高考化学一轮复习专题5.2元素周期律和元素周期表（讲）（含解析）.docx

专题5.2元素周期律和元素周期表 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.以第三周期为例,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A和A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知识点一 元素周期表及其应用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。原子序数核电荷数核外电子数质子数。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纵行。3元素周期表的结构(1)周期(7个横行，7个周期)短周期长周期序号一二三四五六七元素种类288181832320族元素原子序数21018365486118 (2)族(18个纵行，16个族)主族列121314151617族AAAAAAA副族列345671112族BBBBBBB族第8、9、10，共3个纵行0族第18纵行【特别提醒】含元素种类最多的族是第B族，共有32种元素。过渡元素包括7个副族和第族，全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2个(12个)。最外层电子数为37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)元素周期表中元素的分区分界线：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)。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。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)元素周期表中的特殊位置过渡元素元素周期表中从第B族到第B族10个纵列共60多种元素，这些元素都是金属元素镧系元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素锕系元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素超铀元素在锕系元素中，92号元素铀(U)以后的各种元素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。【典例1】（2019河南新乡一中模拟）下列有关元素周期表的说法中正确的是()A有7个横行、7个纵行B铁元素属于主族元素C第一、二、三周期的元素属于短周期元素D0族元素原子的最外层上均有8个电子【答案】C【解析】元素周期表含有7个横行、18个纵行，A项错误；铁元素位于第四周期第族，B项错误；短周期包括一、二、三3个周期，C项正确；氦的最外层上有2个电子，D项错误。【变式1】（2019 北京四中期中）以下关于元素周期表结构的叙述正确的是()A元素周期表有7个主族，8个副族B元素周期表有3个长周期和3个短周期C第A族位于元素周期表的第三列(从左向右)D0族位于元素周期表的第18列(从左向右)【答案】D【解析】周期表中有7个主族、7个副族、1个0族、1个族，A项错误；周期表中的第一、二、三周期为短周期，其他周期均为长周期，B项错误；第A族位于周期表中的第13列，C项错误。知识点二 元素周期律及其应用1元素周期律（1）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）元素周期律的实质是元素原子核外电子排布的周期性变化的结果。2主族元素的周期性变化规律项目同周期(左右)同主族(上下)原子结构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)逐渐增大性质化合价最高正化合价由17(O、F除外)最低负化合价(8主族序数)相同，最高正化合价主族序数(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元素周期律的两大应用(1)比较不同周期、不同主族元素的性质比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱方法：金属性：MgAl，CaMg，则碱性：Ca(OH)2Mg(OH)2Al(OH)3。比较H2O和SiH4的稳定性强弱的方法：非金属性：CSi，OC，则氢化物稳定性：H2OCH4SiH4。(2)预测未知元素的某些性质已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶。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。【典例2】(2017课标，12)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()AX的简单氢化物的热稳定性比W的强BY的简单离子与X的具有相同的电子层结构CY与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红DZ与X属于同一主族，与Y属于同一周期【答案】C【解析】本题考查元素推断和元素周期律。由题知，W为氮，X为氧，Y为钠，Z为硫。同周期元素从左至右，简单氢化物的热稳定性逐渐增强，H2O的热稳定性比NH3的强，A项正确；氧离子(O2)和钠离子(Na)核外都有10个电子，B项正确；钠和硫形成的化合物为硫化钠，它是强碱弱酸盐，其水溶液呈碱性，能使红色石蕊试纸变蓝色，不能使蓝色石蕊试纸变色，C项错误；氧、硫位于同主族，钠与硫位于第三周期，D项正确。【典例2】(2017课标，9)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：dcbaB4种元素中b的金属性最强Cc的氧化物的水化物是强碱Dd单质的氧化性比a单质的氧化性强【答案】B【解析】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。原子半径：Na(或Mg)AlSO，A项错误；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：O2S，D项错误。