Cl＞P

B．热稳定性：HCl＞AsH₃＞HBr

C．还原性：As^3－＞S^2－＞Cl^－

D．酸性：H₃AsO₄＞H₂SO₄＞H₃PO₄

答案　C

2．(2012·山东理综，9)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

答案　B

3．(2012·福建理综，8)短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如右图所示，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：R > Q

B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q < W

C．原子半径：T>Q>R

D．含T的盐溶液一定显酸性

答案　D

4．(2012·新课标全国卷，13)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中W的阴离子的核外电子数与X、Y、Z原子的核外内层电子数相同。X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，工业上采用液态空气分馏方法来生产Y的单质，而Z不能形成双原子分子。根据以上叙述，下列说法中正确的是(　)

A．上述四种元素的原子半径大小为W<X<Y<Z

B．W、X、Y、Z原子的核外最外层电子数的总和为20

C．W与Y可形成既含极性共价键又含非极性共价键的化合物

D．由W与X组成的化合物的沸点总低于由W与Y组成的化合物的沸点

答案　C

5．(2009·广东，11)元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X^＋与Z^2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是              (　　)

A．同周期元素中X的金属性最强

B．原子半径X＞Y，离子半径X^＋＞Z^2－

C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高

D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强

答案　B

6．(2011·广东理综，22改编)短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲与丙同主族，丁原子最外层电子数与电子层数相等，则              (　　)

A．原子半径：丙＞丁＞乙

B．单质的还原性：丁＞丙＞甲

C．甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物

D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物不能相互反应

答案　A

7．(2011·新课标全国卷，13)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是(　　)

A．元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构

B．元素X与氢形成的原子比为1∶1的化合物有很多种

C．元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成

D．元素Z可与元素X形成共价化合物XZ₂

答案　A

  〖教后记〗