专题 元素周期表与元素周期律(共52张PPT)

(共52张PPT)
专题 元素周期表与元素周期律
考题统计
元素周期表和元素周期律:
辽宁卷(2023),广东卷(2023),湖北卷(2023),湖南卷(2023、2022、2021),河北卷(2022),山东卷(2021、2020),江苏卷(2022、2021),北京卷(2021),浙江卷(2023、2022、2021、2020)
聚焦核心要点
要点1元素周期表的结构与分区
课标指引:1.认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表中位置的关系。　2.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征,了解元素周期律(表)的应用价值。
1.元素周期表的结构与分区
2.价层电子排布与元素周期表的关系
(1)三个数据关系
①原子的电子层数=最高能层序数=周期序数。
②主族元素原子的价层电子数=该元素在周期表中的主族序数。
③过渡元素(镧系、锕系除外)原子的价层电子数=该元素在周期表中的纵列序数。
(2)族和分区的关系
族 所在分区 相互关系
主族 s区和p区 最外层(ns+np)的电子数=主族族序数
0族 p区 最外层(ns+np)的电子数=8(He为2)
副族 d区、ds区和f区 d区中[(n-1)d+ns]的电子数=族序数(第Ⅷ族部分元素除外,n为最外层)
ds区(n-1)d全充满,ns的电子数=副族序数(n为最外层)
当8≤[(n-1)d+ns]的电子数≤10时,则为第Ⅷ族元素
要点2元素周期律
课标指引:1.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律,建构元素周期律。　2.认识元素的原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化,知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。
1.元素的金属性和非金属性强弱的比较
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在金属活动性顺序中越靠前,金属性越强(极少数例外)
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若Xn++Y→X+Ym+,则Y比X的金属性强
⑥元素在周期表中的位置:偏左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:偏右上方元素的非金属性强(稀有气体元素除外)
2.元素的电离能及其应用
(1)第一电离能的周期性变化
①同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势;稀有气体的第一电离能最大,碱金属的第一电离能最小。
②同族元素自上而下,第一电离能逐渐减小。
微点拨
同周期中ⅡA和ⅢA族、ⅤA和ⅥA族的第一电离能出现交错,其原因是ⅡA、ⅤA族元素原子的价层电子排布分别为ns2、ns2np3,最高能级分别为全充满、半充满,均较难失去电子,故这两族元素原子的第一电离能反常。
(2)电离能的应用
3.电负性及其应用
(1)电负性的变化规律
①同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐增大。
②同主族元素自上而下,元素的电负性逐渐减小。
(2)电负性的应用
精研核心命题
命题点1元素周期表的结构与分区
典例1　(1)(2022·山东卷,16节选)基态Ni原子的价层电子排布式为　　　　　,在元素周期表中位置为　　　 　　　。
(2)(2021·广东卷,20节选)汞的原子序数为80,位于元素周期表第　　　周期第ⅡB族。
(3)(2023·湖北卷,16节选)Co位于元素周期表第　 　　周期第　　　族。
3d84s2　
第四周期第Ⅷ族
六
4(或四)
Ⅷ
变式演练(1)铁元素在元素周期表中的位置是　 　　　　,属于
　　　　(填“s”“d”“ds”或“p”)区。
(2)铜-镍镀层能增强材料的耐蚀性。按照核外电子排布,把元素周期表划分为5个区,Ni位于　　　　　区。
(3)基态Cd原子的价层电子排布式为4d105s2,则Cd在元素周期表中的位置是　　　 　　　　,处于　　　　区。
第四周期第Ⅷ族
d
d
第五周期第ⅡB族
ds
命题点2元素周期律及其应用
典例2　(2022·江苏卷)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是(　　)
A.半径大小:r(Al3+)C.电离能大小:I1(O)A
解析 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:r(Al3+)χ(O),B错误;O是非金属元素,Na是活泼金属元素,Na比O更易失去电子,故电离能:I1(O)>I1(Na),C错误;元素的金属性:Na>Al,则碱性:NaOH>Al(OH)3,D错误。
C.X原子核内中子数与质子数之比为13∶14
D.简单氢化物的热稳定性:YA
典例3　(1)(2023·全国乙卷,35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)(2023·北京卷,15节选)比较S原子和O原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:_____________________________________________
