鲁科版高考化学一轮复习第5单元原子结构与元素周期律第2节元素周期律和元素周期表课件

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第五单元2022必备知识 自主预诊　知识梳理1.原子序数(1)按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。(2)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。2.元素周期表的编排原则 3.元素周期表(1)元素周期表的结构。(2)周期(7个横行,7个周期)。 (3)族(18个纵列,16个族)。 (4)元素周期表中的特殊位置。①过渡元素:元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列共60多种元素,这些元素都是金属元素。②镧系:元素周期表第6周期中,57号元素镧到71号元素镥共15种元素。③锕系:元素周期表第7周期中,89号元素锕到103号元素铹共15种元素。微点拨①ⅠA族元素不等同于碱金属元素,氢元素不属于碱金属元素。②元素周期表中第18列是0族,不是ⅧA族,第8、9、10三列是Ⅷ族,不是ⅧB族。③根据元素周期表的构成特点,可分析每个族的元素种类,含元素种类最多的族是ⅢB族,共有32种元素。④过渡元素全部是金属元素,原子最外层电子数不超过2个(1~2个)。⑤由于镧系和锕系的原因,第6、7周期的ⅡA族和ⅢA族元素原子序数差为25。自我诊断1.最外层电子数是2的元素一定是ⅡA族的元素吗?提示 不一定。最外层电子数为2的元素也可以是0族元素He和部分过渡元素。 2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)原子的最外层有1个电子的元素一定是ⅠA族元素。(　　)(2)元素所在的主族序数与最外层电子数相等的元素都是金属元素。(　　)(3)ⅠA族全部是金属元素。(　　)(4)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。(　　)(5)两种短周期元素原子序数相差8,则周期序数一定相差1。(　　)(6)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期序数。(　　)(7)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。(　　)(8)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数。(　　)(9)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期。(　　)答案 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×(8)×　(9)√3.如图为元素周期表中五种元素的相对位置,若B的原子序数为a,则这五种元素的核电荷数之和可能为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 5a、5a+10、5a+14 关键能力 考向突破　考向1　元素周期表的结构【典例1】 (2019全国2,9)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>Z>W,故A正确;X2W2为Na2C2,Na2C2中含有离子键和共价键,故B正确;Y为镁元素,氢氧化镁为难溶于水的氢氧化物,故C正确;将由Na、Al的单质组成的混合物放入冷水中,钠首先与水反应生成氢氧化钠和氢气,反应生成的氢氧化钠和铝单质反应生成四羟基合铝酸钠和氢气,故D错误。对点演练2为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年,联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是(　　)A.表中数字代表元素的原子序数B.表中元素的排列依据是元素的原子结构C.推测表中“?=70”指代的元素的最高化合价为+4价D.每一列(纵行)都对应现在常用的元素周期表中的一族答案 C　解析 表中数字代表元素的相对原子质量,故A错误;表中元素的排列依据是相对原子质量的大小,故B错误;根据题给元素周期表的一部分推测表中“?=70”和C、Si在同一横排,应属于同主族,所以该元素的最高化合价为+4价,故C正确;每一横行都对应现在常用的元素周期表中的同一族,故D错误。考向2　元素在周期表中位置的推断【典例2】 (2020四川眉山中学二诊)下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素。Z的最高价氧化物对应的水化物为M,室温下,0.01 mol·L-1M溶液pHAl(OH)3(填“>”“H2CO3>HClO,能否说明非金属性:S>C>Cl?为什么?提示 不能。因为硫的最高价氧化物对应的水化物是H2SO4不是H2SO3,氯的最高价氧化物对应的水化物是HClO4不是HClO。应根据元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱比较其非金属性强弱。2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(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)第二周期元素从左到右,最高正价从+1价递增到+7价。(　　)(3)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。(　　)(4)元素氧化物的对应水化物酸性越强,非金属性越强;碱性越强,金属性越强。