人教版高考化学一轮复习第4章物质结构与性质第2节元素周期表和元素周期律学案含答案

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第二节　元素周期表和元素周期律元素周期表的结构及其应用[以练带忆]1．判断正误(正确的划“√”，错误的划“×”)(1)除零族外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数。(×)提示：O无最高正价，F无正价。(2)碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素。(×)提示：碱金属元素是指第ⅠA族的除H之外的所有元素。(3)价层电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素。(×)提示：也可能是ds区元素。(4)元素周期表5个区中都有金属元素 (√)提示：d区、ds区、f区均为金属元素；s区除H外全是金属元素；p区左下方多为金属元素。(5)非金属元素都分布在p区。(×)提示：s区也有非金属元素。(6)原子价层电子排布式为3d84s2的元素属于s区。 (×)提示：原子价层电子排布式为3d84s2的元素是Ni元素，位于第四周期第Ⅷ族，位于d区。2．下列说法不正确的是(　　)A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期律的根本原因B．周期序号越大，该周期所含金属元素越多C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号D．周期表共18个纵列，可分为7个主族7个副族，1个第Ⅷ族，1个0族C　解析：除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。3．(双选)元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是(　　)A．Y元素原子的价层电子排布式为4s24p4B．Y元素在元素周期表的第四周期第ⅥA族C．X元素所在周期中所含非金属元素最多D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3AB　解析：因为Y元素原子的价层电子排布式中出现了np能级，故其ns能级已经充满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4，故A、B项错误；Y为S元素，X为F元素，第二周期所含非金属元素最多，故C项正确；Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。4．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。请回答下列问题：(1)表中属于d区的元素是________(填编号)。(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状物名称为________。(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的最外层电子数为________。解析： (1)⑨属于d区元素。(2)元素①是氢元素，元素③是碳元素，依题意，形成的环状物是苯。(3)从nsnnpn＋1可知，n＝2，该元素为N元素，最外层电子数为5。答案：(1)⑨　(2)苯　(3)5[练后梳理]1．元素周期表的结构及应用(1)元素周期表的编排原则(2)结构(3)元素周期表中元素的分区①分界线：如上图所示，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：分界线左下方为金属元素区，分界线右上方为非金属元素区。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。(4)元素周期表的应用 含元素种类最多的族是第ⅢB族，共有32种元素；过渡元素包括7个副族和第Ⅷ族，全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2个；最外层电子数为3～7个的原子一定属于主族元素，且最外层电子数即为主族的族序数。2．原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)(2)每族元素的价层电子排布特点①主族②0族：He：1s2；其他ns2np6。③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2(Pd为4d10)。(3)元素周期表的分区与价层电子排布的关系①周期表的分区②各区价层电子排布特点元素周期律及其应用[以练带忆]1．下列关系中正确的是(　　)A．电负性：O>S>As，原子半径：r(O)r(S)>r(As)D．电负性：O>S>As，原子半径：r(O)>r(S)>r(As)A　解析：O、S、As非金属性逐渐减弱，故电负性：O>S>As；由于其所在周期不同，故原子半径：r(O)Cl－>Na＋>Al3＋C．NaC>B>AB．原子半径：B>A>C>DC．离子半径：C3－>D－>A2＋>B＋D．氧化性：A2＋>B＋，还原性：C3－B，C、D在上一周期，为非金属元素，且原子序数：D>C。由电子层数越多的原子序数越大，同周期从左向右原子序数增大，所以原子序数为A>B>D>C，故A错误；电子层数越多，半径越大，同周期原子序数越大，半径越小，则原子半径为B>A>C>D，故B正确；具有相同电子层结构的离子，原子序数大的离子半径小，原子序数为A>B>D>C，则离子半径为C3－>D－>B＋>A2＋，故C错误；金属性越强，其阳离子的氧化性越弱，金属性为B>A，则氧化性：A2＋>B＋，非金属性：CD－，故D错误。“三看法”比较粒子半径大小⊳角度2　金属性、非金属性强弱的比较3．(2020·成都模拟)下列关于金属性、非金属性强弱判断不正确的是(　　)A．2C＋SiO2eq \o(=====,\s\up8(高温))2CO↑＋Si，说明非金属性：C＞SiB．同浓度下碱性：KOH＞Mg(OH)2，说明金属性：K＞MgC．氟气与氢气在暗处相遇就会爆炸，氯气与氢气混合在光照或点燃时发生爆炸，说明非金属性：F＞ClD．氧化性：Cu2＋＞Na＋，说明金属性：Na＞CuA　解析：该反应之所以能够发生是因为生成的CO是气体，在高温条件下，能够及时脱离反应体系，促进了反应的进行，不能用该反应比较C、Si的非金属性强弱，故A错误；同浓度下碱性：KOH＞Mg(OH)2，碱性越强对应元素的金属性越强，所以金属性：K＞Mg，故B正确；元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，其单质与氢气化合越容易，所以氟气与氢气在暗处相遇就会爆炸，氯气与氢气混合在光照或点燃时发生爆炸，说明非金属性：F＞Cl，故C正确；金属离子的氧化性越强，则金属单质的还原性越弱，因为氧化性：Cu2＋＞Na＋，则金属性：Na＞Cu，故D正确。