版步步高高三化学一轮复习 第19讲元素周期律和元素周期表.docx

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版步步高高三化学一轮复习第19讲元素周期律和元素周期表

第19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、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。

考点一　元素周期表的结构

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，从上至下排成的纵行。

3．元素周期表的结构

4．元素周期表中的特殊位置

（1）分界线：

沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画线，即为金属元素区和非金属元素区分界线（氢元素除外）。

分界线左面为金属元素区，分界线右面为非金属元素区。

（2）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。

（3）过渡元素：

元素周期表中部从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。

（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）某元素原子的核电荷数为53，则该元素位于第五周期ⅦA族（√）

（6）铁元素属于主族元素（×）

（7）0族元素原子的最外层均有8个电子（×）

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。

（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号～118号元素的位置。

答案

题组一　元素周期表的结构应用

1.在元素周期表中，铂元素如图所示，下列有关说法正确的是（　　）

A．铂是非金属元素，在常温下呈固态

B．

Pt和

Pt的核外电子数相同，互为同位素

C．“195.1”是铂的质量数

D．由78可以推出Pt为第五周期元素

答案　B

解析　铂为金属元素，A项错误；

Pt和

Pt的质子数相同，中子数不同，是两种不同核素，二者互为同位素，B项正确；“195.1”是铂元素的相对原子质量，C项错误；由78推出Pt为第六周期元素，D项错误。

2．

（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

题组二　周期表的片段在元素推断题中的应用

3.（2018·大连模拟）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、AlB．B、Mg、Si

C．O、P、ClD．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，（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。

4.（2017·柳州模拟）X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在元素周期表中位置如图所示，已知W原子的最外层电子数比内层电子数少3个，下列说法正确的是（　　）

A．氧化物对应水化物酸性W比Z强

B．Y单质与Z的氢化物水溶液反应，有沉淀生成

C．X单质氧化性强于Y单质

D．简单离子的半径：

Z＜W

答案　B

解析　X、Y、Z、W均为短周期元素，W原子的最外层电子数比内层电子数少3个，则W为Cl元素，结合元素在周期表中相对位置可知，Z为S，Y为O，X为N。

HClO为Cl的一种氧化物对应的水化物，其为弱酸，酸性比H2SO3、H2SO4都弱，A项错误；氧气和硫化氢溶液反应生成硫单质，溶液变浑浊，B项正确；非金属性：

N＜O，元素的非金属性越强，对应单质的氧化性越强，C项错误；S2－、Cl－具有相同的核外电子排布，则核电荷数越大离子半径越小，D项错误。

考点二　元素周期律及应用

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

3．元素金属性和非金属性强弱的判断方法

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在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强

②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强

③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，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

⑥元素在周期表中的位置：

左边或下方元素的金属性强

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与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强

②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，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

④元素在周期表中的位置：

右边或上方元素的非金属性强

4.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）第二周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到＋7（×）

解析　氧元素没有最高正化合价（＋6），氟元素没有正化合价。

（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（×）

（6）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（×）

（7）电子层结构相同的离子，其半径随原子序数的增大而减小（√）

1．根据元素周期律比较下列各组性质

（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．运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是（　　）

A．已知Ra是第七周期ⅡA族的元素，故Ra（OH）2的碱性比Mg（OH）2的碱性强

B．已知As是第四周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性弱

C．已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应比Na与水反应更剧烈

D．已知Cl的非金属性比S的强，故HClO的酸性比H2SO3的强

答案　D

解析　HClO、H2SO3均不是最高价含氧酸，其酸性与非金属性没有直接关系。

2．（2017·山东部分重点中学联考）四种短周期主族元素在周期表中的位置如图，则下列说法错误的是（　　）

A．若Y的最简单氢化物的沸点比M的低，则X单质可与强碱溶液反应

B．简单阴离子半径：

M＞Z＞Y

C．若Y的氢化物的水溶液呈碱性，则X的氧化物不与任何酸反应

D．最高价氧化物对应水化物的酸性：

Z＞M

答案　C

解析　若Y的最简单氢化物的沸点比M的低，则Y为C，从而推知X为Al，Al能与强碱溶液反应，A项正确；M、Z的简单阴离子电子层结构相同，则核电荷数越小，半径越大，所以简单阴离子半径：

