考点08 元素周期律和元素周期表——2023年江苏省普通高中化学学业水平合格性考试专项精讲+测试

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考点08 元素周期律和元素周期表
【学业要求】
1.了解原子结构与元素性质的关系。2.知道周期与族的概念，能描述元素周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的位置。3.能结合有关数据和实验事实(原子核外电子排布、原子半径、元素的主要化合价、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、元素的金属性与非金属性等)认识元素周期律。4.感受元素周期律与周期表在化学学习、科学研究和生产实践中的重要作用与价值。

一、元素周期律
1．原子序数
(1)概念：按照核电荷数由小到大的顺序给元素依次编号，这种编号叫作原子序数。
(2)与其他量的关系
原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数。
2．原子结构的变化规律
(1)核外电子排布的变化规律

规律：随着核电荷数的递增，除H、He外元素原子的最外层电子数呈现从1到8的周期性变化。
(2)原子半径的变化规律(稀有气体除外)
随着核电荷数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化
①原子电子层数相同时，最外层电子数越多，半径越小。
②最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
3．元素性质的变化规律
随着核电荷数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1到＋7(氧、氟除外)、最低负化合价呈现－4到－1的周期性变化
二、元素的金属性和非金属性的变化规律
1．元素的金属性变化规律
(1)判断元素金属性强弱的方法
①比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度。置换反应越容易发生，元素原子的失电子能力越强，元素的金属性越强。
②比较元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。一般来说，碱性越强，元素原子失电子的能力越强，元素的金属性越强。
2．元素的非金属性变化规律
(1)判断元素非金属性强弱的方法
①比较元素的单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性。一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。
②比较元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。一般来说，酸性越强，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。
【真题演练】
例1．(2021 .江苏合格考真题)短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大：X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Y是短周期中金属性最强的元素，Z与X位于同一主族。下列叙述正确的是
A. 原子半径r(Z)>r(Y)>r(X)
B. X的简单气态氢化物的热稳定性比Z弱
C. X、Y、Z三种元素可形成化合物Y2ZX4
D. Y形成的最高价氧化物的水化物是弱碱
【答案】C
【解析】X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，则元素X为O；Y是短周期中金属性最强的元素，则元素Y为Na；Z与X位于同一主族，则元素Z为S；
A．根据同周期从左到右主族元素的原子半径逐渐减小，同主族从上到下元素的原子半径逐渐增大，则原子半径r(Y)>r(Z)>r(X)，A错误；
B．O、S处于同主族，同主族从上到下元素的非金属性逐渐减弱，简单气态氢化物的稳定性逐渐减弱，则X(O)的简单气态氢化物的热稳定性比Z(S)强，B错误；
C．O、S、Na形成Na2SO4，C正确；
D．Y(Na)形成的最高价氧化物的水化物是NaOH，NaOH是强碱，D错误；
答案选C。
例2．(2020 .江苏合格考真题) 联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”，以纪念门捷列夫发现元素周期律150周年。元素周期律把元素及其化合物纳入一个统一的理论体系，为系统研究元素及其化合物提供了科学方法，为发现和探索新元素、新物质提供了有效思路。
③判断Cl的非金属性比S的强，可依据的事实是（ ）
A. HCl的热稳定性比H2S的强 B. 氯气能溶于水，硫难溶于水
C. 常温下，氯单质呈气态，硫单质呈固态 D. AgCl是白色固体，Ag2S是黑色固体
④锂是第2周期ⅠA族元素，下列有关锂元素性质推测正确的是（ ）
A. 最高化合价为+2 B. 原子半径比钠的大
C. 单质与水的反应比钠更剧烈 D. 最高价氧化物对应的水化物碱性比钠的弱
【答案】 ③. A ④. D
【解析】③判断非金属性强弱的方法有：
1.由单质的氧化性判断，一般情况下，氧化性越强，对应非金属性越强；
2.由单质和酸或者和水的反应程度来看，反应越剧烈，非金属性越强(比如F2 Cl2 Br2 ...)；
3.由对应氢化物的稳定性判断。氢化物越稳定,非金属性越强；
4.由和氢气化合的难易程度判断。化合反应越容易,非金属性越强；
5.由最高价氧化物对应水化物的酸性来判断，酸性越强，非金属越强，故选：A。
④A. 锂是第2周期ⅠA族元素，最高化合价为+1，故A错误；
B. 锂与钠在同一主族，锂在上面，原子半径比钠的小，故B错误；
C. 单质与水的反应比钠弱，因为同一主族从上到下金属性逐渐增强，故C错误；
D. 同一主族从上到下金属性逐渐增强，所以最高价氧化物对应的水化物碱性比钠的弱，故D正确；
故选：D。
例3.(2018·江苏学测)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们原子的最外层电子数之和为16。Y的单质是空气中含量最多的气体，Z原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是(　　)
A. X位于元素周期表中第2周期ⅤA族
B. 原子半径：r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W)
C. X、Y、Z的非金属性依次减弱
D. 由Z和W组成的化合物不止一种
【答案】D
【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们原子的最外层电子数之和为16。Y的单质是空气中含量最多的气体，Y是N。Z原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，Z是O；W是短周期中金属性最强的元素，W是Na，则X的最外层电子数是16－5－6－1＝4，因此X是C，据此分析作答。
根据上述分析可知，
A. 碳元素位于元素周期表中第二周期ⅣA族，A错误；
B. 原子半径：r(W)＞r(X)＞r(Y)＞r(Z)，B错误；
C. X、Y、Z的非金属性依次增强，C错误；
D. 由Z和W组成的化合物不止一种，即氧化钠和过氧化钠，D正确，
答案选D。
【点睛】准确判断出元素的种类是解答的关键，注意元素周期律的灵活应用，注意元素周期律与元素及其化合物知识的综合应用。

