学年高一化学同步苏教版必修2学案专题1 第一单元 第二课时 元素周期表及其应用.docx
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学年高一化学同步苏教版必修2学案专题1第一单元第二课时元素周期表及其应用
第二课时
元素周期表及其应用
[课标要求]
1．知道元素周期表的发展历程。
2．能说出元素周期表的编排原则以及周期、族的概念。
3．能根据原子序数确定元素在周期表中的位置。
4．会比较同周期、同主族元素的金属性和非金属性的强弱，知道元素周期表金属元素区和非金属元素区的划分。
5．明确元素“位—构—性”三者之间的关系及其在元素推断中的应用。
6．感受元素周期表、元素周期律在科研和生产实践中的应用。
1.元素周期表结构的几个数据：
（1）7个周期，各周期的元素种数分别为2,8,8,18,18,32；
（2）18个纵行，16个族（7个主族，7个副族，1个第Ⅷ族，1个零族）。
2．元素周期表中的几个关系：
（1）周期序数＝电子层数；
（2）主族序数＝最外层电子数＝最高正化合价＝8－|最低负价|
3．元素周期表中元素性质的递变规律：
（1）同周期，自左到右，元素的金属性减弱，非金属性增强，原子半径减小；
（2）同主族，自上而下，元素的金属性增强，非金属性减弱，原子或离子半径增大。
4．
（1）金属与非金属分界线附近的元素既有金属性，又有非金属性，可寻找半导体材料。
元素周期表的结构
1．元素周期表的编排原则
2．元素周期表的结构
（1）周期
①个数：
元素周期表中有7个周期。
②特点：
每一周期中元素原子的电子层数相同。
③分类：
短周期：
包括1、2、3周期。
长周期：
包括4、5、6、7周期。
（2）族
①个数：
元素周期表中有18个纵行，但只有16个族。
②特点：
元素周期表中主族元素的族序数等于其最外层电子数。
③分类：
[特别提醒]
（1）第Ⅷ族和0族既不属于主族，也不属于副族，因此在写族序数时不能加A或B。
（2）元素种数最多的是第ⅢB族，因为ⅢB族包括镧系元素和锕系元素。
（3）同周期ⅡA与ⅢA主族元素原子序数之差可能为1（2、3周期）、11（4、5周期）、25（6、7周期）。
1．元素周期表中为什么把C、N、O、F、Ne等元素编排在同一周期？
元素周期表中共有多少个周期？
1～6周期中各含有多少种元素？
提示：
C、N、O、F、Ne等元素原子的电子层数相等，都有两个电子层，故编排在第2周期；元素周期表中共有7个周期；1～6周期中所含的元素种数分别为2、8、8、18、18、32。
2．为什么把F、Cl、Br、I等元素编排在元素周期表的同一主族？
元素周期表中共有多少个族？
提示：
F、Cl、Br、I元素原子的最外层电子数相等都有7个电子，故编排在第ⅦA族；元素周期表中共有16个族，分别为7个主族，7个副族，1个Ⅷ族和0族。
3．原子序数为34的元素处于元素周期表中何种位置？
提示：
稀有气体Kr（36号元素）处于元素周期表中第4周期0族，故34号元素处于第4周期ⅥA族。
1．元素周期表的结构
（1）周期（即横行）
类别
周期序数
起止元素
包括元素种数
核外电
子层数
短周期
1
1H～2He
2
1
2
3Li～10Ne
8
2
3
11Na～18Ar
8
3
长周期
4
19K～36Kr
18
4
5
37Rb～54Xe
18
5
6
55Cs～86Rn
32
6
7
87Fr～
26（未满）
7
（2）族（18个纵行，16个族）
族的分类
族的构成
纵行序数
族的表示方法
族的数目
主族
短周期＋长周期
1,2,13～17
ⅠA，ⅡA，ⅢA～ⅦA
7
副族
长周期
3～7,11,12
ⅢB～ⅦB，ⅠB，ⅡB
7
Ⅷ族
长周期
8,9,10
Ⅷ
1
0族
短周期＋长周期
18
0
1
2.元素周期表的记忆口诀
横行叫周期，现有一至七，四长三个短。
纵行称作族，共有十六族，一八依次现①，一零再一遍②。
一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三行算一族，占去8、9、10。
镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB族。
说明：
①指ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ共8个族依次排列。
②指ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0共8个族依次排列。
1．我国的纳米基础研究能力已跻身于世界前列，如曾作为我国几年前十大科技成果之一的RN就是一种合成纳米材料，已知该化合物的Rn＋核外有28个电子，则R元素位于元素周期表中的（ ）
A．第3周期ⅤA族 B．第4周期ⅢA族
C．第5周期ⅢA族D．第4周期ⅤA族
解析：
选B 由Rn＋核外有28个电子，又因为纳米材料化学式为RN，因而n＝3，所以R原子核外共有31个电子，R元素处于第4周期ⅢA族。
2．填写下列空白。
