元素周期表精讲

1、学科：化学教学内容：元素周期表 【基础知识精讲】1.元素周期表(1)元素周期表的编排原则按原子序数递增的顺序从左到右排列；将电子层数相同的元素排成一个横行；把最外层电子数相同的元素(个别例外)按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行。(2)周期表的结构(7个周期、16个族)2.原子结构、元素性质和它在周期表中的位置的关系(见下图)元素的性质以及由它所形成的单质和化合物的性质随核电荷数的递增而呈周期性的变化。 3.周期表反映的主要规律(见下表)几点说明：(1)下表所列规律的内在联系是：原子结构决定位置，决定性质。 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逐渐增多原子半

2、径逐渐减小逐渐增大性 质化合价最高正价由+1+7负价数-(8-族序)最高正价、负价数相同最高正价族序数元素的金属性和非金属性金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱单质的氧化性、还原性还原性减弱，氧化性增强氧化性减弱，还原性增强最高价氧化物对应的水化物的酸碱性碱性减弱，酸性增强酸性减弱，碱性增强气态氢化物稳定性渐增渐减 电子层数越多原子半径越大原子核对核外电子的吸引力越弱失电子能力增强，得电子能力减弱金属性增强，非金属性减弱。电子层数相同，质子数越大原子半径越小原子核对核外电子的引力越强失电子能力减弱，得电子能力增强金属性减弱，非金属性增强。 (2)判断元素金属性、非金

3、属性强弱的方法： (3)周期表中的递变规律：规律“三角”。若A、B、C三元素位于周期表中如下图所示位置，则有关的各种性质均可排出顺序(但A、D不能)。如：原子半径：CAB；金属性：CAB；非金属性：BAC。 (4)周期表中的相似规律：同主族元素性质相似(因为最外层电子数均相同)。上图中A、D位置的元素性质相似(如：金属与非金属的分界线)相邻元素性质差别不大。 (5)气态氢化物化学式及最高价氧化物对应的水化物化学式的写法：A A A A A A A2周期 CH4 NH3 H2O HF LiOH Be(OH)2 H3BO3 H2CO3 HNO3 3周期 SiH4 PH3 H2S HClNaOH M

4、g(OH)2 Al(OH)3 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 4.元素周期表的应用(1)预测元素的性质：常见的题目是给出一种不常见的主族元素(如砹、碲、铋、铟、镭、铯等)，或尚未发现的主族元素，推测该元素及其单质或化合物所具有的性质。解答的关键是根据该元素所在族的熟悉元素的性质，根据递变规律，加以推测判断。(2)启发人们在一定区域内寻找新物质(农药、半导体、催化剂等)。 5.核素和同位素(1)核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。如11H(H)、12H(D)、13H(T)就各为一种核素。(2)同位素：同一元素的不同核素之间互称同位素。如816O、817O、818

5、O是氧元素的三种核素，互为同位素。(3)元素、核素、同位素之间的关系如下图所示。(4)同位素的特点同种元素，可以有若干种不同的核素。至今已发现了110种元素，但发现的核素远多于110种。核电荷数相同的不同核素，虽然它们的中子数不同，但是属于同一种元素。同位素是同一元素的不同核素之间的互相称谓，不指具体的原子。817O是一种核素，而不是一种同位素。816O、817O、818O是氧元素的三种核素，互为同位素。同一种元素的不同同位素原子其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及其构成的化合物化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。 6.元素的相对原子质量Ar(E)(1)概念：根据元素天

6、然同位素原子所占的百分数和有关核素的相对原子质量，计算出该元素的相对原子质量。(2)计算式：Ar(E)Ar(E1)·a%+Ar(E2)·b%+Ar(E3)·c%+。式中Ar(E1)、Ar(E2)、Ar(E3)分别为各同位素的相对原子质量，a%、b%、c%分别为自然界中各种天然同位素原子所占原子个数的百分比。如果用各同位素的质量数代替同位素相对原子质量进行以上计算，则得到元素的近似相对原子质量。 【重点难点解析】1.全面掌握周期表中的元素性质递变规律(1)同周期元素的性质递变规律同周期元素，从左到右，元素的原子半径逐渐减小(惰性元素除外)同周期元素，从左到右，元素的

