高一化学人教版必修第一册元素周期律《讲义教师版》.docx
《高一化学人教版必修第一册元素周期律《讲义教师版》.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高一化学人教版必修第一册元素周期律《讲义教师版》.docx(35页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
高一化学人教版必修第一册元素周期律《讲义教师版》
元素周期律
知识集结
知识元
原子核外电子的排布
知识讲解
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
1K 2L 3M 4N 5O 6P 7Q
离核远近
能量高低
近→远
低→高
2、原子核外电子的排布规律
(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。
注意:
(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
。
例题精讲
原子核外电子的排布
例1.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________________。
【答案】
(1)碳C 硅Si 氯Cl
(2)
【解析】
题干解析:
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。
例2.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>A
B.D>B>A>C
C.A>D>C>B
D.B>A>C>D
【答案】A
【解析】
题干解析:
A元素原子的次外层电子数只能是2,最外层电子数是4,A的原子序数为6;B元素的内层电子总数只能是2,最外层电子数为6,B的原子序数为8;C元素原子有3个电子层,L层必有8个电子,M层有4个电子,C的原子序数为14;D的阳离子与B的阴离子(即O2-)电子层结构相同,D为Na,原子序数为11;故原子序数:
C>D>B>A。
例3.下图微粒的结构示意图,正确的是( )
A.Mg2+
B.Cl
C.Ar
D.K
【答案】A
【解析】
题干解析:
从结构示意图可以看出其核内质子数为12,核外电子数是10,则电子数大于质子数,所以该微粒带负电荷,故表示的是镁离子,故A正确;
B.其核内质子数为17,核外电子数是18,为氯离子,故B错误;
C.核外电子排布规律:
K层不超过2个电子;第二层不超过8个电子,应为
,故C错误;
D.核外电子排布规律:
K层不超过2个电子;第二层不超过8个电子;最外层不超过8个电子,应为。
故D错误;
例4.下列有关主族元素的说法中肯定错误的是( )
A.某原子K层上只有一个电子
B.某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍
D.某离子的核电荷数与最外层电子数相等
【答案】B
【解析】
题干解析:
K、L、M电子层上最多容纳的电子数分别为2、8、18;K层上可排1个电子,也可排2个电子,A有可能;当M层上排有电子时,L层上一定排满8个电子,而M层上最多只能排18个电子,又18<8×4,B一定是错误的;K层上最多只能排2个电子,2×4=8,即M层和L层都为8个电子的离子结构示意图为,K+、Ca2+等均有可能;最外层电子数可为2或8,核电荷数与最外层电子数相等,可有两种情况,一种是均为2,但这种情况只能是原子,另一种是均为8,核电荷数为8的元素为氧,氧离子的最外层电子数也为8,D有可能。
当堂总结
1.确定元素的种类
根据原子核外电子排布的某些特点可以确定元素的种类,注意1~20号元素原子结构的特殊关系。
特殊关系
元素
最外层电子数等于次外层电子数的一半
Li、Si
最外层电子数等于次外层电子数
Be、Ar
最外层电子数等于次外层电子数的2倍
C
最外层电子数等于次外层电子数的3倍
O
最外层电子数等于次外层电子数的4倍
Ne
最外层电子数等于电子层数
H、Be、Al
最外层有1个电子
H、Li、Na、K
最外层有2个电子
He、Be、Mg、Ca
内层电子数之和是最外层电子数2倍的元素
Li、P
电子总数为最外层电子数2倍的元素
Be
2.推断元素的性质
元素
最外层
电子数
得失电
子能力
化学性质
主要
化合价
稀有气体元素
8(He为2)
一般不易
得失电子
较稳定,一般不参与化学反应
金属元素
<4
易失电子
金属性
只有正价,一般是+1→+3
非金属元素
≥4
易得电子
非金属性
既有正价
又有负价
特别提醒:
(1)通常把最外层有8个电子(K层为最外层时电子数是2个)的结构,称为相对稳定结构。
稀有气体的原子就是上述结构,一般不与其他物质发生化学反应。
当元素的原子最外层电子数小于8(K层小于2)时是不稳定结构。
在化学反应中,不稳定结构总是通过各种方式(如得失电子、共用电子等)趋向达到相对稳定结构。
(2)过渡元素原子最外层电子数不超过2个,若原子最外层有n个电子:
①n=1,位于第ⅠA族或过渡元素区。
②n=2,位于第ⅡA族、0族或过渡元素区。
③n≥3时,则一定位于第n主族(n=8时,位于0族)。
