《专题5 微观结构与物质的多样性》知识串讲（原卷版).docxVIP

学而优·教有方

PAGE

PAGE16

专题5微观结构与物质的多样性

一、原子结构与元素化合价的变化规律

1．原子序数

(1)概念：按照核电荷数由小到大的顺序给元素依次编号，这种编号叫作原子序数。

(2)与其他量的关系：原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数。

2．原子结构的变化规律

(1)核外电子排布的变化规律

规律：随着核电荷数的递增，除H、He外元素原子的最外层电子数呈现从1到8的周期性变化。

(2)原子半径的变化规律(稀有气体除外)

以元素的原子序数为横轴，元素的原子半径为纵轴，绘制折线图如下：

数据分析

规律

随着核电荷数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化

①原子电子层数相同时，最外层电子数越多，半径越小。

②最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。

3．元素性质的变化规律

以元素的原子序数为横轴，元素的最高正化合价或最低负化合价为纵轴，绘制折线图如图所示：

数据

分析

规律

随着核电荷数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1到＋7(氧、氟除外)、最低负化合价呈现－4到－1的周期性变化

【核心归纳】对于1～18号元素：

(1)元素的最高正化合价＝最外层电子数(O、F及稀有气体除外)

(2)|元素的最低负化合价(非金属具有)|＝8－最外层电子数

(3)元素的最高正化合价＋|元素的最低负化合价|＝8

(4)元素性质的变化的根本原因：随着核电荷数的递增，原子的最外层电子数排布呈周期性变化。

例1．（2023泰安期中）下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价：

元素代号

L

M

Q

R

T

原子半径/nm

0.160

0.143

0.111

0.106

0.066

主要化合价

+2

+3

+2

+6、-2

-2

根据表中信息，判断以下说法正确的是

A．最高价氧化物对应水化物的碱性：L＞M

B．简单氢化物的稳定性：H2R＞H2T

C．L2+与R2-的核外电子数相等

D．单质与等浓度的稀盐酸反应的速率：Q＞L

例2．某元素的气态氢化物化学式为H2R，此元素最高价氧化物对应水化物的化学式可能为()

A．H2RO3 B．H2RO4

C．HRO3 D．H3RO4

二、元素的金属性和非金属性的变化规律

1．元素的金属性变化规律

(1)判断元素金属性强弱的方法

①比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度。置换反应越容易发生，元素原子的失电子能力越强，元素的金属性越强。

②比较元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。一般来说，碱性越强，元素原子失电子的能力越强，元素的金属性越强。

(2)钠、镁、铝与水或酸反应的实验探究

实验内容

实验现象及方程式

实验结论

将一小块钠放入滴有酚酞冷水的小烧杯中

常温下，反应剧烈，酚酞变红色

金属失电子的能力，即金属性：NaMgAl

将除去氧化膜的镁条、铝片分别放入滴有酚酞冷水的试管，然后加热试管

①镁与水：常温下，没有明显的变化；加热，反应缓慢，酚酞变浅红色，化学方程式Mg＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2↓＋H2↑

②铝与冷水、热水看不到明显的变化

将除去氧化膜的镁条、铝片分别放入盛有少量稀盐酸的试管

①镁与稀盐酸：反应剧烈，生成大量气体，离子方程式：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

②铝与稀盐酸：反应较剧烈，生成气体，离子方程式：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

(3)探究NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性强弱

①实验操作

实验操作

沉淀溶解情况

沉淀逐渐溶解

沉淀逐渐溶解

沉淀溶解

沉淀不溶解

相关反应方程式

Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O

Al(OH)3＋NaOH

===NaAlO2＋2H2O

Mg(OH)2＋2HCl===

MgCl2＋2H2O

实验结论

NaOH是强碱，Mg(OH)2是中强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，三者的碱性依次减弱

Na、Mg、Al失去电子的能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱。

2．元素的非金属性变化规律

(1)判断元素非金属性强弱的方法

①比较元素的单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性。一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。

②比较元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。一般来说，酸性越强，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。

(2)硅、磷、硫、氯元素的非金属性强弱比较

原子

Si

P

S

Cl

最高正价

＋4

＋5

＋6

＋7

最低负价

－4

－3

－2

－1

单质与H2

化合的条件

高温

较高温度

需加热

点燃或光照

从Si到Cl，与H2化合越来越容易

气态氢化物

的稳定性

SiH4很不稳定

PH3不稳定

H2S较不稳定

HCl稳定

从Si到Cl，气态氢化物的稳定性越来越强

最