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高中課程復(fù)習(xí)專(zhuān)題——化學(xué)元素周期律與阿伏伽德羅定律 一 元素周期表和元素周期律 1 元素周期律的基本概念 1-1 元素周期律的概念 元素的物理、化學(xué)性質(zhì)隨原子序數(shù)逐漸變化的規(guī)律，叫做元素周期律，元素周期律由俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫首先發(fā)現(xiàn)，并根據(jù)此規(guī)律創(chuàng)制了元素周期表。 1-2 元素周期律的內(nèi)涵 結(jié)合元素周期表，元素周期律可簡(jiǎn)單表述為：隨著原子序數(shù)的增加，元素的性質(zhì)呈周期性的遞變規(guī)律。在同一周期中，元素的金屬性從左往右遞減，非金屬性從左往右遞增；在同一族中，元素的金屬性從上到下遞增，非金屬性從上到下遞減；同一周期中，元素的最高正氧化數(shù)從左到右遞增(沒(méi)有正價(jià)的除外)，最低負(fù)氧化數(shù)從左到右逐漸增高；同一族的元素性質(zhì)相近。主族元素同一周期中，原子半徑隨元素序數(shù)的增加而減小。同一主族中，原子半徑隨元素序數(shù)的增加而增大。如果粒子的電子構(gòu)型相同，則陰離子的半徑比陽(yáng)離子大，且半徑隨電荷數(shù)的增加而減小。 1-3 元素周期律的本質(zhì) 元素周期律的本質(zhì)就是：元素核外電子排布的周期性，決定了元素性質(zhì)的周期性。 2 元素周期律的內(nèi)容 2-1 原子半徑的周期變化規(guī)律 ⑴ 原子半徑的變化 同一周期(稀有氣體除外)，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的半徑遞減；同一族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑遞增。 ⑵ 陰陽(yáng)離子的半徑大小的判別規(guī)律 由于陰離子是電子最外層得到了電子，陽(yáng)離子則是失去了電子，所以： ⅰ 對(duì)于同重元素：陽(yáng)離子半徑<原子半徑<陰離子半徑。 ⅱ 對(duì)于不同元素的同性離子：具有相同核外電子排布的離子，原子序數(shù)越大，其離子半徑越小(不包括稀有氣體元素)。 ⅲ 對(duì)于不同元素的異性離子：具有相同電子構(gòu)型的離子，陰離子的半徑比陽(yáng)離子大，且半徑隨電荷數(shù)的增加而減小。 2-2 主要化合價(jià)的周期變化規(guī)律 ⑴ 最高正化合價(jià)：同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高正化合價(jià)遞增(從+1到+7價(jià))。第一周期除外(因?yàn)橹挥蠬、He兩個(gè)元素)，第二周期除外(因?yàn)榈诙芷诘腛、F元素沒(méi)有正價(jià))。 ⑵ 最低負(fù)化合價(jià)：由于金屬元素一般無(wú)負(fù)化合價(jià)，故從ⅣA族開(kāi)始，最低負(fù)化合價(jià)隨原子序數(shù)遞增而遞減(從-4到-1價(jià))。 ⑶ 元素最低負(fù)化合價(jià)的絕對(duì)值與最高正化合價(jià)之和為8。 2-3 元素的金屬性與非金屬性的周期變化規(guī)律 ⑴ 同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性遞減，非金屬性遞增。 ⑵ 同一族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性遞增，非金屬性遞減。 2-4 單質(zhì)及簡(jiǎn)單離子的氧化性及還原性的周期變化規(guī)律 ⑴ 同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，單質(zhì)的氧化性增強(qiáng)，還原性減弱；所對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單陰離子的還原性減弱，簡(jiǎn)單陽(yáng)離子的氧化性增強(qiáng)。 ⑵ 同一族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，單質(zhì)的氧化性減弱，還原性增強(qiáng)；所對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單陰離子的還原性增強(qiáng)，簡(jiǎn)單陽(yáng)離子的氧化性減弱。 ⑶ 元素單質(zhì)的還原性越強(qiáng)，金屬性就越強(qiáng)；單質(zhì)氧化性越強(qiáng)，非金屬性就越強(qiáng)。 