2018版高考届一轮复习鲁科版第5章物质结构元素周期律第2节元素周期律和元素周期表学案55
第2节 元素周期律和元素周期表
考纲定位
考情播报
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3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、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
2016·全国乙卷T13/全国甲卷T9/全国丙卷T12
2015·全国卷ⅠT12/全国卷ⅡT9
2014·全国卷ⅠT10/全国卷ⅡT27(1)
2013·全国卷ⅠT9
2012·全国卷T13
考点1| 元素周期表的结构及其应用
[基础知识自查]
1．元素周期表的编排原则
周期
▏
族
注：原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数
2．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)
注：元素周期表中的特殊元素位置
①过渡元素：元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵行共六十多种元素，这些元素都是金属元素。
②镧系：元素周期表第6周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
③锕系：元素周期表第7周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
④超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。
⑤碱金属元素：ⅠA(氢除外)。卤族元素(ⅦA)，氧族元素(ⅥA)，氮族元素(ⅤA)，碳族元素(ⅣA)。
[应用体验]
1．(1)最外层电子数为1或2的元素一定是ⅠA或ⅡA族吗？具体说明。
(2)同一周期ⅡA族与ⅢA族的原子序数之差一定是1吗？请解释？
[提示] (1)最外层电子数为1或2的元素，可能为ⅠA、ⅡA族，也可能是某些过渡元素或稀有气体元素He。最外层电子数为3～7的元素一定属于主族。
(2)同一周期ⅡA族与ⅢA族的原子序数可能相差1(2、3周期)或11(4、5周期)或25(6周期)。
2．(1)16号元素属于________周期________族。
(2)属于第4周期ⅡA族的元素符号为________，原子序数为________。
(3)○＋53 的元素属于________周期________族。
[提示] (1)第3 ⅥA (2)Ca 20 (3)第6 ⅦA
[考点多维探究]
角度1 元素周期表结构的分析判断
1．下列各表分别是元素周期表的一部分(表中为原子序数)，其中符合实际情况的是( )
D [A项，2、10、18在18纵行，11、19在1纵行；B项，6、12、24不在同一纵行；C项，3、11、19在1纵行，2在18纵行。]
Y
X
Z
2.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
D [X与上、下相邻差可能为8、18、32等，故A、B、C正确；若X、Y、Z为短周期元素，则Y为He，不是主族元素，D不正确。]
3.(2017·沧州模拟)如图A、B、C、D、E是长式元素周期表中的5种元素(不包括镧系和锕系)。下列说法不正确的是( )
A．A、E原子序数之差可能为2
B．D、E原子序数之差可能是8、18或32
C．若E原子序数为x，则A、B、C、D、E原子序数之和可能为5x＋10
D．B、D原子序数之差不可能是7
A
[在同主族中相邻元素的原子序数差为2的只有H与Li，但不符合A、E所处的位置。]
元素周期表中原子序数的有关规律
(1)同主族、邻周期元素的原子序数之差：
①元素周期表中左侧元素(ⅠA、ⅡA族)：
同主族相邻两元素中，R(下)＝R(上)＋上一周期元素所在周期的元素种类数目；
②元素周期表中右侧元素(ⅢA～ⅦA族)：
同主族相邻两元素中，R(下)＝R(上)＋下一周期元素所在周期的元素种类数目。
(2)同周期的ⅡA和ⅢA的原子序数差可能为1、11、25。
角度2 元素在周期表中位置的确定
4．根据中学化学教材中所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是( )
【导学号：99682167】
A．K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等
B．L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等
C．L层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等
D．M层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等
C [L层电子数为偶数时，可能有2、4、6、8，当为2、4、6时，该元素所在族的序数等于L层电子数；当为8时，元素的原子可能存在M层、N层等，其所在族的序数无法确定。]
5．指出原子序数为下列数值的元素在周期表位置
原子序数
35
56
84
87
周期序数
族
[答案] 周期序数：4 6 6 7
族：ⅦA ⅡA ⅥA ⅠA
“0族”法确定元素位置
(1)熟记0族元素的相应周期数和原子序数
元素符号
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
原子序数
2
10
18
36
54
86
周期数
1
2
3
4
5
6
(2)确定主族元素在周期表中位置的方法：原子序数－最邻近的稀有气体元素的原子序数＝ΔZ。
考点2| 元素周期律及应用
[基础知识自查]
