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一、元素周期律
1.元素周期律的實(shí)質(zhì)
原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化決定了元素性質(zhì)的周期性變化。
2.元素周期律的內(nèi)容
元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。
3.原子序數(shù)
按元素在周期表中的順序給元素編號(hào),得到原子序數(shù)。規(guī)律:
原子序數(shù)=核電核數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)
二、元素周期表
1.元素性質(zhì)在周期表中的變化規(guī)律(見表1)
4.若An-+B=Bm-+A, 則B比A非金屬性強(qiáng)
例1(2013年)元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相對(duì)位置見表3,其中R單質(zhì)在暗處與H2劇烈化合并發(fā)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(shù)相差26
C.氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:R
D.最高價(jià)氧化物的水化物的酸性:T>Q
答案:BD
思路點(diǎn)撥“R單質(zhì)在暗處與H2劇烈化合并發(fā)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(hào)元素,可以推出R為氟元素。(此處可采用邏輯推斷法)根據(jù)圖中元素的關(guān)系,推出X為硫元素,T為氯元素,Z為氬元素,Q為Br元素。因?yàn)?種元素被推出,接下來就必須從選項(xiàng)看,A討論的是非金屬性,根據(jù)元素周期律可得,從左至右非金屬性逐漸增強(qiáng),所以Z>T>X,故A錯(cuò)誤;Br的原子序數(shù)為35,F(xiàn)的原子序數(shù)為9,原子序數(shù)只差為26,故B項(xiàng)正確;氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性為HF>HCl>HBr,所以
R>T>Q,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng)比較的是T與Q的最高價(jià)氧化物水化物的酸性,即比HClO4和HBrO4的酸性,根據(jù)元素周期律中但至上而下酸性減弱。HClO4的酸性大HBrO4,故D項(xiàng)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(shù)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(shù)是次外層的3倍,Z是常見金屬,其氫氧化物能溶于強(qiáng)堿溶液但不溶于氨水,W 單質(zhì)是人類將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的常用材料。下列說法正確的是()。
A.熱穩(wěn)定性:X2R>X2Y
B.WY2能與堿反應(yīng),但不能與任何酸反應(yīng)
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(diǎn)撥根據(jù)題中信息可知X、Y、Z、W、R分別是H、O、Al、Si、S。熱穩(wěn)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(jié)構(gòu);離子半徑:Z2->W-;Y的單質(zhì)晶體熔點(diǎn)高、硬度大,是一種重要的半導(dǎo)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(duì)分子質(zhì)量依次減小,所以其沸點(diǎn)依次降低
C.元素Y、Z、W的單質(zhì)晶體屬于同種類型的晶體
D.元素W和M的某些單質(zhì)可作為水處理中的消毒劑
答案:D
思路點(diǎn)撥根據(jù)題意知Y單質(zhì)晶體熔點(diǎn)高硬度大,是半導(dǎo)體材料,則Y是Si。根據(jù)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(jié)構(gòu)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(xiàng),X、M兩種元素能形成Na2O和Na2O2兩種化合物。B項(xiàng),W、Z、M元素的氫化物分別為HCl、H2S、H2O,相對(duì)分子質(zhì)量減小,但由于水中存在氫鍵,沸點(diǎn)最高。C項(xiàng),Y、Z、W的單質(zhì)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(xiàng),W和M的單質(zhì)Cl2、O3可作水處理消毒劑。
一、重視基礎(chǔ)知識(shí),形成知識(shí)規(guī)律
1.原子結(jié)構(gòu)與元素周期表關(guān)系的規(guī)律
(1)電子層數(shù)=周期數(shù)(電子層數(shù)決定周期數(shù)).
(2)最外層電子數(shù)=主族序數(shù)=最高正價(jià)數(shù)=價(jià)電子數(shù).
(3)核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù).
(4)最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值=8-主族序數(shù)(限ⅣA~ⅦA族).
