杰哥 | 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律

1??原子結(jié)構(gòu)

原子結(jié)構(gòu)

原子（原子質(zhì)量主要集中在原子核上）

• 原子核
• 質(zhì)子（帶1個(gè)單位正電荷）
• 中子（不帶電）
• 核外電子（帶1個(gè)單位負(fù)電荷）

質(zhì)量數(shù) = 質(zhì)子數(shù) + 中子數(shù)（必為正整數(shù)）

相對(duì)原子質(zhì)量 ≈ 質(zhì)量數(shù)

粒子符號(hào)周圍數(shù)字的含義

核素與同位素

具有相同質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）的一類原子稱為元素

具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子稱為核素

質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同原子互稱為同位素

A：同位素是物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相同

電子層

核外電子排布規(guī)律

一低

核外電子總是先排布在能量最低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層。

四不超

1. 原子核外各電子層最多容納2n2個(gè)電子。
2. 原子最外層電子數(shù)不能超過8個(gè)（K層為最外層時(shí)不能超過2個(gè)）
3. 次外層電子數(shù)不超過18個(gè)（當(dāng)K層或L層為次外層時(shí)分別為2個(gè)和8個(gè)）
4. 倒數(shù)第三層電子最多不超過32個(gè)

原子（離子）結(jié)構(gòu)示意圖

2??元素周期表

元素周期表

1. 世界上第一張?jiān)刂芷诒硎窃?869年由俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫

繪制完成的，隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，已逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)在的常用形式。

2. 原子序數(shù)：按照元素在周期表中的順序給元素編號(hào)，

原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)（電中性原子）

3. （1）按原子序數(shù)遞增的順序排列。

（2）周期：把電子層數(shù)相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序，從左至右排成的橫行

（3）族：把最外層電子數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序，從上至下排成的縱行。

元素周期表的周期

短周期：前三周期

元素周期表的族

主族（A族）IA~VIIA

副族（B族）IB~VIIB

第VIII族：8、9、10

0族：18

元素周期表的結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體：Te、Sb、B、Ge、As、Si

• 弟弟捧著神龜

元素周期表的元素基本信息

3??堿金屬元素和鹵族元素

堿金屬單質(zhì)主要物理性質(zhì)

堿金屬單質(zhì)主要物理性質(zhì)

1. 顏色和硬度：除絕略帶金色光澤外，其余都呈現(xiàn)銀白色；硬度都較小
2. 熔點(diǎn)與沸點(diǎn)：由上到下，熔沸點(diǎn)依次降低
3. 密度：Li < K < Na < Rb < Cs

堿金屬主要化學(xué)性質(zhì)

都與O?反應(yīng)

• Li：反應(yīng)不如Na劇烈，生成Li?O
• 4Li +O? =△=2Li?O
• Na：劇烈燃燒，生成Na?O?
• 2Na +O? =△=Na?O?
• K：燃燒比Na劇烈，生成復(fù)雜的氧化物
• Rb、Cs：反應(yīng)更劇烈，生成更復(fù)雜的氧化物

都與水或酸反應(yīng)

• Li：反應(yīng)較慢，生成H?
• Na：反應(yīng)劇烈，生成H?
• 2Na +2H?O = 2NaOH +H?
• K：反應(yīng)劇烈，輕微爆炸，生成H?
• 2K +2H?O = 2KOH +H?
• Rb、Cs：遇水立即燃燒，爆炸，生成H?

最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性：LiOH < NaOH < KOH < RbOH < CsOH

鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)

鹵族單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)

F?

• 在暗處能劇烈化合并發(fā)生爆炸
• H? + F? =2HF
• 氫化物穩(wěn)定性：很穩(wěn)定

Cl?

• 光照或點(diǎn)燃發(fā)生反應(yīng)
• H? +Cl? =光照或點(diǎn)燃=2HCl
• 氫化物穩(wěn)定性：較穩(wěn)定

Br?

• 加熱一定溫度才能反應(yīng)
• H? +Br? =△=2HBr
• 氫化物穩(wěn)定性：不如氯化氫穩(wěn)定

I?

