第16讲 元素周期表和元素同期律（二）（基础过关）-2022年高考化学一轮复习讲练全能王（有答案）

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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。
核心素养
1．宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识物质的多样性；能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念；能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2．证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于实验现象和事实对物质的组成、结构及其变化分析得出元素周期律；能基于元素周期律理解元素周期表的编排方法，能运用元素周期表揭示元素周期律。
3．科学探究与创新意识：在探究同周期、同主族元素性质递变性的实验中，要明确探究目的，设计探究方案，并在探究中学会合作，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。
知识通关
知识点一 元素周期律
1．定义
元素的________随着________的递增而呈________变化的规律。
2．实质
元素原子____________________的周期性变化。
3．元素周期表中主族元素性质的递变规律
知识点二 元素周期表和元素周期律的应用
1．元素周期表中元素的分区
沿着周期表中________________与______________之间画一条虚线，为金属元素与非金属元素的分界线。
(1)金属元素：位于分界线的________区域，包括所有的________元素和部分________元素。
(2)非金属元素：位于分界线的________区域，包括部分主族元素和____族元素。
(3)分界线附近的元素，既能表现出一定的________，又能表现出一定的____________。
2．元素周期表和元素周律应用的重要意义
(1)科学预测：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)寻找新材料：
①半导体材料：在________附近的元素中寻找；
②在__________中寻找优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料；
③在周期表中的__________附近探索研制农药的材料。
(3)预测元素的性质(根据同周期、同主族性质的递变规律)。
三点突破
【易错易混问题】
1．(1)同一主族元素的性质一定都符合元素周期律吗？
(2)最外层电子数相同的元素，其化学性质一定相似吗？
问题剖析：
(1)第ⅠA族的氢元素与碱金属元素的某些性质差别较大。
(2)不一定。0族的氦(He)与第ⅡA族元素最外层电子数相同，性质不同。
2．主族序数＝最高正价，这一关系有例外吗？请举出。
问题剖析：
第ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA元素的主族序数＝最高正价，但是第ⅥA族的氧元素无最高正价，第ⅦA族氟元素无正价。
3．元素的金属性与非金属性与物质的还原性与氧化性是一回事吗？
问题剖析：
不是一回事，例如氮元素和磷元素，氮元素的非金属性强于磷元素，但N2却比白磷的氧化性弱，氮原子间存在三键很稳定。
4．元素金属性、非金属性的强弱与得失电子数目的多少有无关系？
问题剖析：
元素的非金属性与金属性强弱的实质是元素的原子得失电子的难易，而不是得失电子的多少。如Mg比Na失电子数多，但Na比Mg更容易失电子，故Na的金属性比Mg强。
【规律方法】
一、微粒半径大小的比较
1．微粒半径大小的决定因素
决定因素是电子层数和核电荷数。电子层数越多，则微粒半径愈____，核电荷数越多，对核外电子层的吸引力越____，微粒半径愈____，比较时应把二者综合考虑。
2．具体比较
(1)原子半径的比较
①同一周期电子层数相同，随着原子序数递增，主族元素原子半径____________。例如：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。
②同一主族最外层电子数相同，随着________递增，原子半径__________。例如：r(Li)r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
③带相同电荷的离子，__________越多，半径越大。例如：r(Li＋)r(Mg2＋)。
【答案】
一、1.大 大 小
2．(1)①逐渐减小 ②电子层数 逐渐增大 (2)①越大 ②越小 ③电子层数
二、元素金属性和非金属性强弱的比较方法
1．结构决定性质。金属性和非金属性归根结底是由原子结构决定的，则原子半径(电子层数)越大，最外层电子数越少，金属性________，反之，非金属性就________。
2．根据元素周期律和元素在周期表中的位置直接判断。
3．根据金属活动性顺序表：金属位置越靠前，其金属性越____。
4．根据物质之间反应的实验事实判断。请归纳总结哪些实验能够判断元素的金属性或非金属性强弱？
【答案】
二、1.越强 越强 3.强
4．(1)判断金属性强弱的实验有：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)判断非金属性强弱的实验有：①根据非金属单质与H2化合的难易程度：越易化合则其对应元素的非金属性越强。
②根据形成的氢化物的稳定性或还原性：越稳定或还原性越弱，则其对应元素的非金属性越强。
③根据非金属之间的相互置换：A能置换出B，则A对应的非金属元素的非金属性强于B对应的非金属元素的非金属性。
④根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：酸性越强，则对应非金属元素的非金属性越强。
⑤根据非金属单质的氧化性或对应阴离子的还原性强弱：单质的氧化性越强，其对应阴离子的还原性越弱，元素的非金属性越强。
三、元素“位、构、性”三者之间的关系
同一元素的“位”、“构”、“性”三者的关系可表示如下：
在具体解题过程中，必须具备以下三个方面的基础：
1．结构与位置互推问题是解题的基础
(1)掌握四个关系式：
①电子层数＝周期序数
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，最低负价＝主族序数－8
(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律
①各周期元素种数；
②稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；
③同族上下相邻元素原子序数的关系等。
④主族序数与原子序数、化合价的关系。
2．性质与位置互推问题是解题的关键
