高中化学必修一 课时4.2 元素周期表20202021学年精品讲义）

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元素周期表
【学习目标】
1、知道元素周期表的发展历程，能说出元素周期表的编排原则及其结构
2、能根据原子序数确定元素在周期表中的位置
【主干知识梳理】
一、元素周期表的编排原则
1、元素周期表的发展历程
诞生⇒1869年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表
↓
依据⇒按照相对原子质量由小到大的顺序依次排列，将化学性质相似的元素放在同一纵行
↓
意义⇒揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一
↓
发展⇒随着科学的发展，元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满
↓
现行⇒当原子的组成及结构的奥秘被发现后，编排依据由相对原子质量改为原子的核电荷数，形成现行的元素周期表
2、元素周期表的编排原则
(1)横行原则：把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列
(2)纵行原则：把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排列
(3)原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素编的序号
(4)原子序数与元素的原子结构之间的关系：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数
【即学即练1】
1、下列说法正确的是(　　)
A.我们常用的元素周期表中元素排序的依据是元素的相对原子质量
B.元素周期表中同一横行元素原子的电子层数相同
C.元素周期表有16个纵行
D.元素周期表已发展成一个稳定的形式，它不可能再有新的变化了
2、已知元素的原子序数，不可以推断元素原子的(　　)
A.质子数 B.核电荷数 C.核外电子数 D.离子所带的电荷数
二、元素周期表的结构——“七行十八列”、七周期十六族
1、周期
(1)含义：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列的一横行，叫做一个周期
(2)数目：元素周期表有7个横行，每一横行称为一个周期，元素周期表共有7个周期
(3)特点：周期序数＝该周期元素原子的电子层数
(4)分类：
类别
周期序数
起止元素
包括元素种数
核外电子层数
稀有气体原子序数
位置与结构的关系
短周期
一
H～He
2
1
2
周期序数＝电子层数
二
Li～Ne
8
2
10
三
Na～Ar
8
3
18
长周期
四
K～Kr
18
4
36
五
Rb～Xe
18
5
54
六
Cs～Rn
32
6
86
七
Fr～118号
32
7
118

2、族
(1)含义：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，叫做一个族
(2)数目：元素周期表18个纵行中，除中间8、9、10三个纵行为一族外，其余每一纵行为一族，即：有16个族
(3)特点：主族元素的族序数＝该主族元素原子的最外层电子数
(4)分类：现在常用的元素周期表有18个纵行，它们被划分为16个族，包括7个主族，7个副族，1个第Ⅷ族(其中第8、9、10这3个纵行称为第Ⅷ族)，1个0族。详细情况见下图：

(5)常见族的别称
族
别称
第ⅠA族元素(除氢)
碱金属元素
第IIA族元素
碱土金属
第IIIA族元素
硼族元素
第ⅣA族
碳族元素
第ⅤA族
氮族元素
第ⅥA族
氧族元素
第ⅦA族
卤族元素
0族
稀有气体元素
第IIIB~IIB族
过渡元素
第六周期第IIIB族
镧系元素
第七周期第IIIB族
锕系元素
【微点拨】
①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
②镧系元素：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
③锕系元素：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
④超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素
【即学即练2】
1、在短周期主族元素中，族序数与原子的核电荷数、电子层数均为奇数的有(　　)
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
2、下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是(　　)

3、已知某短周期元素有3个电子层且最外层上有5个电子，则该元素在周期表中位于(　　)
A．第二周期第ⅣA族 　　 B．第二周期第ⅤA族
C．第三周期第ⅣA族 D．第三周期第ⅤA族
4、我国的纳米基础研究能力已跻身世界前列，曾制得一种氮化物合成纳米材料，其化学式为RN。已知该化合物中的Rn＋核外有28个电子。则R元素位于元素周期表的(　　)
A．第三周期第ⅤA族 　　　 B．第四周期第ⅢA族
C．第五周期第ⅢA族 D．第四周期第ⅤA族
三、元素周期表的应用
1、认识元素周期表的相关信息
(1)元素周期表中每个格中的信息(以Fe为例)