• 不斷加熱才能緩慢反應(yīng)
• H? +I? ?△?2HI
• 氫化物穩(wěn)定性：不穩(wěn)定，同一條件下同時(shí)分解

鹵族單質(zhì)之間的置換反應(yīng)

溴水是橙色；碘水是褐色

氯水滴加到NaBr溶液

• 靜置后，溶液分層，上層無色，下層橙紅色【Br?的CCl?溶液】
• Cl? +2Br? =2Cl? +Br?

氯水滴加到KI溶液

• 靜置后，液體分層，上層無色，下層紫色【I?的CCl?溶液】
• Cl? +2I? =2Cl? +I?

溴水滴加到到KI溶液

• 靜置后，溶液分層，上層無色，下層紫色
• Br? +2I? =3Br? +I?

鹵素單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱順序：Cl? > Br? > I?

4??元素周期律

元素周期律：原子核外電子排布

規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子數(shù)呈現(xiàn)從1到8的周期性變化（第一周期除外）

元素周期律：主要化合價(jià)

規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)呈周期性變化

第二周期最高正價(jià)：+1 → +5（O、F特殊）；最低負(fù)價(jià)：-4 → -1

第三周期最高正價(jià)：+1→+7；最低負(fù)價(jià)：-4 → -1

元素周期律：原子半徑

1. H原子半徑最小，其次為F原子
2. 電子層數(shù)相同時(shí)，隨原子序數(shù)遞增，原子半徑減小。如Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl【Na是短周期中原子半徑最大的元素】
3. 最外層電子數(shù)相同時(shí)，隨電子層數(shù)遞增原子半徑增大。如O<S<Se<Te<Po

元素周期律：離子半徑

1. 同種元素的離子半徑：

陽離子<中性原子<陰離子

如H?>H>H?、Cl?>Cl

2. 電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，半徑越小。

如O2?>F?>Na?>Mg2?>Al3?

3. 帶電荷相同的離子，電子層越多，半徑越

如Li?<Na?<K?<Rb?<Cs?

例題：原子半徑/離子半徑與原子序數(shù)（核電荷數(shù)）關(guān)系

X和Y兩元素的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，【e?數(shù)相同，XY同周期】

X元素的陽離子半徑大于Y元素的陽離子半徑；【序：Y>X】

Z和Y兩元素的原子，核外電子層數(shù)相同，【YZ同周期】

Z元素的原子半徑小于Y元素的原子半徑。【序：Z>Y】

X、Y、Z三種元素的原子序數(shù)的關(guān)系是Z>Y>X

鈉、鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱比較

與水或酸反應(yīng)

Na

• 與冷水反應(yīng)非常劇烈，產(chǎn)生的氣體推動(dòng)鈉球運(yùn)動(dòng)，放出大量的熱，使鈉熔化

Mg

• 與冷水反應(yīng)緩慢、與沸水反應(yīng)迅速，放出氣體。與酸反應(yīng)劇烈，放出氣體

Al

• 與沸水幾乎不反應(yīng)；與酸反應(yīng)較快，放出氣體

單質(zhì)與水或酸置換出氫氣的難易程度：易→難

最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性強(qiáng)弱：NaOH > Mg(OH)? > Al(OH)?

金屬性 / 失電子能力：Na > Mg > Al

硅、磷、硫、氯的非金屬性強(qiáng)弱比較

單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的情況

Si

• 條件：高溫
• 氫化物的化學(xué)式：SiH?

P

• 條件：磷蒸汽與氫氣
• 氫化物的化學(xué)式：PH?