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)元素周期表中元素的分区
周期表的右上方区域为非金属元素区，左下方区域为金属元素区，金属与非金属分界线上的元素有B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po。现有周期表中最强的非金属为F，最强的金属为Fr。
(2)科学预测结构与性质
为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
(3)寻找新材料
[应用体验]
根据元素周期律比较下列各组性质
(1)金属性：K____Na____Mg，非金属性：F____O____S
(2)碱性：Mg(OH)2____Ca(OH)2____KOH
(3)酸性：HClO4____H2SO4____HClO
(4)热稳定性：CH4____NH3____H2O
(5)还原性：HBr____HCl____H2S，I－____S2－
(6)氧化性：Fe3＋____Cu2＋____Fe2＋
[提示] (1)> > > > (2)< < (3)> >
(4)< < (5)> < < (6)> >
[考点多维探究]
角度1 根据元素周期律直接判断物质的性质强弱
1．运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是( )
A．已知Ra是第7周期第ⅡA族的元素，故Ra(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
B．已知As是第4周期第ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性弱
C．已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应比Na与水反应更剧烈
D．已知Cl的非金属性比S的强，故HClO的酸性比H2SO3的强
D [HClO、H2SO3均不是最高价含氧酸，其酸性与非金属性没有直接关系。]
2. 短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法不正确的是( )
【导学号：99682168】
A．原子半径：Z＞W＞X＞Y
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞W＞Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X＞W＞Z
D．元素的最高化合价：Z
T>Q
C．气态氢化物稳定性：RQ
D [根据题目提供的信息可知，R为F，X为S，T为Cl，Z为Ar，Q为Br。A项，非金属性：ZCl>Br，则气态氢化物的稳定性：HF>HCl>HBr；D项，非金属性：Cl>Br，则最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4>HBrO4。]
(1)对于主族元素而言，元素的最高正化合价和主族序数相同，但是氧、氟正价，一般为零价或负价。
(2)判断元素非金属性或金属性的强弱，依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
(3)根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时，必须是其最高价氧化物的水化物。
(4)主族元素金属离子的氧化性越强相应金属的金属性越弱。同理非金属离子的还原性越强，相应非金属的非金属性越弱。
角度2 元素金属性或非金属性的强弱实验事实与探究实验
4．下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( )
【导学号：99682169】
选项
事实
结论
A
与冷水反应，Na比Mg剧烈
金属性：Na>Mg
B
Ca(OH)2的碱性强于
Mg(OH)2
金属性：Ca>Mg
C
SO2与NaHCO3溶液
反应生成CO2
非金属性：S>C
D
t ℃时，Br2＋H22HBr
K＝5.6×107
I2＋H22HI K＝43
非金属性：Br>I
C [C项，根据事实可知H2SO3比H2CO3酸性强，但H2SO3不是最高价含氧酸，故不能说明非金属性：S>C。]
5．下列实验操作不能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比较碳、硫非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与稀盐酸反应
比较铁、铜金属性强弱
B [A项，Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易，即可判断出氯、溴的非金属性强弱；B项，向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3，但无法比较二者的金属性强弱；C项，测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH，根据pH可判断出Na2CO3与Na2SO4水解程度的大小，即可判断出酸性H2CO3Y>Z B．Y>X>Z
C．Z>X>Y D．Z>Y>X
D [根据题意知X、Y、Z在元素周期表中的相对位置为
。]
粒子半径大小的比较方法
(1)运用元素周期表进行比较。
①同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小。
②同主族元素由上而下，原子半径、离子半径逐渐增大。
(2)运用“同层比核，同核比层”进行比较。
“同层比核”如：Na＋与F－、Cl－与S2－的电子层数相同，核电荷数越大，原子核对电子的引力越大，半径越小；同理，“同核比层”如：Na与Na＋的核电荷数相同，核外电子层数越多，原子(或离子)半径越大。
