(一)元素周期律和元素周期表
1.元素周期律及其應(yīng)用
(1)發(fā)生周期性變化的性質(zhì)
原子半徑、化合價(jià)、金屬性和非金屬性、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性或堿性。
(2)元素周期律的實(shí)質(zhì)
元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)遞增呈現(xiàn)出周期性變化,是元素的原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。也就是說(shuō),原子結(jié)構(gòu)上的周期性變化必然引起元素性質(zhì)上的周期性變化,充分體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的規(guī)律。
2.比較金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)
(1)金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)
1/單質(zhì)跟水或酸置換出氫的難易程度(或反應(yīng)的劇烈程度)。反應(yīng)越易,說(shuō)明其金屬性就越強(qiáng)。
2/最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱。堿性越強(qiáng),說(shuō)明其金屬性也就越強(qiáng),反之則弱。
3/金屬間的置換反應(yīng)。依據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,金屬甲能從金屬乙的鹽溶液中置換出乙,說(shuō)明甲的金屬性比乙強(qiáng)。
4/金屬陽(yáng)離子氧化性的強(qiáng)弱。陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng),對(duì)應(yīng)金屬的金屬性就越弱。
(2)非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)
1/單質(zhì)跟氫氣化合的難易程度、條件及生成氫化物的穩(wěn)定性。越易與 反應(yīng),生成的氫化物也就越穩(wěn)定,氫化物的還原性也就越弱,說(shuō)明其非金屬性也就越強(qiáng)。
2/最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性的強(qiáng)弱。酸性越強(qiáng),說(shuō)明其非金屬性越強(qiáng)。
3/非金屬單質(zhì)問(wèn)的置換反應(yīng)。非金屬甲把非金屬乙對(duì)應(yīng)的陰離子從其鹽溶液中置換出來(lái),說(shuō)明甲的非金屬性比乙強(qiáng)。 如 Br2 + 2KI == 2KBr + I2
4/非金屬元素的原子對(duì)應(yīng)陰離子的還原性。還原性越強(qiáng),元素的非金屬性就越弱。
3.常見(jiàn)元素化合價(jià)的一些規(guī)律
(1)金屬元素?zé)o負(fù)價(jià)。金屬單質(zhì)只有還原性。
(2)氟、氧一般無(wú)正價(jià)。
(3)若元素有最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià),元素的最高正價(jià)數(shù)等于最外層電子數(shù);元素的最低負(fù)價(jià)與最高正價(jià)的關(guān)系為:最高正價(jià)+|最低負(fù)價(jià)|=8。
(4)除某些元素外(如N元素),原子序數(shù)為奇數(shù)的元素,其化合價(jià)也常呈奇數(shù)價(jià),原子序數(shù)為偶數(shù)的元素,其化合價(jià)也常呈偶數(shù)價(jià),即價(jià)奇序奇,價(jià)偶序偶。
若元素原子的最外層電子數(shù)為奇數(shù),則元素的正常化合價(jià)為一系列連續(xù)的奇數(shù),若有偶數(shù)則為非正;蟽r(jià),其氧化物是不成鹽氧化物,如NO;若原子最外層電子數(shù)為偶數(shù),則正;蟽r(jià)為一系列連續(xù)的偶數(shù)。
4.原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)及元素在周期表中位置的關(guān)系
1/原子半徑越大,最外層電子數(shù)越少,失電子越易,還原性越強(qiáng),金屬性越強(qiáng)。
2/原子半徑越小,最外層電子數(shù)越多,得電子越易,氧化性越強(qiáng),非金屬性越強(qiáng)。
3/在周期表中,左下方元素的金屬性大于右上方元素;左下方元素的非金屬性小于右上方元素。
5.解答元素推斷題的一些規(guī)律和方法
(1)根據(jù)原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表中的位置關(guān)系的規(guī)律
電子層數(shù)=周期數(shù),主族序數(shù)=最外層電子數(shù)
原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù),主族序數(shù)=最高正價(jià)數(shù)
負(fù)價(jià)的絕對(duì)值=8-主族序數(shù)
(2)根據(jù)原子序數(shù)推斷元素在周期表中的位置。
記住稀有氣體元素的原子序數(shù):2、10、18、36、54、86。用原子序數(shù)減去比它小而相近的稀有氣體元素的原子序數(shù),即得該元素所在的縱行數(shù)。再運(yùn)用縱行數(shù)與族序數(shù)的關(guān)系確定元素所在的族;這種元素的周期數(shù)比相應(yīng)的稀有氣體元素的周期數(shù)大1。
