高考化学 考点26 元素周期表的结构学案（含解析）

这是一份高考化学 考点26 元素周期表的结构学案（含解析），共6页。学案主要包含了元素周期表及其结构，元素周期表的应用等内容，欢迎下载使用。
一、元素周期表及其结构
1．编排原则
（1）周期：把电子层数相同的元素按原子序数递增顺序从左到右排列成一横行。
（2）族：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从上到下排成一纵行。
2．结构
（1）周期(7个横行，7个周期)：
（2）族(18个纵行，16个族)
3．元素周期表中元素的分区
4．元素周期表中必记的4个关系
（1）常见的四组等量关系
①核电荷数=质子数=原子序数；
②核外电子层数=周期序数；
③主族序数=最外层电子数=最高正价；
④非金属元素：最低负价=最高正价−8。
（2）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，即第ⅠA、第ⅡA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素所在周期所含元素种数；
②位于过渡元素右侧的主族元素，即第ⅢA～第ⅦA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素种数。例如，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)。
（3）同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差的关系
（4）奇偶关系
①原子序数是奇数的主族元素，其所在主族序数必为奇数；
②原子序数是偶数的主族元素，其所在主族序数必为偶数。
二、元素周期表的应用
考向一 元素周期表的结构
典例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＋10 B．5xC．5x＋14 D．5x＋16
【答案】A
【解析】
【规律总结】
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。
1．下列各图为元素周期表的一部分，表中的数字为原子序数，其中M的原子序数为37的是
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】M的原子序数为37，位于第五周期，同族上下周期的核外电子数差18，即上层元素原子序数为19，下层元素原子序数为55，则符合题意的为B。
答案为B。
元素周期表结构中隐含的两条规律
1．同主族、邻周期元素的原子序数差
（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。
2．同周期ⅡA族和ⅢA族元素原子序数差
考向二 元素位置的确定
典例2 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元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则A、B、C符合的一组是
A．Be、Na、Al B．B、Mg、Si
C．O、P、Cl D．C、Al、P
【答案】C
【解析】由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的相对位置可知，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。故选C。
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
【答案】B
【解析】氢和锂两种元素原子序数之差为2是同一主族，故A错误；D−核外有36个电子，则D原子有35个电子，为Br元素，Br位于第四周期第ⅦA族，故B正确；同主族相邻两周期原子序数差值可能为2、8、18、32等，所以同一主族的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能为x+4，故C错误；同一周期第ⅠA族与第ⅢA族之间原子序数之差可能为2、12和26，故D错误。
利用稀有气体元素确定主族元素位置
第一～第七周期稀有气体元素的原子序数依次为：2、10、18、36、54、86、118。
确定主族元素在周期表中位置的方法：原子序数−最邻近的稀有气体元素的原子序数=ΔZ。
例如：①35号元素(相邻近的是36Kr)，则35−36=−1，故周期数为四，族序数为8−|−1|=7，即第四周期第ⅦA族，即溴元素；②87号元素(相邻近的是 86Rn)，则87−86=1，故周期数为7，族序数为1，即第七周期第ⅠA族，即钫元素。
1．元素周期表中的前4周期，两两相邻的5种元素如图所示，若B元素的核电荷数为a。下列说法正确的是
A．B、D的原子序数之差可能为2
