第六章 第二十五讲 元素周期表和元素周期律-2025年高考化学一轮总复习课件
展开1.元素周期表的编排原则(1)周期:把_________相同的元素,按_________递增的顺序,从左至右排成的横行。(2)族:把_____________相同的元素,按_________递增的顺序,由上而下排成的纵列。
2.原子结构与元素周期表的关系(1)原子结构与周期的关系
(2)原子结构与族的关系①主族和0族元素原子的价层电子排布特点
②副族元素原子的价层电子排布特点(除镧系、锕系元素外)
3.元素周期表的分区(1)按元素的种类分区
(2)按价层电子排布分区
4.元素周期表和元素周期律的应用(1)科学预测:为新元素的发现及预测其原子结构和性质提供了线索。(2)寻找新物质
(3)用于工农业生产对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系,研制农药材料等。
考向一 原子结构与元素周期表的关系 [例1] (2024·山东淄博实验中学月考)下列说法正确的是( )A.某元素基态原子的最外层有2个电子,则该元素一定处于第 Ⅱ A族B.短周期中某基态原子最外层有2个未成对电子,该元素一定是C或SiC.某基态原子的价层电子排布式为4s24p2,则该元素处于第四周期第ⅣA族,属于p区元素D.两种短周期元素的原子序数相差8,则两种元素一定处于不同主族
某基态原子的最外层有2个电子,该元素可能处于第 Ⅱ A族,也可能处于0族(He),或副族(如Zn等),A错误;短周期中某基态原子最外层有2个未成对电子,其价层电子排布式可能为ns2np2或ns2np4,该元素可能是C、Si、O或S,B错误;某基态原子的价层电子排布为4s24p2,最高能层序数为4,价电子总数为4,故该元素处于第四周期第ⅣA族,最后1个电子填充在4p轨道,故属于p区元素,C正确;原子序数相差8的两种短周期元素也可能处于同主族,如O和S,D错误。
[练1] 下列各组中,两种基态原子对应元素一定位于同一主族的是( )A.核外L层仅有2个电子的原子与核外M层仅有2个电子的原子B.最外层电子排布式为4s2的原子与最外层电子排布式为5s2的原子C.2p轨道只有1个未成对电子的原子与3p轨道只有1个未成对电子的原子D.最外层均只有1个电子的两种原子
核外L层仅有2个电子的原子为Be,核外M层仅有2个电子的原子是Mg,两者同处于第 Ⅱ A族,A正确;最外层电子排布式为4s2的可能为Ca、Sc、V、Mn等,最外层电子排布式为5s2的可能为Sr、Y、Zr、Cd等,对应元素不一定处于同一主族,B错误;2p轨道只有1个未成对电子的原子可能是B或F,3p轨道只有1个未成对电子的原子可能是Al或Cl,对应元素不一定处于同一主族,C错误;最外层只有1个电子的原子对应元素可能处于第 Ⅰ A族、第 Ⅰ B族等,不一定处于同一主族,D错误。
考向二 元素周期表的结构与应用 [例2] (2024·浙江金华十校联考)四种短周期元素X、Y、Z和W在元素周期表中的位置如图所示,其中X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列说法正确的是( )A.X位于第二周期第ⅣA族B.Y的非金属性比Z的强C.Z的原子半径比X的大D.W的含氧酸一定是强酸
由图可知,X处于第二周期,其余元素位于第三周期。X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则X是O,结合四种元素的相对位置关系推知,Y、Z、W分别为Si、P、Cl。X是O,处于第二周期第ⅥA族,A错误;非金属性:Si[练2] 已知某些元素在元素周期表中的位置如图所示:
下列说法正确的是( )A.表中五种元素均为金属元素B.元素4的基态原子的价层电子排布式为3d104s2,与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区C.元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数之比为1∶3∶5D.元素5的原子结构示意图为
根据元素在元素周期表中的位置,可判断1为H,2为O,3为Mn,4为Zn,5为Ge。H和O均为非金属元素,A错误;元素4为Zn,其基态原子的价层电子排布式为3d104s2,最外层电子排布式为4s2,与它具有相同最外层电子数的元素可能处于ds区或s区、d区,B错误;元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数分别为1、2、5,其比为1∶2∶5,C错误;元素5为Ge,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,则原子结构示意图为 ,D正确。
2.主族元素的原子结构和元素性质的变化规律(1)原子结构的变化规律
(2)元素性质的变化规律
3.电离能(1)第一电离能
[微点拨1] np能级的能量比ns能级的能量高,np电子易失去;同能级的轨道为半充满时较稳定;即第 Ⅱ A族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素,如Be>B、N>O、Mg>Al、P>S。
(3)电离能的三大应用
4.电负性(1)含义与标准
(2)变化规律一般来说,同周期元素从左至右,元素的电负性逐渐_________;同族元素从上至下,元素的电负性逐渐_________。[微点拨2]金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。
