备战高考化学一轮复习第16讲元素周期律和元素周期表讲义2.docx

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备战高考化学一轮复习第16讲元素周期律和元素周期表讲义2

第16讲　元素周期律和元素周期表

考纲微解读

考向微预测

1.掌握元素周期律的实质，了解元素周期表（长式）的结构及其应用

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的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

　　元素周期律及其应用是每年必考的热点，主要是以选择题形式考查“位、构、性”的关系，以填空题考查综合推断。

高考试题中，题型稳中有变，考查方式为用元素周期表及元素周期律结合化学反应原理知识进行现象解释、定性推断、归纳总结等。

复习时要掌握同周期、同主族元素性质的递变规律，注意特性。

理清元素的“位、构、性”之间的关系，用好元素周期表这一重要工具。

微考点1　元素周期表

1．原子序数

对于一个原子：

原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数＝质量数－中子数。

2．元素周期表

（1）编排原则

①按原子序数递增顺序从左到右排列。

②将电子层数相同的元素排成一横行，共有7个横行。

③把最外层电子数相同的元素按原子序数递增的顺序从上到下排成一纵列，共有18列。

（2）周期

7个横行，7个周期

（3）族

18列，16个族

（4）分区

①分界线：

沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线（氢元素除外）。

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。

3．元素周期表中的特殊位置

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）超铀元素：

在锕系元素中92号元素铀（U）以后的各种元素。

微助学

我的闪记

1．元素周期表的结构

“七横行七周期，三短三长一不全；十八纵行十六族，七主七副一Ⅷ一0”。

2．从左到右族的分布

ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0。

3．0族元素原子序数

He　2，Ne　10，Ar　18，Kr　36，Xe　54，Rn　86。

4．同周期第ⅡA和第ⅢA原子序数的差值可能为1、11、25。

微诊断

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

1．同一周期的相邻主族元素的原子序数之差为1。

（×）

提示　元素周期表中第ⅡA族与第ⅢA族中间隔着副族，所以同一周期的第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差1、11或25。

2．同一主族第四周期元素比第三周期元素的原子序数大8。

（×）

提示　排在过渡元素前面的主族，其中同一主族第四周期元素比第三周期元素的原子序数大8，后面的大18。

3．每个周期都是从碱金属元素开始到稀有气体元素结束。

（×）

提示　第一周期从H开始。

4．最外层电子数是2的元素，都是ⅡA族元素。

（×）

提示　最外层电子数是2的元素可能是稀有气体元素He，也可能是过渡元素。

5．元素周期表中镧系、锕系都占据同一格，它们都是同位素。

（×）

提示　镧系、锕系都占据同一格，但它们不是同位素。

6．位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于ⅠA族，原子序数为x，乙位于ⅢA族，则乙原子序数可能为x＋19。

（×）

提示　如果甲、乙两种元素都是第二或第三周期，则乙原子序数为x＋2；如果甲、乙两种元素都是第四或第五周期，则乙原子序数为x＋12；如果甲、乙两种元素都是第六周期，则乙原子序数为x＋26。

微练一　元素周期表结构的考查

1．下列叙述中正确的是（　　）

A．除零族元素外，短周期元素的最高正化合价在数值上都等于该元素所属的族序数

B．除短周期外，其他周期均有18种元素

C．副族元素中没有非金属元素

D．碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素

解析　氧元素无＋6价，氟无正价，A项错误；第六、七周期有32种元素，B项错误；碱金属元素是指第ⅠA族中除去H的所有元素，D项错误。

答案　C

2．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（　　）

解析　本题常由于对于元素周期表的结构掌握不实造成错误。

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，由此分析比较得出C项符合题意。

答案　C

微练二　考查元素周期表的整体结构

3．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________周期第________族；i元素位于第________周期第________族。

（2）f元素位于第________周期第________族，请按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量：

