高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第2讲元素周期表和元素周期律教案

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1．原子序数
(1)含义：按照元素在元素周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。
(2)存在关系：原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。
2．元素周期表的编排原则
3．元素周期表的结构
(1)元素周期表的结构
(2)元素周期表的结构分解图示
eq \a\vs4\al(元素周期表) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(周期（7个）\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(短周期\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(第一、二、三周期,元素种数分别为2、8、8种)),长周期\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(第四、五、六、七周期,元素种数分别为18、18、32、32种)))),族（16个）\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(主族：由短周期和长周期共同构,成，共7个,副族：完全由长周期元素构成，,共7个,Ⅷ族：第8、9、10共3个纵列,0族：第18纵列)),))
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。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。
4．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，第四或第五周期元素原子序数差＝族序数差＋10，第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
①第ⅠA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。
②第ⅡA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。
③第ⅢA～ⅦA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32。
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.7·浙江选考)H与Na在元素周期表中处于同一主族(√)
(2)(2020.1·浙江选考)同一周期中，ⅡA与ⅢA族元素原子的核电荷数都相差1(×)
(3)(2019.4·浙江选考)第35号元素的单质在常温常压下是液体(√)
(4)(2019.4·浙江选考)位于第四周期第ⅤA族的元素为非金属元素(√)
(5)(2019.4·浙江选考)第七周期0族元素的原子序数为118(√)
(6)第ⅠA族元素称为碱金属元素，第ⅦA族元素称为卤族元素(×)
[通关2] (2021·江西赣州四校联考)下列关于现行元素周期表的说法正确的是( )
A．元素周期表是按相对原子质量逐渐增大的顺序从左到右排列的
B．最外层电子数相同的元素都是同一族
C．同族元素的最外层电子数一定相同
D．同周期元素的电子层数相同
D [元素周期表是按原子核电荷数递增的顺序排列而成的，A项错误；最外层电子数相同的元素不一定是同一族，如He和Mg最外层都有2个电子，但分别处于0族和第ⅡA族，B项错误；对于副族元素和第Ⅷ族及0族元素来说，同族的最外层电子数不一定相同，C项错误；同周期元素具有相同的电子层数，D项正确。]
[通关3] (2021·北京四中检测)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＋11
C．5x＋14 D．5x＋16
A [由四种元素在周期表中的位置可知，D、B、E分别在周期表的第二、三、四周期，若B元素的核电荷数为x，则A的原子序数为x－1，C的原子序数为x＋1，D的原子序数为x－8，E的原子序数为x＋18，则五种元素的核电荷数之和为x＋(x－1)＋(x＋1)＋(x－8)＋(x＋18)＝5x＋10。]
[通关4] (2021·吉林通榆一中检测)俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子，中文名“镆”，读音是 mò。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素，中文名则定为“鉨”字的简化形式，读作 nǐ。下列有关此三种元素的叙述正确的是( )
A．115号元素在第六周期
B．113号元素在第七周期ⅢA族
C．115号和113号元素都是非金属元素
D．镅元素和115号元素不在同一周期
B [ 95号元素镅、115号元素、113号元素，原子序数都大于86而小于118，所以都在第七周期；115号比118号原子序数少3，应在第ⅤA族，113号元素在第ⅢA族；113号元素和115号元素都是金属元素。]
知识点2 元素周期律及其应用
1．元素周期律
2．主族元素的周期性变化规律
3.元素周期表和元素周期律的应用