(2)金属元素与非金属元素的分界线

(3)同周期相邻主族元素的原子序数差的关系
①同周期相邻主族元素的原子序数之差一般为1
②同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数的差值取决于它们所在的周期数，具体如下：
周期数
第二或第三周期
第四或第五周期
第六或第七周期
差值
1
11
25
(4)同主族元素的原子序数差的关系
①位于过渡元素左侧的主族元素，即ⅠA族、ⅡA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素的种数。如：钠和钾的原子序数之差为19－11＝8 (钠所在第三周期所含元素的种数)
②位于过渡元素右侧的主族元素，即ⅢA族～ⅦA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素的种数。如：氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(溴所在第四周期所含元素的种数)
2、推测元素在周期表中的位置
(1)方法一：根据原子结构示意图
规律
实例
周期序数＝电子层数

主族序数＝最外层电子数

已知某元素原子序数为35，则确定其在周期表中位置的方法是：先画出该元素的原子结构示意图，由其电子层数为4，确定其处于第四周期，由其最外层有7个电子确定其处在第ⅦA族，因此该元素位于周期表中第四周期第ⅦA族
(2)0族定位法确定元素的位置
①0族元素的周期序数和原子序数
0族元素
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
周期序数
一
二
三
四
五
六
原子序数
2
10
18
36
54
86
②方法：用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素的原子序数，即得该元素所在的纵行数。再运用纵行数与族序数的关系确定元素所在的族；这种元素的周期数比相应的稀有气体元素的周期数大1

③实例：“以47号元素Ag为例”，用47—36＝11，说明该元素在11列，根据列数与族序数的关系可知，该元素应为第ⅠB族，而周期数则在36号元素氪的下一周期，即第五周期，因此该元素位于周期表中第五周期第ⅠB族
【即学即练3】
1、俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素。下列有关叙述正确的是(　　)
A．115号元素在第六周期 B．113号元素在第七周期ⅢA族
C．115号和113号元素都是非金属元素 D．镅元素和115号元素不在同一周期
2、下列说法正确的是(　　)
A．原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族
B．D－核外有36个电子，则元素D位于第四周期第ⅦA族
C．位于同一主族相邻的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能为x＋4
D．位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于第ⅠA族，原子序数为x，乙位于第ⅢA族，则乙原子序数可能为x＋19
3、原子序数为x的元素位于周期表中的ⅡA族，则原子序数为x＋1的元素不可能处在(　　)
A．ⅢA族 B．ⅠA族 C．镧系 D．ⅢB族
4、两种短周期元素X和Y，可以组成化合物XY3，当Y的原子序数为m时，X的原子序数为(　　)
①m－4　②m＋4　③m＋8　④m－2　⑤m＋6 ⑥m－12　⑦m＋14
A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．①②③④⑤ D．①②③④⑤⑥⑦
5、核反应不仅能发电也能制造元素。2016年初国际上确认，利用原子核间的撞击已制造出原子序数分别为113、115、117和118的四种新元素，填补了目前元素周期表的空白，其中113号元素与Al元素处于同一主族。下列说法正确的是(　　)
A．核反应发电实现了化学能到电能的转化 B．115号元素一定是处于ⅤA族的非金属元素
C．117号元素与F、Cl、Br、I均处于ⅦA族 D．四种新元素位于元素周期表中的不同周期
四、常见的等电子微粒
1、常见的“10电子”粒子

(1)分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4
(2)阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋
(3)阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH
2、常见的“18电子”粒子