2-5 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的周期變化規(guī)律 ⑴ 同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性增強(qiáng)，堿性減弱。 ⑵ 同一族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性增強(qiáng)，酸性減弱。 2-6 單質(zhì)與氫氣化合的難易程度的周期變化規(guī)律 ⑴ 同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，單質(zhì)與氫氣化合逐漸容易。 ⑵ 同一族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，單質(zhì)與氫氣化合逐漸困難。 2-7 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性的周期變化規(guī)律 ⑴ 同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強(qiáng)。 ⑵ 同一族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，元素氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性減弱。 3 元素周期律的應(yīng)用 3-1 元素金屬性強(qiáng)弱的比較 ⑴ 根據(jù)元素周期律：同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性遞減；同一主族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性遞增。 ⑵ 依靠最高價(jià)氧化物水化物的堿性判斷：堿性越強(qiáng)，其元素的金屬性就越強(qiáng)。 ⑶ 依據(jù)金屬活動(dòng)性順序表：金屬活動(dòng)性順序排在前面的金屬活動(dòng)性強(qiáng)。 ⑷ 常溫下與酸或水的反應(yīng)的劇烈程度：反應(yīng)越劇烈金屬性越強(qiáng)。 ⑸ 通過(guò)置換反應(yīng)來(lái)判斷金屬性強(qiáng)弱：金屬性強(qiáng)的金屬能把金屬性弱的金屬?gòu)乃柠}溶液或者氧化物中置換出來(lái)。 3-2 元素非金屬性強(qiáng)弱的比較 ⑴ 根據(jù)元素周期律：同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的非金屬性遞增；同一主族中，從上到下，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的非金屬性遞減。 ⑵ 依靠最高價(jià)氧化物水化物的酸性判斷：酸性越強(qiáng)，其元素的非金屬性就越強(qiáng)。 ⑶ 依據(jù)其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：穩(wěn)定性越強(qiáng)，其元素的非金屬性就越強(qiáng)。 ⑷ 與氫氣化合的條件：與氫氣化合，需要條件越低，非金屬性越強(qiáng)。 ⑸ 與同種物質(zhì)反應(yīng)的條件已經(jīng)生成物：反應(yīng)條件越低，非金屬性越強(qiáng)；與金屬的反應(yīng)生成物的金屬離子價(jià)態(tài)越高，非金屬性越強(qiáng)。 3-3 關(guān)于“10電子微?！焙汀?8電子微?！钡目偨Y(jié) ⑴ 10電子微粒 原子數(shù) 分子 離子 單核10電子 Ne N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+ 雙核10電子 HF OH- 三核10電子 H2O NH2- 四核10電子 NH3 H3O+ 五核10電子 CH4 NH4+ ⑵ 18電子微粒 原子數(shù) 分子 離子 單核18電子 Ar K+、Ca2+、Cl-、S2-、P3- 雙核18電子 F2、HCl HS- 三核18電子 H2S ─ 四核18電子 PH3、H2O2 ─ 五核18電子 SiH4、CH3F ─ 五核以上的18電子 N2H4、CH3OH、C2H6 N2H5+、N2H62+ 3-4 微粒半徑的比較 ⑴ 判斷的依據(jù)：電子層數(shù)——相同條件下，電子層越多，半徑越大； 核電荷數(shù)——相同條件下，核電荷數(shù)越多，半徑越小； 最外層電子數(shù)——相同條件下，最外層電子數(shù)越多，半徑越大。 ⑵ 具體規(guī)律 ⅰ 同周期元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而減小(稀有氣體除外)； ⅱ 同主族元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而增大； ⅲ 同主族元素的離子半徑隨核電荷數(shù)的增大而增大； ⅳ 電子層結(jié)構(gòu)相同的離子半徑隨核電荷數(shù)的增大而減小； ⅴ 同一元素不同價(jià)態(tài)的微粒半徑，價(jià)態(tài)越高微粒半徑越小。 4 元素周期表中的特殊元素 4-1 元素周期表中特殊位置的元素 ⑴ 族序數(shù)等于元素周期數(shù)的元素：H、Be、Al、Ge ⑵ 族序數(shù)等于周期數(shù)二倍的元素：C、S ⑶ 族序數(shù)等于周期數(shù)三倍的元素：O ⑷ 周期數(shù)等于族序數(shù)二倍的元素：Li、Ca ⑸ 周期數(shù)等于族序數(shù)三倍的元素：Na、Ba ⑹ 最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和等于0的元素：C ⑺ 最高正價(jià)是最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值的三倍的元素：S ⑻ 除了H外，原子半徑最小的元素：F ⑼ 短周期中離子半徑最大的元素：P 4-2 常見(jiàn)元素及其化合物的特性 ⑴ 形成化合物種類(lèi)最多的元素，單質(zhì)是自然界中硬度最大的物質(zhì)的元素，氣態(tài)氫化物中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的元素：C ⑵ 空氣中含量最多的元素，氣態(tài)氫化物的水溶液成堿性的元素：N ⑶ 地殼中含量最多的元素，氫化物沸點(diǎn)最高的元素，氫化物通常狀態(tài)呈液態(tài)的元素：O ⑷ 最輕的單質(zhì)的元素和最輕的金屬單質(zhì)的元素：H和Li ⑸ 單質(zhì)在常溫下呈液態(tài)的非金屬元素和金屬元素：Br和Hg ⑹ 最高價(jià)氧化物及其對(duì)應(yīng)的水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的元素：Br、Al、Zn ⑺ 元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能起化合反應(yīng)的元素：N 元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能起氧化還原反應(yīng)的元素：S 元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能發(fā)生歧化反應(yīng)的元素：S ⑻ 元素的單質(zhì)在常溫下能與水反應(yīng)放出氣體的短周期元素：Li、Na、F ⑼ 常見(jiàn)的能形成同素異形體的元素：C、P、O、S 二 物質(zhì)的量——摩爾 1 物質(zhì)的量 ⑴ 意義：物質(zhì)的量（n）是表示含有一定數(shù)目的粒子的集體的物理量。 ⑵ 摩爾（mol）：把含有6.021023個(gè)粒子的任何粒子集體計(jì)量為1mol。 ⑶ 阿伏伽德羅常數(shù)：把6.021023 mol-1 叫做阿伏伽德羅常數(shù)（NA）。 ⑷ 摩爾質(zhì)量：?jiǎn)挝晃镔|(zhì)的量的物質(zhì)所具有的質(zhì)量叫摩爾質(zhì)量。單位為 g?mol-1 。數(shù)值上等于該粒子的相對(duì)原子質(zhì)量或相對(duì)分子質(zhì)量。 ⑸ 物質(zhì)的量=物質(zhì)的質(zhì)量 / 摩爾質(zhì)量 n= m /M . 物質(zhì)的量=物質(zhì)所含的微粒的數(shù)目 / 阿伏伽德羅常數(shù) n = N/ NA 。 2 氣體摩爾體積 ⑴ 定義：?jiǎn)挝晃镔|(zhì)的量的氣體所占的體積叫做氣體摩爾體積。單位：L?mol-1 。 ⑵ 物質(zhì)的量 = 氣體的體積 / 氣體摩爾體積 n = V / Vm 。 ⑶ 標(biāo)準(zhǔn)狀況下：Vm = 22.4 L?mol-1 。 3 物質(zhì)的量在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 3-1 物質(zhì)的量濃度 ⑴ 定義：以單位體積溶液里所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來(lái)表示溶液組成的物理量，叫做溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度。單位 mol? L 。 ⑵ 物質(zhì)的量濃度=溶質(zhì)的物質(zhì)的量 / 溶液的體積 cB = nB / V 3-2 一定物質(zhì)的量濃度的溶液的配置 ⑴ 基本原理：根據(jù)欲配置溶液的體積和溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，求出所需溶質(zhì)的質(zhì)量或體積，在容器內(nèi)將溶質(zhì)用溶劑稀釋為規(guī)定體積。 ⑵ 操作流程 ⅰ 檢驗(yàn)：檢驗(yàn)容量瓶是否漏水； ⅱ 計(jì)算：根據(jù)題目要求，計(jì)算出需要溶質(zhì)的質(zhì)量或者體積； ⅲ 稱(chēng)量：根據(jù)計(jì)算出來(lái)的質(zhì)量或者體積，稱(chēng)出所需的溶質(zhì)； ⅳ 溶解：將稱(chēng)得的溶質(zhì)在燒杯中用少量溶劑完全溶解； ⅴ 轉(zhuǎn)移：將溶解后的溶質(zhì)轉(zhuǎn)移至恰當(dāng)?shù)娜萘科恐校? ⅵ 洗滌：用溶劑洗滌轉(zhuǎn)移溶液后的燒杯，確保全部溶質(zhì)都轉(zhuǎn)移至容量瓶中； ⅶ 定容：用溶劑將容量瓶中的溶液定容至指定刻度； ⅷ 搖勻：將定容后的容量瓶反復(fù)幾次搖晃，搖勻瓶中的溶質(zhì)和溶劑； ⅸ 貯存：搖勻后的容量瓶貼上標(biāo)簽，根據(jù)溶液的性質(zhì)在不同地方存放，待用。 ⑶ 注意事項(xiàng) ⅰ 選擇容量瓶的時(shí)候注意要選擇跟要配置的溶液的體積一樣的容量瓶； ⅱ 容量瓶使用前必須檢驗(yàn)是否漏水，如果漏水，則需要重新擦真空脂或更換新活塞； ⅲ 溶質(zhì)不能再容量瓶?jī)?nèi)直接溶解，防止由于溶解放熱導(dǎo)致容量瓶容積不準(zhǔn)； ⅳ 溶解完的溶質(zhì)待冷卻至室溫才能轉(zhuǎn)移至容量瓶，防止由于溫度變化改變?nèi)萘科咳莘e； ⅴ 定容時(shí)，當(dāng)液面離刻度線1-2cm處時(shí)，改用滴管滴加溶劑，至液面最低處與刻度線平齊為止。 3-3 溶液的稀釋 設(shè)需要將濃度為c濃，體積為V濃的濃溶液，加V體積的溶劑稀釋成濃度為c稀的稀溶液，則： c濃?V濃 = c稀 ?（V+V濃） 三 阿伏伽德羅定律 1 阿伏伽德羅定律的內(nèi)容 在相同的溫度和壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。 2 阿伏伽德羅定律的使用對(duì)象 阿伏伽德羅定律的使用對(duì)象是氣體，可以是單一氣體也可以是混合氣體，也可以是化合物氣體。 3 阿伏伽德羅定律的具體表述 3-1 阿伏伽德羅定律的推論 分子間的平均距離取決于外界的溫度和壓強(qiáng)，當(dāng)溫度、壓強(qiáng)相同時(shí)，任何氣體分子間的平均距離幾乎相等(分子間的作用微弱，可忽略)。 V——?dú)怏w體積；n——?dú)怏w的物質(zhì)的量；p——?dú)怏w的壓強(qiáng)；N——?dú)怏w的分子數(shù)； M——?dú)怏w的摩爾質(zhì)量；m——?dú)怏w的質(zhì)量；ρ——?dú)怏w的密度 ⑴ 同溫同壓下：V1 / V2 = n1 / n2 ⑵ 同溫同體積時(shí)：p1 / p2 = n1 / n2 = N1 / N2 ⑶ 同溫同壓等質(zhì)量時(shí)：V1 / V2 = M2 / M1 ⑷ 同溫同壓同體積時(shí)：M1 / M2 = ρ1 / ρ2 3-2 克拉伯龍方程 中學(xué)化學(xué)中，阿伏伽德羅定律占有很重要的地位。它應(yīng)用廣泛，特別是在求算氣態(tài)物質(zhì)分子式、分子量時(shí)。克拉伯龍方程的表達(dá)式為：pV = nRT 式中p表示壓強(qiáng)，V表示氣體體積，n表示物質(zhì)的量，T表示絕對(duì)溫度(T與攝氏溫度t的關(guān)系是T=t+273.15℃，單位：開(kāi)爾文K)，R是氣體常數(shù)(所有氣體的R值均相同，如果壓強(qiáng)、溫度和體積的單位都采用國(guó)際單位制，R=8.31Pa?m3?mol-1?K-1，如果壓強(qiáng)為大氣壓體積為升，則R=0.082atm?L?mol-1?K-1)， 因?yàn)閚 = m /M，ρ = m /V，則克拉伯龍方程可寫(xiě)作：pV = m/M RT ，pM = ρRT 。 對(duì)于A、B兩種氣體： ⑴ 在相同的T、p、V時(shí)：nA = nB ⑵ 在相同的T、p、V時(shí)，分子量一定：摩爾質(zhì)量之比=密度之比=相對(duì)密度，若mA=mB，則MA = MB。 ⑶ 在相同的T、p時(shí)： 兩氣體的體積之比 = 摩爾質(zhì)量的反比；兩氣體的物質(zhì)的量之比 = 摩爾質(zhì)量的反比； 兩氣體物質(zhì)的量之比 = 氣體密度的反比；兩氣體的體積之比 = 氣體密度的反比 ⑷ 在相同的T、V時(shí)： 兩氣體的壓強(qiáng)之比 = 氣體分子量的反比