第五章 原子结构 元素周期律 本章小结 主讲人：李海鹰 [基础知识] 本章知识网络： 质子 ——→决定元素的种类 原子核 质量数：近似原子量 中子 ——→决定原子种类（同位素） 一．原子结构： 核外电子：依据电子自身能量的不同，在离原子核 远近不同的区域里高速运动 二．元素周期律： 1．含义：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。这个规律叫元素周期律。 2．内容： ①随原子序数的递增，原子最外层电子排布呈现周期性变化。 ②随原子序数的递增，元素的原子半径呈现周期性变化。 ③随原子序数的递增，元素的化合价呈现周期性变化。 ④随原子序数的递增，元素的金属性和非金属性呈现周期性变化。 同周期（左→右），金属性递减，非金属性递增 同主族（上→下），金属性递增，非金属性递减 注：元素的金属性和非金属性的判断标志。 单质与水或酸反应的难易 最高价氧化物的水化物碱性强弱 单质的还原性强弱 离子的氧化性强弱 与氢气化合难易及氢化物的稳定性 最高价氧化物的水化物酸性强弱 单质的氧化性强弱 简单离子还原性的强弱 三．元素周期表：元素周期律的具体表现形式。 1．结构： 周期：相同电子层数的元素按原子序数递增的顺序排列的横行，共7个 族：元素周期表18个纵行，除第8、9、10三个纵行叫第Ⅷ族元素外，其余15个纵行，每个纵行标作一族。族有主族、副族之分。由短周期元素和长周期元素构成的族叫主族，用“A”表示；完全由长周期元素构成的族叫副族。用“B”表示。 2．元素周期表与原子结构的关系： ①电子层数=周期数 ②最外层电子数=主族数=最高正价数（O,F除外）=价电子数 ③核内质子数=原子序数 ④负价绝对值=8-主族数 3．应用： ①预测元素的性质 ②启发人们在一定区域内寻找新物质（农药、半导体、催化剂） [学习指导] 1．元素周期表反映了元素的结构、位置与性质的一般关系，这些一般规律中有什么特殊情况吗？ 点拨： ①原子核一般由质子和中子构成，iH例外。 ②由短周期和长周期元素构成的族不一定是主族，如零族。 ③失电子难的原子获得电子的能力不一定强，如：碳原子和稀有气体原子得失电子都很困难。 ④非金属元素之间一般形成共价化合物，而NH4Cl，NH4NO3等都是离子化合物。 ⑤同一周期元素的原子半径从左到右依次变小，只适合ⅠA-ⅦA之间，不包括零元素（零族元素原子半径与其它元素原子半径判断标准不同）。 2．电子层结构相同的离子性质有什么特点？ 例：aXm-,bYn-,CZn+,dRm+(m>n)有相同的电子层结构 ①原子序数 aR>X>Y ③离子半径 Xm->Yn->Zn+>Rm+ ④电荷与原子序数关系： a=d-2m,b=c-2n b-a=d-c=m-n a+m=c-n,b+n=d-m 3.周期表中还有哪些常见的规律？ ①对角规则：性质相似 Li Be B C Na Mg Al Si 例题：锂和镁在元素周期表中有特殊的“对角关系”，它们的性质相似，如它们的单质在过量O2中燃烧，都不生成过氧化物。下列关于锂及其化合物性质的叙述中正确的是①Li2SO4难溶于水②LiOH加热时，不会分解③Li遇浓H2SO4不发生钝化④Li2CO3加热时，分解成Li2O和CO2 A①③ B①④ C②③ D③④ 答案 D ②奇偶规律：表中原子序数为奇（或偶）数的元素，其所在的族序数及主要化合价也为奇（或偶）数（第Ⅷ族除外） 例题：短周期元素A与B能形成A2B3的化合物，若A的原子序数为m,则B的原子序数不可能是（ ）A.m+3 B.m+4 C.m+11 D.m-5 解析：由A2B3 化学式可知：A：+3 B：-2价则A的原子序数为奇数，B的原子序数为偶数。 答案 B ③序差规律：除ⅠA，ⅡA外，同族上下相邻元素原子序数的差值与下面元素所在周期的元素种类相同；第ⅠA，ⅡA则与上面元素所在周期的元素种类相同。 ④“m-2”规律：第m主族所含非金属元素种数为m-2(第ⅠA族氢元素除外) ⑤
定性规律：主族序数为m，周期序数为n 若
时，为非金属（H除外） 若
时，为金属 若
时，一般为两性元素。 [例题精析] 例1：某元素X所形成的分子X2共有三种，其式量依次为158，160，162；其三种分子的物质的量之比是7：10：7。则下列结论正确的是（ ） A．X有三种同位素 B．其中一种同位素的原子质量数为80 C．质量数为79的同位素其原子的百分含量为50% D．X2的平均式量159 解析：若X有三种同位素，可形成六种X2分子；X有两种同位素时可组成三种X2分子：X2，XX’，X2’，故A错。由于只有两种同位素，所形成的三种分子中，相对分子质量是158，162的两种为同种同位素原子组成，质量数分别为79和81，相对分子质量为160的分子是两种同位素原子共同组成，平均相对分子质量为79+81=160，故B错。因X2三种分子的物质的量之比为7：10：7，所以两种同位素原子的物质的量之比为（7×2+10）：（5+7×2）=1：1；质量数为79的同位素原子的百分含量为50%，故C正确。X2平均相对分子质量
