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一、元素周期律
1.元素周期律的實質
原子核外電子排布呈現周期性變化決定了元素性質的周期性變化。
2.元素周期律的內容
元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性的變化。
3.原子序數
按元素在周期表中的順序給元素編號,得到原子序數。規律:
原子序數=核電核數=質子數=原子核外電子數
二、元素周期表
1.元素性質在周期表中的變化規律(見表1)
4.若An-+B=Bm-+A, 則B比A非金屬性強
例1(2013年)元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相對位置見表3,其中R單質在暗處與H2劇烈化合并發生爆炸。則下列判斷正確的是()。
表3
R
XTZ
Q
A.非金屬性:Z
B.R與Q的電子數相差26
C.氣態氫化物穩定性:R
D.最高價氧化物的水化物的酸性:T>Q
答案:BD
思路點撥“R單質在暗處與H2劇烈化合并發生爆炸”,由于考慮到高考一般考查的是元素周期表的前20號元素,可以推出R為氟元素。(此處可采用邏輯推斷法)根據圖中元素的關系,推出X為硫元素,T為氯元素,Z為氬元素,Q為Br元素。因為5種元素被推出,接下來就必須從選項看,A討論的是非金屬性,根據元素周期律可得,從左至右非金屬性逐漸增強,所以Z>T>X,故A錯誤;Br的原子序數為35,F的原子序數為9,原子序數只差為26,故B項正確;氣態氫化物的穩定性為HF>HCl>HBr,所以
R>T>Q,故C項錯誤;D項比較的是T與Q的最高價氧化物水化物的酸性,即比HClO4和HBrO4的酸性,根據元素周期律中但至上而下酸性減弱。HClO4的酸性大HBrO4,故D項正確,正確答案為BD。
例2X、Y、Z、W、R五種短周期元素,原子序數依次增大,X是周期表中原子半徑最小的,Y、R同主族,Z、W、R同周期,Y原子的最外層電子數是次外層的3倍,Z是常見金屬,其氫氧化物能溶于強堿溶液但不溶于氨水,W 單質是人類將太陽能轉化為電能的常用材料。下列說法正確的是()。
A.熱穩定性:X2R>X2Y
B.WY2能與堿反應,但不能與任何酸反應
C.Z位于第三周期第ⅢA族,Z與Y形成的化合物是一種較好的耐火材料
D.使甲基橙變紅色的溶液中:K+、R2-、ZY2- 、WY32-一定能大量共存
答案:C
思路點撥根據題中信息可知X、Y、Z、W、R分別是H、O、Al、Si、S。熱穩定性H2S
例3有X、Y、Z、W、M五種短周期元素,其中X、Y、Z、W同周期,Z、M同主族;X+與M2-具有相同的電子層結構;離子半徑:Z2->W-;Y的單質晶體熔點高、硬度大,是一種重要的半導體材料。下列說法中,正確的是()。
A.X、M兩種元素只能形成X2M型化合物
B.由于W、Z、M元素的氫化物相對分子質量依次減小,所以其沸點依次降低
C.元素Y、Z、W的單質晶體屬于同種類型的晶體
D.元素W和M的某些單質可作為水處理中的消毒劑
答案:D
思路點撥根據題意知Y單質晶體熔點高硬度大,是半導體材料,則Y是Si。根據X、Y、Z、W同周期,Z2-、M2-知Z是S,M是O(Z、M同主族)。X+與M2-具有相同的電子層結構則X為Na。離子半徑:Z2->W-,則W為Cl。即X、Y、Z、W、M分別是:Na、Si、S、Cl、O。A項,X、M兩種元素能形成Na2O和Na2O2兩種化合物。B項,W、Z、M元素的氫化物分別為HCl、H2S、H2O,相對分子質量減小,但由于水中存在氫鍵,沸點最高。C項,Y、Z、W的單質分別為:Si、S、Cl2,分別屬于原子晶體和分子晶體兩種類型。D項,W和M的單質Cl2、O3可作水處理消毒劑。
一、重視基礎知識,形成知識規律
1.原子結構與元素周期表關系的規律
(1)電子層數=周期數(電子層數決定周期數).
(2)最外層電子數=主族序數=最高正價數=價電子數.
(3)核內質子數=核外電子數=原子序數.
(4)最低負價的絕對值=8-主族序數(限ⅣA~ⅦA族).
(5)原子半徑越大,失電子越易,還原性越強,金屬性越強,最高價氧化物對應水化物堿性越強,其離子的氧化性越弱.
