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1、第二单元 元素性质的递变规律第二单元 元素性质的递变规律重点: 归纳元素性质随原子序数递增的周期性变化本质是核外电子排布的周期性变化, 应用元素周期律解决常见的化学问题; 描述电离能、 电负性的概念; 知道电负性、 电离能随原子序数递增的周期性变化规律, 并能解决有关化学问题。难点: 元素周期律的综合运用, 第一电离能、 电负性的变化规律和应用。要点1 原子核外电子排布的周期性随着原子序数的递增, 元素原子的外围电子排布呈现周期性变化: 每隔一定数目的元素, 元素原子的外围排布重复出现ns1到ns2np6的周期性变化, 具体变化如下表:周期元 素 数 目外围电子排布AA AAAAA01 2 1
2、 s11 s22 8 2 s12 s22 s22 p12 s22 p22 s22 p32 s22 p42 s22 p52 s22 p63 8 3 s13 s23 s23 p13 s23 p23 s23 p33 s23 p43 s23 p53 s23 p641 84 s14 s24 s24 p14 s24 p24 s24 p34 s24 p44 s24 p54 s24 p651 85 s15 s25 s25 p15 s25 p25 s25 p35 s25 p45 s25 p55 s25 p663 26 s16 s26 s26 p16 s26 p26 s26 p36 s26 p46 s26 p56
3、 s26 p6【 案例1】 下列关于稀有气体的叙述中, 不正确的是 ( ) 。A.各原子轨道电子均已填满B.与同周期第A、A族阳 离子 具 有相 同的 电子 层结构C.化学性质非常不活泼D.最外层容纳2个或8个电子 【 精析】 熟悉核外电子排布规律是解题的关键, 稀有气体原子的外围电子排布为ns2np6, 已达到稳定结构, 化学性质很不活泼; 除2号元素(H e) 最外层有2个电子外, 其余均为8个电子, 故A、C、D正确。B中第A、A族阳离子比同周期稀有气体原子少一个电子层, 故B的叙述不正确。【 解答】 B关键提醒 (1) 这里元素的性质包括元素的主要化合价、 原子得失电子的能力、 元素的
4、最高价氧化物的水化物的酸碱性、 非金属元素的气态氢化物的形成难易和稳定性、 元素的金属性、 非金属性等。(2) 核外电子排布随着原子序数的递增而呈周期性的变化, 是导致元素性质的周期性变化的根本原因。要点2 元素第一电离能的周期性变化某元素的气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需的最低能量, 叫做该元素的第一电离能( 用I1表示) 。第一电离能越小, 原子越容易失去一个电子; 反之, 原子越难失去一个电子。13 6号元素第一电离能如下:可以发现: 同一周期, 随着原子序数的增加, 元素的第一电离能呈现增大的趋势; 同一主族, 随着电子层数的增加, 元素的第一电离能逐渐减小。 【 案例2】
5、 A、B、C、D是同一周期的四种元素,A、B、C的原子序数依次相差1。A原子在本周期中第一电离能最小;2. 0gB的氧化物恰好与1 0 0m L0. 5m o lL-1的硫酸完全反应;B、D的单质反应生成B D2。试推断A、B、C、D各是什么 元素。 【 精析】 元素的推断可考查分析、 归纳、 判断、 推理的能力, 是综合运用所学知识解决实际问题的经典类型题, 也是高考中的“ 热点” 。由“A、B、C原子序数依次相差1” 可知A、B、C 是相邻的三种元素, 再通过“A原子在本周期中第一电离能最小” 可知A为碱金属元素, 则B应为第A族元素, 其氧化物B O的摩尔质量为2. 0g 0. 5m o
6、 lL-10. 1L=4 0gm o l-1, 可知B的相对原子质量为2 4, 是镁元素, 与同周期的D元素形成化 合物B D2, 则D为氯元素。 【 解答】 A、B、C、D元素依次是钠、 镁、 铝、 氯。 关键提醒 第一电离能: 同周期主族元素由左向右, 第一电离能增大, 惰性原子第一电离能最大, 同一主族由上到下变小, 特殊的第A族和第A族的比相邻的大; 主族元素非金属性越强第一电离能越大, 金属性越强第一电离能越弱。 要点3 第一电离能与原子的核外电子排布第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0) 、半满(p3、d5、f
7、7) 和全满(p6、d1 0、f1 4) 结构时原子的能量较低, 该元素具有较大的第一电离能, 如下图:专题2 原子结构与元素的性质 【 案例3】 同周期内不同元素的第一电离能(I1) 随着原子序数的增大而增大, 但个别元素的I1出现反常现象。下列关系式正确的是( ) 。A.I1( 氮)I1( 氧) B.I1( 氟)I1( 镁) 【 精析】 A中N:2 s22 p3,O:2 s22 p4, 氮原子p电子轨道属半满状态较为稳定, 其I1会出现“ 反常” ;B中F:2 s22 p5,O:2 s22 p4, 非金属性FO,I1( 氟)I1( 氧) ;C中M g:3 s2,A l:3 s23 p1,
8、镁原子s电 子轨 道 为全 满状 态较 为 稳定,I1( 镁)I1( 铝) ;D中C a:4 s2,M g:3 s2, 均属全满稳定状态, 钙的金属性强于镁, 所以I1( 钙)”填空。(1) 酸、 碱性 M g(OH)2 B a(OH)2 K OH A l(OH)3 H4S i O4 H3P O4(2) 氧化、 还原性 K N a K+ N a+H2S HC l F2 O3(3) 热稳定性H2S P H3 S i H4 NH3(4) 半径大小 N a+ F- N3 - H-L i+K C a B r F C l C l-F e F e2+ F e3+【 精析】 (1) 金属越活泼, 则最高价氧
