高考化学一轮复习第五章物质结构元素周期律第17讲元素周期律和元素周期表讲义_1.pdf
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1、 第 17 讲 元素周期律和元素周期表 考纲要求 1.掌握元素周期律的实质;了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。2.以第 3 周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。3.以A 和A 族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。4.了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变规律。考点一 元素周期表 1原子序数 原子序数核电荷数核外电子数质子数。2编排原则 3结构(1)周期(7 个横行,七个周期):(2)族(18 个纵行,16 个族)主族:由短周期元素和长周期元素共同组成的族(第 18 列除外)列序 1 2 13 14 15 16 17 主族序数
2、 A A A A A A A 副族:仅由长周期元素组成的族(第 8、9、10 列除外)列序 3 4 5 6 7 11 12 族序数 B B B B B B B 族:包括 8、9、10 三个纵列。0 族:第 18 纵列,该族元素又称为稀有气体元素。4元素周期表中元素的分区 (1)分界线:如上图所示,沿着元素周期表中 B、Si、As、Te、At 与 Al、Ge、Sb、Po 的交界处画一条斜线,即为金属元素和非金属元素的分界线(氢元素除外)。(2)金属元素:位于分界线的左面区域,包括所有的过渡元素和部分主族元素。(3)非金属元素:位于分界线的右面区域,包括部分主族元素和 0 族元素。(4)分界线附近
3、的元素,既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性。1判断正误,正确的打“”,错误的打“”(1)最外层电子数为 2 的元素一定在A 族。()(2)第三、四周期同主族上下原子序数的差都是 18。()(3)铁元素的原子结构示意图为,故铁位于第四周期B 族。()(4)同主族元素的最外层电子数均相等。()(5)元素周期表中第族元素种类最多。()(6)115 号元素位于第七周期第A 族。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2同周期第A 族和第A 族的原子序数一定相差 1 吗?答案:不一定。第二、三周期是短周期,同周期的第A 族和第A 族元素的原子序数相差1,第四、五周期两主族间隔了 10
4、 种过渡元素,故原子序数相差 11,第六、七周期两主族中间还包括了镧系和锕系,共隔了 24 种元素,原子序数相差 25。1周期表 18 个纵行是 16 个族,第 8、9、10 纵行为一族。2在描述元素在族时,不要写成B。3元素周期表中,族序数、是主族和副族的分界线,第一次分界时主族A在副族B之前,第二次分界时副族B在主族A之前。考向 1 元素周期表的结构(周期和族)与应用(2016甘肃兰州模拟)下列有关元素周期表结构的说法中正确的是()A原子最外层电子数为 2 的元素一定处于周期表A 族 B在元素周期表中金属和非金属分界线附近可以寻找合金材料 C某元素原子核外的电子数为 63,则它是第六周期副
5、族元素 D除短周期外,其他周期均为 18 种元素,副族元素没有非金属元素 解析 A 项,也可能为 He(0 族);B 项,分界线附近可以寻找半导体材料;D 项,六、七周期为 32 种元素。答案 C 思维建模 周期表中原子序数之间的关系(1)同主族、邻周期元素的原子序数差:元素周期表中左侧元素(A、A 族):同主族相邻两元素中,Z(下)Z(上)上一周期元素所在周期的元素种类数目;元素周期表中右侧元素(AA 族):同主族相邻两元素中,Z(下)Z(上)下一周期元素所在周期的元素种类数目。(2)同周期A 族和A 族元素原子序数差:周期序数 1 2 3 4 5 6 7 原子序数差 无 1 1 11 11
6、 25 25 原因 增加了过渡元素素和镧系或锕 增加了过渡元系元素 1下列叙述正确的是()A除 0 族元素外,短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数 B副族元素没有非金属元素 C碱金属元素是指第A 族的所有的元素 D周期表中的各主族元素都含有金属元素和非金属元素 解析:选 B。A 项,F、O 元素无正价;C 项,H 元素不属于碱金属元素;D 项,第A 族不含非金属元素,第A 族不含金属元素。2元素 R、X、T、Z、Q 在元素周期表中的相对位置如表所示,其中 R 单质在暗处与 H2剧烈 化合并发生爆炸。则下列判断正确的是()A非金属性:ZTX BR 与 Q 的电子数相差 26 C