（1）元素周期表中元素种类最多的族：
______________________________________；
（2）元素周期表中元素种类最多的周期：
___________________________________；
（3）元素周期表中全为金属元素的主族：
_________________________________________；
（4）元素周期表中全为非金属元素的主族：
______________________________________；
（5）元素周期表中常温下单质固、液、气三态都有的族：
__________________；
（6）铝元素在周期表中的位置：
___________________________________________。
解析：
在元素周期表中元素种类最多的族是ⅢB族（含有镧系元素和锕系元素），元素种类最多的周期是第6周期（32种）；7个主族中，只有ⅡA族全为金属元素，ⅦA族全为非金属元素，且ⅦA族单质中F2、Cl2为气体，Br2为液体，I2为固体；铝元素在周期表中位于第3周期ⅢA族。
答案：
（1）ⅢB族
（2）第6周期 （3）ⅡA族
（4）ⅦA族 （5）ⅦA族 （6）第3周期ⅢA族
[方法技巧]
元素在周期表中位置的判断方法
1.0族元素及其信息
0族元素
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
周期数
1
2
3
4
5
6
原子序数
2
10
18
36
54
86
2.根据原子序数判断元素位置的方法
（1）比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的序数大小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
（2）求差值定族数
①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。
②若比相应的0族元素少1～5时，则应处在同周期的ⅦA～ⅢA族。
③若相差其他数，则由相应差数找出相应的族。
元素周期表中元素性质的递变规律
1．同一周期元素性质的递变规律
2．同主族元素性质的递变规律
3．金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律
（1）请填写出图中序号所示内容：
①增强 ②减弱 ③增强 ④增强 ⑤Al ⑥Si ⑦金属 ⑧非金属
（2）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。
4．元素周期表与元素周期律的应用
（1）元素周期表和元素周期律是学习和研究化学的重要工具：
①由元素在周期表中的位置，可确定其结构。
如铅（Pb）位于第6周期第ⅣA族，则可推知铅（Pb）有6个电子层，最外层电子数为4个。
②由元素的位置比较元素的性质递变。
如同主族元素性质的比较，同周期元素性质的
比较。
（2）根据元素的原子结构推测它在周期表中的位置。
（3）指导新元素的发现及预测它们的原子结构和性质。
（4）指导其他与化学相关的科学技术。
①在元素周期表中，金属与非金属的分界线附近元素可以找到半导体材料。
②在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
1．根据周期表中元素的金属性和非金属性递变规律分析，什么元素的金属性最强（放射性元素除外）？
什么元素的非金属性最强？
它们分别位于元素周期表中的什么位置？
提示：
铯的金属性最强，氟的非金属性最强；分别位于周期表的第6周期ⅠA族和第2周期ⅦA族。
2．依据元素周期表中金属元素与非金属元素的分区，判断金属与非金属分界线附近的元素有何性质？
如何在元素周期表中寻找半导体材料？
提示：
既表现出金属性又表现出非金属性。
在金属与非金属的分界线附近寻找半导体材料，如硅、锗等。
同周期、同主族元素性质的递变规律
比较项目
同周期（左→右）
同主族（上→下）
原子结构
核电荷数
小→大
小→大
电子层结构
电子层数相同，最外层电子数依次增加
电子层数增加，最外层电子数相同
原子半径
逐渐减小（0族除外）
逐渐增大
元素性质
失电子能力
逐渐减弱
逐渐增强
得电子能力
逐渐增强
逐渐减弱
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
最高正价由＋1→＋7，非金属元素负价－4→－1，负价＝主族序数－8
最高正价数和负价数均相同，最高正价数＝主族族序数
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
最高价氧化物的水化物的酸碱性
酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强
气态氢化物的稳定性、还原性
稳定性逐渐增强，还原性逐渐减弱
稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强
