全国版版高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第2节元素周期表和元素周期律学案.docx
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全国版版高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第2节元素周期表和元素周期律学案
第2节 元素周期表和元素周期律
考试说明
1．掌握元素周期律的实质。
2．了解元素周期表的结构及应用。
3．了解金属元素、非金属元素在元素周期表中的位置及其性质递变规律。
4．以第ⅠA族和第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。
5．以第三周期为例，掌握同一周期元素性质的递变规律与原子结构的关系。
命题规律
元素周期律及其应用是每年必考的热点，主要利用“位、构、性”的关系考查元素推断及元素化合物的性质，结合元素周期律考查元素的金属性及非金属性强弱、微粒半径、最高价氧化物对应水化物酸碱性的比较、气态氢化物的稳定性和元素周期表的结构，以及常见元素单质和化合物的性质特点，以选择题型为主。
考点1 元素周期表
世界上第一张元素周期表是在1869年由俄国化学家门捷列夫绘制完成的。
1．原子序数
按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号。
原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2．元素周期表的编排原则
（1）把电子层数相同的元素按原子序数递增顺序从左到右排成一横行，共有7个横行。
（2）把不同横行中最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行，共有18个纵行。
3．元素周期表的结构
（1）周期（7个横行，7个周期）
（2）族（18个纵行，16个族）
①主族：
由短周期元素和长周期元素共同组成的族。
②副族：
仅由长周期元素组成的族（第8、9、10列除外）。
③Ⅷ族：
包括8、9、10三个纵列。
④0族：
第18纵列，该族元素又称为稀有气体元素。
（3）元素周期表中元素的分区
①分界线：
如上图所示，沿着元素周期表中B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po的交界处画一条斜线，即为金属元素和非金属元素的分界线（氢元素除外）。
②金属元素：
位于分界线的左面区域，包括所有的过渡元素和部分主族元素。
③非金属元素：
位于分界线的右面区域，包括部分主族元素和0族元素。
④分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。
⑤过渡元素：
元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种金属元素。
（1）周期表18个纵行共16个族，第8、9、10纵行为一族，称为第Ⅷ族，既不是主族，也不是副族，所以，在描述元素在第Ⅷ族时，不要写成第ⅧA或第ⅧB。
（2）主族是由长、短周期元素共同构成的族，但由长、短周期元素共同构成的族不一定是主族，还有零族；同样地，副族是仅由长周期元素构成的族，而仅由长周期元素构成的族不一定是副族，还有第Ⅷ族。
（3）同主族元素的原子序数差的关系
①位于过渡元素左侧的主族元素，即第ⅠA族、第ⅡA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素所在周期所含元素种数。
②位于过渡元素右侧的主族元素，即第ⅢA～ⅦA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素种数。
例如，氯和溴的原子序数之差为35－17＝18（溴所在第4周期所含元素的种数）。
（4）形成元素种类最多的族是第ⅢB族，共有32种元素，形成化合物种类最多为第ⅣA族。
【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
（1）最外层电子数是2的元素，都是第ⅡA族元素。
（×）
（2）铁位于元素周期表的第四周期第ⅧB族。
（×）
（3）每个周期都是从碱金属开始到稀有气体结束。
（×）
（4）元素周期表中镧系、锕系都占据同一格，它们都是同位素。
（×）
（5）位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于第ⅠA族，原子序数为x，乙位于第ⅢA族，则乙原子序数可能为x＋19。
（×）
（6）位于同一主族的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能为x＋4。
（×）
题组一元素周期表的结构
1．已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示，设X的原子序数为a。
则下列说法不正确的是（ ）
A．Y与Z的原子序数之和可能为2a
B．Y的原子序数可能为a－17