7、气态氢化物稳定性:RTT 解析:选 B。根据题目提供的信息可知,R 为 F,X 为 S,T 为 Cl,Z 为 Ar,Q 为 Br。A 项,非金属性:ZXClBr,则气态氢化物的稳定性:HFHClHBr;D 项,非金属性:ClBr,则最高价氧化物的水化物的酸性:HClO4HBrO4。考向 2 元素位置的确定 第 114 号和第 116 号元素的名称近年才确定。下列有关这两种元素的说法错误的是()A两种元素位于同一周期 B116 号元素位于第A 族 C两种元素都是活泼的非金属元素 D114 号元素的原子半径比 116 号元素的大 解析 根据 0 族元素第六周期(86 号),第七周期(118 号),
8、故 114 号、116 号分别在第七周期的A 和A 族。答案 C 名师点拨 利用稀有气体的原子序数和位置,确定其他元素的位置方法 原子序数最邻近的稀有气体元素的原子序数Z,若Z0,则在稀有气体元素下一周期,族序数为Z 例如:35 号元素(相邻近的是36Kr),则 35361,故周期数为 4,族序数为 8|1|7,即第四周期第A 族,即溴元素。3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()解析:选 C。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4(2016黑龙江哈尔滨模拟)短周期元素 X、Y 的原子序数相差 7,下列有关判断错误的是(
9、)AX 和 Y 可能处于同一周期 BX 和 Y 可能处于相邻周期 CX 和 Y 可能处于同一主族 DX 和 Y 可能处于相邻主族 解析:选 C。同一主族上下原子序数的差不可能为 7。考点二 元素周期律及其应用 学生用书 P107 1元素周期律 元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。2元素周期律的实质 元素原子核外电子排布的周期性变化。3主族元素的周期性变化规律 内容 同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子结构 电子层数 相同 逐渐增多 最外层电子数 依次增加 1 个 相同 原子半径 逐渐减小(稀有气体除外)逐渐增大 元素的性质 金属性 逐渐减弱 逐渐增强 非金属性 逐渐增强 逐渐
10、减弱 主要化合价 一般,最高正价:17负化合价:41 最高正价数主族族序数(O、F除外)化合物性最高价氧化物对应水化物 酸性逐渐增强碱性逐渐减弱 酸性逐渐减弱碱性逐渐增强 质 氢化物稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 1判断正误,正确的打“”,错误的打“”(1)原子半径:NaMgO。()(2)HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱。()(3)还原性:FClBrI。()(4)酸性:HClO4H2SO4H3PO4。()(5)对于主族元素,元素的最高正化合价和主族族序数一定相同。()(6)同主族从上到下,酸性:HFHClHBr。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2碳酸的酸性强于次氯酸,能
11、否说明 C 的非金属性强于 Cl?答案:不能,因为氯的最高价氧化物对应的水化物是 HClO4而不是 HClO。3比较下列粒子半径大小(1)F、Cl、P:_;(2)Fe、Fe2、Fe3:_;(3)O2、F、Na:_。答案:(1)r(P)r(Cl)r(F)(2)r(Fe)r(Fe2)r(Fe3)(3)r(O2)r(F)r(Na)考向 1 元素性质的强弱比较(2015高考北京卷)下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是()A酸性:H2SO4H3PO4 B非金属性:ClBr C碱性:NaOHMg(OH)2 D热稳定性:Na2CO3NaHCO3 解析 AS、P 位于同一周期,且 S 位于 P 的右侧
12、。同周期元素从左向右非金属性逐渐增强,故非金属性 SP,所以 H2SO4的酸性大于 H3PO4。B.Cl、Br 位于同一主族,Cl 位于 Br 的上方,同主族元素由上到下非金属性逐渐减弱,故非金属性 ClBr。C.Na、Mg 是同周期元素,Na 位于 Mg 的左侧,故 Na 的金属性比 Mg 的强,则 NaOH 的碱性比 Mg(OH)2的强。D.NaHCO3的热稳定性差,是由于 HCO3受热易分解。答案 D 1(2014高考上海卷)今年是门捷列夫诞辰 180 周年。下列事实不能用元素周期律解释的只有()A碱性:KOHNaOH B相对分子质量:ArK C酸性:HClO4H2SO4 D元素的金属性