(3)参照法：如比较r(K＋)与r(Mg2＋)，可选用r(Na＋)为参照：r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)。
专项突破5 “位—构—性”三者的关系及应用
1．元素的“位—构—性”三者关系
2．“位”“构”“性”关系的应用
(1)结构与位置互推
注：①若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同，则“阴前阳后”，阴离子在前一周期，阳离子在后一周期，阳离子的原子序数大。
②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比，阴离子原子序数大。
③在短周期元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致，“价奇序奇，价偶序偶”。
(2)性质与位置互推
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，根据元素性质可以推知元素在周期表中的位置，根据元素在周期表中的位置可以推知元素性质。
(3)结构与性质互推
①最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要原因。
②原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。
③同主族元素最外层电子数相同，性质相似。
命题点1 周期表位置片断推测结构与性质
[对点训练1] (2015·山东高考)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是( )
Y
Z
X
W
A.原子半径：XZ
C．Z、W均可与Mg形成离子化合物
D. 最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>W
C
[由X、Y、Z、W四种元素的相对位置关系和Y、W的原子序数之和是Z的3倍可推出：X是硅，Y是氮，Z是氧，W是氯。A.原子半径：X>Y>Z。B.气态氢化物的稳定性：XY(N)，故最高价氧化物对应水化物的酸性：W>Y。]
[对点训练2] (2015·浙江高考)右表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( )
X
Y
Z
W
T
A．X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C．YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力
D．根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性
D [根据题意，X与W属于同族元素，且W的原子序数为X的2倍，可以得出在短周期元素中，X为氧元素，W为硫元素，由此可以推出Z为磷元素，Y为硅元素，T为砷元素。A项，X、W、Z元素的原子半径依次递增，但气态氢化物的热稳定性为X>W>Z，A项错误。B项，Y、Z元素在自然界中不能以游离态存在，但W元素(即硫)可以以单质形式存在，B项错误。C项，WX3(SO3)是分子晶体，气化时需克服分子间作用力，YX2(SiO2)是原子晶体，熔化时需要破坏共价键，C项错误。D项，As位于元素周期表中第4周期、第ⅤA族，也是金属元素区与非金属元素区的交界处。根据同周期、同主族元素的金属性、非金属性递变规律，As的单质具有半导体特性。根据同周期元素最高、最低化合价递变规律，As的最高化合价是＋5，最低化合价是－3，As2O3中As的化合价是＋3，则As2O3具有氧化性和还原性，D项正确。]
[对点训练3] (2017·信阳模拟)X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中相对位置如表所示，Y、Z质子数之和为21，下列说法中不正确的是( )
X
Y
Z
W
A.X、Y、Z、W均为非金属元素
B．X、Y、W的氢化物中，Y的氢化物沸点最高
C．Z的阳离子与Y的阴离子电子层结构相同
D．W元素的简单离子半径大于Z元素的简单离子半径
A [由短周期中的位置可知，应为2、3周期，设Y的质子数为x，则X的质子数为x－2，W的质子数为x＋8，Z的质子数为x＋5，根据Y、Z质子数之和为21，x＋x＋5＝21，解得x＝8，可推出X为碳元素，Y为氧元素；Z为铝元素，W为硫元素。]
命题点2 文字叙述的“位—构—性”的相互推断
[对点训练4] (2016·全国甲卷)a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2－和c＋离子的电子层结构相同，d与b同族。下列叙述错误的是( )
A．a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为＋1
B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C．c的原子半径是这些元素中最大的
D．d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性
A [由题中所给的信息可知，a为H，b为O，c为Na，d为S。A项中，H与Na可以形成化合物NaH，H的化合价为－1；B项中，O与其他三种元素可以形成H2O、H2O2、Na2O、Na2O2、SO2、SO3等二元化合物；C项中，四种元素原子半径大小顺序为Na>S>O>H；D项中，H与S形成化合物H2S，其水溶液呈弱酸性。]
[对点训练5] (2014·全国卷Ⅰ)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