(　　)(5)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。(　　)答案 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 3.(1)根据元素周期律用“>”或“”或“　>　③　>关键能力 考向突破　考向1　根据元素周期律和元素周期表判断物质的性质【典例1】 (2020河南开封模拟)已知短周期元素M、N、P、Q的最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W,M是短周期中原子半径最大的元素,常温下X、Z、W均可与Y反应,M、P、Q的原子序数及0.1 mol·L-1 X、Z、W溶液的pH如图所示。下列说法正确的是(　　)A.N原子的电子层数与最外层电子数相等B.M的离子半径小于N的离子半径C.P的氢化物的稳定性强于Q的氢化物D.X、W两物质含有的化学键类型相同答案 A　 解析 短周期元素M、N、P、Q的最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W,M是短周期中原子半径最大的元素,则M为钠元素,则X为NaOH;0.1 mol·L-1的W溶液pH=1,则W为一元含氧强酸,且Q的原子序数大于Na,则Q为氯元素、W为HClO4;0.1 mol·L-1的Z溶液的pH=0.7,则Z为二元强酸,且P的原子序数大于Na,则P为硫元素、Z为H2SO4;常温下X、Z、W均可与Y反应,则Y为两性氢氧化物,即Y为Al(OH)3、N为铝元素。Al原子核外有3个电子层数,最外层电子数为3,其电子层数与最外层电子数相等,故A正确;Na+、Al3+电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径Na+>Al3+,故B错误;非金属性Cl>S,故简单氢化物的稳定性:HCl>H2S,故C错误;NaOH为离子化合物,含有离子键、共价键,HClO4为共价化合物,分子内只含有共价键,二者含有化学键不完全相同,故D错误。对点演练1(2020天津静海一中调研)X、Y、Z、W、M五种元素的原子序数依次增大。已知X、Y、Z、W是短周期元素中的四种非金属元素,X元素的原子形成的离子就是一个质子,Z、W在元素周期表中处于相邻的位置,它们的单质在常温下均为无色气体,Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,M是地壳中含量最高的金属元素。下列说法正确的是(　　)A.五种元素的原子半径从大到小的顺序:M>W>Z>Y>XB.X、Z两元素能形成原子个数比(X∶Z)为3∶1和4∶2的化合物C.化合物YW2、ZW2都是酸性氧化物D.用M单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液,电解一段时间后,在阴极区会出现白色沉淀答案 B　解析 X元素的原子形成的离子就是一个质子,X为氢元素,Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,应为碳元素;Z、W在元素周期表中处于相邻的位置,它们的单质在常温下均为无色气体,则Z为氮元素、W为氧元素;M是地壳中含量最高的金属元素,应为铝元素。氢原子半径最小,同周期随原子序数增大原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,故原子半径:Al>C>N>O>H,即M>Y>Z>W>X,故A错误;N、H两元素能形成NH3、N2H4,故B正确;CO2是酸性氧化物,NO2与水反应生成硝酸和NO,NO2不是酸性氧化物,故C错误;用Al单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液,阴极生成氢气,但不会生成沉淀,故D错误。对点演练2现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子最外层电子数是电子层数的2倍,Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物,Z与T形成的Z2T化合物能破坏水的电离平衡。六种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)A.最简单氢化物的沸点排序:Y>T>RB.原子半径和离子半径均满足:YT答案 A　解析 短周期主族元素中,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,可能为碳元素或硫元素,由图中原子半径和原子序数关系可知R应为碳元素;Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物,应为Na2O、Na2O2,则Y为氧元素,Z为钠元素;Na2T能破坏水的电离平衡,则T应为硫元素,X的原子半径最小,原子序数最小,则X为氢元素。根据上述分析,Y、T、R最简单氢化物对应的物质为H2O、H2S、CH4,沸点的大小和分子间作用力有关,分子间的相互作用力又取决于分子的相对分子质量,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,又因为水分子间存在氢键,故沸点:H2O>H2S>CH4,故A正确;原子半径氧原子小于钠原子,氧离子和钠离子核外电子排布相同,核电荷数越大半径越小,钠离子小于氧离子,故B错误;最高价氧化物对应的水化物的酸性,硫酸的酸性比碳酸强,故C错误;非金属性越强,其单质氧化性越强,非金属性O>S>C,故D错误。考向2　微粒半径大小的比较【典例2】 (2020陕西渭南中学二模)W、X、Y、Z均为短周期元素,原子序数依次增大,W的原子核最外层电子数是次外层的2倍,X-、Y+具有相同的电子层结构,Z的阴离子不能发生水解反应。下列说法正确的是(　　)A.