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。
3．结构和性质的互推问题是解题的要素
(1)最外层电子数决定元素原子的氧化性和还原性。
(2)同主族元素最外层电子数相同，性质相似。
典例精析
1．已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－具有相同的电子层结构，则A、B、C、D的原子半径由大到小的顺序是________________，离子半径由大到小的顺序是________________，原子序数由大到小的顺序是________________。
【答案】A>B>D>C D>C>A>B B>A>C>D
【解析】
根据核电荷数＝离子核外电子数＋离子所带电荷数，可得原子序数大小顺序为：B>A>C>D。根据离子半径大小比较的规律，可得离子半径大小顺序为：D>C>A>B。结合原子半径大小比较的规律，可得原子半径大小顺序为：A>B>D>C。
2．X、Y是元素周期表中ⅦA族中的两种元素，下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是( )
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B．X的氢化物的沸点比Y的氢化物沸点低
C．X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
【答案】C
【解析】
本题是ⅦA族元素非金属性的比较，因此必须与本族元素的特性联合考虑。A选项中X原子电子层数多于Y，因此在同族中X在Y的下方，根据同主族元素由上向下，非金属性减弱可知，X的非金属性比Y弱，故A错误；B是氢化物的沸点问题，Y的氢化物如果是HF，X的氢化物是HCl，由于氢键的存在导致沸点反常，虽然Y的氢化物沸点比X的氢化物沸点高，但是Y的非金属性却高于X的非金属性，B选项有一定的干扰能力；C项比较的是氢化物的稳定性，X的氢化物稳定，说明其非金属性强，举例如：稳定性HF>HCl>HBr>HI；D中Y单质能够将X的离子从其盐溶液中置换出来，说明Y的非金属性强于X，与题干相反。
3．(1)已知某元素原子的结构示意图为，则该元素在周期表中的位置是____________________；该元素的非金属性应比氯元素________，形成的氢化物是________，最高正化合价是________。
(2)已知某元素位于第五周期ⅡA族，则其原子结构示意图为________________，属于________元素(填“金属”或“非金属”)，形成的碳酸盐的化学式是________，该碳酸盐________溶于水。
(3)已知某元素X能形成稳定的X2－，其气态氢化物具有臭鸡蛋气味，则该元素原子的最外层电子数是________，处于元素周期表中________号位置。
【答案】
(1)第四周期ⅦA族 弱 HBr ＋7
(2) 金属 SrCO3 不 (3)6 16
对点训练
一、元素周期律
1．下列说法正确的是( )
A．形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱
C．第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强
D．元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果
【答案】D
【解析】
离子键是阴、阳离子之间的静电作用而形成的，包括静电吸引力和排斥力，故A错；F、Cl、Br、I随着原子序数的递增，非金属性逐渐减弱，故其氢化物的热稳定性依次减弱，还原性依次增强，B项错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，C项错误；元素周期律的根本原因是元素原子核外电子排布的周期性变化的结果，D项正确。
2．下列判断错误的是( )
A．沸点：NH3>PH3>AsH3
B．熔点：Si3N4>NaCl>SiI4
C．酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4
D．碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
【答案】A
【解析】
由于PH3的沸点小于AsH3的沸点，A项错误；Si3N4、NaCl、SiI4其晶体类型分别为原子晶体、离子晶体和分子晶体，三者的熔点依次降低，B项正确；非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强，故C、D正确。
3．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：
下列叙述正确的是( )
A．X、Y元素的金属性XAl，故A错；N2＋O2eq \(――→,\s\up7(放电))2NO，故B错；Al(OH)3只溶于强碱，而不溶于氨水，故C错；因O2的非金属性比N2强，故反应4NH3＋3O2eq \(=====,\s\up7(一定条件))2N2＋6H2O可以发生。
4．元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是( )
A．同周期元素中X的金属性最强
B．原子半径X＞Y，离子半径X＋＞Z2－
C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高
D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强
【答案】B
【解析】
分析题设信息可知，X、Y、Z分别为Na、Cl、O三种元素。则同周期中Na的金属性最强，HClO4的酸性最强，而氧族元素组成的氢化物中H2O的稳定性最高。离子半径Na＋＜O2－，B错误。
二、元素性质、结构与其在周期表中位置的关系
1．短周期元素W、X、 Y、 Z的原子序数依次增大，且W、X、 Y＋、 Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、 4、 2(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是( )
A．X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物
B．W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中，均有直线形分子
C．W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物
D．Z和其他三种元素形成的二元化合物，其水溶液均呈酸性
【答案】D
2．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。下列说法正确的是( )
A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性
B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