　 。
O>Si>Fe>Mg
　+2价
I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的
吸引力大,不易失去一个电子
(3)(2022·全国甲卷,35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　　　,判断的根据是___________________________________________________________
　 　 ;
第三电离能的变化图是　　　。
图a
图b
图c
图a
同一周期元素第一电离能呈增大趋势,由于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
(4)(2022·河北卷,17节选)Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是　　　　　,原因是
　 　。
Cu　
Cu的第二电离能失去3d10电子,第一电离能失去4s1电子,3d10电子处于全充满状态,较难失去电子,则Cu的第二电离能与第一电离能的差值大
解析 (3)第三电离能,碳原子需从全充满的2s轨道中失去电子,导致其所需能量较高;氮原子失去第三个电子,形成稳定的2s2结构,所需能量相对较低;氟原子从半满的2p3失去电子,所需能量相应较高,图b符合题意。
命题点3“位—构—性”的关系及应用
典例4　(2022·辽宁卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是(　　)
A.X能与多种元素形成共价键
B.简单氢化物沸点:ZC.第一电离能:Y>Z
D.电负性:WB
解析 X是C,最外层有4个电子,不易得失电子,可与H、O等多种元素形成共价键,A正确;Z是O,Q是S,H2O形成分子间氢键,其沸点较高,H2S只存在范德华力,故沸点:H2O>H2S,B错误;Y是N,基态N原子的3p轨道处于半充满的稳定状态,较难失去电子,其第一电离能大于相邻的O元素,C正确;W(Al)是金属元素,Z(O)是活泼非金属元素,O更易得到电子,故电负性:Al思路分析 推断本题中五种元素的思路如下:
题给信息 信息解读 推断元素
①基态X、Z、Q原子均有两个单电子 ①短周期基态原子核外电子只排布s、p能级 基态X、Z、Q原子价层电子排布只能是2s22p2、2s22p4、3s23p2、3s23p4; ②结合原子序数、Q与Z同主族 X、Z处于第二周期,Q处于第三周期 X是C元素,
Z是O元素,
Q是S元素
②短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,Q与Z同主族 题给信息 信息解读 推断元素
③W简单离子在同周期离子中半径最小 结合W的原子序数介于Z(O)、Q(S)之间及离子半径变化规律 W处于第三周期 W是Al元素
④元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大 Y的原子序数介于X(C)和Z(O)之间 Y是N元素
典例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>W
B.原子半径:XC.Y和W的单质都能与水反应生成气体
D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
C
解析 X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,根据基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,且X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3,再结合化学式3W3(ZX4)2·WY2,可推得X为氧元素、Y为氟元素、Z为磷元素,又由于W为金属元素,因此W为钙元素。电负性:Y(F)>X(O)>Z(P)>W(Ca),A错误;原子半径:W(Ca)>Z(P)>X(O)>Y(F),B错误;2F2+2H2O ══ 4HF+O2、Ca+2H2O ══ Ca(OH)2+H2↑,Y的单质F2、W的单质Ca都能与水反应产生气体,C正确;Z元素最高价氧化物对应的水化物为H3PO4,H3PO4不具有强氧化性,D错误。
变式演练(2023·山东济南一模)2022年诺贝尔化学奖颁给了在“点击化学”领域做出贡献的科学家。一种“点击化学”试剂XYZ2W3是由四种短周期主族元素组成,其中X、Z、W的原子序数依次递减,三者基态原子核外电子的空间运动状态数相同,Y的原子序数是Z的两倍。下列说法正确的是
(　　)
A.简单氢化物的分子极性:Y>Z
B.电负性和第一电离能均有Z>W
C.同周期元素形成的简单氢化物中X稳定性最强
D.同周期主族元素基态原子未成对电子数少于Y的有2种
C
解析 X、Z、W的原子序数依次递减且核外电子的空间运动状态数相同,即占有的原子轨道数相同,由原子序数关系可知,X、Z、W分别为F、O、N,Y的原子序数是Z的两倍,Y为S。O元素的电负性大于S,则分子的极性:H2O>H2S,A错误;电负性:O>N,但是第一电离能:N>O,B错误;第二周期元素中,F的非金属性最强,故在第二周期中HF最稳定,C正确;基态S原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,未成对电子数为2,在第三周期元素中,比其未成对电子数少的有Na、Al、Cl三种元素,D错误。
