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元素周期律和元素周期表专题部分高考题解析与要点提示

1．（海南化学卷第10题 3分）门捷列夫在描述元素周期表时，许多元素尚未发现，但他为第四周期的三种元素留下了空位，并对它们的一些性质做了预测，X是其中的一种“类硅”元素，后来被德国化学家文克勒发现，并证实门捷列夫当时的预测相当准确。根据元素周期律，下列有关X性质的描述中错误的是
A．X单质不易与水反应 B．XO2可被碳或氢还原为X
C．XCl4的沸点比SiCl4的高 D．XH4的稳定性比SiH4的高
1．答案：D
详解：IVA元素有碳、硅、锗、锡、铅；第四周期元素是锗，其化学性质类硅，硅不和水反应，锗也不和水反应，A不符合题意；二氧化硅可以被碳或氢还原为硅，二氧化锗也可以，B不符合题意；GeCl4和SiCl4都是分子晶体，分子间不能形成氢键，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，C不符合题意；同主族元素，原子序数越小非金属性越强，非金属性越强，其最低价氢化物的稳定性越强，氢化物稳定性：SiH4>GeH4 ，D符合题意。
要点1：组成和结构相似的分子晶体（不含氢键），相对分子质量越大，沸点越高。
①．IVA最低价非金属氢化物的沸点由高到底顺序：GeH4>SiH4>CH4
②．IVA最高价氯化物的沸点由高到底顺序：GeCl4>SiCl4>CCl4
要点2：非金属性越强，其对应的最低价非金属氢化物越稳定。
①．同周期非金属元素原子序数越大非金属性越强，非金属性越强对应的最低价氢化物的稳定性越强：HF>H2O>NH3>CH4 ；HCl>H2S>PH3>SiH4 。
②．同主族非金属元素原子序数越小非金属性越强，非金属性越强对应的最低价氢化物的稳定性越强：HF>HCl>HBr>HI ；H2O>H2S>H2Se>H2Te ；NH3>PH3>AsH3 ；CH4>SiH4>GeH4 。
2．（广东化学卷第11题 4分）．元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是
A．同周期元素中X的金属性最强 B．原子半径X＞Y，离子半径X＋＞Z2－
C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高 D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强
2．答案：B
详解：X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构，离子的电子层结构相同的有氦、氖或氩性电子层结构，明显氦型电子层结构不成立，如果是氩型电子层结构，X是19K，Z是16S，元素X、Y、Z原子序数之和为36，Y是1H，X、Y同主族，题给信息X、Y同周期，氩型电子层结构也不成立；只能是氖型电子层结构，X为11Na ，Z为8O， Y为17Cl。同周期（第三周期中）X（Na）的金属性最强，A正确；同周期元素从左向右原子半径减小，原子半径X（Na）>Y（Cl），电子层结构相同的离子，离子半径随核电荷数的增加而减小，离子半径X（Na+）（O2-），B错误；同族元素中（VIA族）Z（O）的氢化物稳定性最高，C正确；同周期（第三周期中）Y（Cl）的非金属性最强，则最高价含氧酸的酸性最强（HClO4），D正确。
要点1：电子层结构相同的离子组：
（1）氦型：H- 、Li+ 、Be2+
（2）氖型：N3- 、O2- 、F- 、Na+、 Mg2+ 、Al3+
（3）氩型：P3- 、S2- 、Cl- 、K+ 、Ca2+
要点2：同周期元素的金属性：原子序数越小，金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的碱性越强。
要点3：同周期元素的非金属性：原子序数越大，非金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的酸性越强。
要点4：同主族元素的金属性和非金属性：原子序数越大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
要点5：非金属性和氢化物稳定性的关系：非金属性越强，对应的氢化物越稳定；同周期非金属元素原子序数大的氢化物稳定；同主族非金属元素原子序数小的氢化物稳定，从元素周期表中的位置关系看，右上角的非金属元素氢化物稳定。
要点6：同族微粒的半径规律：原子或离子的半径随原子序数的增大而增大。
要点7：同周期的原子半径或电子层结构相同的离子半径：核电荷数越小对应的半径越大。
要点8：同周期的离子半径：阴离子半径大于阳离子半径，第三周期离子半径最小的是铝离子。
要点9：同核的不同微粒半径比较：电子数越多半径越大，H->H>H+ ,Fe>Fe2+>Fe3+ ,Cl->Cl.