B．E、B的原子序数之差可能是8、18或32
C．5种元素的核电荷数之和为5a＋10
D．A、E的原子序数之差可能是7
【答案】C
【解析】由题中所给5种元素的位置关系可以看出D一定不是第1周期元素(因为如果D是第1周期元素，则D一定属于元素周期表最左边的第ⅠA族元素或最右边的0族元素)，所以A选项错误；由题意可知5种元素在前4周期，所以D、B、E分别为第2、3、4周期的元素，由元素周期表的结构可知5种元素一定在过渡元素右边，所以D、E的原子序数分别为a－8、a＋18，A、C的原子序数分别为a－1、a＋1，即只有C选项正确。
2．下列有关元素周期表及应用叙述正确的是
A．周期表中的族分为主族、副族、0族和第Ⅷ族，共18个族
B．凡单原子形成的离子，其核外电子排布一定符合0族元素原子的核外电子排布
C．俄罗斯专家首次合成了 QUOTE 原子，116号元素位于元素周期表中第七周期第ⅥA族
D．根据主族元素最高正价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是+7
【答案】C
【解析】Ⅷ族包含8、9、10共3个纵行，共18个纵行，16个族，故A错误；H+核外没有电子，与稀有气体元素原子的核外电子排布不同，故B错误；第七周期0族元素的原子序数为118，结合118−116=2和8−2=6知，116号元素位于元素周期表中第七周期ⅥA族，故C正确；主族元素中，元素最高正化合价与其族序数相等，但O、F元素除外，所以卤族元素中除了F元素外其他元素最高正化合价为+7，故D错误。
3．W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，X的最高价氧化物对应的水化物既能溶于氢氧化钠溶液又能溶于硫酸，由此可知( )
A．Y的最高价氧化物不溶于任何酸 B．Y元素的单质可用于制作太阳能电池
C．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
【答案】B
【解析】A．Y为Si，Si的最高价氧化物是二氧化硅，可以溶于氢氟酸，故A不符合题意；
B．Y为Si ，硅单质可用于制作太阳能电池，故B符合题意；
C．Z为S，Y为Si，同周期元素的非金属性逐渐增强，Z元素的最高价氧化物对应的水化物酸性一定强于Y，故C不符合题意；
D．Z为S，Z元素单质在化学反应中既表现氧化性又表现还原性，故D不符合题意；
答案选B。
4．A、B分别为第三、四两周期同一主族的不同元素的原子，它们原子核内的质子数等于中子数。①若 A为ⅡA族，其质量数为X，则B的质子数为Y；②若A为ⅣA族，其质子数为m，则B质量数为n，则Y和n的值是
A．( QUOTE +18)和(2m+18)B．(+8)和(2m+18)
C．(+8)和(2m+36)D．( +18)和(2m+36)
【答案】C
【解析】若A为ⅡA族，A质量数为X，质子数等于中子数，则A的质子数为，处于过渡元素之前，则B的质子数Y=+8；若A为ⅣA族，A质子数为m，处于过渡元素之后，则B的质子数Y=m+18，B的质量数n=2Y=2m+36。
5．19世纪中叶，门捷列夫总结了如表所示的元素化学性质的变化情况。请回答：
（1）门捷列夫的突出贡献是 (填字母，下同)。
A．提出了原子学说B．提出了分子学说
C．发现了元素周期律D．发现了能量守恒定律
（2）该表变化表明 。
A．事物的性质总是在不断地发生变化
B．元素周期表中最右上角的氦元素是非金属性最强的元素
C．ⅠA族元素的金属性一定比同周期ⅡA族元素的金属性强
D．物质发生量变到一定程度必然引起质变
（3）按照表中元素的位置，认真观察从ⅢA族的硼到ⅦA族的砹连接的一条折线，我们能从分界线附近找到 。
A．耐高温材料B．耐腐蚀材料
C．半导体材料D．新型催化剂材料
（4）据报道，美国科学家制得一种新原子 QUOTE ，它属于116号元素(元素符号暂用X代替)，下列关于它的推测正确的是 。
A．这种原子的中子数为167
B．这种元素位于元素周期表的第6周期
C．这种元素一定是金属元素
D．这种元素的原子易与氢化合
【答案】（1）C （2）CD （3）C （4）AC
【解析】（1）门捷列夫的贡献是发现了元素周期律，并根据元素周期律制得第一张元素周期表。
（2）元素的性质呈周期性变化，A错误；氦是稀有气体元素，非金属性最强的元素是氟，B错误；同周期元素，从左到右金属性逐渐减弱，C正确；随着原子序数的递增，同周期元素由金属元素变化到非金属元素，同主族元素由非金属元素过渡到金属元素(ⅡA族和ⅦA族除外)，即由量变引起质变，D正确。
（3）该折线是金属元素和非金属元素的分界线，所以在该分界线附近能找到半导体材料。在过渡元素中可寻找耐高温、耐腐蚀的材料，也可寻找各种优良的催化剂。
（4）若第7周期排满，最后为118号元素，则116号元素X位于第7周期ⅥA族。第6周期ⅥA族的钋元素是金属元素，根据同主族元素，从上到下金属性逐渐增强，可知116号元素是金属元素。根据同主族元素从上到下与氢气化合由易到难的递变性知，该元素不易与氢化合。
