第2讲 原子结构及元素性质的周期性

1、第第2讲讲 原子结构与元素性质的原子结构与元素性质的周期性周期性1考试目标考试目标 (1)掌握元素周期律的实质掌握元素周期律的实质,了解元素周期表了解元素周期表(长式长式)的结构的结构(周期、族周期、族)及其应用。及其应用。 (2)以第以第3周期为例周期为例,掌握同一周期内元素性掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。质的递变规律与原子结构的关系。 (3)以以A和和A族为例族为例,掌握同一主族内元掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。素性质的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了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。置及其性

2、质递变的规律。 (5)了解元素电离能的含义，并能用以说明了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。元素的某些性质。(选考内容选考内容) 元素的性质随着原子序数的递元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性的变化规律，这增呈现周期性的变化规律，这个规律叫做元素周期律个规律叫做元素周期律一、电子排布的周期性：一、电子排布的周期性：同周期同周期（从左到右）（从左到右）同主族同主族（从上到下）（从上到下）最外层电最外层电子数子数由由18相同相同特征电子特征电子排布排布从从ns1ns2 np6相同（相同（ns12或或ns2np16)周期、族与电子层构型周期、族与电子层构型 S区元素价电子特征排布为区

3、元素价电子特征排布为S12p区元素特征电子排布为区元素特征电子排布为ns2np16价电子数价电子数=主族序数主族序数区元素价电子排布特征为区元素价电子排布特征为（-1）d110ns12；最高能级组中的电子总数最高能级组中的电子总数=族数族数ds区元素特征电子排布为区元素特征电子排布为(n-1)d10ns12； 最外层电子数最外层电子数=族数族数二、元素性质的周期性二、元素性质的周期性 非金属性逐渐增强非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强金属性逐渐增强 金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐增非金属性逐渐增强强B Al Si Ge As Sb Te Po At 主族主族AAA A A A A 元素

4、性质元素性质同周期元素（左同周期元素（左右）右）同主族元素（上同主族元素（上下）下）最外层电子数最外层电子数逐渐增多（逐渐增多（1e1e8e8e）相同相同原子半径原子半径逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大主要化合价主要化合价最高正价逐渐增大最高正价逐渐增大（117 7）最低负价最低负价(8(8主主族序数族序数) )最高正价、最低负价相最高正价、最低负价相同同（除（除F F、O O外）外）最高正价主族序数最高正价主族序数最高价氧化物最高价氧化物对应水化物对应水化物的酸碱性的酸碱性碱性逐渐减弱，酸性碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强逐渐增强酸性逐渐减弱，碱性逐酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强渐增强非金属元素气非金

5、属元素气态氢化物的态氢化物的稳定性稳定性逐渐增强逐渐增强逐渐减弱逐渐减弱主族主族AAA A A A A元素的金元素的金属性和非属性和非金属性金属性金属性逐渐减弱金属性逐渐减弱非金属性逐渐增非金属性逐渐增强强非金属性逐渐减非金属性逐渐减弱弱金属性逐渐增强金属性逐渐增强得失电子得失电子能力能力失减得递增失减得递增得减失递增得减失递增第一电离第一电离能能呈增大的趋势呈增大的趋势呈减小趋势呈减小趋势电负性电负性电负性逐渐增大电负性逐渐增大 电负性逐渐减小电负性逐渐减小1、微粒半径大小比较规律、微粒半径大小比较规律 判断的依据判断的依据 电子层数：电子层数： 相同条件下，电子层越相同条件下，电子层越多，

6、半径越大。多，半径越大。 核电荷数：核电荷数： 相同条件下，核电荷数相同条件下，核电荷数越多，半径越小。越多，半径越小。 最外层电子数：最外层电子数： 相同条件下，最外相同条件下，最外层电子数越多，半径越大。层电子数越多，半径越大。具体规律具体规律 1、同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小、同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小（稀有气体除外）如：（稀有气体除外）如：NaMgAlSiPSCl. 2、同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。、同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。如如：LiNaKRbCs 3、同主族元素的原子半径和离子半径随核电荷数的增、同主族元素的原子半径和

