高考化学一轮复习 专题62 元素周期表和元素周期律讲.docx
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高考化学一轮复习专题62元素周期表和元素周期律讲
专题6.2元素周期表和元素周期律
1、掌握元素周期律的实质；了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）及其应用。
2、以第三周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
3、以ⅠA和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
4、了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。
一、元素周期表
1、原子序数
按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为原子序数。
原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2、元素周期表的编排原则
（1）周期：
把电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左至右排成横行。
（2）族：
把不同横行中最外层电子数相等的元素，按电子层数递增的顺序，由上而下排成纵行。
3、元素周期表的结构
（1）周期（七个横行，七个周期）
短周期
长周期
序号
一
二
三
四
五
六
七
元素种数
2
8
8
18
18
32
不完全周期最多容纳32种元素
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
（2）族（18个纵行，16个族）
主族
列序
1
2
13
14
15
16
17
族序
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副族
列序
3
4
5
6
7
11
12
族序
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
第Ⅷ族
第8、9、10共3个纵行
0族
第18纵行
4、元素周期表的特殊位置
（1）金属元素与非金属元素
①分界线：
沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线（氢元素除外）。
②各区位置：
分界线左面为金属元素区，分界线右面为非金属元素区。
③分界线附近元素的性质：
既表现金属元素的性质，又表现非金属元素的性质。
（2）过渡元素：
元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。
（3）镧系：
元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
（4）锕系：
元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
（5）超铀元素：
在锕系元素中92号元素铀（U）以后的各种元素。
【总结】结构巧记口诀
横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七尚不满。
纵列称为族，共有十六族，一八依次现①，一零再一遍②。
一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三纵算一族，占去8、9、10。
镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB族。
说明 ①指ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ；
②指ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0。
5、元素周期表结构中隐含的两条规律
（1）同周期主族元素原子序数差的关系
①短周期元素原子序数差＝族序数差。
②两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差。
两元素分布在过渡元素两侧时，四或五周期元素原子序数差＝族序数差＋10，六周期元素原子序数差＝族序数差＋24。
③四、五周期的ⅡA与ⅢA族原子序数之差都为11，六周期为25。
（2）同主族、邻周期元素的原子序数差的关系
①ⅠA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差2、8、8、18、18、32。
②ⅡA族和0族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32。
③ⅢA～ⅦA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32。
【典型例题1】下列各表中的数字代表的是原子序数，表中数字所表示的元素与它们在周期表中位置相符的一组是（）
A
1
2
B.
C.
4
D.
2
11
4
5
6
10
11
12
8
19
12
13
20
16
17
18
【答案】D
考点：
考查元素周期表
【点评】本题解题的关键是熟练掌握元素周期表的结构，能根据元素的原子序数确定元素在元素周期表中的位置。
【迁移训练1】【河北冀州中学2016届第二次月考】查阅元素周期表，从每个方格中不能得到的信息是（）
A．相对原子质量B．元素名称C．原子序数D．同位素种类
【答案】D
【解析】
试题分析：
在元素周期表每个方格中可以知道元素的名称、元素符号、元素的原子序数、元素的相对原子质量，但不能知道该元素是否存在同位素，各种同位素原子的相对原子质量及同位素种类，故选项符合题意的是D。
考点：
考查元素周期表的应用的知识。
二、元素周期律
1、概念
元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变。
2、实质
元素周期律的实质是元素原子结构的周期性变化必然引起元素性质的周期性变化。
3、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某些性质相似，如Li和Mg，Be和Al。
4、元素周期表中同周期、同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）
最外层电子数
由1递增到7
相同
主要化合价
最高正价由+1→+7（O、F除外）
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
金属性逐渐减弱
非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
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
得电子能力逐渐增强
失电子能力逐渐减弱
得电子能力逐渐减弱
失电子能力逐渐增强
第一电离能
逐渐增大（特例：
Be>B,N>O,
Mg>Al，P>S）
逐渐减小
电负性
逐渐增大
逐渐减小
5、元素非金属性强弱的比较
（1）结构比较法：
最外层电子数越多，电子层数越少，非金属性越强。
（2）位置比较法
（3）实验比较法
6、实例
（1）碱金属
①碱金属元素原子结构特点与化学性质的关系
元素
Li Na K Rb Cs
相似性
结构
原子的最外层都只有1个电子
化学性质
都表现出较强的还原性：
如能够与氧气等非金属单质反应；能够置换水中的氢等。
反应产物中，碱金属元素的化合价都是+1。
递变性
结构
从Li→Cs，核外电子层数逐渐增多，原子半径依次增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，因此元素的原子失去电子的能力逐渐增强。
化学性质
从Li→Cs，元素的金属性逐渐.
