元素周期表中的六大??家?guī)律與特征
一、電子排布規(guī)律
最外層電子數(shù)為1或2的原子可以是IA族、ⅡA族或副族元素的原子;最外層電子數(shù)是3~8的原子一定是主族元素的原子,且最外層電子數(shù)等于主族的族序數(shù)。
二、序數(shù)差規(guī)律
(1)同周期相鄰主族元素的“序數(shù)差”規(guī)律
①除第ⅡA族和第ⅢA族外,其余同周期相鄰元素序數(shù)差為1。
②同周期第ⅡA族和第ⅢA族為相鄰元素,其原子序數(shù)差為:第二、第三周期相差1,第四、第五周期相差11,第六、第七周期相差25。
(2)同主族相鄰元素的“序數(shù)差”規(guī)律
①第二、第三周期的同族元素原子序數(shù)相差8。
②第三、第四周期的同族元素原子序數(shù)相差有兩種情況:第IA族和第ⅡA族相差8,其它族相差18。
③第四、第五周期的同族元素原子序數(shù)相差18。
④第五、第六周期的同族元素原子序數(shù)鑭系之前相差18,鑭系之后相差32。
⑤第六、第七周期的同族元素原子序數(shù)相差32。
三、奇偶差規(guī)律
元素的原子序數(shù)與該元素在周期表中的族序數(shù)和該元素的主要化合價的奇偶性一致。若原子序數(shù)為奇數(shù)時,主族族序數(shù)、元素的主要化合價均為奇數(shù),反之則均為偶數(shù)(但要除去N元素,它有多種價態(tài),Cl元素也有ClO2)。零族元素的原子序數(shù)為偶數(shù),其化合價視為0。
四、元素金屬性、非金屬性的強弱規(guī)律
(1)金屬性(原子失電子)強弱比較
①在金屬活動性順序中位置越靠前,金屬性越強。
②單質(zhì)與水或非氧化性酸反應(yīng)越劇烈,金屬性越強。
③單質(zhì)還原性越強或離子氧化性越弱,金屬性越強。
④最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性越強,金屬性越強。
⑤若X + Yn+?→?Xm+?+ Y,則X比Y的金屬性強。
(2)非金屬性(原子得電子)強弱比較
①與H2化合越容易,氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強。
②單質(zhì)氧化性越強,陰離子還原性越弱,非金屬性越強。
③最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性越強,非金屬性越強。
④若X + Yn-?→?Xm-+Y,則X比Y的非金屬性越強。
需要補充的是,除了這些常規(guī)的判據(jù)之外,還有一些間接的判斷方法:如在構(gòu)成原電池時,一般來說,負極金屬的金屬性更強。還可以根據(jù)電解時,在陽極或陰極上放電的先后順序來判斷等。
需要注意的是,利用原電池比較元素金屬性時,不要忽視介質(zhì)對電極反應(yīng)的影響。如Al-Mg-NaOH溶液構(gòu)成原電池時,Al為負極,Mg為正極;Fe-Cu-HNO3(濃)構(gòu)成原電池時,Cu為負極,?Fe為正極。
五、元素周期表中的一些特點
(1)短周期只包括前三個周期。
(2)主族中只有第ⅡA族元素全部為金屬元素。
(3)IA族元素不等同于堿金屬元素,因為H元素不屬于堿金屬元素。
(4)元素周期表第18列是0族,不是?ⅧA族,第8、9、10列是第Ⅷ族,不是ⅧB族。
(5)長周期不一定是18種元素,第六周期就有32種元素。
六、短周期元素原子結(jié)構(gòu)的特殊性
(1)原子核中無中子的原子:1 1H。
(2)最外層只有一個電子的元素:H、Li、Na。
(3)最外層有兩個電子的元素:Be、Mg、He。
(4)最外層電子數(shù)等于此外層電子數(shù)的元素:Be、Ar。
(5)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍的元素:C。三倍的是O;四倍的是Ne。
(6)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素:H、Be、Al。
(7)電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素:Be。
(8)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li、Si。
(9)內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li、P。
七、鏈接高考
【例題1】(安徽高考)中學(xué)化學(xué)中很多“規(guī)律”都有其使用范圍,下列根據(jù)有關(guān)“規(guī)律”推出的結(jié)論合理的是
A.根據(jù)同周期元素的第一電離能變化趨勢,推出Al的第一電離能比Mg大
B.根據(jù)主族元素最高正化合價與族序數(shù)的關(guān)系,推出鹵族元素最高正價都是+7
C.根據(jù)溶液的pH與溶液酸堿性的關(guān)系,推出pH=6.8的溶液一定顯酸性
D.根據(jù)較強酸可以制取較弱酸的規(guī)律,推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO
