2021年高考化学一轮复习讲义 第5章 第18讲　元素周期律和元素周期表

第18讲　元素周期律和元素周期表
考纲要求　1.掌握元素周期律的实质；了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。2.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。3.以ⅠA和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。4.了解金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质递变规律。


1．原子序数
按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为原子序数，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2．编排原则
(1)周期：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行。
(2)族：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵列。
3．元素周期表的结构

总结
元素周期表
问题思考
(1)甲、乙是元素周期表中同一周期的ⅡA族和ⅦA族元素，原子序数分别为m、n，则m和n的关系为_________________________________________________________________。
答案　n＝m＋5　n＝m＋15　n＝m＋29
(2)甲、乙是元素周期表中同一主族相邻周期的两种元素(其中甲在上一周期)，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能是__________________________。
答案　x＋2　x＋8　x＋18　x＋32
(3)若A、B是相邻周期同主族元素(A在B的上一周期)，A、B所在周期分别有m种和n种元素，A的原子序数为x，B的原子序数为y，则x、y的关系为____________。
答案　y＝x＋m或y＝x＋n
(4)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，写出分界线处金属的元素符号，并用阴影表示出过渡元素的位置。
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。

答案


(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(√)
(5)包含元素种数最多的族是ⅠA族(×)
(6)形成化合物种数最多的元素在ⅣA族(√)

(1)含元素种类最多的族是第ⅢB族，共有32种元素。
(2)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(1～2个)。
(3)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。

题组一　依据元素周期表结构推断原子序数
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(　　)


答案　C
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
答案　A

直接相邻的“┳”型、“┻”型、“╋”型原子序数关系
(1)
(2)
(3)
(4)
题组二　周期表的片段在元素推断题中的应用
3.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
答案　C
解析　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，由(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。
4．元素周期表短周期的一部分如表所示。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中，正确的是(　　)

A．D在过量的B中燃烧的主要产物为DB3
B．C的氢化物的水溶液酸性比E的强
C．A与B形成的阴离子可能有AB、A2B
D．E单质中由于形成了氢键，所以很容易液化
答案　C
解析　根据五种元素在元素周期表中的相对位置，可以确定A为碳、B为氧、C为氟、D为硫、E为氯。A项，硫在氧气中燃烧生成SO2，错；B项，氢氟酸为弱酸，其酸性比盐酸的弱，错；C项，碳与氧形成的阴离子较多，AB为碳酸根离子，A2B为草酸根离子，对；D项，氯气单质分子中没有氢原子，也就不存在氢键，错。

1．元素周期律

2．主族元素的周期性变化规律
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子结构
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
离子半径
阳离子逐渐减小阴离子逐渐减小r(阴离子)＞r(阳离子)
逐渐增大
性质
化合价
最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)负化合价＝－(8－主族序数)
相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外)
元素的金属性和非金属性
金属性逐渐减弱
非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
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
气态氢化物的稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱

问题思考
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)＞　＞

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)预测元素的性质(由递变规律推测)
①比较不同周期、不同主族元素的性质
如：金属性：Mg＞Al、Ca＞Mg，则碱性：Mg(OH)2＞Al(OH)3、Ca(OH)2＞Mg(OH)2，则Ca(OH)2＞Al(OH)3(填“＞”“＜”或“＝”)。
②推测未知元素的某些性质
如：已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶；再如：已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)应为有色固体，与氢难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。
(3)启发人们在一定区域内寻找新物质
①半导体元素在金属与非金属分界线附近，如：Si、Ge、Ga等。
②农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。
③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。

(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)第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性(×)
(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)元素的氧化物对应的水化物酸性越强，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(×)

