全国高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第19讲元素周期律和元素周期表讲义新人教版.docx
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全国高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第19讲元素周期律和元素周期表讲义新人教版
第19讲元素周期律和元素周期表
考点一 元素周期表
1．世界上第一张元素周期表是在1869年由俄国化学家门捷列夫绘制完成的，随着科学的不断发展，已逐渐演变为现在的常用形式。
2．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。
3．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，从左至右排成的横行。
（2）族：
把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行。
4．元素周期表的结构
5．元素周期表中的特殊位置
（1）分区
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。
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。
深度思考
1．请在下表中画出元素周期表的轮廓，并在表中按要求完成下列问题：
（1）标出族序数。
（2）画出金属与非金属的分界线，并用阴影表示出过渡元素的位置。
（3）标出镧系、锕系的位置。
（4）写出各周期元素的种类。
（5）写出稀有气体元素的原子序数。
（6）标出113号～118号元素的位置。
答案
2．
（1）甲、乙是元素周期表中同一主族相邻周期的两种元素（其中甲在上一周期），若甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能是________________。
（2）若甲、乙分别是同一周期的第ⅡA族和第ⅦA族元素，原子序数分别为m和n，则m和n的关系为________。
答案
（1）x＋2、x＋8、x＋18、x＋32
（2）n＝m＋5、n＝m＋15、n＝m＋29
解析
（1）因前六周期中元素的数目分别为2、8、8、18、18、32；同一主族中乙的原子序数可以是x＋2、x＋8、x＋18、x＋32。
（2）对于第一、二、三周期，同一周期的ⅡA族和ⅦA族元素的原子序数只相差5，而对于第四、五周期来说，由于存在过渡元素，同一周期的ⅡA族和ⅦA族元素的原子序数则相差15；而对于第六、七周期来说，由于存在镧系和锕系元素，同一周期的ⅡA族和ⅦA族元素的原子序数则相差29。
3．若A、B是相邻周期同主族元素（A在B的上一周期），A、B所在周期分别有m种和n种元素，A的原子序数为x，B的原子序数为y，则x、y的关系为________________。
答案 y＝x＋m或y＝x＋n
解析 当A、B在ⅠA族和ⅡA族时，y＝x＋m；当A、B在ⅢA～ⅦA族时，y＝x＋n。
题组一 由位置判断元素原子序数间关系
1.如图为元素周期表中前四周期的一部分，若B元素的核电荷数为x，则这五种元素的核电荷数之和为（ ）
A．5x＋10B．5x
C．5x＋14D．5x＋16
答案 A
解析
2．已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示，设X的原子序数为a。
则下列说法不正确的是（ ）
Y
X
Z
A.Y与Z的原子序数之和可能为2a
B．Y的原子序数可能为a－17
C．Z的原子序数可能为a＋31
D．X、Y、Z一定为短周期元素
答案 D
题组二 考查元素周期表的整体结构
3．结合如图所示元素周期表，回答下列问题：
（1）表中所列元素，属于短周期元素的有________（填字母，下同），属于主族元素的有________；g元素位于第________周期________族；i元素位于第________周期第________族。
（2）f元素位于第________周期第________族，请按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量：
____________________________。
答案
（1）a、b、c、d、e、f、g a、b、c、d、e、f 三 0 四 ⅡB
（2）三 ⅥA
1．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第四、五周期的第ⅡA与ⅢA族原子序数之差都为11，第六周期为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。
2．强化记忆元素周期表的结构
考点二 元素周期律及应用
1．定义
元素的性质随原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
2．实质
元素原子核外电子排布周期性变化的结果。
3．具体表现形式
项目
同周期（左→右）
同主族（上→下）
原子结构
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
离子半径
阳离子逐渐减小阴离子逐渐减小r（阴离子）＞r（阳离子）
逐渐增大
性质
化合价
最高正化合价由＋1→＋7（O、F除外）负化合价＝－（8－主族序数）
相同:
最高正化合价＝主族序数（O、F除外）
元素的金属性和非金属性
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
离子的氧化性、还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化物稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