3．（江苏化学卷第8题 3分） X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是
A．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大
B．元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2
C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：XmY>XmR
D．元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸
3．答案：C
详解：原子半径最小的元素是氢元素；短周期元素次外层电子数只有2或8两种情况，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Y的最外层不可能是24，只能是6，Y是氧元素；R与Y处于同一族，R是硫元素，R是第三周期元素；Z、W、R处于同一周期，Z、W也是第三周期元素， Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和（8+16=24）相等，Z是钠元素，W是铝元素。Y、Z、W具有相同电子层结构的离子其半径依次减小，A错误；X和Y元素能形成2种化合物：X2Y(H2O)和X2Y2(H2O2)，B错误；非金属性越强氢化物越稳定，C正确；元素W、R的最高价氧化物的水化物分别是Al(OH)3 和H2SO4，只有硫酸是强酸，偏铝酸是弱酸。
要点1：根据半径之最推断元素：
（1）所有元素中原子半径最小的是氢元素。
（2）同周期主族元素VIIA的元素半径最小，IA的元素半径最大。
（3）同主族元素原子序数最小的元素原子半径最小，原子序数最大的元素原子半径最大。
（4）不同周期不同主族的元素左下角的元素半径最大，右上角的元素半径最小（有氢元素时氢元素最小）。
（5）电子层结构相同的离子核电荷数最小的离子半径最大，核电荷数最大的离子半径最小。
要点2：非金属元素的变价范围及其可能的氢化物种类：
（1）非金属元素的变价范围是最低价态和最高价态之间的所有价态都可能。
（2）非金属元素的最低价态是最外层电子数减8（氢、硼元素除外）。
（3）非金属元素的最高价态是最外层电子数（氧、氟例外）。
（4）碳元素的几种价态对应的化合物
价态
0
-1
-2
-3
-4
对应的化合物
HCHO
HC≡CH
CH2=CH2
CH3CH3
CH4
（5）氮、氧元素几种价态对应的化合物
价态
0
-1
-2
-2
-3
对应的化合物
H-O-F
H-O-O-H
H2O
N2H4
NH3
4．（北京理综化学第7题 6分）W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7：17；X与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；含Z元素的物质焰色反应为黄色。下列判断正确的是
A．金属性：Y>Z B 氢化物的沸点：X>W
C．离子的还原性：X>W D 原子及离子半径：Z>Y>X
4．答案：B
解析：W是短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7：17，公比是2的话核外电子总数是34，不在短周期元素范围之内，公比只能是1，W是17号元素氯，X与W同主族，X是氟元素，X的原子序数是9，Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半， Y的原子序数是13，Y元素是铝元素；含Z元素的物质焰色反应为黄色，Z元素是钠元素。金属性：Na>Al, 即Z> Y，A错误；离子的还原性：Cl->F- ，即W>X,C错误；氢化物的沸点：HF>HCl，HF 分子间能形成氢键分子键作用力远大于HCl分子键作用力，即X>W，B正确；原子半径：Z>Y>X，离子半径：W> X >Z>Y，D错误。
要点1：钠元素的突破口：短周期元素中原子半径最大的元素、金属性最强的元素、最高价氧化物对应的水化物碱性最强的元素、焰色反应为黄色的元素。
要点2：原子半径：Na>Al>Cl>F，离子半径：Cl->F->Na+>Al3+ 。
要点3：金属的还原性：Na>Al，离子的还原性：Cl->F- 。
要点4：氢化物的沸点：HF>HCl，氢化物的热稳定性：HF>HCl，氢化物的还原性：HCl>HF，氢化物水溶液的酸性：HCl>HF。