4．下列实验不能达到实验目的的是(　　)B　解析：A项，Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易，即可判断出氯、溴的非金属性强弱；B项，向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3，但无法比较二者的金属性强弱；C项，测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH，根据pH可判断出Na2CO3与Na2SO4水解程度的大小，即判断出酸性：H2CO3＜H2SO4，从而判断出碳、硫的非金属性强弱；D项，利用Fe、Cu与稀盐酸反应现象的不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱。金属性、非金属性判断的8种模型⊳角度3　电离能、电负性的应用5．下图表示元素X的五级电离能(符号为“I”)数值，试推测X元素可能位于(　　)A．第ⅠA族 B．第ⅡA族C．第ⅢA族 D．第ⅣA族B　解析：对比坐标中给出的元素X的五级电离能数值，可以得出失去第2和第3个电子时电离能的变化幅度明显大于其他相邻电离能之间的变化幅度。说明该元素X原子最外层应有2个电子，而继续失去的第3～5个电子是次外层的电子则X可能位于ⅡA族。6．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p3④1s22s22p5，则下列有关比较中正确的是(　　)A．第一电离能：④＞③＞①＞②B．原子半径：②＞①＞③＞④C．电负性：④＞③＞②＞①D．最高正化合价：④＞③＝②＞①B　解析：由四种元素基态原子电子排布式可知，①1s22s22p63s23p4是S元素、②1s22s22p63s23p3是P元素、③1s22s22p3 是N元素、④1s22s22p5是F元素。同周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：N＜F，但P元素原子3p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能：S＜P，同主族元素自上而下第一电离能降低，所以第一电离能：N＞P，所以第一电离能：S＜P＜N＜F，即④＞③＞②＞①，故A错误；同周期元素自左而右原子半径逐渐减小，所以原子半径：P＞S，N＞F，电子层数越多原子半径越大，故原子半径：P＞S＞N＞F，即②＞①＞③＞④，故B正确；同周期元素自左而右电负性增大，所以电负性：P＜S，N＜F，N元素非金属性比S元素强，所以电负性：S＜N，故电负性：P＜S＜N＜F，即②＜①＜③＜④，故C错误；最高正化合价等于最外层电子数，但F元素没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②＝③，故D错误。7．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：(1)基态o原子的价层电子排布图为__________；基态p3＋的最外层电子排布式为______________；n的原子结构示意图为________。基态j原子的核外电子填充时最高能级符号为______。在以上元素中，没有未成对电子的元素有______种。(2)原子序数为52的元素x在元素周期表中与以上______(填写以上表中字母对应的元素符号)元素在同一族。(3)上表中o、p两个字母表示的元素的第三电离能分别为I3(o)和I3(p)，则I3(o)______(填“＞”或“＜”)I3(p)。理由是______________________________。(4)将以上周期表中g、h、i、j四种元素的电负性由大到小排序________________________________(用元素符号表示)，第一电离能由大到小排序______________________(用元素符号表示)。解析：根据元素在周期表中的位置知，a到p分别是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe元素。(1)基态Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，其价层电子排布图为；基态Fe3＋的最外层电子为其3s、3p、3d电子，电子排布式为3s23p63d5；K的原子核外有4个电子层、最外层电子数是1，其原子结构示意图为；基态Si原子的核外电子填充时最高能级符号为3p；在以上元素中，没有未成对电子的元素有Ar、Mg，有2种。(2)稀有气体氙原子序数为54，位于0族，依次前推，则52号为Te元素，位于第ⅥA族，所以与O、S同一主族。(3)Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定，所以I3(o)＞I3(p)。(4)同一周期元素电负性随着原子序数增大而增大，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族第一电离能大于其相邻元素，所以这几种元素电负性：Si＞Al＞Mg＞Na，第一电离能：Si＞Mg＞Al＞Na。答案：(1)　3s23p63d5　　3p　2　(2)O、S　(3)＞　Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定　(4)Si＞Al＞Mg＞Na　Si＞Mg＞Al＞Na(1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。(2)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。(3)同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。根据原子结构与物质组成推断[知识对接]掌握四个关系式是解元素推断题的核心(1)电子层数＝周期数。(2)质子数＝原子序数。(3)最外层电子数＝主族序数。(4)主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，最低负价＝主族序数－8。[应用体验]1．(2020·全国卷Ⅱ)一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且总和为24。下列有关叙述错误的是(　　)A．该化合物中，W、X、Y之间均为共价键B．Z的单质既能与水反应，也可与甲醇反应C．Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸D．