(5)原子半徑越大,失電子越易,還原性越強(qiáng),金屬性越強(qiáng),最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物堿性越強(qiáng),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(qiáng),非金屬性越強(qiáng),形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性越強(qiáng),其離子的還原性越弱.
2.原子序數(shù)確定元素位置的規(guī)律
(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖法:基本公式:①主族序數(shù)=最外層電子數(shù),②周期數(shù)=電子層數(shù)(此法適用于原子序數(shù)較小時(shí)).
(2)0族元素定位法:基本公式:差值=原子序數(shù)-區(qū)域尾序數(shù)(2,10,18,36,54,86),對(duì)于18號(hào)以前的元素,若0
3.元素周期表中位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)規(guī)律
(1)從元素周期表歸納電子排布規(guī)律
①最外層電子數(shù)等于或大于3(小于8)的一定是主族元素.
②最外層有一個(gè)或兩個(gè)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(shù)比次外層電子數(shù)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(shù)與次外層相同,該元素位于第三周期.
⑤電子層結(jié)構(gòu)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(jià)的規(guī)律
①主族元素的最高正價(jià)數(shù)等于主族序數(shù),等于原子的最外層電子數(shù),其中氟無正價(jià).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(jià)數(shù)與最低負(fù)價(jià)數(shù)的絕對(duì)值之和為8.
③非金屬元素的正價(jià)一般相差2,如氯元素正化合價(jià)有+1,+3,+5,+7價(jià)等,某些金屬也符合此規(guī)律,如錫元素正化合價(jià)有+2,+4價(jià).
④短周期正價(jià)變化隨原子序數(shù)遞增,同周期有一個(gè)+1到+7價(jià)的變化(ⅠA~ⅦA);長周期有兩個(gè)+1到+7價(jià)的變化(ⅠA~ⅦB,ⅠB~ⅦA).
(3)從元素周期表歸納元素形成單質(zhì)的狀態(tài)及形成晶體的類型
①非金屬單質(zhì)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(zhì)而無金屬單質(zhì)的主族為ⅦA族.
③常溫下呈現(xiàn)氣態(tài)的單質(zhì)為H2、O2、F2、Cl2、N2、O3、He、Ne、Ar、Kr、Xe等.
④單質(zhì)的晶體類型主要有金屬晶體,分布在周期表兩區(qū)分界線的左下方(氫除外);原子晶體分布在兩區(qū)分界線的附近(C、Si、B等);分子晶體分布在兩區(qū)分界線的右上方(O2、F2、Cl2、N2、O3、He、Ne、Ar、Kr、Xe等).
二、分析熱點(diǎn),把握命題趨向
1.元素周期律的遷移應(yīng)用
該類題目的特點(diǎn)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(zhì).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(jù)元素性質(zhì)遞變規(guī)律進(jìn)行推測判斷.
例1已知元素砷(As)的原子序數(shù)為33,下列敘述正確的是( )
(A) 砷元素的最高正價(jià)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(gè)電子
(D) 砷的氧化物的水溶液呈堿性
解析:由砷的原子序數(shù)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(jià)為+5價(jià),其氧化物的水溶液應(yīng)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(diǎn)是:給出幾種元素的原子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)特點(diǎn),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(jià)態(tài),想可能,得化學(xué)式.
例2X和Y屬短周期元素,X原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半,Y位于X的前一周期,且最外層只有一個(gè)電子,則X和Y形成的化合物的化學(xué)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(shù)是次外層電子數(shù)一半的元素有Li和Si,它們的前一周期中最外層只有一個(gè)電子的元素分別是H和Li,所以形成的化合物的化學(xué)式只有LiH. 答案:(A)
3.由“位構(gòu)性”關(guān)系推斷元素及其化合物
該類題目綜合性強(qiáng),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(guān)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(zhì)的熔點(diǎn)比ⅡA族的高
(B) 濃度都是0.01 mol/L時(shí),氫氧化鉀溶液的pH比氫氧化鋇的小
(C) 氧化鈉的熔點(diǎn)比氧化鎂的高
(D) 加熱時(shí),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(jià)電子數(shù)少,故ⅠA族單質(zhì)熔點(diǎn)應(yīng)比ⅡA族單質(zhì)低.因Mg2+ 的半徑小于Na+的半徑,MgO中的離子鍵強(qiáng)于Na2O中的離子鍵,MgO中的熔點(diǎn)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(zhì)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(shù)依次遞增.②X在A、B、C、D中都不呈現(xiàn)它的最高化合價(jià).③室溫下單質(zhì)A與某種常見一元強(qiáng)堿溶液反應(yīng),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(zhì).