解析:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能,由周期表可知同周期元素的第一電離能隨著核電荷數(shù)的增大而逐漸增大,但Al的第一電離能比Mg小,A錯誤;鹵族元素中氟元素是最活潑的非金屬元素不可能失去電子,所以氟元素無正價,B錯誤;只有再常溫下pH=6.8的溶液才一定顯酸性,而在100℃時pH=6.8的溶液卻顯堿性,因此用pH判斷溶液酸堿性時必需考慮溫度,即如果不是在室溫下,pH<7就不一定顯酸性,因此C不正確;碳酸的酸性強于次氯酸的,所以CO2通入NaClO溶液中能生成HClO,方程式為:CO2?+ 2ClO-+ H2O=CO32-?+ 2HClO,因此只有答案D正確。答案:D
【例題2】(福建高考)依據(jù)元素周期表及元素周期律,下列推斷正確的是
A.H3BO3的酸性比H2CO3的強?? ? B.Mg(OH)2的堿性比Be(OH)2的強
C.HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次增強
D.若M+和R2-的核外電子層結(jié)構(gòu)相同,則原子序數(shù):R>M
解析:C、B選項屬于同周期,自左向右非金屬性逐漸增強,所以H3BO3的酸性比H2CO3的弱;B項正確;Cl、Br、I屬于同主族元素,自上而下非金屬性逐漸減弱,因此HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱;若M、R的原子序數(shù)分別為x和y,由M+和R2-的核外電子層結(jié)構(gòu)相同可得:x-1=y(tǒng)+2,因此x>y,即則原子序數(shù):R<M。這題是基礎(chǔ)題,不過A、B兩項設(shè)問中出現(xiàn)B,Be等陌生元素。答案:B
【例題3】(新課標全國)短周期元素W、X、Y和Z的原子序數(shù)依次增大。元素W是制備一種高效電池的重要材料,X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍,元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素,Z原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍。下列說法錯誤的是
A.?元素W、X的氯化物中,各原子均滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
B.?元素X與氫形成的原子比為1:1的化合物有很多種
C.?元素Y的單質(zhì)與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成
D.?元素Z可與元素X形成共價化合物XZ2
解析:元素W是制備一種高效電池的重要材料,說明W是Li;X原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍,說明X是碳元素;元素Y是地殼中含量最豐富的金屬元素,因此Y是Al;短周期元素電子層數(shù)最多是3層,如果原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍,所以可能是He、C和S,又因為W、X、Y和Z的原子序數(shù)依次增大,所以Z只能是S。元素W、X的氯化物分別是LiCl和CCl4,前者鋰原子不能滿足8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),A不正確;X與氫形成的原子比為1:1的化合物可以是C2H2、C6H6或C8H8,B正確;單質(zhì)鋁與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)均有氫氣生成,C正確;C和S均屬于非金屬元素,二者可以形成共價化合物CS2,D正確。答案:A
【例題4】?(江蘇高考)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相對位置如圖所示。下列說法正確的是
A.?元素X與元素Z的最高正化合價之和的數(shù)值等于8
B.?原子半徑的大小順序為:rX>rY>rZ>rW>rQ
C.?離子Y2-和Z?3+的核外電子數(shù)和電子層數(shù)都不相同
D.?元素W的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性比Q的強
解析:根據(jù)周期表的結(jié)構(gòu)可推出元素分別為:X:N;Y:O;Z:Al;W:S;Q:Cl。A.元素最高正化合價一般等于其主族數(shù)。B.同周期原子半徑從左到右依次減小,同主族從上到下依次增大。C.離子Y2-和Z?3+?都為10微粒,核外電子數(shù)和電子層數(shù)都相同。D.?元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性是與非金屬性一致的,因此酸性Q的強。答案:A
點撥:該題以“周期表中元素的推斷”為載體,考查學(xué)生對元素周期表的熟悉程度及其對表中各元素性質(zhì)和相應(yīng)原子結(jié)構(gòu)的周期性遞變規(guī)律的認識和掌握程度??疾榱宋镔|(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系以及運用元素周期律解決具體化學(xué)問題的能力。