第一章 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质【学习目标】 1.了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系。2.能从核外电子排布角度，解释元素周期系的基本结构。3.通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，培养学生的模型认知能力。4.通过原子半径、元素第一电离能递变规律的学习，建立“结构决定性质”的认知模型，并能利用认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。5.能从原子结构角度理解元素的电负性规律，能用电负性解释元素的某些性质。6.理解元素的第一电离能、电负性与金属性、非金属性之间的关系。7.掌握元素周期律，分析“位—构—性”之间的关系。【基础知识】一、原子结构与元素周期表（一）元素周期律、元素周期系和元素周期表1、元素周期律：元素的性质随元素原子的 核电荷数 递增发生 周期性 递变。2、元素周期系：元素按其原子 核电荷数 递增排列的序列。3、元素周期表： 呈现周期系 的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。4、三张有重要历史意义的周期表(1)门捷列夫周期表：门捷列夫周期表又称 短式 周期表，重要特征是从第 四 周期开始每个周期截成两 截，第 1 ～ 7 族分 主副 族，第 八 族称为过渡元素。(2)维尔纳周期表维尔纳周期表是 特长式周期表 ，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素 上下对齐 ，它确定了前 五 个周期的元素种类。(3)玻尔元素周期表玻尔元素周期表特别重要之处是把 21～28、39～46 等元素用 方框 框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的 电子 是填入 内层轨道 的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第 六 周期为 32 种元素。（二）构造原理与元素周期表1、元素周期表的基本结构(1)周期元素种数的确定第一周期从 1s 1 开始，以 1s 2 结束，只有两种元素。其余各周期总是从 ns 能级开始，以 np 结束，从ns 能级开始以np 结束递增的 核电荷数 (或电子数)就等于每个周期里的元素数目。(2)元素周期表的形成若以一个方格代表一种元素，每个 周期 排一个横排，并按 s、p、d、f 分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表：3、元素的对角线规则(1)在元素周期表中，某些 主 族元素与其右下方的 主 族元素(如图)的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为“ 对角线规则 ”。(2)处于“对角线”位置的元素，它们的 性质 具有相似性。二、元素周期律（一）原子半径1、影响原子半径大小的因素(1)电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的 排斥 作用使原子半径 增大 。(2)核电荷数：核电荷数越 大 ，核对电子的吸引作用就越 大 ，使原子半径 减小 。2、原子半径的递变规律(1)同周期：从左至右，核电荷数越 大 ，半径越 小 。(2)同主族：从上到下，核电荷数越 大 ，半径越 大 。3、原子或离子半径的比较方法(1)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(Fe3＋)。(2)能层结构相同的离子：核电荷数越大 ，半径越 小 。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。(3)带相同电荷的离子：能层数越 多 ，半径越 大 。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋) ＜ r(Rb＋) ＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－) ＜ (Se2－)＜r(Te2－)。(4)核电荷数、能层数均不同的离子：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＋)。解题技巧：粒子半径比较的一般思路(1)“一层”：先看能层数，能层数越 多 ，一般微粒半径越 大 。(2)“二核”：若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越 大 ，微粒半径越 小 。(3)“三电子”：若能层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数 多 的半径 大 。（二）元素的电离能1、元素第一电离能的概念与意义(1)概念①第一电离能： 气态 电中性 基态 原子失去一个电子转化为 气态基态 正离子所需要的 最低能量叫做第一电离能，符号： I 1 。②逐级电离能：气态基态 一 价正离子再 失去 一个电子成为气态基态 二 价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加 困难 ，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……(2)意义：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；第一电离能数值越 大 ，原子越 难 失去一个电子。