①与氧气的反应越来越剧烈，且产物越来越复杂
②与水反应置换出水中的氢越来越容易
②单质物理性质的比较
A．碱金属元素的单质一般呈银白色，密度小，熔、沸点低，导电、导热性良好。
B．递变性：
从Li→Cs，碱金属的密度逐渐增大，熔沸点逐渐降低。
C．碱金属元素单质的个性特点：
铯略带金黄色；密度：
Li小于煤油，Na大于K，Rb、Cs小于H2O；熔点：
Li大于100℃。
（2）卤素
①原子结构特点
相同点：
最外层都是7个电子。
不同点：
按F、Cl、Br、I的顺序，电子层数依次增多，原子半径依次增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
②卤素单质的物理性质递变规律
按F2、Cl2、Br2、I2的顺序：
颜色逐渐变深；熔、沸点逐渐升高；密度逐渐增大。
③卤素单质的化学性质
F2
Cl2
Br2
I2
与H2化合
H2＋X2=2HX
冷暗处爆炸化合，生成的HF很稳定
强光下爆炸化合，生成的HCl稳定
高温下缓慢化合，生成的HBr较不稳定
持续加热缓慢化合，生成的HI不稳定
与H2O反应
2F2＋2H2O=
=4HF＋O2
Cl2＋H2O=
=HCl＋HClO
与水反应，但较氯气缓慢
与水只起微弱反应
置换反应
Cl2＋2NaBr=
=2NaCl＋Br2
Br2＋2NaI=
=2NaBr＋I2
不能把其他卤素从它们的卤化物中置换出来
结论
非金属性逐渐减弱
【典型例题2】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。
X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y是地壳中含量最高的元素，Z2＋与Y2－具有相同的电子层结构，W与X同主族。
下列说法正确的是（）
A．Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强
B．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的弱
C．Y分别与Z、W形成的化合物均为碱性氧化物
D．原子半径大小顺序：
r（W）＞r（Z）＞r（Y）＞r（X）
【答案】A
碳酸的酸性比硅酸的酸性强，错误；C、O与Mg形成的氧化物是碱性氧化物，与Si形成的氧化物是酸性氧化物，错误；D、根据元素周期律，原子半径最大的是Mg，其次是Si，最小的是O，所以原子半径大小顺序：
r（Z）＞r（W）＞r（X）＞r（Y），错误，答案选A。
考点：
考查元素的推断，元素周期律的应用。
【点评】本题考查元素周期表与元素周期律知识，意在考查考生运用元素周期律判断元素及其化合物性质的能力。
解题中，先确定在周期表中的位置关系，然后根据元素周期律来判断。
【迁移训练2】【百强校·2016届成都七中嘉祥外国语学校二模】下列有关原子结构、元素性质的说法正确的是（）
A．Si、P、S、Cl元素的单质与氢气化合越来越容易
B．非金属元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性也一定越强
C．元素原子最外层电子数越多，元素金属性越强
D．F﹣、O2﹣、Mg2+、Na+离子半径逐渐减小
【答案】A
考点：
考查元素周期律的应用
三、“位—构—性”综合应用
1、“位”、“构”、“性”三者的关系可表示如下
（1）原子结构与元素在周期表中的位置关系
①主族元素的最高正化合价=主族序数=最外层电子数。
主族元素的最低负化合价=最高正化合价-8。
②核外电子层数=周期数。
③质子数=原子序数=原子核外电子数=核电荷数。
④最外层电子数等于或大于3而小于8的一定是主族元素。
⑤最外层有1个或2个电子，则可能是第ⅠA、第ⅡA族元素，也可能是副族、第Ⅷ族或0族元素氦。
（2）性质与位置互推是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：
①元素的金属性、非金属性。
②气态氢化物的稳定性。
③最高价氧化物对应水化物的酸碱性。
（3）结构和性质的互推是解题的要素
①电子层数和最外层电子数决定元素原子的氧化性和还原性。
②同主族元素最外层电子数相同，性质相似。
③正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点。
④判断元素金属性和非金属性的方法。
2、元素“位、构、性”规律中的特例
在“位、构、性”的规律中一些例外必须引起我们足够的注意，否则在解题时会误入歧途；
（1）一般原子的原子核是由质子和中子构成，但无中子。
