2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：第5章第2节元素周期表和元素周期律


第2节　元素周期表和元素周期律
[考试说明]　1.掌握元素周期律的实质。2.了解元素周期表的结构及应用。3.了解金属元素、非金属元素在元素周期表中的位置及其性质递变规律。4.以第ⅠA族和第ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。5.以第三周期为例，掌握同一周期元素性质的递变规律与原子结构的关系。
[命题规律]　元素周期律及其应用是高考的热点，主要利用“位、构、性”的关系考查元素推断及元素化合物的性质，结合元素周期律考查元素的金属性及非金属性强弱、微粒半径、最高价氧化物对应水化物酸碱性的比较、气态氢化物的稳定性和元素周期表的结构，以及常见元素单质和化合物的性质特点，以选择题型为主。
考点1　元素周期表
知识梳理
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＝质子数＝核外电子数。
2．元素周期表的编排原则
(1)把电子层数相同的元素按原子序数递增顺序从左到右排成一横行，共有7个横行。
(2)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，共有18个纵行。
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)
①主族：由短周期元素和长周期元素共同组成的族。
②副族：仅由长周期元素组成的族(第8、9、10列除外)。
③Ⅷ族：包括8、9、10三个纵列。
④0族：第18纵列，该族元素又称为稀有气体元素。
(3)元素周期表中元素的分布
①分界线：沿着元素周期表中B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po的交界处画线，即为金属元素和非金属元素的分界线。
②金属元素：位于分界线的左下区域，包括所有的过渡元素和部分主族元素。
③非金属元素：位于分界线的右上区域，包括部分主族元素和0族元素。
④分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。
⑤过渡元素：元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种金属元素。
4．元素周期表的应用
(1)为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
(2)启发人们在一定区域内寻找新物质


(1)周期表18个纵行共16个族，第8、9、10纵行为一族，称为第Ⅷ族，既不是主族，也不是副族，所以，在描述元素在第Ⅷ族时，不要写成第ⅧA族或第ⅧB族。
(2)主族是由长、短周期元素共同构成的族，但由长、短周期元素共同构成的族不一定是主族，还有零族；同样地，副族是仅由长周期元素构成的族，而仅由长周期元素构成的族不一定是副族，还有第Ⅷ族。
(3)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族、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～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)。
(4)同周期两相邻主族元素的原子序数差可能为1或11(第四、五周期的第ⅡA和第ⅢA)或25(第六、七周期的第ⅡA和第ⅢA族)。
(5)含元素种类最多的族是第ⅢB族，共有32种元素，所含元素形成化合物种类最多的族为第ⅣA族。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)最外层电子数是2的元素，都是第ⅡA族元素。(×)
错因：He是最外层电子数为2的元素，但属于零族。
(2)铁位于元素周期表的第四周期第ⅧB族。(×)
错因：铁位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。
(3)每个周期都是从碱金属开始到稀有气体结束。(×)
错因：第一周期从H元素开始。
(4)元素周期表中镧系、锕系都占据同一格，它们都是同位素。(×)
错因：同位素是同种元素的不同原子，要求质子数相同而质量数不同，显然，镧系、锕系不符合。
(5)位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于第ⅡA族，原子序数为x，乙位于第ⅢA族，则乙原子序数可能为x＋19。(×)
错因：位于第二、三周期，乙原子序数可为x＋1；第四、五周期，乙原子序数为x＋11；第六、七周期，乙原子序数为x＋25。
(6)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。(×)
错因：同主族相邻两周期原子序数差值可能为2、8、18、32，故同一主族的甲、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。
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，并用阴影表示出过渡元素的位置。
族
周期





























































































































































































答案　

题组训练
题组一 元素周期表的结构
1．已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示，设X的原子序数为a。则下列说法不正确的是(　　)

A．Y与Z的原子序数之和可能为2a
B．Y的原子序数可能为a－17
C．Z的原子序数可能为a＋31
D．X、Y、Z一定为短周期元素
答案　D
解析　由于X、Y、Z均为主族元素，结合其位置关系和元素周期表的结构，可推断Y元素一定不在第一周期，即X、Y、Z不可能都在短周期，D错误；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期的右侧，则Y、Z的原子序数之和为2a，A正确；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期(或分别位于第四、五、六周期)的右侧，则Y的原子序数为(a－17)，B正确；若Y、X、Z分别位于四、五、六周期的右侧，则Z的原子序数为(a＋31)，C正确。
2．结合如图所示元素周期表，回答下列问题：

