原子结构与周期表、元素性质的关系
李仕才
基础知识梳理
1．原子结构与周期表的关系
(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)
每周期第一个元素 周期 能层数 原子基态原子的简化电每周期最后一个元素 原子序数 10 18 36 基态原子的电子排布式 1s2s2p 1s2s2p3s3p 1s2s2p3s3p3d4s4p 1s2s2p3s3p3d2610262262610 102622626 22626226序数 子排布式 二 三 四 2 3 4 3 11 19 [He]2s [Ne]3s [Ar]4s 111五 5 37 [Kr]5s 154 24s4p4d5s5p 1s2s2p3s3p3d4s4p101426102626261026 六
6 55 [Xe]6s 186 4d4f5s5p5d6s6p (2)每族元素的价层电子排布特点 ①主族
主族 排布特点 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 主族 排布特点
②0族：He：1s；其他nsnp。 ③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d
1～10
2
2
6
ⅤA ⅥA ⅦA ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns1～2。
(3)元素周期表的分区与价电子排布的关系 ①周期表的分区
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②各区外围电子排布特点
分区 s区 p区 d区 ds区 f区
2.原子半径
能层数：能层数越多，原子半径越大
(1)影响因素核电荷数：能层数相同核电荷数越大，
原子半径越小(2)变化规律
元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。 3．电离能
(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：I1，单位：kJ·mol。 (2)规律
①同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。
②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。 ③同种原子：逐级电离能越来越大(即I1＜I2＜I3…)。 4．电负性
(1)含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。
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－1
外围电子排布 ns1～2 ns2np1～6 (n－1)d1～9ns1～2(除钯外) 101～2(n－1)dns(n－2)f0～14 (n－1)d0～2ns2
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(2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。 (3)变化规律
金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右。
在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。 5．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如
(1)价电子排布为5s5p的元素位于第五周期ⅠA族，是s区元素(×) (2)电负性大的元素非金属性强(√)
(3)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大(×) (4)在元素周期表中，同周期主族元素电负性从左到右越来越大(√) (5)在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价(√) (6)第一电离能：O＞N(×)
(7)正三价阳离子的电子排布式为1s2s2p3s3p3d的元素在周期表中位于Ⅷ族(√) (8)价电子排布式为4s4p的元素位于第四周期ⅤA族，是p区元素(√)
2
3
2
2
6
2
6
5
2
1
。
(1)第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为_________________________________(用元素符号表示)。
(2)Na的逐级电离能中有________次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？________、________。 (3)C、N、O、F的电负性大小顺序为________________，第一电离能大小顺序为____________。 (4)F、Cl、Br、I的第一电离能大小顺序为____________________________________________， 电负性大小顺序为________________。 答案 (1)Na＜Al＜Mg＜Si＜S＜P＜Cl＜Ar (2)2 I2≫I1 I10≫I9 (3)C＜N＜O＜F C＜O＜N＜F (4)F＞Cl＞Br＞I F＞Cl＞Br＞I 解题探究
1．(2018·江西省景德镇模拟)根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol)，回答下列各题：
元素代号 Q R 经典教育资源（一）
－1
I1 2 080 500 I2 4 000 4 600 I3 6 100 6 900 I4 9 400 9 500 经典教育资源 S T U 740 580 420 1 500 1 800 3 100 7 700 2 700 4 400 10 500 11 600 5 900 (1)在周期表中，最可能处于同一族的是________。 A．Q和R C．T和U E．R和U
(2)下列离子的氧化性最弱的是________。 A．S C．T
(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。 A．硼 B．铍 C．氦 D．氢
(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：________________________________________________________________________，如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第______个电子时。
(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是__________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是____________________________________ ________________________________________________________________________。
答案 (1)E (2)D (3)C (4)电子分层排布，各能层能量不同 10 (5)R＜S＜T S S元素的最外层电子处于s能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去第一个电子吸收的能量较多
解析 (1)根据电离能的变化趋势知，Q为稀有气体元素，R为第ⅠA族元素，S为第ⅡA族元素，T为第ⅢA族元素，U为第ⅠA族元素，所以R和U处于同一主族。
(2)由于U为第ⅠA族元素且比R电离能小，所以U的氧化性最弱。 (3)由于Q是稀有气体元素，所以氦的物理性质和化学性质与其最像。
(4)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的。若U是短周期元素，则U是Na，其核外电子排布式为1s2s2p3s，由于2s2p所处能层相同，所以它的第2次电离能飞跃数据发生在失去第10个电子时。 (5)同一周期，第一电离能呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA族比相邻元素要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满结构。
2．根据信息回答下列问题：
不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：
元素Li Be B C O F Na Al Si P S Cl 2
2
6
1
2
6
＋
＋
3＋2＋
B．S和T D．R和T
B．R D．U
＋
2＋
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经典教育资源 符号 电负性值 (1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有________性，其中Be(OH)2显
示
这
种
性
质
的
离
子
方
程
式
是
1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。
(2)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围________________。 (3)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)推测AlF3、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物： AlF3__________________
AlCl3________________________________________________________________________， AlBr3________________。
答案 (1)两 Be(OH)2＋2H===Be＋2H2O Be(OH)2＋2OH===BeO2＋2H2O (2)0.9～1.5
(3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小 (4)离子化合物 共价化合物 共价化合物
3．(2017·青岛模拟)已知：A～F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：
(1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为____________(用元素符号表示)。
(2)D元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。 (3)写出E的基态原子的电子排布式：_______________________________________________。
(4)F和X(质子数为25)两元素的部分电离能数据列于下表：比较两元素的I2、I3可知，气态X再失去一个电子比气态F再失去一个电子难。对此，你的理解是__________________
________________________________________________________________________。
元素 电离能/kJ·mol1－2＋
2＋
3＋
＋
2＋
－
2－
，
X F 759 1 561 2 957 I1 I2 I3 717 1 509 3 248
答案 (1)C＜N＜O
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(2)12 4
(3)1s2s2p3s3p4s
(4)Mn的3d轨道电子排布为半充满状态，较稳定
2＋2
2
6
2
6
2
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