1．卤素（ⅦA）是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是（ ）
A．卤素单质的最外层电子数都是7
B．卤族元素的单质只有氧化性
C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次减弱
D．卤素单质与H2化合的难易程度为F2＜Cl2＜Br2＜I2
解析：
选C 卤素原子最外层有7个电子，而不是单质最外层有7个电子，A项错误；氯、溴、碘元素既有氧化性，又有还原性，B项错误；氟是非金属性最强的卤族元素，C项正确；单质与H2化合的难易程度为F2＞Cl2＞Br2＞I2，D项错误。
2．下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是（ ）
A．Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多
B．第2周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强
C．因为Na比K容易失去电子，所以Na比K的还原性强
D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强
解析：
选C 在元素周期表中，根据同周期元素性质的递变规律知，第2周期从Li到F，非金属性逐渐增强；根据同主族元素性质的递变规律知，O的非金属性比S强，K的还原性比Na强。
元素周期表中“位、构、性”关系的应用
1．元素“位、构、性”的关系
（1）原子结构与元素在周期表中位置的关系
①核外电子层数＝周期序数。
②最外层电子数＝主族序数＝主族元素最高正化合价数（O、F除外）。
③质子数＝原子序数＝原子核外电子数＝核电荷数。
（2）原子结构与元素性质的关系
（3）元素在周期表中的位置与元素性质的关系
①同周期元素性质的递变性；同主族元素性质的相似性、递变性、差异性。
②处在金属元素与非金属元素分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。
如Al和Si，它们与NaOH溶液反应产生H2：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，
Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
2．“位、构、性”三者关系的应用
（1）比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、氢化物的稳定性等。
（2）比较同周期元素及其化合物的性质。
（3）比较不同周期、不同主族元素的性质时，要找出参照物。
（4）推断或预测未知元素的某些性质。
1．（全国丙卷）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：
W＜X＜Z
B．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：
W＜Y
D．最高价氧化物的水化物的酸性：
Y＞Z
解析：
选B 四种短周期主族元素的原子序数依次增大，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，则X为Na元素；Z与X（Na）形成的离子化合物的水溶液呈中性，则Z为Cl元素；因W与X的简单离子电子层结构相同，且W与Y同族，则W可能为N（或O）元素、Y可能为P（或S）元素。
A项，Na＋与N3－（或O2－）电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径：
Na＋＜N3－（或O2－）＜Cl－。
B项，W与X形成的化合物Na2O、Na2O2（或Na3N）溶于水后的溶液均为NaOH溶液（或NaOH和NH3的混合溶液），呈碱性。
C项，元素的非金属性越强，其气态氢化物的热稳定性越强，故热稳定性：
W＞Y。
D项，最高价氧化物对应的水化物中HClO4是最强的无机酸。
2.W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成盐，由此可知（ ）
W
X
Y
Z
A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y
B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y
D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
解析：
选A 由题意知W为N元素，根据元素在周期表中位置可推得：
X为O，Y为S，Z为Cl。
B项应描述为Z元素最高价氧化物对应水化物的酸性一定强于Y，B错误；X对应单核阴离子O2－的还原性小于Y2－（S2－），C错误；Cl2在化学变化中可以表现氧化性也可表现还原性，D错误。