，故D错。 此题是关于同位素计算与判断的综合题，很容易不加分析地误认为有三种X2分子，即说明X有三种同位素，而得出完全错误的结论，正确判断同位素的种类是本题的解题关键。该题不仅从各个角度对同位素的计算进行了考查，而且突出了对审题能力，逻辑思维能力的综合考查。 例2：某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素是什么元素？ 解析：设核电荷数=质子数=a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意a=5x a=3y;则5x=3y
。因原子的最外层电子数不超过8，即y为1-8的正整数，仅当y=5时，x=3合理，该元素的核电荷数为15，该元素是P。 例3：原子序数为x的元素在周期表中位于A、B、C、D四种元素的中间，A、B、C、D四种元素的原子序数之和如下所示，其中不可能的是（镧系、锕系，零族除外）（ ） A．4x B．4x+6 C．4x+10 D．4x+14 解析：假设A、B、C、D，X五种元素在周期表中的位置所示： 则由周期表的结构可知X与C的原子序数之差或D与X的原子序数之 差可能为8、8，8、18，18、18，18、32，即C、D原子序数之和存在三种情况：2x，2x+10，2x+14 答案：B 例4：科学家预测114号元素为类铅，下列有关预测不正确的是（ ） A．它具有+2，+3，+4价 B．其晶体具有良好的导电性 C．最外层具有四个电子 解析：此题主要考查元素周期律的迁移应用。题目特点是：给出一种不常见的主族元素，分析推测该元素及其化合物可能具有的性质。解答时，先依据稀有气体元素原子序数接近法确定该元素所在的主族，即类铅原子序数为114与零族元素原子序数118（86+32）接近。由大小定前后，由差值定位置，114<118，同周期即第七周期，二者之差为4，类铅位于第ⅣA族，然后根据第ⅣA族元素及化合物性质变化规律推测判断。 答案：A 例5：A、B、C三种主族元素位于周期表相连续的三个不同周期，原子序数C>A>B，其中B的次外层电子数为2，A的次外层电子数与B、C不同，A与B族数之和等于C的族数。已知A的氢氧化物难溶于水，B的最高价氧化物的水化物是一种强酸，则A，B，C为何元素？ 解析：此题看起来较复杂，但经分析题意可以发现解题的突破口为“其中B的次外层电子数为2”，次外层电子数为“2”的元素在第2周期，又知该元素最高价氧化物的水化物是一种强酸，该元素为第二周期中的氮元素。又因A、B、C位于周期表中相连续的三个不同周期，且原子序数C>A>B，A在B（N）的下一周期，即第三周期，C在第四周期。因A与B族序数之和等于C的族数，即2+5=7，可知C在第ⅦA族，且由上推知它是第四周期，C为Br。 答案：A：Mg B: N C: Br [巩固提高] 一．选择题：（每小题均有1-2个正确选项） 1．科学家最近制造出112号新元素，其原子的质量数为277，这是迄今已知元素中最重的原子。关于该新元素的下列叙述正确的是（ ） A．其原子核内中子数和质子数都是112 B．其原子核内中子数为165，核外电子数为112 C．其原子质量约是12C原子质量的277倍 D．其原子质量与12C原子质量比近似为277：12 2．1993年国际相对原子质量委员会确认，我国张青莲教授测定的锑元素的相对原子质量是121.760,为其标准相对原子质量。已知锑有
Sb与
Sb两种天然同位素，下列说法正确是（ ） A．121.760是一个锑原子的质量与一个12C原子质量
的比值 B．121.760是锑的两种天然同位素的质量数与它们的原子百分比计算出来的平均值 C．天然存在的锑元素中
Sb与
Sb的原子个数比为31：19 D．