4.元素金属性强弱的比较
（1）结构比较法：
最外层电子数越少，电子层数越多，元素金属性越强。
（2）位置比较法
（3）实验比较法
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．元素周期表、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。
7．根据稀有气体元素的原子序数推断元素在周期表的位置
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。
深度思考
1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小（ ）
（2）电子层数越多，半径越大（ ）
（3）在主族元素中，最高正化合价均等于主族序数（ ）
（4）元素的原子得电子越多，非金属性越强；失电子越多，金属性越强（ ）
（5）元素的氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强；碱性越强，金属性越强（ ）
（6）元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强，其水溶液的酸性越强，还原性越弱（ ）
（7）在Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池中，因为Al作负极，Mg作正极，所以Al的金属性大于Mg（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）× （6）×
（7）×
2．
（1）下列事实能说明氯元素原子得电子能力比硫元素原子强的是________（填序号）。
①HCl的溶解度比H2S大 ②HCl的酸性比H2S强 ③HCl的稳定性比H2S大 ④HCl的还原性比H2S弱⑤HClO4的酸性比H2SO4强 ⑥Cl2与铁反应生成FeCl3，而S与铁反应生成FeS ⑦Cl2能与H2S反应生成S ⑧在周期表中Cl处于S同周期的右侧 ⑨还原性：
Cl－＜S2－
（2）有三种金属元素A、B、C，在相同条件下，B的最高价氧化物的水化物的碱性比A的最高价氧化物的水化物的碱性强；若将A、C相连后投入稀硫酸中，发现C表面有明显气泡产生。
则这三种金属元素的原子失电子能力由强到弱的顺序是________。
答案
（1）③④⑤⑥⑦⑧⑨
（2）B＞A＞C
解析
（1）元素原子得电子能力的强弱与元素氢化物的溶解性无关，所以①不符合题意；氢化物的酸性强弱和元素原子得电子能力大小没有固定的对应关系，所以②也不符合题意，其他均符合题意。
（2）由金属B的最高价氧化物的水化物的碱性比A的最高价氧化物的水化物的碱性强，可判断失电子能力：
B＞A；又根据A与C形成原电池，C作正极，可判断失电子能力：
A＞C，故三种金属元素的原子失电子能力：
B＞A＞C。
题组一 多角度判断元素在周期表中的位置
角度一：
用“原子序数”推导元素
1．
（1）56号元素位于第________周期________族。
（2）114号元素位于第________周期________族。
（3）25号元素位于第________周期________族。
答案
（1）六 ⅡA
（2）七 ⅣA （3）四 ⅦB
角度二：
用“化合价”推导元素
2．用“元素符号”填空
（1）最高正价与最低负价代数和为0的短周期元素是__________。
（2）最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素是________。
答案
（1）H、C、Si
（2）S
角度三：
用“族与周期的关系”推导元素
3．用“元素符号”填空（前20号元素）
（1）主族序数与周期数相同的元素有________。
（2）主族序数是周期数2倍的元素有________，3倍的元素有________。
（3）周期数是主族序数2倍的元素有________，3倍的元素有________。
答案
（1）H、Be、Al
（2）C、S O （3）Li、Ca Na
角度四：
用“元素原子的特殊结构”推导元素
4．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）原子的最外层有2个电子的元素一定是第ⅡA族元素（ ）
（2）原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数（ ）
（3）最外层电子数等于或大于3（小于8）的元素一定是主族元素（ ）
（4）原子的最外层有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（ ）
（5）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（ ）
（6）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（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）√ （4）√ （5）√ （6）√
题组二 “序、层”规律和“序、价”规律的应用
5．X和Y是短周期元素，二者能形成化合物X2Y3，若Y的原子序数为n，则X的原子序数不可能是（ ）
A．n－8B．n－3
C．n－1D．n＋5
答案 A
解析 由化学式X2Y3可知，X为＋3价，Y为－2价，即X可能为第ⅢA族或第ⅤA族元素。
有如下几种可能：
（1）ⅢA ⅥA
（2）ⅤA ⅥA
XYXY
5B8O7N8O
13Al16S15P16S
据以上分析，可知答案为A。
另解：
由化学式X2Y3知，X、Y的原子序数，一个为奇数，一个为偶数，根据“序、价”规律可判断A项正确。
