周期性与无机化学
Periodicity & InorganicCambridge International
元素
的规律
周期表的规律
碱土金属
卤素+氮
💡 核心：周期表不是随机排列——电子构型决定了元素的周期性规律。
周期表
的秘密
核电荷数↑→半径↓
电离能↑（有例外）
电负性↑
半径↑（电子层多）
电离能↓
电负性↓
金属性↑
💡 周期性的根源是电子构型的周期重复。同族元素最外层电子数相同→化学性质相似。
碱土金属
越来越活泼
反应性增强
熔点降低
碱性增强
M + 2H₂O → M(OH)₂ + H₂↑
M + O₂ → MO
M(OH)₂ 溶解度↓→↑
💡 考点：第2族氢氧化物溶解度从 Be(OH)₂ 到 Ba(OH)₂ 增大。这解释了 Ba(OH)₂ 是强碱而 Be(OH)₂ 是两性。
卤素
越来越弱
反应性减弱
颜色加深（浅黄→紫黑）
氧化性减弱
卤素+卤化物：更活泼的置换更不活泼
Cl₂ + 2Br⁻ → 2Cl⁻ + Br₂
氧化能力：F>Cl>Br>I
💡 卤素的反应性从 F 到 I 减弱，因为原子半径增大，吸引电子能力下降。F 是最强的氧化剂。
氮的
化学世界
NO：无色，迅速氧化为 NO₂
NO₂：棕色，有毒
NOₓ 导致酸雨和光化学烟雾
NH₃：碱性气体
Haber 法合成氨：N₂+3H₂⇌2NH₃
催化剂：Fe，高温高压
💡 氮氧化物是空气污染的主要来源之一。CIE 常考 NOₓ 的环境影响。
Periodic trends
Across period: decreases (more nuclear charge). Down group: increases (more shells)
Across: increases. Down: decreases. Exceptions: Be to B, N to O
Across: increases (F=4.0 max). Down: decreases
All trends stem from electron config + nuclear charge + shell number.
碱土金属
反应全览
原子半径增大
反应性增强(电子更容易失去)
熔点降低(金属键减弱)
氢氧化物碱性增强
溶解度增大(Be(OH)2不溶→Ba(OH)2可溶)
与水: M + 2H2O to M(OH)2 + H2 (Be不反应, Ba最剧烈)
与O2: M + O2 to MO (Sr/Ba形成过氧化物)
与酸: M + 2H+ to M(2+) + H2
热稳定性: 硝酸盐分解→亚硝酸盐+O2(Mg以下)
碳酸盐: BeCO3最不稳定→BaCO3最稳定
💡 考点：① 解释第2族性质趋势用原子半径/核电荷/屏蔽三要素；② Be的特殊性（两性、共价性强）；③ Ba(OH)2是强碱，Be(OH)2是两性。
卤素
反应全览
颜色加深: F2(淡黄)→Cl2(黄绿)→Br2(红棕)→I2(紫黑)
反应性减弱(获得电子能力下降)
氧化性: F2 > Cl2 > Br2 > I2
熔沸点升高(范德华力随电子数增大)
F2是最强单质氧化剂
更活泼的卤素置换较不活泼的:
Cl2 + 2Br(-) to 2Cl(-) + Br2
Cl2 + 2I(-) to 2Cl(-) + I2
Br2 + 2I(-) to 2Br(-) + I2
F2不能在水溶液中做(与水反应)
热稳定性: HF > HCl > HBr > HI
酸性: HI > HBr > HCl > HF(水溶液)
H-X键越弱→越容易电离
制取: NaCl + H2SO4(浓) to HCl + NaHSO4
💡 CIE高频：① 解释卤素颜色/反应性趋势；② 写置换反应方程式；③ 比较卤化氢的稳定性和酸性。
氮化学
与现实世界
N2 + 3H2 equilibrium 2NH3 (dH=-92kJ)
条件: 400-500°C, 200atm, Fe催化剂
为什么不用更低温度?→速率太慢
为什么不用更高压力?→设备成本+安全
Fe催化剂: 降低Ea, 不影响平衡
NOx(NO+NO2): 汽车尾气→光化学烟雾
酸雨: NOx + H2O to HNO3
温室气体: N2O(一氧化二氮)
催化转化器: 2NO to N2+O2 (Pt/Pd/Rh催化)
氮肥(NH3基)→水体富营养化
💡 CIE联系：氮化学连接工业(Haber法)、环境(酸雨/光化学烟雾)和生物(蛋白质/DNA)——这是A-level化学的跨学科亮点。
碱土金属
反应全览
原子半径增大
反应性增强(电子更容易失去)
熔点降低(金属键减弱)
氢氧化物碱性增强
溶解度增大(Be(OH)2不溶→Ba(OH)2可溶)
与水: M + 2H2O to M(OH)2 + H2 (Be不反应, Ba最剧烈)
与O2: M + O2 to MO (Sr/Ba形成过氧化物)
与酸: M + 2H+ to M(2+) + H2
热稳定性: 硝酸盐分解→亚硝酸盐+O2(Mg以下)
碳酸盐: BeCO3最不稳定→BaCO3最稳定
💡 考点：① 解释第2族性质趋势用原子半径/核电荷/屏蔽三要素；② Be的特殊性（两性、共价性强）；③ Ba(OH)2是强碱，Be(OH)2是两性。
卤素
反应全览
颜色加深: F2(淡黄)→Cl2(黄绿)→Br2(红棕)→I2(紫黑)
反应性减弱(获得电子能力下降)
氧化性: F2 > Cl2 > Br2 > I2
熔沸点升高(范德华力随电子数增大)
F2是最强单质氧化剂
更活泼的卤素置换较不活泼的:
Cl2 + 2Br(-) to 2Cl(-) + Br2
Cl2 + 2I(-) to 2Cl(-) + I2
Br2 + 2I(-) to 2Br(-) + I2
F2不能在水溶液中做(与水反应)
热稳定性: HF > HCl > HBr > HI
酸性: HI > HBr > HCl > HF(水溶液)
H-X键越弱→越容易电离
制取: NaCl + H2SO4(浓) to HCl + NaHSO4
💡 CIE高频：① 解释卤素颜色/反应性趋势；② 写置换反应方程式；③ 比较卤化氢的稳定性和酸性。
氮化学
与现实世界
N2 + 3H2 equilibrium 2NH3 (dH=-92kJ)
条件: 400-500°C, 200atm, Fe催化剂
为什么不用更低温度?→速率太慢
为什么不用更高压力?→设备成本+安全
Fe催化剂: 降低Ea, 不影响平衡
NOx(NO+NO2): 汽车尾气→光化学烟雾
酸雨: NOx + H2O to HNO3
温室气体: N2O(一氧化二氮)
催化转化器: 2NO to N2+O2 (Pt/Pd/Rh催化)
氮肥(NH3基)→水体富营养化
💡 CIE联系：氮化学连接工业(Haber法)、环境(酸雨/光化学烟雾)和生物(蛋白质/DNA)——这是A-level化学的跨学科亮点。
Periodic trends
Across period: decreases (more nuclear charge). Down group: increases (more shells)
Across: increases. Down: decreases. Exceptions: Be to B, N to O
Across: increases (F=4.0 max). Down: decreases
All trends stem from electron config + nuclear charge + shell number.
周期性与无机化学
完成！
周期表是化学的地图——电子构型决定了所有元素的规律性。
Cambridge AS & A Level Chemistry Coursebook · CIE 9701