X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构D　解析：由题意知，W形成一个共价键，W为H；由Z＋知，Z为Na，Y形成三个共价键应为N元素；根据原子序数之和为24可得X为B。W、X、Y、Z分别为H、B、N、Na。由图可知，该化合物中，W、X、Y之间均为共价键，A项正确；Na与水、甲醇均反应生成氢气，B项正确；N的最高化合价氧化物的水化物HNO3为强酸，C项正确；BF3中，B原子未达到8电子稳定结构，D项错误。根据元素周期表的“片段结构”推断元素[知识对接]周期表片段型元素推断规律(1)“┰”“┸”型元素原子序数之间的规律直接相邻的“┰”型元素原子序数的关系如图所示，直接相邻的“┸”型元素原子序数的关系如图所示。(2)“╂”型元素原子序数之间的规律第ⅢA族→0族区域内满足“╂”型元素原子序数的关系，如图所示。 [应用体验]2．(2019·全国卷Ⅱ)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是(　　)A．原子半径：WY>ZB．热稳定性：r>pC．含Y元素的盐溶液可能显酸性、中性，不可能显碱性D．二元化合物n 只含离子键，不含共价键B　解析：①淡黄色固体一般是单质S和二元化合物Na2O2，②同主族元素X、Y由半径大小关系知分别位于二、三周期，③转化关系图中甲是O2，乙是单质S，对应元素分别为X、Y，④Z原子半径比Y大，且X、Y原子序数之和是W、Z原子序数之和的2倍，则Z为Na、W为H。化合物n与单质乙分别为过氧化钠、硫。由上述物质间的转化关系示意图可知，甲为氧气、m为硫化钠、r为水。所以W、X、Y、Z分别为H、O、S、Na。 简单离子半径大小： Na＋Ga，故A正确；同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性：As>Ga，故B正确；同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径：AsC>B。答案：(1)①4s24p4　②As＞Se＞Ge　(2)①3d104s1　N＞O＞C　②AB　③4s24p2　3　④1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1　O＞C＞B3．开发新型储氢材料是氢能源利用的重要研究方向之一。(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。基态Ti3＋的电子排布式为________；LiBH4中Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为________________________。(2)氨硼烷(NH3BH3)是优良的储氢材料，少量氨硼烷可以由硼烷(B2H6)和NH3合成。①B、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为__________________________________。②氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则立方氮化硼晶体可用作________(填标号)。a．切削工具　　　　　 b．钻探钻头c．导电材料 d．耐磨材料(3)一种有储氢功能的铜合金晶体具有面心立方最密堆积结构，该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。铜与其他许多金属及其化合物都可以进行焰色试验，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)金属氢化物也是具有良好发展前景的储氢材料。某储氢材料是短周期金属元素R的氢化物。R的部分电离能数据如表所示(单位：kJ/mol)：该金属元素是________(填元素符号)。答案：(1)[Ar]3d1　H＞B＞Li　(2)①N＞O＞C＞B　②abd　(3)激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长的光的形式释放能量　(4)Mg考试评价解读核心素养达成1.能知道元素周期表中的分区、周期和族的原子核外电子排布特征。2．认识元素的原子半径、金属性及非金属性、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化，知道原子核外电子排布呈周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。3．能知道元素周期表和元素周期律的应用价值。宏观辨识与微观探析能从原子结构的角度认识元素周期表的编排原则和分区，能从原子结构的角度解释元素性质及递变规律。证据推理与模型认知能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构，分析、预测、比较元素及其化合物的性质，建立元素周期律性质判断思维模型，并用模型解决实际问题。XYZ周期能层数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p6四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族ⅤAⅥAⅦA排布特点ns2np3ns2np4ns2np5分区价层电子排布s区ns1～2p区ns2np1～6(包括He 1s2)d区(n－1)d1～9ns1～2(包括Pd 4d10)ds区(n－1)d10ns1～2f区(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2第一电离能气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：I1，单位：kJ/mol规律同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小同种原子：逐级电离能越来越大(即I1ⅢA，ⅤA>ⅥA)逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小选项实验操作实验目的ACl2、Br2分别与H2反应比较氯、溴的非金属性强弱B向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨比较镁、铝的金属性强弱C测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4的溶液的pH比较碳、硫的非金属性强弱DFe、Cu分别与稀盐酸反应比较铁、铜的金属性强弱WXYZWXYZ元素MnFe电离能/(kJ/mol)I1717762I21 5091 561I33 2482 957I1I2I3I4I57381 4517 73310 54013 630