S

• 條件：需加熱
• 氫化物的化學(xué)式：H?S

Cl

• 條件：光照或點(diǎn)燃
• 氫化物的化學(xué)式：HCl

反應(yīng)的難易程度：難→易

氫化物的穩(wěn)定性：弱→強(qiáng)

氫化物的還原性：強(qiáng)→弱

硅酸

• H?SiO?
• 弱酸

磷酸

• H?PO?
• 中強(qiáng)酸

高氯酸

• HClO?
• 最強(qiáng)無機(jī)酸

酸性強(qiáng)弱變化：弱→強(qiáng)

非金屬性：Si<P<S<Cl

主族元素中的金屬/非金屬分區(qū)

5??化學(xué)鍵

化學(xué)鍵

概念：相鄰的原子之間強(qiáng)烈的相互作用叫做化學(xué)鍵

分類：離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵

離子鍵

1. 概念：帶相反電荷離子之間的相互作用稱為離子鍵

2. 成鍵粒子：離子

3. 成鍵本質(zhì)：靜電作用。靜電作用包括陰、陽離子之間的靜電吸引作用和電子與電子之間、原子核與原子核之間的靜電排斥力。

4. 成鍵條件：活潑金屬原子失去電子形成陽離子，活潑非金屬原子得到電子形成陰離子，陰、陽離子間形成離子鍵。

5. 存在范圍：所有的離子化合物

離子化合物：由離子鍵構(gòu)成的化合物

常見離子化合物的分類

1. 由活潑金屬元素（IA、IIA族）和活潑非金屬元素（VIA、VIIA族）之間形成的化合物。如：NaCl、KI、CaF?、MgO、Al?O?、Na?O?、NaH
2. 由活潑金屬離子與酸根（或酸式根）之間形成的化合物。

如：KNO?、Na?CO?、NaHCO?、CH?COONa、BaSO?

3. 由銨根離子和酸根（或酸式根）之間形成的化合物。如：NH?Cl、(NH?)?CO?、NH?HCO?、NH?NO?

4. 強(qiáng)堿。如：NaOH、KOH、Ba(OH)?

共價(jià)鍵

1. 概念：原子之間通過共用電子對(duì)所形成的相互作用，叫做共價(jià)鍵
2. 成鍵粒子：原子
3. 成鍵性質(zhì)：共用電子對(duì)與兩原子核間的電性作用
4. 分類：非極性共價(jià)鍵 / 極性共價(jià)鍵

• 極性共價(jià)鍵：偏向某個(gè)極端【如HCl】
• 非極性共價(jià)鍵：沒有偏向某一極【如兩個(gè)相同的原子】

5. 成鍵條件：不同或相同的非金屬元素原子間、部分金屬原子與非金屬原子間形成共價(jià)鍵

6. 存在：非金屬單質(zhì)（除稀有氣體以外）、非金屬元素氫化物、含氧酸、非金屬氧化物、堿類、部分鹽、有機(jī)化合物，如H?、HCl、CO?、NaOH、NaNO?、C?H?OH等。

離子化合物與共價(jià)化合物

1. 離子化合物：由離子鍵構(gòu)成的化合物叫做離子化合物。如NaCl、NH?NO?、BaSO?等。

2. 共價(jià)化合物：以共用電子對(duì)形成分子的化合物叫做共價(jià)化合物，如H?O、CH?、CO?等。

3. 含有離子鍵的化合物，一定是離子化合物；只含有共價(jià)鍵的化合物，是共價(jià)化合物。

4. 熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物是離子化合物，如NaCl；不能導(dǎo)電的化合物是共價(jià)化合物，如HCl。

化學(xué)鍵類別與物質(zhì)類別的關(guān)系

1. 離子化合物：必含離子鍵，可能含有極性共價(jià)鍵（如NaOH）或非極性共價(jià)鍵（如Na?O?）
2. 共價(jià)化合物：必含極性鍵（如HCl、CCl?、SO?），可能含有非極性共價(jià)鍵（如H?O?、C?H?）

