2020届高考化学一轮复习元素周期表和元素周期律学案

2020届高考化学一轮复习元素周期表和元素周期律学案

第二节 ‎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、非金属元素在周期表中的位置及其性质递变规律。‎ 考点(一)　元素周期表及其应用 【精讲精练快冲关】‎ ‎[知能学通]‎ ‎1．编排原则 ‎2．元素周期表的结构 ‎(1)周期(7个横行，7个周期)‎ 短周期 长周期 序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 元素种数 ‎18‎ ‎32‎ ‎32‎ ‎0族元素原子序数 ‎36‎ ‎54‎ ‎86‎ ‎118‎ ‎(2)族(18个纵行，16个族)‎ 主族 列 ‎1‎ ‎2‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ 族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 副族 列 ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎11‎ ‎12‎ 族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB Ⅷ族 第8、9、10，共3个纵行 ‎0族 第18纵行 ‎(3)元素周期表中元素的分区 ‎①分界线：如图所示，沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。‎ ‎②各区位置：分界线左下方为金属元素区，分界线右上方为非金属元素区。‎ ‎③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。‎ ‎[注意]　①从元素周期表的分区中可以看出，非金属性最强的是F，金属性最强的是Cs(放射性元素除外)。‎ ‎②金属元素和非金属元素分界线右侧都是非金属，但左侧的并不都是金属元素，如氢元素。‎ ‎③过渡元素都是金属元素，金属元素只有正价，没有负价。‎ ‎④处在金属元素和非金属元素分界线上下的元素单质并不一定是半导体，如Al是导体，B(硼)不导电。‎ ‎(4)元素周期表中的特殊位置 ‎①过渡元素：元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列，包括7个副族和第Ⅷ族，共60多种元素，这些元素都是金属元素，最外层电子数不超过2个。‎ ‎②镧系：元素周期表第周期中，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含元素种类最多的族是第ⅢB族，共有32种元素。‎ ‎⑥最外层电子数为3～7个的原子一定属于主族元素，且最外层电子数即为主族的族序数。‎ ‎3．元素周期表中的规律 ‎(1)同周期序数差规律 ‎①短周期元素原子序数差＝族序数差。‎ ‎②两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差。‎ ‎③两元素分布在过渡元素两侧时，第四或五周期元素原子序数差＝族序数差＋10；第六周期元素原子序数差＝族序数差＋24。如第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差，第四、五周期的都为11，第六周期为25。‎ ‎(2)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。如钠、钾的原子序数之差为19－11＝8(钠所在第三周期所含元素的种数)。‎ ‎②位于过渡元素右侧的主族元素，即第ⅢA～第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。如氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(溴所在第四周期所含元素的种数)。‎ ‎4．元素周期表的三大应用 ‎(1)科学预测 为新元素的发现及预测他们的原子结构和性质提供了线索。‎ ‎(2)寻找新材料 ‎(3)用于工农业生产 对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。‎ ‎[题点练通]‎ 元素周期表的结构应用 ‎1.(2019·衡阳模拟)根据元素周期表判断，下列叙述不正确的是(　　)‎ A．周期表中第七周期最多容纳32种元素 B．周期表中共有18个列，其中形成化合物种类最多的在第14列 C．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 D．除过渡元素外周期表中最外层电子数相同的元素都位于同一族中 解析：选D　周期表中第七周期若排满，最多容纳32种元素，故A正确；C元素形成有机物的种类繁多，C位于第14列，周期表中共有18个列，故B正确；L层电子为奇数的所有元素，位于第二周期，最外层电子数等于族序数，则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，故C正确；He最外层电子数为2，第ⅡA族元素的最外层电子数为2，不在同一族中，故D错误。‎ ‎2．(2019·汪清模拟)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，请您在元素大厦中安排好它的“房间”(　　)‎ A．第七周期第0族　　　 B．第六周期第ⅡA族 C．第八周期第ⅠA族 D．