原子半径:Y>Z>X>WB.简单氢化物的稳定性:X>Z>WC.最高价氧化物的水化物的酸性:W>ZD.X可分别与W、Y形成化合物,其所含的化学键类型相同答案 B　解析 W原子的最外层电子数是次外层的2倍,则W为碳元素;X-、Y+具有相同的电子层结构,则X为氟元素,Y为钠元素;Z的阴离子不能发生水解反应,则Z为氯元素。比较原子半径时,先看电子层数,再看最外层电子数,则原子半径Na>Cl>C>F,A错误;非金属性F>Cl>C,所以简单氢化物的稳定性X>Z>W,B正确;非金属性CCB.它们的原子半径:C>B>AC.离子半径:A2->C->B2+D.原子最外层上的电子数:C>A>B答案 B　解析 A、B、C为三种短周期元素,B2+与C-具有相同的电子层结构,则B2+为Mg2+,C-为F-,即B为镁元素,C为氟元素;因为A、B为同周期元素,且A的最低价离子为A2-,则A为S。综上所述,A为硫元素、B为镁元素、C为氟元素。原子序数S>Mg>F,故A项正确;不同周期元素,电子层数越多,原子半径越大,同一周期元素,核电荷数越大,原子半径越小,因此原子半径Mg>S>F,故B项错误;S2-的电子层数为3,离子半径最大,Mg2+与F-的电子层数为2,且具有相同的核外电子数,核电荷数越大,离子半径越小,因此离子半径S2->F->Mg2+,故C项正确;F原子最外层电子数为7,S原子最外层电子数为6,Mg原子最外层电子数为2,因此原子最外层上的电子数F>S>Mg,故D项正确。考向3　元素金属性与非金属性的强弱判断与应用【典例3】 (2021河北唐山调研)下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是(　　)答案 C　解析 可依据金属单质与水反应的剧烈程度判断元素金属性的强弱,与冷水反应,Na比Mg剧烈,说明Na的金属性比Mg强,A正确;依据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱判断元素金属性的强弱,Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2,则金属性Ca>Mg,B正确;SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2,说明亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,但不能说明S与C的非金属性的强弱,C错误;相同温度时,溴单质、碘单质与氢气化合的难易程度可以说明溴的非金属性比碘的非金属性强,正确。易错提醒判断金属性和非金属性强弱时的易错点(1)关注关键词“最高价”,根据元素氧化物对应水化物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对应水化物。(2)关注关键词“难、易”,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)元素的非金属性越强,其单质的活泼性不一定越强。实际中的特例,如N的非金属性较强,但N2性质稳定。对点演练4(2020河南郑州第二次质检)化合物 是一种高效消毒剂,其蒸汽和溶液都具有很强的杀菌能力,可用于目前新冠病毒疫情下的生活消毒。其中X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。下列叙述正确的是(　　)A.原子半径:X>Y>ZB.元素的非金属性:XH,即Y>Z>X,A项错误;元素的非金属性:HSi,故简单氢化物的稳定性:CH4>SiH4,B项正确;碳元素和硅元素可形成SiC,但SiC属于共价化合物,C项错误;Mg可溶于浓硝酸,但硅不与浓硝酸反应,D项错误。对点演练2X、Y、Z、W、Q都是短周期元素,其中X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;X与Z同族,Y与Z同周期,Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍,W与X、Y既不同族也不同周期且W不是稀有气体元素;X、Y、Z三种元素的族序数之和为16。下列说法正确的是(　　)A.Q与W可形成10电子、14电子、18电子分子B.Y的最高价氧化物对应水化物的化学式只能表示为H4YO4C.Y、Z、Q分别与X化合,只能形成AB2型化合物D.X、Z、W中的两种或三种元素形成的钠盐溶液只可能显酸性和中性答案 A　解析 根据题意可知,X、Y、Z、W、Q分别是氧元素、硅元素、硫元素、氢元素、碳元素。A项,碳元素与氢元素可以组成甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)、乙烷(C2H6)分子,它们分别为10电子、14电子、18电子分子,正确;B项,硅的最高价氧化物对应水化物的化学式有H4SiO4、H2SiO3,错误;C项,碳、硅、硫与氧形成的化合物,除CO2、SiO2、SO2外,还有CO、SO3等,错误;D项,硫、氢、氧形成的钠盐溶液,NaHSO4溶液显酸性,Na2SO4溶液显中性,Na2SO3溶液显碱性,错误。考向2　根据元素及其化合物的性质推断位置及结构【典例2】 (2020重庆直属校3月模拟)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。Y是短周期中原子半径最大的元素;元素X和Z同族,Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与W的单质反应,生成两种能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。下列说法正确的是(　　)A.简单离子半径:XY>ZC.氢元素与W、Z三种元素组成的化合物仅含有共价键D.