7、金属性逐渐减弱，元素的非金属性逐渐增强同周期元素，从左到右，元素原子的氧化性逐渐增强，元素原子的还原性逐渐减弱同周期元素，从左到右，元素的最高正价由+1递增到+7，而负价由-4递增到-1同周期元素，从左到右，元素的最高价氧化物的水化物的酸性逐渐增强而碱性逐渐减弱同周期元素，从左到右，元素的气态氢化物的稳定性逐渐增强(2)同主族元素的性质递变规律同主族元素，从上到下，元素的原子半径逐渐增大。同主族元素，从上到下，元素的金属性逐渐增强，元素的非金属性逐渐减弱同主族元素，从上到下，元素原子的氧化性逐渐减弱，元素原子的还原性逐渐增强同主族元素，从上到下，元素的最高正价相同，元素的最低负价也相同同主族元

8、素，从上到下，元素的最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱而碱性逐渐增强同主族元素，从上到下，元素的气态氢化物的稳定性逐渐减弱(3)隔族相似规律(也叫斜线规则)在周期表中，左上向右下的斜线方向上相邻元素的性质相似，这个规律称为隔族相似规律，如Be位于第二周期A族(见下图)。已知Al显两性，则可推知Be也显两性，Be(OH)2，与Al(OH)3相似，也是两性氢氧化物。另外，同族元素的性质相似，相邻元素的性质差别不大，也是周期表中的相似规律，要了解。从上面的递变规律可知：在周期表中越靠左方和下方的元素，其元素的金属性愈强，因此铯(Cs)是自然界里最活泼的金属(钫在自然界不能稳定存在)；越靠右方和上方的

9、元素，其元素的非金属性愈强，因此，氟是最活泼的非金属元素，可见，在周期表中金属元素集中在左下半部(含所有副族元素)，非金属元素集中的右上部(包括氢)，而在金属与非金属的交界处的元素，既表现某些金属的性质，又表现某些非金属的性质，如Be,B,Al,Si,Ge等。 2.全面掌握微粒半径的比较规律比较原子半径、离子半径的大小，应掌握以下几条规律：(1)同周期的主族元素，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小(惰性元素除外)(2)同主族元素的原子半径(或离子半径)都是随着原子序数的增加而逐渐增大(3)对同种元素来说，其阴离子半径原子半径阳离子半径(4)电子层结构相同的离子，原子序数越大，微粒半径越小(5

10、)同周期元素形成的离子，阴离子半径一定大于阳离子半径。(6)惰性元素的原子半径与其它元素的原子半径的测定标准不同，因而没有可比性，但在中学化学范围，仅从原子半径数据来看，可以认为惰性元素的原子半径比同周期相邻的卤素的原子半径大。(7)记住以下几个特殊情况：短周期惰性元素的原子半径比同周期的其它元素的原子半径都大氯的原子半径比铍的原子半径大，比锂的原子半径小 3.元素金属性、非金属性强弱的判断方法(1)元素金属性强弱的判断方法单质与水(或非氧化性酸)反应的难易金属与水(或非氧化性酸)反应越剧烈，其金属性越强。单质的还原性(或阳离子的氧化性)金属的还原性越强(或金属阳离子的氧化性越弱)，其金属性越

11、强。最高价氧化物的水化物的碱性金属的最高价氧化物的水化物的碱性越强，一般金属性越强。置换反应法若一种金属能把另一种金属从其盐溶液中置换出来，则前者的金属性强于后者的金属性。此外还有原电池原理判断法，冶炼原理判断法等。(2)元素非金属性强弱的判断方法单质与氢气反应生成气态氢化物的难易：单质与氢气反应越容易，生成的气态氢化物越稳定，元素的非金属性越强。单质的氧化性(或阴离子的还原性)非金属单质的氧化性越强(或非金属阴离子还原性越弱)，元素的非金属性越强。最高价氧化物的水化物的酸性非金属的最高价氧化物的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。置换反应法若非金属单质Xn能将非金属阴离子Ym-从其化合物中

12、置换出来，则X的非金属性比Y的强。(3)经验公式Km/n巧断法(仅适合于主族元素)其中m是最外层电子数，n为电子层数。当K1时，元素显金属性，且K值越小，元素的金属性越强当K1时，元素显两性。当K1时，元素显非金属性，且K值越大，元素的非金属性越强。 4.元素性质、存在、用途的特殊性(1)形成化合物种类最多的元素、或单质是自然界中硬度最大的物质的元素、或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：C。(2)空气中含量最多的元素、或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。(3)地壳中含量最多的元素、或气态氢化物的沸点最高的元素、或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。(4)地壳中含量最多的金属元素：Al。(5