2、元素第一电离能变化规律(1)每个周期的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 ，即一般来说，随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈 增大 趋势。(2)同一族，从上到下第一电离能逐渐 减小 。3、电离能的应用(1)根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价。如 Li：I1≪I2<I3，表明 Li 原子核外的 三 个电子排布在两个能层上(K、L 能层)，且最外层上只有一个电子，易失去 一个电子 形成 ＋ 1 价 阳离子。(2)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越 大 ，元素的非金属性越 强 ；I1越小，元素的金属性越 强 。1、有关概念与意义(1)键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成 化学键 的电子称为 键合电子 。(2)电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子 吸引力 的大小。电负性越 大 的原子，对键合电子的吸引力越 大 。(3)电负性大小的标准：以氟的电负性为 4.0 和锂的电负性为 1.0 作为相对标准。2、递变规律(1)同周期，自左到右，元素的电负性逐渐 增大 ，元素的非金属性逐渐 增强 、金属性逐渐 减弱 。(2)同主族，自上到下，元素的电负性逐渐 减小 ，元素的金属性逐渐 增强 、非金属性逐渐 减弱 。3、应用(1)判断元素的金属性和非金属性强弱①金属的电负性一般 小于 1.8，非金属的电负性一般 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。②金属元素的电负性 越小 ，金属元素越活泼；非金属元素的电负性 越大 ，非金属元素越活泼。(2)判断元素的化合价①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力 弱 ，元素的化合价为 正值 。②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力 强 ，元素的化合价为 负值 。(3)判断化合物的类型如 H 的电负性为 2.1，Cl 的电负性为 3.0，Cl 的电负性与 H 的电负性之差为 3.0－2.1＝0.9<1.7，故 HCl 为共价化合物；如 Al 的电负性为 1.5，Cl 的电负性与 Al 的电负性之差为 3.0－1.5＝1.5<1.7，因此 AlCl3为共价化合物；同理，BeCl2也是共价化合物。 （四）元素周期律的综合应用1、同周期、同主族元素性质的递变规律性质 同一周期(从左到右)同一主族(从上到下)核外电子的排布能层数 相同 增加最外层电子数1→2 或 8 相同金属性 减弱 增强非金属性 增强 减弱单质的氧化性、还原性氧化性 增强 减弱还原性 减弱 增强最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性 增强 减弱碱性 减弱 增强气态氢化物的稳定性 增强 减弱第一电离能增大 (但Ⅱ A＞Ⅲ A，ⅤA＞Ⅵ A) 减小电负性 变大 变小【考点剖析】考点一　元素周期表1．关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是(　　)A．元素周期表的 s 区全部是金属元素B．元素周期表的 d 区包含所有的过渡元素C．过渡元素包括 d 区和 ds 区的元素D．p 区元素都是非金属元素2．下列说法中正确的是(　　)A．所有金属元素都分布在 d 区和 ds 区B．元素周期表中Ⅲ B 族到Ⅱ B 族 10 个纵列的元素都是金属元素C．ns 电子的能量不一定高于(n－1)p 电子的能量D．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了洪特规则3．下面元素周期表中全部是金属元素的区域为(　　)A．只有 s 区 B．只有 d 区C．s 区、d 区和 ds 区 D．d 区和 ds 区4．闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti 等同位素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是(　　)A．上述钛原子中，中子数不可能为 22B．钛元素在周期表中处于第四周期C．钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置D．钛元素是 d 区的过渡元素5．元素周期表中共有 18 纵列，从左到右排为 18 列，第 1 列为碱金属元素(氢元素除外)，第 18 列为稀有气体元素，则下列说法正确的是(　　)A．第 9 列元素中没有非金属元素B．第 15 列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第 2 列D．第 11、12 列为 d 区元素考点二　原子核外电子排布与元素周期表6．已知某元素＋2 价离子的电子排布式为 1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于(　　)A．Ⅴ B 族 B．Ⅱ B 族C．Ⅷ族 D．Ⅱ A 族7．某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在(　　) A．s 区 B．p 区 C．d 区 D．f 区8．外围电子排布为 3d104s2的元素在周期表中的位置是(　　)A．第三周期Ⅶ B 族 B．第三周期Ⅱ B 族C．第四周期Ⅶ B 族 D．第四周期Ⅱ B 族9．某元素的最外层电子数为 2，价电子数为 5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是(　　)A．