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【鲁科版】高考化学一轮复习第17讲元素周期表与元素周期律教案
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这是一份【鲁科版】高考化学一轮复习第17讲元素周期表与元素周期律教案，共17页。
第17讲 元素周期表与元素周期律
[考纲要求] 1.掌握元素周期律的实质。2.了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。3.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。4.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。5.以第ⅠA族和第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。
考点一 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所编的序号。
原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。
2．元素周期表的编排原则
3．元素周期表的结构
(1)周期(7个横行，7个周期)
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
(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、砹的交界处画一条虚线，即为金属元素区和非金属元素区的分界线。
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。
(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。
巧记周期表结构口诀
横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七现已满。
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
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素(×)
(2)第ⅠA族全部是金属元素(×)
(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素(×)
(4)两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1(√)
2．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；画出过渡元素。
(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113～118号元素的位置。
答案：
题组一 元素周期表的结构
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为37的是( )
C [本题常因对元素周期表的结构掌握不牢固易造成错误。根据元素周期表中每周期所含有的元素的种类数分别为2、8、8、18、18、32、32，分析比较得出C符合题意。]
2．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．5x
C．5x＋14 D．5x＋16
A
题组二 多角度推断元素在周期表中的位置
角度(一) 用原子序数推导元素
3．(2019·辽宁大连八中检测)如图为元素周期表中元素X的信息。下列关于X的说法正确的是( )
A．属于过渡元素 B．质量数为74.92
C．处于第四周期第ⅢA族 D．非金属性比氮弱
D [As属于非金属元素，不属于过渡元素，A项错误；X的相对原子质量为74.92，B项错误；X处于第四周期第ⅤA族，C项错误；同一主族元素从上到下非金属性依次减弱，D项正确。]
4．(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
5．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________。
(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
6.
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分别为( )
A．Be、Na、Al B．B、Mg、Si
C．O、P、Cl D．C、Al、P
C [设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1，C的原子序数为x＋8＋1，(x＋8－1)＋(x＋8＋1)＝4x，解得x＝8，所以A为O元素，B为P元素，C为Cl元素，故选C。]
7．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
考点二 元素周期律及应用
1．元素周期律
(1)内容
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呈周期性变化的结果。
2．主族元素的周期性变化规律
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子结构
电子层数
相同
依次增加
最外层电子数
依次增加1个
相同
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
元素的性质
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
一般，最高正价：＋1→＋7负化合价：主族序数－8
最高正价数＝主族序数(O、F除外)
化合物性质
最高价氧化物对应水化物
酸性逐渐增强碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱碱性逐渐增强
气态氢化物的稳定性
逐渐增强
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
3.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)比较不同周期、不同主族元素的性质。
①比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱方法：
金属性：Mg>Al，Ca>Mg，则碱性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。
②比较H2O和SiH4的稳定性强弱的方法：
非金属性：C>Si，O>C，则氢化物稳定性：H2O>CH4>SiH4。
(3)预测未知元素的某些性质。
①已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶。
②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹(At)的化合物的性质为HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难溶于水。
(4)启发人们在一定区域内寻找新物质
将下面左右两侧对应内容连线。
答案： ①—c ②—a ③—b
(1)对于主族元素，元素的最高正化合价和主族族序数相同。但氧一般表现为负价；氟无正价。
(2)通过元素原子在氧化还原反应中得失电子的难易程度来比较两种元素金属性、非金属性强弱，而非得失电子数目的多少。