[三级训练·节节过关]
1．关于元素周期表中元素分布的描述，正确的是（ ）
A．周期表中的主族都有非金属元素
B．周期表中的主族都有金属元素
C．周期表中的金属元素都位于长周期
D．周期表中的非金属元素都位于主族和0族
解析：
选D A项，如第ⅡA族，全部是金属元素，错误；B项，如第ⅦA族，全部是非金属元素，错误；C项，如Na、Mg、Al都位于短周期，错误；D项，正确。
2．元素周期表是一座开放的“元素大厦”，“元素大厦”尚未客满。
若发现119号元素，请在“元素大厦”中安排好它的“房间”（ ）
A．第7周期0族 B．第8周期第ⅠA族
C．第6周期第ⅡA族D．第7周期第ⅦA族
解析：
选B 第7周期排满，零族元素是118号元素，所以若发现119号元素，则应该在第8周期第ⅠA族。
3．下列说法正确的是（ ）
A．第2周期元素从C到F，非金属性逐渐减弱
B．第3周期元素从Na到Cl，原子半径逐渐增大
C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐增强
D．LiOH、NaOH、KOH的碱性逐渐增强
解析：
选D 同周期，随原子序数的增大，非金属性增强，则第2周期元素从C到F，非金属性逐渐增强，A项错误；同周期，从左向右原子半径在减小，则第3周期元素从Na到Cl，原子半径逐渐减小，B项错误；非金属性F>Cl>Br>I，则HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱，C项错误；金属性K>Na>Li，则LiOH、NaOH、KOH的碱性逐渐增强，D项正确。
4．X、Y、Z是短周期的三种元素，它们在周期表中的位置如下表所示：
X
Y
Z
请回答：
（1）X元素的名称是________。
（2）Y元素的原子序数是________，它所在的周期数是________。
（3）Z在元素周期表中的位置是__________________。
解析：
短周期为1至3周期，故X为第1周期的氦元素，Y为第2周期的氟元素，Z为第3周期、第ⅥA族的硫元素。
答案：
（1）氦
（2）9 2 （3）第3周期第ⅥA族
5．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素。
表中所列元素中：
（1）属于短周期元素的有__________________（填字母）。
（2）属于主族元素的有_________________________________________________（填字母）。
（3）c元素在元素周期表中的位置是________周期______族。
（4）k元素在元素周期表中的位置是________周期________族。
解析：
第1、2、3周期为短周期，故b、h、j、a、c、f、i、l、m为短周期元素。
b、a为第ⅠA族，c、d为第ⅡA族，f为第ⅢA族，h、g为第ⅣA族，i为第ⅤA族；j、k为第ⅥA族，l为第ⅦA族。
c元素位于元素周期表第3周期、第ⅡA族；k元素位于元素周期表第4周期、第ⅥA族。
答案：
（1）a、b、c、f、h、i、j、l、m
（2）a、b、c、d、f、g、h、i、j、k、l
（3）第3 第ⅡA （4）第4 第ⅥA
1．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是1
C．催化剂一般在金属与非金属的分界线处寻找
D．过渡元素全部是金属元素
解析：
选D A项，同一主族元素的原子序数差可能为10，如H元素与Na元素，错误；B项，短周期第ⅡA族与第ⅢA族相邻，若为长周期原子序数差不一定是1，如第4周期，相差11，错误；C项，在过渡金属中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀合金元素，错误；D项，过渡元素全部是金属元素，正确。
2．下列元素中，非金属性最强的是（ ）
A．F B．Cl
C．BrD．I
解析：
选A 同一主族，从上到下非金属性逐渐减弱，故选A。
3．某元素的离子带2个单位正电荷，它的核外电子排布为
，此元素在周期表中的位置是（ ）
A．第2周期零族B．第3周期ⅡA族
C．第2周期ⅥA族D．第3周期ⅢA族
解析：
选B 由题意知，该元素原子的核外电子排布为
，所以该元素在周期表中第3周期ⅡA族，故B正确。
4．下列性质递变规律错误的是（ ）
A．金属性：
K＞Na＞Li
B．氧化性：
F2＞Cl2＞Br2
C．还原性：
I－＞Br－＞Cl－
D．酸性：
HClO＞H2SO4＞H3PO4
解析：
选D D项，HClO为弱酸，而H2SO4为强酸，故D错。
5．元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。
下列说法正确的是（ ）
A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强
D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