M＞Z，M、Z的简单阴离子比Y的多一个电子层，故简单阴离子半径：

M＞Z＞Y，B项正确；若Y的氢化物的水溶液呈碱性，则Y为N，从而推知X为Si，SiO2能与氢氟酸反应，C项错误；非金属性：

Z＞M，故最高价氧化物对应水化物的酸性：

Z＞M，D项正确。

题组二　元素的金属性或非金属性与实验探究的融合

3．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（　　）

选项

事实

结论

A

与冷水反应，Na比Mg强烈

金属性：

Na＞Mg

B

Ca（OH）2的碱性强于Mg（OH）2

金属性：

Ca＞Mg

C

SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2

非金属性：

S＞C

D

t℃时，Br2＋H22HBr

K＝5.6×107

I2＋H22HI　K＝43

非金属性：

Br＞I

答案　C

解析　C项，根据事实可知，H2SO3比H2CO3酸性强，但H2SO3不是最高价含氧酸，故不能说明非金属性：

S＞C。

4．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：

_____________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）H2SO4　Na2CO3　Na2SiO3（或K2SiO3）

（2）CO2＋SiO

＋H2O===H2SiO3↓＋CO

（或2CO2＋SiO

＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO

）

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。

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。

微专题

　“位—构—性”综合推断题的解题方法

考情分析

　元素周期表和元素周期律是高考考查的热点和重点，主要以选择题的形式考查元素在周期表中的位置、结构与性质的关系。

如2017年全国卷Ⅰ第12题，卷Ⅱ第9题；2016年全国卷Ⅰ第13题，卷Ⅱ第9题；2015年全国卷Ⅰ第12题、卷Ⅱ第9题等，都是结合原子结构、元素周期表、元素及化合物知识的综合考查。

1．结构与位置互推是解题的核心

（1）掌握四个关系式：

①电子层数＝周期数；②质子数＝原子序数；③最外层电子数＝主族序数；④主族元素的最高正价＝主族序数（O、F除外），最低负价＝主族序数－8。

（2）熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律：

①“凹”型结构的“三短三长一不全，七主七副八零完”；②各周期元素种类；③稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；④同主族上下相邻元素原子序数的关系。

2．性质与位置互推是解题的关键

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：

（1）元素的金属性、非金属性；

（2）气态氢化物的稳定性；（3）最高价氧化物对应水化物的酸碱性；（4）金属与水或酸反应置换H2的难易程度。

3．结构和性质的互推是解题的要素

（1）电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性；

（2）同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似；（3）正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点；（4）判断元素金属性和非金属性的强弱。

专题训练

题组一　根据元素化合物的转化关系推断

1．（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，0.01mol·L－1r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

B．元素的非金属性Z>X>Y

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

答案　C

解析　由n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，可知Z元素为Cl，n为Cl2，再根据q的水溶液具有漂白性，可知q为HClO，由0.01mol·L－1r溶液的pH为2，可判断r为一元强酸，则r为HCl，然后根据n和p的反应条件，以及s通常是难溶于水的混合物，可知p为烷烃，s为烷烃的氯代物；根据题意，W、X、Y、Z是短周期原子序数依次增加的四种元素，可进一步推知W、X、Y分别为H、C、O。

A项，根据原子半径的变化规律，可知原子半径：

H

O＞C，再由CCl4、ClO2中化合价的正、负，可知非金属性：

O＞Cl＞C，错误；C项，氧的氢化物可能为H2O或H2O2，常温常压下二者均为液态，正确；D项，碳的最高价氧化物的水化物H2CO3为弱酸，错误。

2．（2018·山东淄博市高三仿真模拟）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。

在如图所示的物质转化关系中，p、q、m、n分别是元素W、X、Y、Z的气体单质，p和s均为有色气体，v的水溶液呈碱性。

常温下，0.1mol·L－1t溶液与0.1mol·L－1u溶液的pH均为1。

下列说法不正确的是（　　）

A．Y、W的最高价氧化物对应的水化物均为强酸

B．元素的非金属性：

Z＞Y＞X，原子半径：

X＜Z＜Y

C．s溶于水的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2

D．v的电子式可表示为

答案　D

解析　根据流程可知m、n放电条件下反应生成r，r与n反应生成有色气体s，结合题意知m为氮气，n为氧气，r为一氧化氮，s为二氧化氮，t为硝酸；另一有色气体单质p是氯气，q是氢气，v为氨气，u为氯化氢。

则X、Y、Z、W分别为氢、氮、氧、氯。

A项，Y、W的最高价氧化物对应的水化物HNO3、HClO4均为强酸，正确；B项，元素的非金属性：

O＞N＞H，即Z＞Y＞X，原子半径：

H＜O＜N，即X＜Z＜Y，正确；C项，s溶于水的反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，正确；D项，v为氨气，其电子式可表示为

，错误。

题组二　根据元素化合物的特性推断

3．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子最外层有6个电子，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。

下列叙述正确的是（　　）

A．原子最外层电子数由多到少的顺序：

Y、X、W、Z

B．原子半径由大到小的顺序：

W、Z、Y、X

C．元素非金属性由强到弱的顺序：

Z、W、X、Y

D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：

X、Y、W

答案　A

解析　由于Y是非金属性最强的元素，则Y为氟元素；X原子最外层有6个电子，属于第ⅥA族元素，且原子序数小于9，则X为氧元素；由于Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，且其原子序数大于9，则Z为铝元素；由于W的单质广泛用作半导体材料，则W为硅元素。