要点5：元素最高价氧化物对应氧化物的酸碱性：酸性：HClO4>Al(OH)3 ，碱性：NaOH>Al(OH)3 。
要点6：铝元素的突破口：同周期元素中离子半径最小的元素，最高价氧化物及其水化物均呈两性的元素，同周期金属元素的氧化物熔点最高的元素，常温下遇到浓硫酸或浓硝酸钝化的元素，同周期金属元素原子半径和离子半径都是最小的元素，工业上可以用来冶炼难熔金属的强还原剂。
5．（北京理综第10题 6分）甲、乙、丙、丁4种物质分别含2种或3种元素，它们的分子中各含18个电子。甲是气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子。下列推断合理的是
A．某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，则该溶液显碱性，只能与酸反应
B．乙与氧气的摩尔质量相同，则乙一定含有极性键和非极性键
C．丙中含有第二周期IVA族的元素，则丙一定是甲烷的同系物
D．丁和甲中各元素质量比相同，则丁中一定含有-1价的元素
5．答案：D
解析：甲分子中含18个电子，甲是气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子，甲是H2S。某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，该阴离子可以是S2-、HS-，该溶液是强碱弱酸盐水解显碱性，其中NaHS既能与酸反应又能与碱反应，A错误；乙与氧气的摩尔质量相同，与氧气的摩尔质量相同的分子有SiH4 、N2H4 、CH3OH，其中N2H4中含有极性键和非极性键，而SiH4 和CH3OH分子中只含有极性键，B错误；丙中含有第二周期IVA族（碳）的元素，含有碳元素的18电子的化合物有CH3F、CH3OH、CH3NH2 、C2H6 ，只有C2H6是甲烷的同系物，C错误；丁和甲中各元素质量比相同，则丁是H2O2，分子中一定含有-1价的元素，D正确。学科
要点1：含18电子的非金属气态氢化物：HCl (直线形)、H2S (角形)、PH3(三角锥形)、SiH4(正四面体)。
要点2：含18电子的9电子微粒偶合体：F-F 、HO-OH 、H2N-NH2 、H3C-CH3 。
要点3：含18电子的9电子微粒杂合体：H3C- F （一氟代甲烷）、H3C- OH（甲醇） 、 H3C- NH2（甲胺）。
要点4：含18电子的相对分子质量相同的微粒：
相对分子质量
34
32
分子式
H2S 、PH3 、H2O2 、CH3F
SiH4 、N2H4 、CH3OH
要点5：含18电子的氧化性微粒：F2 、H2O2 ，含18电子的还原性微粒：HCl 、H2S 、PH3 、SiH4 、N2H4、C2H6 、CH3OH（甲醇）、CH3NH2（甲胺） 。
6．（四川理综第10题 6分）X、Y、Z、M是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大，且X、Y、Z相邻。X的核电荷数是Y是核外电子数的一半，Y与M可形成化合物M2Y。下列说法正确的是
A. 还原性：X的氢化物>Y的氢化物>Z的氢化物
B.简单离子的半径：M的离子>Z的离子>Y的离子>X的离子
C.YX2、M2Y都是含有极性键的极性分子
D. Z元素的最高价氧化物的水化物的化学式为HZO4
6．答案：D
详解：X、Y、Z相邻且X的原子序数为Y的一半，推测X为氧元素，Y为硫元素，X、Y、Z、M是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大Z为氯元素，Y与M可形成化合物M2Y，M为钾元素。X、Y、Z单质的氧化性顺序为O2 、Cl2 、S，H2S的还原性最强，A错误；简单离子半径：S2-(Y)>Cl-(Z)>K+(M)，B错误；SO2为极性分子，而K2S属于离子化合物，C错误；Z元素的最高价氧化物的水化物的化学式为HZO4 ，D正确。
要点：非金属性越强对应的氢化物越稳定。
7．（山东理综第11题 4分）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下列说法正确的是
A.同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性
B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
C.短周期元素形成离子后，最外层电子都达到8电子稳定结构