（2）元素周期表中每一周期一般都是从金属元素开始，但第一周期例外，是从氢元素开始。
（3）大多数元素在自然界中都有稳定的同位素，但Na、F、P、Al等20种元素却未发现稳定的同位素。
（4）元素的原子序数大，相对原子质量不一定大，如18Ar的相对原子质量为39．95,大于19K的39.10。
（5）一般元素性质越活泼，其单质性质也越活泼，但N与P却相反，N的非金属性强于P，但N2比白磷、红磷稳定得多。
3、推断元素在周期表位置的常用方法
（1）根据核外电子排布规律
①最外层电子数等于或大于3（小于8）的一定是主族元素。
②最外层有1个或2个电子，则可能是ⅠA、ⅡA族元素，也可能是副族、Ⅷ族元素或0族元素氦。
③最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。
④某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。
⑤电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期——“阴上阳下”规律。
（2）根据稀有气体元素的原子序数
第一～七周期稀有气体元素的原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118（第七周期若排满），可利用元素的原子序数与最相近稀有气体元素原子序数的差值来推断元素在周期表中的位置，遵循“比大小，定周期；比差值，定族数”的原则。
如53号元素，由于36＜53＜54，则53号元素位于第五周期，54－53＝1，所以53号元素位于54号元素左侧第一格，即ⅦA族，得53号元素在元素周期表中的位置是第五周期ⅦA族。
4、元素周期律的应用
（1）根据元素周期表中的位置寻找未知元素
（2）预测元素的性质（由递变规律推测）
①比较不同周期、不同主族元素的性质
如金属性Mg＞Al，Ca＞Mg，则碱性Mg（OH）2＞Al（OH）3，Ca（OH）2＞Mg（OH）2（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②推测未知元素的某些性质
如：
已知Ca（OH）2微溶，Mg（OH）2难溶，可推知Be（OH）2难溶；再如：
已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹（At）应为有色固体，与氢难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。
（3）启发人们在一定区域内寻找新物质
①半导体元素在金属与非金属分界线附近，如：
Si、Ge、Ga等。
②农药中常用元素在右上方，如：
F、Cl、S、P、As等。
③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找，如：
Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。
【典型例题3】【百强校·2016届上高县第二中学4月月考】A、B、C、D、E五种短周期元素原子序数依次增大，A原子为半径最小的原子，C原子最外层电子数与A、B原子最外层电子数之和相等，D原子和B原子最外层电子数的和为C原子最外层电子数的2倍，D原子的最外层电子数为电子层数的3倍，A、E同一主族。
下列说法正确的是（）
A．原子半径大小顺序为：
E>D>C>B>A
B．A、B、C、D四种元素都属于非金属元素，它们之间只能形成共价化合物
C．B、C、D、E四种元素与A元素形成的最简单化合物的沸点依次升高
D．D与A、E均可形成具有强氧化性的化合物，可用于城市自来水的杀菌消毒
【答案】C
A，A错误；B、A、B、C、D四种元素都属于非金属元素，它们之间既能形成共价化合物，也能形成离子化合物，例如碳酸铵等，B错误；C、由于氨气、水分子间均存在氢键，NaH是离子化合物，所以B、C、D、E四种元素与A元素形成的最简单化合物的沸点依次升高，C正确；D、D与A、E均可形成具有强氧化性的化合物，但不用于城市自来水的杀菌消毒，D错误，答案选C。
【考点定位】本题主要是考查元素周期表的结构与元素周期律的应用
【点评】“位—构—性”推断的核心是“结构”，即根据结构首先判断其在元素周期表中的位置，然后根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质；也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置，进而推断出其结构。