(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
例如，元素的金属性：Mg>(填“>”或“<”，下同)Al，则碱性：Mg(OH)2>Al(OH)3。
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AgAt不溶于水等。
(3)启发人们在一定区域内寻找新物质
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020.1·浙江选考)同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐增大(×)
(2)(2019·海南卷)ⅦA族元素的非金属性自上而下依次减弱(√)
(3)(2019·海南卷)主族元素均呈现与其族序数相同的最高化合价(×)
(4)(2019·海南卷)第二周期主族元素的原子半径自左向右依次增大(×)
(5)(2018·天津卷)热稳定性：HCl[通关2] (2020·江苏卷)下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是( )
A．NaOH的碱性比Mg(OH)2的强
B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱
C．原子半径r：r(Br)＞r(Cl)＞r(Mg)＞r(Na)
D．原子的最外层电子数n：n(Na)＜n(Mg)＜n(Cl)＜n(Br)
A [金属性：Na＞Mg，故碱性：NaOH＞Mg(OH)2，A项正确。氯和溴均属于卤族元素，同一主族元素从上到下单质的氧化性逐渐减弱，得电子能力：Cl2＞Br2，B项错误。同一周期主族元素，从左到右原子半径依次减小，则r(Na)＞r(Mg)＞r(Cl)，C项错误。氯和溴属于同一主族，最外层电子数相等，D项错误。]
[通关3] (2019·北京卷)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ⅢA族元素
B． eq \\al(\s\up1(115),\s\d1( 49)) 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
D [Rb位于第五周期ⅠA族，In的原子序数比Rb大49－37＝12，位于ⅢA族，A项正确； eq \\al(\s\up1(115),\s\d1( 49)) In的中子数为115－49＝66，电子数为49，两者之差为66－49＝17，B项正确；In和Al同主族，In位于Al的下方，则In的原子半径大于Al，C项正确；金属性Rb>In，则碱性RbOH>In(OH)3，D项错误。]
[通关4] (2021·江苏苏州四校联考)元素A的阳离子aAm＋与元素B的阴离子bBn－具有相同的电子层结构。以下关于A、B元素性质的比较中，正确的是( )
①原子序数：A>B ②离子半径：aAm＋B ⑤A的最高正价与B的最低负价的绝对值相等 ⑥b＝a＋m－n
A．②③④ B．①②④
C．④⑤⑥ D．②⑤⑥
B [阳离子aAm＋与阴离子bBn－具有相同的电子层结构，二者的核外电子数相同，则有a－m＝b＋n，⑥错误；A元素处于B元素的下一周期，则元素所在周期序数：A>B，④正确；原子序数：A>B，原子半径：A>B，则①正确，③错误。电子层结构相同的离子，核电荷数越小，离子半径越大，则离子半径：aAm＋[通关5] (2021·四川成都七中检测)我国在砷化镓太阳能电池研究方面国际领先。砷(As)和镓(Ga)都是第四周期元素，分别属于ⅤA和ⅢA族。下列说法中，不正确的是( )
A．原子半径：Ga>As>P
B．热稳定性：NH3>PH3>AsH3
C．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4
D．Ga(OH)3可能是两性氢氧化物
C [同周期自左而右，原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，所以原子半径Ga>As>P，A项正确；同主族自上而下非金属性减弱，非金属性N>P>As，非金属性越强，氢化物越稳定，所以热稳定性：NH3>PH3>AsH3，B项正确；同周期自左而右，非金属性增强，同主族自上而下非金属性减弱，所以非金属性S>P>As，所以酸性H2SO4>H3PO4>H3AsO4，C项错误；镓(Ga)是第四周期ⅢA族元素，与Al同族，与Al具有相似性质，氢氧化铝是两性氢氧化物，Ga金属性虽然比Al强，但可能具有两性，D项正确。]
训练(二十五) 元素周期表和元素周期律
1．(2021·北京平谷区一模)下列不能用元素周期律原理解释的是( )
A．金属性：K＞Na
B．气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3
C．酸性：HCl＞H2SO3
D．Br2从NaI溶液中置换出I2
C [同主族元素，自上而下原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，则金属性：K＞Na，A项正确；由于非金属性：O＞N，则气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3，B项正确；元素的最高价氧化物对应水化物的酸性与元素的非金属性有关，HCl的酸性与共价键有关，不能用元素周期律解释HCl和H2SO3的酸性强弱，C项错误；非金属性：Br＞I，则单质的氧化性：Br2＞I2，故Br2与NaI溶液发生反应：Br2＋2NaI===2NaBr＋I2，D项正确。]