Sb的原子质量与12C原子质量的比值是123：1 3．具有相同电子层结构的三种微粒An+，Bn-,C下列分析正确的是（ ） A．原子序数关系是C>B>A B．微粒半径关系是Bn->An+ C．C是稀有气体元素的一种原子 D．原子半径关系是AA，则下列说法正确的是（A，B均为主族元素，O族除外）（ ） A．a一定大于b B．a一定小于b C．若A，B在同一周期，则a一定大于b D．若A,B不在同一周期，则a一定大于b 13．同周期的X、Y、Z三种元素，已知它们的最高价氧化物对应水化物是HXO4，H2YO4，H3ZO4。则下列判断正确的是（ ） A.含氧酸的酸性H3ZO4>H2YO4>HXO4 B.非金属性X>Y>Z C.气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序由弱到强 D.元素的负化合价的绝对值按X、Y、Z顺序由小到大 14．第二主族元素R的单质及其相应氧化物的混合物12g，加足量水经完全反应后蒸干，得到固体16g，试推测该元素可能为（ ） A.Mg B.Ca C.Sr D.Ba 15.第七周期为不完全周期，若将来的发现把这一周期元素全部排满，则下列有关第七周期元素的推论可能错误的是（ ） A．第七周期排满时有32种元素，全是放射性元素 B．第七周期排满时最后一种的单质不与任何物质发生化学反应 C．第七周期第ⅦA族元素的原子序数为117，是一种金属元素 D．第七周期第ⅢA族元素的氢氧化物与Al（OH）3具有相似的化学性质 二．填空题: 1．处于第二、三周期的主族元素A和B，它们的离子层相差两层。已知A处于第m族，B处于第n族，A只有正化合价。则A的原子核外电子总数为______，它的离子的电子层结构为 B的核外电子总数为______，它的氢化物化学式______ 2．某金属若干克，其原子核外共有2mol电子，核内共有1.204×1024个中子，同质量的该金属跟足量盐酸反应生成6.02×1022阳离子，试回答： （1）该金属元素的原子符号是______摩尔质量______ （2）原子核的组成是______个中子______个质子 3．某元素X只能构成相对分子质量为70,72,74的三种气态分子X2，此三种气态分子物质的量之比为9:6:1，则X的同位素有______种，分别是______，其中质量数最小的一种原子的百分含量为______ 4．已知An+,B(n+1)+,Cn-,D(n+1)-都具有相同的电子层结构，则A、B、C、D的原子半径由大到小的顺序______离子半径由大到小的顺序是______原子序数由大到小的顺序______ 5．用原子序数1-17号元素符号填空: ①与水反应最剧烈的金属是______ ②单质与水反应最剧烈的非金属元素是______ ③元素硬度最大的是______ ④原子半径最小的是______ ⑤原子半径最大的是______ ⑥原子核外最外层上和次外层上的电子数相等的是 ⑦原子核外次外层上的电子数是最外层上电子数
倍的是 ⑧周期数与族序数相等的元素是 三．推断题: 1．某主族元素阳离子An+的盐溶液0.5mol/L，20ml,恰好把25ml,0.4mol/L的碳酸盐溶液中的
全部沉淀，滤出，干燥，称重得1.48g，该元素的族序数是多少。 2．右图为周期表的一部分，已知A、B、C、D、E五种元素的原子核外共有85个电子，E原子核外有4个电子层，则B元素是什么元素？ 3．短周期元素A、B、C，A与B同周期，B与C同主族，它们的原子序数之和为41，试推断 ①A、B在第______周期 ②设A、B最外层电子数分别为X和Y，由A、B、C的原子结构示意图可推知2Y+X=______ ③A、B、C可能是什么元素？ [自我反馈] 一．选择题： 1．B、D 解析：112号元素即原子序数，质子数核外电子数为112，由中子数=质量数-质子数，可知中子数=277-112=165，所以A错B对。原子的质量数近似看成为元素的相对原子质量。借助元素的相对原子质量的定义可知，该原子质量与12C原子质量比近似于277:12，C错D对。 2．C 解析：元素的相对原子质量为该元素的天然同位素的原子量与它们在自然界中的百分比所计算出的一个平均值并不是一个锑原子的相对原子质量，所以A、B的说法是错的。由十字交叉法可计算出两种同位素的原子个数为31:19 121 1.24 121.760
123 0.76
Sb的原子质量与12C原子质量的比值是123:12，D错。 3．B、C 解析：An+1是A原子失电子而得，Bn-是B原子得电子而得，由质子数=原子序数可知，原子序数为A>C>B；由元素周期可知半径Bn->An+；An+、Bn-、C的电子层结构相同，可推知C原子的核外电子排布已经稳定，所以它应是稀有气体元素的一种原子，由于稀有气体元素原子半径与其它元素原子半径判断标准不同，所以不能确定出原子半径AFe2+>Fe3+. 5．D 解析：A：可以是H，D，T；B可以是NH3，H2O，HF等。C可以是NH4+和Na+。D错，当某种分子和某种离子质子数相同时，它们的电子数一定不同. 6．B 7．C 提示：化学式为XY2则推知X、Y价态分别可能是+2，-1或+4，-2，当分别为+2，-1时X可能是4Be或12Mg，Y可能9F或17Cl；当分别为+4，-2时X可能是16S,6C,14Si,7N,Y可能是8O或16S则只有C符合题目要求。 8．A、B 解析：按照新规定，第3列元素为ⅢB族，在第六、七周期分别为镧系和锕系元素它们共包括30种元素，所以种类最多，第14列元素为ⅣA族，其中第2周期中的元素形成的化合物种类最多，A对，第8、9、10之列为第Ⅷ族，全部为金属，B对。第1列元素为碱金属，单质的熔点由上到下逐渐降低，第17列元素为卤素，单质的熔点逐渐升高，C错。第18列（即稀有气体元素）中的氦元素最外层电子数也为2个，D错. 9．A 提示：当非金属的化合价为奇数时，氧化物化学式为R2O8-X，当非金属的化合价为偶数时，氧化物化学式