D.同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同
7．答案：B
详解：处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素，既表现金属性，又表现非金属性，例如铝和硅，A错误；主族元素的最高正化合价等于它所处的主族序数，也等于其最外层电子数，B正确；H+的最外层电子是0，C项错误；同一主族的元素的原子，例如：氢元素和钠元素，氢元素有氧化性，钠元素只有还原性，D错误。
要点1：铝元素的非金属性，Al(OH)3呈弱酸性：NaAlO2+2H2O+CO2=NaHCO3+Al(OH)3 ↓
要点2：硅的金属性：有金属光泽，和某些酸反应产生氢气：Si+4HF=SiF4 ↑+2H2 ↑
8．（全国I理综第29题 15分）已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：
（1）．W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是 ；
（2）．Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是 ；
（3）．R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是 ；
（4）．这5个元素的氢化物分子中，①．立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式) ，其原因是 ；
②．电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是
（5）．W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物和HCl气体；在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是
8．答案：（1）．原子晶体；（2）．NO2 、N2O4 ；（3）．As2S5 ；（4）．①．NH3>AsH3>PH3 ，NH3分子间存在氢键，使得分子间结合力增大，沸点反常地高，AsH3和PH3 是结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，AsH3>PH3，总顺序为：NH3>AsH3>PH3 ；②．SiH4 、正四面体结构，PH3 、三角锥形，H2S、角形或V形。（5）．SiCl4+4NH3Si(NH2)4+4HCl 3Si(NH2)48NH3+Si3N4
解析：元素Q、R、W、Y与元素X相邻，相互间的位置关系如右：,Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸，Y是N 、S 、Cl三种元素之一。W的氯化物分子呈正四面体结构，W位于元素周期表的IVA, Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物中学阶段只有NO2 、N2O4 ，Q是N元素，C和N元素不可能形成高温结构陶瓷，根据教材中新型材料的介绍有Si3N4高温结构陶瓷，确定W是硅元素，根据位置关系，X是P元素,X的下方元素是As元素，X的右方元素是S元素；P 和As元素的最高价氧化物对应的水化物都不是强酸，Y是S 元素，所以R是As元素。
要点1：IVA~VIIA元素最低价氢化物的空间结构类型、氧化物类型是高考时的热点。
要点2：NH3 、H2O 、HF的沸点比同族非金属氢化物的沸点反常的高，是因为它们分子间能形成氢键分子键作用力明显增大的缘故。
9．（天津理综第7题 14分）下表为元素周期表的一部分，请参照元素①－⑧在表中的位置，用化学用语回答下列问题：

（1）④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为_________________________。
（2）②、③、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_________________________。
（3）①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物，写出其中一种化合物的电子式：____________________。
（4）由表中两种元素的原子按1：1组成的常见液态化合物的稀液易被催化分解，可使用的催化剂为（填序号）_________________。