元素周期律
知识讲解
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。
注意:
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。
注意:
(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。
4、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)
原
子
结
构
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
5、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金属单质的还原性越强,金属性就越强。
⑤在金属活动性顺序表中,前面的金属性强于后面的金属性。
⑥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。
⑥非金属单质的氧化性越强,则非金属性就越强。
⑦非金属元素A、B形成化合物AxBy,A显正价,B显负价,则非金属性B比A强。
例题精讲
元素周期律
例1.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________________。
【答案】
(1)碳C 硅Si 氯Cl
(2)
【解析】
题干解析:
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。
例2.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>A
B.D>B>A>C
C.A>D>C>B
D.B>A>C>D
【答案】A
【解析】
题干解析:
A元素原子的次外层电子数只能是2,最外层电子数是4,A的原子序数为6;B元素的内层电子总数只能是2,最外层电子数为6,B的原子序数为8;C元素原子有3个电子层,L层必有8个电子,M层有4个电子,C的原子序数为14;D的阳离子与B的阴离子(即O2-)电子层结构相同,D为Na,原子序数为11;故原子序数:
C>D>B>A。
例3.下列物质性质的递变关系正确的是( )
A.酸性强弱:
HClO3>H2SO3>H3PO4
B.碱性:
NaOH>KOH>Ca(OH)2>Mg(OH)2
C.稳定性HCl>H2S>PH3
D.氧化性Na+>Mg2+>Al3+
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.非金属性Cl>S>P,元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,应为HClO4>H2SO4>H3PO4,否则不能比较酸性强弱,故A错误;
B.金属性K>Ca>Na>Mg,元素的金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,因Ca(OH)2溶解度较小,则碱性KOH>NaOH>Ca(OH)2>Mg(OH)2,故B错误;
C.非金属性Cl>S>P,元素的非金属性越强,对应的氢化物的稳定性越强,故C正确;
D.金属单质的还原性Na>Mg>Al,氧化性Na+<Mg2+<Al3+,故D错误.
故选C.
例4.下列有关第ⅦA族元素说法中不正确的是( )
A.原子最外层电子数都是7
B.从F2到I2,氧化性逐渐增强
C.从F2到I2,颜色逐渐加深
D.熔、沸点:
F2<Cl2<Br2<I2
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.位于第ⅦA族,原子最外层电子数都是7,故A正确;
B.从F2到I2,得到电子的能力减小,氧化性逐渐减弱,故B错误;
C.从上到下对应单质的颜色加深,则从F2到I2,颜色逐渐加深,故C正确;
D.卤素单质均为分子晶体,相对分子质量越大熔沸点越大,则熔、沸点:
F2<Cl2<Br2<I2,故D正确;
故选B.
例5.下列各组性质比较中,不正确的是( )
A.酸性:
HClO4>HBrO4>HIO4
B.碱性:
Ba(OH)2>Mg(OH)2>Be(OH)2
C.氧化性:
F2<Br2<I2
D.还原性:
Li<Na<K
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.非金属性:
Cl>Br>I,元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,则酸性:
HClO4>HBrO4>HIO4,故A正确;
B.金属性:
Ba>Mg>Be,元素的金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,则碱性:
Ba(OH)2>Mg(OH)2>Be(OH)2,故B正确;
C.非金属性:
F>Br>I,元素的非金属性越强,对应的单质的氧化性越强,则氧化性:
F2>Br2>I2,故C错误;
D.金属性:
K>Na>Li,元素的金属性越强,对应的单质的还原性越强,则还原性:
Li<Na<K,故D正确.
