第三单元化学基本理论 第13讲 物质结构元素周期律 考纲导视 续表 基础反馈 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 1H218O的摩尔质量为20g mol 1 2 13C和15N核内中子数相差1 3 不同的核素可能具有相同的质子数 也可能具有相同的中子数 也可能具有相同的质量数 还可能质子数 中子数 质量数均不相同 5 核外电子排布相同的微粒化学性质也相同 6 元素的氧化物对应的水化物酸性越强 非金属性越强 碱性越强 金属性越强 7 最外层电子数等于或大于3 小于8 的一定是主族元素 8 在水溶液中能导电的化合物一定是离子化合物 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 2 1 甲 乙是元素周期表中同一主族相邻周期的两种元素 其中甲在上一周期 若甲的原子序数为x 则乙的原子序数可能是 2 若甲 乙分别是同一周期的 A族和 A族元素 原子序数分别为m和n 则m和n的关系为 答案 1 x 2 x 8 x 18 x 32 2 n m 5 n m 15 n m 29 考点一原子结构 知识梳理 1 原子的组成和结构 1 原子的微粒构成 原子 元素 化学 2 原子构成的表示 质量 电荷 原子 2 原子结构中的微粒关系 1 原子 中子 质子 质子数 电荷数 2 离子的核外电子数 质子数 电荷数 3 核外电子排布 较低 K L M 电子层的表示方法及能量变化 核外电子排布规律 1 核外电子总是最先排在能量 的电子层里 分层运动 各电子层符号及能量由低到高的顺序是 N O P Q 2 每层最多排 个电子 2n2 8 3 电子数最外层不能超过 K层为最外层时不超过 次外层不超过 倒数第三层不超过 4 常见的 10电子 18电子 微粒 常见的 10电子 微粒 2 18 32 常见的 18电子 微粒 4 同位素 核素 质子数 中子数 1 同位素 具有相同 而不同 的同一种元 素的不同原子互称同位素 质子数 中子数 2 核素 具有一定 和一定 的一种原子 3 同位素的 六同三不同 考点集训 例1 2016 2017学年河北保定定州中学月考 科学家最近发现了一种只由四个中子构成的粒子R 这标志着人类对化学 的是 A R与其他原子一样呈电中性B R的质量数与4He相同C 与氢元素的质子数相同D R中不含质子可称为 零号元素 解析 粒子R只由四个中子构成 中子不带电 故R不显电性 故A正确 质量数 质子数 中子数 0 4 4 故B正确 氢元素的质子数为1 该粒子只含有中子 不含有质子 故C错误 该粒子只由四个中子构成 质子数为0 可称为 零号元素 故D正确 答案 C 例2 2016 2017学年度河南郸城一中月考 2011年3月11日 日本福岛核电站因为9 0级大地震引发的海啸受损 产生严重的核泄漏 核泄漏物中含放射性元素碘 131 则有关碘 的质子数相同 所以核外电子数相同 核外电子排布方式相同 C项错误 同位素的化学性质相同 D项错误 答案 B 归纳总结 元素 核素 同位素之间的关系如下图 A Z A 原子序数为94B 质子数为94C 质量数为239D 中子数为94答案 D 考点二 元素周期表和元素周期律 知识梳理 1 元素周期表 1 形成 1869年 由俄国化学家 初步绘制完 成 门捷列夫 递增 电子层数 最外层电子数 2 编排原则 按原子序数 的顺序从左到右排列 把 相同的元素从左到右排成横行 把 相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行 3 结构 周期 7个横行 7个周期 族 18个纵行 16个族 填写下列各族序数 4 相关关系 周期数 原子电子层数 主族族序数 原子最外层电子数 元素最高正化合价 最高价 最低价 8 A A B B B B B B B A A A A A 0 2 元素周期律 元素的性质随 递增 而呈 核电荷数 周期性 变化的规律 例如 3 1 7 递减 递减 递增 续表 难 易 增强 续表 Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7 H2SiO3 NaOH Mg OH 2 Al OH 3 减弱 增强 