(1)元素X是 ,Z是 .
和老婆一起生活多年,我發(fā)現(xiàn)她最大的優(yōu)點(diǎn)就是化學(xué)學(xué)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(jié)婚那些年,家里經(jīng)濟(jì)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(jià)的棒骨,用大鍋熬湯,說那是“高湯”,吃那玩意兒營養(yǎng)又補(bǔ)鈣。居家出游,沒錢買茶買飲料,就喝白開水,還說茶葉農(nóng)藥殘留超標(biāo),氫二氧一最健康,以至于至今我還不會(huì)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?yàn)樗f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(xué)知識(shí)大多又用在了孩子身上――餐桌上出現(xiàn)頻率最高的大多是鐵、鋅、鈣含量高的菜品,玩命地給孩子補(bǔ)鐵、補(bǔ)鋅、補(bǔ)鈣。孩子喜歡吃肯德基和麥當(dāng)勞的炸雞腿、烤肉串、瓶裝飲料,她監(jiān)控得很嚴(yán),說那些油炸食品亞硝酸鹽含量高,瓶裝飲料含有“激素”,對(duì)孩子身體有毒害。后來孩子個(gè)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(zhì)量問題頻出,她的化學(xué)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(lián)苯背得滾瓜爛熟,興趣來時(shí)她還寫出其分子式并分析其危害。鉛、鎘、汞、砷、鉻、鋁如數(shù)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(xué)名及結(jié)構(gòu)式。于是,家里的菜譜變成了一個(gè)地道的“元素周期表”:豬肉不吃,有瘦肉精;牛肉不能吃,擔(dān)心瘋牛??;牛奶不喝,有三聚氰胺;水產(chǎn)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(biāo)……最后鬧得她自己都不知道應(yīng)該端什么上餐桌了,就害怕自己苦心經(jīng)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?yàn)樗凉M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(xué),去年卻讓她摔了一跤。年初的日本核輻射風(fēng)波,一時(shí)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(xué)家”老婆無言以對(duì)。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(shí)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(fā)現(xiàn)”的元素還很多,老婆不知道的“元素”也還很多,她也繼續(xù)在超市、菜市場徘徊。
1.同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。
(1)物理性質(zhì)的遞變規(guī)律。①原子半徑――一同周期元素從左到右,隨著核電荷數(shù)的遞增,原子半徑逐漸減?。ㄏ∮袣怏w元素除外);同主族元素從上到下,隨著核電荷數(shù)的遞增,原子半徑依次增大。②單質(zhì)的密度――同周期元素形成的單質(zhì)由于狀態(tài)不同,關(guān)系比較復(fù)雜,若要比較,必須弄清楚兩者的狀態(tài)。同主族元素形成的單質(zhì),總的來說,從上到下密度依次增大。如堿金屬單質(zhì)從鋰到銫,總的趨勢是密度依次增大,不過其中的鉀有反?,F(xiàn)象。鹵族元素從氟到碘,單質(zhì)的密度依次增大。③單質(zhì)的顏色――堿金屬元素的單質(zhì)大都為銀F1色,只有銫略帶金屬光澤。而鹵素單質(zhì)從氟到碘顏色依次加深。④單質(zhì)的溶解性――鹵素單質(zhì)在水中的溶解度都不大,并呈依次減小的趨勢。但在有機(jī)溶劑中,它們的溶解度都較大,都易溶于有機(jī)溶劑(氟能與有機(jī)溶劑發(fā)生劇烈的反應(yīng))。⑤毒性――從氟到碘,毒性依次降低。