________________。

答案　

（1）a、b、c、d、e、f、g　a、b、c、d、e、f　三　0　四　ⅡB

（2）三　ⅥA　

1．元素周期表结构中隐含的两条规律

（1）同周期主族元素原子序数差的关系

①短周期元素原子序数差＝族序数差。

②两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差。

两元素分布在过渡元素两侧时，四或五周期元素原子序数差＝族序数差＋10，六周期元素原子序数差＝族序数差＋24。

③第四、五周期的第ⅡA与ⅢA族原子序数之差都为11，第六周期为25。

（2）同主族、邻周期元素的原子序数差的关系

①ⅠA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差2、8、8、18、18、32。

②ⅡA族和0族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32。

③ⅢA～ⅦA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32。

2．强化记忆元素周期表的结构

微练三　元素在周期表中位置的推断

4.X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表的位置如图所示，若W原子的最外层电子数是内层电子总数的

。

下列说法中不正确的是（　　）

A．原子半径从大到小的排列顺序为X>Y>Z>W

B．X元素对应的气态氢化物的水溶液具有碱性

C．Y的两种同素异形体在一定条件下可以相互转化

D．原子核内质子数W>Z

解析　由均为短周期元素知，X、Y处于第二周期，Z、W处于第三周期，由W原子的最外层电子数是内层电子总数的

，可知W为Cl，推知Z为S，Y为O，X为N。

结合原子半径在周期表中的变化规律可知，A项错误，应为Z>W>Y、X>Y；X元素对应的气态氢化物是氨气，其水溶液具有碱性，B项正确；Y的两种同素异形体O2、O3可以相互转化，C项正确；原子核内质子数Cl>S，D项正确。

答案　A

利用稀有气体元素确定主族元素位置

第一～第七周期稀有气体元素的原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118。

确定主族元素在周期表中位置的方法：

原子序数－最邻近的稀有气体元素的原子序数＝ΔZ。

微考点2　元素周期律

1．定义

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周期性变化的结果。

3．具体表现形式

微助学

解答元素周期律（表）的“六大误区”

常见误区

出错原因

误区1

误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的元素

忽视了ⅠA族的H的最高正价为＋1价，最低负价为－1价

误区2

误认为主族元素的最高正价一定等于其族序数

忽视了氧无最高正价，氟无正价

误区3

误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强

忽视了关键词“最高价”

误区4

误认为失电子难的原子得电子的能力一定强

忽视了稀有气体元素的原子失电子难，得电子也难

误区5

误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差都等于1

忽视了长周期也有相差11或25的情况

误区6

误认为得（失）电子的数目越多，元素的非金属性（金属性）越强

忽视了元素原子得失电子的数目多少与元素的非金属性、金属性强弱没有必然的联系

微诊断

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

1．酸性：

H2SO3＞H2CO3，所以非金属性：

S＞C。

（×）

提示　利用酸的酸性判断元素非金属性强弱时，一定要用最高价氧化物对应水化物即最高价含氧酸的酸性强弱判断，H2SO3不是S的最高价含氧酸。

2．酸性：

HCl＞H2S，所以非金属性：

Cl＞S。

（×）

提示　HCl、H2S均属于气态氢化物，只能用气态氢化物的稳定性来判断元素非金属性强弱，一定不能用其酸性来判断。

3．金属M、N分别与氯气反应生成MCl、NCl2，可知M的金属性小于N的金属性。

（×）

提示　金属性强弱与失电子的多少无关，与失电子的难易程度有关。

4．同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱。

（×）

提示　没有注明最高价。

5.第二周期元素从左到右，最高正价从＋1价递增到＋7价。

（×）

提示　第二周期元素中F元素无正价，O元素一般不显正价。

W、X、Y、Z为四种短周期主族元素，其原子序数依次增大，X的最外层电子数是其电子层数的3倍，Y与X位于同一主族，W的简单氢化物是常用的制冷剂。

下列说法正确的是（　　）

A．X的氢化物的稳定性一定大于Z的氢化物的稳定性

B．Z的氧化物对应水化物的酸性一定强于Y的氧化物对应水化物的酸性

C．Z单质比Y单质更容易与H2化合

D．因为Z的氢化物的水溶液酸性强于Y的，所以Z的非金属性强于Y

【错解】　B和D选项。

【错因】　判断元素非金属性或金属性的强弱时，应根据元素最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性的强弱进行判断，而不是普通氧化物，也不是氢化物。

