第14讲--元素周期律和元素周期表(讲)原卷版.docx

第14讲 元素周期律和元素周期表
【学科核心素养】
1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识物质的多样性；能从元素和原子，分子水平认识物质的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念；能从宏观和微观相结合的视角分析元素周期律的递变性。
2.证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于实验现象和事实对物质的组成、结构及其变化分析得出元素周期律；能基于元素周期律理解元素周期表的编排方法，能运用元素周期表揭示元素周期律。
3.科学探究与创新意识：在探究同周期、同主族元素性质递变性的实验中，要明确探究目的，设计实验方案，并在探究中学会合作，结合核外电子排布，元素第一电离能的特殊性等异常现象提出自己的见解。
【核心素养发展目标】
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.
【知识点解读】
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
2
8
8
18
18
32
32
0族元素
原子序数
2
10
18
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
【特别提醒】
①含元素种类最多的族是第ⅢB族，共有32种元素。
②过渡元素包括7个副族和第Ⅷ族，全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2个(1～2个)。
③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。
(4)元素周期表中的特殊位置
过渡元素
元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB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。
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＋1→＋7(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
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。
【典例剖析】
高频考点一 元素周期表的结构及应用
例1. （2020·浙江卷）X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。Y元素的最高正价为+4价，Y元素与Z、M元素相邻，且与M元素同主族；化合物的电子总数为18个；Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法不正确的是( )
A. 原子半径：
B. 最高价氧化物对应水化物的酸性：
C. 易溶于水，其水溶液呈碱性
D. X、Z和Q三种元素形成的化合物一定是共价化合物

【方法技巧】同主族、邻周期元素的原子序数差的关系
①第ⅠA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。
②第ⅡA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。
③第ⅢA～ⅦA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32、32。
【变式探究】下列叙述不正确的是(　　)
A．Ca原子核外有4层电子，Ca位于第四周期
B．元素周期表中只有短周期与长周期
C．每个短周期都既有金属元素又有非金属元素
D．短周期中，同周期元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)
高频考点二 元素在周期表中的位置推测
例2.（2021·浙江卷）已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如下所示，其中Y的最高化合价为+3。下列说法不正确的是

A．还原性：
B．X能从中置换出Z
C．Y能与反应得到Fe
D．M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应
【变式探究】下图是周期表中短周期的一部分，已知Y原子与Z原子核外电子总数为X原子核外电子数的4倍，以下推断正确的是(　　)

A．X、Y、Z三者均为金属元素
B．X、Y、Z三者核外电子数之和为40
C．X与Y、Y与Z均可形成离子化合物
D．Y与Z只能形成一种共价化合物
【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＝ΔZ。
若ΔZ＜0，则与稀有气体元素同周期，族序数为8－|ΔZ|；
若ΔZ＞0，则在稀有气体元素下一周期，族序数为ΔZ。
例如①35号元素(最邻近的是36Kr)，则35－36＝－1，故周期数为4，族序数为8－|－1|＝7，即第四周期第ⅦA族，为溴元素。
②87号元素(相邻近的是86Rn)，则87－86＝1，故周期数为7，族序数为1，即第七周期第ⅠA族，为钫元素。
【变式探究】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号元素在第六周期
B．113号元素在第七周期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
高频考点三 金属性、非金属性的强弱比较
例3. （2020·新课标Ⅲ）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z；化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是
A. 非金属性：W> X>Y> Z B. 原子半径：Z>Y>X>W
C. 元素X的含氧酸均为强酸 D. Y的氧化物水化物为强碱
【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
①在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强
⑥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
①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④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】
①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。
②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：O>Cl，但Cl2比O2活泼，原因是O2中存在O双键，比Cl—Cl单键难断裂。
【变式探究】 [2019新课标Ⅰ]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

A．WZ的水溶液呈碱性
B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z
C．Y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
【变式探究】下列关于元素金属性和非金属性强弱比较的说法不正确的是(　　)
A．将大理石加入稀盐酸中，能产生CO2气体，说明Cl的非金属性强于C
B．Si与H2化合所需温度远高于S与H2化合所需温度，说明S的非金属性强于Si
C．Na与冷水反应剧烈，而Mg与冷水反应缓慢，说明Na的金属性强于Mg
D．Fe投入CuSO4溶液中，能置换出Cu，说明Fe的金属性比Cu的强
高频考点四 粒子半径的大小比较
例4. (2020·江苏，9)海水晒盐后精制得到NaCl，氯碱工业电解饱和NaCl溶液得到Cl2和NaOH，以NaCl、NH3、CO2等为原料可得到 NaHCO3；向海水晒盐得到的卤水中通Cl2可制溴；从海水中还能提取镁。
下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是(　　)
A．NaOH的碱性比Mg(OH)2的强
B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱
C．原子半径r：r(Br)＞r(Cl)＞r(Mg)＞r(Na)
D．原子的最外层电子数n：n(Na)＜n(Mg)＜n(Cl)＜n(Br)
【方法技巧】粒子半径大小的比较方法

【变式探究】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>A
B．原子半径：B>A>C>D
C．离子半径：C3－>D－>A2＋>B＋
D．氧化性：A2＋>B＋，还原性：C3－<D－
高频考点五 根据元素周期律预测元素的性质
例5.[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ⅤA族的元素为非金属元素
C．第84号元素的最高化合价是＋7
D．第七周期0族元素的原子序数为118
【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。
【变式探究】（2020·湖北省武汉模拟）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HCl
C．硒(Se)位于元素周期表第ⅥA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
高频考点六 位、构、性关系的综合推断
例6.[2019新课标Ⅱ] 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：W<X
B．常温常压下，Y单质为固态
C．气态氢化物热稳定性：Z<W
D．X的最高价氧化物的水化物是强碱
【举一反三】 (2018·全国卷Ⅱ)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(　　)
A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
B．Y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
D．W的氧化物对应的水化物均为强酸
【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．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
周期数是族序数2倍的元素
Li、Ca
周期数是族序数3倍的元素
Na、Ba
最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素
H、C、Si
最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素
S
除H外，原子半径最小的元素
F
【变式探究】[2019新课标Ⅲ]X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10，X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是
A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高
B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物
C．X与Z可形成离子化合物ZX
D．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸
【举一反三】(2018·全国卷Ⅰ)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是(　　)
A．常温常压下X的单质为气态
B．Z的氢化物为离子化合物
C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D．W与Y具有相同的最高化合价