(6)原子半徑越小,得電子越易,氧化性越強,非金屬性越強,形成的氣態氫化物越穩定,最高價氧化物對應水化物酸性越強,其離子的還原性越弱.
2.原子序數確定元素位置的規律
(1)原子結構示意圖法:基本公式:①主族序數=最外層電子數,②周期數=電子層數(此法適用于原子序數較小時).
(2)0族元素定位法:基本公式:差值=原子序數-區域尾序數(2,10,18,36,54,86),對于18號以前的元素,若0
3.元素周期表中位置、結構、性質規律
(1)從元素周期表歸納電子排布規律
①最外層電子數等于或大于3(小于8)的一定是主族元素.
②最外層有一個或兩個電子,則可能是ⅠA、ⅡA族元素,也可能是副族或0族元素氦.
③最外層電子數比次外層電子數多的元素一定位于第二周期.
④某元素陰離子最外層電子數與次外層相同,該元素位于第三周期.
⑤電子層結構相同的離子,若電性相同,則位于同周期;若電性不同,則陽離子位于陰離子的下一周期.
(2)從元素周期表歸納元素化合價的規律
①主族元素的最高正價數等于主族序數,等于原子的最外層電子數,其中氟無正價.非金屬元素除氫外,均不能形成簡單陽離子;金屬元素不能形成簡單陰離子.
②主族元素的最高正價數與最低負價數的絕對值之和為8.
③非金屬元素的正價一般相差2,如氯元素正化合價有+1,+3,+5,+7價等,某些金屬也符合此規律,如錫元素正化合價有+2,+4價.
④短周期正價變化隨原子序數遞增,同周期有一個+1到+7價的變化(ⅠA~ⅦA);長周期有兩個+1到+7價的變化(ⅠA~ⅦB,ⅠB~ⅦA).
(3)從元素周期表歸納元素形成單質的狀態及形成晶體的類型
①非金屬單質最多的周期為第二周期(B、C、N2、O2、O3、F2等),最多的主族為ⅦA族(F2、Cl2、Br2、I2、At2).
②只有非金屬單質而無金屬單質的主族為ⅦA族.
③常溫下呈現氣態的單質為H2、O2、F2、Cl2、N2、O3、He、Ne、Ar、Kr、Xe等.
④單質的晶體類型主要有金屬晶體,分布在周期表兩區分界線的左下方(氫除外);原子晶體分布在兩區分界線的附近(C、Si、B等);分子晶體分布在兩區分界線的右上方(O2、F2、Cl2、N2、O3、He、Ne、Ar、Kr、Xe等).
二、分析熱點,把握命題趨向
1.元素周期律的遷移應用
該類題目的特點是:給出一種不常見的主族元素,分析推測該元素及其化合物可能或不可能具有的性質.解該類題目的方法思路是:先確定該元素所處周期表中的位置,然后根據元素性質遞變規律進行推測判斷.
例1已知元素砷(As)的原子序數為33,下列敘述正確的是( )
(A) 砷元素的最高正價為+3
(B) 砷元素是第四周期的主族元素
(C) 砷原子的第三電子層有18個電子
(D) 砷的氧化物的水溶液呈堿性
解析:由砷的原子序數可以推出砷處于第四周期、ⅤA族,為一非金屬元素,因此它的最高正價為+5價,其氧化物的水溶液應呈酸性. 答案:(B)(C)
2.確定所給元素的化合物形式
該類題目的特點是:給出幾種元素的原子結構或性質特點,判斷它們所形成的化合物的形式.解該類題目的方法思路是:定元素,推價態,想可能,得化學式.
例2X和Y屬短周期元素,X原子的最外層電子數是次外層電子數的一半,Y位于X的前一周期,且最外層只有一個電子,則X和Y形成的化合物的化學式可表示為( )
(A) XY (B) XY2 (C) XY3 (D) X2Y3
解析:短周期中,最外層電子數是次外層電子數一半的元素有Li和Si,它們的前一周期中最外層只有一個電子的元素分別是H和Li,所以形成的化合物的化學式只有LiH. 答案:(A)
3.由“位構性”關系推斷元素及其化合物
該類題目綜合性強,難度較大,解法較靈活.題目類型有選擇題和第二卷筆答題.