考点一 元素周期表的结构及应用【典例3】（2019河北石家庄二中模拟）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()A5x10 B5xC5x14 D5x16【答案】A【解析】前四周期五种元素在周期表中的相对位置为故五种元素的核电荷数之和为5x10。【方法技巧】同主族、邻周期元素的原子序数差的关系第A族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差2、8、8、18、18、32。第A族和0族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32。第AA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32、32。【变式3】（2019安徽蚌埠第一中学期末）下列关于元素周期表应用的说法正确的是A为元素性质的系统研究提供指导，为新元素的发现提供线索B在金属与非金属的交界处，寻找可做催化剂的合金材料C在IA、IIA族元素中，寻找制造农药的主要元素D在过渡元素中，可以找到半导体材料【答案】A【解析】元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。为元素性质的系统研究提供指导，为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索，A正确； 在周期表中金属和非金属的分界处可以找到半导体材料，B错误；通常制造农药的主要元素有F、Cl、S、P等元素，并不在IA、IIA族元素中，C错误；在过渡元素中寻找耐高温、耐腐蚀的合金材料，并不是半导体材料，D错误。考点二 元素在周期表中的位置推测【典例4】（2019山西大学附中模拟）国际理论与应用化学联合会已正式确定了第114号和第116号元素的名称缩写为Fl、Lv。下列有关这两种元素的说法错误的是()A两种元素位于同一周期B116号元素位于第A族C两种元素都是活泼的非金属元素D114号元素的原子半径比116号元素的大【答案】C【解析】第114号元素和第116号元素分别处于第七周期A族和A族，均为金属元素，A、B正确，C错误；依据同周期原子半径递变规律判断114号元素的原子半径比116号元素的原子半径大，D正确。【方法技巧】由稀有气体元素的原子序数确定元素在周期表中位置原子序数最邻近的稀有气体元素的原子序数Z。若Z0，则与稀有气体元素同周期，族序数为8|Z|；若Z0，则在稀有气体元素下一周期，族序数为Z。例如35号元素(最邻近的是36Kr)，则35361，故周期数为4，族序数为8|1|7，即第四周期第A族，为溴元素。87号元素(相邻近的是86Rn)，则87861，故周期数为7，族序数为1，即第七周期第A族，为钫元素。【变式4】（2019河北正定中学期中）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()A115号元素在第六周期B113号元素在第七周期A族C115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【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，所以都在第七周期；115号元素比118号元素原子序数少3，应在第A族，113号元素在第A族；113号元素和115号元素都是金属元素。考点三 金属性、非金属性的强弱比较【典例5】 2019新课标科学家合成出了一种新化合物（如图所示），其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是AWZ的水溶液呈碱性 B元素非金属性的顺序为XYZ CY的最高价氧化物的水化物是中强酸 D该新化合物中Y不满足8电子稳定结构【答案】C【解析】氯化钠为强酸强碱盐，水溶液呈中性，A错误；同周期元素从左到右，非金属性依次增强，则非金属性的强弱顺序为ClSP，B错误；P元素的最高价氧化物对应水化物为磷酸，磷酸是三元中强酸，C正确；新化合物中P元素化合价为3价，满足8电子稳定结构，故D错误。【方法技巧】金属性、非金属性强弱的判断方法金属性比较本质原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)判断方法在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强若XnYXYm，则Y比X的金属性强元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强非金属性比较本质原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)判断方法与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强【特别提醒】通常根据最高价氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素金属性或非金属性的强弱，而不是根据其他化合物酸碱性的强弱来判断。非金属性强弱与单质的活泼性不完全一致；通常非金属性越强，其单质越活泼，但也有例外。如非金属性：OCl，但Cl2比O2活泼，原因是O2中存在O双键，比ClCl单键难断裂。【变式5】（2019黑龙江大庆实验中学模拟）下列实验不能达到实验目的的是()选项实验操作实验目的ACl2、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溶液的pH比较碳、硫的非金属性强弱DFe、Cu分别与稀盐酸反应比较铁、铜的金属性强弱【答案】B【解析】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分别生成Mg(OH)2、Al(OH)3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：H2CO3CBAB原子半径：BACDC离子半径：C3DA2BD氧化性：A2B，还原性：C3B，C、D在上一周期，为非金属元素，且原子序数DC。