6．下面是元素周期表的一部分，参照元素①～⑧在表中的位置，请用化学用语回答下列问题：
（1）④、⑤、⑦的原子半径由大到小的顺序为(元素符号)________________。
（2）②、⑦、⑧的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是(填化学式)________________。
（3）在①、④、⑤、⑧中的某些元素之间可形成既含离子键又含非极性共价键的离子化合物，写出其中一种化合物的电子式：________________。
（4）由②和④组成的化合物与⑤的同周期相邻主族元素的单质反应的化学方程式为________________。
（5）⑦单质与⑤的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为________________。
【答案】（1）Na>Si>O
（2）HClO4>H2CO3>H2SiO3
（3）
（4）2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C
（5）Si＋2OH－＋H2O===SiOeq \\al(2－,3)＋2H2↑
【解析】由元素在周期表中的位置，可知：①是H，②是C，③是N，④是O，⑤是Na，⑥是Al，⑦是Si，⑧是Cl。
（1）同周期元素自左而右原子半径逐渐减小，同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，故原子半径：Na>Si>O。
（2）非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，由于非金属性Cl>C>Si，故酸性：HClO4>H2CO3>H2SiO3。
（3）H、O、Na、Cl四种元素形成的既含离子键又含非极性共价键的离子化合物为Na2O2，其电子式为。
（4）⑤的同周期相邻主族元素的单质为Mg，②和④组成的能与Mg反应的化合物为CO2，Mg在二氧化碳中燃烧生成MgO和碳单质，其反应的化学方程式为：2Mg＋CO2eq \(=====,\s\up7(点燃))2MgO＋C。
（5）⑦的单质为Si，⑤的最高价氧化物的水化物为NaOH，二者反应生成硅酸钠与氢气，反应的离子方程式为：Si＋2OH－＋H2O===SiOeq \\al(2－,3)＋2H2↑。
1．[2019北京] 2019年是元素周期表发表150周年，期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟（49In）等9种元素相对原子质量的新值，被采用为国际新标准。铟与铷（37Rb）同周期。下列说法不正确的是
A．In是第五周期第ⅢA族元素
B．11549In的中子数与电子数的差值为17
C．原子半径：In>Al
D．碱性：In(OH)3>RbOH
【答案】D
【解析】A．根据原子核外电子排布规则，该原子结构示意图为，因此In位于元素周期表第五周期第IIIA族，故A不符合题意；
B．质量数＝质子数+中子数，元素符号的左上角为质量数、左下角为质子数，因此该原子的质子数=电子数=49，中子数为115-49=66，所以中子数与电子数之差为66-49=17，故B不符合题意；
C．Al位于元素周期表的三周期IIIA族，In位于元素周期表第五周期IIIA族，同主族元素的原子，从上到下，电子层数逐渐增多，半径逐渐增大，因此原子半径In＞Al，故C不符合题意；
D．In位于元素周期表第五周期，铷（Rb）位于元素周期表第五周期第IA族，同周期元素，核电荷数越大，金属性越越弱，最高价氧化物对应水化物的碱性越弱，因此碱性：In(OH)3＜RbOH，故D符合题意；综上所述，本题应选D。
2．[2019·4月浙江选考]2019年是门捷列夫提出元素周期表150周年。根据元素周期律和元素周期表，下列推断不合理的是
A．第35号元素的单质在常温常压下是液体
B．位于第四周期第ⅤA族的元素为非金属元素
C．第84号元素的最高化合价是＋7
D．第七周期0族元素的原子序数为118
【答案】C
【解析】A．35号元素是溴元素，单质Br2在常温常压下是红棕色的液体，A项合理；
B．位于第四周期第ⅤA族的元素是砷元素（As），为非金属元素，B项合理；
C．第84号元素位于第六周期ⅥA族，为钋元素（P），由于最高正价等于主族序数，所以该元素最高化合价是+6，C项不合理；
D．第七周期0族元素是第七周期最后一个元素，原子序数为118，D项合理。故答案选C。
3．[2018·全国Ⅰ]主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是
A．常温常压下X的单质为气态
B．Z的氢化物为离子化合物