电子排布式为 1s22s22p63s23p63d34s2B．该元素为 VC．该元素为Ⅱ A 族元素D．该元素位于 d 区10．已知某元素原子的价电子排布式为(n－1)dansb，则下列说法正确的是(　　)A．该元素是金属元素B．该元素位于周期表中 d 区C．该元素的族序数为a＋bD．该元素位于周期表中第四周期考点三　原子或离子半径大小的比较11．下列有关微粒半径的大小比较错误的是(　　)A．K＞Na＞Li B．Na＋＞Mg2＋＞Al3＋C．Mg2＋＞Na＋＞F－ D．Cl－＞F－＞F12．下列关于粒子半径的比较不正确的是(　　)①r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)②r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)③r(Na＋)＜r(Mg2＋)＜r(Al3＋)＜r(F－)＜r(O2－)④r(Fe3＋)＞r(Fe2＋)＞r(Fe)A．②③④ B．①④C．③④ D．①②③13．已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是(　)A．原子半径：A>B>D>CB．原子序数：d>c>b>aC．离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋D．单质的还原性：A>B>D>C14．下列四种粒子中，半径按由大到小的顺序排列的是(　　)①基态 X 的原子结构示意图：②基态 Y 的价电子排布式：3s23p5③基态 Z2－的轨道表示式：④ W 基态原子有 2 个能层，电子式：A．③>①>②>④ B．③>②>①>④C．①>③>④>② D．①>④>③>②考点四　电离能及应用15．以下说法不正确的是(　　)A．第一电离能越小，表示该气态原子越容易失电子B．同一元素的电离能，各级电离能逐级增大C．在元素周期表中，主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大D．在元素周期表中，同主族元素从上到下，第一电离能呈现递减的趋势16．下列叙述正确的是(　　)A．通常，同周期元素中第Ⅶ A 族元素的第一电离能最大B．在同一主族中，自上而下元素的第一电离能逐渐减小C．第Ⅰ A、Ⅱ A 族元素的原子，其原子半径越大，第一电离能越大D．主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数都和它的族序数相等考点五　电负性及其应用17．下列不是元素的电负性的应用的是(　　) A．判断一种元素是金属元素还是非金属元素B．判断化合物中元素化合价的正负C．判断化学键的类型D．判断化合物的溶解性18．下列关于元素电负性大小的比较中，不正确的是(　　)A．P＜S＜O＜F B．C＜N＜O＜FC．O＜S＜Se＜Te D．K＜Na＜Mg＜Al19．已知 X、Y 元素同周期，且电负性：X＞Y，下列说法错误的是(　　)A．X 与 Y 形成化合物时，X 显负价，Y 显正价B．第一电离能可能 Y 小于 XC．最高价含氧酸的酸性：X 对应酸的酸性弱于 Y 对应酸的酸性D．气态氢化物的稳定性：HmY＜HnX考点六　元素周期律的综合应用20．下列说法正确的是(　　)A．元素的第一电离能越大，其金属性一定越强B．元素的第一电离能越小，其金属性一定越强C．金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的第一电离能有关D．金属单质跟酸反应越容易，表明元素的电负性越小21．下列对价电子构型为 2s22p5的元素描述正确的是(　　)A．电负性最大B．最高正价为＋7C．同周期中第一电离能最大D．同周期中原子半径最小22．某元素基态原子的核外电子排布为[Xe]6s2，下列关于该元素的说法不正确的是(　　)A．其电负性比 Cs 大B．位于第六周期Ⅱ A 族C．能与冷水反应放出氢气D．第一电离能比 Cs 小23．下列各组元素性质的递变情况错误的是(　　)A．Li、Be、B 原子的最外层电子数依次增多B．P、S、Cl 元素的最高化合价依次升高C．N、O、F 电负性依次增大D．Na、K、Rb 第一电离能逐渐增大考点七　“位—构—性”关系应用24．元素 X、Y、Z 在周期表中的相对位置如图所示。已知 Y 元素原子的外围电子排布为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是(　　)A．Y 元素原子的外围电子排布为 4s24p4B．Y 元素在周期表的第三周期Ⅵ A 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 1s22s22p63s23p63d104s24p325．如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是(　　)A．31d 和33d 属于同种核素B．第一电离能：d>e，电负性：d<eC．气态氢化物的稳定性：a>d>eD．a 和 b 形成的化合物不可能含共价键26．根据元素周期表 1～20 号元素的性质和递变规律，回答下列问题。 (1)属于金属元素的有________种，金属性最强的元素与氧反应生成的化合物有________(填两种化合物的化学式)。(2)形成化合物种类最多的两种元素是________。(3)原子半径最大的元素是(稀有气体除外)________，第一电离能最小的元素是________，第一电离能最大的元素是________，最强的含氧酸是________，最稳定的气态氢化物是________。(4)电负性最大的元素是________，电负性最小的元素是________，原子中 p 轨道半充满的元素是________，最活泼的气态非金属原子是________。(5)推测 Si、N 最简单氢化物的稳定性________大于________(填化学式)。