第七周期第ⅦA族 解析：选C　因稀有气体氡的原子序数为86，位于第六周期的零族，第七周期排满应含有32种元素，则第七周期的稀有气体的原子序数为86＋32＝118，则119号元素位于第八周期第ⅠA族。‎ ‎3．试推算原子序数为6、13、34、53、88、115的元素在周期表中的位置：‎ 原子序数 ‎6‎ ‎13‎ ‎34‎ ‎53‎ ‎88‎ ‎115‎ 周期 族 解析：6号元素比Ne(10)少4个电子，有2个电子层，最外层电子数为4，位于第二周期第ⅣA族；13号元素比Ne(10)多3个电子，有3个电子层，最外层电子数为3，位于第三周期第ⅢA族；34号元素比Kr(36)少2个电子，共有4个电子层，最外层电子数为6，位于第四周期第ⅥA族；53号元素比Xe(54)少1个电子，共有5个电子层，最外层电子数为7，位于第五周期第ⅦA族；88号元素比Rn(86)多2个电子，共有7个电子层，最外层电子数为2，位于第七周期第ⅡA 族；115号元素比118号元素少3个电子，共有7个电子层，最外层电子数为5，位于第七周期第ⅤA族。‎ 答案：‎ 原子序数 ‎6‎ ‎13‎ ‎34‎ ‎53‎ ‎88‎ ‎115‎ 周期 二 三 四 五 七 七 族 ⅣA ⅢA ⅥA ⅦA ⅡA ⅤA 元素周期表的片段在元素推断题中的应用 ‎4.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 解析：选D　由题给信息可知，X、Y、Z只能位于元素周期表中过渡元素区域的右边，则：若X、Y、Z同为短周期元素，由X的原子序数为a可知，Y的原子序数为a－8＋1＝a－7，Z的原子序数为a＋8－1＝a＋7，A正确；若X为长周期非金属元素，Y为短周期非金属元素，则Y的原子序数可能为a－18＋1＝a－17，B正确；若Z为第六周期元素，因存在镧系元素，则Z的原子序数可能为a＋32－1＝a＋31，C正确。‎ ‎5.在元素周期表中的前四周期，两两相邻的5种元素如图所示，若Y元素的核电荷数为a。下列说法正确的是(　　)‎ A．Y、Q的原子序数之差可能为2‎ B．W、Y的原子序数之差可能是8、18或32‎ C．5种元素的核电荷数之和为5a＋10‎ D．X、W的原子序数之差可能是7‎ 解析：选C　由题意可知5种元素在前四周期，所以Q、Y、W分别为第二、三、四周期的元素，由元素周期表的结构可知5种元素一定在过渡元素右边，所以Q、W的原子序数分别为a－8、a＋18，X、Z的原子序数分别为a－1、a＋1，即只有C选项正确。‎ 由稀有气体元素的原子序数确定元素在周期表中位置 第一～第七周期稀有气体元素的原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118。‎ 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＝x。‎ 例如：①35号元素(最邻近的是 36Kr)，则35－36＝－1，故周期数为四，族序数为8－|－1|＝7，即第四周期第ⅦA族，即溴元素；②87号元素(最邻近的是 86Rn)，则87－86＝1，故周期数为七，族序数为1，即第七周期第 ⅠA族，即钫元素。　　　　 ‎ 考点(二)　元素周期律及其应用 【点多面广精细研】‎ ‎1．元素周期律 ‎2．主族元素性质的变化规律 ‎(1)原子结构的变化规律 项目 同周期(左→右)‎ 同主族(上→下)‎ 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 相同 逐渐增多 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 离子半径 阳离子逐渐减小 阴离子逐渐减小 r(阴离子)_＞_r(阳离子)‎ 逐渐增大 ‎(2)元素性质的变化规律 项目 同周期(左→右)‎ 同主族(上→下)‎ 化合价 最高正化合价由 相同，最高正化合价＝‎ ‎＋1→＋7(O、F除外)‎ 最低负化合价＝‎ ‎－(8－主族序数)‎ 主族序数(O、F除外)‎ 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 离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐增强 阴离子还原性逐渐减弱 阳离子氧化性逐渐减弱 阴离子还原性逐渐增强 气态氢化物稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱 酸性逐渐增强 碱性逐渐增强 酸性逐渐减弱 ‎3.元素周期律的应用 ‎(1)比较不同周期、不同主族元素的性质 ‎①比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱方法：‎ 金属性：Mg>Al，Ca>Mg，则碱性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。‎ ‎②比较H2O和SiH4的稳定性强弱的方法：‎ 非金属性：C>Si，O>C，则氢化物稳定性：H2O>CH4>SiH4。‎ ‎(2)预测未知元素的某些性质 ‎①已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶。‎ ‎②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹(At)的化合物的性质为HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难溶于水。