C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D．W与Y具有相同的最高化合价
【答案】B
【解析】分析：主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃，生成物是HF，因此W是F，Z是Ca，W与Y同族，则Y是Cl。W、X、Z的最外层电子数之和为10，则X的最外层电子数为10－7－2＝1，所以X是Na，据此解答。
详解：根据以上分析可知W、X、Y、Z分别是F、Na、Cl、Ca或F、Mg、Cl、K，则
A、金属钠或钾常温常压下是固态，A错误；
B、CaH2中含有离子键，属于离子化合物，B正确；
C、Y与Z形成的化合物是氯化钙，其水溶液显中性，C错误；
D、F是最活泼的非金属，没有正价，Cl元素的最高价是+7价，D错误。答案选B。
点睛：准确判断出元素名称是解答的关键，突破点是能腐蚀玻璃的物质为HF，进而推断出CaF2能与浓硫酸反应生成HF。易错点是选项B，注意金属氢化物的结构特点，与非金属氢化物的不同。难点是氟化钙与浓硫酸反应属于学生不熟悉的知识点。
4．[2016·全国Ⅱ]a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2−和C+离子的电子层结构相同，d与b同族。下列叙述错误的是
A．a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1
B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C．c的原子半径是这些元素中最大的
D．d和a形成的化合物的溶液呈弱酸性
【答案】A
【解析】a的原子中只有1个电子，则a为氢元素，a、b、c、d为短周期元素，b2−和c+离子的电子层结构相同，则b为氧元素，c为Na元素，d与b同族，则d为硫元素，据此解答。A．H分别与O、S形成化合物可以为H2O和H2S，氢元素的化合价为+1，而NaH中氢元素的化合价为−1价，A项错误；B．氧元素与其他三种元素能形成H2O、H2O2、SO2、SO3、Na2O、Na2O2，B项正确；C．同周期主族元素，从左到右原子半径逐渐减小，电子层数越多，原子半径越大，原子半径：Na>S>O>H，C项正确；D．d和a形成的化合物为H2S，硫化氢的溶液呈弱酸性，D项正确；答案选A。
5．[2015·全国Ⅱ]原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a−的电子层结构与氦相同，b和c的次外层有8个电子，c−和d+的电子层结构相同。下列叙述错误的是
A．元素的非金属性次序为c>b>a
B．a和其他3种元素均能形成共价化合物
C．d和其他3种元素均能形成离子化合物
D．元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6
【答案】B
【解析】由a的最外层电子数为1，a−的电子层结构与氦相同可知，a为H。b和c的次外层有8个电子，则b、c处于第三周期，又知b、c的最外层电子数分别为6、7，从而推知，b、c分别为S、Cl。由c−和d+的电子层结构相同可知，d为K。A项，S、Cl处于第三周期，Cl的原子序数大于S，则Cl的非金属性强于S；由H2S中S元素显−2价、H元素显+1价可知，S的非金属性强于H，因此三种元素的非金属性次序为Cl＞S＞H。B项，H和S、Cl可形成共价化合物H2S和HCl，而H与K则形成离子化合物KH。C项，K和H、S、Cl均可形成离子化合物，分别为KH、K2S和KCl。D项，H、S、Cl的最高化合价分别为+1价、+6价和+7价，最低化合价分别为−1价、−2价和−1价，因此三种元素各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6。
短周期
长周期
序号
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
118
主族
列
1
2
13
14
15
16
17
族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副族
列
3
4
5
6
7
11
12
族
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
Ⅷ族
第 8、9、10，共3个纵行
0族
第 18纵行
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
原子序数差
无
1
1
11
11
25
25
原因
——
增加了过渡元素
增加了过渡元素和镧系或锕系元素
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
原子序数差
无
1
1
11
11
25
25
原因
增加了过渡元素
增加了过渡元素和镧系或锕系元素
W
X
Y
Z