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-1-第2课时元素周期表和元素周期律[课型标签:知识课基础课]知识点一原子结构与元素周期表1.元素周期表的结构(1)周期(7个横行,7个周期)短周期长周期序号1234567元素种数288181832320族元素原子序数21018365486118(2)族(18个纵行,16个族)主族列121314151617族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA副族列345671112族ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡBⅧ族第8、9、10,共3个纵行0族第18纵行[名师点拨]元素周期表中几个特殊的族(1)没有非金属元素的主族——第ⅡA族。(2)所含元素种类最多的族——第ⅢB族(含有锕系、镧系)。(3)元素形成化合物种类最多的族——第ⅣA族。(4)价层电子数不全相同的族——零族和第ⅢB族。2.原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期的关系周期能层数每周期第一种元素每周期最后一种元素原子基态原子原子基态原子的-2-序数的简化电子排布式序数电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p6四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)原子结构与族的关系(每族元素的价电子排布特点)①主族主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族ⅤAⅥAⅦA排布特点ns2np3ns2np4ns2np5②0族:He:1s2;其他ns2np6。③过渡元素(副族和第Ⅷ族):(n-1)d1～10ns1～2。[名师点拨]核外电子排布与周期和族的关系(1)电子层数(能层数)=周期序数;(2)价电子数(外围电子数)=主族序数。注意:对于主族元素,价电子数就是最外层电子数,而对于过渡元素其价电子不仅是最外层电子,还包含部分内层电子,如Fe的价电子排布为3d64s2。3.元素周期表的分区(1)按照金属与非金属元素的主要分布区域划分-3-①分界线:沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条线,即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。②各区位置:分界线左面为金属元素区,分界线右面为非金属元素区。③分界线附近元素的性质:既表现金属元素的性质,又表现非金属元素的性质。(2)按照构造原理中最后填入电子的轨道能级符号划分①周期表的分区②各区价电子排布特点分区价电子排布s区ns1～2p区ns2np1～6d区(n-1)d1～9ns1～2(除钯外)ds区(n-1)d10ns1～2f区(n-2)f0～14(n-1)d0～2ns24.元素周期表的三大应用(1)科学预测:为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。(2)寻找新材料-4-(3)为工农业生产提供指导对探矿有指导意义,这是因为地球上化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置有密切关系。1.下列有关元素周期表结构说法正确的是(B)A.除短周期外,其他周期均有18种元素B.副族元素中没有非金属元素C.碱金属元素是指ⅠA族的所有元素D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素解析:第6、7周期均能容纳32种元素,故A项错误;副族元素均为金属元素,没有非金属元素,非金属元素在主族和零族,故B项正确;ⅠA族的元素除H元素外都是金属元素,称为碱金属元素,故C项错误;元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素既有金属元素也有非金属元素,而过渡元素是指元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共60多种元素,过渡元素都是金属元素,故D项错误。2.下列说法中错误的是(A)A.所有的非金属元素都分布在p区B.3p能级上只有一个空轨道的原子和4p能级上只有一个空轨道的原子一定属于同一族C.除氦以外的稀有气体元素原子的最外层电子数都是8D.同一元素的各种同位素的化学性质一定相同解析:氢元素位于s区,故A错误。3.(2019·北京丰台区一模)部分元素在周期表中的分布如图所示(虚线为金属元素与非金属元素的分界线),下列说法不正确的是(B)-5-A.虚线左侧是金属元素B.As处于第5周期第ⅤA族C.Si、Ge可做半导体材料D.Sb既有金属性又有非金属性解析:虚线左下方的元素均为金属元素,选项A正确;根据位置,由Si处于第3周期第ⅣA族可推知,As处于第4周期第ⅤA族,选项B不正确;元素周期表中的金属和非金属元素的分界线附近的元素往往都既具有金属性,也具有非金属性,可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等),选项C正确;元素周期表中的金属和非金属元素的分界线附近的元素往往都既具有金属性,也具有非金属性,则Sb既有金属性又有非金属性,选项D正确。4.具有下列电子层结构的原子,其对应元素一定属于同一周期的是(B)A.两种原子的电子层上全部都是s电子B.3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子C.最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子D.原子核外M层上的s能级和p能级都填满了电子,而d轨道上尚未有电子的两种原子解析:电子层上全部为s电子的有H(1s1)、He(1s2)、Li(1s22s1)、Be(1s22s2),不一定在同一周期;3p能级只有一个空轨道的为1s22s22p63s23p2,只有一个未成对电子的为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,一定在同一周期;最外层电子排布为2s22p6的原子为Ne,最外层电子排布为2s22p6的离子,可能为阳离子,也可能为阴离子,若为阳离子,则不在同一周期,若为阴离子,则在同一周期;电子排布可能为1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2,不一定在同一周期。5.