题组一　“微粒”半径大小的比较
1．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。
题组二　元素金属性、非金属性的判断
2．下列事实能说明氯的非金属性比硫强的是________________________________(填序号)。
①HCl的溶解度比H2S大　②HCl的酸性比H2S强　③HCl的稳定性比H2S大　④HCl的还原性比H2S弱⑤HClO4的酸性比H2SO4强　⑥Cl2与铁反应生成FeCl3，而S与铁反应生成FeS　⑦Cl2能与H2S反应生成S　⑧在周期表中Cl处于S同期的右侧　⑨还原性：Cl－Si，则A中加________、B中加Na2CO3、C中加________，观察到C中溶液的现象为____________________。
(6)若A中改加浓HNO3，能否证明非金属性：C>Si？为什么？应怎样改进？
答案　(1)钾　铝　(2)不合理，用碱性强弱比较金属性强弱时，一定要用元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较，NH3·H2O不是N元素最高价氧化物对应的水化物　(3)分液漏斗　防止倒吸　(4)浓盐酸　KMnO4
Na2S　S2－＋Cl2===S↓＋2Cl－　(5)硫酸　Na2SiO3　有白色胶状沉淀产生
(6)否，因为浓HNO3具有挥发性，C中白色胶状沉淀也可能是HNO3和Na2SiO3反应生成的。可以在两个装置之间加一个装有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去HNO3。
解析　(4)由题中所给药品可知可用Na2S与氯气发生置换反应判断非金属性强弱，因为无加热装置，所以只能选择KMnO4与浓盐酸反应制取氯气。(5)由B中药品Na2CO3可知，用最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断非金属性强弱，所以A中加入硫酸，B、C装置中加入相应的盐。
题组四　根据元素周期律预测元素的性质
5．应用元素周期律分析下列推断，其中正确的是(　　)
A．铊(Tl)与铝同主族，其单质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应
B．气态氢化物的稳定性HF低于HCl
C．硒(Se)位于元素周期表第ⅥA族，其最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱
D．第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性
答案　C
解析　在元素周期表中，铊位于铝的下面，其金属性比铝的金属性强，不与碱反应，A项错误；氟的非金属性比氯强，气态氢化物稳定性HF较强，B项错误；NH3的水溶液呈碱性，D项错误。

依据周期律预测元素性质的流程
对于同一主族的陌生元素，首先确定它在元素周期表中的位置，然后确定它是金属元素还是非金属元素，再根据同族元素性质的相似性、递变性及同周期元素性质的变化规律(元素周期律)，来推测该元素及其化合物的性质。

1．(2019·海南，7改编)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年，联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”。下列有关化学元素周期表的说法正确的是(　　)
A．元素周期表共有18列，所以共有18个族
B．ⅦA族元素的非金属性自上而下依次减弱
C．主族元素均呈现与其族数相同的最高化合价
D．第二周期主族元素的原子半径自左向右依次增大
答案　B
解析　元素周期表共有18纵列，也就是共有18列，但只有16个族，A错误；由于同一主族的元素从上到下，原子半径逐渐增大，原子获得电子的能力逐渐减弱，所以ⅦA族元素的非金属性自上而下依次减弱，B正确；主族元素一般呈现与其族数相同的最高化合价，O、F非金属性强，O没有与族序数相等的最高正化合价，F没有正价，C错误； 第二周期主族元素的原子半径自左向右依次减小，D错误。


2．(2019·江苏，8)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层有2个电子，Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料，W与X位于同一主族。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：r(W)＞r(Z)＞r(Y)＞r(X)
B．由X、Y组成的化合物是离子化合物
C．Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强
D．W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
答案　B
解析　“X是地壳中含量最多的元素”，则X为O元素，“Y原子的最外层有2个电子”，Y的原子序数大于X，则Y为Mg元素，“Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料”，则Z为Si元素，“W与X位于同一主族”，则W为S元素。A项，原子半径：r(Mg)＞r(Si)＞r(S)＞r(O)，错误；B项，MgO为离子化合物，正确；C项，非金属性：Si＜S，则酸性：H2SiO3＜H2SO4，错误；D项，非金属性：S＜O，则热稳定性：H2S＜H2O，错误。
3．(2019·北京，8)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.In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　Rb为碱金属，属于第五周期元素，故In亦为第五周期元素，In与Al同主族，即为第ⅢA族元素，A项正确；In的中子数为115－49＝66，质子数为49，质子数等于核外电子数，故中子数与电子数之差为17，B项正确；同主族元素，从上到下，原子半径逐渐增大，故原子半径：In>Al，C项正确；同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱，故其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，即碱性：In(OH)3