该题的难点是选项B和C，解答时注意举例排除法的应用，另外注意NaH这种特殊的氢化物。
【迁移训练3】【百强校·2016届哈师大附中期中】六种短周期元素A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大，其中A与E，B与F同主族，E与F同周期；D的核电荷数是F的最外层电子数的2倍；B的最高正价与最低负价的代数和为0；常温下单质A与E的状态不同。
下列判断正确的是（）
A．A、C两种元素只能组成化学式为CA3的化合物
B．F与D形成的化合物性质很不活泼，不与任何酸反应
C．原子半径由大到小的顺序是E＞F＞C＞D
D．元素的非金属性由强到弱的顺序是D＞C＞F＞B
【答案】C
考点：
考查位置、结构和性质应用
考点一：
元素周期表
1、元素周期表结构的记忆
（1）七个横行七周期，三短三长一不全。
即一、二、三周期为短周期，长周期为四、五、六、七，其中第七周期还未填满。
（2）18纵行16族，7主7副0和Ⅷ。
2、元素周期表中的几个特殊区域
（1）过渡元素：
元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵行共六十多种元素，通称为过渡元素，这些元素都是金属，所以又把它们叫做过渡金属。
（2）主、副族的交界：
ⅡA族后是第ⅢB族，ⅡB族后是ⅢA族。
（3）镧系元素：
在第六周期，第ⅢB族中共有15种元素，是57号元素镧到71号元素镥，因它们原子的电子层结构与性质十分相似，统称镧系元素。
（4）锕系元素：
在第七周期，第ⅢB族中共有15种元素，是89号元素锕到103号元素铹，因它们原子的电子层结构与性质十分相似，统称锕系元素。
（5）第Ⅷ族：
在元素周期表中第8、9、10三个纵行统称第Ⅷ族。
3、元素原子序数的确定
（1）依据主族元素在周期表中的位置
对于主族元素，电子层数＝周期数，最外层电子数＝主族序数，所以知道元素在周期表中的位置，即能画出其原子结构示意图，从而确定其原子序数。
如某元素的位置为第四周期第ⅦA族，其原子结构示意图为
，则原子序数Z为35。
（2）利用同主族相邻两元素原子序数的关系
①元素周期表中左侧元素（ⅠA、ⅡA族）：
同主族相邻两元素中，Z（下）＝Z（上）＋上一周期元素所在周期的元素种类数目。
②元素周期表中右侧元素（ⅢA～ⅦA族）：
同主族相邻两元素中，Z（下）＝Z（上）＋下一周期元素所在周期的元素种类数目。
③直接相邻的“┳”型、“┻”型、“╋”型原子序数关系
（3）利用同周期ⅡA族和ⅢA族元素原子序数的关系
设ⅡA族、ⅢA族元素原子序数分别为x、y，
则有y=x+1（第二、三周期）
y=x+11（第四、五周期）
y=x+25（第六、七周期）
4、已知元素的原子序数确定其在元素周期表中的位置
方法：
第一～七周期稀有气体元素的原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118（第七周期若排满），可利用元素的原子序数与最相近稀有气体元素原子序数的差值来推断元素在周期表中的位置，遵循“比大小，定周期；比差值，定族数”的原则。
如53号元素，由于36＜53＜54，则53号元素位于第五周期，54－53＝1，所以53号元素位于54号元素左侧第一格，即ⅦA族，得53号元素在元素周期表中的位置是第五周期ⅦA族。
【典型例题4】【2017届河南省南阳一中高三上学期第一次月考】我国科研人员在兰州合成了镤元素的一种同位素镤239，并测知其原子核内有148个中子。
现有A元素的一种同位素，比镤239的原子核内少54个质子和100个中子，则A元素在周期表中的位置是（）
A．第三周期第IA族B．第四周期第IA族
C．第五周期第IA族D．第二周期第IIA族
【答案】C
【考点定位】考查元素周期律与元素周期表
【点评】已知元素的原子序数确定元素在周期表中位置的方法：
1、根据每周期容纳元素的种数：
第一至第六周期每周期容纳元素的种数分别为2、8、8、18、18、32，用元素的原子序数减去每一周期容纳元素种数，当余数小于某周期容纳元素种数时，元素处于该周期，如114号元素：
114-2-8-8-18-18-32=28＜32（第七周期排满容纳元素种数），所以114号元素应位于第七周期．2、记住118号元素在周期表中的位置：
第七周期0族元素（元素周期表的第18纵行，与元素原子序数的后两位数字相同），故114号元素应位于周期表的第七周期第十四纵行，即第IVA主族．3、根据核外电子排布判断。
【迁移训练4】【福建厦门一中2016届上期中】某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152，原子核外的电子数为63。