‎ ‎[小题练微点]‎ 判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小(　　)‎ ‎(2)第二周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到＋7(　　)‎ ‎(3)元素的原子得电子越多，非金属性越强；失电子越多，金属性越强(　　)‎ ‎(4)元素的氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强；碱性越强，金属性越强(　　)‎ ‎(5)元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强，其水溶液的酸性越强，还原性越弱(　　)‎ ‎(6)第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性(　　)‎ ‎(7)电子层结构相同的离子，其半径随原子序数的增大而减小(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√‎ 元素金属性、非金属性强弱比较 ‎1.(2015·上海高考)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 解析：选B　A项，元素的非金属性越强，其单质获得电子的能力就越强，因此单质氧化性就越强，故可以通过比较单质氧化性的强弱，判断元素的非金属性的强弱；B项，S单质、Cl2都是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越大，物质的熔沸点就越高，这与元素的非金属性强弱无关；C项，元素的非金属性越强，其单质与氢气化合形成氢化物就越容易，形成的氢化物的稳定性就越强，因此可以比较元素的非金属性的强弱；D项，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就越强，因此可以通过比较硫、氯两种元素最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱比较元素的非金属性的强弱。‎ ‎2．(2018·天津高考)下列有关物质性质的比较，结论正确的是(　　)‎ A．溶解度：Na2CO3NaHCO3，A项错误；非金属性：Cl>P，故热稳定性：HCl>PH3，B项错误；C2H5OH分子间存在氢键，比同主族元素S形成的C2H5SH沸点高，C项正确；同周期元素的金属性：Li>Be，故碱性：LiOH>Be(OH)2，D项错误。‎ ‎[方法规律]‎ 元素金属性、非金属性强弱比较 ‎(1)结构比较法 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)位置比较法 元素周期表 金属性从左向右，由强变弱，从上到下，由弱变强：‎ 非金属性从左向右，由弱变强，从上到下，由强变弱 金属活动性顺序 按 K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序，金属性减弱 非金属活动性顺序 按 F、O、Cl、Br、I、S 的顺序，非金属性减弱 ‎(3)实验比较法 三反应 置换反应：强的置换弱的，适合金属也适合非金属 与水或酸反应越剧烈，或最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强 与氢气反应越容易，生成的气态氢化物的稳定性越强，或最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则非金属性越强 两池 负极材料的金属性强于正极 在阳极首先放电的阴离子，其对应元素的非金属性弱；‎ 在阴极首先放电的阳离子，其对应元素的金属性弱 微粒半径大小的比较方法 ‎3.(2019·东北师大附中模拟)下列粒子半径大小的比较正确的是(　　)‎ A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－‎ B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋‎ C．Na＜Mg＜Al＜S D．Cs＜Rb＜K＜Na 解析：选B　Na＋、Mg2＋、Al3＋、O2－四种微粒都是两个电子层，核电荷数越多，半径越小，所以粒子半径：Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜O2－，故A错误；S2－、Cl－三个电子层，Na＋、Al3＋都是两个电子层，电子层越多，半径越大，核电荷数越多，半径越小，所以粒子半径：S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋，故B正确；电子层一样，核电荷数越多，半径越小，所以粒子半径：Na＞Mg＞Al＞S，故C错误；电子层越多，半径越大，所以粒子半径：Cs＞Rb＞K＞Na，故D错误。‎ ‎4．(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：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－，错误；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，正确；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，错误；D项，最高价氧化物对应的水化物中HClO4是酸性最强的无机酸，错误。