【知识解析】元素周期律

原子半径（1）影响原子半径大小的因素原子半径的大小取决于两个因素：一个因素是电子的能层数，另一个因素是核电荷数。这两个因素综合的结果使原子半径呈现周期性的递变。影响因素电子的能层数电子的能层越多，电子之间的排斥作用越大，将使原子的半径增大核电荷数核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小二者共同作用使原子半径发生周期性变化原子半径原子半径（2）原子半径周期性变化的具体表现从上到下，电子能层数逐渐增多，虽然核电荷数增大，但电子的能层数成为影响原子半径的主要因素，所以从上到下原子半径逐渐增大同主族元素同周期元素从左到右，电子能层数相同，但随着核电荷数增大，原子核对电子的吸引作用增大，从而使原子半径逐渐减小注意：因为稀有气体元素与其他元素的原子半径的判定依据不同，一般不将其原子半径与其他原子的半径相比较。电离能（1）第一电离能①定义：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需要的最低能量叫做第一电离能。②符号和单位：常用符号I1表示，常用单位是kJ·mol－1。电离能（2）元素原子的第一电离能的变化规律元素的第一电离能的周期性电离能①同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小（稀有气体元素除外），原子核对核外电子的吸引作用越来越大，越来越难失去电子，因此元素原子的第一电离能整体呈递增趋势。每个周期的第一种元素（氢元素和碱金属元素）的第一电离能最小，最后一种元素（稀有气体元素）的第一电离能最大。②同主族元素自上而下，第一电离能逐渐减小，表示自上而下原子越来越易失去电子。电离能③过渡元素的第一电离能的变化不太规则，同周期元素中随着元素原子核电荷数的增加，第一电离能略有增加。总之，第一电离能的周期性递变是原子半径、核外电子排布周期性变化的结果。电离能名师提醒（1）元素的第一电离能的意义：可以衡量元素原子失去第一个电子的难易程度，第一电离能越大，原子越难失去第一个电子。（2）同周期元素第一电离能的变化规律呈现的是一种趋势，第ⅡA族和第ⅤA族元素会出现反常变化，通常同周期第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比与它左右相邻的两种元素的第一电离能都大，这是因为第ⅡA族、第ⅤA族元素原子的价层电子排布式分别是ns2、ns2np3，前者ns能级处于全充满状态，后者np能级处于半充满状态，第一电离能均较大。电离能（3）逐级电离能①含义：原子的＋1价气态基态离子再失去1个电子所需要的最低能量叫做第二电离能，依次类推。可以表示为M（g）===M＋（g）＋e－

I1（第一电离能）M＋（g）===M2＋（g）＋e－

I2（第二电离能）M2＋（g）===M3＋（g）＋e－

I3（第三电离能）电离能②变化规律a．同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，即I1＜I2＜I3＜…，这是由于原子失去一个电子变成＋1价阳离子后，半径变小，核电荷数未变而电子数目变少，原子核对外层电子的吸引作用增强，因而失去第二个电子比失去第一个电子更难，需要的能量更多。（3）逐级电离能电离能②变化规律b．元素原子的逐级电离能逐渐增大并且会发生一个突变即突然增大多倍，这是由于电子是分层排布的。如Na原子的，I1，I2、I3分别是496、4562、6912（单位：kJ·mol－1，下同），在I1和I2之间发生突变；Mg原子的，I1，I2、I3分别是738、1451、7733，在I2和I3之间发生突变，说明在化学反应中Na易失去1个电子，Mg易失去2个电子。（3）逐级电离能电离能①根据电离能数据推断元素原子的核外电子排布如Li的逐级电离能，I1<<I2＜I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层（K、L能层）上，且最外层上只有一个电子。（4）电离能的应用电离能②判断主族元素的最高正化合价或价电子数通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。如Na的I1比I2小很多，说明Na失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成＋1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I3比I2大很多，所以Mg容易失去两个电子形成＋2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I4比I3大很多，所以Al容易失去三个电子形成＋3价离子。（4）电离能的应用电离能名师提醒元素（主要是金属元素）的逐级电离能与化合价密切相关。如果

