高中化学选修三第二章——元素周期律与元素周期表

高中化学

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元素是化学学习的基础，元素周期表里包含的内容贯穿了整个高中化学的知识体系，今天化学姐给同学们总结了高中化学选修三的第二章元素周期表和元素周期律的知识汇总，最近有些同学们正在学习这一部分知识，那么这些同学们一定要仔细阅读哦~

元素周期律和元素周期表知识总结

首先一起来看考试要求

1．理解原子的组成及同位素的概念。掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。

2．以第1、2、3周期的元素为例，掌握核外电子排布规律。

3．掌握元素周期律的实质及元素周期表（长式）的结构（周期、族）。

4．以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质（如：原子半径、化合价、单质及化合物性质）的递变规律与原子结构的关系；以ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。

知识规律总结

一、原子结构

1．几个量的关系（）

质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）

质子数=核电荷数=原子序数=原子的核外电子数

离子电荷数=质子数-核外电子数

2．同位素

（1）要点：同——质子数相同，异——中子数不同，微粒——原子。

（2）特点：同位素的化学性质几乎完全相同；自然界中稳定同位素的原子个数百分数不变。

注意：同种元素的同位素可组成不同的单质或化合物，如H₂O和D₂O是两种不同的物质。

3．相对原子质量

（1）原子的相对原子质量：以一个¹²C原子质量的1/12作为标准，其它原子的质量跟它相比较所得的数值。它是相对质量，单位为1，可忽略不写。

（2）元素的相对原子质量：是按该元素的各种同位素的原子百分比与其相对原子质量的乘积所得的平均值。元素周期表中的相对原子质量就是指元素的相对原子质量。

4．核外电子排布规律

（1）核外电子是由里向外，分层排布的。

（2）各电子层最多容纳的电子数为2n²个；最外层电子数不得超过8个，次外层电子数不得超过18个，倒数第三层电子数不得超过32个。

（3）以上几点互相联系。

核外电子排布规律是书写结构示意图的主要依据。

5．原子和离子结构示意图

注意：①要熟练地书写1～20号元素的原子和离子结构示意图。

②要正确区分原子结构示意图和离子结构示意图（通过比较核内质子数和核外电子数）。

6．微粒半径大小比较规律

（1）同周期元素（稀有气体除外）的原子半径随原子核电荷数的递增逐渐减小。

（2）同主族元素的原子半径和离子半径随着原子核电荷数的递增逐渐增大。

（3）电子层结构相同的离子，核电荷数越大，则离子半径越小。

（4）同种元素的微粒半径：阳离子<><>

（5）稀有气体元素的原子半径大于同周期元素原子半径。

（6）电子层数多的阴离子半径一定大于电子层数少的阳离子半径，但电子层数多的阳离子半径不一定大于电子层数少的阴离子半径。

二、元素周期律和周期表

1、元素周期表的结构

元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外的能层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。

（1）原子的电子层构型和周期的划分

周期是指能层（电子层）相同，按照最高能级组电子数依次增多的顺序排列的一行元素。即元素周期表中的一个横行为一个周期，周期表共有七个周期。同周期元素从左到右（除稀有气体外），元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

（2）原子的电子构型和族的划分

族是指价电子数相同（外围电子排布相同），按照电子层数依次增加的顺序排列的一列元素。即元素周期表中的一个列为一个族（第Ⅷ族除外）。共有十八个列，十六个族。同主族周期元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

（3）原子的电子构型和元素的分区

按电子排布可把周期表里的元素划分成5个区，分别为s区、p区、d区、f区和ds区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。

2、元素周期律

元素的性质随着核电荷数的递增发生周期性的递变，叫做元素周期律。元素周期律主要体现在核外电子排布、原子半径、主要化合价、金属性、非金属性、第一电离能、电负性等的周期性变化。元素性质的周期性来源于原子外电子层构型的周期性。

（1）同周期、同主族元素性质的递变规律

（2）微粒半径的比较方法

①同一元素：一般情况下元素阴离子的离子半径大于相应原子的原子半径，阳离子的离子半径小于相应原子的原子半径。

②同周期元素（只能比较原子半径）：随原子序数的增大，原子的原子半径依次减小。如：Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl

③同主族元素（比较原子和离子半径）：随原子序数的增大，原子的原子半径依次增大。如：Li<><><><>< font=''>，F-<>< font=''>-<>< font=''>-<>< font=''>-