【核心归纳】1．短周期元素特殊元素的推断


2．（1）金属性强弱的比较，是比较原子失去电子的难易，而不是失去电子的多少。如化学反应中，Na失去一个电子，而Al失去三个电子，但Na的金属性比Al强。
（2）难失电子的原子，不一定得电子一定容易，如稀有气体原子难失电子，也难得电子。
（3）不一定所有的非金属元素都有最高价含氧酸，氧元素和氟元素没有最高价含氧酸。
（4）由H2SO4的酸性大于HClO的酸性，不可以推断S的非金属性大于Cl的非金属性，因为HClO不是Cl元素最高价氧化物对应的水化物，无法判断两者的非金属性强弱。
【过关检测】
1.(2022·江苏合格考模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子核外最外层电子数是次外层的2倍，Y最高化合价和最低化合价的代数和为2，Z是同周期中原子半径最大的元素，W的单质为黄绿色气体。下列说法正确的是(　　)
A.X只能形成一种氢化物
B.原子半径：r(X)r(W)>r(X)>r(Y)
B.X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
C.最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>W
D.X与Y两种元素形成的化合物不止一种
3.(2022·江苏联考合格考模拟)已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期主族元素，已知B与E同主族，E原子最外层电子数是最内层电子数的3倍；元素A的气态氢化物和A的最高价氧化物对应的水化物能相互反应生成盐，此盐是农业生产中的常用肥料；C是短周期中与水反应最激烈的金属元素，D的三价阳离子与氖原子具有相同的核外电子排布，下列说法正确的是(　　)
A.A与B形成的化合物只有一种
B.原子半径的大小顺序：r(E)>r(D)>r(C)
C.元素E的简单气态氢化物的热稳定性比B的强
D.元素A、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两之间能发生反应
4.(2022·盐城合格考模拟)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Y最外层电子数之和与Z的最外层电子数相等；X、W在周期表中所处的周期数均等于其族序数；Y、Z相邻且Y的最低负价的绝对值与W的最高正价数值相等。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径：r(X)Y
B.原子半径：W>Z>Y>X
C.元素X和Y只能形成一种化合物
D.Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物均能相互反应
12.(2022·南京合格考模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W、R，它们的原子序数依次增大，X是原子半径最小的元素，Y、R同主族且R原子核电荷数等于Y原子核电荷数的2倍，Z、W原子的最外层电子数之和与Y、R原子的最外层电子数之和相等。下列说法正确的是(　　)
A.X与Y只能形成一种化合物
B.W、R的最高价氧化物对应的水化物酸性：W>R
C.Y、R分别与X形成的化合物的热稳定性：Y>R
D.原子半径：r(Y)r(Z)>r(W)
B.R的氧化物对应的水化物为强酸
C.元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
D.X、Y、Z三种元素只能形成共价化合物
14.(2022·启东合格考模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，且分占三个不同的周期。Y原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，Y与W同主族，Z的主族序数等于其周期数。下列说法正确的是(　　)
A.W的原子半径比Z的大
B.X、Y只能形成一种化合物
C.Z、W的最高价氧化物对应的水化物能发生反应
D.Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
15.(2022·盐城合格考模拟)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素。Y与W同主族，Z所在的族序数等于周期数，X、Y最外层电子数之和为7；X、Z原子的电子数总和与Y、W原子的电子数总和之比为7∶12。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径：r(X)Z
D.最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z

