2020版高中化学 专题1第一单元第3课时 元素周期表学案 苏教版必修2
第3课时 元素周期表
一、元素周期表的结构
1．元素周期表的编排原则
(1)横行原则：把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列。
(2)纵行原则：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由上而下排列。
2．元素周期表的结构
(1)周期
①数目：元素周期表有7个横行，即有7个周期。
②分类
短周期：第1、2、3周期，每周期所含元素的种类数分别为2、8、8。
长周期：第4、5、6、7周期，每周期所含元素的种类数分别为18、18、32、32。
③周期数＝电子层数。
(2)族
①数目：元素周期表有18个纵行，但只有16个族。
②分类
主族，共7个(由长、短周期元素构成，族序数后标A)。
14
副族，共7个(只由长周期元素构成，族序数后标B)。
第Ⅷ族，包括8、9、10三个纵行。
0族，最外层电子数是8(He是2)。
③主族序数＝最外层电子数。
(3)过渡元素
元素周期表中从ⅢB到ⅡB共10个纵行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多种元素，全部为金属元素，统称为过渡元素。
(1)元素周期表的结构
(2)列序数与族序数的关系
①列序数<8，主族和副族的族序数＝列序数；
②列序数＝8或9或10，为第Ⅷ族；
③列序数>10，主族和副族的族序数＝列序数－10(0族除外)。
例1 下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A．在元素周期表中，每一纵行就是一个族
B．主族元素都是短周期元素
C．副族元素都是金属元素
D．元素周期表中每个长周期均包含32种元素
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的结构
答案 C
解析 A项，第8、9、10三个纵行为第Ⅷ族；B项，主族元素由短周期元素和长周期元素共同组成。
例2 (2017·聊城高一检测)若把元素周期表原先的主副族及族号取消，由左至右改为18列，如碱金属元素为第1列，稀有气体元素为第18列。按此规定，下列说法错误的是( )
A．只有第2列元素的原子最外层有2个电子
B．第14列元素形成的化合物种数最多
C．第3列元素种类最多
D．第18列元素都是非金属元素
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的结构
14
答案 A
解析 周期表中各族元素的排列顺序为ⅠA、ⅡA、ⅢB→ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA→ⅦA、0族，18列元素与以上对应，所以A项中为ⅡA族，最外层有2个电子，但He及多数过渡元素的最外层也是2个电子，故A项错误；第14列为碳族元素，形成化合物种类最多，故B项正确；第3列包括镧系和锕系元素，种类最多，故C项正确；第18列为稀有气体元素，全部为非金属元素，故D项正确。
特别提示
(1)最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素。
(2)最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素。
二、元素周期表在元素推断中的应用
1．元素在周期表中的位置与原子结构的相互推断
(1)元素的位置与原子结构的关系
(2)填写符合条件的短周期元素符号
①族序数等于周期数的元素有H、Be、Al。
②族序数是周期数的2倍的元素有C、S。
③族序数是周期数的3倍的元素是O。
④周期数是族序数的2倍的元素是Li。
⑤周期数是族序数的3倍的元素是Na。
2．由元素的原子序数推断元素在周期表中的位置
常用0族元素定位法：
(1)明确0族元素信息
0族元素
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
Og
所在周期序数
1
2
3
4
5
6
7
原子序数
2
10
18
36
54
86
118
(2)比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和原子序数大的 0族元素处于同一周期。
(3)求差值定族数
14
①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该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5～1时，则应处在同周期的ⅢA～ⅦA族。
③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。
例3 俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含 95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素。下列有关叙述正确的是( )
A．115号元素在第6周期
B．113号元素在第7周期ⅢA族
C．115号和113号元素都是非金属元素
D．镅元素和115号元素不在同一周期
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据0族元素原子序数推断
答案 B
解析 95号元素镅、115号元素、113号元素，原子序数都大于86而小于118，所以都在第7周期；115号元素比118号元素原子序数少3，应在第ⅤA族，113号元素在第ⅢA族；113号元素和115号元素都是金属元素。
例4 短周期元素A、B、C的位置如图所示，已知B、C两元素的原子序数之和是A元素的4倍，则A、B、C依次是( )