(3)通过元素氧化物对应水化物的酸碱性强弱来比较两种元素非金属性、金属性强弱时，必须是最高价氧化物。
1．根据元素周期律比较下列各组性质(用“>”或“<”填空)。
(1)金属性：K________Na________Mg，
非金属性：F________O________S。
(2)碱性：Mg(OH)2________Ca(OH)2________KOH。
(3)酸性：HClO4________H2SO4________HClO。
(4)热稳定性：CH4________NH3________H2O。
(5)还原性：HBr________HCl，I－________S2－。
(6)氧化性：Fe3＋________Cu2＋________Fe2＋。
答案： (1)> > > > (2)< < (3)> > (4)< < (5)> < (6)> >
2．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)>
“三看”法快速判断简单微粒半径的大小
一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大
题组一 根据元素周期律和周期表判断物质的性质
1．(2019·北京师大附中期中)下列事实中，不能用元素周期律解释的是( )
A．原子半径：K>Ca>Mg
B．碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
C．热稳定性：HF>HCl>H2S
D．酸性：H2SO3>H2CO3>H2SiO3
D [同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小，同一主族元素从上到下原子半径依次增大，A项不符合题意；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强，B项不符合题意；元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定，C项不符合题意；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，D项不能用元素周期律解释，D项符合题意。]
2．(2019·云南昆明一中月考)最新发现的第113号、115号、117号和118号元素已正式写入元素周期表。根据物质结构、元素周期律的知识，下列说法正确的是 ( )
原子
序数
英文
名称
中文
名称
符号
汉语
拼音
113
Nihonium
钅尔
Nh
nǐ
115
Moscovium
镆
Mc
mò
117
Tennessee
Ts
tián
118
Oganesson
Og
ào
A.Nh(OH)3具有两性
B．Mc位于元素周期表中第七周期第ⅤA族，其原子半径小于Ts
C．已知Og是一种人工合成的稀有气体元素，其在元素周期表中位于第七周期0族
D．若制得Ts的最高价氧化物对应的水化物，其酸性强于HClO4
C [Nh是113号元素，在周期表中位于第七周期第ⅢA族，和Al位于同一主族，同一主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，所以Nh(OH)3具有碱性，A错误；Mc是115号元素，位于元素周期表中第七周期第ⅤA族，Ts是117号元素，位于元素周期表中第七周期第ⅦA族，同一周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小，Mc原子半径大于Ts，B错误；Og是118号元素，位于元素周期表中第七周期0族，C正确；Ts是117号元素，位于元素周期表中第七周期第ⅦA族，与Cl位于同一主族，同一主族从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，所以若制得Ts的最高价氧化物对应的水化物，其酸性弱于HClO4，D错误。]
3．根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息，下列叙述正确的是( )
元素代号
A
B
C
D
E
原子半径/nm
0.186
0.143
0.089
0.104
0.074
主要化合价
＋1
＋3
＋2
＋6、－2
－2
A.E2－与B3＋的核外电子数不可能相等
B．离子半径：A＋
B [由表中数据可知，A为钠，B为铝，C为铍，D为硫，E为氧。离子半径：Na＋
4．(2019·重庆西南大学附中月考)下列实验能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
F2、I2分别与H2反应
比较氟、碘的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同浓度的Na2CO3、Na2SO3溶液的pH
比较碳、硫的非金属性强弱
D
向某溶液中加入盐酸，将生成的气体通入品红溶液中
检验溶液中是否含有SO
A [F2、I2分别与H2反应，根据反应条件的难易程度即可判断出氟、碘的非金属性强弱，故A正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3，MgCl2与NH3·H2O反应生成氢氧化镁沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成氢氧化铝沉淀，无法比较镁、铝的金属性强弱，故B错误；测定相同浓度的Na2CO3、Na2SO3溶液的pH，只能说明HCO的酸性比HSO的弱，而比较非金属性强弱要根据元素的最高价氧化物对应水化物的酸性，不能据此比较，故C错误；具有强氧化性的气体及二氧化硫均可使品红溶液褪色，向某溶液中加入盐酸，将生成的气体通入品红溶液中，品红溶液褪色，则该气体可能为SO2，还可能为氯气，不能检验溶液中是否含有SO，故D错误。]
5．某同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了如图装置以验证硫、碳、硅元素的非金属性强弱。该同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸；B是粉末固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到有白色沉淀生成。
(1)写出所选用物质的化学式：
A：________；B：________；C：________。
(2)写出烧杯中发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： 该同学设计的实验是利用强酸制弱酸的原理。非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。由题意可推测，A为H2SO4，B为Na2CO3，C为Na2SiO3或K2SiO3。
答案： (1)H2SO4 Na2CO3 Na2SiO3(或K2SiO3)
(2)CO2＋SiO＋H2O===H2SiO3↓＋CO(或2CO2＋SiO＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO)
规避金属性和非金属性判断中的易错点
(1)对于主族元素而言，元素的最高正化合价和主族序数相同，但是氧无最高正价，氟无正价，一般为零价或负价。
(2)判断元素非金属性或金属性的强弱，依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
(3)根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时，必须是其最高价氧化物的水化物。
“位—构—性”综合推断题的解题方法