(1)分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4
(2)阳离子：K＋、Ca2＋
(3)阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－
【即学即练4】
1、A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子。已知：
①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋C－===2D。请回答：
(1)C－的电子式是________________
(2)分别写出A＋和D反应、B＋和E反应的离子方程式_______________________、___________________________
(3)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式_________
(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子________
【课后作业】
1、1869年，俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，成为化学史上的重要里程碑之一。下列有关元素周期表的说法正确的是(　　)
A．元素周期表含元素最多的族是第ⅢB族 B．元素周期表有18个族
C．第ⅠA族的元素全部是金属元素 D．短周期是指第一、二、三、四周期
2、下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
A．在元素周期表中，每一列就是一个族 B．主族元素都是短周期元素
C．副族元素都是金属元素 D．元素周期表每个长周期均包含32种元素
3、下列说法正确的是(　　)
A．常用元素周期表中元素排序的依据是原子的核电荷数
B．元素周期表有16个纵行，也就是16个族
C．原子的最外层电子数相同的元素，一定属于同一族
D．电子层数相同的粒子，对应元素一定属于同一周期
4、在现行元素周期表中，所含元素种数最多的族和周期分别是(　　)
A．第ⅠA族　第六周期 B．第Ⅷ族　第六周期
C．第ⅢB族　第六周期 D．第ⅢA族　第六周期
5、主族元素在周期表中的位置取决于该元素的(　　)
A．相对原子质量和核外电子数 B．电子层数和最外层电子数
C．相对原子质量和最外层电子数 D．电子层数和次外层电子数
6、若把周期表原先的主、副族号取消，由左到右按原顺序编为18纵行。如碱金属为第1纵行，稀有气体为第18纵行，按这个规定，下列说法不正确的是(　　)
A．计算机芯片的组成元素位于第14纵行 B．第10纵行元素全部是金属元素
C．第18纵行元素单质全部是气体 D．只有第2纵行元素的原子最外层有2个电子
7、几种粒子具有相同的核电荷数，则可说明(　　)
A．可能属于同一种元素 B．一定是同一种元素
C．一定有相同的原子序数 D．核外电子数一定相等
8、某短周期元素原子最外层只有2个电子，则该元素(　　)
A．一定是第ⅡA族元素 B．一定是金属元素
C．一定在化合物中呈＋2价 D．可能是金属元素，也可能是非金属元素
9、据国外有关资料报道，在“独居石”(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nd等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表中的(　　)
A．第六周期ⅣA族 B．第七周期ⅥA族
C．第七周期ⅦA族 D．第八周期ⅥA族
10、下图各为元素周期表的一部分(数字为原子序数)，其中X为35的是(　　)


11、A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示，已知B、C两元素在周期表中族序数之和是A元素族序数的2倍；B、C两元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则符合A、B、C的一组元素是(　　)

A．Be、Na、Al B．B、Mg、Si C．O、P、Cl D．C、Al、P
12、原子序数为x的元素E在周期表中位于A、B、C、D四种元素中间(如图所示)，则A、B、C、D四种元素的原子序数之和不可能是(镧系、锕系、0族元素除外)(　　)

A．4x B．4x＋6 C．4x＋10 D．4x＋14
13、Ⅰ.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如下图中转化关系：

如果A、B、C、D均是10电子的微粒，请写出：A的化学式________；D的化学式________
Ⅱ.用A＋、B－、C2－、D、E、F和G分别表示含有18个电子的七种微粒(离子或分子)，请回答：
(1)A元素是________，B元素是________，C元素是________(用元素符号表示)
(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是________
(3)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是________，将其通入足量的NaOH溶液，反应的离子方程式为__________________________________
(4)G分子中含有4个原子，其分子式是________
14、A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如右图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。B原子核内质子数和中子数相等。

(1)写出A、B、C三种元素的名称________、________、________。
(2)B位于元素周期表中第________周期________族。
(3)C的原子结构示意图为________。
15、下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑨9种元素，填写下列空白：
主族
周期　　
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
二



