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元素周期律高考总复习

元素周期律

知识点一、原子核外电子的排布

1.核外电子的分层排布

在多电子的原子里,电子的能量并不相同。

能量低的,通常在离核近的区域运动;能量高的,通常在离核远的区域运动。

核外电子的分层运动,又叫核外电子的分层排布。

其关系如下:

电子层(n)符号

 

 

 

 

 

 

离核远近

能量高低

2.原子核外电子的排布规律

3.

(1)原子(离子)结构的表示方法,如下所示:

(2)原子结构示意图中,核内质子数等于核外电子数,而离子结构示意图中,二者则不相等。

如:

Na+

;Cl-

阳离子:

核外电子数小于核电荷数。

阴离子:

核外电子数大于核电荷数。

点拨 

(1)电子层实质上是一个“区域”,或者说是一个“空间范围”,它与宏观上层的含义完全不同。

(2)核外电子排布的规律是互相联系的,不能孤立地理解。

如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制。

其原子结构示意图为

而不应该是

例1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”

(1)锂的原子结构示意图是

(  )

(2)某原子M层电子数为L层电子数的4倍(  )

(3)某离子M层和L层电子数均为K层的4倍(  )

(4)离子的核电荷数一定等于其核外电子数(  )

答案 

(1)× 

(2)× (3)√ (4)×

例2 已知A、B、C三种元素的原子中,质子数为A

试推断:

(1)三种元素的名称和符号:

A________,B________,C________。

(2)画出三种元素的原子结构示意图:

A________,B________,C________。

解析 由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,可知A是碳元素;B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半,可知B为硅元素;C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个,可知C应为氯元素。

答案 

(1)碳C 硅Si 氯Cl

(2)

 

 

知识点二、元素周期律

1.原子结构的周期性变化

(1)元素原子核外电子排布的周期性变化

规律:

随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期除外)。

(2)元素原子半径的周期性变化

规律:

随着原子序数的递增,元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。

2.元素性质的周期性变化

(1)元素主要化合价的周期性变化

规律:

随着原子序数的递增,元素的最高正化合价呈现+1→+7,最低负化合价呈现-4→-1的周期性变化。

点拨 元素化合价的“三个二”

(1)二“特殊”F无正价,O无最高正价。

(2)二“只有”金属只有正价,只有非金属才有负价。

(3)二“等式”(主族元素)

最高正价=最外层电子数,

|最低负价数值|+|最高正价数值|=8。

(2)元素金属性、非金属性的周期性变化

①Na、Mg、Al与水(或酸)反应的比较

Na

Mg

Al

规律(同周期从左到右)

单质与水(或酸)反应

与冷水剧烈反应,产生氢气

与冷水几乎不反应,与沸水反应缓慢,放出氢气;与酸反应剧烈,放出氢气

与酸反应较快,放出氢气

从水或酸中置换H2能力逐渐减弱

最高价氧化物对应的水化物碱性强弱

NaOH 强碱

Mg(OH)2 中强碱

Al(OH)3

两性氢氧化物

最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱

②Si、P、S、Cl四种元素性质的比较

Si

P

S

Cl

规律(同周期从左到右)

单质与氢气反应的条件

高温

磷蒸气与氢气能反应

加热

光照或点燃时发生爆炸而化合

与H2化合能力逐渐增强

形成的气态氢化物的热稳定性

SiH4很不稳定

PH3不稳定

H2S受热分解

HCl稳定

氢化物稳定性逐渐增强

最高价氧化物对应的水化物(含氧酸)酸性强弱

H2SiO3弱酸

H3PO4中强酸

H2SO4强酸

HClO4强酸(比H2SO4酸性强)

最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐增强  

结论:

随着原子序数的递增,元素的金属性、非金属性呈现周期性的变化。

3.元素周期律

内容:

元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。

实质:

元素周期律是核外电子排布发生周期性变化的必然结果。

点拨 

(1)元素的性质包括:

原子半径、元素的主要化合价、金属性、非金属性等。

(2)物质的性质:

物理性质:

颜色、状态、气味、挥发性、溶解性、密度、硬度、熔沸点、导电性、延展性等。

化学性质:

氧化性、还原性、稳定性、酸性、碱性等。

归纳总结

1.元素周期表中元素(主族元素)及其单质和化合物性质的变化规律

项目

同周期(左→右)

同主族(上→下)

核电荷数

逐渐增大

逐渐增大

电子层数

相同

增多

最外层电子数

增多

相同

原子半径

逐渐减小

逐渐增大

元素的化合价

最高正价:

+1→+7

负价数=族序数-8

最高正价(O、F除外)、负价数相同,最高正价=族序数

金属性

减弱

增强

非金属性

增强

减弱

2.元素的金属性、非金属性强弱判断规律

(1)金属性强弱的判断依据

①元素的单质与水或酸置换出氢气的反应越容易进行,则其金属性越强。

②元素的最高价氧化物的水化物的碱性越强,则其金属性越强。

③金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应,若A能置换出B,则A的金属性强于B。

④在金属活动性顺序表中,前面的金属性强于后面的金属性。

⑤金属阳离子的氧化性越强,则其单质的还原性越弱,元素的金属性越弱(注:

Fe的阳离子仅指Fe2+)。

(2)非金属性强弱的判断依据

①非金属元素的单质与氢气化合生成气态氢化物的反应越容易进行,则其非金属性越强。

②非金属元素气态氢化物的稳定性越强,则元素的非金属性越强。

③元素的最高价氧化物的水化物的酸性越强,则其非金属性越强。

④非金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应,若A能置换出B,并且A体现出氧化性,则A的非金属性强于B。

⑤非金属阴离子的还原性越强,则其单质的氧化性越弱,元素的非金属性越弱。

例3.在第三周期元素中,除稀有气体元素外:

(1)原子半径最小的元素是________(填元素符号)。

(2)金属性最强的元素是________(填元素符号)。

(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________(用化学式回答,下同)。

(4)最不稳定的气态氢化物是________。

(5)最高价氧化物对应水化物碱性最强的是________。

(6)氧化物中具有两性的是________。

答案 

(1)Cl 

(2)Na (3)HClO4 (4)SiH4

(5)NaOH (6)Al2O3

解析 

(1)第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小,原子半径最小的是Cl。

(2)金属性最强的元素在最左边,应为Na。

(3)非金属性最强的元素,其最高价氧化物对应水化物的酸性最强,氯的非金属性最强,其对应的酸是HClO4。

(4)非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。

(5)金属性最强的Na对应的NaOH的碱性最强。

(6)铝的氧化物Al2O3具有两性。

例4 已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素,最高价氧化物对应水化物酸性相对强弱的顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4,则下列判断正确的是(  )

A.气态氢化物的稳定性:

HX>H2Y>ZH3

B.非金属活泼性:

Y<X<Z

C.原子半径:

X>Y>Z

D.原子最外层电子数:

X

解析 本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱”这一信息,由此可推知X、Y、Z为非金属元素,原子序数相连意味着它们属同周期元素,故活泼性:

X>Y>Z,原子半径:

X<Y<Z,原子最外层电子数:

X>Y>Z,气态氢化物的稳定性顺序为HX>H2Y>ZH3。

答案 A

例5.X、Y两元素是同周期的非金属主族元素,如果X原子半径比Y的大,下面说法正确的是(  )

A.最高价氧化物对应水化物的酸性,X的比Y的强

B.X的非金属性比Y的强

C.X的阴离子比Y的阴离子还原性强

D.X的气态氢化物比Y的稳定

答案 C

解析 X原子半径比Y的大,说明X在Y的左边,原子序数X比Y小,X的非金属性比Y的弱,因此最高价氧化物对应水化物的酸性X比Y的弱,X的阴离子比Y的阴离子还原性强,X的气态氢化物不如Y的稳定。

随堂练习:

1.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

C.原子半径:

T>Q>R

D.T的最高价氧化物的水化物只能与酸反应

2.如图是元素周期表的一部分,下列说法中正确的是(  )

A.元素的简单离子半径大小:

④>⑤>②

B.气态氢化物的稳定性:

⑤>②

C.最高价氧化物对应水化物的酸性:

⑥>⑤

D.元素的最高正化合价:

③=⑥

3.随原子序数递增,八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。

根据判断出的元素回答问题:

(1)f在周期表中的位置是________。

(2)比较d、e常见离子的半径大小(用化学式表示,下同):

________>________;比较g、h的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:

________>________。

4.a、b、c、d是四种短周期元素,a、b、d同周期;c、d同主族;a的原子结构示意图为

,b与c形成的化合物的化学式为b3c,且b、c离子有相同的电子层结构。

下列比较中,正确的是(  )

A.原子序数:

a>b>c

B.单质的活泼性:

a>c>d

C.原子半径:

c>a>d

D.最高价含氧酸的酸性:

d>c>a

5.四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X的简单离子具有相同电子层结构,X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,W与Y同族,Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。

下列说法正确的是(  )

A.简单离子半径:

W

B.W与X形成的化合物溶于水后溶液呈碱性

C.气态氢化物的热稳定性:

W

D.最高价氧化物的水化物的酸性:

Y>Z

6.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:

Z

B.R与Q的电子数相差26

C.气态氢化物稳定性:

R

D.最高价氧化物的水化物的酸性:

T

7.A、B、C、D4种元素的核电荷数依次增加,它们的离子电子层数相同且最外层电子数均为8。

A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等,D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。

回答下列问题:

(1)这4种元素的符号依次是A

________,B______,C________,D________。

它们的原子半径由大到小的顺序是______________________。

(2)分别写出这4种元素的最高价氧化物对应水化物的化学式:

________________,分别比较酸性和碱性的强弱:

_____

_____________。

(3)写出气态氢化物的化学式:

________。

比较其稳定性:

________,理由是______________________________________________________________

____________________________________________________________。

8.镓是1871年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的“类铝”元素。

镓的原子序数为31,属ⅢA族。

镓的熔点为29.78℃,沸点高达2403℃。

镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固),它可过冷到-120℃。

由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述不正确的是(  )

A.镓是制造高温温度计的上佳材料

B.镓能溶于强酸和强碱中

C.镓与锌、锡、铟等金属制成的合金,可用在自动救火的水龙头中

D.近年来镓成为电子工业的新宠,其主要用途是制造半导

体材料,被誉为“半导体家族的新成员”,这是利用了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质

9.W、X、Y、Z是4种

常见的短周期元素,其原子半径随原子序数变化如图所示。

已知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X和氖原子的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的非金属性在同周期元素中最强,下列说法正确的是(  )

A.X的非金属性是同周期中最强的

B.对应气态氢化物的稳定性:

Y>Z

C.对应简单离子半径:

X>W

D.Y的氧化物能与X的最高价氧化物对应的水化物反应

10.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表:

元素代号

X

Y

Z

W

原子半径/pm

160

143

70

66

主要化合价

+2

+3

+5、+3、-3

-2

下列叙述正确的是(  )

A.X、Y元素的金属性:

X

B.一定条件下,Z单质与W的常见单质直接生成ZW2

C.Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水

D.一定条件下,W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来

11.A、B、C、D都是短周期元素,原子半径D>C>A>B,其中A、B处于同一周期,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4倍。

试回答下列问题。

(1)这4种元素分别是:

A____________,B____________,C____________,D____________(填元素名称)。

(2)这4种元素中能形成的气态氢化物的稳定性由大到小的顺序是__________________________________。

(3)A与B形成的三原子分子的化学式是________,B与D形成的原子个数之比为1∶1的化合物的化学式是______________。

(4)A元素的某氧化物与D元素的某含氧化合物反应生成单质的化学方程式是__________________________________________________________________

______________________________________________________________。

答案:

1.【解析】 结合元素周期表结构可知,四种元素应为第二、第三周期元素。

T为第三周期第ⅢA族的铝元素。

Al(OH)3为两性氢氧化物。

【答案】 D

2.【解析】 元素①~⑥分别为N、O、F、Al、S、Cl。

离子半径:

S2->O2->Al3+,A错;非金属性越强则对应气态氢化物越稳定,最高价氧化物对应水化物的酸性也越强,故稳定性:

H2O>H2S,酸性:

HClO4>H2SO4,B错、C正确;F无正价,D错。

【答案】 C

3.【解析】 由图中信息可知,x是H、y是C、z是N、d是O、e是Na、f是Al、g是S、h是Cl。

【答案】 

(1)第三周期ⅢA族

(2)r(O2-) r(Na+) HClO4 H2SO4

4.【解析】 由题意知a为Si,b为Na,c为N,d为P。

【答案】 A

5.【解析】 四种短周期主族元素的原子序数依次增大,X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,则X为Na元素;Z与X(Na)形成的离子化合物的水溶液呈中性,则Z为Cl元素;因W与X的简单离子电子层结构相同,且W与Y同族,则W可能为N(或O)元素、Y可能为P(或S)元素。

A项,Na+与N3-(或O2-)电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,电子层数越多离子半径越大,故

离子半径:

Na+

B项,W与X形成的化合物Na2O、Na2O2(或Na3N)溶于水后的溶液均为NaOH

溶液(或NaOH和NH3的混合溶液),呈碱性。

C项,元素的非金属性越强,其气态氢化物的热稳定性越强,故热稳定性:

W>Y。

D项,最高价氧化物对应的水化物中HClO4是最强的无机酸。

【答案】 B

6.【解析】 由R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸,可知R为F,由周期表的相对位置可以确定X为S、T为Cl、Z为Ar、Q为Br。

由于Z(Ar)为稀有气体元素,不能比较其非金属性,A错误;R的电子数(即原子序数)为9,Q的电子数(即原子序数)为35,35-9=26,B正确;氟、氯、溴三种元素位于同主族,同主族元素从上到下非金属性依次减弱,氢化物的稳定性依次减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱,C错误,D错误。

【答案】 B

7.【解析】 由A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等,得A的核电荷数为2×8=16,A为硫元素。

D原子的K、L层电子数之和等于电子总数

的一半,所以D原子的核电荷数是(2+8)×2=20,D为钙元素。

根据核电荷数依次增大,并都形成离子,可知B为氯元素,C为钾元素。

【答案】 

(1)S Cl K Ca

r(K)>r(Ca)>r(S)>r(Cl)

(2)H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2

酸性:

HClO4>H2SO4 碱性:

KOH>Ca(OH)2

(3)H2S、HCl HCl>H2S 氯的原子半径小于硫,氯的非金属性强

8.【解析】 镓的熔点为29.78℃,沸点高达2403℃;镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固),它可过冷到-120℃,因此A、C两项正确。

铝能溶于强酸和强碱中,铝是电的良导体而不是半导体,镓是“类铝”元素,所以镓能溶于强酸和强碱中,镓是电的良导体而不是半导体,即B项正确,D项不正确。

【答案】 D

9.【解析】 根据条件可知,W的原子序数是8,则W是氧元素,又因为W、X、Y、Z的原子序数递增,原子半径X最大,且X和氖原子的核外电子数相差1,故X是钠,Y的单质是一种常见的半导体材料,则Y是硅,Z的非金属性在同周期元素中最强,则Z是氯。

X的金属性是同周期中最强的,A错误;对应气态氢化物的稳定性:

Z>Y,B错误;氧离子和钠离子具有相同的核外电子排布,对应简单离子半径:

W>X,C错误;Y的氧化物是二氧化硅,能与X的最高价氧化物对应的水化物氢氧化钠溶液反应,D正确。

【答案】 D

10.【解析】 根据题给数据,X、Y的化合价不同,但原子半径相差较小,可知两者位于同一周期相邻主族,故金属性X>Y,A错误;根据Z、W的原子半径相差不大,化合价不同,且W只有负价,则其可能是O,Z是N,两者的单质直接反应生成NO,B错误;据以上判断可知X是Mg,Y是Al,Y的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝,其不溶于氨水,C错误;一定条件下,氧气可以和氨气反应生成水和氮气,D正确。

