物质结构 元素周期律
本讲主要教学内容
1. 了解原子核外电子运动的特征、排布规律
2. 掌握元素周期表的结构、元素周期律
3. 学会用等量代换原理寻找等电子微粒
4. 比较各种简单微粒半径的大小.
5.比较四种化学键
6.区别键的极性和分子的极性
二、学习指导
（一）原子结构
质子 Z个
原子核
原子（
）
中子 （A－Z）个
核外电子 Z个
的含义：代表一个质量数为A，质子数为Z的原子
质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）
核电荷数=质子数=核外电子数
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1. 电子运动特征
① 电子的质量极小(9.1095×10-31 kg)
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② 电子运动速度极大(接近光速) ④ 电子运动无确定轨道
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③ 电子运动空间极小(直径约为10-10m)
（三）核外电子的排布规律
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电子由内向外按能量由低到高分层排布
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注意电子层的表示方法
| 电子层数（n） | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 符号 | K | L | M | N | O | P | Q |
| 能量大小 | K<L<M<N<O<P<Q | ||||||
（四）．元素周期表的结构：
（1）周期：具有相同电子层的一系列元素列为一个周期：
周期序数＝原子核外电子层数
（2）族：具有相同最外层电子数（主族）或价电子数（副族）的一系列元素称为一族.
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第一周期 (2种)
三个短周期—— 第二周期（8种）
第三周期（8种）
七个周期
第四周期（18种）
（七个横行） 三个长周期—— 第五周期（18种）
第六周期（32种）
一个不完全周期 第七周期（21种）
七个主族（ⅠA
- ⅦA）
十六个族—— 七个副族（ⅠB -- ⅦB）
（十八个纵行） 一个八族（Ⅷ）(含3个纵行)
一个零族（稀有气体）
主族元素:由长、短周期元素组成的族.
主族序数＝最外层电子数＝元素最高正化合价
(非金属元素:8－负化合价).
或 (非金属元素: 最高正化价+负化合价 = 8
零族元素:
原子最外层电子已达稳定结构,故稀有气体在通常情况下难以发生化学反应:但与F2可在一定条件下反应，生成如XeF4等化合物，所以其惰性是相对的。
副族元素:全部由长周期元素组成的族.
副族序数＝价电子数＝最高正化合价
价电子:用来参与化学反应的最外层电子以及次外层或倒数第三层的部分电子.
（五）性质递变规律:
(1) 同周期元素递变性:
(2)
Na Mg Al
与冷水反应:
剧烈 缓慢
与热水反应: 更剧烈
明显且溶液呈碱性
与H＋(酸溶液)反应: 很剧烈 剧烈 较为缓和
Mg(OH)2 Al(OH)3
与酸(H＋)反应: 可溶(Mg(OH)2＋2H＋＝Mg2＋＋2H2O) 可溶(Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O)
与碱(OH－)反应: 不溶 可溶(Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O)
Si P S Cl
与H2化合条件 高温下，很少部分化合 高温 加热 光照或点燃
氢化物稳定性 极不稳定 不稳定 较不稳定 稳定
最高氧化物 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
及其水化物 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4
酸性 弱酸 中强酸 强酸 最强的酸(水溶液中)
结论: Na Mg Al Si P S Cl
 |
金属性逐渐减弱, 非金属性逐渐增强
(2)同主族元素递变性:
:
族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA
ⅥA ⅦA O
周期 非金属性逐渐增强
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1 金
非 稀
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3 性
属 气
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5 渐
逐 元
6 增 渐 素
7 强
金属性逐渐增强
增
强
小结：元素周期表中同周期，则主族元素性质的递变规律
| 项 目 | 同周期（从左到右） | 同主族（从上到下） |
| 价电子数 （最外层电子数） | 由1逐渐增到7 | 相同 |
| 主要化合价 | 最高正价由 +1→+7 负价由 －4→－１ | 最高正价相同 |
