第15讲　元素周期律与元素周期表

化学北京版第15讲元素周期律与元素周期表一、元素周期律及应用1.原子序数:按元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。原子

序数=①核电荷

数=②质子

数=③原子的核外电子

数。2.元素周期律(1)内容:元素的性质随着④原子序数

的递增而呈⑤周期性

变

化的规律。(2)具体表现a.随着原子序数的递增,元素的原子最外层电子排布呈现⑥由1→8

的周期性变化(第一周期元素除外)。教材研读b.随着原子序数的递增,元素的原子半径呈现⑦由大→小

的周期性

变化(稀有气体元素除外)。c.随着原子序数的递增,元素的主要化合价呈现最高正价⑧由+1→+7

(O、F除外)、最低负价⑨由-4→-1

的周期性变化,且同一元素(主

族元素)化合价有如下关系:最高正价+最低负价的绝对值=⑩8

(H、O、F除外)。3.实质原子

核外电子排布

呈现周期性变化决定了元素性质的周期性变化。自测1判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。(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)电子层数越多,粒子半径越大

()(3)在主族元素中,最高正化合价均等于主族序数

()(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)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(

)答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×自测2(1)下列事实能说明氯元素原子得电子能力比硫元素原子强的

是

。①HCl的溶解度比H2S大②HCl的酸性比H2S强③HCl的稳定性

比H2S大④HCl的还原性比H2S弱⑤HClO4的酸性比H2SO4强⑥Cl2

与铁反应生成FeCl3,而S与铁反应生成FeS⑦Cl2能与H2S反应生成S

⑧在周期表中Cl、S同周期且Cl在S的右侧⑨还原性:Cl-<S2-(2)有三种金属元素A、B、C,在相同条件下,B的最高价氧化物的水化

物的碱性比A的最高价氧化物的水化物的碱性强;若将A、C相连后投

入稀硫酸中构成原电池,发现C表面有气泡产生。则这三种金属元素的

原子失电子能力由强到弱的顺序是

。答案(1)③④⑤⑥⑦⑧⑨(2)B>A>C解析(1)元素原子得电子能力的强弱与元素氢化物的溶解性无关,所

以①不符合题意;氢化物的酸性强弱和元素原子得电子能力强弱无必然

联系,所以②也不符合题意。(2)由金属B的最高价氧化物的水化物的碱

性比A的最高价氧化物的水化物的碱性强,可判断失电子能力B>A;又根

据A与C形成原电池时,C作正极,可判断失电子能力A>C,故三种金属元

素的原子失电子能力B>A>C。二、元素周期表及应用1.元素周期表的结构(7个周期,16个族)

内容同周期元素(左→右)同主族元素(上→下)电子层数①相同

增多最外层电子数增多②相同

原子半径逐渐减小逐渐增大元素的主要化合价最高正价由+1→+7(ⅠA族→ⅦA族)(氧、氟除外)；同一主族元素的最低负价的绝对值+最高正价=8(氢、氧、氟除外)最高正价=③族序数

(氧、氟除外)金属性与非金属性金属性减弱非金属性④增强

金属性⑤增强

非金属性减弱单质还原性与氧化性还原性减弱氧化性增强还原性增强氧化性减弱非金属元素气态氢化物的生成及稳定性生成由难到易稳定性由⑥弱到强

生成由易到难稳定性由强到弱原子得、失电子能力失:强→弱得:弱→强得:强→弱失:弱→强2.元素在周期表中的位置与结构、性质之间的重要规律(1)元素周期表中主族元素性质的递变规律(2)由元素周期表归纳电子排布规律a.最外层电子数等于或大于3且小于8的一定是主族元素。b.最外层电子数小于3的可能是ⅠA族、ⅡA族元素,也可能是副族元

素、第Ⅷ族元素或零族元素氦。c.某元素原子的最外层电子数比次外层电子数多,则该元素一定位于第

二周期。d.某元素阴离子的最外层电子数与次外层相同,则该元素位于第三周期。e.电子层结构相同的离子,若电性相同,则对应的元素位于同周期;若电

性不同,则阳离子对应的元素位于阴离子对应的元素的下一周期。(3)由元素周期表归纳元素化合价的变化规律a.主族元素的最高正价等于主族序数,等于主族元素原子的最外层电子