6．X、Y、Z是三种主族元素，如果Xn＋阳离子与Yn－阴离子具有相同的电子层结构，Zn－阴离子半径大于Yn－阴离子半径，则三种元素的原子序数由大到小的顺序是（ ）
A．Z>X>YB．X>Y>Z
C．Z>Y>XD．X>Z>Y
答案 A
解析 根据“序、层”规律可知，X元素在Y元素的下一周期，Z元素在X同周期或下几个周期，故三种元素的原子序数大小顺序为Z>X>Y。
题组三 微粒半径大小的比较及应用
7．比较下列微粒半径大小，用“＞”或“＜”填空
（1）Na________Mg________Cl
（2）Li________Na________K
（3）Na＋________Mg2＋________Al3＋
（4）F－________Cl－________Br－
（5）Cl－________O2－________Na＋________Mg2＋
（6）Fe2＋________Fe3＋
答案
（1）＞ ＞
（2）＜ ＜ （3）＞ ＞ （4）＜ ＜（5）＞ ＞ ＞ （6）＞
8．已知短周期元素的四种离子A2＋、B＋、C3－、D－具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是（ ）
A．原子序数：
D＞C＞B＞A
B．原子半径：
B＞A＞C＞D
C．离子半径：
C3－＞D－＞A2＋＞B＋
D．氧化性：
A2＋＞B＋，还原性：
C3－＜D－
答案 B
解析 由于四种离子具有相同的电子层结构，离子所对应的元素应位于相邻两个周期，根据阴阳离子所带的电荷数，得出元素在周期表中的位置关系：
。
原子序数大小应为A＞B＞D＞C，A项错误；根据原子半径的递变规律，可以判断B正确；离子半径应为C3－＞D－＞B＋＞A2＋，C错误；还原性为C3－＞D－，D错误。
题组四 高考考查的两大题型
（一）表格片断式“位—构—性”推断
9.（2014·广东理综，23改编）甲～辛等元素在周期表中的相对位置如右表。
甲与戊的原子序数相差3，戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，丁与辛属同周期元素，下列判断正确的是（ ）
A．金属性：
甲>乙>丁
B．原子半径：
辛>己>戊
C．丙与庚的原子核外电子数相差11
D．乙的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物
答案 B
解析 根据特征法（周期表的特殊结构和微粒的特殊性质等）确定出具体元素的名称，再结合元素周期律的知识，逐项进行分析判断。
由“戊的一种单质是自然界硬度最大的物质”可知，戊为碳元素；由“甲与戊的原子序数相差3”可知，甲为锂元素。
A项，同主族元素从上到下金属性逐渐增强，即金属性：
丁>乙>甲，A错误；B项，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，即原子半径大小顺序为庚>己>戊，辛>庚，因此原子半径大小顺序为辛>己>戊，B正确；C项，根据元素周期表的结构可知丙和庚在第四周期中，排在ⅡA族和ⅢA族元素中间的是10种过渡金属元素，从而可知丙与庚的原子序数差为13，C错误；D项，钠在空气中燃烧生成过氧化钠，其中的过氧根离子中存在共价键，D错误。
（二）文字叙述式“位—构—性”推断
10．（2014·新课标全国卷Ⅰ，10）X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构。
下列说法正确的是（ ）
A．原子最外层电子数：
X>Y>Z
B．单质沸点：
X>Y>Z
C．离子半径：
X2－>Y＋>Z－
D．原子序数：
X>Y>Z
答案 D
解析 短周期元素X、Z形成的最低价离子为X2－、Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，则X、Y、Z三种元素分别处于第ⅥA、ⅠA、ⅦA族。
又知X和Y处于同一周期，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，从而推知X、Y、Z分别为S、Na和F。
A项，原子最外层电子数：
F>S>Na；B项，Na单质为金属晶体，S、F2为分子晶体，S为固体，F2为气体，显然沸点Na>S>F2；C项，具有相同电子层结构的离子，元素的原子序数越大，原子半径越小，Na＋、F－具有相同的电子层结构，则离子半径：
F－>Na＋，S2－多一个电子层，所以S2－半径最大；D项，三种元素的原子序数关系为S>Na>F。
1.熟记“序、层”、“序、价”规律
（1）“序、层”规律
①若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同，则“阴前阳后”，即阴离子在前一周期，阳离子在后一周期，阳离子的原子序数大。
②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比，阴离子原子序数大。
（2）“序、价”规律
在短周期元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致，“价奇序奇，价偶序偶”。
2．微粒半径大小比较方法
1．（2015·海南，2）下列离子中半径最大的是（ ）
A．Na＋B．Mg2＋
C．O2－D．F－
答案 C
解析 Na＋、Mg2＋、O2－和F－离子核外电子排布都是2、8的电子层结构。
对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径就越小，所以离子半径最大的是O2－，选C。
2．（2015·北京理综，7）下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是（ ）
A．酸性：
H2SO4＞H3PO4
B．非金属性：
Cl>Br
C．碱性：
NaOH>Mg（OH）2
D．热稳定性：
Na2CO3>NaHCO3
答案 D
解析 A项，同周期元素自左向右其最高价氧化物对应水化物酸性增强，酸性：