【正解】　根据“X的最外层电子数是其电子层数的3倍，Y与X位于同一主族”，可以确定X为O元素、Y为S元素；根据“W、X、Y、Z为四种短周期主族元素，其原子序数依次增大”，可以确定Z为Cl元素；根据“W的简单氢化物是常用的制冷剂”，可以确定W为N元素。

Cl的氢化物为HCl，而O元素不仅可以形成氢化物H2O，还可以形成氢化物H2O2，H2O2不稳定，受热易分解，其稳定性小于HCl的，A项错误；HNO3为强酸，而HClO则是弱酸，B项错误；元素的非金属性越强，对应的单质越易与H2化合，C项正确；不能根据元素对应氢化物的水溶液酸性强弱，推断元素的金属性或非金属性强弱，两者之间不存在因果关系，D项错误。

微练四　元素金属性和非金属性强弱的比较

5．

（1）下列事实能说明氯元素原子得电子能力比硫元素原子强的是________________（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同周期的右侧

⑨还原性：

Cl－

（2）有三种金属元素A、B、C，在相同条件下，B的最高价氧化物的水化物的碱性比A的最高价氧化物的水化物的碱性强；若将A、C相连后投入稀硫酸中，发现C表面有明显气泡产生，则这三种金属元素的原子失电子能力由强到弱的顺序是________（用“>”连接）。

解析　

（1）元素原子得电子能力的强弱与元素氢化物的溶解性无关，所以①不符合题意；氢化物的酸性强弱和元素原子得电子能力大小没有固定的对应关系，所以②也不符合题意，其他均符合题意。

（2）由金属B的最高价氧化物的水化物的碱性比A的最高价氧化物的水化物的碱性强，可判断失电子能力：

B>A；又根据A与C形成原电池，C作正极，可判断失电子能力：

A>C，故三种金属元素的原子失电子能力：

B>A>C。

答案　

（1）③④⑤⑥⑦⑧⑨　

（2）B>A>C

元素金属性、非金属性强弱的比较

1．比较元素金属性强弱的方法

（1）根据原子结构

原子半径（电子层数）越大，最外层电子数越少，金属性越强，反之越弱。

（2）根据在周期表中的位置

①同周期元素，从左至右，随原子序数的增加，金属性减弱，非金属性增强。

②同主族元素，从上至下，随着原子序数的增加，金属性增强，非金属性减弱。

（3）根据金属活动性顺序表

金属的位置越靠前，其金属性越强。

（4）根据实验

①根据金属单质与水（或酸）反应的难易程度：

越易反应，则对应金属元素的金属性越强。

②根据金属单质与盐溶液的置换反应。

A置换出B，则A对应的金属元素比B对应的金属元素金属性强。

③根据金属单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱：

单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强（Fe对应的是Fe2＋，而不是Fe3＋）。

④根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：

碱性越强，则对应金属元素的金属性越强。

⑤根据电化学原理：

不同金属形成原电池时，作负极的金属活泼；在电解池中的惰性电极上，先析出的金属其对应的元素不活泼。

2．比较元素非金属性强弱的方法

（1）同周期元素从左到右，非金属性增强；同主族元素从上到下，非金属性减弱。

（2）单质与H2化合生成气态氢化物越容易，生成的气态氢化物越稳定，说明其非金属性越强。

（3）最高价氧化物对应水化物的酸性越强，说明其非金属性越强。

（4）元素的原子对应阴离子的还原性：

阴离子还原性越强，元素的非金属性就越弱。

（5）与盐溶液的置换反应中，活泼性强的非金属置换活泼性弱的非金属（氟除外）。

微练五　微粒半径大小的比较

6．下列离子中半径最大的是（　　）

A．Na＋　　　B．Mg2＋　　　C．O2－　　　D．F－

解析　4种离子的核外电子排布相同，核电荷数大的，离子半径反而小，故选C。

答案　C

7．已知短周期元素的四种离子A2＋、B＋、C3－、D－具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是（　　）