元素推断题是高考的热点题型，命题落脚点是借助元素周期表的片段、短周期元素的结构特点及这些元素形成重要化合物的特性推断元素。利用“位—构—性”关系综合考查元素及其化合物的性质和化学反应原理的相关内容。此类试题的基本特点如下图所示。
一、由元素在周期表中的位置推断
1．根据核外电子的排布三大规律推断元素
(1)最外层电子规律
最外层电子数(N)
3≤N<8
N＝1或2
N>次外层电子数
元素在周期表中的位置
主族
第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副
族、0族元素氦
第二周期
(2)“阴三、阳四”规律：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。
(3)“阴上、阳下”规律：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。
(2019·四川乐山调研)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，已知四种原子最外层电子数之和为24。下列说法正确的是( )
A．元素X和元素Z的最高正化合价相同
B．简单阴离子半径：W>X
C．简单气态氢化物的热稳定性：Y
C [四种元素为短周期元素，四种原子最外层电子数之和为24，设X最外层电子数为x，结合图中信息知x＋x＋1＋x＋x－1＝24，x＝6，则X为O，W为F，Y为P，Z为S。O和S同主族，但由于O的氧化性较强，其无最高正化合价，A项错误；O2－、F－具有相同的核外电子排布，原子序数越大半径越小，B项错误；根据元素周期律，元素的非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性：F>O>S>P，简单气态氢化物的稳定性：W>X>Z>Y，C项正确；S元素的氧化物SO2对应水化物为亚硫酸，亚硫酸为弱酸，D项错误。]
2．利用“化合价”推导元素
(1)正、负价差：符合公式“最高正价＋|最低负价|＝8”的元素，当正、负的绝对值之差为0、2、4、6时，所在的主族序数依次是ⅣA、VA、ⅥA、ⅦA。
(2)最高正价与最低负价代数和为0的短周期元素：H、C、Si。
(3)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。
(4)最高正价不等于族序数的短周期元素：O、F。
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
D [依题意，不难确定X、Y、Z分别是S、Na、F元素。原子最外层电子数F>S>Na(Z>X>Y)，A错误；单质沸点Na>S>F2(Y>X>Z)，B错误；离子半径S2－>F－>Na＋(X2－>Z－>Y＋)，C错误；原子序数S>Na>F(X>Y>Z)，D正确。]
3．根据元素周期表结构与原子电子层结构的关系
(1)几个重要关系式
①核外电子层数＝周期序数(对于大部分元素来说)；
②主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－|最低负价|
③|最高正价|－|最低负价|＝
(2)熟悉主族元素在周期表中的特殊位置
①族序数等于周期序数的元素：H、Be、Al。
②族序数等于周期序数2倍的元素：C、S。
③族序数等于周期序数3倍的元素：O。
④周期序数是族序数2倍的元素：Li、Ca。
⑤周期序数是族序数3倍的元素：Na、Ba。
⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。
⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。
⑧除H外，原子半径最小的元素：F。
⑨最高正价不等于族序数的短周期元素：O(F无正价)。
(2017·全国卷Ⅱ，9)a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族。下列叙述正确的是( )
A．原子半径：d＞c＞b＞a
B．4种元素中b的金属性最强
C．c的氧化物的水化物是强碱
D．d单质的氧化性比a单质的氧化性强
B [a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同，b原子次外层的电子数为2或8，若b原子次外层的电子数为2，则a为He，不是主族元素，不符合题意；则b原子次外层的电子数为8，则b为第三周期元素，a为O；d与a同族，则d为S；c所在周期数与族数相同，则c为Al，b为Na或Mg。
A错：原子半径：a＜d＜c＜b。B对：b为Na或Mg,4种元素中b的金属性最强。C错：c的氧化物的水化物是Al(OH)3，属于两性氢氧化物，不是强碱。D错：a、d同主族，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，氧化性逐渐减弱。]
二、由元素及其化合物的特性进行推断
1．形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。
2．空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。
3．地壳中含量最多的元素、气态氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。
4．等物质的量的单质最轻的元素是H；最轻的金属单质是Li。
5．单质在常温下呈液态的非金属元素是Br；金属元素是Hg。
6．最高价氧化物及其对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的短周期元素是Al。
7．元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能起化合反应的元素是N；能起氧化还原反应的元素是S。
8．元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素是Li、Na、F。
(2017·全国卷Ⅰ，12)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是( )
A．X的简单氢化物的热稳定性比W的强
B．Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构
C．Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
D．Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期
C [四种主族元素都在短周期，W的简单氢化物可用作制冷剂，则W为N元素。Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，则Y为Na元素。一种盐与稀盐酸反应既有黄色沉淀生成也有刺激性气体产生，则该盐为硫代硫酸钠，X为O元素，Z为S元素。
A对：非金属性O强于N，所以水的热稳定性强于氨气。
B对：Y的简单离子为Na＋，X的简单离子为O2－，Na＋与O2－具有相同的电子层结构。
C错：硫化钠溶液水解显碱性，不能使蓝色石蕊试纸变红。
D对：O元素与S元素属于同一主族(第ⅥA族)，S元素与Na元素都在第三周期。]
三、利用“位—构—性”关系进行推断
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质，元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的主要性质，故三者之间可相互推断。
