离子半径大小的比较规律
粒子半径大小的比较规律
1.同种元素粒子半径大小比较：
同种元素原子形成的粒子，核外电子数越多，粒子半径越大。阳离子半径小于相应原子半径。如r(Na+)
2.不同元素粒子半径的比较：
①同周期元素，电子层数相同，原子序数越大，原子半径、最高价阳离子半径、最低价阴离子半径均逐渐减小(仅限主族元素)。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)>r(Cl)、r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)、r(O2—)>r(F—)。同一周期各元素，阴离子半径一定大于阳离子半径。如r(O2—)>r(Li+)。
②同主族元素，最外层电子数相同，电子层数越多，原子半径越大，同价态的离子半径大小也如此。如：r(F) ③电子层结构相同（核外电子排布相同）的不同粒子，核电荷数越大，半径越小。如：r(S2—)>r(Cl—)>r(Ar)>r(K+)>r(Ca2+)、r(O2—)>r(F—)>r（Na+）>r（Mg2+）>r（Al3+）。 ④稀有气体元素的原子，半径比与它相邻的卤素原子的原子 半径大，如r(Ar)>r(Cl)。 ⑤核电荷数、电子层数、电子数都不相同的粒子，一般可以通过一种参照粒子进行比较。 如铝原子和氧原子，可以通过硼原子转换，r(Al)>r(B)>r(O)，也可以通过硫原子转换，r(Al)>r(S)>r(O)。 对规律的理论解释： 影响粒子半径大小的因素有原子或简单阴、阳离子的核电荷数、电子层数、电子数等。核电荷数增大，原子核对核外电子的引力增强，使原子半径减小；电子层数及核外电子数增多，原子核对外层电子的引力减弱，使原子半径增大。这两个因素相互制约：当电子层数相同时，核电荷数增大使原子半径减小的影响大于核外电子数增多使原子半径增大的影响，核电荷数增大使原子半径减小占主导地位，所以同一周期，从左至右，原子半径依次减小；当最外层电子数相同时，电子层数的增多使原子半径增大的影响大于核电荷数增大使原子半径减小的影响，电子层数的增多使原子半径增大的影响占主导地位，所以同一主族从上至小，原子半径依次增大；当电子层数、核外电子数都相同时，只有核电荷数增大对原子半径的影响，所以，核电荷越大，原子半径越小；当核电荷数、电子层数都相同时，电子数增多，原子核对外层电子的引力减弱，使原子半径增大。 典型例题剖析 [例1]下列各元素中，原子半径依次增大的是( ) A．Na、Mg、Al B．N、O、F C．P、Si、Al D．C、Si、P [解析]A中三元素同周期，核电荷数增大，原子半径依次减小；B与A相类似，半径依次减小；C中三种元素同周期且核电荷数逐渐减小，原子半径依次增大，C选项正确；D中Si原子半径最大，故不符合题意。 [例2]已知a A n+、b B（n+1）+、c C n—、d D（n+1）—均具有相同的电子层结构，关于ABCD四种元素的叙述正确的是（） A.原子半径A＞B＞C＞D B.原子序数b＞a＞c＞d C.离子半径：D＞C＞B＞A D.金属性B＞A；非金属性D＞C [解析]此题考查学生对原子序数、核电荷数、电荷数及周期表中元素的相对位置和粒子半径的递变规律的理解和掌握。由a A n+、 b B （n+1）+、 c C n—、 d D （n+1）—均具有相同的电子层结构，可知A、B在同 一周期，C、D在同一周期，且C、D在A、B的上一周期；由B 的电荷比A高，知B在A的右边；由C的电荷比D高，知C在D 的右边。其位置关系如下表所示。对于A，原子半径应改为A＞B ＞D＞C；对于B，原子序数b＞a＞c＞d正确；对于C，离子半径应改为D＞C＞A＞B；对于D，金属性应改为A＞B；非金属性D ＞C正确。答案为B。 常见元素的单质及其重要化合物 (1).常见非金属单质：Cl2、Br2、I2、O2、S、N2、P4、H2、C、Si 1)物理性质 ①色态：多数常温下为气态，而Br2为液态，I2、S、C、Si为固态；Cl2为黄绿色，Br2为红棕色，I2为紫黑色。②熔沸点：一般较低，但金刚石、石墨、单晶硅很高 ③毒性：Cl2、Br2、I2、有一定的毒性 2)化学性质（注意反应条件、现象、生成物的聚集状态） ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ (2).非金属氧化物：SO2、SO3、NO、NO2、CO、CO2、SiO2 1）物理性质： ①SO2、NO2有刺激性气味 ②NO2是红棕色气体 ③除CO2、SiO2外均有毒 ④SO2易液化、SiO2是坚硬、难溶的固体 2）化学性质 ①与水反应：SO2、SO3、NO2、CO2能与水反应 ②与碱反应SO2、SO3、SiO2、CO2与OH-反应生产酸式盐或正盐， ③氧化性 ④还原性 ⑤特性 (3).常见非金属元素形成的离子的检验 采用试 离子 操作步骤和反应现象有关离子方程式剂 溶液,在加热条件下出现棕色气体 金属元素及其化合物 （1）碱金属元素 1．钠及其化合物 （1）钠的物理性质 钠是一种柔软、银白色，有金属光泽的金属，具有良好的导电、导热性，密度比水小，比煤油大，熔点较低。 （2）钠的化学性质 ①与非金属反应 2Na+O2Na2O2（黄色火焰） 4Na+O2=2Na2O（空气中，钠的切面变暗） ②与水反应 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 现象及解释：浮在水面上——密度比水小；熔化成小球——钠的熔点低，反应放热；四处游动——生成气体；酚酞变红——生成碱。 （3）氧化钠（白色）与过氧化钠（淡黄色固体） 氧化钠具有碱性氧合物一切通性 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ 2Na2O2+2CO2=2NaCO3+O2↑ 2．碱金属元素 （1）周期表中的位置：第IA族（Li、Na、K、Rb、Cs） （2）原子结构特点：最外层电子数均为1。 （3）主要性质： ①原子半径为同周期最大，易失电子。强还原剂且从Li→Cs金属性增强。 ②取高价氧化物的水化物呈强碱性，从Li→Cs碱性增强。 （2）镁、铝、铁及其化合物 1．镁、铝在元素周期表中位置及原子结构镁(Mg)：位于周期表第3周期第IIA原子结构铝(Al)：位于周期表第3周期第IIIA，原子结构Mg、Al均为活泼金属，在化学反应中都易失电子，其性质有相似之处，但由于原子结构不同性质上也有差异。 2．镁、铝的物理性质 ①相同点：密度较小，熔点较低、硬度较小、均为银白色。 ②不同点：铅的硬度比镁稍大，熔沸点比镁高，这是由于镁、铅的金属键的强弱不同。 Mg Al 暴露在空气中（与 O2反应）常温下被O2氧化，形成致密氧化膜、因 而具有一定抗腐蚀性 很快与O2反应，形成致密氧化膜，抗腐蚀 性比镁强 燃烧空气中点燃，发出耀眼的白光 2Mg+O22MgO 在纯氧中或高温下可燃烧 4Al+3O22Al2O3 与某些氧化物反应2Mg+CO 22MgO+C 4Al+3MnO22Al2O3+3Mn 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe 与H2O反应Mg+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑与沸水只有微弱反应 与非金属反应3Mg+N 2Mg3N22Al+3Cl22AlCl3 与稀酸反应Mg+2H+=Mg2++H2↑2Al+6H=2Al3++3H2↑铝对浓硫酸，浓硝酸表现出钝态 与碱反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,镁不能与碱反应 A12O3和Al(OH)3是典型的两性化合物，既能与强酸反应。也能与强碱反应生成盐和H2O。 Al2O3+6H+=2A13++3H2OA12O3+2OH–=2A1O2–+H2O Al(OH)3+3H+=A13++3H2OAl(OH)3+OH–=A1O2–+2H2O 5．铁及其化合物 （1）铁在周期表中的位置及原子结构 铁位于第四周期第Ⅷ族，是过渡金属元素的代表，其原子结构示意图：铁元素是一种变价元素，通常显示+2价、+3价，其化合物及其水溶液往往带有颜色。 （2）铁的性质 ①与非金属反应 2Fe+3Cl2=2FeCl3（棕黄色的烟） 3Fe+2O2=Fe3O4 注：铁与弱氧化性物质反应生成低价铁的化合物 ②与酸反应 a．非氧化性酸．Fe+2H+=Fe2++H2↑ b．氧化性酸：常温下遇浓H2SO4、浓HNO3会发生钝化，而加热时会剧烈反应。 ③与水反应：3Fe+4H2O(气)=Fe3O4+4H2 ④与某些盐熔液反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，Fe+2Fe3+=3Fe2+ （3）铁的氧化物 （4）铁的氢氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物性 白色，难溶于水的固体 红褐色，难溶于水的固体 化性 （1）与非氧化性强酸反应 Fe(OH)2+2H + =Fe 2+ +2H 2O （2）空气中放置被氧化 4Fe(OH)2+2H 2O+O 2=4Fe(OH)3 （1）与酸反应 Fe(OH)3+3H +=Fe 3+ +3H 2O （2）受热分解 2Fe(OH)3=Fe 2O 3+3H 2O 制备 ①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气②煮沸NaOH 溶液， 赶走溶解的氧气③配制FeSO 4溶液，加少量的还原铁粉④用长滴管将NaOH 溶液送入FeSO 4溶液液面以下 Fe 2+ +2OH - =Fe(OH)2↓ 将NaOH 溶液滴入Fe 2(SO 4)3 溶液中 Fe 3+ +3OH - =Fe(OH)3↓ （5）Fe 和Fe 的性质 ①Fe 2+ 具有还原性 4Fe 2+ +O 2+4H + =4Fe 3+ +2H 2O （Fe 2+ 被氧化）2Fe 2+ +Cl 2=2Fe 3+ ②Fe 3+ 具有氧化性2Fe 3+ +Fe=3Fe 2+ ③Fe 3+ 遇苯酚溶液呈紫色；可用于检验Fe 3+ ④亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe 2+ 被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe 2+ 水解。铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe 3+ 水解。 FeO Fe 2O 3 俗称 —— 铁红 色、态 黑色粉末 红棕色粉末 化合价 +2 +3 水溶性 均难溶于水 稳定性 不稳定 6FeO+O 2=2Fe 3O 4 稳定 与酸反应 FeO+2H + =Fe 2+ +H 2O Fe 2O 3+6H + = 2Fe 3+ +3H 2O 与CO 的反应 Fe x O y +y CO=x Fe+y CO 2 制取 高温熔融，过量的铁与氧气反应 2Fe+O 2 2FeO Fe(OH)3的分解 2Fe(OH)3 Fe 2O 3+3H 2O 4