数(氧、氟除外)。b.最高正价与最低负价的绝对值之和为8,绝对值之差为0、2、4、6的

主族元素依次位于ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族。c.非金属元素的相邻正价一般相差2,如氯元素正化合价有+7、+5、+3、+1;某些金属元素也符合此规律,如锡元素正化合价有+4、+2。3.元素周期表的应用(1)预测元素的性质:常见题目是给出一种不常见的主族元素,推测该元

素及其单质或化合物所具有的性质。(2)启发人们在一定区域内寻找某些物质(农药、半导体、催化剂等)。自测3请在下表中画出元素周期表的轮廓,并在表中按要求完成下列

问题:(1)标出族序数。(2)画出金属与非金属的分界线,并用阴影表示出过渡元素的位置。(3)标出镧系、锕系的位置。(4)写出各周期元素的种类。(5)写出稀有气体元素的原子序数。(6)标出113号~118号元素的位置。答案

自测4判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。(1)最外层电子数为2的元素一定在第ⅡA族

()(2)元素周期表中第Ⅷ族元素种类最多

()(3)第三、四周期同主族相邻元素的原子序数之差都是18

()(4)同周期的ⅡA族元素与ⅢA族元素的原子序数之差都相同

()(5)115号元素位于第七周期第ⅤA族

()(6)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族

()(7)位于同一主族的甲、乙两种元素,甲的原子序数为x,则乙的原子序数

可能为x+4

()(8)位于同一周期的甲、乙两种元素,甲位于ⅠA族,原子序数为x,乙位于

ⅢA族,则乙的原子序数可能为x+19

()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×1.比较元素金属性强弱的方法(1)金属与水(或非氧化性酸)的反应越容易,其对应元素的金属性越强。(2)最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则对应金属元素的金属性越强。(3)在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前,其金属性越强。(4)同一周期,金属元素越靠前,其金属性越强;同一主族,金属元素越靠

下,其金属性越强。考点突破考点一元素金属性、非金属性强弱的比较(5)金属与盐溶液的置换反应,若A元素的单质能置换出B元素的单质,则

A元素的金属性强于B元素。(6)一般金属阳离子的氧化性越强,则对应金属元素的金属性越弱。(注:

氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,金属性Fe>Cu)(7)电化学原理:不同金属形成原电池时,通常作负极的金属的金属性强;

通常在电解池中的阴极上先析出的金属的金属性弱。2.比较元素非金属性强弱的方法(1)非金属单质与H2越易化合,则其对应元素的非金属性越强。(2)形成的氢化物越稳定,则其对应元素的非金属性越强。(3)最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其对应元素的非金属性越强。(4)同一周期(稀有气体元素除外),非金属元素越靠后,其非金属性越强;