C．Z的原子序数可能为a＋31
D．X、Y、Z一定为短周期元素
答案 D
解析 由于X、Y、Z均为主族元素，结合其位置关系和元素周期表的结构，可推断Y元素一定不在第一周期，即X、Y、Z不可能都在短周期，D错；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期的右侧，则Y、Z的原子序数之和为2a，A正确；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期（或分别位于第四、五、六周期）的右侧，则Y的原子序数为（a－17），B正确；若Y、X、Z分别位于四、五、六周期的右侧，则Z的原子序数为（a＋31），C正确。
2．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：
____________。
（3）简述元素在元素周期表中的位置与元素原子结构的关系。
____________________________________________________________
_________________________________________________________。
答案
（1）a、b、c、d、e、f、g a、b、c、d、e、f 三 0 四 ⅡB
（2）三 ⅥA
（3）元素所在周期数等于原子的电子层数，元素所在的主族序数等于原子的最外层电子数
题组二元素周期表中所含的信息
3．元素周期表是学习化学的重要工具。
下列关于元素周期表的说法不正确的是（ ）
A．第七周期的最后一种元素为118号元素
B．元素周期表中第2纵行全部为金属元素
C．元素周期表中第ⅠA族是包含元素种类最多的纵行
D．根据元素周期表可以预测元素的存在及其性质
答案 C
解析 根据元素周期表的结构分析可得第七周期的最后一种元素为118号元素，A正确；元素周期表中第2纵行全部为金属元素，B正确；元素周期表中第ⅢB族是包含元素种类最多的纵行，C错误；根据元素周期表可以预测元素的存在及其性质，D正确。
4．下列有关元素周期表结构的说法中正确的是（ ）
A．原子最外层电子数为2的元素一定处于周期表第ⅡA族
B．在元素周期表中金属元素和非金属元素分界线附近可以寻找合金材料
C．某元素原子核外的电子数为63，则它是第六周期副族元素
D．除短周期外，其他周期均为18种元素，副族没有非金属元素
答案 C
解析 原子最外层电子数为2的元素不一定处于周期表第ⅡA族，如He，A错误；在元素周期表中金属元素与非金属元素分界线附近可寻找半导体材料，B错误；63－2－8－8－18－18＝9，该元素处于第六周期，属于副族元素，C正确；第六周期有32种元素，D错误。
考点2 元素周期律及其应用
1．元素周期律
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
2．元素周期律的实质
元素原子核外电子排布的周期性变化的结果。
3．主族元素的周期性变化规律
4．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的原子结构和性质提供线索。
（2）启发人们在一定区域内寻找新物质
（3）预测元素的性质
①预测同主族元素的性质：
如碱金属元素的一般性质。
续表
②比较不同周期、不同主族元素的性质：
如金属性Mg>Al、Ca>Mg，则金属性Ca>Al，碱性Ca（OH）2>Al（OH）3。
③推测未知元素的某些性质
a．已知Ca（OH）2微溶，Mg（OH）2难溶，可推知Be（OH）2难溶。
b．已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹（At）应为黑色固体，与氢很难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难（或不）溶于水。
（1）元素金属性和非金属性强弱的比较
①最外层电子数越少，电子层数越多，元素金属性越强；最外层电子数越多，电子层数越少，元素非金属性越强。
②根据在“两表”中的位置比较。
③根据“三反应”和“两池”比较。
（2）微粒半径大小比较方法
【基础辨析】
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
（1）根据最高正化合价与族序数的关系可知，氧元素的最高正价为＋6价。
（×）
（2）同一主族元素的化学性质一定具有相似性。
（√）
（3）氢化物稳定性：
HF>HCl>H2S>SiH4>PH3。
（×）
（4）第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。
（×）
（5）向氯水中滴加淀粉碘化钾溶液变蓝，说明Cl的非金属性大于I。
（√）
（6）H2SO3的酸性强于H2CO3，所以S的非金属性强于碳的非金属性。
（×）
题组一元素金属性和非金属性强弱的比较
1．不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是（ ）
A．单质氧化性的强弱
B．单质沸点的高低
C．单质与氢气化合的难易