13、:MgAl 解析:选 B。A 项同主族自上而下金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,A 项不符合题意;B 项相对分子质量与元素周期律没有关系,B 项符合题意;C 项同周期自左向右非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,C 项不符合题意;D 项同周期自左向右金属性逐渐减弱,D 项不符合题意。2(2014高考山东卷)根据原子结构及元素周期律的知识,下列推断正确的是()A同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱 B核外电子排布相同的微粒化学性质也相同 CCl、S2、Ca2、K半径逐渐减小 D.3517Cl 与3717Cl 得电子能力相同 解析:选 D。A.同主族的
14、非金属元素,从上到下非金属性逐渐减弱,最高价含氧酸的酸性依次减弱。含氧酸不一定是最高价含氧酸,该选项错误。B.K、Ca2、S2、Cl的核外电子排布相同,都是,但化学性质不同,如 S2、Cl具有还原性,而 K、Ca2具有氧化性,该选项错误。C.根据“具有相同电子层结构的离子,核电荷数越大微粒半径越小”可知,半径:S2ClKCa2,该选项错误。D.3517Cl 与3717Cl 属于同种元素,具有相同的核外电子排布:,得电子能力相同,该选项正确。可以利用最高价氧化物的水化物的酸性强弱比较元素的非金属性强弱,但非金属元素的氢化物的酸性强弱不能用来比较非金属性的强弱。考向 2 元素金属性或非金属性的强弱
15、判断依据(2016山西忻州模拟)下列实验不能达到预期目的的是()序号 实验操作 实验目的 A Cl2、Br2分别与 H2反应 比较氯、溴的非金属性强弱 B MgCl2、AlCl3溶液中分别通入 NH3 比较镁、铝的金属性强弱 C 测定同浓度的 Na2CO3、Na2SO4溶液的 pH 比较碳、硫的非金属性强弱 D Fe、Cu 分别与盐酸反应 比较铁、铜的金属性强弱 解析 A 项 Cl2、Br2分别与 H2反应,根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱;B 项 MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气,MgCl2与 NH3H2O 反应生成 Mg(OH)2,AlCl3与NH3H2O 反应生成
16、 Al(OH)3,无法比较二者的金属性强弱;C 项测定同浓度的 Na2CO3、Na2SO4 溶液的 pH,根据 Na2CO3溶液显碱性而 Na2SO4溶液显中性,可判断出 Na2CO3水解而 Na2SO4不水解,则酸性 H2SO4H2CO3,从而判断出碳、硫的非金属性强弱;D 项利用 Fe、Cu 与盐酸反应现象的不同即可判断出 Fe、Cu 的金属性强弱。答案 B 思维建模 元素金属性和非金属性的强弱比较(1)结构比较法 最外层电子数越少,电子层数越多,元素金属性越强;最外层电子数越多,电子层数越少,非金属性越强。(2)位置比较法 (3)实验比较法 3将甲、乙两种金属的性质相比较,已知甲与 H2
17、O 反应比乙与 H2O 反应剧烈;甲单质能从乙的盐溶液中置换出乙单质;甲的最高价氧化物对应的水化物碱性比乙的最高价氧化物对应的水化物碱性强;与某非金属反应时甲原子失电子数目比乙原子失电子数目多;甲单质的熔、沸点比乙的低。能说明甲的金属性比乙强的是()A B C D 解析:选 B。比较金属性强弱的一般方法是看与酸(或水)反应的剧烈程度、最高价氧化物对应的水化物碱性强弱、置换反应,而不能根据其与非金属反应时失电子的数目多少、熔沸点的高低进行比较。(1)判断元素非金属性或金属性的强弱,依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。(2)根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非