(2016·全国卷Ⅲ，12)四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X的简单离子具有相同电子层结构，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W与Y同族，Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是( )
A．简单离子半径：W
C．气态氢化物的热稳定性：W
B [四种短周期主族元素的原子序数依次增大，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，则X为Na元素；Z与X(Na)形成的离子化合物的水溶液呈中性，则Z为Cl元素；因W与X的简单离子电子层结构相同，且W与Y同族，则W可能为N(或O)元素、Y可能为P(或S)元素。A项，Na＋与N3－(或O2－)电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径：Na＋Y。D项，最高价氧化物对应的水化物中HClO4是最强的无机酸。]
四、“公式＋验证”巧推短周期相邻元素
1．若已知三元素的核外电子数(原子序数)之和
经验公式：≈其中某元素的原子序数(注意：若整数则无解)。
2．若已知相邻三元素的最外层电子数之和
(1)能被3整除，则三种元素的位置关系只能为同周期相邻或同主族相邻；
(2)同时不能被3和2整除，则必有两元素在同一偶数族，另一元素为相邻奇数族；
(3)虽然不能被3整除，但是能被2整除，则必有两元素在同一奇数族，另一元素为相邻偶数族。
有三种相邻元素A、B、C，已知A、B处于同一周期，且B、C处于同一主族相邻位置。又知这三种元素原子的质子数之和是31，最外层电子数之和为17，试推断A、B、C各为何种元素。
解析： 分析题意，我们可将A、B、C这三种元素在元素周期表中的位置，列出如下四种情形：
再根据三种元素的原子序数的关系，列出代数式，求解，简单直观。
设B的质子数为x。根据三种元素原子的质子数之和为31，综合分析上述四种情况，可列出以下四个代数方程式：
①(x－1)＋x＋(x＋8)＝31，解之得x＝8；
②x＋(x＋1)＋(x＋8)＝31，解之得x＝(不合理)；
③(x－1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)；
④(x＋1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)。
则A的质子数8－1＝7，是氮元素；B的质子数为8，是氧元素；C的质子数为8＋8＝16，是硫元素。N、O、S三种元素原子的最外层电子数之和为5＋6＋6＝17，符合题意。
答案： A为氮元素，B为氧元素，C为硫元素。
“文图转化法”——推断元素的常用方法
解题过程中，很多情况只涉及短周期元素或前20号元素，可以先在草稿纸上根据题中文字信息画出只包含短周期或前20号元素的元素周期表片段，比照此表进行推断，能大大提高解题速度和准确率。即先进行文图转化，再按图推断元素
1．(2019·全国卷Ⅰ，13)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是( )
A．WZ的水溶液呈碱性
B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z
C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸
D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
C [氯化钠是强酸强碱盐，其水溶液呈中性，A项错误；元素非金属性顺序为Z(Cl)>Y(P)>X(Si)，B项错误；磷的最高价氧化物是P2O5，其对应的水化物为HPO3、H3PO4，它们均是中强酸，C项正确；2个硅原子和1个P原子形成2个共价键，阴离子得到1个电子，所以该化合物中磷原子最外层达到8电子稳定结构，D项错误。]
2．(2019·全国卷Ⅲ，9)X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( )
A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高
B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物
C．X与Z可形成离子化合物ZX
D．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸
B [MgO为离子晶体，碳的氧化物为分子晶体，故Mg的氧化物的熔点高于碳的氧化物，A错误；非金属性：C>Si，故氢化物的热稳定性：CH4>SiH4，B正确；C、Si形成的化合物SiC为共价化合物，C错误；Mg能溶解在浓硝酸中，Si不与浓硝酸反应，D错误。]
3．(2019·全国卷Ⅱ，9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。如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：W
C．气态氢化物热稳定性：Z
D [原子半径：N
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
B [可腐蚀玻璃的物质是HF。以此为切入点，根据题意进行元素推断，可知W是氟、X是钠、Y是氯、Z是钙。
B对：钙是活泼金属元素，氢是非金属元素，CaH2是由Ca2＋和H－构成的离子化合物。A错：常温常压下，钠的单质是固体。C错：CaCl2是强酸强碱盐，水溶液呈中性。D错：氯有最高化合价＋7，氟没有正价。]
5.
(2017·全国卷Ⅲ，12)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是( )
A．氢化物沸点：W＜Z
B．氧化物对应水化物的酸性：Y＞W
C．化合物熔点：Y2X3＜YZ3
D．简单离子的半径：Y＜X
D [根据四种短周期元素在周期表中的相对位置和四种元素原子的最外层电子数之和为21可知，W为N元素、X为O元素、Y为Al元素、Z为Cl元素。
A错：NH3分子间有氢键，其沸点比HCl高。
B错：Al(OH)3显两性，N元素的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性。
C错：Al2O3是离子晶体，熔点高，而AlCl3是分子晶体，熔点低。
D对：Al3＋和O2－的核外电子排布相同，Al3＋核电荷数大，离子半径小。]
6．(2016·全国卷Ⅰ，13)
短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，
0．01 mol·L－1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．原子半径的大小：W
C．Y的氢化物常温常压下为液态
D．X的最高价氧化物的水化物为强酸
C [n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，则n为Cl2，Z为Cl元素。Cl2(n)与二元化合物p在光照条件下反应生成r和s,0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物，则p为CH4，r为HCl，s为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物。二元化合物m与n反应生成q和r，q的水溶液具有漂白性，其中n为Cl2，r为HCl，从而推知m为H2O，q为HClO。结合四种短周期元素的原子序数关系及形成的二元化合物之间的转化推知，W、X、Y、Z元素分别为H、C、O、Cl。