a.MnO2 b.FeCl3 c.Na2SO3 d.KMnO4
(5)由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应：

X溶液与Y溶液反应的离子方程式为_____________________，N→⑥的单质的化学方程式为______________ _。常温下，为使0.1 mol/L M 溶液中由M电离的阴、阳离子浓度相等，应向溶液中加入一定量的Y溶液至_________________。
9.答案：（1）Na>Al>O；（2）HNO3>H2CO3>H2SiO3；（3）（4）ab；
（5）Al3+ +3NH3 ·H2O=Al(OH)3 ↓+3NH4+；2Al2O3 4Al+3O2 ↑；中性。
解析：根据周期数等于电子层数，主族序数等于最外层电子数，结合核外电子的排布规律，判断得出①~⑧号元素依次为：H 、C 、N 、 Na 、Al 、Si 、Cl。
（1）根据元素所在的位置关系，原子半径规律：左下角大于右上角，⑤>⑥>④,即Na>Al>O。
（2）同主族元素原子序数越小；非金属性越强，非金属性：②>⑦，同周期元素，原子序数越大，非金属性越强，非金属性：③>②,非金属性越强，对应的非金属最高价氧化物的水化物的酸性越强，最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是③>②>⑦，即HNO3>H2CO3>H2SiO3 。
（3）含离子键的化合物必须含有阴阳离子，阳离子通常是金属阳离子或铵根离子，①、④、⑤、⑧中没有氮元素，该化合物中一定含有钠元素，含极性键的化合物必须含有两种不同的非金属元素，氢、氧、氯三种元素形成的阴离子有：OH- 、ClO- 、ClO2- 、ClO3- 、ClO4-，其中前两种是最常见的阴离子，①、④、⑤、⑧形成的既含离子键又含极性共价键的化合物的电子式为：
（4）由表中两种元素的原子按1：1组成的常见液态化合物是过氧化氢，过氧化氢的稀液易被催化分解，可使用的催化剂为二氧化锰和氯化铁溶液，Na2SO3具有还原性，被双氧水氧化，不能做催化剂；KMnO4
具有强氧化性，氧化双氧水产生氧气，不能做催化剂，因为催化剂是改变化学反应速率而本身的质量和性质都不改变的一类物质。
（5）⑥的单质是铝，铝只能由电解氧化铝制得，拟推氧化铝由氢氧化铝受热分解制得，氢氧化铝由复分解反应制得，M是仅含非金属元素的盐，一定是铵盐，拟推法X+Y→Al(OH)3 +NH4+；X和Y一种是氨水一种是可溶性铝盐，根据：常温下，为使0.1 mol/L M 溶液中由M电离的阴、阳离子浓度相等，应向溶液中加入一定量的Y溶液至中性，得知Y是氨水，X是可溶性铝盐，氯化铝或硝酸铝，不可能是碳酸铝或硅酸铝，因为弱酸弱碱盐强烈水解不存在。X溶液与Y溶液反应的离子方程式为：Al3+ +3NH3 ·H2O=Al(OH)3 ↓+3NH4+；N→⑥的单质的化学方程式为：2Al2O34Al+3O2 ↑； M 溶液中由M电离的阴、阳离子浓度相等，根据电荷守恒，氢离子浓度和氢氧根浓度也一定相等，M 溶液是强酸弱碱盐，水解呈酸性，为了使溶液呈中性，一定是加入了过量的氨水。
要点1：原子半径比较规律：按元素周期表中元素的位置关系判断：同行（同周期）左>右；同列（同主族）下>上；综上：左下>右上。
要点2：非金属性判断：按元素周期表中元素的位置关系判断：同行（同周期）右>左；同列（同主族）上>下；综上：右上>左下。非金属性越强，其对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强。
要点3：含离子键的化合物必定含有金属阳离子或铵根离子中的一种，含极性键的离子化合物如果阳离子是金属阳离子，阴离子必定由有两种不同的非金属元素组成，如果阳离子是铵根离子，阴离子可以是一种元素组成的单核阴离子。
要点4：离子化合物的电子式书写注意事项：①要标明电荷符号，②复杂的阴阳离子要用中括号括起来，③金属阳离子的电子式是离子符号本身，阴离子的电子式除了氢原子外，都应该满足8电子稳定结构，④在多离子化合物中，注意阴阳离子间要交替排列，在此基础上，还要注意微调离子内部元素、正负价元素交替排列，例如：
要点5：电解法冶炼铝是突破口，不含金属只含非金属的盐是铵盐也是解题突破口。
要点6：不溶性碱受热分解得到氧化物。
要点7：制备氢氧化铝的方法是用可溶性铝盐和氨水反应的方法。
要点8：根据电荷守恒式判断离子浓度之间的关系，例如：只含有氯离子、铵根离子、氢离子、氢氧根离子的溶液，如果氯离子和铵根离子浓度相等，根据电荷守恒，溶液一定呈中性。