①
②
③


三
④

⑤


⑥
⑦
⑧
四
⑨








(1)写出元素符号和名称：①________，②________，⑧________，⑨________
(2)写出下列反应的化学方程式：
⑦的单质跟④的氢氧化物溶液反应：_____________________
⑤的氧化物跟④的氢氧化物溶液反应：________________
⑥的单质在③的单质中燃烧：__________________




【元素周期表】答案
【即学即练1】
1、B
2、D。解析：根据原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，故选D。
【即学即练2】
1、D。解析：在短周期主族元素中，族序数与原子的核电荷数、电子层数均为奇数的有H、Na、Al、P、Cl，共5种。
2、D。解析：本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素在周期表的最左端排除A、B、C三项。
3、D。解析：短周期元素中电子层数即周期序数，最外层电子数即主族的族序数，因此，该元素位于元素周期表中第三周期第ⅤA族。
4、B。解析：据氮化物的化学式为RN知，N为－3价，则R为＋3价，所以R的原子序数为28＋3＝31；大于31且最邻近的0族元素原子序数为36(氪：第四周期)，31－36＝－5，因此R元素也在第四周期，8－|－5|＝3，则R在第ⅢA族。
【即学即练3】
1、B。解析：95号元素镅、115号元素、113号元素，原子序数都大于86而小于118，所以都在第七周期；115号元素比118号元素原子序数少3，应在第ⅤA族，113号元素在第ⅢA族；113号元素和115号元素都是金属元素。
2、B。解析：氢和锂两种元素的原子序数之差为2，却同位于第ⅠA族，A错误；简单阴离子的核外电子与同周期的稀有气体相同，D－核外有36个电子，即与第四周期的0族元素Kr处于同一周期，且D比Kr少一个电子，即在第ⅦA族，B正确；甲、乙同主族，若甲的原子序数为x，则根据元素周期表结构可知乙的原子序数可能为x＋2或x＋8或x＋18或x＋32，C错误；同一周期的第ⅠA族和第ⅢA族的元素的原子序数之差分为三种情况：①第二、三周期为2；②第四、五周期为2＋10；③第六、七周期为2＋24，D错误。
3、B。解析：原子序数为x＋1的元素应位于ⅡA族右侧相邻的族，在短周期中为ⅢA族，长周期中为ⅢB族，镧系元素属于ⅢB族。
4、D。解析：两种短周期元素X和Y可组成化合物XY3，则X为ⅢA族元素时，Y为ⅤⅡA族元素；或X、Y均为ⅥA族元素；还有可能为X在ⅤA族，Y为ⅤⅡA族或H；①若Y为Cl，X为Al，则X的原子序数为m－4，故①正确；②若Y为F，X为Al，则X的原子序数为m＋4，故②正确；③若Y为S，X为O，则X的原子序数为m＋8，故③正确；④若Y为Cl，X为P，则X的原子序数为m－2，故④正确；⑤若Y为H，X为N，则X的原子序数为m＋6，故⑤正确；⑥若Y为Cl，X为N，则X的原子序数为m－12，故⑥正确；⑦若Y为H，X为P，则X的原子序数为m＋14，故⑦正确；故答案为D。
5、C。解析：核反应发电是核能转化成电能，故A错误；115号元素是位于第七周期第ⅤA族的金属元素，故B错误；117号元素是位于第七周期第ⅦA族的元素，故C正确；四种新元素都在第七周期，故D错误。
【即学即练4】
1、(1)NH＋OH－H2O＋NH3↑
H3O＋＋OH－===2H2O
(2)Ne、CH4(合理即可)
(3)Na＋、Mg2＋(合理即可)
解析：先列出常见的10电子粒子，对照分析找出其转化关系。
①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4
②阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋
③阴离子：F－、O2－、OH－、N3－、NH。
其中发生题给模式的反应分别为NH＋OH－NH3↑＋H2O，H3O＋＋OH－===2H2O，故A＋为NH，B＋为H3O＋，C－为OH－，D为H2O，E为NH3。