3. 共價(jià)單質(zhì)：只含非極性鍵（如Cl?、H?、N?、C）

4. 稀有氣體：不含化學(xué)鍵

電子式

在元素符號(hào)周圍用小黑點(diǎn)（·）或叉（×）表示原子或離子的最外層電子的式子叫做電子式

1. 原子的電子式：
2. 簡(jiǎn)單陽離子的電子式：寫離子
3. 簡(jiǎn)單陰離子的電子式：畫框框
4. 復(fù)雜陰、陽離子的電子式：

離子化合物的電子式

共價(jià)分子的電子式

6??短周期主族元素推斷方法

短周期主族元素推斷1：利用“位、構(gòu)、性”的關(guān)系

1. 核外電子層數(shù)=周期數(shù)
2. 質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=核電荷數(shù)=原子核外電子數(shù)
3. 主族元素的最外層電子數(shù)=主族序數(shù)=最高正價(jià)數(shù)（O、F元素除外）
4. 最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值 =8–主族序數(shù)（僅限第IVA～VIIA族）

例題1

今年是門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z為短周期主族元素，W與X的最高化合價(jià)之和為8。

X=W=8

X：Al

Y：Si

Z：P

W：N

短周期主族元素推斷2：利用化合價(jià)推導(dǎo)

1. 元素“最高正價(jià)＋最低負(fù)價(jià)”等于0：H、C、Si
2. 元素`最高正價(jià)＋最低負(fù)價(jià)”等于2：N、P
3. 元素“最高正價(jià)＋最低負(fù)價(jià)”等于4：S
4. 元素`最高正價(jià)＋最低負(fù)價(jià)”等于6：Cl
5. 最高正價(jià)是最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值3倍的短周期元素：S
6. 最高正價(jià)不等于族序數(shù)的短周期元素：O、F

短周期主族元素推斷3：利用族和周期的關(guān)系

1. 主族序數(shù)與周期數(shù)相同的元素：H、Be、Al
2. 主族序數(shù)是周期數(shù)2倍的元素：C、S
3. 主族序數(shù)是周期數(shù)3倍的元素：O
4. 周期數(shù)是主族序數(shù)2倍的元素有：Li
5. 周期數(shù)是主族序數(shù)3倍的元素有：Na

短周期主族元素推斷4：利用元素原子的特殊結(jié)構(gòu)

1. 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的有：C
2. 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的有：O
3. 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)?的有：Li、Si
4. 最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)的有：H、Be、Al
5. 最外層電子數(shù)是電子層數(shù)2倍的有：C、S
6. 最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)?的有：Li、P

短周期主族元素推斷5：利用元素的特有性質(zhì)

1. 單質(zhì)硬度最大的元素是：C
2. 原子半徑最小的元素是：H
3. 所形成的氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定的元素是：F
4. 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性最強(qiáng)的是：Cl
5. 最高價(jià)氧化物及其水化物具有兩性的元素是：Al
6. 空氣中含量最多的元素，或氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性的元素是：N
7. 地殼中含量最多的元素是：O
8. 地殼中含量最多的金屬元素是：Al

短周期主族元素推斷6：利用結(jié)構(gòu)式推斷元素

科學(xué)家合成出了一種新化合物（如圖所示），其中W、X、Y、Z為同一短周期元素，Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半。下列敘述正確的是

①“—”代表共價(jià)鍵，有2e?

②C、Si形成四個(gè)共價(jià)鍵；N、P形成三個(gè)共價(jià)鍵；O、S形成兩個(gè)共價(jià)鍵；H、F、Cl形成一個(gè)共價(jià)鍵

③陰離子，某個(gè)原子得e?

Y：P（+5）

• P多帶e?，且有兩條共價(jià)鍵：原先是帶5個(gè)e??？赡苁荖或P

X：Si（+4）

• X有四條共價(jià)鍵，可能是C或Si

Z：Cl（-1）

• Z有一條共價(jià)鍵，可能是H、F或Cl

突破口：

1. W、X、Y、Z為同一短周期元素。Z不可能是H
2. Z核外最外層電子數(shù)是X核外電子數(shù)的一半，鎖定X為Si

一種由短周期主族元素組成的化合物（如圖所示），具有良好的儲(chǔ)氫性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增太、且總和為24。