故选C.
例6.已知钡的活动性介于钠和钾之间,下列叙述正确的是( )
A.钡与水反应不如钠与水反应剧烈
B.钡可以从KCl溶液中置换出钾
C.氧化性:
K+>Ba2+>Na+
D.碱性:
KOH>Ba(OH)2>NaOH
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.钡的活动性介于钠和钾之间,钡的金属性比钠强,钡与水反应比钠与水反应更剧烈,故A错误;
B.钡与水反应,金属性比钾弱,不能置换KCl溶液中置换出钾,故B错误;
C.金属性K>Ba>Na,金属性越强对应离子的氧化性越弱,所以离子氧化性为K+<Ba2+<Na+,故C错误;
D.金属性K>Ba>Na,金属性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强,所以碱性KOH>Ba(OH)2>NaOH,故D正确.故选:
D.
例7.下列性质的递变规律不正确的是( )
A.NaOH、KOH、CsOH碱性依次增强
B.Li、Na、K、Rb、Cs的失电子能力逐渐增强
C.Al3+、Mg2+、Na+的离子半径依次减小
D.F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点依次升高,密度依次增大
【答案】C
【解析】
题干解析:
A.Na、K、Cs位于同一主族,且原子序数逐渐增大,同主族元素随核电荷数的增大元素的金属性逐渐增强,则对应最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强,故A正确;
B.Li、Na、K、Rb、Cs位于同一主族,且原子序数逐渐增大,同主族元素随核电荷数的增大元素的金属性逐渐增强,则失电子能力逐渐增强,故B正确;
C.Na、Mg、Al位于同一周期,且原子序数逐渐增大,同周期元素从左到右离子半径逐渐减小,所以Al3+、Mg2+、Na+的离子半径依次增大,故C错误;
D.F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量逐渐增大,分子间作用力依次增强,所以熔沸点依次升高,密度依次升高,故D正确.故选C.
例8.如表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是( )
A.常压下五种元素的单质中,Z单质的沸点最高
B.Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同
C.W的氢化物的稳定性比X的氢化物的稳定性高
D.Y元素的非金属性比W元素的非金属性强
【答案】D
【解析】
题干解析:
由元素在周期表中位置,可知X为氮,W为磷,Y为硫,Z为Br,R为Ar.
A.常温下氮气、氩为气体,磷、硫为固体,而溴为液,故溴的沸点不是最高的,故A错误;
B.Y的阴离子核外有18个电子,与R原子相同,Z的阴离子核外有36个电子,与R得电子层结构不相同,故B错误;
C.同主族自上而下非金属性减弱,非金属性X>W,非金属性越强,氢化物越稳定,故氢化物稳定性X>W,故C错误;
D.同周期从左到右元素的非金属性逐渐增强,故金属性非金属性Y>W,故D正确,故选D.
例9.X、Y、Z是三种短周期主族元素,在元素周期表中的位置如表所示,下列说法正确的是( )
A.原子半径:
X<Y<Z
B.X的气态氢化物的热稳定性强于Z的气态氢化物的
C.若Z的最高正化合价为+m,则X的最高正化合价也一定为+m
D.Y和Z的最高价氧化物对应的水化物可能均为强碱
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.同周期自左而右原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,故原子半径Y>Z>X,故A错误;
B.若为非金属,同主族自上而下非金属性减弱,故非金属性X>Z,非金属性越强氢化物的稳定性越强,故氢化物稳定性X>Z,故B正确;
C.X为氧或F,X元素的最高化合价不等于族序数,故C错误;
D.Y、Z处于第三周期,第三周期中只有NaOH是强碱,氢氧化镁为中强碱,氢氧化铝为弱碱,故D错误;故选B.