例3關于ⅠA和ⅡA族元素的下列說法中正確的是( )
(A) 在同一周期中,ⅠA族單質的熔點比ⅡA族的高
(B) 濃度都是0.01 mol/L時,氫氧化鉀溶液的pH比氫氧化鋇的小
(C) 氧化鈉的熔點比氧化鎂的高
(D) 加熱時,碳酸鈉比碳酸鎂易分解
解析:同周期的ⅠA族元素原子的原子半徑比ⅡA族元素的大,價電子數少,故ⅠA族單質熔點應比ⅡA族單質低.因Mg2+ 的半徑小于Na+的半徑,MgO中的離子鍵強于Na2O中的離子鍵,MgO中的熔點高于Na2O.難溶性的碳酸鹽受熱易分解. 答案:(B)
例4已知:①A、B、C、D四種物質均含元素X,有的還可能含有元素Y、Z.元素X、Y、Z的原子序數依次遞增.②X在A、B、C、D中都不呈現它的最高化合價.③室溫下單質A與某種常見一元強堿溶液反應,可得到B和C.④化合物D受熱催化分解,可制得元素Y的單質.
(1)元素X是 ,Z是 .
和老婆一起生活多年,我發現她最大的優點就是化學學得好,咱家吃喝大事,她幾乎都是按元素周期表安排的。
記得剛結婚那些年,家里經濟條件不是太好,不能天天買肉吃,她卻常常能讓餐桌上有葷腥。她買來不少廉價的棒骨,用大鍋熬湯,說那是“高湯”,吃那玩意兒營養又補鈣。居家出游,沒錢買茶買飲料,就喝白開水,還說茶葉農藥殘留超標,氫二氧一最健康,以至于至今我還不會喝茶,也不喜歡喝那些“亂七八糟”的飲料。她做飯一直喜歡清淡,因為她說氯和鈉吃多了無益健康,清水煮白菜是她的拿手好菜。
有孩子后,她的化學知識大多又用在了孩子身上――餐桌上出現頻率最高的大多是鐵、鋅、鈣含量高的菜品,玩命地給孩子補鐵、補鋅、補鈣。孩子喜歡吃肯德基和麥當勞的炸雞腿、烤肉串、瓶裝飲料,她監控得很嚴,說那些油炸食品亞硝酸鹽含量高,瓶裝飲料含有“激素”,對孩子身體有毒害。后來孩子個子老不竄高,就埋怨媽媽給吃的“重金屬”太多了,壓得身體長不起來。
近年來,食品質量問題頻出,她的化學更派上用場了。黃曲霉素、玉米赤霉烯酮、鹽酸克倫特羅(瘦肉精)、孔雀石綠、二惡英、多氯聯苯背得滾瓜爛熟,興趣來時她還寫出其分子式并分析其危害。鉛、鎘、汞、砷、鉻、鋁如數家珍,知道在哪些食物中大量存在。她還清楚那些膨松劑、漂白劑、染色劑、增味劑、防腐劑、增稠劑的學名及結構式。于是,家里的菜譜變成了一個地道的“元素周期表”:豬肉不吃,有瘦肉精;牛肉不能吃,擔心瘋牛病;牛奶不喝,有三聚氰胺;水產品不吃,有孔雀石綠;鴨蛋中有蘇丹紅,松花蛋含鉛重,大米鎘超標……最后鬧得她自己都不知道應該端什么上餐桌了,就害怕自己苦心經營的美食成為親手害夫殺子的毒藥,常常在超市里徘徊,不知道買什么好,因為她滿腦子想的是那些“元素”,滿眼看到的是那些“分子”。
老婆精于化學,去年卻讓她摔了一跤。年初的日本核輻射風波,一時間謠言四起,說碘鹽能防輻射,國人瘋搶碘鹽。老婆也加入了搶鹽大軍,一下子買回家好幾袋鹽,夠我家吃上三五年的了。后來,這卻成了我取笑她的話柄,每每讓“化學家”老婆無言以對。不過,老婆并沒有因“鹽”挫敗受到任何影響,她的“元素周期表”上時常還在刷新食品中新的有益或有害元素。大千世界尚未被“發現”的元素還很多,老婆不知道的“元素”也還很多,她也繼續在超市、菜市場徘徊。
1.同周期、同主族元素性質的遞變規律。
(1)物理性質的遞變規律。①原子半徑――一同周期元素從左到右,隨著核電荷數的遞增,原子半徑逐漸減小(稀有氣體元素除外);同主族元素從上到下,隨著核電荷數的遞增,原子半徑依次增大。②單質的密度――同周期元素形成的單質由于狀態不同,關系比較復雜,若要比較,必須弄清楚兩者的狀態。同主族元素形成的單質,總的來說,從上到下密度依次增大。如堿金屬單質從鋰到銫,總的趨勢是密度依次增大,不過其中的鉀有反常現象。鹵族元素從氟到碘,單質的密度依次增大。③單質的顏色――堿金屬元素的單質大都為銀F1色,只有銫略帶金屬光澤。而鹵素單質從氟到碘顏色依次加深。④單質的溶解性――鹵素單質在水中的溶解度都不大,并呈依次減小的趨勢。但在有機溶劑中,它們的溶解度都較大,都易溶于有機溶劑(氟能與有機溶劑發生劇烈的反應)。⑤毒性――從氟到碘,毒性依次降低。