A．Be、Na、Al B．C、Al、P
C．B、Mg、Si D．O、P、Cl
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据元素的位置推断元素
答案 D
解析 根据短周期元素在周期表中的相对位置可知，A是第2周期元素。设A的原子序数是x，则B和C的原子序数分别为x＋7、x＋9，则x＋7＋x＋9＝4x，解得x＝8，因此A、B、C分别为氧、磷、氯三种元素，答案选D。
三、同主族和同周期元素性质的递变
1．同一周期元素
同一周期元素(稀有气体元素除外)的原子，核外电子层数相同，随着核电荷数的递增：
14
2．同一主族元素
同一主族元素的原子最外层电子数相同，随着核电荷数的增大：
周期表中主族元素性质的变化规律
同周期(自左到右)
同主族(自上到下)
原子半径
减小
增大
主要化合价
＋1～＋7
－4～－1
相似(最高正价相同)
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
单质
氧化性
增强
减弱
还原性
减弱
增强
离子
阳离子的氧化性
增强
减弱
阴离子的还原性
减弱
增强
氢化物
稳定性
增强
减弱
还原性
减弱
增强
最高价氧化物对应的水化物
酸性
增强
减弱
碱性
减弱
增强
注意：金属无负化合价，F元素无正价，O元素无最高正价。
例5 (2018·寿光现代中学4月月考)下列说法中，不符合第ⅦA族元素性质特征的是( )
A．从上到下元素的非金属性增强
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B．易形成－1价离子
C．从上到下最高价氧化物的水化物酸性减弱
D．从上到下氢化物的还原性依次增强
考点 同主族和同周期元素性质的递变
题点 卤素性质与原子结构的关系
答案 A
解析 同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，选项A错误；第ⅦA族元素最外层有7个电子，易得1个电子形成－1价离子，选项B正确；从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱，选项C正确；同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以氢化物的还原性依次增强，选项D正确。
易错警示
非金属元素具有多种化合价，也往往具有多种含氧酸，判断非金属性强弱时，只能用最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，与氧化物水溶液的酸性无关。
例6 运用元素周期律分析，下列说法错误的是( )
A．Ra是第7周期ⅡA族的元素，Ra(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
B．As是第4周期ⅤA族的元素，AsH3的还原性比NH3的还原性弱
C．Cs的原子半径比Na的原子半径大，Cs与水反应比Na与水反应更剧烈
D．Cl的核电荷数比Al的核电荷数大，Cl的原子半径比Al的原子半径小
考点 同周期和同主族元素性质的递变
题点 元素周期律的综合
答案 B
解析 同主族元素，随原子序数的增大，自上而下元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，第ⅡA族元素Mg和Ra，原子序数Mg
Mg(OH)2，A项正确；第ⅤA族元素N和As，原子序数NAs，其对应阴离子的还原性N3－Cl，D项正确。
1．下列关于元素周期表的说法正确的是( )
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A．元素周期表有7个周期，8个主族
B．元素周期表有18个纵行，共16个族
C．短周期元素中可能有副族元素
D．最外层电子数相同的元素一定在同一族
答案 B
解析 元素周期表中有7个周期，7个主族，故A项错误；元素周期表中有18个纵行，7个主族，7个副族，1个0族，1个第Ⅷ族，共16个族，故B项正确；短周期元素中不包含副族元素，故C项错误；最外层电子数相同的元素不一定在同一族，如氦、镁、铁等元素原子的最外层都是2个电子，但它们不在同一族，故D项错误。
2．下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是( )
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的综合应用
答案 D
解析 本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素在周期表的最左端排除A、B、C三项。
3．0.05 mol某金属单质与足量的盐酸反应，放出1.12 L H2(标准状况)，并转变为具有Ar原子的电子层结构的离子，该金属元素在元素周期表中的位置是( )
A．第3周期ⅠA族 B．第3周期ⅡA族
C．第4周期ⅠA族 D．第4周期ⅡA族
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据原子结构推断元素
答案 D
解析 设该金属单质与盐酸反应所表现的化合价为＋x价，则0.05x＝×2，x＝2。根据题意，该金属单质为Ca，位于第4周期ⅡA族。
4．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，回答下列问题。
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(1)元素X的单质分子是________(写化学式)。
(2)Y位于元素周期表中的第______周期______族。
(3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是________。