同一主族,非金属元素越靠上,其非金属性越强。(5)非金属之间的置换反应,若A元素的单质能置换出B元素的单质,则A

元素的非金属性强于B元素。典例1

(2016北京石景山期中,12)X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种

元素。下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是

()A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定D.Y的单质能将X从NaX溶液中置换出来答案

CA项,ⅦA族元素的电子层数越多,非金属性越弱;B项,氢化物

的沸点高低不能用来说明两元素的非金属性强弱;D项说明Y的非金属

性比X强。1-1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答案

BA项,元素的非金属性越强,获得电子的能力就越强,因此单质

氧化性就越强;B项,S、Cl2都是分子晶体,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,

其单质与氢气化合越容易;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。1-2

(2016北京朝阳期中,4)相同条件下,下列有关物质性质的比较,不能

用元素周期律解释的是

()A.硫酸酸性大于磷酸B.钾的金属性强于钠C.氢气燃烧生成气态水放出的热量小于液态水D.氟化氢的稳定性大于氯化氢答案

CA项,元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的

酸性越强,非金属性:S>P,则酸性:H2SO4>H3PO4;B项,同主族元素从上到

下金属性依次增强,则金属性:K>Na;C项,因为气态水转化为液态水会放

出热量,所以氢气燃烧生成气态水放出的热量小于液态水,不能用元素

周期律解释;D项,同主族元素从上到下非金属性减弱,氢化物的稳定性减弱,故氟化氢的稳定性大于氯化氢。1.微粒半径大小的比较规律考点二微粒半径大小的比较原子半径①同一周期,随着原子序数递增,原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)。如:r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)②同一主族,随着电子层数递增,原子半径逐渐增大。如:r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)③不同周期和主族,选参照进行比较。如Rb和Ca比较,因r(K)>r(Ca),r(Rb)>r(K),所以r(Rb)>r(Ca)离子半径①同种元素的粒子半径:阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子。如:r(Cl-)>r(Cl),r(Fe)>r(F

)>r(Fe3+)②电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小。如:r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)③带相同电荷的离子,电子层数越多,半径越大。如:r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+),r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)<r(Te2-)④核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子作为参照进行比较。如比较r(K+)与r(M

)可选r(Na+)为参照:r(K+)>r(Na+)>r(M

)2.“三看”法快速判断简单粒子半径的大小一看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。二看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。三看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半

径越大。典例2

(2016北京海淀期中,8)下图是元素周期表的一部分,下列关系判

断正确的是

()A.原子半径:Y>X>WB.氢化物的沸点:W>X>YC.氢化物的稳定性:R>Y>XD.简单阴离子的还原性:Y>R>Z答案

D依据各元素在元素周期表中的位置可知,W为N,X为O,Z为F,

Y为S,R为Cl。A项,原子半径:N>O;B项,氢化物的沸点:H2O>NH3>H2S;C

项,氢化物的稳定性:H2O>H2S;D项,简单阴离子的还原性:S2->Cl->F-。2-1下列粒子半径大小的比较正确的是

()A.Na+<Mg2+<Al3+B.S2->Cl->Na+>Al3+C.Na<Mg<Al<SD.Cs<Rb<K<Na答案

BA项,核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越

小;C项,同周期主族元素,核电荷数越大,原子半径越小;D项,同主族元素,

核电荷数越大,原子半径越大。2-2短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子最外层

有6个电子,Y是至今发现的非金属性最强的元素,Z在周期表中处于周

期序数等于族序数的位置,W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正

确的是()A.原子最外层电子数由多到少的顺序:Y、X、W、ZB.原子半径由大到小的顺序:W、Z、Y、XC.元素非金属性由强到弱的顺序:Y、W、XD.简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序:X、Y、W答案

A根据题意可知,X、Y、Z、W分别为O、F、Al、Si。B项,原

子半径大小顺序应为Al>Si>O>F;C项,元素非金属性由强到弱的顺序应

为F>O>Si;D项,简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>SiH4。元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质,

元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的主要性质,故三

者之间可相互推断。考点三元素“位、构、性”的关系及应用1.结构与位置的互推(1)掌握三个基本关系式①质子数=原子序数②电子层数=周期数③原子的最外层电子数=主族序数(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律①各周期所能容纳元素种数②稀有气体的原子序数及在周期表中的位置(3)根据原子序数确定主族元素在周期表中的位置按照原子核外电子排布规律画出原子结构示意图,然后由电子层数和最

外层电子数确定其周期序数和主族序数,如84号元素的原子结构示意图

为

,该元素位于第六周期ⅥA族。2.性质与位置的互推(1)根据元素的性质可以推知元素在周期表中的位置。如同周期元

素A、B、C的金属性逐渐增强,则可知A、B、C在同周期中按C、B、

A的顺序从左向右排列。(2)根据元素在周期表中的位置关系,可以推断元素的性质,如A、B、C

三种元素在同一主族中从上往下排列,则A、B、C的单质的氧化性依

次减弱或还原性依次增强。3.结构和性质的互推(1)通常若元素原子的最外层电子数小于4,则容易失电子,表现金属性;