A项，Y、X、W、Z的原子最外层电子数分别为7、6、4、3，正确；B项，原子半径由大到小的顺序为Al、Si、O、F，错误；C项，非金属性由强到弱的顺序为F、O、Si、Al，错误；D项，简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：

F、O、Si，错误。

4．（2017·甘肃省兰州第一中学高三冲刺模拟考试）短周期原子序数依次增大的主族元素R、T、Q、W、Y、Z具有如下信息：

①R、Y原子的最外层电子数与电子层数相同；②Q是地壳中含量最高的元素，R与T的核电荷数之和等于Q的核电荷数；③W与R同主族，Z与Q同主族。

下列说法正确的是（　　）

A．Q与Y组成的常见物质是一种两性物质，能与氨水反应

B．已知WRZQ3溶液呈酸性，若将WRZQ3固体溶于水，能促进水的电离

C．元素Q与W形成的两种常见化合物中含有相同比例的阴、阳离子

D．元素T、Q、W、Y的原子半径大小为T

答案　C

解析　R、T、Q、W、Y、Z是短周期原子序数依次增大的主族元素，①R、Y原子的最外层电子数与电子层数相同，可知R是H元素；由②知Q是O元素；则T是N元素；③W与R同主族，则W是Na元素；Y原子的最外层电子数与电子层数相同，且原子序数比W大的短周期元素是Al，所以Y是Al元素；Z与Q同主族，则Z是S元素。

A项，O与Al组成的常见物质Al2O3是一种两性氧化物，能与强碱溶液反应，不能与氨水等弱碱反应，错误；B项，NaHSO3水溶液显酸性，HSO

的电离大于水解，抑制了水的电离，错误；C项，Na2O和Na2O2中，阳离子和阴离子个数比均为2∶1，正确；D项，N（T）和O（Q）同在第二周期，Na（W）和Al（Y）同在第三周期，因为电子层数越大半径越大，同周期原子序数越大，原子半径越小，故原子半径：

Q

常考短周期元素的主要化合物的特性

（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、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：

H；等物质的量的最轻的金属单质：

Li。

（5）最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：

Al。

（6）元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：

Li、Na、F。

（7）具有漂白性的物质：

氯水、二氧化硫、过氧化钠，双氧水（H2O2）。

题组三　根据原子（或离子）结构特点推断

5．（2017·湖北省武昌区高三5月调研）m、n、p、q为原子序数依次增大的短周期主族元素。

四种原子最外层电子数之和为17，n3－与p2＋具有相同的电子层结构。

下列叙述中错误的是（　　）

A．m、n、q一定是非金属元素

B．氢化物的沸点：

q＞n＞m

C．离子半径的大小：

q＞n＞p

D．m与q形成的二元化合物一定是共价化合物

答案　B

6．（2017·湖南省高考冲刺预测卷）W、X、Y、Z是四种短周期非金属元素，原子序数依次增大，X、Y原子核外L电子层的电子数之比为3∶4，且Y的原子半径大于X的原子半径，X、Y、Z的最外层电子数之和为16，W的简单离子W－能与水反应生成单质W2。

下列说法正确的是（　　）

A．单质的沸点：

X>Z

B．X与W形成的化合物中只有极性键

C．阴离子的还原性：

W>X

D．W、X、Y可形成三元离子化合物

答案　C

解析　W、X、Y、Z是四种短周期非金属元素，原子序数依次增大，W的简单离子W－能与水反应生成单质W2，则W应该是H；X、Y原子核外L电子层的电子数之比为3∶4，且Y的原子半径大于X的原子半径，这说明Y位于X的下一周期，因此X一定是O。

X、Y、Z的最外层电子数之和为16，因此Y、Z的最外层电子数之和为10，二者一定位于第三周期，且都是非金属，所以满足条件的是Si和S。

A项，S单质常温下是固体，氧气的沸点低于硫的沸点，错误；B项，O与H形成的化合物H2O2中含有极性键和非极性键，错误；C项，非金属性H小于O，则阴离子的还原性：

H>O，正确；D项，H、O、Si三种元素不能形成三元离子化合物，错误。

题组四　依据残缺的周期表判断

7．a、b、c、d、e五种元素在周期表前四周期的位置如下图所示，下列说法正确的是（　　）

A．元素b位于第ⅥA族，有＋6、－2两种常见化合价

B．元素c的气态氢化物的稳定性比元素b的强

C．元素b、c、d的原子半径大小顺序：

r（d）>r（c）>r（b）

D．元素e的单质可能是一种半导体材料

答案　D

解析　A项，氧元素没有最高正价，错误；B项，氧元素非金属性强于磷，元素c的气态氢化物的稳定性比元素b的弱，错误；C项，同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大，则元素b、c、d的原子半径大小顺