9、化物对应水化物的碱性越强, 非金属越活泼, 则最高价氧化物对应水化物的酸性越强, 根据元素周期律, 可判断出金属活泼性:B a KM gA l, 非金属活泼性:PS i,A l(OH)3是两性化合物。(2) 单质金属性越强, 则还原性越好, 其阳离子氧化性通常越弱, 单质非金属性越好, 其氧化性越强, 其阴离子或氢化物还原性通常越弱。(3) 非金属活泼性弱, 则对应气态氢化物热稳定性差。(4) 单核微粒半径大小和其电子层数、 电子数、 核电荷数、荷电情况等有关, 有关规律可以参考本专题第一单元中拓展点4。【 解答】 (1) (3) 【 案例7】 如图为元素周期表的一部分。X、Y、Z、W均为短周
10、期元素, 若W原子的最外层电子数是其次外层电子数的78。则下列说法中正确的是( ) 。XYZWA.Y单质可与Z的氢化物的水溶液反应, 使溶液p H升高B.最高价氧化物的水化物酸性:WZC.原子半径由大到小的排列顺序是ZYXD. X的单质中有一种为白色蜡状固体 【 精析】 由W的原子结构特点可推知W为氯元素, 则依它们在元素周期表中的位置关系可知X、Y、Z依次为氮元素、 氧元素和硫元素。A中的反应是2 H2S+O22 S+2 H2O,A正确;HC l O4酸性强于H2S O4,B正确;X、Y、Z的原子半径应是ZXY,C不对;N元素的单质为无色气体,D不对。【 解答】 A、B归纳整理 元素的金属性
11、和非金属性的比较方法(1) 比较元素的金属性强弱的方法:a .元素的单质和水或酸置换出氢的难易;b .元素最高氧化物对应水化物的碱性强弱;c .金属单质和其他金属盐溶液的置换反应;d .金属活动性顺序表;e .原电池的正、 负极;f .电解池中阳离子的放电顺序;g .失去相同数目电子需要吸收能量的多少。(2) 比较元素的非金属性强弱的方法:a .元素单质和氢气反应生成气态氢化物的难易程度及气态氢化物的稳定性来判断;b .元素最高氧化物对应水化物的酸性强弱;c .非金属单质之间的置换反应;d .与同种金属反应的难易;e .电解池中阴离子的放电顺序;f .得到相同数目的电子后放出的能量多少。特别注
12、意:O元素比C l元素的非金属性强,O2比C l2的 活动性弱。拓展点1 元素周期表区域的划分根据元素原子外围电子排布的特征, 可将元素周期表分成5个区域, 具体划分如下图:【 案例8】 某元素原子的价电子构型为3 s23 p4, 此元素位于元素周期表的第 周期 族 区;H e通常划分在p区, 你认为它合理的划分还可以是 区。 【 精析】 正确理解元素原子的外围电子排布( 价电子构型) 中各 字 母符 号、 数 字的 含义, 该题 就可 迎 刃 而 解 了。从3 s23 p4可知它有3个电子层, 最外层有6个电子, 即第3周期A族, 由于它的价电子构型位于ns2np1ns2np6之间, 故应为
13、p区;H e的电子排布为1 s2, 未涉及p电子, 故也可以是s区。 【 解答】 3 A p s归纳整理 (1)s区: 最后1个电子填充在ns轨道上, 价电子的构型是ns1或ns2, 位于周期表的左侧, 包括 A和 A族, 它们都是活泼金属, 容易失去电子形成+ 1或+ 2价离子。(2)p区: 最后1个电子填充在np轨道上, 价层电子构型是ns2np16, 位于周期表右侧, 包括AA族元素。大部分为非金属。0族稀有气体也属于p区。(3)d s区: 价层电子构型是(n-1)d1 0ns12, 即次外层d轨道是充满的, 最外层轨道上有12个电子, 称为d s区, 它包括B和B族, 处于周期表d区和
14、p区之间。它们都是金属,也属过渡元素。(4)f区: 最后1个电子填充在f轨道上, 价电子构型是: (n-2)f01 4ns2或(n-2)f01 4(n-1)d02ns2, 它包括镧系和锕系元素( 各有1 5种元素) 。顿有所悟 s区和p区的共同特点是: 最后1个电子都排布在最外层, 最外层电子的总数等于该元素的族序数。专题2 原子结构与元素的性质 拓展点2 元素的各级电离能M(g)-e-M+(g) I1( 第一电离能)M+(g)-e-M2+(g) I2( 第二电离能)M2+(g)-e-M3+(g) I3( 第三电离能) 一般地I1rYrZrWrQC.离子Y2-和Z3+的核外电子数和电子层数都不
15、相同D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强5.( 要点6) 下列排列顺序中, 错误的是( ) 。A.原子半径:OH2SNH3C.电负性:PYZB.YXZC. ZXYD. ZYX1 0.( 要点4) 下列有关电负性的说法中, 错误的是( ) 。A.随着核电荷数增加, 元素电负性呈现周期性变化B.电负性大的元素在化合物中吸引电子的能力强C.两个成键元素间的电负性差值较大时, 它们之间一般 形成共价键D.元素周期表中氟的电负性最大 综合应用1 1.( 要点4) 有A,B,C,D四种元素。其中A为第三周期元 素, 与D可形成11和12原子比的化合物。B为第四周期d区元素, 最高化合价为+7。C和B是同周期的元素, 具有相同的最高化合价。D为所有元素中电负性第二大的元素。(1) 写出四种元素的元素符号:A ;B ;C ;D 。 (2) 按电负性由大到小排列四种元素: 。1 2.( 要点6) 下表是元素周期表的一部分, 回答有关问题。AAAAAAA 02