D [短周期元素X、Z形成的最低价离子为X2－、Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，则X、Y、Z三种元素分别处于第ⅥA、ⅠA、ⅦA族。又知X和Y处于同一周期，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，从而推知X、Y、Z分别为S、Na和F。
A．原子最外层电子数：F>S>Na。B.Na单质为金属晶体，S、F2为分子晶体，S为固体，F2为气体，显然沸点Na>S>F2。C.具有相同电子层结构的离子，元素的原子序数越大，原子半径越小，Na＋、F－具有相同的电子层结构，则离子半径：F－>Na＋，S2－多一个电子层，所以S2－半径最大。D.三种元素的原子序数关系为S>Na>F。]
[对点训练6] (2017·黄冈质检)五种短周期主族元素X、Y、Z、W、R，X的原子半径是短周期主族元素中最大的，Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为m＋n，M层电子数为m－n，W元素与Z元素同主族，R元素与Y元素同主族。下列叙述错误的是( )
【导学号：99682170】
A．60 g ZY2中含有2 mol Z—Y极性共价键
B．Y的氢化物比R的氢化物稳定
C．Z、W、R最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是：R>W>Z
D．X与Y形成的两种常见化合物中阴、阳离子的个数比均为1∶2
A
[五种短周期主族元素X、Y、Z、W、R中，X的原子半径是短周期主族元素中最大的，X为Na；Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为m＋n，M层电子数为m－n，说明Z元素L层上电子数为8个，Y原子的次外层为2个电子，最外层有6个电子，Y是O元素；Z的M层上的电子数为4个，Z为Si元素；W元素与Z元素同主族，W为C元素；R元素与Y元素同主族，R是S元素；A.1 mol二氧化硅中含有4 mol Si—O键，所以60 g SiO2中含有4 mol Si—O极性共价键，A错误；B.氧和硫元素位于同主族，非金属性O元素强于S元素，所以O的氢化物比S的氢化物稳定，B正确；C.Si、C、S的非金属性S>C>Si，所以最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是H2SO4>H2CO3>H4SiO4，C正确；D.Na与O元素形成的两种常见化合物是Na2O和Na2O2，其阴阳离子个数比均为1∶2，D正确。]
命题点3 “数据”推测位置、结构与性质
[对点训练7] (2017·黄冈模拟)如图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图，下列说法正确的是( )
A．最高价氧化物对应水化物的碱性：ZR
C．X、N两种元素组成的化合物不与任何酸反应
D．简单离子的半径：ZM，故A错误；B.HF的还原性比HCl的弱，故B错误；C.X、N两种元素组成的化合物为二氧化硅，可与HF酸反应，故C错误；D.离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，所以简单离子的半径：ZS，故HClO的酸性比H2SO4的强。( )
(4)Fe、Co、Ni均属于第4周期ⅧB族。( )
(5)(2015·重庆高考)I的原子半径大于Br，HI比HBr的热稳定性强。( )
(6)(2015·重庆高考)P的非金属性强于Si，H3PO4比H2SiO3的酸性强。( )
(7)因为r(Na)>r(Cl)，故r(Na＋)>r(Cl－)。( )
(8)HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性依次增强。( )
(9)酸性：HClO4>HBrO4与热稳定性：HCl>HBr，二者均可证明非金属性：Cl>Br。( )
(10)同一周期主族元素，从左到右的化合价均呈现从＋1价递增至＋7价。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
(6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)×
2．一题串知，覆盖高考考什么
(2016·全国乙卷) 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，0.01 mol·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WX>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
(1)W、X、Y、Z的元素符号分别为________、________、________、________。[考查“位—构—性”推断元素]
(2)X、Y、Z的气态氢化物的热稳定性强弱顺序为________(用化学式表示)，还原性的强弱顺序为________。[考查元素及化合物的性质递变规律]
(3)X、Z的最高价氧化物的水化物的化学式分别为________、________，酸性较强的是________。[考查最高价含氧酸及其酸性强弱比较]。
(4)m与n反应的离子方程式为_________________________，
n与p反应的有机反应类型为________。[考查物质的性质]
(5)Z元素在________周期________族，最高正价为________，最低负价为________。[考查元素在周期表中位置及元素性质]
[答案] C
(1)H C O Cl
(2)H2O>HCl>CH4 CH4>HCl>H2O
(3)H2CO3 HClO4 HClO4
(4)Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO
取代反应
(5)第3 ⅦA ＋7 －1