简单气态氢化物的热稳定性:W>X>Y>Z解析 从图看可知应为第2、3周期元素,根据Y的核外电子排布可知Y为硫,所以W、X、Z分别是氮、磷、氯。W的最高价氧化物对应的水化物是HNO3,A项正确;简单离子的还原性:X>W,B项错误;氢元素与W、Z元素组成的化合物可以为NH4Cl,结构中含有离子键,C项错误;根据非金属性越强,气态氢化物越稳定可知,D项错误。答案 A方法规律1.推断元素的常用思路根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件,可推断原子序数,判断元素在周期表中的位置等,基本思路如下:2.元素推断的常用步骤(1)分析题目有效信息。①图表信息——题中直接给出的元素周期表片段。②文字信息——把题中给出的文字信息进行提炼。③结构信息——题中给出的原子结构信息如微粒的质子数或电子数等。(2)画出元素周期表片段,明确各元素的相对位置,推出元素。(3)对照问题,结合元素周期律回答相应问题。3.元素推断题六大误区 素养提升1.(2020全国2,13)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电子稳定结构答案 D　解析 根据题意可知Z的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最大的,Z能形成+1价离子,可初步判断Z为钠元素;W的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最小的,W与X、Y均以一个单键结合,可初步判断W为氢元素;根据W、X、Y、Z的原子序数之和为24,可知X、Y的原子序数之和为12,结合成键特点,可判断X、Y分别是硼、氮元素。H、B、N形成的阴离子中,各原子均以共价键结合,A正确;Na单质能与H2O、CH3OH反应,B正确;氮元素最高价氧化物的水化物HNO3为强酸,C正确;BF3中硼原子最外层有6个电子,D错误。2.(2020全国3,13)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z;化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　　)A.非金属性:W>X>Y>ZB.原子半径:Z>Y>X>WC.元素X的含氧酸均为强酸D.Y的氧化物的水化物为强碱答案 D　解析 由“W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素”,再根据“化合物XW3与WZ相遇会产生白烟”可推测:W为氢元素,X为氮元素,Z为氯元素,再依据四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z推知,Y为钠元素,非金属性:Cl>N>H>Na,A项错误;原子半径:Na>Cl>N>H,B项错误;N的含氧酸中,如HNO2就不属于强酸,C项错误;Na的氧化物的水化物是NaOH,NaOH属于强碱,D项正确。3.(2020吉林二调)X、Y、Z、W均为短周期元素,原子序数依次增大,X的原子中只有1个电子,Y2-和Z+的电子层结构相同,Y与W同主族。下列叙述正确的是(　　)A.X分别与Y、Z、W形成的二元化合物中X的化合价均为+1价B.常见氢化物的沸点:W大于YC.Z与W形成的化合物,其水溶液常带有臭鸡蛋气味D.由这四种元素共同形成的两种化合物,其水溶液一种呈酸性,另一种呈碱性答案 C　解析 四种短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的原子中只有1个电子,则X为氢元素;Y2-和Z+的电子层结构相同,则Y位于第2周期ⅥA族,为氧元素,Z位于第3周期ⅠA族,为钠元素;Y与W同主族,则W为硫元素;X为H,H与Na形成的NaH中,H的化合价为-1价,故A错误;H2O分子间有氢键,沸点高于H2S,故B错误;Na2S的水溶液中,S2-会水解生成少量硫化氢气体,硫化氢有臭鸡蛋气味,故C正确;由这四种元素共同形成的化合物有NaHSO4和NaHSO3,水溶液都显酸性,故D错误。4.(2020黑龙江齐齐哈尔八中一模)W、R、X、Y均为短周期元素且原子序数依次增大。Y的最高正价和最低负价之和等于0;常温常压下,W和R组成的化合物有多种,其中两种化合物能相互转化,但元素化合价没有变化;这4种元素原子的最外层电子数之和等于R原子的核电荷数的2倍。下列说法正确的是(　　)A.元素的非金属性为R>Y>WB.原子半径为W>R>X>YC.R与其他三种元素均可形成二元共价化合物D.简单氢化物的热稳定性为R>W>Y答案 D　解析 W、R、X、Y的原子序数依次增大,Y的最高正价和最低负价之和等于0,则Y位于ⅣA族;W和R组成的化合物有多种,其中两种化合物能相互转化,但元素化合价没有变化,应为二氧化氮和四氧化二氮之间能相互转化,则W为氮元素、R为氧元素,再结合原子序数关系可知Y为硅元素;这4种元素的最外层电子数之和等于R原子的核电荷数的2倍,R核电荷数为8,W最外层有5个电子、R最外层有6个电子、Y最外层有4个电子,则X最外层有1个电子,且X原子序数大于R而小于Y,则X为钠元素。W、R、Y分别是氮元素、氧元素、硅元素,同一周期元素,元素非金属性随着原子序数增大而增强,同一主族元素,元素非金属性随着原子序数增大而减弱,所以非金属性强弱顺序是R>W>Y,故A错误;原子电子层数越多其原子半径越大,同一周期元素,原子半径随着原子序数增大而减小,所以原子半径大小顺序是X>Y>W>R,故B错误;活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子化合物,R是活泼非金属元素、X是活泼金属元素,二者易形成离子化合物Na2O、Na2O2,故C错误;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,非金属性R>W>Y,则简单氢化物的热稳定性次序为R>W>Y,故D正确。