H3PO4 H2SO4 HClO4 3 同主族元素的性质与原子结构 相同 相同 增大 减弱 强 弱 弱 强 增强 增强 易 减弱 难 强 弱 4 元素周期表和元素周期律的应用 1 根据周期表中的位置寻找元素 半导体 位于分界线附近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 可找到 材料 过渡元素区域 可找到 和耐高温 耐腐蚀的 材料 催化剂 合金 农药 非金属元素区域 可制造 2 预测元素的性质 由递变规律推测 比较不同周期 不同主族元素的性质 例如 金属性 Mg Al Ca Mg 则碱性 Mg OH 2 Al OH 3 Ca OH 2 Mg OH 2 填 或 推测未知元素的某些性质 难 黑 难 酸 不 如已知Ca OH 2微溶 Mg OH 2难溶 可推知Be OH 2 溶 再如 已知卤族元素性质的递变规律 可推知未学元素砹 At 应为 色固体 与氢气 化合 HAt不稳定 水溶液呈 性 AgAt 溶于水等 考点集训 期律解释的是 A 酸性 H2SO4 H3PO4B 非金属性 Cl BrC 碱性 NaOH Mg OH 2D 热稳定性 Na2CO3 NaHCO3 解析 A项利用的是元素非金属性强弱来比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 正确 B项根据周期表的位置关系来判断同主族元素的非金属性强弱 正确 C项利用的是元素金属性强弱来比较元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 正确 D项 盐的热稳定性无法应用元素周期律判断 因此错误 答案 D 方法技巧 1 元素的 位 构 性 关系 1 同周期从左到右 同主族从下到上 元素的非金属性逐 渐增强 体现在 原子半径逐渐减小 得电子能力逐渐增强 单质与氢气反应越容易 生成的氢化物越稳定 最高价氧化物对应的水化物 即最高价含氧酸 的酸性越 强 置换规律 氧化性强的非金属单质能置换出氧化性弱的 非金属单质 2 同周期从右到左 同主族从上到下 元素的金属性逐渐 增强 体现在 原子半径逐渐增大 失电子能力逐渐增强 单质与酸或水反应置换出氢气越容易 最高价氧化物对应的水化物 碱 的碱性越强 置换规律 活泼的 还原性强 金属能置换出不活泼的 还 原性弱 金属 2 元素 位 构 性 之间的互推 例5 2015年山东卷 短周期元素X Y Z W在元素周期表中的相对位置如图所示 已知Y W的原子序数之和是Z 的3倍 下列说法正确的是 A 原子半径 X Y ZB 气态氢化物的稳定性 X ZC Z W均可与Mg形成离子化合物D 最高价氧化物对应水化物的酸性 Y W 解析 Y W的原子序数之和是Z的3倍 设Y的原子序数为x 则Z的原子序数为x 1 W的原子序数为x 10 则x x 10 3 x 1 解得x 7 即Y为N 结合位置关系可知 Z为O X为Si W为Cl 电子层数越多 原子半径越大 则原子半径为X Y Z A错误 非金属性越强 气态氢化物越稳定 则气态氢化物的稳定性为X Z B错误 Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性为含氧酸中酸性最强的酸 则最高价氧化物对应水化物的酸性 Y W D错误 答案 C 方法技巧 元素周期表结构中隐含的两条规律 1 同周期主族元素原子序数差的关系 1 短周期元素原子序数差 族序数差 2 两元素分布在过渡元素同侧时 原子序数差 族序数差 两元素分布在过渡元素两侧时 四或五周期元素原子序数差 族序数差 10 六 七周期元素原子序数差 族序数差 24 3 四 五周期的 A与 A族原子序数之差都为11 六 七周期为25 2 同主族 邻周期元素的原子序数差的关系 1 A族元素 随电子层数的增加 原子序数依次相差2 8 8 18 18 32 2 A族元素 随电子层数的增加 原子序数依次相差8 8 18 18 32 3 A A族元素 随电子层数的增加 原子序数依次 相差8 18 18 32 3 0族元素 随电子层数的增加 原子序数依次相差8 8 18 18 32 32 例6 2015年福建卷 短周期元素X Y Z W在元素周期表中的相对位置如图所示 其中W原子的质子数是其最外层 