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据元素在周期表中的位置推断元素
答案 (1)He (2)2 ⅦA (3)34
解析 因X、Y、Z都是短周期元素，则X、Y、Z分别是第1、2、3周期元素，故X为He，Y为F，Z为S。稀有气体是单原子分子，故X的单质分子是He；Y为F，位于元素周期表中第2周期ⅦA族；第4周期有18种元素，故比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是16＋18＝34。
[对点训练]
题组一 元素周期表的结构
1．下列关于元素周期表的叙述正确的是( )
A．在元素周期表中共有18个纵行，18个族
B．同族元素的最外层电子数一定相同
C．同周期元素的电子层数相同
D．每一周期的元素都是从碱金属元素开始，以稀有气体元素结束
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的编排原则
答案 C
解析 周期表共有18个纵行，16个族，其中第Ⅷ族包括第8、9、10三个纵行，A项错误；对于0族元素、副族元素及第Ⅷ族元素来说，同族元素原子的最外层电子数不一定相同，B项错误；同周期元素具有相同的电子层数，C项正确；第1周期的元素从氢元素开始，以稀有气体元素结束，D项错误。
2．已知原子序数，可推断原子的( )
①质子数 ②核电荷数 ③核外电子数 ④元素在周期表中的位置
A．①②③ B．①③④
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C．②③④ D．全部
考点 元素周期表的发展
题点 原子序数与核电荷数的关系
答案 D
解析 原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，由此可得出原子结构示意图，再根据电子层数与最外层电子数得出该元素在周期表中的位置，或者是根据各周期元素种数及稀有气体的原子序数推出该元素在周期表中的位置。
3．在周期表中，所含元素种类最多的族是( )
A．第Ⅷ族 B．第ⅠA族
C．0族 D．第ⅢB族
考点 元素周期表的结构
题点 周期、族所含的元素种数
答案 D
解析 第ⅢB族包括镧系和锕系，故元素种类最多。
4．(2018·峨山一中月考)关于元素周期表，下列叙述中不正确的是( )
A．元素周期表中共有18列，16个族
B．周期表中的族分为主族、副族、0族和Ⅷ族
C．过渡元素全部是副族元素
D．主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的结构
答案 C
解析 根据元素周期表的结构知共有18列，16族，故A对；周期表中的族分为7主族、7副族、0族和Ⅷ族，故B对；过渡元素是副族和Ⅷ族元素，故C错；主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成，故D对。
5．(2018·豫南名校高一联考)根据中学化学教材所附元素周期表判断，下列叙述中正确的是( )
A．L电子层电子数为奇数的所有元素都是非金属
B．同一主族的两种元素的原子序数之差可能是16、26、36、46
C．只有第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子
D．由左至右第8、9、10三列元素中没有非金属元素
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的结构
答案 D
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解析 L电子层电子数为奇数，L层未排满，则处于第2周期，Li的L层含有1个电子，但Li是金属元素，A错误；第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子，但He及部分过渡元素原子最外层也含有2个电子，C错误；由左至右第8、9、10三列元素为第Ⅷ族元素，都是金属元素，D正确。
题组二 同周期、同主族元素的序差规律
6．已知A为第ⅡA族元素，B为第ⅢA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且A、B为同一周期的元素，下列关系式错误的是( )
A．n＝m＋1 B．n＝m＋11
C．n＝m＋25 D．n＝m＋10
考点 元素周期表的结构
题点 同周期ⅡA、ⅢA族原子序数的关系
答案 D
解析 若A、B为第2、3周期元素，n＝m＋1；若A、B为第4、5周期元素，n＝m＋11；若A、B为第6、7周期元素，n＝m＋25，综上分析，答案为D。
7．在元素周期表中，对于同一主族相邻周期的两种元素原子序数之差的叙述正确的是( )
A．第2、3周期两元素相差均为8
B．第3、4周期两元素相差均为18
C．第5、6周期两元素相差均为32
D．以上叙述均正确
考点 元素周期表的结构
题点 同主族原子序数的关系
答案 A
解析 第3、4周期的同主族元素，若为第ⅠA、ⅡA族，则原子序数相差8，若为第ⅡA族以后的主族元素，则原子序数相差18，B项错误；第5、6周期的主族元素，若为第ⅠA、ⅡA族，则原子序数相差18，若为第ⅡA族以后的主族元素，则原子序数相差32，C、D项错误。
8．(2018·北京四中3月月考)如图为元素周期表中前四周期的一部分，若B元素的核电荷数为x，则这五种元素的核电荷数之和为( )
A．5x＋10 B．5x＋11
C．5x＋14 D．5x＋16
考点 元素周期表的结构
题点 “＋”型元素原子序数的关系
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答案 A