13、)最活泼的非金属元素、或无正价的元素、或无含氧酸的非金属元素、或无氧酸(气态氢化物)可腐蚀玻璃的元素，或气态氢化物最稳定的元素、或阴离子的还原性最弱的元素：F。(6)最活泼的金属元素、或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素、或阳离子氧化性最弱的元素：Cs。(7)最易着火的非金属元素的单质，其元素是：P。(8)焰色反应呈黄色的元素：Na。(9)焰色反应呈紫色(透过蓝色的钴玻璃观察)的元素：K。(10)最轻的单质的元素：H；最轻的金属元素：Li。(11)常温下单质呈液态的非金属元素：Br，金属元素：Hg。(12)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al。(13)元素的

14、气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物起化合反应的元素：N；能起氧化、还原反应的元素：S。(14)元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素：S。(15)元素的单质能形成同素异形体的元素有：C、P、O、S，其中一种同素异形体易着火的元素是：P。 【难题巧解点拨】例1 短周期元素X和Y，可组成化合物XY3，当X的原子序数为m，Y的原子序数可能是( )m+4m-4m-8m+2m-6m+12A. B.C. D.解析 XY3中，若X为金属，显+3价，则位于A族，Y显-1价，位于A族。若X，Y同周期，则Y的原子序数为m+4；若Y在X的上一周期，则Y的原子序数为：m+4-8m-4;若

15、Y在X的下一周期，则Y的原子序数为；m+4+8m+12。若X为非金属，则还可能为NH3、PCl3、SO3等，故Y的原子序数依次可表示为m-6、m+2、m-8。答案 D选项符合题意点评 这是一道融化合价法则、元素在周期表中的位置、原子结构和元素性质于一体的综合推断题。难就难在“位”、“构”、“性”三者关系的正确处理和灵活运用，若仅仅局限于某些常见化合物或已知二元化合物进行推导，则往往容易顾此失彼。所以在解答此类题目时，一定要以元素周期律为理论依据，正确处理好“位”、“构”、“性”三者之间的关系，既考虑具体物质，又兼顾一般通式。 例2 铊是超导材料的组成元素之一，铊在周期表中位于第六周期，与铝是同

16、主族元素，元素符合是Tl。以下对铊的单质及其化合物的性质推断中，不正确的是( )A.铊是易导电的银白色金属B.铊能生成+3价的离子C.氢氧化铊是两性氢氧化物D.Tl3+的氧化能力比Al3+强解析 因为铊与铝同主族，而同主族元素的性质有许多相似之处。如铝是银白色金属，电的导体，铝形成+3价离子，则铊元素也相似。但同主族元素又存在递变性，随着核电荷数的递增，原子半径增大，金属单质的还原性增强，而阳离子的氧化性减弱。故Al(OH)3是两性氢氧化物，而T1(OH)3应是碱性的，Tl3+的氧化能力应比Al3+弱。答案 C、D选项符合题意。点评 此题是同主族元素性质递变的应用型问题，尽管Tl在中学课本中不

17、作介绍，但按照元素周期律的有关理论，可综合分析铊元素和铝元素的单质及其化合物作为同主族元素在性质上的相似性和递变性。虽然需要一定的分析、推理能力，但紧紧扣住铝元素的单质及其化合物的已知性质，来比较和推导出铊元素的单质及其化合物的性质，还是能够轻松作答的。与此题相同类型的，经常还有卤素中的砹(At)元素A族中的镭(Ra)元素等等。 例3 国际无机化学命名委员会在1989年作出决定，把长式周期表原先的主、副族及族号取消，由左至右改为18列，碱金属族为第1列，稀有气体为第18列。按这个规定，下列说法不正确的是( )A.第15列元素的最高价氧化物为R2O5B.第2列元素中肯定没有非金属元素C.第17列