D．最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱
答案 B
解析 A项，元素的非金属性越强，其单质氧化性越强；B项，单质沸点是物理性质，元素的非金属性是化学性质，物理性质不能作为判断化学性质的依据；C项，元素的非金属性越强，其单质与H2化合越容易；D项，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。
2．元素周期表中第ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
（1）与氯元素同族的短周期元素的原子结构示意图为_________。
（2）能作为氯、溴、碘元素非金属性（原子得电子能力）递变规律的判断依据是________（填序号）。
①Cl2、Br2、I2的熔点
②Cl2、Br2、I2的氧化性
③HCl、HBr、HI的热稳定性
④HCl、HBr、HI的酸性
答案
（1）
（2）②③
解析
（1）F元素的核电荷数为9，其原子结构示意图为。
（2）元素非金属性的强弱可通过比较其最高价氧化物对应水化物的酸性、气态氢化物的稳定性以及单质的氧化性得出，故本题选②、③。
题组二微粒半径大小的比较及应用
3．下列各组粒子中粒子半径由大到小的是（ ）
A．O、Cl、S、P
B．Al3＋、Mg2＋、Ca2＋、Ba2＋
C．K＋、Mg2＋、Al3＋、H＋
D．Li、Na、K、Cs
答案 C
解析 比较粒子半径有以下原则：
①同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，A为P>S>Cl>O，②同主族元素原子半径从上到下逐渐增大，③核外电子排布相同时，核电荷数越大，微粒半径越小，Mg2＋>Al3＋，④各层排布都饱和，一般电子层数越多，微粒半径越大。
故只有C正确。
下列说法不正确的是（ ）
A．由元素X和Q组成的化合物不可能含有共价键
B．X、Z、R的最高价氧化物对应水化物可两两反应
C．Y－半径比Q2－半径大
D．M（OH）2的碱性比XOH的碱性弱
答案 A
解析 根据提供信息，可以推断X为Na，Y为Cl，Z为Al，M为Mg，R为N，Q为O。
Na和O形成的Na2O2中含有共价键，A错误；Na、Al、N的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al（OH）3、HNO3，两两之间可发生反应，B正确；离子半径：
Cl－>O2－，C正确；金属性：
Na>Mg（同周期），则Mg（OH）2的碱性比NaOH的碱性弱，D正确。
题组三元素周期表、元素周期律的综合应用
5．元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。
下列说法不合理的是（ ）
A．若X＋和Y2－的核外电子层结构与Ne原子相同，则离子半径：
X＋B．硅、锗都位于周期表中金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料
C．由水溶液的酸性：
HCl>H2S，可推断出元素的非金属性强弱：
Cl>S
D．Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA族和第ⅡA族，则碱性强弱：
CsOH>Ba（OH）2
答案 C
解析 根据“相同电子层结构，阴上阳下”可知，阳离子的原子序数大，核内质子数多，对外层电子吸引力强，其离子半径小，A正确；金属元素和非金属元素交界处的元素可用作半导体材料，B正确；比较元素的非金属性的依据是最高价氧化物对应水化物的酸性，不是氢化物的酸性，C错误；同一周期元素，随原子序数递增，金属性逐渐减弱，由金属性Cs>Ba知最高价氧化物对应水化物的碱性：
CsOH>Ba（OH）2，D正确。
6．四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素。
下列说法不正确的是（ ）
A．原子半径：
ZB．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱
C．X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
D．Z位于元素周期表中第二周期第ⅥA族
答案 B
解析 因为是短周期元素，且只有M是金属元素，则M是Al元素、X为Si元素、Y为N元素、Z为O元素。
Al在O的下一周期，Al的原子半径大于O，A正确；N的最高价氧化物对应的水化物是硝酸，属于强酸，Si的最高价氧化物对应的水化物为H2SiO3，属于弱酸，B错误；非金属性：
O>Si，则稳定性：
H2O>SiH4，C正确；O元素位于第二周期第ⅥA族，D正确。
“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：
当核电荷数相同时，核外电子数越多，半径越大。
1.[2017·全国卷Ⅰ]短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。
由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。