(1)表中所列元素，属于短周期元素的有________(填字母，下同)，属于主族元素的有________；g元素位于第________周期________族，i元素位于第________周期第________族。
(2)f元素位于第________周期第________族，请写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称：____________。
答案　(1)a、b、c、d、e、f、g 　 a、b、c、d、e、f 　 三 　 0 　 四 　 ⅡB　(2)三　ⅥA　16、S、硫
题组二 元素周期表中所含的信息
3．元素周期表是学习化学的重要工具。下列关于元素周期表的说法不正确的是(　　)
A．第七周期的最后一种元素为118号元素
B．元素周期表中第2纵行全部为金属元素
C．元素周期表中第ⅠA族是包含元素种类最多的纵行
D．根据元素周期表可以预测元素的存在及其性质
答案　C
解析　元素周期表中第ⅢB族是包含元素种类最多的纵行，C错误。
4．下列有关元素周期表结构的说法中正确的是(　　)
A．原子最外层电子数为2的元素一定处于周期表第ⅡA族
B．在元素周期表中金属元素和非金属元素分界线附近可以寻找合金材料
C．某元素原子核外的电子数为63，则它是第六周期副族元素
D．除短周期外，其他周期均为18种元素，副族没有非金属元素
答案　C
解析　原子最外层电子数为2的元素不一定处于周期表第ⅡA族，如He，A错误；在元素周期表中金属元素与非金属元素分界线附近可寻找半导体材料，B错误；63－2－8－8－18－18＝9，该元素处于第六周期，属于副族元素，C正确；第六周期有32种元素，D错误。
考点2　元素周期律及其应用
知识梳理
1.元素周期律
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
2．元素周期律的实质
元素原子核外电子排布的周期性变化的结果。
3．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)
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
化合价
最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)；
最低负化合价由－4→－1
相同，最高正化合价＝最外层电子数(O、F除外)
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱

4．元素周期律的应用
(1)预测同主族元素的性质：如碱金属元素的一般性质。
原子结构与性质
相同点
最外层上都只有1个电子具有相似的化学性质
不同点
从Li→Cs电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大从Li到Cs金属性逐渐增强
物理性质
相同点
碱金属除Cs略带金色光泽外，其他都是银白色有金属光泽的固体，密度较小，硬度较小，熔、沸点较低，导电、导热性良好
递变性
从Li→Cs密度逐渐增大(K反常)，熔、沸点逐渐降低
化学性质
与O2等非金属的反应
碱金属都能与O2等非金属反应，锂、钠与O2反应的化学方程式为：
4Li＋O22Li2O
2Na＋O2Na2O2
K、Rb、Cs与O2反应生成比过氧化物结构更复杂的物质
与H2O的反应
碱金属单质与水均能发生反应，生成
氢氧化物和氢气。反应的化学方程式可表示为(用M代表碱金属)2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，但反应的剧烈程度不同：从Li→Cs反应越来越剧烈，证明它们的金属性逐渐增强
(2)比较不同周期、不同主族元素的性质：如金属性Mg>Al、Ca>Mg，则金属性Ca>Al，碱性Ca(OH)2>Al(OH)3。
(3)推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，可推知元素砹(At)应为黑色固体，与氢很难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难溶于水。