| 原子半径 | 逐渐减小（惰性气体除外） | 逐渐增大 |
| 金属性与非金属性 | 金属性减弱 非金属性增强 | 金属性增强 非金属性减弱 |
| 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 | 碱性减弱 酸性增强 | 碱性增强 酸性减弱 |
| 非金属的气态氢 化物 | 生成由难到易 稳定性由弱到强 | 生成由易到难 稳定性由强到弱 |
| 得失电子能力 | 失电子由 大→小 得电子由 小→大 | 得电子由 大→小 失电子由 小→大 |
(六)构、位、性的相互关系
性 质
位同化学性质同
位近化学性质近 主族最外层电子数＝最高正价（除O、F）
左→右 递变性 核电荷数和核外电子数决定电子得失能力
上→下 递变性、相似性
原子序数＝质子数＝核电荷数
位 置
主族序数＝最外层电子数
结 构
周期序数＝电子层数
(七)判断金属性或非金属性的强弱
| 金属性强弱 | 非金属性强弱 |
| 最高价氧化物水化物 碱性强弱 | 最高价氧化物水 化物酸性强弱 |
| 与水或酸反应，置换 出H的易难 | 与H2化合的易难 及生成氢化物稳定性 |
| 活泼金属能从盐溶 液中置换出不活泼金属 | 活泼非金属单质能 置换出较不活泼非金属单质 |
(八)比较微粒半径的大小
无论是原子还是离子（简单）半径，一般由原子核对核外电子的吸引力及电子间的排斥力的相对大小来决定.故比较微粒半径大小时只需考虑核电荷数、核外电子排斥情况.具体规律小结如下：
1. 核电荷数相同的微粒，电子数越多，则半径越大.即同种元素：
阳离子半径＜原子半径＜阴离子半径
如:H+＜H＜H-; Fe＞Fe2+ ＞Fe3+
Na+＜Na; Cl＜Cl-
2. 电子数相同的微粒，核电荷数越多则半径越小．即具有相同电子层结构的微粒，
核电荷数越大，则半径越小．如：
(1)与He电子层结构相同的微粒:
H-＞Li+＞Be2+
(2)与Ne电子层结构相同的微粒：
O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+
(3)与Ar电子层结构相同的微粒:
S2-＞Cl-＞K+＞Ca2+
3. 电子数和核电荷数都不同的微粒：
(1)同主族的元素,无论是金属还是非金属,无论是原子半径还是离子半径从上到下递
增.
(2)同周期:原子半径从左到右递减.如Na＞Cl
(3)同周期元素的离子半径比较时要把阴阳离子分开.同周期非金属元素形成的阴离子
半径大于金属元素形成的阳离子半径.如Na+＜Cl-
如第三周期,原子半径最小的是Cl,
离子半径最小的是Al3+
(4)如既不是同周期,又不是同主族,比较原子半径时,要寻找到合适的中间者.
如Ge、P、O的半径大小比较，可找出它们在周期表中的位置，（ ）中元素为中间者.
（N） O
（Si） P
Ge
因为Ge＞Si＞P＞N＞O,故Ge＞P＞O
(九)比较四种化学键
| 化学键 | 离子键 | 共价键 | 配位键 | 金属键 |
| 成键微粒 | 阴、阳离子 | 原子 | 原子与原子 原子与离子 | 金属阳离子 与自由电子 |
| 键的强度 | 核间距越小、离子电荷数越大,离子键越强 | 键长越短,键能越大,共价键越强 | 同共价键 | 金属性越强, 金属键越弱 |
| 存在 | 离子晶体 | 原子晶体、共价分子内、原子团 | 离子或多聚体分子或络合物等 | 金属晶体 |
| 实例 | NaCl(固) | SiO2晶体 CO2分子内 | NH4+= | 一般金属 |
(十)共价键与共价分子的极性
1.判断:
(1) 共 价 键
|
偏 移 不偏移
极性键 非极性键
异种元素原子成键 同种元素原子成键
(2) 共 价 分 子
均匀、对称 不均匀、不对称
非极性分子 极性分子
键有无极性 分子空间构型
2.关系:
均为非极性键
如:Cl2 P4
非极性分子 均为极性键 如:CCl4 CO2
含极性键、非极性键 如:C2H6
均为极性键
如：H2O NH3
极性分子
含极性键、非极性键 如:H2O2
3.几类常见构型的微粒
| 分子中原子数 | 类 型 | 分子形状 | 键 角 | 键的极性 | 分子的极性 | 代 表 物 |
| 1 | A | 球形 | 非 | 稀有气体 | ||
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| A2 A B | · · | 非 极 | 非 极 | H2、Cl2、N2 HX、CO | |
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| A—B—C B A A | · · · | 180° ＞90° | 极 极 | 非 极 | CO2、CS2 H2O、SO2 |
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| AB3 AB3 A4 | 平面正三角形 三角锥 正四面体（内空） | 120° ＜109°28× 60° | 极 极 非 | 非 极 非 | BF3、SO3 NH3、NF3 P4 |
|
| AB4 AB4C AB2C2 | 正四面体 四面体 四面体 | 109°28× | 极 极 极 | 非 极 极 | CH4、CCl4、SiH4 CH3Cl CH2Cl2 |
2
3
三、典型例题及解法点拨
例1如何寻找18电子的微粒？
寻找等电子微粒的技巧是结合元素周期表和等价代换思想,由此及彼,灵活迁移.