【答案解析】
1.D　2.D　3.D　4.B　5.B　6.C　7.D　8.D　9.B
10.C　[由“X、Y、W、Z为四种短周期主族元素”和题图可知，X、Y为第二周期元素，W、Z为第三周期元素。由“W原子的最外层电子数与电子层数相同”可知，W为Al，依此推断出X为C，Y为N，Z为S。A项，碳元素形成的各类烃，都是碳的氢化物，错误；B项，同周期元素原子半径Al>Si>P，C>N，同主族元素原子半径Si>C，P>N，所以W、X、Y的原子半径依次减小，错误；C项，C的非金属性比N弱，所以CH4的热稳定性比NH3小，正确；D项，氢氧化铝不能溶于稀氨水，错误。]
11.D　[X2－、Y＋离子与氖原子具有相同的电子层结构，X是O元素，Y是Na元素；X与W属于同一主族，W是S元素；X、Y、Z、W原子序数依次增大，Z元素的周期序数等于主族序数，Z是Al元素。金属性：Na>Al，故A错误；原子半径：Na>Al>S>O，故B错误；元素Na和O能形成Na2O、Na2O2两种化合物，故C错误；NaOH、Al(OH)3、H2SO4能相互反应，故D正确。]
12.C　[X是原子半径最小的元素，则X为H元素；Y、R同主族且R原子核电荷数等于Y原子核电荷数的2倍，则Y为O元素，R为S元素；Z、W原子的最外层电子数之和与Y、R原子的最外层电子数之和相等为12，则Z为F元素，W为P元素。A项，H与O能形成H2O和H2O2两种化合物，错误；B项，P、S的最高价氧化物的水化物酸性是H2SO4>H3PO4，错误；C项，O的非金属性比S强，则H2O的稳定性比H2S强，正确；D项，O与F同周期，O的原子半径大于F，错误。]
13.C　[Z是地壳中含量最高的元素，即Z为O，Z与R同主族，则R为S，五种元素为短周期元素，且原子序数依次增大，X的原子半径比Y的小，因此X为H，W为Na，根据最外层电子数之和为19，Y为N。A项，微粒半径大小比较：一看电子层数，电子层数越多，半径越大，二看原子序数，电子层数相同，半径随着原子序数的递增而减小，因此原子半径大小顺序：Na>N>O，错误；B项，S的氧化物有两种SO2、SO3，SO2对应水化物是H2SO3，属于中强酸，SO3对应水化物是H2SO4，属于强酸，错误；C项，氢化物的稳定性与非金属性有关，非金属性越强，氢化物越稳定，同周期从左向右非金属性逐渐增强，因此N的氢化物的稳定性小于O，正确；D项，可以形成NH4NO3，属于离子化合物，错误。]
14.C　[四种元素分占三个不同的周期，且原子序数依次增大，X为H，Y的最外层电子数是其内层电子数的3倍，推出Y为O，Y与W同主族，则W为S，Z的主族序数等于其周期数，即Z为Al。A项，同周期从左到右半径逐渐减小，即Al>S，错误；B项，H和O形成的化合物可能是H2O，也可能是H2O2，错误；C项，Al的最高价氧化物对应水化物是Al(OH)3，S的最高价氧化物对应水化物是H2SO4，氢氧化铝表现两性，发生2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O，正确；D项，非金属性越强，其氢化物越稳定，O的氧化性强于S，因此O的氢化物的热稳定性比S的强，错误。]
15.C　[Z所在的族序数等于周期数，短周期中Z可能是H、Be、Al中的一种，但是由于Z是原子序数较大的第三种，所以Z一定不是H元素。如果Z是Be，则X、Y分别为H、Li，二者最外层电子数之和为2，不符合题目要求，所以Z只能是Al。“X、Z原子的电子数总和与Y、W原子的电子数总和之比为7∶12”，分别用x、y、z、w代表它们的电子总数，则＝，即＝，讨论如下：①x＋13＝14时，y＋w＝24，则x＝1，X为H元素，同主族的Y与W只能是8号元素O与16号元素S；②x＋13＝21时，则y＋w＝36，可得x＝8，为O元素，而y与w必有一种元素原子核外电子>18，不符合“短周期元素”的要求。由此可以判断x＋13>21的情况也不存在，所以四种元素依次为H、O、Al、S。A项，由于Al与S电子层数相同，所以原子序数较大的S元素原子半径较小，即r(S)H2S，错误；D项，同周期主族元素的原子半径随核电荷数增大而减小，则X、Y、Z、W的原子半径大小关系是r(X)W>Z，则元素的最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z，C项正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应气态水化物的酸性越强。由于元素的非金属性：X>W>Z，所以它们的最高价氧化物对应水化物的酸性：X>