下列说法不正确的是（ ）
A．X的简单氢化物的热稳定性比W的强
B．Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构
C．Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红
D．Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期
答案 C
2．[2017·全国卷Ⅱ]a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族。
下列叙述正确的是（ ）
A．原子半径：
d>c>b>a
B．4种元素中b的金属性最强
C．c的氧化物的水化物是强碱
D．d单质的氧化性比a单质的氧化性强
答案 B
解析 a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同，b原子次外层的电子数为2或8，若b原子次外层的电子数为2，则a为He，不是主族元素，不符合题意；则b原子次外层的电子数为8，则b为第三周期元素，a为O；d与a同族，则d为S；c所在周期数与族数相同，则c为Al，b为Na或Mg。
原子半径：
a3．[2017·北京高考]2016年IUPAC命名117号元素为TS（中文名“”，tián），TS的原子核外最外层电子数是7。
下列说法不正确的是（ ）
A．TS是第七周期第ⅦA族元素
B．TS的同位素原子具有相同的电子数
C．TS在同族元素中非金属性最弱
D．中子数为176的TS核素符号是
TS
答案 D
4．[2016·全国卷Ⅰ]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WB．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 根据题意，不难推出n为Cl2，m为H2O，q为HClO，r为HCl，p为烷烃，s为一氯代烷、二氯代烷等的混合物，从而推出W、X、Y、Z四种元素分别为H、C、O、Cl。
A项，原子半径大小为HCl>C（即Y>Z>X），错误；C项，Y的氢化物有H2O2、H2O，二者在常温常压下均为液态，正确；D项，X的最高价氧化物的水化物为H2CO3，属于弱酸，错误。
5．[2016·全国卷Ⅲ]四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X的简单离子具有相同电子层结构，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W与Y同族，Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。
下列说法正确的是（ ）
A．简单离子半径：
WB．W与X形成的化合物溶于水后溶液呈碱性
C．气态氢化物的热稳定性：
WD．最高价氧化物的水化物的酸性：
Y>Z
答案 B
解析 根据“X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的”可知X为Na，结合题给条件推出W为O（或N），Y为S（或P），Z为Cl。
Cl－具有3个电子层，Na＋、O2－（或N3－）只有2个电子层，所以Cl－的半径大于Na＋、O2－（或N3－）的半径，Na＋、O2－（或N3－）具有相同的电子层结构，则核电荷数越小，离子半径越大，所以简单离子半径为Cl－>O2－（或N3－）>Na＋，A项错误；W（O或N）与X（Na）形成的化合物Na2O、Na2O2、Na3N溶于水后均形成NaOH溶液，呈碱性，B项正确；非金属性O>S（N>P），气态氢化物的热稳定性：
H2O>H2S（NH3>PH3），C项错误；非金属性：
S（P）H2SO4（H3PO4）6．[2015·北京高考]下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是（ ）
A．酸性：
H2SO4>H3PO4
B．非金属性：
Cl>Br
C．碱性：
NaOH>Mg（OH）2
D．热稳定性：
Na2CO3>NaHCO3
答案 D
解析 A项，非金属性：
硫大于磷，可以推出最高价氧化物对应水化物的酸性：
硫酸大于磷酸；B项，根据Cl和Br在周期表中的位置可以推出非金属性：
Cl大于Br；C项，金属性：
钠大于镁，可以推出最高价氧化物对应水化物的碱性：
氢氧化钠大于氢氧化镁；D项，无法根据元素周期律判断盐的热稳定性。
7．[2016·天津高考]下表为元素周期表的一部分。
碳
氮
Y
X
硫
Z
回答下列问题：
（1）Z元素在周期表中的位置为____________________。
（2）表中元素原子半径最大的是（写元素符号）________。
（3）下列事实能说明Y元素的非金属性比S元素的非金属性强的是________。
a．Y单质与H2S溶液反应，溶液变浑浊
b．在氧化还原反应中，1molY单质比1molS得电子多
c．Y和S两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高