，即电离能在In与In＋1之间发生突变，则元素的原子易形成＋n价离子而不易形成＋（n＋1）价离子。如果是主族元素，则其最外层有n个电子，最高正化合价为＋n（O、F除外）。电离能③判断元素的金属性、非金属性强弱一般来说，第一电离能越小，气态金属原子越易失去电子，元素的金属性越强；第一电离能越大，气态非金属原子越难失去电子，元素的非金属性越强（稀有气体元素除外）。（4）电离能的应用电负性元素相互化合，可理解为原子之间产生化学作用力，形象地叫做化学键，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。（1）含义电负性以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，得出了各元素的电负性（稀有气体元素未计），如图所示。（2）衡量标准电负性的周期性变化电负性一般来说，同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐变大；同族元素从上到下，元素的电负性逐渐变小。（3）周期性变化因此，电负性最大的元素是位于元素周期表右上角的氟（稀有气体元素除外），电负性最小的元素是位于元素周期表左下角的铯（钫是放射性元素，除外）。电负性①判断元素的金属性、非金属性强弱（4）电负性的应用电负性大于1.8一般为非金属元素，且电负性越大，非金属性越强小于1.8一般为金属元素，且电负性越小，金属性越强1.8左右一般是位于非金属三角区边界的“类金属”，它们既有金属性，又有非金属性注意：不能把电负性1.8作为划分金属元素和非金属元素的绝对标准。电负性②判断化学键和化合物的类型（4）电负性的应用两成键元素间电负性差值大于1.7通常形成离子键，相应的化合物为离子化合物小于1.7通常形成共价键，相应的化合物为共价化合物电负性名师提醒（1）电负性之差大于1.7的元素不一定都形成离子化合物，如F的电负性与H的电负性之差为1.9，但HF为共价化合物。（2）电负性之差小于1.7的元素不一定都形成共价化合物，如H的电负性与Na的电负性之差为1.2，但NaH为离子化合物。电负性③判断化合物中各元素化合价的正负（4）电负性的应用电负性的大小能够衡量元素原子在化合物中吸引电子能力的大小。a．电负性小的元素原子在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。b．电负性大的元素原子在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。电负性（4）电负性的应用符合此规则的三组元素有：Li－Mg、Be－Al、B－Si，因为每组两种元素的电负性接近，所以它们对键合电子的吸引力相当，因而表现出相似的性质。如Be和Al，二者的电负性都为1.5，导致二者的单质、氧化物、氢氧化物都能与强酸和强碱反应。④解释对角线规则电负性名师提醒电负性用于衡量原子吸引键合电子的能力，电负性大的原子吸引电子的能力强，所以一般来说，电负性大的原子对应元素的第一电离能也大。电负性与第一电离能的关系典例详析例2－9下列有关微粒半径的大小比较错误的是（）A．K＞Na＞LiB．Na＋＞Mg2＋＞Al3＋C．Mg2＋＞Na＋＞F－D．Cl－＞F－＞FC典例详析解析：同一主族元素的原子，从上到下原子半径逐渐增大，A项正确。核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小，B项正确。半径大小应为Mg2＋＜Na＋＜

