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第二节元素周期律1.了解原子核外电子排布规则。2．理解元素周期律的实质及应用。3．掌握元素性质、原子结构和元素在周期表中位置三者的关系。4．掌握元素金属性、非金属性强弱的表现及其递变规律。1．电子层：是根据电子在核外运动的不同来划分的。电子离核越远，能量越。划分的七个电子层为。2．电子分层排布规律核外电子尽先排布在的电子层里，再依次排布在的电子层里。K层最多容纳的电子数为；区域高K、L、M、N、O、P、Q能量最低能量较高2除K层外，其他各层为最外层时，最多容纳的电子数为。次外层最多容纳的电子数为；第n层最多容纳的电子数为。延伸：(1)电子层实质上是一个“区域”，或者说是一个“空间范围”，它与宏观上“层”的含义完全不同。(2)核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如，当M层是最外层时，最多可排8个电子，当M层不是最外层时，最多可排18个电子。8182n2(3)通常把最外层有8个电子(K层为2个电子)的结构，称为相对稳定结构。稀有气体的原子就是上述结构，一般不与其他物质发生化学反应。当元素的原子最外层电子数小于8时(K层小于2)是不稳定结构。在化学反应中，不稳定结构总是通过各种方式(如得失电子、共用电子等)趋向达到相对稳定结构。1．元素周期律的涵义元素的性质随着的递增，而呈变化的规律。2．元素周期律的具体内容(1)随着原子序数的递增，元素的原子最外层电子排布呈现的周期性变化。(2)随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现的周期性变化(0族除外)。元素原子序数周期性1个～8个大→小(3)随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现最高正价，最低负价从一个周期的中部开始的周期性变化，且对于非金属元素有关系：|最高正价|＋|最低负价|＝(F无正价，O无最高正价)。(4)随着原子序数的递增，每隔一定数目的元素，呈现元素的金属性，元素的非金属性的周期性变化。＋1→＋7－4→－18渐弱渐强3．元素周期律的实质呈现周期性变化决定了元素性质的周期性变化。4．元素金属性和非金属性变化的规律性(1)元素金属性、非金属性强弱的判断依据金属性强弱的判断依据：①单质跟的难易程度(或反应的剧烈程度)，反应越易，说明相应元素的金属性就越；②最高价氧化物强弱，碱性越强，说明相应元素的金属性也就越，反之则。元素原子的核外电子排布水或酸置换出氢气对应水化物的碱性强弱强非金属性强弱的判断依据：①单质跟的难易程度、条件及生成的氢化物的，越容易跟H2化合，生成的氢化物也就越，氢化物的还原性也就越，说明相应元素的非金属性也就越；②对应水化物性的强弱，酸性越强，说明相应元素的非金属性越。(2)元素金属性和非金属性变化的规律性：研究11～18号元素的金属性、非金属性的变化情况。氢气化合稳定性稳定弱强最高价氧化物酸强①钠、镁、铝的金属性变化情况：原子序数111213元素符号NaMgAl单质与水反应的情况与反应与反应较慢与沸水反应很慢单质与盐酸反应的情况剧烈快慢单质与水或酸置换出氢气的难易最高价氧化物化学式Na2OMgOAl2O3类别碱性氧化物碱性氧化物两性氧化物最高价氧化物对应的水化物化学式NaOHMg(OH)2Al(OH)3类别碱碱化物碱性强弱变化元素金属性冷水剧烈沸水强中强两性氢氧②硅、磷、硫、氯的非金属性变化情况：原子序数14151617元素符号SiPSCl单质与氢气反应情况条件高温磷蒸气与氢气能反应需加热或时发生反应难易氢化物的化学式PH3H2SHCl氢化物的稳定性氢化物的还原性光照点燃爆炸SiH4最高价氧化物化学式类别均为酸性氧化物最高价氧化物对应的水化物化学式H3PO4H2SO4名称硅酸磷酸硫酸高氯酸酸性强弱酸酸酸比硫酸更的酸酸性强弱变化元素非金属性SiO2P2O5SO3Cl2O7H2SiO3HClO4弱中强强强常见元素化合价有哪些规律？提示：(1)金属元素无负价。(2)氟无正价，氧除与氧化合外，均为负价。(3)若主族元素有最高正价和最低负价，元素的最高正价数等于最外层电子数；元素的最低负价与最高正价的关系为：最高正价＋|最低负价|＝8。(H除外)(4)除某些元素外(如N元素)，原子序数为奇数的元素，其化合价也常呈奇数价，原子序数为偶数的元素，其化合价也常呈偶数价，即价奇序奇，价偶序偶。1．元素周期表中的递变规律同周期同主族(从左至右)(从上至下)电子层数相同逐渐增多最外层电子数逐渐增多相同原子半径逐渐减小逐渐增大金属单质与水或酸置换出H2的难易易→难难→易最高价氧化物对应水化物酸性逐渐增强逐渐减弱碱性逐渐减弱逐渐增强非金属气态氢化物形成难易难→易易→难稳定性逐渐增强逐渐减弱元素金属性逐渐减弱逐渐增强元素非金属性逐渐增强逐渐减弱2.元素的化合价与原子结构、周期表中的位置关系(1)主族元素的最高正化合价＝主族序数＝价电子数＝最外层电子数。(氧、氟除外)(2)主族元素的最低负化合价＝最高正化合价－8，即主族元素的最高正化合价和其负化合价的绝对值之和等于8。3．“位、构、性”关系图示(1)金属和非金属的分界线族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01234567(2)最强的非金属元素是F，最强的金属元素是Cs(自然界中能稳定存在的)，位于分界线附近的元素既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。【例1】(2009·山东理综，11)元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。下列说法正确的是()A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数C．短周期元素形成离子后，最外层都达到8电子稳定结构D．同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同解析：Al既表现出一定的金属性又表现出一定的非金属性，A错误；Li＋为2子稳定结构，C错误；同一主族元素化学性质相似，有递变性，D错误。答案：B1.(2010·试题调研，山东青岛4月)X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表中相对位置如右图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，下列说法中错误的是()A．