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价电子排布式为nsn-1npn+1,则下列说法不正确的是(A)A.Y元素原子的价电子排布式为4s24p4B.Y元素在元素周期表的第3周期第ⅥA族C.X元素所在周期中所含非金属元素最多D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3解析:因为Y元素原子的价电子排布式中出现了np能级,故其ns能级已经充满且只能为2个电子,则n-1=2,n=3,即Y元素原子的价电子排布式为3s23p4,故A项不正确,B项正确;Y为S元-6-素,X为F元素,第2周期所含非金属元素最多,故C项正确;Z为As元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故D项正确。6.X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示。若Z原子的最外层电子数是第一层电子数的3倍,下列说法中正确的是(B)A.X的最常见气态氢化物的水溶液显酸性B.最高价氧化物对应的水化物的酸性W比Z的强C.Z的单质与氢气反应比Y单质与氢气反应剧烈D.X的原子半径小于Y解析:根据图示元素的位置关系,结合Z原子的最外层电子数是第一层电子数的3倍,可以推出Z为S,从而可以确定X为N,Y为O,W为Cl。N的最常见气态氢化物NH3的水溶液显碱性,A错误;非金属性Cl强于S,因此最高价氧化物对应的水化物的酸性:HClO4H2SO4,B正确;非金属性O强于S,因此O2与H2反应较S与H2反应剧烈,C错误;同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,因此N的原子半径大于O,D错误。知识点二元素周期律1.元素周期律的内容和实质2.同周期、同主族原子结构、元素性质的递变规律同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子结构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元得电子能力逐渐增强逐渐减弱-7-素性质失电子能力逐渐减弱逐渐增强金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱主要化合价最高正价:由+1→+7(O、F除外)最低负价:主族序数-8最高正价数=主族序数(O、F除外)化合物性质最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性逐渐增强碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱碱性逐渐增强非金属元素气态氢化物的形成难易及稳定性气态氢化物的形成越来越容易,其稳定性逐渐增强气态氢化物形成越来越困难,其稳定性逐渐减弱[名师点拨](1)元素金属性和非金属性强弱的判断方法金属性比较本质原子越易失电子,金属性越强(与原子失电子数目无关)判断方法①在金属活动性顺序表中越靠前,金属性越强②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强④最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强⑤元素在周期表中的位置:左边或下方元素的金属性强非金属性比较本质原子越易得电子,非金属性越强(与原子得电子数目无关)判断方法①与H2化合越容易,气态氢化物越稳定,非金属性越强②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱,非金属性越强③最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强④元素在周期表中的位置:右边或上方元素的非金属性强(2)原子或离子半径的比较方法①同周期从左往右原子半径依次减小(稀有气体除外),同族从上到下原子半径依次增大。②同种元素的离子半径:阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子。例如:r(Cl-)r(Cl),r(Fe)r(Fe2+)r(3Fe)。-8-③电子层结构相同的离子:核电荷数越大,半径越小。例如:r(O2-)r(F-)r(Na+)r(Mg2+)r(3Al)。④带相同电荷的离子:电子层数越多,半径越大。例如:r(Li+)r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+),r(O2-)r(S2-)r(Se2-)r(Te2-)。⑤核电荷数、电子层数均不同的离子:可选一种离子参照比较。例如:比较r(K+)与r(Mg2+),可选r(Na+)为参照,r(K+)r(Na+)r(Mg2+)。3.电离能(1)第一电离能:处于基态的气态原子失去一个电子,生成+1价气态阳离子所需要的最小能量,符号:I1,单位:kJ·mol-1。(2)电离能变化规律①同周期:第一种元素的第一电离能最小,最后一种元素的第一电离能最大,总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。②同族元素:从上至下第一电离能逐渐减小。③同种元素:逐级电离能越来越大(即I1I2I3……)。(3)电离能的应用①可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小,原子越容易失去一个电子,元素金属性越强。②判断元素的主要化合价,进而确定元素在周期表中的族序数。因为同种元素的原子各级电离能依次增大,当相邻两级电离能突然增大倍数较大时,可以判断失去的电子所处的电子层发生改变,从而判断其主要化合价。[名师点拨](1)第2、3、4周期的同周期主族元素,第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3),因p轨道处于全空或半充满状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族,如第一电离能:MgAl,PS。(2)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致,故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。4.电负性(1)含义:元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度。元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强。-9-(2)标准:以最活泼的非金属元素氟的电负性为4.0作为标度,计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。(3)递变规律(一般情况)①同一周期,从左到右,元素的电负性逐渐变大。②同一主族,从上到下,元素的电负性逐渐变小。(4)电负性的应用[名师点拨](1)不能将电负性2作为划分金属和非金属的绝对标准。(2)共价化合物中,两种元素电负性差值越大,它们形成共价键的极性就越强。(3)同周期元素,从左到右,非金属性越来越强,电负性越来越大,第一电离能总体呈增大趋势。5.元素周期律的应用(1)比较同周期、同主族元素及化合物的性质如金属性MgAl,CaMg,则碱性Mg(OH)2Al(OH