A项同周期主族元素的原子半径，随原子序数的递增而逐渐减小，则原子半径的大小关系为HCl，Cl>C，则元素的非金属性强弱关系为O>Cl>C；C项Y(O)的氢化物有H2O、H2O2，常温常压下均为液态；D项X(C)的最高价氧化物的水化物为H2CO3，是一种二元弱酸。]
第17讲 元素周期表与元素周期律
[考纲要求] 1.掌握元素周期律的实质。2.了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。3.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。4.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。5.以第ⅠA族和第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。
考点一 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所编的序号。
原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。
2．元素周期表的编排原则
3．元素周期表的结构
(1)周期(7个横行，7个周期)
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
(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、砹的交界处画一条虚线，即为金属元素区和非金属元素区的分界线。
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。
(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。
巧记周期表结构口诀
横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七现已满。
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
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素(×)
(2)第ⅠA族全部是金属元素(×)
(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素(×)
(4)两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1(√)
2．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；画出过渡元素。
(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113～118号元素的位置。
答案：
题组一 元素周期表的结构
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为37的是( )
C [本题常因对元素周期表的结构掌握不牢固易造成错误。根据元素周期表中每周期所含有的元素的种类数分别为2、8、8、18、18、32、32，分析比较得出C符合题意。]
2．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．5x
C．5x＋14 D．5x＋16
A
题组二 多角度推断元素在周期表中的位置
角度(一) 用原子序数推导元素
3．(2019·辽宁大连八中检测)如图为元素周期表中元素X的信息。下列关于X的说法正确的是( )
A．属于过渡元素 B．质量数为74.92
C．处于第四周期第ⅢA族 D．非金属性比氮弱
D [As属于非金属元素，不属于过渡元素，A项错误；X的相对原子质量为74.92，B项错误；X处于第四周期第ⅤA族，C项错误；同一主族元素从上到下非金属性依次减弱，D项正确。]
4．(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
5．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________。
(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
6.
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分别为( )
A．Be、Na、Al B．B、Mg、Si
C．O、P、Cl D．C、Al、P
C [设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1，C的原子序数为x＋8＋1，(x＋8－1)＋(x＋8＋1)＝4x，解得x＝8，所以A为O元素，B为P元素，C为Cl元素，故选C。]
7．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
考点二 元素周期律及应用
1．元素周期律
(1)内容
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呈周期性变化的结果。
2．主族元素的周期性变化规律
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子结构
电子层数
相同
依次增加
最外层电子数
依次增加1个
相同
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
元素的性质
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
一般，最高正价：＋1→＋7负化合价：主族序数－8
最高正价数＝主族序数(O、F除外)
化合物性质
最高价氧化物对应水化物
酸性逐渐增强碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱碱性逐渐增强
气态氢化物的稳定性
逐渐增强
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
3.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)比较不同周期、不同主族元素的性质。
①比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱方法：
金属性：Mg>Al，Ca>Mg，则碱性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。
②比较H2O和SiH4的稳定性强弱的方法：
非金属性：C>Si，O>C，则氢化物稳定性：H2O>CH4>SiH4。
(3)预测未知元素的某些性质。
①已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶。
②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹(At)的化合物的性质为HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难溶于水。
(4)启发人们在一定区域内寻找新物质
将下面左右两侧对应内容连线。
答案： ①—c ②—a ③—b
(1)对于主族元素，元素的最高正化合价和主族族序数相同。但氧一般表现为负价；氟无正价。
(2)通过元素原子在氧化还原反应中得失电子的难易程度来比较两种元素金属性、非金属性强弱，而非得失电子数目的多少。
(3)通过元素氧化物对应水化物的酸碱性强弱来比较两种元素非金属性、金属性强弱时，必须是最高价氧化物。