Y的气态氢化物的稳定性较Z的强B．原子半径：WZYXC．W的最高价氧化物对应水化物的酸性较Z的强D．四种元素的单质中，Z的熔、沸点最高XYZW解析：由信息“Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍”可推知Y为O，则由周期表中位置可推出X为N，Z为S，W为Cl。由元素周期律可知，同一主族非金属元素的气态氢化物稳定性自上而下逐渐减弱，A项正确；同周期元素原子半径自左向右逐渐减小，故B项错误；Cl的非金属性比S的强，因此HClO4的酸性比H2SO4的强，C项正确；在四种元素的单质中，只有硫的单质在常温下是固体，其余均为气体，因此硫单质熔、沸点最高。答案：B根据原子结构、元素周期表的知识及相关已知条件，可推算原子序数，判断元素在元素周期表中的位置等，基本思路如下图所示：1．稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同：①与He原子电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋；②与Ne原子电子层结构相同的离子有F－、O2－、Na＋、Mg2＋、Al3＋；③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋。2．周期表中特殊位置的元素(1～20)(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al(2)族序数等于周期数2倍的元素：C、S(3)族序数等于周期数3倍的元素：O(4)周期数是族序数2倍的元素：Li、Ca(5)周期数是族序数3倍的元素：Na(6)最高正价与最低负价代数和为零的元素：C、Si(7)最高正价是最低负价绝对值3倍的元素：S(8)除H外，原子半径最小的元素：F(9)短周期中离子半径最大的元素：P【例2】(2010·试题调研，山东青岛3月)A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大。其中B的单质在常温下为双原子分子，它与A的单质可形成分子X，X的水溶液呈碱性；D的简单阳离子与X具有相同电子数，且D是同周期中简单离子半径最小的元素；E元素的原子最外层比次外层少两个电子，C、F两种元素的原子最外层共有13个电子。则(1)B的原子结构示意图________；(2)B、C、E分别与A形成的化合物中最稳定的是________(写化学式)；(3)C与D形成的化合物的化学式是________，它的性质决定了它在物质的分类中应属于____________；请写出该化合物的水化物的电离方程式________________________________________________________________________；(4)F的单质在反应中常作________剂，该单质的水溶液与E的低价氧化物反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________。解析：根据X的水溶液显碱性，得出B为N，A为H；D的简单阳离子为10e－结构，且在同周期简单离子中半径最小，推出D为Al元素；E的次外层电子数必须大于2，则E的核外电子排布为，E为S元素；F的原子序数比E大且为主族元素，F只能是Cl元素，C、F两种元素的原子最外层共有13个电子，即可推出C为O元素。其余可迎刃而解。答案：(1)(2)H2O(3)Al2O3两性氧化物H2O＋H＋＋Al(OH)3Al3＋＋3OH－(4)氧化SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－2．(2010·改编)a、b、c、d、e、f是原子序数依次增大的六种短周期元素，a、d同主族，a是原子半径最小的元素，b的最高正价与最低负价的代数和为零，a与c、d与c均可形成原子个数比为2∶1和1∶1的化合物，d、e的最外层电子数之和等于b的最外层电子数，f是同周期中得电子能力最强的元素。(1)画出f元素的原子结构示意图________________________。a、c、d三种元素形成的化合物中存在的化学键类型有________________________________________________________________________。(2)写出d、e两元素的最高价氧化物对应的水化物之间反应的离子方程式：_________________________________________________________________。(3)写出下列反应的化学方程式(有机物用结构简式表示)。①将化合物b6a6与浓硫酸和浓硝酸的混合液共热并保持55℃～60℃的反应：________________________________________________________________。②将b2a6c和氧气的混合气体通过加热的铜网的反应：________________________________________________________________________。解析：由a是原子半径最小的元素知a为氢元素；a、d同主族且均为短周期元素，但d不可能为锂(中间有b、c元素)，则d为钠元素，b的最高正价与最低负价的代数和为零，且原子序数小于d的，则b为碳元素；由氢、钠均可与c形成原子个数比为2∶1和1∶1的化合物，可知c为氧元素；然后不难得出e为铝元素、f为氯元素。答案：(1)离子键、共价键(或极性共价键)(2)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(3)①②2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O1．同周期元素的微粒同周期元素的原子或最高价阳离子半径随核电荷数增大而逐渐减小(稀有气体元素除外)，如NaMgAlSi，Na＋Mg2＋Al3＋。2．同主族元素的微粒同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而逐渐增大，如LiNaK，Li＋Na＋K＋。3．电子层结构相同的微粒电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子半径(包括阴、阳离子)随核电荷数的增加而减小，如O2－F－Na＋Mg2＋Al3＋(上一周期非金属元素形成的阴离子与下一