A．原子序数：

D>C>B>A

B．原子半径：

B>A>C>D

C．离子半径：

C3－>D－>A2＋>B＋

D．氧化性：

A2＋>B＋，还原性：

C3－

解析　由于四种离子具有相同的电子层结构，离子所对应的元素应位于相邻两个周期，根据阴阳离子所带的电荷数，得出元素在周期表中的位置关系：

。

原子序数大小应为A>B>D>C，A项错误；根据原子半径的递变规律，可以判断B项正确；离子半径应为C3－>D－>B＋>A2＋，C项错误；还原性为C3－>D－，D项错误。

答案　B

1．微粒半径大小的比较方法

（1）同周期元素的原子或最高价阳离子半径从左到右逐渐减小（稀有气体元素除外），如Na>Mg>Al>Si；Na＋>Mg2＋>Al3＋。

（2）同主族元素的原子或离子半径从上到下逐渐增大，如Li

（3）电子层结构相同（核外电子排布相同）的离子半径（包括阴、阳离子）随核电荷数的增加而减小，如Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－的离子半径大小排列为O2－>F－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。

可归纳为电子层排布相同的离子，（表中位置）阴离子在阳离子前一周期，（原子）序数大的半径小。

概括为“阴前阳下，径小序大”。

（4）核电荷数相同（即同种元素）的微粒半径大小为阳离子<中性原子<阴离子，价态越高的微粒半径越小，如Fe3＋

（5）电子数和核电荷数都不同的，一般可通过一种参照物进行比较。

如比较Al3＋和S2－的离子半径大小，可找出与Al3＋电子数相同、与S2－同一族元素的O2－进行比较，Al3＋

2．“三看”法快速判断简单粒子半径大小

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。

微练六　元素性质递变规律的实验探究

8．某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下表：

实验方案

实验现象

①用砂纸摩擦后的镁带与沸水反应，再向反应后的溶液中滴加酚酞

A.浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色

②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水

B.产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色

③钠与滴有酚酞试液的冷水反应

C.反应不十分强烈，产生可燃性气体

④镁带与2mol·L－1的盐酸反应

D.剧烈反应，产生可燃性气体

⑤铝条与2mol·L－1的盐酸反应

E.生成白色胶状沉淀，既而沉淀消失

⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量

F.生成淡黄色沉淀

请你帮助该同学整理并完成实验报告：

（1）实验目的：

_____________________________。

（2）实验用品

仪器：

___________________________________，

药品：

_______________________________________________

________________________________________________________。

（3）实验内容：

（填写题给信息表中的序号）

实验方案

实验现象

有关化学方程式

（4）实验结论：

_______________________________________。

（5）请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因：

_______________________________________________________

______________________________________________________。

（6）请你补充两组简单易行的实验方案，证明此周期中另外两种元素性质的递变规律：

________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________。

答案　

（1）验证第三周期元素从左到右金属性递减、非金属性递增的规律

（2）试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管等　镁带、钠、铝条、新制氯水、新制饱和硫化氢溶液、2mol·L－1的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞试液、AlCl3溶液

（3）

实验

方案

实验

现象

有关化学方程式

③

A

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

①

B

Mg＋2H2O

Mg（OH）2＋H2↑

⑤

C

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

④

D

Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑

⑥

E

AlCl3＋3NaOH===Al（OH）3↓＋3NaCl

Al（OH）3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O

②

F

H2S＋Cl2===2HCl＋S↓

（4）金属性：

Na>Mg>Al；非金属性：

Cl>S

（5）Na、Mg、Al、S、Cl原子核外都有三个电子层，但最外层电子数依次为1、2、3、6、7，原子半径随电子数增多而减小，所以原子核对最外层电子的吸引力依次增强，失电子能力减弱，得电子能力增强