A 原子半径 W Z Y XB 最高价氧化物对应水化物的酸性 X W ZC 最简单气态氢化物的热稳定性 Y X W ZD 元素X Z W的最高化合价分别与其主族序数相等 解析 同一周期的元素 原子序数越大 原子半径越小 不同周期的元素 原子核外电子层数越多 原子半径就越大 所以原子半径大小关系是Z W X Y A错误 元素的非金属性越强 其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强 元素的非金属性 X W Z 所以它们的最高价氧化物对应水化物的酸性 X W Z B正确 元素的非金属性越强 其相应的氢化物的稳定性就越强 元素的非金属性 Y X W Z 所以元素的氢化物的稳定性 Y X W Z C正确 主族元素除了O和F之外 最高化合价等于主族序数 所以X Z W的最高化合价分别与其主族序数相等 D正确 答案 A 方法技巧 微粒半径大小的判断方法 例7 2016年新课标卷 a b c d为短周期元素 a的原子中只有1个电子 b2 和c 离子的电子层结构相同 d与b A a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为 1B b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物C c的原子半径是这些元素中最大的D d和a形成的化合物的溶液呈弱酸性 答案 A 解析 a的原子中只有1个电子 则a为氢元素 a b c d为短周期元素 b2 和c 离子的电子层结构相同 则b为氧元素 c为钠元素 d与b同族 则d为硫元素 H与O S形成的化合物为H2O和H2S 氢元素的化合价为 1 而NaH中氢元素的化合价为 1价 A项错误 氧元素与其他三种元素能形成H2O H2O2 SO2 SO3 Na2O Na2O2 B项正确 同周期元素 从左到右原子半径逐渐减小 电子层数越多 原子半径越大 原子半径 Na S O H C项正确 d和a形成的化合物为H2S H2S的溶液呈弱酸性 D项正确 例8 2016年新课标卷 短周期元素W X Y Z的原子序数依次增加 m p r是由这些元素组成的二元化合物 n是元素Z的单质 通常为黄绿色气体 q的水溶液具有漂白性 0 01mol L 1r溶液的pH为2 s通常是难溶于水的混合物 上 述物质的转化关系如图所示 下列说法正确的是 A 原子半径的大小 W X YB 元素的非金属性 Z X YC Y的氢化物常温常压下为液态D X的最高价氧化物的水化物为强酸 解析 短周期元素W X Y Z的原子序数依次增加 m p r是由这些元素组成的二元化合物 n是元素Z的单质 通常为黄绿色气体 则Z是氯元素 0 01mol L 1r溶液的pH为2 说明r是强酸 因此W是氢元素 q的水溶液具有漂白性 s通常是难溶于水的混合物 根据转化关系图可知m是水 r是氯化氢 q是次氯酸 p是甲烷 因此X是碳元素 Y是氧元素 同周期自左向右原子半径逐渐减小 同主族自上而下原子半径逐渐增大 则原子半径的大小 W Y X A错误 同周期元素 随着原子序数的增大 自左向右元素的非金属性逐渐 增强 同主族元素自上而下 随着原子序数的增大 元素的非金属性逐渐减弱 则元素的非金属性Y Z X B错误 Y的氢化物是H2O或H2O2 二者在常温常压下都为液态 C正确 X的最高价氧化物的水化物碳酸为弱酸 D错误 答案 C 性强弱的依据的是 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 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 解析 元素的非金属性越强 其单质获得电子的能力就越强 单质氧化性就越强 故A正确 S单质 Cl2都是分子晶体 分子之间通过分子间作用力结合 分子间作用力越大 物质的熔沸点就越高 这与元素的非金属性强弱无关 故B错误 元素的非金属性越强 其单质与氢气化合形成氢化物就越容易 形成的氢化物的稳定性就越强 故C正确 元素的非金属性越强 其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强 故D正确 答案 B 方法技巧 金属