P3- S2－(HS－) Cl－
↑ ↑ ↑
|
×2↓
PH4+ → K+ → Ca2+
↓ 等价代换
CH3-CH3
← H2N-NH2←HO-OH
←F2 [F-OH-NH2-CH3]
↓
O22-
↓
CH3-NH2 → CH3-OH → CH3-F → NH2OH → NH2F
例2 A、B分别为第三周期、第四周期同一主族的不同元素的原子，它们原子核内质子数均等于中子数.若A为ⅡＡ 族，其质量数为x，则B的质子数为Z，若A为ⅣＡ族，其质子数为y，则B的质量数为N.Z和N为下列哪一组值 （ ）
A． Z：
+18，N：2y+18
B: N: +18, Z:2y+18
C: Z: +8, N：2y+36 D: N: +18, Z:2y+36
解： 此题是有关元素周期表结构的考查。第三周期为短周期元素，而第四周期有过渡元素，但在ⅡＡ 族后才出现过渡元素.故当A为ⅡＡ 族，B质子数比A大8； 当A为ⅣＡ 族，B的质子数比A大18.根据质量数是质子数的2倍,即可得.
Z: +8, N：2（y＋18）＝2y+36
故正确答案为C.
例3.元素周期表中前7周期的元素数如下：
周期数 1 2 3 4 5 6 7
元素数 2 8 8 18 18 32 32
(1) 请分析周期数与元素数的关系，然后预言第8周期最多可能含有的元素种数为
(A)18 (B)32 (C)50 (D)64
(2)推测第8周期的最终的未知稀有气体的原子序数为
(A)168 (B)176 (C)170 (D)186
解析：(1)观察每一周期的元素数发现，它们都是偶数，进一步分析除以2后所得的数
周期数 1 2 3 4 5 6 7
元素数 2 8 8 18 18 32 32
2×1 2×4 2×4 2×9 2×9 2×16 2×16
2×12 2×22 2×22 2×32 2×32 2×42 2×42
从中可发现，它们遵循2×n2,除第一周期外，重复一次。故第八周期含有的元素为：
2×52,=50（种）。选C
(2) 推测第8周期的最终的未知稀有气体的原子序数制需要把前八周期的元素数相加可得。2 + 8 + 8+ 18+ 18+ 32+ 32 +50 = 168 选A
例4、A、B、C、D为周期表中前三周期元素，A元素原子的次外层电子数是最外层电子数的二分之一，B的阴离子核外只有一个电子层、C单质在标准状况下密度是1.43g/L，D元素的焰色反应呈黄色。将以上四种元素组成的结晶盐3.4g加热反至完全失去结晶水，其质量减少1.35g，所得无水盐中C元素的质量分数为39%，将该无水盐与适量盐酸作用得到一种弱酸，再将所得弱酸完全燃烧可得0.9g水和1.12L标准状况下的CO2，已知这种弱酸的一个分子中共有32个质子。试回答：①A、B、C、D四种元素各是什么元素？②求结晶盐化学式。
解析：A元素原子的次外层电子数是最外层电子数的二分之一，在前三周期元素中只有碳、硅符合。B的阴离子只有一个电子层，可推断B是氢。根据……所得到弱酸完全燃烧，知此弱酸为有机酸。故A为碳。
C的摩尔质量=1.43g/L×22.4L/mol=32g/mol，所以C是氧。
弱酸中：
n(C)=
=0.05mol
n(H)=
×2=0.1mol
n(O)=
=0.05mol
所以弱酸的最简式为：CH2O，其中共有6+2+8=16个质子，根据一个分子中有32个质子，故弱酸化学式为：C2H4O2。即醋酸CH3COOH。
答案：①A为碳 B为氢 C为氧 D为钠
②CH3COONa·3H2O
例5．.A+、B+、C－、D、E五种微粒（分子或离子），每个微粒均含有10个电子
.已知：
①A+＋C－
D＋E↑ ②B+＋Ｃ－
2D
请回答以下问题:
(1)C－离子含有的化学键为____________
(2)具有相同空间构型的微粒是______和________,A+中键角为__________
(3)分别写出A+和D反应，B+和E反应的离子方程式。
A+＋D：_______________________
B+＋E：________________________
解析：有题意可推得A+ 为NH4+，B+为H3O+，C－ 为OH- ,D为H2O ，E为NH3（1）共价键 (2)NH3,H3O+,109°28
(3) NH4+＋H2O ≒NH3·H2O＋H+.