解析 由四种元素在周期表中的位置可知，D、B、E分别在周期表的第2、3、4周期，若B元素的核电荷数为x，则A的原子序数为x－1，C的原子序数为x＋1，D的原子序数为x－8，E的原子序数为x＋18，则五种元素的核电荷数之和为x＋(x－1)＋(x＋1)＋(x－8)＋(x＋18)＝5x＋10，答案选A。
题组三 元素在周期表中位置的推断
9．元素X的原子有3个电子层，最外电子层上有4个电子。则X元素位于周期表的( )
A．第4周期ⅢA族
B．第4周期ⅦA族
C．第3周期ⅣB族
D．第3周期ⅣA族
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据原子结构推断
答案 D
解析 根据周期序数＝电子层数，主族序数＝最外层电子数，知D项正确。
10．下图各为元素周期表的一部分(数字为原子序数)，其中X为35的是( )
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据0族元素原子序数推断
答案 D
解析 依据“稀有气体定位法”先写出各周期中稀有气体原子序数：2、10、18、36、54、86；其次根据第5周期有18种元素，即可确定元素X(35号)应为D中位置。
11．(2018·北京四中3月月考)据国外有关资料报道，在独居石(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nb等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表的( )
A．第6周期ⅣA族 B．第7周期ⅥA族
C．第7周期ⅦA族 D．第8周期ⅥA族
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据0族元素原子序数推断
14
答案 B
解析 第7周期若排满，118号元素应为0族元素，而116号元素在0族向左第2列，故应为第ⅥA族元素，答案选B。
12.X、Y、Z均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z三种元素的质子数之和为40，则X、Y、Z分别是( )
A．N、S、Cl B．B、Si、P
C．C、P、S D．Be、Al、Si
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据元素在周期表中的位置推断
答案 A
[综合强化]
13．结合元素周期表回答下列问题：
(1)表中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)表中所列元素，属于短周期元素的有____________，属于主族元素的有______________；g元素位于第________周期________族；i元素位于第______周期______族。
(3)元素f是第______周期______族元素，请在右边方框中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。
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的综合应用
答案 (1)
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(2)a、b、c、d、e、f、g a、b、c、d、e、f 3 0 4 ⅡB
(3)3 ⅥA
解析 (1)根据元素周期表的结构知：第1周期有2种元素，第2、3周期各有8种元素，分列于第1、2、13～18列，第4、5、6、7周期为长周期，包括1～18列。由此可画出周期表的边界。
(2)画出周期表的边界，对照周期表，很容易找出各元素在周期表中的位置。
(3)第3周期ⅥA族元素为硫，原子序数为16，相对原子质量为32。
14.A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如右图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。B原子核内质子数和中子数相等。
(1)写出A、B、C三种元素的名称______________________、______________、______________。
(2)B位于元素周期表中第________周期________族。
(3)C的原子结构示意图为________。
考点 元素周期表在元素推断中的应用
题点 根据元素在周期表中的位置推断
答案 (1)氮 硫 氟
(2)3 ⅥA
(3)
15．根据原子结构和元素周期表的关系完成下列各题。
(1)写出下列微粒的符号及其在元素周期表的位置。
微粒：________ ________ ________ ________
位置：________ ________ ________ ________
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(2)第3周期ⅣA族的元素原子序数是________。
(3)Na元素的原子序数为11，相邻的同族元素的原子序数是________。
(4)短周期元素中，族序数＝周期序数的元素有：______________(填元素符号，下同)。
(5)短周期元素中，族序数＝周期序数2倍的元素有：____________。
(6)短周期元素中，周期序数＝族序数2倍的有：______________________。
考点 元素周期表的结构
题点 元素周期表的综合应用
答案 (1)O Na＋ Cl Cl－ 第2周期ⅥA族 第3周期ⅠA族 第3周期ⅦA族 第3周期ⅦA族 (2)14 (3)3、19 (4)H、Be、Al (5)C、S (6)Li
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