7、离子半径随核电荷数的增大而增大。如：大而增大。如：F-Cl-Br- Na+Mg2+Al3+ 5、同一元素不同价态的微粒半径，价态越高离子半径、同一元素不同价态的微粒半径，价态越高离子半径越小。如越小。如FeFe2+Fe3+ 6、同种元素的微粒半径：阳离子、同种元素的微粒半径：阳离子原子原子2、元素的金属性或非金属性强弱的、元素的金属性或非金属性强弱的判断依据判断依据-金属性强弱金属性强弱 与水反应置换氢的难易与水反应置换氢的难易 最高价氧化物的水化物碱性强弱最高价氧化物的水化物碱性强弱 单质的还原性或离子的氧化性（电解中单质的还原性或离子的氧化性（电解中在阴极上得电子的先后）在阴极上得电子的先

8、后） 互相置换反应互相置换反应(金属活动性顺序表金属活动性顺序表) 原电池反应中正负极（负极活泼）原电池反应中正负极（负极活泼） 一般来说，元素第一电离能越小，电负一般来说，元素第一电离能越小，电负性越小，则其金属性越性越小，则其金属性越强强 2、元素的金属性或非金属性强弱的、元素的金属性或非金属性强弱的判断依据判断依据-非金属性强弱非金属性强弱 与与H2化合的难易及氢化物的稳定性化合的难易及氢化物的稳定性 最高价氧化物的水化物酸性强弱最高价氧化物的水化物酸性强弱 单质的氧化性或离子的还原性单质的氧化性或离子的还原性 互相置换反应互相置换反应 一般来说元素第一电离能越大，电一般来说元素第一电离

9、能越大，电负性越大，其非金属性越强负性越大，其非金属性越强金属活动性顺序表：金属活动性顺序表： KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu 例例1：同周期的X、Y、Z三种元素，已知其氢化物分别为XH3、H2Y、HZ，则下列判断正确的是（ B ） A.原子半径 Z Y X BZ的非金属性最强 C氢化物还原性XH3 H2Y HZ，稳定性XH3 H2Y HZ D最高氧化物对应水化物H3XO4酸性最强3、第一电离能：、第一电离能： 气态电中性基态原子失去一个气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离需要的最低能量叫做第一电

10、离能能(用用I1表示表示)。+1价正离子再价正离子再失去一个电子所需能量称为第失去一个电子所需能量称为第二电离能，依次类推。二电离能，依次类推。 同一种元素的逐级电离能的大小关系：同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1I2I3I4Ba(OH)2；气态氢化；气态氢化物稳定性：物稳定性：CH4SiH4 （2）比较同周期元素及其化合物的性质。）比较同周期元素及其化合物的性质。如：酸性：如：酸性：HClO4H2SO4；稳定性：；稳定性：HClH2S （3）比较不同周期、不同主族元素性质时，）比较不同周期、不同主族元素性质时，要找出参照物。要找出参照物。 例如：比较氢氧化镁和氢氧化钾的碱性，可以把例如：

11、比较氢氧化镁和氢氧化钾的碱性，可以把氢氧化钠作为参照物得出氢氧化钾的碱性强于氢氢氧化钠作为参照物得出氢氧化钾的碱性强于氢氧化镁。氧化镁。 （4）推断一些未学过的元素的某些性质。）推断一些未学过的元素的某些性质。如：根据如：根据A族的族的Ca(OH)2微溶，微溶，Mg(OH)2难溶，难溶，可以推知可以推知Be(OH)2更难溶。更难溶。2.启发人们在一定范围内寻找某些物质启发人们在一定范围内寻找某些物质 (1)半导体元素在两性线附近，如：半导体元素在两性线附近，如：Si、Ge、Ga等。等。 (2)农药中常用元素在右上方，如：农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。等。 (3)催化剂和

12、耐高温、耐腐蚀合金材料、催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料、主要在过渡元素中找。如：主要在过渡元素中找。如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。等。 3.对角线规则的应用对角线规则的应用:在元素周期在元素周期表中，某些主族元素与右下方的表中，某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称主族元素的性质有些相似，被称为为“对角线规则对角线规则 实例：实例： 锂与镁的相似性超过了它和钠的相似锂与镁的相似性超过了它和钠的相似性，如：性，如：LiOH为中强碱为中强碱Li2CO3难溶于水难溶于水等等。等等。 Be、Al的单质、氧化物、氢氧化物均的单质、氧化物、氢氧化物均表现出明显的表现出明显的“两性两性”;