1．根据元素周期律比较下列各组性质(用“>”或“<”填空)。
(1)金属性：K________Na________Mg，
非金属性：F________O________S。
(2)碱性：Mg(OH)2________Ca(OH)2________KOH。
(3)酸性：HClO4________H2SO4________HClO。
(4)热稳定性：CH4________NH3________H2O。
(5)还原性：HBr________HCl，I－________S2－。
(6)氧化性：Fe3＋________Cu2＋________Fe2＋。
答案： (1)> > > > (2)< < (3)> > (4)< < (5)> < (6)> >
2．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)>
“三看”法快速判断简单微粒半径的大小
一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大
题组一 根据元素周期律和周期表判断物质的性质
1．(2019·北京师大附中期中)下列事实中，不能用元素周期律解释的是( )
A．原子半径：K>Ca>Mg
B．碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
C．热稳定性：HF>HCl>H2S
D．酸性：H2SO3>H2CO3>H2SiO3
D [同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小，同一主族元素从上到下原子半径依次增大，A项不符合题意；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强，B项不符合题意；元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定，C项不符合题意；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，D项不能用元素周期律解释，D项符合题意。]
2．(2019·云南昆明一中月考)最新发现的第113号、115号、117号和118号元素已正式写入元素周期表。根据物质结构、元素周期律的知识，下列说法正确的是 ( )
原子
序数
英文
名称
中文
名称
符号
汉语
拼音
113
Nihonium
钅尔
Nh
nǐ
115
Moscovium
镆
Mc
mò
117
Tennessee
Ts
tián
118
Oganesson
Og
ào
A.Nh(OH)3具有两性
B．Mc位于元素周期表中第七周期第ⅤA族，其原子半径小于Ts
C．已知Og是一种人工合成的稀有气体元素，其在元素周期表中位于第七周期0族
D．若制得Ts的最高价氧化物对应的水化物，其酸性强于HClO4
C [Nh是113号元素，在周期表中位于第七周期第ⅢA族，和Al位于同一主族，同一主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，所以Nh(OH)3具有碱性，A错误；Mc是115号元素，位于元素周期表中第七周期第ⅤA族，Ts是117号元素，位于元素周期表中第七周期第ⅦA族，同一周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小，Mc原子半径大于Ts，B错误；Og是118号元素，位于元素周期表中第七周期0族，C正确；Ts是117号元素，位于元素周期表中第七周期第ⅦA族，与Cl位于同一主族，同一主族从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，所以若制得Ts的最高价氧化物对应的水化物，其酸性弱于HClO4，D错误。]
3．根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息，下列叙述正确的是( )
元素代号
A
B
C
D
E
原子半径/nm
0.186
0.143
0.089
0.104
0.074
主要化合价
＋1
＋3
＋2
＋6、－2
－2
A.E2－与B3＋的核外电子数不可能相等
B．离子半径：A＋
B [由表中数据可知，A为钠，B为铝，C为铍，D为硫，E为氧。离子半径：Na＋
4．(2019·重庆西南大学附中月考)下列实验能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
F2、I2分别与H2反应
比较氟、碘的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同浓度的Na2CO3、Na2SO3溶液的pH
比较碳、硫的非金属性强弱
D
向某溶液中加入盐酸，将生成的气体通入品红溶液中
检验溶液中是否含有SO
A [F2、I2分别与H2反应，根据反应条件的难易程度即可判断出氟、碘的非金属性强弱，故A正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3，MgCl2与NH3·H2O反应生成氢氧化镁沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成氢氧化铝沉淀，无法比较镁、铝的金属性强弱，故B错误；测定相同浓度的Na2CO3、Na2SO3溶液的pH，只能说明HCO的酸性比HSO的弱，而比较非金属性强弱要根据元素的最高价氧化物对应水化物的酸性，不能据此比较，故C错误；具有强氧化性的气体及二氧化硫均可使品红溶液褪色，向某溶液中加入盐酸，将生成的气体通入品红溶液中，品红溶液褪色，则该气体可能为SO2，还可能为氯气，不能检验溶液中是否含有SO，故D错误。]
5．某同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了如图装置以验证硫、碳、硅元素的非金属性强弱。该同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸；B是粉末固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到有白色沉淀生成。
(1)写出所选用物质的化学式：
A：________；B：________；C：________。
(2)写出烧杯中发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： 该同学设计的实验是利用强酸制弱酸的原理。非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。由题意可推测，A为H2SO4，B为Na2CO3，C为Na2SiO3或K2SiO3。
答案： (1)H2SO4 Na2CO3 Na2SiO3(或K2SiO3)
(2)CO2＋SiO＋H2O===H2SiO3↓＋CO(或2CO2＋SiO＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO)
规避金属性和非金属性判断中的易错点
(1)对于主族元素而言，元素的最高正化合价和主族序数相同，但是氧无最高正价，氟无正价，一般为零价或负价。
(2)判断元素非金属性或金属性的强弱，依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
(3)根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时，必须是其最高价氧化物的水化物。
“位—构—性”综合推断题的解题方法
元素推断题是高考的热点题型，命题落脚点是借助元素周期表的片段、短周期元素的结构特点及这些元素形成重要化合物的特性推断元素。利用“位—构—性”关系综合考查元素及其化合物的性质和化学反应原理的相关内容。此类试题的基本特点如下图所示。