C．短周期元素形成离子后，最外层都达到8电子稳定结构
D．同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同
【答案】B
3． X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是( )
A．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大
B．元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2
C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：XmY＞XmR
D．元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸
【答案】C
【解析】
X是原子半径最小的元素，即为H元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，则为O元素，R、Y同族，则R为S元素；Z、W原子核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等，结合Z、W、R处于同一周期，且原子序数Z、W、R依次增大，则推出Z为Na元素，W为Al元素。
三、微粒半径大小的比较
1．关于同一种元素的原子或离子，下列叙述正确的是( )
A．原子半径比阴离子半径小
B．原子半径比阴离子半径大
C．原子半径比阳离子半径小
D．带正电荷多的阳离子半径比带正电荷少的阳离子半径大
【答案】A
【解析】
同种元素的阴离子半径大于原子半径，如r(Cl－)>r(Cl)；同种元素的原子半径大于阳离子半径，如r(Na)>r(Na＋)；同一种元素的阳离子，电荷越多，半径越小，如r(Fe3＋)X>Z>M
【答案】B
【解析】
X原子最外层电子数是其电子层数的3倍，X为氧，则Y为硫，Z原子的核外电子数比X原子少1，Z为氮，第三周期中原子半径最大的为钠。硫元素最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SO4，A项错；Na3N为离子化合物，与盐酸反应生成NH4Cl和NaCl，B项正确；O、S、N三种元素气态氢化物中H2O的沸点最高，C项错；四种元素简单离子的半径由大到小顺序为S2－>N3－>O2－>Na＋，D项错。
2．如表所示是元素周期表的一部分，下列有关说法正确的是( )
A.a、b、e、f四种元素的原子半径：e>f>b>a
B．h、i两种元素阴离子的还原性：h>i
C．a、g两种元素氢化物的稳定性：aMg>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。
【解析】
该题综合性很强，以实验探究的形式考查元素周期律的知识，并且以实验方案设计的形式考查学生的思维想象能力和创新能力。解答该题要认真审题，结合元素化合物的性质和元素周期律的知识，系统分析，填出(3)表中内容。再结合实验要求，得出实验目的、实验所需仪器，综合分析，得出实验结论。结合元素周期律的实质，分析(5)。
知识点一
1．性质 原子序数 周期性
2．核外电子排布
3.
知识点二
1．硼、硅、砷、碲、砹 铝、锗、锑、钋
(1)左下方 过渡 主族
(2)右上方 0
(3)金属性 非金属性
2．(2)①分界线 ②过渡元素 ③氟、氯、磷
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子半径
电子层结构
电子层数相同
最外层电子数____
电子层数递增
最外层电子数
____
得电子能力
失电子能力
金属性
非金属性
主要化合价
最高正价＋1→＋7(O、F除外) 最低负价：主族序数－8(H除外)
最高正价数＝主族序数(O、F除外)
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
酸性逐渐____碱性逐渐____
酸性逐渐____碱性逐渐____
非金属元素气态氢化物的形成及稳定性
气态氢化物的形成越来越____，其稳定性逐渐____
气态氢化物形成越来越____，其稳定性逐渐________
元素代号
X
Y
Z
W
原子半径/pm
160
143
70
66
主要化合价
＋2
＋3
＋5、＋3、－3
－2
N
O
Mg
Al
eq \(\s\up7( 族),\s\d5(周期 ))
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
2
a
b
3
d
e
f
g
h
i
元素编号
元素性质与原子(或分子)结构
T
最外层电子数是次外层电子数的3倍
X
常温下单质为双原子分子，分子中含有3对共用电子对
Y
M层比K层少1个电子
Z
第三周期元素的简单离子中半径最小
实验方案
实验现象
①用砂纸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2 ml·L－1的盐酸反应[来源:学+科+网Z+X+X+K]
(D)剧烈反应，产生可燃性气体
⑤铝条与2 ml·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
实验方案
实验现象
有关化学方程式
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↑
④
D
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
⑤
C
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
⑥
E
AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl
Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
②
F
H2S＋Cl2===2HCl＋S↓
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
电子层结构
电子层数相同最外层电子数渐多
电子层数递增最外层电子数相同
得电子能力
逐渐增强
逐渐减弱
失电子能力
逐渐减弱
逐渐增强
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
渐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
最高正价：＋1→＋7(O、F除外) 最低负价：主族序数－8(H除外)
最高正价数＝主族序数(O、F除外)
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
酸性逐渐增强
碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱
碱性逐渐增强
非金属元素气态氢化物的形成及稳定性
气态氢化物的形成越来越易，其稳定性逐渐增强
气态氢化物形成越来越难，其稳定性逐渐减弱