元素金属性和非金属性强弱的比较
金属性比较
本质
原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断
方法
①元素在周期表中的位置：同周期左边或同主族下方元素金属性强
②在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强
③单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强
非金属性比较
本质
原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断
方法
①元素在周期表中的位置：同周期右边或同主族上方元素的非金属性强
②与H2化合越容易，最简单气态氢化物越稳定，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
注意：金属性、非金属性强弱与得失电子多少无关，只与得失电子的难易程度有关。例如AlAl3＋，NaNa＋，但金属性Na>Al。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。
(1)根据最高正化合价与族序数的关系可知，氧元素的最高正价为＋6价。(×)
错因：氧元素一般无正价。
(2)氢化物稳定性：H2S>SiH4>PH3。(×)
错因：元素非金属性：Si　>
题组训练
题组一 元素金属性和非金属性强弱的比较
1．不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是(　　)
A．单质氧化性的强弱
B．单质沸点的高低
C．单质与氢气化合的难易
D．最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱
答案　B
解析　A项，元素的非金属性越强，其单质氧化性越强；B项，单质沸点是物理性质，元素的非金属性是化学性质，物理性质不能作为判断化学性质的依据；C项，元素的非金属性越强，其单质与H2化合越容易；D项，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。
2．元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
(1)与氯元素同族的短周期元素的原子结构示意图为____________________。
(2)能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子能力)递变规律的判断依据是________(填序号)。
①Cl2、Br2、I2的熔点
②Cl2、Br2、I2的氧化性
③HCl、HBr、HI的热稳定性
④HCl、HBr、HI的酸性
答案　(1)　(2)②③
题组二 微粒半径大小的比较及应用
3．下列各组粒子中粒子半径由大到小的是(　　)
A．O、Cl、S、P
B．Al3＋、Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋
C．K＋、Mg2＋、Al3＋、H＋
D．Li、Na、K、Cs
答案　C
解析　比较粒子半径有以下原则：①同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，A为P>S>Cl；②同主族元素原子半径从上到下逐渐增大，D为Cs>K>Na>Li；③核外电子排布相同时，核电荷数越大，微粒半径越小，Mg2＋>Al3＋；④各层排布都饱和，一般电子层数越多，微粒半径越大。故只有C正确。
4．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：
元素代号
X
Y
Z
M
R
Q
原子半径/(10－10m)
1.86
0.99
1.43
1.60
0.75
0.74
主要
化合价
最高正价
＋1
＋7
＋3
＋2
＋5
—
最低负价
—
－1
—
—
－3
－2
下列说法不正确的是(　　)
A．由元素X和Q组成的化合物不可能含有共价键
B．X、Z、R的最高价氧化物对应水化物可两两反应
C．Y－半径比Q2－半径大
D．M(OH)2的碱性比XOH的碱性弱
答案　A
解析　根据提供信息，可以推断X为Na，Y为Cl，Z为Al，M为Mg，R为N，Q为O。Na和O形成的Na2O2中含有共价键，A错误；Na、Al、N的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HNO3，两两之间可发生反应，B正确；离子半径：Cl－>O2－，C正确；金属性：Na>Mg(同周期)，则Mg(OH)2的碱性比NaOH的碱性弱，D正确。
题组三 元素周期表、元素周期律的综合应用
5．元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是(　　)
A．若X＋和Y2－的核外电子层结构与Ne原子相同，则离子半径：X＋H2S，可推断出元素的非金属性强弱：Cl>S
D．Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA族和第ⅡA族，则碱性强弱：CsOH>Ba(OH)2
答案　C
解析　根据“相同电子层结构，阴上阳下”可知，阳离子的原子序数大，核内质子数多，对外层电子吸引力强，其离子半径小，A正确；金属元素和非金属元素交界处的元素可用作半导体材料，B正确；比较元素的非金属性的依据是最高价氧化物对应水化物的酸性，不是氢化物的酸性，C错误；同一周期元素，随原子序数递增，金属性逐渐减弱，由金属性Cs>Ba知最高价氧化物对应水化物的碱性：CsOH>Ba(OH)2，D正确。
6．四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是(　　)

A．原子半径：ZSi，则稳定性：H2O>SiH4，C正确；O元素位于第二周期第ⅥA族，D正确。

“三看”法快速判断简单粒子半径大小
一看电子层数：一般电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层数相同时看核电荷数，核电荷数越大，半径越小。
三看核外电子数：当电子层数、核电荷数都相同时看核外电子数，核外电子数越多，半径越大。
高考真题实战
1．(2019·全国卷Ⅰ)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
答案　C
解析　W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则Z核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，Z核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为Cl元素。Y能与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。WZ为NaCl，其水溶液呈中性，A错误；元素非金属性：Cl>P>Si，B错误；P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸，C正确；P原子最外层有5个电子，与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构，D错误。
2．(2019·全国卷Ⅱ)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。右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：Wb>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
答案　B
解析　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。
9．(2019·天津高考节选)氮、磷、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc)为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。回答下列问题：
(1)砷在元素周期表中的位置________。Mc的中子数为________。
(2)氮和磷氢化物性质的比较：
热稳定性：NH3________PH3(填“>”或“”或“　>　N2H4分子间存在氢键　(3)bc　(4)SbCl3＋H2OSbOCl↓＋2HCl(“”写成“===”亦可)　加盐酸，抑制水解
解析　(2)N—H键的键能比P—H键的键能大，稳定性NH3>PH3。组成和结构相似的物质，熔、沸点的高低与分子之间的作用力大小有关，N2H4的分子间存在着氢键，沸点：N2H4>P2H4。
(3)NH3与HI反应生成NH4I，同样PH3与HI反应生成PH4I。NH4I中有离子键和共价键，NH4I能和NaOH反应，NH4I＋NaOHNaI＋NH3↑＋H2O，NH4I能水解，NH＋H2ONH3·H2O＋H＋；PH4I与NH4I结构和性质相似，所以选b、c。
(4)由题中所给的信息知，SbCl3水解的方程式为SbCl3＋H2OSbOCl↓＋2HCl，配制SbCl3溶液时应加入稀盐酸，使平衡左移，抑制SbCl3的水解。