【答案】 D

11.【解析】 A、B同一周期且r(A)>r(B),故A的原子序数比B的小;A、C同主族且r(C)>r(A),故C在A的下一周期,又r(D)>r(C),故D与C同周期且原子序数比C小。

根据C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍可知,C为第三周期第ⅣA族的硅,D为第三周期第ⅠA族的钠;则A为碳,B为氧。

【答案】 

(1)碳 氧 硅 钠

(2)H2O>CH4>SiH4

(3)CO2 Na2O2

(4)2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2

课后作业:

一、选择题

1.不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是(  )

A.单质氧化性的强弱B.单质沸点的高低

C.单质与氢气化合的难易D.最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱

2.具有下列结构的原子,其元素一定属于第ⅡA族元素的是(  )

A.最外层电子数与次外层电子数相等的原子

B.M层电子数为L层电子数一半的原子

C.最外层有2个电子的原子

D.M层电子数等于其内层电子数之和的1/5的原子

3.下列顺序排列正确的是(  )

A.酸性:

H3PO4>HNO3>HClO4B.稳定性:

H2O>HF>H2S

C.原子半径:

Na>Mg>OD.还原性:

F->Cl->S2-

4.下列所述变化规律正确的是(  )

  A.Na、Mg、Al还原性依次增强

  B.HCl、PH3、H2S稳定性依次减弱

  C.NaOH、KOH、CsOH碱性依次减弱

  D.S2―、Cl―、K+、Ca2+离子半径依次减小

5.aXn-和bYm+两种简单离子,其电子层结构相同,下列关系式或化学式正确的是(  )

A.a–n=b+mB.a+m=b–n

C.氧化物为YOmD.氢化物为HnX或XHn

6.短周期元素中,A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍;C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半;D元素原子最外层有1个电子,D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同,则4种元素原子序数关系中正确的是(  )

A.C>D>B>AB.D>B>A>CC.A>D>C>BD.B>A>C>D

7.核电荷数为1~18的元素中,下列说法正确的是(  )

A.最外层只有1个电子的元素一定是金属元素

B.最外层有2个电子的元素不一定是金属元素

C.原子核外各层电子数相等的元素一定是金属元素

D.最外层电子数为7的原子,最高正价为+7

8.已知短周期元素的离子aW3+、bX+、cY2―、dZ―都具有相同的电子层结构。

下列关系正确的是(  )

  A.质子数c>b              B.离子的还原性Y2->Z-

  C.氢化物的稳定性H2Y>HZ        D.原子半径X<W

9.下列事实不能用元素周期律解释的只有(  )

A.碱性:

KOH>NaOH

B.相对原子质量:

Ar>K

C.酸性:

HClO4>H2SO4

D.元素的金属性:

Mg>Al

10.同一周期中,X、Y、Z三种元素,其气态氢化物稳定性按X、Y、Z的顺序不断增强,下列说法正确的是(  )

A.非金属性X>Y>Z

B.原子半径X>Y>Z

C.它们氧化物水化物的酸性按X、Y、Z顺序增强

D.气态氢化物的还原性按X、Y、Z顺序增强

11.下列微粒半径大小的比较正确的是(  )

  A.Na+<Mg2+<Al3+<O2-      B.Al3+>Na+>Cl->S2-

  C.Na<Mg<Al<S         D.Cs>Rb>K>Na

12.某短周期主族元素R的最高正化合价与最低负化合价代数和为4。

则下列叙述中正确的是(  )

A.R是第ⅣA族元素

B.R的气态氢化物的化学式为RH4

C.R能形成两种氧化物RO2和RO3

D.R的气态氢化物的水溶液显强酸性

13.下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是(  )

A.酸性:

H2SO4>H3PO4B.非金属性:

Cl>Br

C.碱性:

NaOH>Mg(OH)2D.热稳定性:

Na2CO3>NaHCO3

14.元素X、Y、Z原子序数

之和为36,X、Y在同一周期,X+与Z2-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+>Z2-

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

二、填空题

1.某同学在画某种元素的一种单核微粒的原子结构示意图时,忘记在圆圈内标出其质子数,请

根据

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