F－，C项错误。Cl－比F－多一个电子层，故半径：Cl－＞F－；F－比F多一个电子，故半径：F－＞F，D项正确。典例详析例2－10（2020辽宁大连检测）下列说法正确的是（）A．第三周期中钠元素的第一电离能最小B．因同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小，故其第一电离能逐渐增大C．在所有元素中，氟元素的第一电离能最大D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大A典例详析解析：同周期元素从左到右，第一电离能总体呈递增趋势，但由于核外电子排布处于全充满、半充满状态时比较稳定，导致第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比它同周期相邻的两种元素都大，A项正确，B项错误；氟是最活泼的非金属元素，但其第一电离能比稀有气体元素的小，C项错误；金属性：K＞Na＞Mg，钾的金属性比镁的强，则钾的第一电离能比镁的小，D项错误。典例详析点评：元素电离能的变化规律主要包括横向（同周期）递增、纵向（同主族）递减的周期性变化趋势，以及同一元素的逐级电离能逐渐增大（I1＜I2＜I3＜…）等几个方面。还要注意同周期元素从左到右，第一电离能在增大的趋势中出现的反常现象。典例详析例2－11（2020安徽安庆太湖中学月考）如表所示是第三周期中部分元素的电离能（单位：kJ·mol－1）：电离能元素I1I2I3甲49645626912乙73814517733丙125l22983822丁152026663931下列说法正确的是（）A．甲的金属性比乙的强B．乙的常见化合价为＋1C．丙不可能为非金属元素D．丁一定为金属元素A典例详析解析：甲、乙、丙、丁为第三周期元素，由题给表格数据可知，甲的I1<<I2，说明甲最外层有1个电子，易失去1个电子达到稳定结构，所以甲为Na，乙的I2<<I3，说明乙易失去2个电子达到稳定结构，所以乙为Mg，故甲的金属性比乙的强，A项正确；乙的常见化合价应为＋2，B项错误；丙的，I1，I2、I3相差不大且丙失去电子较难，而丙的I4、I5…未知，所以丙可能是非金属元素，C项错误；丁失去电子比丙还难，而第三周期只有3种金属元素，可知丁一定是非金属元素，D项错误。典例详析例2－12A、B、C、D四种短周期元素，原子序数依次增大，已知A是地壳中含量最多的元素；B、C、D同周期，且B在同周期元素中第一电离能最小；C的第一、二、三电离能分别为738kJ/mol、1451kJ/mol、7733kJ/mol；D在同周期元素中（除稀有气体元素外）第一电离能最大。（1）试推断该四种元素并写出元素符号：A________；B________；C________；D________。（2）C的第三电离能远大于其第二电离能的原因是_____________________________________________。Mg2＋已形成稳定结构，再失去内层电子很困难ONaMgCl典例详析例2－12A、B、C、D四种短周期元素，原子序数依次增大，已知A是地壳中含量最多的元素；B、C、D同周期，且B在同周期元素中第一电离能最小；C的第一、二、三电离能分别为738kJ/mol、1451kJ/mol、7733kJ/mol；D在同周期元素中（除稀有气体元素外）第一电离能最大。（3）写出电解熔融CD2的化学方程式：________________________________。MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑电离典例详析解析：（1）地壳中含量最多的元素是氧元素，故A为氧元素。由于A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大且B、C、D同周期，故B、C、D位于第三周期；根据第一电离能的递变规律可知，B、D分别为钠元素、氯元素；根据C的电离能数据知，C的最外层电子数为2，故C是镁元素。（2）Mg最外层有2个电子，失去2个电子后形成8电子稳定结构，再失去电子需要更多的能量，很困难，所以Mg的第三电离能远大于其第二电离能。典例详析例2－13下列对电负性的理解不正确的是（）A．电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准B．元素电负性的大小反映了元素原子对键合电子吸引力的大小C．根据电负性的大小，可判断化合物XY中两元素化合价的正负D．元素的电负性是元素固有的性质，与原子结构无关D典例详析解析：电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准，A项正确；元素电负性的大小反映了元素原子对键合电子吸引力的大小，B项正确；元素的电负性越大，则元素的非金属性越强，反之则元素的金属性越强，故在化合物XY中电负性大的元素显负价，电负性小的元素显正价，C项正确；一般来说，同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐增大，同族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小，因此电负性与原子结构有关，D项错误。典例详析例2－14（2020福建漳州月考）下列各组元素按电负性大小排列正确的是（）A．F＞N＞O

B．O＞Cl＞FC．As＞P＞N

D．Cl＞S＞AsD解析：电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，它是一个相对数值，元素的电负性也有周期性变化。一般来说，同周期元素从左到右（稀有气体元素除外），元素的电负性逐渐增大；同族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小。典例详析例2－15碳、氧、硅、锗、氟、氯、溴、镍元素在化学中占有极其重要的地位。（1）第二周期中基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性较小的元素是__________。（2）从电负性角度分析，碳、氧和硅元素的非金属性由强到弱的顺序为__________。（3）CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为___________。碳（或C）O＞C＞SiC＞H＞Si典例详析例2－15碳、氧、硅、锗、氟、氯、溴、镍元素在化学中占有极其重要的地位。（4）基态锗（Ge）原子的核外电子排布式是__________________________________，Ge的最高价氯化物的分子式是________。该元素可能的性质或应用有________（填标号）。A．是一种活泼的金属元素B．其电负性大于硫C．其单质可用作半导体材料D．锗的第一电离能大于碳而电负性小于碳1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2GeCl4C典例详析例2－15碳、氧、硅、锗、氟、氯、溴、镍元素在化学中占有极其重要的地位。（5）溴与氯以________（填“离子”或“共价”）键结合成BrCl，BrCl分子中，____