下列叙述中错误的是（）
A．它是副族元素
B．它是第六周期元素
C．它的原子核内有63个质子
D．它的一种同位素的核内有89个中子
【答案】D
考点：
本题需要掌握根据原子序数推知元素在周期表中的位置，熟悉元素周期表的结构。
考点二：
金属性和非金属的变化规律
1、根据元素在周期表中的位置
2、根据金属活动性顺序表
金属的位置越靠前，其金属性越强。
3、根据实验
（1）元素金属性强弱的比较
①根据金属单质与水（或酸）反应的难易程度：
越易反应，则对应金属元素的金属性越强。
②根据金属单质与盐溶液的置换反应：
A置换出B，则A对应的金属元素比B对应的金属元素金属性强。
③根据金属单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱：
单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强（Fe对应的是Fe2+，而不是Fe3+）。
④根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：
碱性越强，则对应金属元素的金属性越强。
⑤根据电化学原理：
不同金属形成原电池时，作负极的金属活泼；在电解池中的惰性电极上，先析出的金属其对应的元素不活泼。
（2）元素非金属性强弱的比较
①根据非金属单质与H2化合的难易程度：
越易化合则其对应元素的非金属性越强。
②根据形成的氢化物的稳定性或还原性：
越稳定或还原性越弱，则其对应元素的非金属性越强。
③根据非金属之间的相互置换：
A能置换出B，则A对应的非金属元素的非金属性强于B对应元素的非金属性。
④根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：
酸性越强，则元素的非金属性越强。
⑤根据非金属单质的氧化性或对应阴离子的还原性强弱：
单质的氧化性越强，其对应阴离子的还原性越弱，元素的非金属性越强。
【特别提醒】
（1）元素的非金属性与金属性强弱的实质是元素的原子得失电子的难易，而不是得失电子的多少。
如Mg比Na失电子数多，但Na比Mg失电子更容易，故Na的金属性比Mg强。
（2）根据产物中元素化合价的高低可比较元素金属性和非金属性的强弱，例如
2Fe+3Cl2=2FeCl3，Fe+S=FeS,则元素非金属性Cl>S。
（3）用酸性强弱判断元素非金属性强弱时，一定是最高价含氧酸的酸性。
如酸性：
由H2SO4>H3PO4可判断非金属性：
S>P；但酸性H2SO4>HClO，HCl>H2S，均不能用于判断元素非金属性强弱。
【典型例题5】【河北冀州中学2016届第二次】不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是（）
A．单质氧化性的强弱B．氢化物沸点的高低
C．氢化物还原性强弱D．最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱
【答案】B
【考点定位】考查元素非金属性强弱判断的证据的判断的知识。
【点评】元素的种类有金属元素和非金属元素两类，在比较元素金属性时的方法有多种：
金属单质与水或酸发生反应置换出氢的难易、金属元素最高价氧化物对应的水合物的碱性强弱、构成原电池时电极的正、负、与同一种非金属单质发生反应时反应的先后、金属阳离子得到电子的先后等；元素非金属性强弱判断方法可以根据单质与氢气化合形成氢化物的难易、形成的氢化物的稳定性、最高价氧化物对应的水合物的酸性强弱、阴离子的还原性的强弱等。
【迁移训练5】【福建厦门双十中学2016届上期中】下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对减弱的是（）
序号
事实
推论
A
Ca（OH）2的碱性强于Mg（OH）2
金属性：
Ca＞Mg
B
与冷水反应，Na比Mg剧烈
金属性：
Na＞Mg
C
SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2
非金属性：
S＞C
D
t℃时，Br2+H2
2HBr K=5.6×107
I2+H2
2HI K=43
非金属性：
Br＞I
【答案】C
【解析】
试题分析：
A．Ca、Mg位于同主族，金属性Ca＞Mg，对应的最高价氧化物的水化物碱性为Ca（OH）2强于Mg（OH
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