【课后作业】
1、A。解析：第ⅢB族中包含锕系与镧系元素，共有32种元素，A正确；元素周期表中共有18个纵行，16个族，B错误；第ⅠA族中H为非金属元素，C错误；短周期包括第一、二、三周期，D错误。
2、C。解析：A项，第8、9、10三列为第Ⅷ族；B项，主族元素由短周期元素和长周期元素共同组成；D项，第四、五周期均有18种元素。
3、A。解析：元素周期表中有18个纵行，16个族，第Ⅷ族占3个纵行；Be和He的最外层电子数都是2，但不属于同一族；Ne和Na＋的电子层数都是2，但不属于同一周期。
4、C。解析：现行元素周期表中，第六、七周期ⅢB族分别为镧系和锕系元素，各有15种元素，由于第七周期未排满(不涉及人工合成元素)，故元素种类最多的分别为第ⅢB族和第六周期。
5、B 。解析：对主族元素而言，其电子层数就是该元素在元素周期表中的周期序数；其最外层上的电子数就是该元素在周期表中的族序数；由该元素在周期表中的周期和族决定元素的位置。
6、D。解析：本题实际上考查了对元素周期表结构的掌握状况。芯片的组成元素为硅，位于第ⅣA族，为第14纵行，A项正确；第10纵行为过渡金属元素，B项正确；第18纵行元素为稀有气体元素，单质全部为气体，C项正确；D项中除第2纵行元素的原子最外层有2个电子外，其他如He、部分过渡金属元素最外层也是2个电子。
7、A。解析：粒子可能是分子、原子、离子，虽然具有相同的核电荷数，但不一定是同一种元素，如CH4与H2O，B错误。核外电子数不一定相等，如Na与Na＋、F与F－等，D错误。粒子种类未确定，则不能判定一定是原子，故C不正确。
8、D。解析：元素原子最外层只有2个电子，若为主族元素则在周期表中处于第ⅡA族，为金属元素，在化合物中呈＋2价；若为He，则为0族元素。
9、B。解析：第七周期若排满，118号元素应为0族元素，则116号元素位于从0族开始向左数第三纵行，故应为第七周期ⅥA族元素，故选B。
10、D。解析：依据“稀有气体定位法”先写出各周期中稀有气体原子序数：2、10、18、36、54、86；其次根据第五周期有18种元素，即可确定元素X(35号)应为D中位置。
11、C。解析：解答本题首先确定三种元素在元素周期表中的相对位置，再根据元素周期表中结构的关系列式求解。由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的图中位置看，A只能处在第二周期，而B、C处在第三周期。设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1＝x＋7，C的原子序数为x＋8＋1＝x＋9，则x＋7＋x＋9＝4x，x＝8。所以，A、B、C的原子序数分别为8、15、17，对应的元素分别为O、P、Cl，代入族序数关系：5＋7＝2×6成立。
12、B。解析：在A、B、C、D四种元素中，同周期的A、C两种元素的原子序数之和为2x，又因同主族各周期相邻的两元素之间的原子序数相差8、18、32。所以四种元素中，同主族的B、D两种元素的原子序数之和可能为2x、2x＋10或2x＋14。则四种元素的原子序数之和可能为4x、4x＋10或4x＋14，故只有B项不可能。
13、Ⅰ.NH　H2O
Ⅱ.(1)K　Cl　S　(2)HCl　(3)H2S　H2S＋2OH－===S2－＋2H2O　(4)H2O2(或PH3)
解析：Ⅰ.如果A、B、C、D均是10电子的微粒，结合10电子微粒的结构性质特征，可知A为NH，B为OH－，C为NH3，D为H2O。
Ⅱ.常见的18e－微粒有：
阳离子：K＋、Ca2＋；阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6等。结合题目所给条件，不难确定答案。
14、(1)氮　硫　氟 (2)三　ⅥA (3)
15、(1)①C碳　②N氮　⑧Ar氩　⑨K钾
(2)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　S＋O2SO2