2．(2020·北京西城区三模)下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是( )
A．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
B．稳定性：HCl＞HI
C．碱性：KOH＞NaOH
D．酸性：HClO4＞H2SO4
A [Na2CO3、NaHCO3的热稳定性与元素周期律无关，A项错误；元素的非金属性：Cl>I，则稳定性：HCl＞HI，B项正确；元素的金属性：K>Na，则碱性：KOH＞NaOH，C项正确；元素的非金属性：Cl>S，则酸性：HClO4＞H2SO4，D项正确。]
3．(2021·江西遂川中学检测)下列不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的是( )
①HCl比H2S稳定 ②HClO氧化性比H2SO4强 ③HClO4酸性比H2SO4强 ④Cl2能与H2S反应生成S ⑤Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS
A．①⑤ B．②
C．①④ D．①③⑤
B [HCl比H2S稳定，则非金属性：Cl＞S，①正确；HClO、H2SO4的氧化性与元素的非金属性无关，②错误；HClO4和H2SO4分别是Cl、S元素最高价氧化物对应的水化物，前者的酸性强于后者，则非金属性：Cl＞S，③正确；Cl2能与H2S反应生成S，发生置换反应，则单质的氧化性：Cl2＞S，从而推知非金属性：Cl＞S，④正确；Cl2、S与Fe反应分别生成FeCl3、FeS，说明单质的氧化性：Cl2＞S，从而推知非金属性：Cl＞S，⑤正确。]
4．(2021·广东云浮期初调研)四种短周期元素在周期表中的相对位置如下表所示，其中Y的简单氢化物的水溶液呈碱性，下列说法正确的是( )
A．元素W位于第三周期第ⅤA族
B．非金属性：X＞Y
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞W
D．Z的最高化合价为＋5价
D [Y的简单氢化物的水溶液呈碱性，该溶液是氨水，Y是N，结合四种元素在周期表中的相对位置关系推知，X、Z、W分别为C、P、S。W(S)位于第三周期ⅥA族，A项错误；同周期主族元素，从左到右元素的非金属性逐渐增强，则非金属性：C＜N，B项错误；元素的非金属性：P＜S，则最高价氧化物对应水化物的酸性：H3PO4＜H2SO4，C项错误；Z是P元素，处于第ⅤA族，最高化合价为＋5，D项正确。]
5．(2021·河北唐山一中检测)根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息，下列叙述正确的是( )
A．E2－与B3＋的核外电子数不可能相等
B．离子半径大小A＋C．最高价氧化物对应水化物的碱性AD．氢化物的稳定性D>E
B [根据元素的主要化合价和原子半径的大小关系，可以判断A、B、C、D、E分别为Na、Al、Be、S、O。O2－和Al3＋的核外电子排布相同，A项错误； Na＋的原子核外有两层电子，S2－的原子核外有三层电子，故离子半径S2－>Na＋，B项正确；根据同周期和同主族元素性质的变化规律，可知金属性Na>Mg>Be，则最高价氧化物对应水化物的碱性NaOH>Be(OH)2，C项错误；根据同主族元素非金属性的变化规律，可知非金属性O>S，则氧化物的稳定性H2O>H2S，D项错误。]
6．(2021·山东泰安一中检测)随原子序数递增，x、y、z……等八种短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。
下列说法正确的是( )
A．x元素在周期表中的位置是第二周期ⅠA族
B．离子半径：g2－>h－>d2－>e＋>f3＋
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：y>z
D．气态氢化物的热稳定性：g>h
B [从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数可知：x是H，y是C，z是N，d是O，e是Na，f是Al，g是S，h是Cl。x元素在周期表中的位置是第一周期ⅠA族，A项错误；电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，所以离子半径：S2－>Cl－>O2－>Na＋>Al3＋，B项正确；非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，所以HNO3>H2CO3，C项错误；非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越强，所以HCl>H2S，D项错误。]
7．(2021·天津和平区检测)如图是部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系。下列说法正确的是( )
A．X和R在同一周期
B．原子半径：W>R>X
C．气态氢化物的稳定性：YD．X与Z、R两种元素均可形成两种二元化合物
D [由图可知X为O，Y为F，Z为Na，R为S，W为Cl。O和S不在同一周期，A项错误；同周期元素从左到右原子半径依次减小，一般情况下电子层数多的元素原子半径大，S>Cl>O，B项错误；非金属性越强，对应气态氢化物越稳定，HF>H2O，C项错误；氧元素与Z、R两种元素能形成的化合物有SO2、SO3、Na2O、Na2O2，D项正确。]