(2)化學(xué)性質(zhì)的遞變規(guī)律。①同周期元素從左到右,隨著核電荷數(shù)的遞增,原子核對(duì)核外電子的吸引力依次增強(qiáng),金屬性依次減弱,非金屬性依次增強(qiáng)。得電子能力、氧化性依次增強(qiáng);失電子能力、還原性依次減弱。②金屬性越強(qiáng),單質(zhì)的還原性越強(qiáng),其對(duì)應(yīng)離子的氧化性越弱;其單質(zhì)與水或酸反應(yīng)越劇烈,置換出氫越容易;最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng),溶解度越大,穩(wěn)定性越強(qiáng)。③非金屬性越強(qiáng),單質(zhì)的氧化性越強(qiáng),其對(duì)應(yīng)離子的還原性越弱;單質(zhì)與氫氣反應(yīng)越劇烈,形成的氫化物越穩(wěn)定;最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)。
2.進(jìn)行周期表中元素位置、化合價(jià)、化學(xué)式的互推。利用主族序數(shù)可確定元素的最高正化合價(jià)(氧、氟除外)數(shù),也可以確定其可能的化合價(jià)數(shù)。若最外層電子數(shù)為偶數(shù),其化合價(jià)數(shù)一般為偶數(shù);若最外層電子數(shù)為奇數(shù),其化合價(jià)數(shù)一般為奇數(shù),常為最外層電子數(shù)與若干個(gè)2的差值。例如,若最外層電子數(shù)為6,則其正化合價(jià)數(shù)可能為+6、+4、+2;若最外層電子數(shù)為7,則其正化合價(jià)數(shù)可能為+7、+5、+3、+1。若最外層電子數(shù)為奇數(shù),氧化物的化學(xué)式一般為R2On;若最外層電子數(shù)為偶數(shù),氧化物的化學(xué)式一般為。3.同主族元素所形成的離子關(guān)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(shù)關(guān)系。一般金屬元素形成陽離子時(shí),電子層數(shù)比原子少一個(gè);非金屬元素形成陰離子時(shí),電子層數(shù)與原子的電子層數(shù)相同。若兩元素的原子相差一個(gè)電子層,形成離子后相差兩個(gè)電子層,則電子層數(shù)少的元素必為金屬元素,電子層數(shù)多的元素必為非金屬元素。
5.元素最高價(jià)氧化物的水化物與其氫化物的關(guān)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(jià)氧化物的水化物也呈酸性。對(duì)于氮元素來說,不符合此規(guī)律,它的氫化物的水溶液呈堿性,這也是中學(xué)常見的氫化物中唯一呈堿性的氫化物。若某元素的最高價(jià)氧化物的水化物能與其氫化物發(fā)生非氧化還原反應(yīng),則此元素一定為氮元素。
6.預(yù)測某元素在周期表中的位置。例如,現(xiàn)要確定116號(hào)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(shù)來確定。大家都知道,各周期排滿電子后,其元素的種數(shù)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(gè)周期排滿后共容納元素118種?,F(xiàn)在某元素為116號(hào)元素,比118少2。118號(hào)元素為氧族元素,117號(hào)元素為第ⅦA族元素,則116號(hào)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(yù)測某元素在周期表中的性質(zhì)。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(zhì)遞變規(guī)律加以推斷。它的單質(zhì)應(yīng)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(yīng)甚至燃燒,并放出氫氣;它的最高價(jià)氧化物的水化物是強(qiáng)堿,穩(wěn)定性強(qiáng);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(yùn)衛(wèi)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(diǎn)紅,論起電子我很窮。
2、我是碳,反應(yīng)慢,既能成鏈又成環(huán);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(gè)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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