当堂总结
1.“10电子”“和18电子”微粒的组成规律
(1)10电子微粒
单核原子或离子
N3-、O2-、F-、Ne、Na+、Mg2+、Al3+等
双核分子或离子
HF、OH-等
三核分子或离子
H2O等
四核分子或离子
NH3等
五核分子或离子
CH4、NH4+
(2)18电子微粒
单核原子或离子
P3-、S2-、Cl-、Ar、K+、Ca2+等
双核分子或离子
HCl、F2、HS-
三核分子
H2S
多核分子
H2O2等
微粒半径的大小比较
知识讲解
1.粒子半径大小的比较——“四同”规律
(1)同周期——“序大径小”
①规律:
同周期,从左往右,原子半径逐渐减小。
②举例:
第三周期中:
r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。
(2)同主族——“序大径大”
①规律:
同主族,从上到下,原子(或离子)半径逐渐增大。
②举例:
碱金属:
r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs),r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)。
(3)同元素
①同种元素的原子和离子半径比较——“阴大阳小”。
某原子与其离子半径比较,其阴离子半径大于该原子半径,阳离子半径小于该原子半径。
如:
r(Na+)<r(Na);r(Cl-)>r(Cl)。
②同种元素不同价态的阳离子半径比较规律——“数大径小”。
带电荷数越多,粒子半径越小。
如:
r(Fe3+)<r(Fe2+)<r(Fe)。
(4)同结构——“序大径小”
①规律:
电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小。
②举例:
r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。
注意:
①所带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。
例:
比较r(Mg2+)与r(K+)可选r(Na+)为参照,可知r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+)。
②微粒半径大小的比较:
首先看电子层数,电子层数越多半径就越大;其次,电子层数相同,再看原子序数,序大径小;原子序数相同,最后看电子数目,数目越多,半径越大。
例题精讲
微粒半径的大小比较
例1.从原子序数11依次增加到17,下列所述递变关系中,错误的是( )
A.从硅到氯,最低负化合价从﹣4到﹣1
B.原子半径逐渐减小
C.最高正化合价数值逐渐增大
D.电子层数逐渐增多
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.原子序数11到17的元素在周期表同一周期,最低负极由硅的﹣4价升高为﹣1价,故A正确;
B.同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,故B正确;
C.原子序数11到17的元素在周期表同一周期,最高正化合价依次增大,故C正确;
D.原子序数11到17的元素,都具有3个电子层,电子层数相同,故D错误;故选:
D.
例2.X、Y两元素是同周期的非金属元素,如果X的原子半径比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】
题干解析:
X、Y两元素是同周期的非金属元素,如果X的原子半径比Y的大,则X位于Y的左端,
A.同周期元素从左到右,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,所以最高价氧化物对应水化物的酸性,X的比Y的弱,故A错误;
B.同周期元素从左到右,元素的非金属性逐渐增强,所以X的非金属性比Y的弱,故B错误;
C.同周期元素从左到右,单质的氧化性逐渐增强,离子的还原性逐渐减弱,即X的阴离子比Y的阴离子还原性强,故C正确;
D.同周期元素从左到右,气态氢化物越来越稳定,所以X的气态氢化物不如Y的稳定,故D错误.故选C.
例3.已知钡的活动性介于钠和钾之间,下列叙述正确的是( )
A.钡与水反应不如钠与水反应剧烈
B.钡可以从KCl溶液中置换出钾
C.氧化性:
K+>Ba2+>Na+
D.碱性:
KOH>Ba(OH)2>NaOH
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.钡的活动性介于钠和钾之间,钡的金属性比钠强,钡与水反应比钠与水反应更剧烈,故A错误;
B.钡与水反应,金属性比钾弱,不能置换KCl溶液中置换出钾,故B错误;
C.金属性K>Ba>Na,金属性越强对应离子的氧化性越弱,所以离子氧化性为K+