W：H（+1）

• 一條共價(jià)鍵

X：B（+3）

• 多帶一個(gè)e?，且有四條共價(jià)鍵。X本身帶3個(gè)e?；其他元素過大，所以是B

Y：N（+5）

• 三條共價(jià)鍵

Z：Na（+1）

短周期主族元素推斷7：其他的相關(guān)信息

W、X、Y、Z是四種常見的短周期主族元素，其原子半徑隨原子序數(shù)變化如圖所示。

已知W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為18，中子數(shù)為10；X和Ne原子的核外電子數(shù)相差1；Y的單質(zhì)是一種常見的半導(dǎo)體材料；Z的非金屬性在同周期元素中最強(qiáng)。

W：O

X：Na（原子半徑+X和Ne原子的核外電子數(shù)相差1）

Y：Si

Z：Cl

7??周期律+元素推斷綜合題型

半徑比較

原子半徑：序大徑小

• Na > Mg > Al > Si > P > S > Cl
• F < Cl < Br < I

離子半徑：

同e?數(shù)：

• 10e?：O2? > F? > Na? > Mg2? > Al3?
• 18e?：S2? > Cl? > K? > Ca2?

同族：Li? < Na? < K? < Rb? < Cs?

金屬性比較

本質(zhì)：原子越易失電子，金屬性越強(qiáng)

判斷依據(jù)：

• ①在金屬活動(dòng)性順序中位置越靠前，金屬性越強(qiáng)
• ②單質(zhì)與水或非氧化性酸反應(yīng)越劇烈，金屬性越強(qiáng)
• ③單質(zhì)還原性越強(qiáng)或離子氧化性越弱，金屬性越強(qiáng)
• ④最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)

非金屬性比較

本質(zhì)：原子越易得電子，非金屬性越強(qiáng)

判斷依據(jù)：

• ①與H?化合越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強(qiáng)
• ②單質(zhì)氧化性越強(qiáng)，陰離子還原性越弱，非金屬性越強(qiáng)
• ③最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)

W、X、Y和Z為原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素。

W與X可生成—種紅棕色有刺激性氣味的氣體（NO?）；Y的周期數(shù)是族序數(shù)的3倍；Z原子最外層的電子數(shù)與W的電子總數(shù)相同。下列敘述正確的是

W（N）X（O）Y（Na）X（Cl）

A. X與其他三種元素均可形成兩種或兩種以上的二元化合物?

B. Y與其他三種元素分別形成的化合物中只含有離子鍵【Na?O?：離子鍵+非極性共價(jià)鍵】

C. 四種元素的簡(jiǎn)單離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)【X是288】

D. W的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物均為強(qiáng)酸【HNO?不是】

W、X、Y、Z均為短周期元素且原子序數(shù)依次增大，元素X和Z同族。鹽YZW（NaClO）與濃鹽酸反應(yīng)，有黃綠色氣體（Cl?）產(chǎn)生，此氣體同冷燒堿溶液作用，可得到Y(jié)ZW的溶液。

W（O）、X（F）、Y（Na）、Z（Cl）

下列說法正確的是

A. 原子半徑大小為W<X<Y<Z【Na > Cl > O > F】

B. X的氫化物水溶液酸性強(qiáng)于Z的【HCl是強(qiáng)酸】

C. Y?Wz與Z?W均含有非極性共價(jià)鍵【Na?O?有離子鍵+非極性共價(jià)鍵；Cl?O有極性共價(jià)鍵】

D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下W的單質(zhì)狀態(tài)與X的相同?【O?、O?、F?都是氣態(tài)】

—種麻醉劑的分子結(jié)構(gòu)式如圖所示。其中，X的原子核只有1個(gè)質(zhì)子（H）；元素Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，且均位于X的下一周期（第二周期）；元素E的原子比W原子多8個(gè)電子。下列說法不正確的是

X（H）；Y（C）；Z（O）；W（F）；E（Cl）

A. XEZ?是—種強(qiáng)酸【HClO?】

B. 非金屬性：W>Z>Y【F>O>C】

C. 原子半徑：Y>W>E【Cl > C > O > F > H】

D. ZW?中，Z的化合價(jià)為+2價(jià)【OF?】