一、由元素在周期表中的位置推断
1．根据核外电子的排布三大规律推断元素
(1)最外层电子规律
最外层电子数(N)
3≤N<8
N＝1或2
N>次外层电子数
元素在周期表中的位置
主族
第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副
族、0族元素氦
第二周期
(2)“阴三、阳四”规律：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。
(3)“阴上、阳下”规律：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。
(2019·四川乐山调研)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，已知四种原子最外层电子数之和为24。下列说法正确的是( )
A．元素X和元素Z的最高正化合价相同
B．简单阴离子半径：W>X
C．简单气态氢化物的热稳定性：Y
C [四种元素为短周期元素，四种原子最外层电子数之和为24，设X最外层电子数为x，结合图中信息知x＋x＋1＋x＋x－1＝24，x＝6，则X为O，W为F，Y为P，Z为S。O和S同主族，但由于O的氧化性较强，其无最高正化合价，A项错误；O2－、F－具有相同的核外电子排布，原子序数越大半径越小，B项错误；根据元素周期律，元素的非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性：F>O>S>P，简单气态氢化物的稳定性：W>X>Z>Y，C项正确；S元素的氧化物SO2对应水化物为亚硫酸，亚硫酸为弱酸，D项错误。]
2．利用“化合价”推导元素
(1)正、负价差：符合公式“最高正价＋|最低负价|＝8”的元素，当正、负的绝对值之差为0、2、4、6时，所在的主族序数依次是ⅣA、VA、ⅥA、ⅦA。
(2)最高正价与最低负价代数和为0的短周期元素：H、C、Si。
(3)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。
(4)最高正价不等于族序数的短周期元素：O、F。
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
D [依题意，不难确定X、Y、Z分别是S、Na、F元素。原子最外层电子数F>S>Na(Z>X>Y)，A错误；单质沸点Na>S>F2(Y>X>Z)，B错误；离子半径S2－>F－>Na＋(X2－>Z－>Y＋)，C错误；原子序数S>Na>F(X>Y>Z)，D正确。]
3．根据元素周期表结构与原子电子层结构的关系
(1)几个重要关系式
①核外电子层数＝周期序数(对于大部分元素来说)；
②主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－|最低负价|
③|最高正价|－|最低负价|＝
(2)熟悉主族元素在周期表中的特殊位置
①族序数等于周期序数的元素：H、Be、Al。
②族序数等于周期序数2倍的元素：C、S。
③族序数等于周期序数3倍的元素：O。
④周期序数是族序数2倍的元素：Li、Ca。
⑤周期序数是族序数3倍的元素：Na、Ba。
⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。
⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。
⑧除H外，原子半径最小的元素：F。
⑨最高正价不等于族序数的短周期元素：O(F无正价)。
(2017·全国卷Ⅱ，9)a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族。下列叙述正确的是( )
A．原子半径：d＞c＞b＞a
B．4种元素中b的金属性最强
C．c的氧化物的水化物是强碱
D．d单质的氧化性比a单质的氧化性强
B [a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同，b原子次外层的电子数为2或8，若b原子次外层的电子数为2，则a为He，不是主族元素，不符合题意；则b原子次外层的电子数为8，则b为第三周期元素，a为O；d与a同族，则d为S；c所在周期数与族数相同，则c为Al，b为Na或Mg。
A错：原子半径：a＜d＜c＜b。B对：b为Na或Mg,4种元素中b的金属性最强。C错：c的氧化物的水化物是Al(OH)3，属于两性氢氧化物，不是强碱。D错：a、d同主族，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，氧化性逐渐减弱。]
二、由元素及其化合物的特性进行推断
1．形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。
2．空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。
3．地壳中含量最多的元素、气态氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。
4．等物质的量的单质最轻的元素是H；最轻的金属单质是Li。
5．单质在常温下呈液态的非金属元素是Br；金属元素是Hg。
6．最高价氧化物及其对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的短周期元素是Al。
7．元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能起化合反应的元素是N；能起氧化还原反应的元素是S。
8．元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素是Li、Na、F。
(2017·全国卷Ⅰ，12)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是( )
A．X的简单氢化物的热稳定性比W的强
B．Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构
C．Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
D．Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期
C [四种主族元素都在短周期，W的简单氢化物可用作制冷剂，则W为N元素。Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，则Y为Na元素。一种盐与稀盐酸反应既有黄色沉淀生成也有刺激性气体产生，则该盐为硫代硫酸钠，X为O元素，Z为S元素。
A对：非金属性O强于N，所以水的热稳定性强于氨气。
B对：Y的简单离子为Na＋，X的简单离子为O2－，Na＋与O2－具有相同的电子层结构。
C错：硫化钠溶液水解显碱性，不能使蓝色石蕊试纸变红。
D对：O元素与S元素属于同一主族(第ⅥA族)，S元素与Na元素都在第三周期。]
三、利用“位—构—性”关系进行推断
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质，元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的主要性质，故三者之间可相互推断。
(2016·全国卷Ⅲ，12)四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X的简单离子具有相同电子层结构，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W与Y同族，Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是( )