18、元素的第一种元素无含氧酸D.第16、17列元素都是非金属元素解析 第1，2，3，18列依次与长式周期表原先的A，A，B，0族相对应。解题的关键是掌握周期表的结构。答案为(D)。点评 本题给出了元素周期表变化的新信息，要求学生用自己学的元素周期表结构知识迁移，测试了学生的适应性能力。 例4 A、B、C是周期表中相邻的三种无种元素，其中A、B同周期，B、C同主族。此三种元素原子最外层电子数之和为17，质子数总和为31。则A、B、C分别是_。解析 本题是一道考查估算能力的试题。合理的思路是先做出大致的估计：三种元素质子数总和为31，则它们的大致位置在短周期，在周期表中的位置可能有四种排列方式：设B的

19、质子数为x，则排列成方式有下列关系：x+(x-1)+(x-8)31,解得x为非整数(不合理)；x+(x+1)+(x-8)31,解得x为非整数(不合理)；x+(x+1)+(x+8)31,解得x为非整数(不合理)；x+(x-1)+(x+8)31,解得x8(合理)。 推知A、B、C分别是N、O、S。 点评 有的学生解题时不加思索地只考虑第种排列方式，碰巧找到了这组答案，但思维是不严的，如果题目把A、B、C位置调换命题，必然会碰壁。 【课本难题解答】三、问题答1.(1)K金属性强 (2)Al金属性强 (3)Cl非金属性强 (4)O非金属性强 (5)Cl非金属性强2.(1)HNO3酸性强 (2)Ca(O

20、H)2碱性强 (3)Mg(OH)2碱性强3.(1)碳、氧、钠、铝(2)画出原子结构示意图，依电子层数和最外层电子数判断：因电子层数等于周期数，最外层电子数等于族序数(对中性原子来说)(3)A与B：C+O2CO2B与C：O2+4Na2Na2O2 O2+2NaNa2OB与D：3O2+4Al2Al2O34.有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。每种同位素一定是一种核素，但几种核素不一定互为同位素。5.不能。因大部分元素均存在同位素。6.2H 表示2个H原子2H+ 表示2个氢离子H2 表示2个氢原子构成一个氢分子12H 表示质子数为

21、1，质量数为2的一种氢原子 【命题趋势分析】1.对元素周期表的结构、元素性质及元素在周期表中的位置为中心的推断型或选择型试题2.对元素周期律及元素周期表应用方面的考查3.质子数、质量数、中子数三者之间关系的考查，以选择型试题为主 【典型热点考题】例1 具有相同电子层结构的三种微粒An+、Bn-、C，下列分析正确的是( )A.原子序数的关系是CBA B.微粒半径的关系是Bn-An+C.C一定是稀有元素的一种原子 D.原子半径的关系是ACB解析 离子的电子层结构必定是稳定结构。An+、Bn-、C具有相同的电子层结构，则C原子一定具有稳定结构，即为稀有气体元素中的一种，可选C。分析An+、Bn-的电

22、子层结构再转化为原子结构可知，A必定在C(即稀有气体)的后面，B必定在C的前面称为“阴前阳下”(1周期)，故A、B、C的原子序数关系为ACB；又据“阴前阳下，径小序大”的规律可知，离子半径的关系应为An+Bn-，可选B。答案 选B、C。点评 解答此题还可设想有代表性的具体元素(如K+、Cl-、Ar)代入，解得也比较快捷。遇到有相同电子层结构的阳、阴离子时，在主族元素中，阳离子的原子序数大于阴离子，而原子半径则是形成阳离子的原子大于形成阴离子的原子。 例2 若短周期的两元素可形成原子个数比为23的化合物，则这两种元素的序数之差不可能是( )A.1 B.3 C.5 D.6解析 设短周期两种元素形成

23、的化合物为X2Y3，根据化合价规则：23或23，则X元素在周期表中所处的主族序数一定是奇数，原子序数也是奇数，而Y元素所处的主族序数为偶数，原子序数也为偶数。奇数与偶数的差值一定是奇数，不可能是偶数。答案 选D。点评 本题若用具体元素代入X3Y2或X2Y3(如B2O3、Al2O3、Al2S3、N2O3、Mg3N2、Mg3P2等)的解法较用上述规律法推导繁杂，所以要针对题目选择解法。 例3 硼有两种天然同位素510B、511B，硼元素的近似相对原子质量为10.80，则对硼元素中510B的质量分数判断正确的是( )A.20% B.略大于20% C.略小于20% D.80%解析 设510B原子含量为x，则511B原子含量为(1-x)，根据元素的近似相对原子质量的计算方法，则有10x+11(1-x)10.80，解得x20%。因为510B的质量小于