(3)电负性的三大应用
5.对角线规则在元素周期表中,某些主族元素与_______的主族元素的有些性质是相似的,这种相似性被称为“对角线规则”。例如,Be与Al处于对角线,其单质及化合物的化学性质相似,Al2O3、Al(OH)3是两性化合物,则BeO、Be(OH)2也是两性化合物。
考向一 原子(或离子)半径的大小比较[例1] (2024·重庆主城区七校联考)P4O10吸湿性强,常被用作气体和液体的干燥剂,它甚至可以使硝酸脱水:P4O10+12HNO3===6N2O5↑+4H3PO4。下列说法正确的是( )A.原子半径:P>O>NB.非金属性:N<PC.离子半径大小:r(N3-)>r(O2-)D.酸性强弱:H3PO4>HNO3
P的原子半径最大,O、N同处于第二周期,N的核电荷数小、原子半径大,故原子半径:P>N>O,A错误;N和P同主族,从上到下元素的非金属性逐渐减小,B错误;N3-和O2-是同周期的简单阴离子,具有相同的电子层结构,氧的核电荷数大于氮,则离子半径:r(N3-)>r(O2-),C正确;N和P同主族,非金属性:N>P,则酸性:HNO3>H3PO4,D错误。
由题意可知,X、Y、Z2-、W分别为S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F四种粒子半径大小顺序为r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F),C正确。
由结构可知,X形成4个共价键,且X是短周期主族元素,则X是C,Z与X位于同一周期且原子序数比X大,Z形成1个共价键,则Z为F,Y为O,Y和R位于同一主族,R为S,W为Cl。越靠近元素周期表右上角的元素,非金属性越强,则非金属性最强的是F,即Z,A正确;X是C、Y是O、Z是F,其中Z没有正价,Y没有最高正化合价,B错误;元素非金属性越强,其对应的最简单氢化物的还原性越弱,Z是F、R是S、W是Cl,非金属性F>Cl>S,则简单氢化物的还原性:Z<W<R,C错误;Y2Z2是O2F2、RZ4是SF4,SF4结构式为 ,其中S原子不满足8电子稳定结构,D错误。
[练2] (2024·湖南衡阳三校联考)X、Y、Z、W、M是五种常见的短周期主族元素,其原子半径随原子序数的变化如图所示,已知Y的原子核外电子总数是W的4倍,M、X的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等。下列说法错误的是( )A.金属性:X>WB.非金属性:Z>Y>MC.M、X、Y、Z的离子半径:M<X<Z<YD.W与Z形成的气态分子中各原子最外层均达到8电子稳定结构
由题给信息推知,M、W、X、Y、Z分别为H、Be、Na、S、Cl。根据元素金属性、非金属性变化规律,金属性:Na>Be,非金属性:Cl>S>H,A、B均正确;离子的电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同时,核电荷数越小,离子半径越大,故离子半径:H+<Na+<Cl-<S2-,C正确;BeCl2中Be原子最外层只有4个电子,不满足8电子稳定结构,D错误。
考向三 电离能和电负性的变化规律及应用[例3] (2024·江西九校联盟联考)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X元素的电子只有一种自旋取向,Y原子核外有3个未成对电子;Z元素原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等,W元素基态原子核外有6种不同空间运动状态的电子,且只有1个未成对电子。下列说法正确的是( )A.W原子最高能级电子云轮廓图为哑铃形B.X、Y、Z元素原子第一电离能的大小顺序为Z>Y>XC.Y和Z的最简单氢化物的沸点:Y
[练3] (2024·湖南雅礼中学月考)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且总和为24,四种元素组成的化合物(如图所示),具有良好的储氢性能。下列叙述正确的是( )A.离子半径:Z>Y>WB.电负性:X>Y>WC.第一电离能:Z>Y>XD.Y的最高价氧化物对应的水化物一定为强酸
短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,Z原子形成+1价阳离子,则Z为Na;Y形成3个共价键,其原子序数小于Na,则Y为N;W形成1个共价键,其原子序数小于N,则W为H。四种元素的原子序数总和为24,可知X的原子序数为24-1-7-11=5,则X为B。Na+和N3-的电子层数相同,核电荷数Na>N,则离子半径:N3->Na+,A错误;根据电负性变化规律,电负性:N>B>H,B错误;Na是活泼金属,其第一电离能最小,则第一电离能:N>B>Na,C错误;Y是N,最高价氧化物对应的水化物为HNO3,是一元强酸,D正确。
1.下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )A.酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3B.碱性:KOH>NaOH>LiOHC.热稳定性:H2O>H2S>PH3D.非金属性:F>O>N
元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强,由于S元素最高价含氧酸是H2SO4,不是H2SO3,因此不能根据元素周期律判断酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3,A错误。