A．简单离子半径：W
C．气态氢化物的热稳定性：W
B [四种短周期主族元素的原子序数依次增大，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，则X为Na元素；Z与X(Na)形成的离子化合物的水溶液呈中性，则Z为Cl元素；因W与X的简单离子电子层结构相同，且W与Y同族，则W可能为N(或O)元素、Y可能为P(或S)元素。A项，Na＋与N3－(或O2－)电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径：Na＋
四、“公式＋验证”巧推短周期相邻元素
1．若已知三元素的核外电子数(原子序数)之和
经验公式：≈其中某元素的原子序数(注意：若整数则无解)。
2．若已知相邻三元素的最外层电子数之和
(1)能被3整除，则三种元素的位置关系只能为同周期相邻或同主族相邻；
(2)同时不能被3和2整除，则必有两元素在同一偶数族，另一元素为相邻奇数族；
(3)虽然不能被3整除，但是能被2整除，则必有两元素在同一奇数族，另一元素为相邻偶数族。
有三种相邻元素A、B、C，已知A、B处于同一周期，且B、C处于同一主族相邻位置。又知这三种元素原子的质子数之和是31，最外层电子数之和为17，试推断A、B、C各为何种元素。
解析： 分析题意，我们可将A、B、C这三种元素在元素周期表中的位置，列出如下四种情形：
再根据三种元素的原子序数的关系，列出代数式，求解，简单直观。
设B的质子数为x。根据三种元素原子的质子数之和为31，综合分析上述四种情况，可列出以下四个代数方程式：
①(x－1)＋x＋(x＋8)＝31，解之得x＝8；
②x＋(x＋1)＋(x＋8)＝31，解之得x＝(不合理)；
③(x－1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)；
④(x＋1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)。
则A的质子数8－1＝7，是氮元素；B的质子数为8，是氧元素；C的质子数为8＋8＝16，是硫元素。N、O、S三种元素原子的最外层电子数之和为5＋6＋6＝17，符合题意。
答案： A为氮元素，B为氧元素，C为硫元素。
“文图转化法”——推断元素的常用方法
解题过程中，很多情况只涉及短周期元素或前20号元素，可以先在草稿纸上根据题中文字信息画出只包含短周期或前20号元素的元素周期表片段，比照此表进行推断，能大大提高解题速度和准确率。即先进行文图转化，再按图推断元素
1．(2019·全国卷Ⅰ，13)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是( )
A．WZ的水溶液呈碱性
B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z
C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸
D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
C [氯化钠是强酸强碱盐，其水溶液呈中性，A项错误；元素非金属性顺序为Z(Cl)>Y(P)>X(Si)，B项错误；磷的最高价氧化物是P2O5，其对应的水化物为HPO3、H3PO4，它们均是中强酸，C项正确；2个硅原子和1个P原子形成2个共价键，阴离子得到1个电子，所以该化合物中磷原子最外层达到8电子稳定结构，D项错误。]
2．(2019·全国卷Ⅲ，9)X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( )
A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高
B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物
C．X与Z可形成离子化合物ZX
D．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸
B [MgO为离子晶体，碳的氧化物为分子晶体，故Mg的氧化物的熔点高于碳的氧化物，A错误；非金属性：C>Si，故氢化物的热稳定性：CH4>SiH4，B正确；C、Si形成的化合物SiC为共价化合物，C错误；Mg能溶解在浓硝酸中，Si不与浓硝酸反应，D错误。]
3．(2019·全国卷Ⅱ，9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。如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：W
C．气态氢化物热稳定性：Z
D [原子半径：N
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
B [可腐蚀玻璃的物质是HF。以此为切入点，根据题意进行元素推断，可知W是氟、X是钠、Y是氯、Z是钙。
B对：钙是活泼金属元素，氢是非金属元素，CaH2是由Ca2＋和H－构成的离子化合物。A错：常温常压下，钠的单质是固体。C错：CaCl2是强酸强碱盐，水溶液呈中性。D错：氯有最高化合价＋7，氟没有正价。]
5.
(2017·全国卷Ⅲ，12)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是( )
A．氢化物沸点：W＜Z
B．氧化物对应水化物的酸性：Y＞W
C．化合物熔点：Y2X3＜YZ3
D．简单离子的半径：Y＜X
D [根据四种短周期元素在周期表中的相对位置和四种元素原子的最外层电子数之和为21可知，W为N元素、X为O元素、Y为Al元素、Z为Cl元素。
A错：NH3分子间有氢键，其沸点比HCl高。
B错：Al(OH)3显两性，N元素的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性。
C错：Al2O3是离子晶体，熔点高，而AlCl3是分子晶体，熔点低。
D对：Al3＋和O2－的核外电子排布相同，Al3＋核电荷数大，离子半径小。]
6．(2016·全国卷Ⅰ，13)
短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，
0．01 mol·L－1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．原子半径的大小：W
C．Y的氢化物常温常压下为液态
D．X的最高价氧化物的水化物为强酸
C [n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，则n为Cl2，Z为Cl元素。Cl2(n)与二元化合物p在光照条件下反应生成r和s,0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物，则p为CH4，r为HCl，s为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物。二元化合物m与n反应生成q和r，q的水溶液具有漂白性，其中n为Cl2，r为HCl，从而推知m为H2O，q为HClO。结合四种短周期元素的原子序数关系及形成的二元化合物之间的转化推知，W、X、Y、Z元素分别为H、C、O、Cl。
A项同周期主族元素的原子半径，随原子序数的递增而逐渐减小，则原子半径的大小关系为H
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