由电子层数越多的原子序数越大，同周期从左向右原子序数增大，所以原子序数为ABDC，故A错误；电子层越多，半径越大，同周期原子序数越大，半径越小，则原子半径为BACD，故B正确；具有相同电子层结构的离子，原子序数大的离子半径小，原子序数为ABDC，则离子半径为C3DBA2，故C错误；金属性越强，其阳离子的氧化性越弱，金属性为BA，则氧化性：A2B，非金属性：CD，故D错误。【方法技巧】粒子半径大小的比较方法【变式6】（2019安徽省合肥一中期末）下列微粒半径大小比较正确的是()ANaMg2Al3O2BNaAl3S2ClCNaMgAlSDNaKRbCs【答案】D【解析】A项，4种离子核外电子数相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，即Al3Mg2NaO2，A项错误；因S2、Cl比Na、Al3多一个电子层，则S2、Cl半径比Na、Al3大，而S2、Cl和Na、Al3也分别适用“序小径大”的原则，则S2ClNaAl3，B项错误；Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，C项错误；Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同，电子层数依次增多，半径依次增大，D项正确。考点五 根据元素周期律预测元素的性质【典例7】2019浙江4月选考 2019年是门捷列夫提出元素周期表150周年。根据元素周期律和元素周期表，下列推断不合理的是A第35号元素的单质在常温常压下是液体B位于第四周期第A族的元素为非金属元素C第84号元素的最高化合价是7D第七周期0族元素的原子序数为118【答案】C【解析】35号元素是溴元素，单质Br2在常温常压下是红棕色的液体，A项合理；位于第四周期第A族的元素是砷元素（As），为非金属元素，B项合理；第84号元素位于第六周期A族，为钋元素（Po），由于最高正价等于主族序数，所以该元素最高化合价是+6，C项不合理；第七周期0族元素是第七周期最后一个元素，原子序数为118，D项合理。【方法技巧】依据周期律预测元素性质的流程对于同一主族的陌生元素，首先确定它在元素周期表中的位置，然后确定它是金属元素还是非金属元素，再根据同族元素性质的相似性、递变性及同周期元素的性质变化规律(元素周期律)，来推测该元素及其化合物的性质。如已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)的单质应为有色固体，与H2难化合，HAt不稳定，HAt水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。【变式7】（湖北省荆州一中2019届模拟）应用元素周期律分析下列推断，其中正确的是()A铊(Tl)与铝同主族，其单质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应B气态氢化物的稳定性HF低于HClC硒(Se)位于元素周期表第A族，其最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱D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【答案】C【解析】在元素周期表中，铊位于铝的下面，其金属性比铝的金属性强，不与碱反应，A项错误；氟的非金属性比氯强，气态氢化物稳定性HF较强，B项错误；NH3的水溶液呈碱性，D项错误。考点六 位、构、性关系的综合推断【典例8】2019新课标 今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是A原子半径：WXB常温常压下，Y单质为固态C气态氢化物热稳定性：ZWDX的最高价氧化物的水化物是强碱【答案】D【解析】W、X、Y和Z为短周期主族元素，依据位置关系可以看出，W的族序数比X多2，因主族元素族序数在数值上等于该元素的最高价（除F与O以外），可设X的族序数为a，则W的族序数为a+2，W与X的最高化合价之和为8，则有a+(a+2)=8，解得a=3，故X位于第IIIA族，为Al元素；Y为Si元素，Z为P元素；W为N元素。同一周期从左到右元素原子半径依次减小，同一主族从上到下元素原子半径依次增大，则原子半径比较：NAl，A正确；常温常压下，Si为固体，B正确；同一主族元素从上到下，元素非金属性依次减弱，气体氢化物的稳定性依次减弱，则气体氢化物的稳定性：PH3NH3，C正确；X的最高价氧化物的水化物为氢氧化铝，即可以和强酸反应，又可以与强碱反应，属于两性氢氧化物，D错误。【举一反三】 (2018全国卷)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是()AX与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物BY与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键C四种元素的简单离子具有相同的电子层结构DW的氧化物对应的水化物均为强酸【答案】A【解析】W、X、Y、Z四种元素原子序数依次增大且为短周期元素，由W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体可知，W为N，X为O；由Y的周期数是族序数的3倍可知，Y为Na；由Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同可知，Z最外层有7个电子，Z为Cl。O与N可形成NO、NO2、N2O3等，O与Na可形成Na2O、Na2O2，O与Cl可形成Cl2O、ClO2、Cl2O7等，A项正确；Na2O2中含有共价键，B项错误；Cl比N3、O2、Na多一个电子层，C项错误；W的氧化物中，N2O3对应的水化物HNO2是弱酸，D项错误。【归纳总结】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A族为元素周期表的左侧边界，第A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熟悉主族元素在周期表中的特殊位置族序数等于周期数的元素H、Be、Al族序数等于周期数2倍的元素C、S族序数等于周期数3倍的元素O周期数是族序