若元素原子的最外层电子数大于4,则容易得电子,表现非金属性。(2)同主族元素最外层电子数相同,性质相似。典例3

(2016北京东城期中,7)右下图是周期表中短周期的一部分,若a原

子最外层的电子数比次外层少了3个,则下列说法正确的是()A.a、b、c的最高价氧化物对应水化物的酸性是c>b>aB.d的最高正价与b的最高正价相等C.d的气态氢化物比c的气态氢化物沸点低D.原子半径的大小顺序是c>b>a>d答案

A依据题意及元素周期表中各元素的位置关系知,a为P,b为S,c

为Cl,d为O。A项,a、b、c的最高价氧化物对应水化物的酸性是HClO4>

H2SO4>H3PO4;B项,O元素无最高正价,S元素的最高正价为+6价;C项,H2O

分子间形成氢键导致沸点升高,故H2O的沸点高于HCl;D项,原子半径的

大小顺序是P>S>Cl>O。3-1已知短周期元素的四种离子A2+、B+、C3-、D-具有相同的电子层

结构,则下列叙述中正确的是

()A.原子序数:D>C>B>AB.原子半径:B>A>C>DC.离子半径:C3->D->A2+>B+D.氧化性:A2+>B+,还原性:C3-<D-答案

B四种元素在周期表中的位置关系为:

。A项,原子序数大小应为A>B>D>C;B项,根据原子半径的递变规律,可以判断原

子半径:B>A>C>D;C项,离子半径应为C3->D->B+>A2+;D项,还原性C3->D-。3-2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

()

A.原子半径:W>Z>Y>XB.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>ZC.最简单气态氢化物的热稳定性:Y>X>W>ZD.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等答案

A根据题中信息知X为N,Y为O,Z为Si,W为P。原子半径:Si>P>N>O,故A错误;最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3,

故B正确;最简单气态氢化物的热稳定性:H2O>NH3>PH3>SiH4,故C正确;

N、P、Si的最高化合价分别与其主族序数相等,故D正确。1.根据原子结构、元素周期表的知识及相关已知条件,可推算原子序数,

判断元素在元素周期表中的位置等。2.元素推断题的常见“题眼”(突破口)(1)微粒的电子层结构特征稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同,与下一周期的主族金属元素形成的阳离子的电子层

结构相同:①与He原子电子层结构相同的离子有H-、Li+、Be2+;②与Ne

原子电子层结构相同的离子有F-、O2-、Na+、Mg2+、Al3+等;③与Ar原子

电子层结构相同的离子有Cl-、S2-、K+、Ca2+等。考点四推断元素的思路(2)周期表中特殊位置和具有特殊性质的短周期元素a.族序数等于周期数的元素:H、Be、Al。b.族序数等于周期数2倍的元素:C、S。c.族序数等于周期数3倍的元素:O。d.周期数是族序数2倍的元素:Li。e.周期数是族序数3倍的元素:Na。f.最高正价与最低负价代数和为零的元素:H、C、Si。g.最高正价是最低负价绝对值3倍的元素:S。h.除H外,原子半径最小的元素:F。(3)常见元素及其化合物的特性a.形成化合物种类最多的元素:C;自然界中天然存在的硬度最大的物质:

金刚石;碳的气态氢化物中氢的质量分数最高的物质:CH4。b.空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:N。c.地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情

况下呈液态的元素:O。d.形成最轻的单质的元素:H;形成最轻的金属单质的元素:Li。e.单质在常温下呈液态的非金属元素:Br;金属元素:Hg。f.最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的短周期元素:Be、Al。g.元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物能发生化合反应的

短周期元素:N;能发生氧化还原反应的短周期元素:S。h.元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:Li、Na、F。典例4

(2016北京西城期末,12)4种短周期元素X、Y、Z、W的原子序

数依次增大,依据表中信息判断,下列说法不正确的是

()A.Y的单质燃烧火焰呈黄色B.4种元素的简单离子半径最小的是ZC.X与Y形成的化合物只含有离子键D.Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物两两之间均能反应答案

C由已知信息可知,X为O,Y为Na,Z为Al,W为S。Na与O形成的

Na2O2中含有离子键和共价键。元素XYZW相关信息有两种常见的单质,均有氧化性短周期中原子半径最大的主族元素地壳中含量最多的金属元素最外层电子数是电子层数的2倍4