【思维建模】
解答“位—构—性”的关系及应用类题目的方法
训练分层落实
练真题·明考向
1.(2023·浙江1月选考卷)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。X的2s轨道全充满,Y的s能级电子数是p能级的两倍,M是地壳中含量最多的元素,Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是(　　)
A.电负性:Z>X
B.最高正价:ZC.Q与M的化合物中可能含有非极性共价键
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>Y
B
解析 Y的s能级电子数是p能级的两倍,则Y是C元素;M是地壳中含量最多的元素,则M是O元素;Q是纯碱中的一种元素,其原子序数大于M(O),则Q是Na元素。X的2s轨道全充满,且原子序数小于Y(C),则X是B或Be元素;Z的原子序数介于Y(C)和M(O)之间,则Z是N元素。同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,则电负性:N>B(或Be),A正确;M是O元素,无最高正价,B错误;O和Na元素形成的Na2O2中含有离子键和非极性键,C正确;非金属性:N>C,则酸性:HNO3>H2CO3,D正确。
2.(2023·湖北卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素,其中X、Y、Z相邻,W的核外电子数与X的价层电子数相等,Z2是氧化性最强的单质,4种元素可形成离子化合物(XY)+(WZ4)-。下列说法正确的是(　　)
A.分子的极性:WZ3B.第一电离能:XC.氧化性:X2Y3D.键能:X2A
解析 Z2是氧化性最强的单质,即Z为非金属性最强的氟元素,则X、Y分别为N、O,N的价层电子数为5,则W是B元素。BF3是平面正三角形,为非极性分子,NF3是三角锥形,为极性分子,A正确;N原子的2p轨道处于半充满状态,其第一电离能比氧大,即F>N>O(Z>X>Y),B错误;N2O3(X2Y3)具有强氧化性,B2O3氧化性很弱,C错误;N2中的N≡N键能比O2、F2大,D错误。
3.(2023·浙江6月选考)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是
(　　)
A.第一电离能:Y>Z>X
B.电负性:Z>Y>X>W
C.Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:WD.W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
A
解析 X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,则X为C,Y为N,Z为F,W原子在同周期中原子半径最大,则W为Na。根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族大于第ⅢA族,第ⅤA族大于第ⅥA族,则第一电离能:Z>Y>X,A错误;根据同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,则电负性:Z>Y>X>W,B正确;Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W4.(2023·浙江1月选考卷,17节选)由硅原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,有关这些微粒的叙述,正确的是　　　　。
A.微粒半径:③>①>②
B.电子排布属于基态原子(或离子)的是:①②
C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③
D.得电子能力:①>②
AB
解析 由三种微粒的电子排布式可知,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,其半径最小,故微粒半径: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。
练易错·避陷阱
5.(2023·辽宁鞍山一模)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素原子的核外电子总数满足X+Y=W+Z,化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　　)
A.电负性:W>X>Y
B.原子半径:Z>Y>X>W
C.X的含氧酸均为强酸
D.Y的最高价氧化物的水化物为强碱
D
解析 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,化合物XW3与WZ相遇会产生白烟,则XW3为NH3,WZ为HCl,则W为H元素,X为N元素,Z为Cl元素。四种元素原子的核外电子总数满足X+Y=W+Z,则Y的核外电子总数为11,Y为Na元素。H、N、Na三种元素的电负性从大到小的顺序为N>H>Na,A错误;同周期主族元素从左到右原子半径依次减小,同主族元素从上至下原子半径依次增大,则原子半径:Na>Cl>N>H,B错误;N元素的含氧酸不一定全是强酸,如HNO2为弱酸,C错误;Na的最高价氧化物的水化物为NaOH,NaOH属于强碱,D正确。