2.(2024·北京大兴区统考)下列有关元素性质的说法错误的是( )A.电负性:Na<P<OB.第一电离能:S>P>SiC.最高化合价:Mn>Cr>VD.离子半径:Cl->K+>Na+
根据电负性变化规律,电负性:Na<P、P<N、N<O,故电负性:Na<P<O,A正确;同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,P原子的3p轨道处于半充满稳定状态,其第一电离能大于S,则第一电离能:P>S>Si,B错误;基态Mn、Cr、V的价层电子排布式分别为3d54s2、3d54s1、3d34s2,其最高化合价分别为+7、+6、+5,C正确;一般电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同时,核电荷数越小,离子半径越大,则离子半径:Cl->K+>Na+,D正确。
3.(2024·河北省衡水中学调研)短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,基态X、Z、W原子均有两个单电子,W与Z同主族。下列说法错误的是( )A.第一电离能:Y>ZB.简单离子还原性:W>ZC.氧化物对应水化物的酸性:Y>WD.X、Y的氢化物分子中均可能存在非极性键
基态X、Z、W原子均有两个单电子,则核外电子排布可能为1s22s22p2、1s22s22p4、1s22s22p63s23p2、1s22s22p63s23p4,即可能为C、O、Si、S,W与Z同主族且Z的原子序数小于W,故X为C,Z为O,W为S,Y为N;N的核外电子排布为1s22s23p3,p轨道为半充满状态,则第一电离能:N>O,A正确;S2-的还原性大于O2-,B正确;最高价氧化物对应的水化物的酸性:HNO3>H2SO4,题目未强调最高价氧化物对应的水化物,C错误;C2H6中存在C—C非极性键,N2H4中存在N—N非极性键,D正确。
4.(2024·辽宁沈阳市郊联体联考)X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示,Z的第一电离能比W的大,M的3p轨道上有2个未成对电子。下列说法错误的是( )A.电负性:W>Z>YB.最高价氧化物对应水化物的酸性:M>YC.通过电解熔融的X2W3可制得X单质D.常温下,将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内,烧瓶内始终为无色
由题给信息推知,X、Y、Z、W、M分别为Al、C、N、O、S。同周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,则电负性:O>N>C,A正确;元素的非金属性:S>C,则酸性:硫酸>碳酸,B正确;工业上通过电解熔融的Al2O3可以得到Al,C正确;将N2O4通入烧瓶后会发生可逆反应:N2O4⥫⥬2NO2,故容器内会出现红棕色,D错误。
5.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2,已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素,基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3,下列说法正确的是( )A.电负性:X>Y>Z>WB.原子半径:X
6.(2023·浙江1月选考卷,节选)由硅原子核形成的三种粒子,电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,有关这些粒子的叙述正确的是________。A.粒子半径:③>①>②B.电子排布属于基态原子(或离子)的是①②C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③D.得电子能力:①>②
由三种粒子的电子排布式可知,①是基态Si原子;②是基态Si+;③是激发态Si原子,B正确。激发态Si原子的4s轨道排布1个电子,其半径最大,基态Si+的3p轨道只有1个电子,排斥力较小,其半径最小,故粒子半径:③>①>②,A正确。激发态Si原子具有较高能量,电离一个电子所需能量最低,基态Si+电离一个电子,所需能量最高,故所需最低能量:②>①>③,C错误。基态Si+较易得到电子,故得电子能力:②>①,D错误。
7.(1)(2023·全国乙卷,节选)探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4),橄榄石中,各元素电负性大小顺序为____________,铁的化合价为__________。(2)(2022·全国甲卷,节选)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是______(填标号),判断的根据是___________________________________________________________;
答案:(1)O>Si>Fe>Mg +2(2)图a 同一周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,N元素的2p能级为半充满状态,故N元素的第一电离能较C、O两种元素高 图b
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