(3)根據(jù)位置上的特殊性確定元素在周期表中的位置。
主族序數(shù)等于周期數(shù)的短周期元素:H、Be、Al。
主族序數(shù)等于周期數(shù)2倍的元素:C、S。
最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為零的短周期元素:C、Si
短周期中最高正價(jià)是最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值3倍的元素:S。
(4)根據(jù)元素性質(zhì)、存在、用途的特殊性。
形成化合物種類最多的元素、或單質(zhì)是自然界中硬度最大的物質(zhì)的元素、或氣態(tài)氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的元素:C。
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:N。
地殼中含量最多的元素、或氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)最高的元素、或氣態(tài)氫化物在通常情況下呈現(xiàn)液態(tài)的元素:O。
最活潑的非金屬元素:F;最活潑的金屬元素:Cs;最輕的單質(zhì)的元素:H;最輕的金屬元素:Li;單質(zhì)的著火點(diǎn)最低的非金屬元素是:P。
6.確定元素性質(zhì)的方法
(1)先確定元素在周期表中的位置。
(2)一般情況下,主族序數(shù)-2=本主族中非金屬元素的種數(shù)(IA除外)。
(3)若主族元素的族序數(shù)為m,周期數(shù)為n,則:m/n<1 時(shí),為金屬,m/n 值越小,金屬性越強(qiáng);m/n>1 時(shí),為非金屬, m/n 值越大,非金屬性越強(qiáng);m/n=1 時(shí)是兩性元素。
(二)原子結(jié)構(gòu)
1.構(gòu)成原子的粒子及其關(guān)系
(1)各粒子間關(guān)系
原子中:原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)
陽(yáng)離子中:質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)+電荷數(shù)
陰離子中:質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)一電荷數(shù)
原子、離子中:質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
(2)各種粒子決定的屬性
元素的種類由質(zhì)子數(shù)決定。
原子種類由質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定。
核素的質(zhì)量數(shù)或核素的相對(duì)原子質(zhì)量由質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定。
元素中是否有同位素由中子數(shù)決定。
質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)決定是原子還是離子。
原子半徑由電子層數(shù)、最外層電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)決定。
元素的性質(zhì)主要由原子半徑和最外層電子數(shù)決定。
(3)短周期元素中具有特殊性排布的原子
最外層有一個(gè)電子的非金屬元素:H。
最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素:Be、Ar。
最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2、3、4倍的元素:依次是C、O、Ne。
電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Be。
最外層電子數(shù)是電子層數(shù)2倍的元素:He、C、S。
最外層電子數(shù)是電子層數(shù)3倍的元素:O。
次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li、Si 。
內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li、P。
電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素:H、Be、Al。
2.原子、離子半徑的比較
(1)原子的半徑大于相應(yīng)陽(yáng)離子的半徑。
(2)原子的半徑小于相應(yīng)陰離子的半徑。
(3)同種元素不同價(jià)態(tài)的離子,價(jià)態(tài)越高,離子半徑越小。
(4)電子層數(shù)相同的原子,原子序數(shù)越大,原子半徑越小(稀有氣體元素除外)。
(5)最外層電子數(shù)相同的同族元素的原子,電子層數(shù)越多原子半徑越大;其同價(jià)態(tài)的離子半徑也如此。
(6)電子層結(jié)構(gòu)相同的陰、陽(yáng)離子,核電荷數(shù)越多,離子半徑越小。
3.核素、同位素
(1)核素:具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。
(2)同位素:同一元素的不同核素之間的互稱。
(3)區(qū)別與聯(lián)系:不同的核素不一定是同位素;同位素一定是不同的核素。
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