NH3＋H3O+ ＝
＋H2O
巩固练习
一、选择题
1. 已知元素的原子序数,可推断原子的
①质子数 ②中子数 ③最外层电子数 ④核电荷数 ⑤核外电子总数
(A)①②③ (B)①④⑤ (C)②③④ (D)①③④⑤
2. A、B和C为短周期元素，A元素原子最外层只有一个电子，B 元素最外层有四个电
子，C元素L层有六个电子。由这三种元素组成的化合物其化学式不可能是
(A)A2BC4 (B)ABC4 (C)A4BC4 (D)A2BC3
3．L层上电子数是M层上电子数4倍的A元素，它和K层上电子数是L层电子数的1/3的B元素，形成化合物的化学式量为
(A)40 (B)48 (C)58 (D)72
4. 已知A2-、B-、C+、D2+、E3+五种微粒的核外电子数相等， 则它们对应的原子序
数由小到大的顺序是
(A)A>B>C>D>E (B)E>D>C>B>A (C)C>D>E>A>B (D)B>A>C>D>E
5．第四周期某主族元素的原子，它的最外电子层上有两个电子，下列关于此元素的叙述正确的是
（A）原子半径比钾的原子半径大 （B）氯化物难溶于水
（C）原子半径比镁的原子半径大 （D）碳酸盐难溶于水
6. X、Y是短周期元素，两者能组成化合物X2Y3。已知X的原子序数为n，则Y的
原子序数不可能是
A、n+11 B、n－6 C、n+3 D、n－5
7. .同主族元素所形成的同一类型的化合物，往往其结构和性质相似。化合物碘化
(PH4I)是一种晶体，下列对它的叙述中不正确的是
A、它是一种含有配位键、共价键的离子化合物
B、这种化合物加热时可能产生有色气体
C、这种化合物的水溶液呈酸性
D、这种化合物不能跟烧碱反应
8．据报道1994年11月9日德国科学家利用数亿个镍原子(28Ni)对数亿个铝原子(82Pb)
连续轰击数天后，制得一种新原子
（暂用X表示），它属于一种新元素—第110号元素，这种新元素是有史以来制得的最重的元素存在时间不到千分之一秒。经分析它属于过渡元素。下列关于该元素的叙述中正确的是
A、
这种原子（）的中子数为159
B、 这种元素肯定是金属元素
C、 这种元素与铅（82Pb）属同一族
D、这种元素属第三周期元素
9．最高价氧化物的水化物和它的气态氢化物的水溶液都是强酸，而且它的原子次外层
为8个电子的元素是
A、S B、Si C、Cl D、N
10、右图为周期表中短周期的一部分，若a原子的最外层
d
上有5个电子，则下列说法中不正确的是 a b c
A、 d单质可跟b的氢化物的水溶液反应
B、 原子半径a>b>c
C、 b的氢化物比C的氢化物稳定
D、a的最高价氧化物的水化物比b的最高价氧化物的水化物酸性强
11．关于化学键的下列叙述中，正确的是( )
A． 离子化合物可能含共价键
B． 共价化合物可能含离子键
C． 离子化合物中只含离子键
D． 共价化合物中不含离子键
12． 同一主族的X、Y、Z三种元素， 已知最高价氧化物对应水化物的酸性由弱到强的
顺序是H3XO4 < H3YO4 < H3ZO4。下列推断正确的是
A、元素的非金属性强弱的顺序是X>Y>Z
B、气态氢化物的稳定性XH3>YH3>ZH3
C、气态氢化物的还原性XH3>YH3>ZH3
D、水溶液的pH值Na3XO4<Na3YO4<Na3ZO4
13．.下列递变规律正确的是
A、O、S、Na、K的原子半径依次增大
B、Na、Mg、Al、Si的还原性逐渐增强
C、HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强
D、KOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性逐渐增强
14．.金属钫(Fr)在自然界中含量极微，它的21个已知同位素都具有放射性，它是碱金
属中最重的元素。根据在周期表中的位置预言其性质，其中不正确的是
A、在已知元素中，它具有最大的原子半径
B、在空气中燃烧时生成化学式为Fr2O的氧化物
C、氧化物的水化物的化学式为FrOH，它应是极强的碱
D、其单质常温下跟水反应比钠活泼
15．下列物质中既有离子键又有共价键的一组是
(A)NaOH、H2O、NH4Cl (B)KOH、Na2O2、(NH4)2S