（6）方案一：

测定0.1mol·L－1的Na2SiO3、Na3PO4的pH，由此判断两种盐溶液的水解能力，得出硅酸、磷酸两种最高价含氧酸的酸性强弱顺序，进而得出硅、磷两种元素非金属性强弱的顺序

方案二：

在硅酸钠溶液中滴加磷酸溶液，可发生反应生成硅酸沉淀，进而得出硅、磷两种元素非金属性强弱的顺序

微考点3　元素周期律和元素周期表应用的重要意义

一、元素周期表、元素周期律的应用

1．为新元素的发现及预测它们原子结构和性质提供线索。

2．寻找新材料

（1）半导体材料：

金属与非金属交界处的元素。

（2）优良的催化剂：

过渡元素。

（3）耐高温、耐腐蚀的特种合金材料：

ⅢB到ⅡB的过渡元素。

（4）高效农药：

含Cl、P、S、N、As等元素的化合物。

二、主族元素性质的特殊性

氢

质量最轻的元素，其单质可以填充气球

碳

形成化合物最多的元素；可形成自然界硬度最大的物质；气态氢化物中含氢质量分数最大的元素

氮

空气中含量最多的元素；气态氢化物的水溶液呈碱性的元素，气态氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐

氧

地壳中含量最多的元素；气态氢化物的沸点最高的元素；氢化物在通常状况下呈液态的元素

续表

氟

最活泼的非金属元素；无正价的元素；无含氧酸的非金属元素；无氧酸可腐蚀玻璃的元素；气态氢化物最稳定的元素；阴离子的还原性最弱的元素

钠

短周期元素中与水反应较剧烈的金属元素，最高价氧化物的水化物碱性最强的元素；短周期主族元素中原子半径最大的元素；与氧气在加热条件下反应生成过氧化物（Na2O2）的元素；焰色反应为黄色的元素

铝

地壳中含量最多的金属元素；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

硅

良好的半导体材料，地壳中含量第二的元素，能跟强碱溶液反应，还能被氢氟酸溶解

硫

淡黄色晶体，它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应

氯

短周期元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素

微助学

“三角”规律

元素周期表中的“三角”规律

若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置，则有关的各种性质均可排出顺序（但D不能参与排列）。

1．原子半径：

C>A>B。

2．金属性：

C>A>B。

3．非金属性：

B>A>C。

“位—构—性”题推断步骤

　步骤1：

根据结构首先判断其在元素周期表中的位置。

步骤2：

根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质（也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置，进而推断出其结构）。

微诊断

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

1．最外层电子数相同的元素一定都在同一族。

（×）

提示　最外层电子数相同的元素不一定在同一族，如He、Be、Fe分别在不同的族。

2．根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高价都是＋7价。

（×）

提示　氟元素没有正化合价，其最高价为0价。

3．原子序数为29的元素位于元素周期表的第四周期ⅠB族。

（√）

4．电子层数多，原子半径不一定大。

（√）

提示　原子半径不只与电子层数有关，与电子排布也有关。

电子层数多，原子半径不一定大，如锂原子半径为0.152nm，氯原子半径为0.099nm。

5．Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应比Na与水的反应更剧烈，碱性：

CsOH

（×）

提示　碱性：

CsOH>NaOH。

微练七　“序、层”规律和“序、价”规律的应用

9．X和Y是短周期元素，二者能形成化合物X2Y3，若Y的原子序数为n，则X的原子序数不可能是（　　）

A．n－8B．n－3

C．n－1D．n＋5

解析　由化学式X2Y3可知，X为＋3价，Y为－2价，即X可能为第ⅢA族或第ⅤA族元素。

有如下几种可能：

（1）ⅢA　　ⅥA　　

（2）ⅤA　　ⅥA

XYXY

5B8O