18、金属性或金属性的强弱时,必须是其最高价氧化物的水化物。(3)金属离子的氧化性越强相应金属的金属性越弱。同理非金属离子的还原性越强,相应非金属的非金属性越弱。4.某研究性学习小组设计了一组实验验证元素性质的递变性规律。(1)甲同学想验证同周期元素金属性强弱的规律,最好选用第_周期的_三种元素。最简单的实验是将大小相近的三小块金属分别投入相同浓度的稀盐酸中,观察现象。应该看到的现象是:_,_,_。(2)乙同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强,对应的最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了如图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱。乙同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱,已知 A 是强酸,常温下可
19、与铜反应;B 是块状固体;打开分液漏斗的活塞后,C 中可观察到有白色沉淀生成。写出所选用物质的化学式:A:_;B:_;C:_。写出烧杯中发生反应的离子方程式:_。答案:(1)三 钠、镁、铝(或 Na、Mg、Al)钠剧烈反应,可能着火或爆炸 镁反应较剧烈,产生大量气泡 铝反应比镁缓慢,有较多的气泡产生(2)HNO3 CaCO3 Na2SiO3(或 K2SiO3)CO2SiO23H2O=H2SiO3CO23或 2CO2SiO232H2O=H2SiO32HCO3 考向 3 微粒半径的大小比较 下列各组粒子中粒子半径由大到小的是()AO、Cl、S、P BAl3、Mg2、Ca2、Ba2 CK、Mg2、A
20、l3、H DLi、Na、K、Cs 解析 比较粒子半径有以下原则:同周期从左到右逐渐减小,A 为 PSClO,同主族从上到下逐渐增大,D 错误,核外电子排布相同时,核电荷数越大,半径越小,Mg2Al3,B 错误,各层排布都饱和,一般电子层越多,半径越大,C 正确。答案 C 思维建模 5(2015高考江苏卷)短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序数依次增大,X 原子最外层有6 个电子,Y 是至今发现的非金属性最强的元素,Z 在周期表中处于周期序数等于族序数的位置,W 的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是()A原子最外层电子数由多到少的顺序:Y、X、W、Z B原子半径由大到小的顺序:W、Z、Y
21、、X C元素非金属性由强到弱的顺序:Z、W、X D简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序:X、Y、W 解析:选 A。由“Y 是至今发现的非金属性最强的元素”可知,Y 为 F;由 X 原子序数小于 Y且“X 原子最外层有 6 个电子”可知,X 为 O;由“Z 在周期表中处于周期序数等于族序数的位置”可知,Z 为 Al;由“W 的单质广泛用作半导体材料”可知,W 是 Si。A 选项,原子最外层电子数由多到少的顺序是 F、O、Si、Al,所以正确;B 选项,原子半径由大到小的顺序:Z、W、X、Y,所以错误;C 选项,元素非金属性由强到弱的顺序:Y、X、W,所以错误;D 选项,简单气态氢化物的稳定性 Y
22、 的最强,所以错误。6(2016河南郑州模拟)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示:元素符号 X Y Z R T 原子半径(nm)0.160 0.080 0.102 0.143 0.074 主要化合价 2 2 2、4、6 3 2 根据表中信息,判断以下说法正确的是()A单质与稀硫酸反应的速率快慢:RYX B离子半径:T2X2 C元素最高价氧化物对应水化物的碱性:YRX D单质与氢气化合的难易程度 ZT 解析:选 B。根据表格中的数据,由化合价数据知 Z 为 S,T 为 O,R 为 Al,再根据原子半径数据,X 和 Y 位于同主族,Y 为 Be,X 为 Mg。镁、铍、铝与稀硫酸反应(接触
23、面积 相同)时,镁的反应速率最快,A 选项错误;O2与 Mg2都是 10 电子粒子,O2的半径较大,B选项正确;碱性:Mg(OH)2Be(OH)2,Mg(OH)2Al(OH)3,氢氧化镁的碱性最强,C 选项错误;氧的非金属性比硫的强,氧与氢化合比硫与氢化合容易,D 选项错误。考点三 元素“位构性”之间的关系及应用 1元素“位构性”的关系 (1)性质与位置的互推 根据元素的性质可以推知元素在周期表中的位置。如同周期元素 A、B、C 的金属性逐渐增强,则可知 A、B、C 在同周期中按 C、B、A 的顺序从左向右排列。根据元素在周期表中的位置关系,可以推断元素的性质,如 A、B、C 三元素在同一主族
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