6.(2023·湖南衡阳一模)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的第一电离能大,M的3p轨道上有2个未成对电子。以下说法错误的是(　　)
A.电负性:W>Z>Y
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:M>Y
C.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
D
解析 由题给信息可推知,X、Y、Z、W、M分别为Al、C、N、O、S。同周期从左到右,主族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通入烧瓶中会发生可逆反应:N2O4 2NO2,故容器内会出现红棕色,D错误。
7.(2023·云南曲靖一模)X、Y、Z、W是同周期主族元素,四种元素均是短周期元素,W元素形成的某种单质具有强氧化性,可用于杀菌消毒。四种元素与锂组成的盐是一种新型锂离子电池的电解质,该盐的结构如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.组成这种新型电解质的所有元素均处于元素周期表p区
B.Z元素的含氧酸不可能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.最简单氢化物的沸点:X>W
D.同周期中第一电离能比W元素小的有4种元素
D
解析 根据W元素形成的某种单质具有强氧化性,可用于杀菌消毒,结合图中结构可知W为O;四种元素同周期,根据图中成键方式可知X为F,Z为C,Y为B。组成这种新型电解质中的Li元素处于元素周期表s区,A错误;Z为C元素,其含氧酸H2C2O4可使酸性高锰酸钾溶液褪色,B错误;简单气态氢化物的沸点H2O>HF,C错误;与O同周期且第一电离能小于O的元素有Li、Be、B、C 4种元素,D正确。
练预测·押考向
8.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,其中X的一种核素常用于测定文物年代,基态Y原子s能级电子总数与p能级电子总数相等,X原子与Y原子的价层电子数之和与Z原子的价层电子数相等。下列说法正确的是(　　)
A.X、W形成的化合物易溶于水
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>Z
C.Y元素的第一电离能比同周期相邻元素大
D.原子半径:X>Y>Z>W
C
解析 X的一种核素常用于测定文物年代,X为C;基态Y原子s能级电子总数与p能级电子总数相等,Y核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2,则Y为O或Mg;X原子与Y原子的价层电子数之和与Z原子的价层电子数相等,若Y为O,则Z价层电子数为10,不存在,若Y为Mg,则Z的价层电子数为6,Z为S,W为Cl。X、W形成的化合物为CCl4,不溶于水,A错误;非金属性越强,最高价氧化物的水化物酸性越强,非金属性:S>C,则酸性:H2SO4>H2CO3,B错误;Y为Mg,其第一电离能大于同周期相邻的两种元素,C正确;电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越小,原子半径越大,则原子半径:Y>Z>W>X,D错误。
9.M、N、Z、Y、X、T是原子半径依次增大的短周期主族元素,基态N原子核外电子有5种空间运动状态,并有1个单电子,这六种元素形成的一种化合物结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.与Y同周期且第一电离能大于Y的元素仅有1种
B.该化合物中含有离子键、共价键和配位键
C.六种元素中,X的最高价含氧酸的酸性最强
D.M与X、Y形成的化合物中,前者的沸点一定低于后者
B
解析 基态N原子核外电子有5种空间运动状态,并有1个单电子,推测N元素为F,结合物质的结构图可知M只能形成一个共价键且原子半径比F小,可推测M为H,Z形成2个共价键且半径比F大,可推测Z为O,Y形成3个共价键且半径比F大,可推测Y为N,X形成4个共价键且半径比F大,可推测X为C,T与F形成 ,推测T为B。Y是氮元素,与氮元素同周期且比氮元素第一电离能大的元素有F、Ne两种元素,A错误;该化合物中有阴、阳离子,存在离子键,阳离子内部原子之间以共价键相连, 阴离子内部存在配位键,B正确;氟元素的非金属性最强,但是F没有含氧酸,O没有最高正价,故氮元素的最高价含氧酸的酸性最强,C错误;M与X形成的化合物种类有很多,例如苯的沸点比M与Y形成的NH3的沸点要高,D错误。
10.锂离子电池广泛应用于电源领域。
(1)锂离子电池目前广泛采用溶有六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯作电解液。
①Li、P、F的电负性由大到小的排序是　　　　　　　　　。
② 中存在　　　　(填字母)。
a.共价键　　b.离子键　　c.金属键
F>P>Li
a
CH2=CH2
(2)废旧锂离子电池含LiNiO2的正极材料经预处理后,可采用如图原理富集Ni元素。
①基态Ni2+的价层电子的轨道表示式是　　　 　。
②DMG中N原子均与Ni2+配位,且Ni2+的配位数是4;DMG-Ni中两个配体之间形成分子内氢键。写出DMG-Ni的结构简式(用“…”标出氢键)。