H2SO4＞H3PO4，能用元素周期律解释；B项，同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，非金属性Cl＞Br，能用元素周期律解释；C项，同周期元素自左向右其最高价氧化物对应水化物碱性减弱，碱性：
NaOH＞Mg（OH）2，能用元素周期律解释；D项，碳酸盐的热稳定性大于其碳酸氢盐的热稳定性，如热稳定性：
Na2CO3＞NaHCO3，与元素周期律无关。
3．（2015·上海，4）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．单质沸点的高低
C．单质与氢气化合的难易
D．最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱
答案 B
解析 A项，元素的非金属性越强，其单质获得电子的能力就越强，因此单质氧化性就越强，故可以通过比较单质氧化性的强弱来判断元素的非金属性的强弱，正确；B项，S单质、Cl2都是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越大，物质的熔沸点就越高，这与元素的非金属性强弱无关，错误；C项，元素的非金属性越强，其单质与氢气化合形成氢化物就越容易，形成的氢化物的稳定性就越强，因此可以比较元素的非金属性的强弱，正确；D项，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，因此可以通过比较硫、氯两种元素最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱比较元素的非金属性的强弱，正确。
4．（2015·重庆理综，2）下列说法正确的是（ ）
A．I的原子半径大于Br，HI比HBr的热稳定性强
B．P的非金属性强于Si，H3PO4比H2SiO3的酸性强
C．Al2O3和MgO均可与NaOH溶液反应
D．SO2和SO3混合气体通入Ba（NO3）2溶液可得到BaSO3和BaSO4
答案 B
解析 A项，I的原子半径大于Br，但非金属性弱于Br，所以气态氢化物的稳定性弱于HBr，错误；B项，P的非金属性强于Si，所以最高价氧化物对应水化物的酸性：
H3PO4强于H2SiO3，正确；C项，MgO不与NaOH溶液反应，错误；D项，发生反应：
SO3＋H2O＋Ba（NO3）2===BaSO4↓＋2HNO3，SO2通入Ba（NO3）2溶液中，NO
在酸性条件下能氧化SO2得H2SO4，所以无BaSO3沉淀，错误。
5．（2015·山东理综，8）短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。
已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是（ ）
Y
Z
X
W
A.原子半径：
XB．气态氢化物的稳定性：
X>Z
C．Z、W均可与Mg形成离子化合物
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：
Y>W
答案 C
解析 由题意可知，短周期元素X、Y、Z、W分别位于二、三周期，设Z的原子序数为x，则Y、W的原子序数分别为（x－1）、（x＋9），则有x－1＋x＋9＝3x，解得x＝8，则元素X、Y、Z、W分别为Si、N、O、Cl。
A项，原子半径应为X>Y>Z，错误；B项，气态氢化物的稳定性应为XN＜Cl，则最高价氧化物对应水化物的酸性：
HNO36．（2015·广东理综，23改编）甲～庚等元素在周期表中的相对位置如下表，己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性，甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数。
下列判断正确的是（ ）
A．丙与戊的原子序数相差25
B．气态氢化物的稳定性：
庚<己<戊
C．常温下，甲和乙的单质能与水剧烈反应
D．丁的最高价氧化物可用于制造光导纤维
答案 D
解析 根据“己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性”可知，己为S元素，结合元素周期表中各元素的相对位置，可得出庚为F、戊为As、丁为Si、丙为B，又由“甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数”，说明甲为Mg、乙为Ca。
A项，丙（5B）与戊（33As）的原子序数相差28，错误；B项，元素的非金属性越强，其对应气态氢化物的稳定性越强，因非金属性：
庚（F）＞己（S）＞戊（As），则稳定性：
庚（HF）＞己（H2S）＞戊（AsH3），错误；C项，常温下，镁与水反应很缓慢，钙能与水剧烈反应，错误；D项，丁（Si）的最高价氧化物（SiO2）可用于制造光导纤维，正确。
7.（2015·福建理综，10）短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。
下列说法不正确的是（ ）
X
Y
Z
W
A．原子半径：
W>Z>Y>X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：
X>W>Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性：
Y>X>W>Z
D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
答案 A
解析 根据短周期元素W原子的质子数是其最外层电子数的3倍，可推知：
W是P元素。
结合元素在周期表中的相对位置可知：
X是
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