(C)MgO、CaBr2、NaCl (D)Al2O3、HCl、MgCl2
16. 关于化学键的说法正确的是
A、构成分子晶体的微粒一定含有共价键
B、由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
C、非极性键只存在于双原子分子中
D、不同元素组成的多原子分子中的化学键一定是极性键
17.下列分子中，具有极性键的非极性分子是
A、CCl4 B、H2O C、Br2 D、CO2
18.下列变化中，不需要破坏化学键的是
A、干冰气化 B、氟化氢溶于水
C、石油裂化 D、氨气和氯化氢气体混合
19．在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与键能无关的
变化规律是
A． 与硅相比，金刚石的硬度大，其熔、沸点也高
B． HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C． 钠、镁、铝的熔、沸点逐渐升高
D．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
20. .A、B两元素的原子，分别获得两个电子形成稀有元素原子的电子层结构时，A 放
出的能量大于B放出的能量。C、D两元素的原子，分别失去一个电子， 形成稀有
元素原子的电子层结构时，D吸收的能量大于C吸收的能量。则B、A和C、D分别形
成的化合物，属于离子化合物可能性最大的是
A、C2A B、C2B C、D2A D、D2B
二、填空
21、A、B、C是三种互不同族也不同周期的短周期元素，原子序数总和为26，它们可
以结成一种三原子化合物，这种化合物的化学式是________。
22、主族元素R的气态氢化物的化学式是RH4，它的最高价氧化物的式量与其氢化物的式量之比为1.85:1则R的原子量为________。
23、有X、Y、Z三种元素，已知①它们都是短周期元素，X和Z在同一周期②它们可以组成X2Z、ZY2、ZY3③ZY3与水化合生成一种强酸，此强酸与X2Z反应可生成一种气体A，A和ZY2反应可得到单质Z，则X2Z是________，ZY3是________。A和ZY2反应的方程式为___________________________________________。
24. .某元素原子的M层比N层多12个电子，它的L层要比M层少6个电子，它有两种常见的阳离子Xn+和Xm+(其中n>m)。
⑴Xn+的M层比N层多_____个电子，Xm+的L层比M层少_____个电子，Xn+的稳定性_____ Xm+的稳定性(大于或小于)
⑵X单质在氧气中燃烧产物的化学式为_________，X单质与稀硫酸反应的离子方程式 为：______________________________
25．A、B、C三种物质,每个分子中都含有14个电子,其中A的分子属于非极性分子,但只有非极性键;B的分子也是非极性分子,但既有非极性键又有极性键,C的分子属于极性分 子.
则A的电子式__________B的电子式___________C的化学式是___________.
26．PtCl2(NH2)2成平面型结构，它可以形成两种固体：一咱为淡黄色，在水中溶解度小；
另一种为黄绿色，在水中溶解度较大，请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型
图：
淡黄色固体分子构型 黄绿色固体分子构型
___________________ _____________________
说明黄绿色固体在水中溶解度较大的原因:
参考答案：
一、选择题
1、D 2、B 3、A 4、B 5、CD 6、B 7、D 8、AB 9、C 10、CD
11.AD 12、C 13、A 14、AB 15、B 16、B 17、AD 18、A 19、D 20、C
二、填空
21、HClO 22、28 23、Na2S、SO3、SO2+2H2S=3S+2H2O
24、（1）13 ，6 ，大于
（2）Fe3O4 , Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
25.
26.
黄绿色固体在水中熔解度较大的原因是因为它是极性分子