④同电子层结构（阳离子的电子层结构与上一周期0族元素原子具有相同的电子层结构，阴离子与同周期0族元素原子具有相同的电子层结构）：随核电荷数增大，微粒半径依次减小。如：F->Na+>Mg2+>Al3+

（3）元素金属性强弱的判断方法

  （4）非金属性强弱的判断方法

思维技巧点拨

一、有关微粒质量数、质子数、中子数和核电荷数的推断

【例1】设某元素某原子核内的质子数为m，中子数为n，则下述论断中正确的是

A.不能由此确定该元素的相对原子质量 B.这种原子的相对原子质量为m+n

C.若碳原子质量为wg，此原子的质量为(m+n)wg D.核内中子的总质量小于质子的质量

【解析】元素的相对原子质量和原子的相对原子质量是两个不同的概念，要求元素的相对原子质量，必须知道其各种同位素的相对原子质量和原子个数百分数，否则无法求解，故选项A正确。质子数m+中子数n应为质量数，不是相对原子质量，选项B错误。由相对原子质量的数学表达式可知，某原子的质量=×一种碳原子质量×该原子的相对原子质量，故选项C错误。1个质子的质量略小于1个中子的质量，但核内质子的总质量与中子的总质量还要取决于质子和中子数目的多少，选项D错误。

本题正确答案为A。本题要求熟悉有关的基本概念，要注意区分一些易混淆的概念，如相对原子质量与质量数，元素的相对原子质量与原子的相对原子质量，核素与同位素等。

二、根据元素周期律知识推断元素及化合物的性质

【例2】砹（At）是原子序数最大的卤族元素，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是( )A.HAt很稳定 B.易溶于某些有机溶剂 C.AgAt不溶于水 D.是有色固体

【解析】由题意，砹在周期表中与碘相邻，故它的性质与碘具有相似性，但它的非金属性应比碘弱。HAt的稳定不如HI，故选项A错误；碘易溶于某些有机溶剂，则砹也应溶解；AgI不溶于水，则AgAt也不溶于水；碘是紫黑色固体，根据相似性砹也是有色固体。

本题正确选项为A。

三、有关同位素的计算

【例3】铜有两种天然同位素和 ，参考铜的原子量（63.5）估算的百分含量约是( )A.20% B.25% C.50% D.66.7% E.75%

【解析】用十字交叉法可求得两种同位素的原子个数比

即与 的原子个数比为1∶3，所以%=×100%=25%，故应选B。

四、推断元素原子序数差

【例4】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是( )

A.1 B.2 C.5 D.6

【解析】设两种元素的符号分别为X和Y，则化合物的化学式为X₂Y₃，即X为+3价，Y为-2价，在短周期元素中满足此要求的X元素有₅B、₇N、₁₃Al，Y元素有₈O和₁₆S，原子序数差值见下表

本题正确答案为D。

五、微粒大小比较

【例5】X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径，Z和Y两元素的原子核外电子层数相同，Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。X、Y、Z三种元素原子序数的关系是( )

A.X>Y>Z B.Y>X>Z C.Z>X>Y D.Z>Y>X

【解析】对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，现X元素的阳离子半径大于Y，故核电荷数应是Y>X。Z和Y的电子层数相同，则它们在同一周期，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐减小，现Z的原子半径小于Y，则核电荷数Z>Y。综合以上关系得Z>Y>X。

本题正确答案为D。

六、原子结构知识的综合推断

【例6】周期表中相邻的A、B、C三元素中，A、B同周期，A、C同主族。已知三种元素的原子最外层电子数之和为19，三种元素的原子核中质子数之和为41。则这三种元素是A________、B________、C________（填元素符号）。

【解析】本题采用平均值法解答比较简单。由A、B、C三元素为相邻元素以及它们的平均质子数41/3≈14<18，可知a、b、c三元素为短周期元素；又根据最外层电子数的平均值19><>

【例7】已知某主族金属元素X的原子核内质子数和中子数之比为1∶1，含该金属阳离子0.192g的溶液恰好能将20mL0.4mol/L的Na₂CO₃溶液中的CO₃^2-全部沉淀，推断X是什么元素及在周期表中的位置。

【解析】周期表中质子数与中子数相等的金属元素只有Mg和Ca两种，它们都是+2价金属。设金属的相对原子质量为M，由关系式X²⁺～Na₂CO₃得，M∶1=0.192∶(0.4×0.02)，解得M=24。则X为镁，位于第3周期第ⅡA族。