10．A、D 解析：由于Xn-比Ym+多2个电子层，则有两种可能：X在第3周期，Y在第2周期，那么Xn-比Ym+多16个电子，（例如，S2-与Li+）即a-b+n+m=16，或X在第2周期，Y是H+，那么Xn-比H+多10个电子（例如F-与H+）即a-b+n+m=10，所以，A对，B，C错。当Y在第2周期时，因为Y原子易失电子，所以只可能为Li、Be、B，所以b不大于5. 11．B 解析：本题实际上是通过原子的结构来推断元素在周期表中的位置。由于甲、乙同主族，且乙的阳离子半径小于甲的阳离子半径，可知乙在甲的上方，甲、乙均位于周期表的左侧；由于甲的阳离子和丁的阴离子的电子层结构相同，可知丁在甲的上一周期，且丁位于周期表的右侧；由于丙的阴离子还原性比丁的阴离子还原性小，则丙的原子序数大于丁，所以甲、乙、丙、丁在周期表中的位置如下： (乙) ……   ……  乙 …… 丁 丙 ……  甲 ……   ……   B对 12．C 若元素A与元素B在同一周期，由于原子半径B>A，则b>a，若元素A与元素B在同一主族，则b>a，所以A、B、D错。C对。 13．B、D 解析：本题可采用举具体实例的方法来解答。按题意，可将X、Y、Z假设为Cl，S，P三种元素，那么含氧酸的酸性应为HClO4>H2SO4>H3PO4，A错。非金属性Cl>S>P，B对。气态氢化物稳定性HCl>H2S>PH3，C错。元素的负化合价的绝对值按Cl、S、P即X、Y、Z的顺序，分别为1，2，3，D对。 14．B、C 提示：极限法，假设12g全是单质R，则Mr(R)<102,假设12g全是R的氧化物则Mr(R)>38，即则38B>D>C D>C>A>B B>A>C>D 5．① Na ② F ③ C ④ H ⑤ Na ⑥ Be ⑦ C ⑧ H.Be.Al 三．推断题: 1．电荷守恒：0.05×0.02n=0.4×0.025×2 ∴n=2 ⅡA族 2．突破：设B的原子序数为X A：X-8 C：X-1 D：X+1 E：X+18 ∴（X+1）+X+（X+18）+（X-8）+（X-1）=85 X=15 3．① 三 ② 19 （提示：A的序数为10+X B序数为10+Y C为2+Y） ④A:Cl B:S C:O或A:P B:Cl C:F. [走向高考] 1.(94全国)若短周期中的两种元素可以形成原子个数比为2：3的化合物，则这两种元素的原子序数之差不可能的是（ ） A．1 B.3 C.5 D.6 2．（91上海）某元素的原子0层上只有1个电子，下列描述正确的是（ ） A．其单质常温下跟水反应不如钠剧烈 B．其原子半径比钾原子半径小 C．其碳酸盐易溶于水 D．其氢氧化物不能使氢氧化铝溶解 3．（98全国）X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有1个电子，则X和Y形成的化合物的化学式可表示为（ ） A．XY B.XY2 C.XY3 D.X2Y3 4.(99全国)已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素，而铱的平均原子量为192.22这两种同位素的原子个数比应为（ ） A.39:6 B.61:39 C.1:1 D.39:11 5.(99全国)下列各分子中所有原子都满足最外层为电子结构的是（ ） A．BeCl2 B.PCl3 C.PCl5 D.N2 6.(99全国)X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别是1.4.6，则由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是（ ） A．XYZ B.X2YZ C.X2YZ2 D.X2YZ3 答案：1. D 2. C 3. A 4. A 5. B、D 6. A 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u 高考资源网 w。w-w*k&s%5￥u

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