(2)化學性質的遞變規律。①同周期元素從左到右,隨著核電荷數的遞增,原子核對核外電子的吸引力依次增強,金屬性依次減弱,非金屬性依次增強。得電子能力、氧化性依次增強;失電子能力、還原性依次減弱。②金屬性越強,單質的還原性越強,其對應離子的氧化性越弱;其單質與水或酸反應越劇烈,置換出氫越容易;最高價氧化物的水化物的堿性越強,溶解度越大,穩定性越強。③非金屬性越強,單質的氧化性越強,其對應離子的還原性越弱;單質與氫氣反應越劇烈,形成的氫化物越穩定;最高價氧化物的水化物的酸性越強。
2.進行周期表中元素位置、化合價、化學式的互推。利用主族序數可確定元素的最高正化合價(氧、氟除外)數,也可以確定其可能的化合價數。若最外層電子數為偶數,其化合價數一般為偶數;若最外層電子數為奇數,其化合價數一般為奇數,常為最外層電子數與若干個2的差值。例如,若最外層電子數為6,則其正化合價數可能為+6、+4、+2;若最外層電子數為7,則其正化合價數可能為+7、+5、+3、+1。若最外層電子數為奇數,氧化物的化學式一般為R2On;若最外層電子數為偶數,氧化物的化學式一般為。3.同主族元素所形成的離子關系。同主族元素若為金屬元素,則形成帶相同電荷的陽離子;若為比較活潑的非金屬元素,則形成帶相同電荷的陰離子。例如,若A、B為同主族的金屬元素,A形成A2+,則B形成B2+;同理,若C、D為同主族的比較活潑的非金屬元素,C形成C,則D形成D。
4.原子、離子的電子層數關系。一般金屬元素形成陽離子時,電子層數比原子少一個;非金屬元素形成陰離子時,電子層數與原子的電子層數相同。若兩元素的原子相差一個電子層,形成離子后相差兩個電子層,則電子層數少的元素必為金屬元素,電子層數多的元素必為非金屬元素。
5.元素最高價氧化物的水化物與其氫化物的關系。通常活潑非金屬元素的氫化物,其水溶液一般呈酸性,其最高價氧化物的水化物也呈酸性。對于氮元素來說,不符合此規律,它的氫化物的水溶液呈堿性,這也是中學常見的氫化物中唯一呈堿性的氫化物。若某元素的最高價氧化物的水化物能與其氫化物發生非氧化還原反應,則此元素一定為氮元素。
6.預測某元素在周期表中的位置。例如,現要確定116號元素在周期表中的位置,可以用電子排布式,但常常從各周期所容納的元素種數來確定。大家都知道,各周期排滿電子后,其元素的種數依次為:1周期兩種,2、3周期各8種,4、5周期各18種,6、7周期各32種,7個周期排滿后共容納元素118種。現在某元素為116號元素,比118少2。118號元素為氧族元素,117號元素為第ⅦA族元素,則116號元素為第ⅥA族元素,因此該元素在周期表中位于第七周期第ⅥA族。7.預測某元素在周期表中的性質。例如,已知某元素在周期表中位于第八周期第ⅡA族,則利用堿土金屬的性質遞變規律加以推斷。它的單質應為銀白色,密度在本族中是最大的,即密度大于lg.cm-3;它與水劇烈反應甚至燃燒,并放出氫氣;它的最高價氧化物的水化物是強堿,穩定性強;它的氯化物易溶于水;它的硫酸鹽、碳酸鹽、氟化物難溶于水。
1、我是氫,我最輕,火箭靠我運衛星;我是氦,我無賴,得失電子我最菜;我是鋰,密度低,遇水遇酸把泡起;我是鈹,耍賴皮,雖是金屬難電離;我是硼,有點紅,論起電子我很窮。
2、我是碳,反應慢,既能成鏈又成環;我是氮,我阻燃,加氫可以合成氨;我是氧,不用想,離開我就憋得慌;我是氟,最惡毒,搶個電子就滿足;我是氖,也不賴,通電紅光放出來;我是鈉,脾氣大,遇酸遇水就火大;我是鎂,最愛美,攝影煙花放光輝;我是鋁,常溫里,濃硫酸里把澡洗。
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