13、Be 和和Al单质在常单质在常温下均能被浓温下均能被浓H2S04钝化；钝化；A1C13和和BeCl2均为共价化合物等。均为共价化合物等。 晶体硼与晶体硅一样，属于坚硬难熔晶体硼与晶体硅一样，属于坚硬难熔的原子晶体。的原子晶体。 请用这些元素的电负性解释对角线规则。请用这些元素的电负性解释对角线规则。5常见某些元素的特性常见某些元素的特性（1）与水反应的最激烈的非金属元）与水反应的最激烈的非金属元素是氟；素是氟；（2）与水反应的最激烈的金属元素）与水反应的最激烈的金属元素是铯；是铯；（3）单质硬度最大的元素是碳；）单质硬度最大的元素是碳；（4）常温下有颜色的气体单质是氟）常温下有颜色的气体单质是

14、氟气和氯气；气和氯气；（5）稀有气体元素中原子半径最大的）稀有气体元素中原子半径最大的是氡；是氡；（6）原子半径最小（大）的元素是氢）原子半径最小（大）的元素是氢（铯）（稀有气体除外）；（铯）（稀有气体除外）；（7）所形成的气态氢化物最稳定的元）所形成的气态氢化物最稳定的元素是氟；素是氟；（8）正负化合价的代数和为零，且）正负化合价的代数和为零，且气态氢化物中含氢百分率最高的元气态氢化物中含氢百分率最高的元素是碳；素是碳；（9）最高价氧化物对应的水化物酸）最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是氯；性最强的是氯；（10）所形成的化合物种类最多的）所形成的化合物种类最多的是碳；是碳；（11）原子序数

15、、电子层数、未成）原子序数、电子层数、未成对电子数三者均相等的是氢对电子数三者均相等的是氢（12）只有负价并无正价的是氟；）只有负价并无正价的是氟；（13）最轻的金属是锂；）最轻的金属是锂；（14）最轻的气体是氢气；）最轻的气体是氢气；（15）同位素之一的原子核中只有质子）同位素之一的原子核中只有质子没有中子的元素是氢；没有中子的元素是氢；（16）最高价氧化物及其水化物具有两）最高价氧化物及其水化物具有两性的元素是铝；性的元素是铝；（8）正负化合价的代数和为零，且）正负化合价的代数和为零，且气态氢化物中含氢百分率最高的元气态氢化物中含氢百分率最高的元素是碳；素是碳；（9）最高价氧化物对应的水化

16、物酸）最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是氯；性最强的是氯；（10）所形成的化合物种类最多的）所形成的化合物种类最多的是碳；是碳；（11）原子序数、电子层数、未成）原子序数、电子层数、未成对电子数三者均相等的是氢对电子数三者均相等的是氢（12）只有负价并无正价的是氟；）只有负价并无正价的是氟；（13）最轻的金属是锂；）最轻的金属是锂；（14）最轻的气体是氢气；）最轻的气体是氢气；（15）同位素之一的原子核中只有）同位素之一的原子核中只有质子没有中子的元素是氢；质子没有中子的元素是氢；（16）最高价氧化物及其水化物具）最高价氧化物及其水化物具有两性的元素是铝；有两性的元素是铝；（17）空气中含量

17、最多的元素，或气态氢化物的）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是氮；水溶液呈碱性的元素是氮；（18）地壳中含量最多的元素，或气态氢化物的）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沸点最高的元素，或氢化物在通常情况下呈液态的元素是氧；的元素是氧；3（地壳组成中含量最高的前（地壳组成中含量最高的前5种种元素元素O，Si，Al，Fe，Ca，），）（19）地壳中含量最多的金属元素是铝；）地壳中含量最多的金属元素是铝；（20）最活泼的非金属元素，或无正价的元素，）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（气态氢化或无含

18、氧酸的非金属元素，或无氧酸（气态氢化物）可以腐蚀玻璃的元素，或气态氢化物最稳定物）可以腐蚀玻璃的元素，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是氟；的元素，或阴离子的还原性最弱的元素是氟；（21）最易着火的非金属元素的单质，其元）最易着火的非金属元素的单质，其元素是磷；素是磷；（22）常温下单质呈液态的非金属元素是溴，）常温下单质呈液态的非金属元素是溴，金属元素是汞；金属元素是汞；（23）元素的气态氢化物和它的最高价氧化）元素的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是氮；物对应的水化物起化合反应的元素是氮；（24）元素的单质在常温下能与水反应放出）元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素是锂、钠、氟；气