‎ ‎[方法规律]‎ ‎ 微粒半径大小的比较方法 ‎1．(2019·钦州模拟)下列说法正确的是(　　)‎ A．第ⅠA族元素的金属性比第ⅡA族元素的金属性强 B．第ⅥA族元素的氢化物中，稳定性最好的其沸点也最高 C．同周期的酸性从左到右依次增强 D．第三周期元素的离子半径从左到右逐渐减小 归纳：同周期从左到右酸性依次增强的前提必须是最高价氧化物对应的水化物，如H2CO3、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO4、HClO4。　　　　‎ 解析：选B　同周期第ⅠA族元素金属性比第ⅡA族元素强，但不同周期比较，如Na(ⅠA)、Ca(ⅡA)，前者金属性较弱，故A错误；第ⅥA族元素的氢化物中稳定性最好的是H2O，因分子间存在氢键，其沸点也最高，故B正确；同周期非金属元素最高价氧化物的水化物酸性从左到右依次增强，但低价态氧化物的水化物酸性不一定如此，如H2SO4的酸性比HClO强，故C错误；第三周期元素离子半径大小顺序为P3－＞S2－＞Cl－＞Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，故D错误。‎ ‎2．下列实验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、溴的非金属性强弱 B 向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨 比较镁、铝的金属性强弱 C 测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4‎ 比较碳、硫的非金属性强弱 溶液的pH D Fe、Cu分别与稀盐酸反应 比较铁、铜的金属性强弱 规避金属性和非金属性强弱判断中的易错点 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；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。　　　　‎ 解析：选B　A项，Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易和反应剧烈程度可判断出氯、溴的非金属性强弱；B项，向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨，MgCl2与AlCl3均生成相应的沉淀，不能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，即判断出酸性：H2CO3Br>I，则对应氢化物稳定性：HCl>HBr>HI，酸性：HClO4>HBrO4>HIO4。但是氢化物酸性：HClc>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 解析：选B　由题意可推出a为O，b为Na或Mg，c为Al，d为S。原子半径：Na(或Mg)>Al>S>O，A项错误；同周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱，即金属性：Na(或Mg)>Al，B项正确；Al2O3对应的水化物为Al(OH)3，Al(OH)3是两性氢氧化物，C项错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，则对应单质的氧化性逐渐减弱，即氧化性：O2>S，D项错误。‎ 根据元素周期表的“结构片段”推断 ‎1.元素周期表中短周期的特殊结构的应用 ‎(1)元素周期表中第一周期只有两种元素H和He，H元素所在的第ⅠA族为元素周期表的左侧边界，第ⅠA族左侧无元素分布。‎ ‎(2)He为0族元素，0族元素为元素周期表的右侧边界，0族元素右侧没有元素分布。‎ 利用这个关系可以确定元素所在的周期和族。‎ ‎2．元素的位置关系和原子序数关系的应用 ‎ (1)同一周期中元素的原子序数比左边元素原子序数大1，比右边元素的原子序数小1。‎ ‎ (2)同主族上下周期元素的原子序数关系 ‎①若在第ⅠA族或第ⅡA族，原子序数之差为上周期所包含的元素种数。‎ ‎②若在第ⅢA族～第ⅦA族，原子序数之差为下周期所包含的元素种数。‎ ‎3．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置 ‎(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。‎ ‎(2)族序数等于周期数2倍的元素：C、S。‎ ‎(3)族序数等于周期数3倍的元素：O。‎ ‎(4)周期数是族序数2倍的元素：Li、Ca。‎ ‎(5)周期数是族序数3倍的元素：Na、Ba。‎ ‎(6)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。‎ ‎(7)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。‎ ‎(8)除H外，原子半径最小的元素：F。‎ ‎(9)最高正价不等于族序数的短周期元素：O(F无正价)。‎ ‎[对点练]‎ ‎3．(2017·全国卷Ⅲ)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是(　　)‎ W X Y Z A．氢化物沸点：WW C．化合物熔点：Y2X3

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