解析：
选C O无最高正价，F和稀有气体元素没有正价，A错误；多电子原子中，能量低的电子在离核较近的区域内运动，B错误；P、S、Cl的非金属性依次增强，得电子能力与最高价含氧酸（H3PO4、H2SO4、HClO4）的酸性均依次增强，C正确；过渡元素是第3纵行到第12纵行的元素，包括了七个副族与第Ⅷ族，D错误。
6．下列说法正确的是（ ）
A．碱性：
NaOH＜Mg（OH）2＜Al（OH）3
B．ⅠA、ⅡA族元素都是金属元素
C．非金属性：
F＞Cl＞Br＞I，则酸性HF＞HCl＞HBr＞HI
D．氟元素为非金属性最强的元素，氟无正价
解析：
选D 由于金属性：
Na＞Mg＞Al，故碱性：
NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3，A错误；ⅠA族中的氢元素为非金属元素，B错误；元素非金属性强，可说明其最高价含氧酸酸性强，C错误。
7.短周期元素A、B、C的位置如图所示，已知B、C两元素所在族序数之和是A元素所在族序数的二倍，B、C两元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则A、B、C依次是（ ）
A．Be、Na、AlB．C、Al、P
C．O、P、ClD．B、Mg、Si
解析：
选C 设空格处元素为X，其原子序数为x，则据题意知A、B、C原子序数的关系：
（x－1）＋（x＋1）＝（x－8）×4，解得x＝16，所以A、B、C分别为氧、磷、氯。
8.短周期主族元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图，下列推论合理的是（ ）
X
Y
Z
A．若Z的核电荷数是Y的两倍，则X为碳元素
B．若X、Y、Z的单质常温下都是气体，则Y为氧元素
C．若X、Y、Z都是非金属元素，则它们气态氢化物的水溶液都显酸性
D．若X、Y、Z的原子序数之和等于25，则它们都是非金属元素
解析：
选D 若Z的核电荷数是Y的两倍，Z是硫元素，Y是氧元素，X是氮元素，A错误；常温下O2、F2、Cl2都是气体，故Y是氟，B错误；如果X、Y、Z分别为O、F、Cl，O的氢化物H2O显中性，C错误；设X、Y、Z的原子序数为y－1、y、y＋8，则（y－1）＋y＋（y＋8）＝25，则y＝6，故三者分别为B、C、Si，D正确。
9．下表是元素周期表的一部分，根据表中列出的10种元素，回答下列问题。
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
N
O
F
Ne
3
Na
Mg
Al
Si
S
Cl
（1）非金属性最强的元素是________；
（2）Ne原子结构示意图为________；
（3）N和O中，原子半径较小的是________；
（4）H2S和HCl中，热稳定性较强的是________；
（5）MgO和Al2O3中，属于两性氧化物的是________；
（6）元素最高价氧化物对应的水化物中，碱性最强的是________（填化学式）。
解析：
（1）同周期从左向右非金属性增强（稀有气体除外），同主族从上到下非金属性减弱，因此非金属性最强的是F；
（2）Ne是10号元素，其原子结构示意图为
；（3）同周期原子半径随着原子序数的递增而减小，N和O中，半径较小的是O；（4）非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，根据
（1）的分析，非金属性Cl>S，即HCl比H2S稳定；（5）属于两性氧化物的是Al2O3，MgO是碱性氧化物；（6）金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，根据同周期从左向右金属性减弱，Na的金属性最强，即碱性最强的是NaOH。
答案：
（1）F（或氟）
（2）
（3）O （4）HCl
（5）Al2O3 （6）NaOH
10．四种短周期元素在周期表中的相对位置如下所示，其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。
X
Y
Z
W
请回答下列问题：
（1）元素Z位于周期表中第________周期________族。
（2）这些元素的氢化物中，水溶液碱性最强的是______________（写化学式）。
（3）X和W最高价氧化物对应水化物的酸性较强的是__________（写化学式）。
（4）Y的最高价氧化物的化学式为______________。
解析：
由于第1周期只有2种元素，根据短周期元素在周期表中的位置，确定Z只能是第3周期的元素，假设其最外层电子数为x，则有2＋8＋x＝3x，解得x＝5，即Z为磷元素，据此可以判断出W是硫、Y是氮、X是碳。
（1）磷位于元素周期表的第3周期ⅤA族。
（2）NH3的水溶液碱性最强。
（
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