答案
（1）第三周期，第ⅦA族
（2）Si
（3）ac
解析 根据各元素在周期表中的位置不难推出X为硅元素，Y为氧元素，Z为氯元素。
（3）Y单质与H2S溶液反应的化学方程式为O2＋2H2S===2S↓＋2H2O，根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，O2的氧化性大于S，故O元素的非金属性比S元素的非金属性强，a项正确；氧化性的强弱与氧化剂得电子的多少无关，而与得电子的难易程度有关，b项错误；H2O比H2S的热分解温度高，说明H2O比H2S的稳定性强，从而可知O元素比S元素的非金属性强，c项正确。
一、选择题（每题6分，共72分）
1．[2017·河北张家口模拟]下列有关元素的性质或递变规律的说法正确的是（ ）
A．第ⅠA族与第ⅦA族元素间可形成共价化合物或离子化合物
B．第三周期主族元素从左到右，氧化物对应的水化物酸性依次增强
C．同主族元素的简单阴离子还原性越强，对应的简单氢化物沸点越高
D．同周期金属元素的主族序数越大，其原子失电子能力越强
答案 A
解析 第ⅠA族为H和碱金属元素，第ⅦA族元素为卤族元素，H与卤族元素形成共价化合物，碱金属元素与卤族元素形成离子化合物，A正确；第三周期元素从左到右非金属性逐渐增强，其最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，B错误；同主族元素的简单阴离子还原性越强，元素非金属性越弱，对应简单氢化物的稳定性越弱。
沸点与分子间作用力有关，结构相似的分子晶体相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高，如第ⅦA族沸点HF>HI>HBr>HCl，HF、NH3、H2O在同族氢化物中沸点反常，是因为分子间有氢键，C错误；同周期金属元素主族序数越大，金属性越弱，越难失去电子，如第三周期中，Na比Al容易失去电子，D错误。
2．[2017·湖北黄冈高三质检]X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构。
下列说法正确的是（ ）
A．原子最外层电子数：
X>Y>Z
B．单质沸点：
X>Y>Z
C．离子半径：
X2－>Y＋>Z－
D．原子序数：
X>Y>Z
答案 D
解析 根据题中信息可确定X、Y、Z分别为S、Na和F。
原子最外层电子数F>S>Na，A错误；单质沸点Na>S>F2，B错误；离子半径S2－>F－>Na＋，C错误；原子序数S>Na>F，D正确。
A．门捷列夫能预测钋在地球上的分布
B．钋位于元素周期表第七周期第ⅥA族
C．钋原子的最外层电子数为6
D．钋属于副族元素
答案 C
解析 门捷列夫发现了元素周期律，但不能预测元素在地球上的分布，A错误；钋的原子序数为84，和86号元素的原子序数相差2，故钋位于元素周期表第六周期第ⅥA族，B、D错误；钋原子的最外层电子数为6，C正确。
4．已知X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的五种短周期主族元素，其中Y、R原子最外层电子数相等；X元素最低负价绝对值与W元素最高正价相等；工业上常用电解熔融氧化物的方法冶炼W单质；Z、W、R的最高价氧化物对应的水化物两两反应均生成盐和水。
下列说法正确的是（ ）
A．原子半径由大到小的顺序：
Z、W、Y
B．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：
X、Y、R
C．W的最高价氧化物对应的水化物碱性比Z的强
D．R的最高价氧化物对应水化物的化学式一定是HRO4
答案 A
解析 根据W的冶炼方法及“Z、W、R的最高价氧化物对应的水化物两两反应均生成盐和水”可知W为铝元素，“X元素最低负价绝对值与W元素最高正价相等”则X为氮元素，由“X、Y、Z、W、R原子序数依次增大”可知Z为钠元素，R为硫元素或氯元素，Y为氧元素或氟元素。
A项，原子半径：
Na>Al>Y，正确；B项，X、Y、R的气态氢化物中Y的氢化物最稳定，错误；C项，氢氧化铝是两性氢氧化物，碱性弱于氢氧化钠，错误；D项，R为硫元素或氯元素，当R为硫元素时最高价氧化物对应水化物为H2SO4，错误。
5．[2018·山东临沂质检]下列关于元素周期表的说法中正确的是（ ）
A．同一主族元素的原子序数的差不可能为10
B．同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数差值一定为1
C．催化剂一般在金属元素与非金属元素的分界处寻找
D．过渡元素全部是金属元素
答案 D
解析 第ⅠA族的H元素和Na元素的原子序数相差10，A项错误；从第四周期开始，同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数差值不为1，B项错误；催化剂应在过渡元素区域寻找，C项错误。
R
X
Y
Z
A
A．气态氢化物的热稳定性由强到弱的顺序为：
Z>R>X>Y
B．原子半径由小到大
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