8．(2020·全国卷Ⅲ)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>Z
B．原子半径：Z>Y>X>W
C．元素X的含氧酸均为强酸
D．Y的氧化物水化物为强碱
D [根据“化合物XW3与WZ相遇会产生白烟”可先推测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，上述推断出的元素也满足了“W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素”这一条件。非金属性：Cl>N>H>Na，A项错误；原子半径：Na>Cl>N>H，B项错误；HNO2不属于强酸，C项错误；NaOH属于强碱，D项正确。]
9．(2021·河北石家庄检测)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W与X形成的某种化合物可用作水果的催熟剂，Y的氧化物为碱性氧化物，X、Y、Z三种元素的最外层电子数之和为11。下列说法中正确的是( )
A．原子半径：WB．简单氢化物的稳定性：XC．W、X形成的某种化合物常用作萃取剂
D．Y和Z形成的含氧酸盐均可使酚酞溶液变红
C [ W与X形成的某种化合物可用作水果的催熟剂，此化合物为C2H4，因为原子序数依次增大，所以W为H，X为C，Y的氧化物为碱性氧化物，则Y可能为Na或Mg，三种元素的最外层电子数之和为11，如果Y为Na，则Z为S，如果Y为Mg，则Z为P。电子层数越多，原子半径越大，同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，因此原子半径大小顺序是Y>Z>X>W，A项错误；如果Z为S，C的非金属性小于S，则H2S的稳定性比CH4稳定性强，如果Z为P，C的非金属性强于P，则CH4的稳定性强于PH3，B项错误；C和H形成的化合物C6H6(苯)常用作萃取剂，C项正确；如果形成的含氧酸盐为Na2SO4，则溶液显中性，不能使酚酞溶液变红，D项错误。]
10．(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
C [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＋4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，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，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。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，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl。A错：WZ为NaCl，其水溶液呈中性。B错：元素非金属性：Cl>P>Si。C对：P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸。D错：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。]
11．(2021·陕西洛南中学检测)W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期主族元素，W 的氢化物水溶液能蚀刻玻璃，X、Y处于相邻位置，Y的最高正价与最低负价代数和为零，W、X 原子的最外层电子数之和与Y、Z 原子的最外层电子数之和相等。下列说法错误的是( )
A．原子半径 ：X> Y >Z >W
B．最高正价：W>Z>Y>X
C．简单氢化物的热稳定性：W>Z>Y
D．简单离子的电子层结构：W 与X相同
B [W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期主族元素，W 的氢化物水溶液能蚀刻玻璃，则W为F，Y的最高正价与最低负价代数和为零，则Y为Si，X为Al ，W、X 原子的最外层电子数之和与Y、Z 原子的最外层电子数之和相等，则Z为S。电子层越多原子半径越大，同周期从左向右原子半径减小，则原子半径：X> Y >Z >W，A项正确；F元素无正化合价，B项错误；元素的非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，非金属性F>S>Si，所以简单氢化物的热稳定性：W>Z>Y，C项正确；W的简单离子为F－，X的简单离子为Al3＋，二者核外电子排布相同，简单离子的电子层结构相同，D项正确。]知识清单
[重要概念]①周期和族；②短周期和长周期；③元素周期律；④金属性和非金属性
[基本规律]①同周期(或主族)元素性质的递变规律；②金属性和非金属性的判断；③元素周期表中“构－位－性”的关系；④元素化合价与元素周期表中位置的关系
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
且r(阴离子)＞
r(阳离子)
逐渐增大
元素性质
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性(或碱性)
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
X
Y
Z
W
元素代号
A
B
C
D
E
原子半径/nm
0.186
0.143
0.089
0.104
0.074
主要化合价
＋1
＋3
＋2
＋6、－2
－2