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2024届高考化学一轮复习专题5第22讲元素周期表元素周期律基础学案
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这是一份2024届高考化学一轮复习专题5第22讲元素周期表元素周期律基础学案，共26页。
1．掌握元素周期律的实质。了解元素周期表的结构(周期、族、区)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．以第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、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。 5．熟悉常见元素的化合价，能根据化合价书写化学式，或根据化学式判断元素化合价。 6．了解电离能、电负性的含义，并能说明元素的某些性质。
元素周期表的结构及其应用
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
3．元素周期表的结构
(1)周期(7个横行⇒7个周期)
(2)族(18个纵列⇒16个族)
(3)分区与价层电子排布式
非金属区与金属区
①分界线：沿着元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线，即为非金属元素区和金属元素区的分界线。
②元素分区：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。
(4)元素周期表中的特殊元素位置
①过渡元素：元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。
②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。
③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。
④超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。
⑤碱金属元素[ⅠA(氢除外)]，卤族元素(ⅦA)，氧族元素(ⅥA)，氮族元素(ⅤA)，碳族元素(ⅣA)。
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它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
探矿(地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系对其有指导意义)、研制农药材料等。
1．已知115号元素的中文名为“镆”，它有多种原子，如eq \\al(288,115)Mc、eq \\al(290,115)Mc等。下列说法正确的是( )
A．eq \\al(288,115)Mc和eq \\al(290,115)Mc的化学性质几乎相同
B．Mc位于周期表的第七周期ⅥA族
C．基态Mc原子核外电子共占据7个能级
D．在周期表中，假设第八周期按照现有规则填满，则115号元素正下方的将是147号元素
A [eq \\al(288,115)Mc 和 eq \\al(290,115)Mc 互为同位素，化学性质几乎相同，A正确；Mc为115号元素，位于元素周期表的第七周期ⅤA族，B错误；Mc为115号元素，[Rn]5f146d107s27p3，C错误；按照现有规则，第八周期的元素种类数应为50种，则115号元素的正下方应为165号元素，D错误。]
2．某X元素基态原子的价层电子排布式为4d105s1。则X元素处于第________周期第________族，属于________区，价层电子轨道表示式为____________。
[答案] 五 ⅠB ds
根据结构或原子序数确定元素的位置
1．如图为元素周期表中元素X的信息。下列关于X的说法正确的是( )
A．处于s区
B．质量数为74.92
C．处于第四周期第ⅢA族
D．核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3
[答案] D
2．元素周期表长周期共有18个纵列，从左到右排为18列，即碱金属是第1列，稀有气体是第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )
A．第9列元素中可能有非金属元素
B．第15列元素的原子最外层的电子排布是ns2np5
C．最外层电子排布为ns2的元素可能在第2列
D．第11、12列为d区的元素
C [第9列元素是过渡元素，没有非金属元素，A项错误；第15列元素的最外层电子排布是ns2np3，B项错误；最外层电子排布为ns2的元素可能为ⅡA族元素也可能是过渡元素或0族元素He，C项正确；11、12列为ds区元素，D项错误。]
元素周期表中的定量关系及应用
3．已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示，设X的原子序数为a，则下列说法不正确的是( )
A．Y与Z的原子序数之和可能为2a
B．Y的原子序数可能为a－17
C．Z的原子序数可能为a＋31
D．X、Y、Z一定为短周期元素
D [由于X、Y、Z均为主族元素，结合其位置关系和元素周期表的结构，可推断Y元素一定不在第一周期，即X、Y、Z不可能都在短周期，D错误；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期的右侧，则Y、Z的原子序数之和为2a，A正确；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期(或分别位于第四、五、六周期)的右侧，则Y的原子序数为a－17，B正确；若Y、X、Z分别位于四、五、六周期的右侧，则Z的原子序数为a＋31，C正确。]
4．元素周期表中的前四周期，两两相邻的5种元素如图所示，若B元素的核电荷数为a。下列说法正确的是( )
A．B、D的原子序数之差可能为2
B．E、B的原子序数之差可能是8、18或32
C．5种元素的原子序数之和为5a＋10
D．A、E的原子序数之差可能是7
C [由题中所给5种元素的位置关系可以看出D一定不是第一周期元素(因为如果D是第一周期元素，则D一定属于元素周期表最左边的第ⅠA族元素或最右边的0族元素)，A项错误；由题意可知5种元素在前四周期，所以D、B、E分别为第二、三、四周期的元素，由元素周期表的结构可知5种元素一定在过渡元素右边，所以D、E、A、C的原子序数分别为a－8、a＋18、a－1、a＋1，B、D项错误，C项正确。]
5．X、Y为短周期元素，可形成化合物XY3，则X、Y的原子序数之差可能为__________________。
[解析] XY3化合物可能为BF3(4)，BCl3(12)，AlF3(4)，AlCl3(4)，SO3(8)，NH3(6)，PH3(14)，NCl3(10)，PCl3(2)，NF3(2)，PF3(6)等。
[答案] 2、4、6、8、10、12、14
1．元素周期表中原子序数的定量关系
(1)同主族、邻周期元素的原子序数之差
①元素周期表中左侧元素(第ⅠA、第ⅡA族)同主族相邻两元素中，Z(下)＝Z(上)＋上一周期元素所在周期的元素种类数目；
②元素周期表中右侧元素(第ⅢA～第ⅦA族)同主族相邻两元素中，Z(下)＝Z(上)＋下一周期元素所在周期的元素种类数目。
(2)同周期的第ⅡA和第ⅢA的原子序数差可能为1、11、25。
2．奇偶关系
原子序数是奇(偶)数的主族元素，其所在主族序数必为奇(偶)数。
元素周期律及其应用
1．元素周期律
2．电离能(I)与第一电离能(I1)
①同能层上逐级电离能逐渐增大，不同能层上的逐级电离能出现突跃。
②在比较电离能时要注意p、d、f上电子半充满、全充满、全空状态。
3．电负性
4．主族元素的周期性变化规律
5．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如。
6．元素金属性和非金属性强弱的判断方法
7．粒子半径比较方法
除了周期表中处于同周期或是同主族元素的原子半径比较外，命题中出现最多的是比较非同周期或非同主族元素的原子半径、离子半径。通常采用的是“三看法”比较粒子半径大小。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)I的原子半径大于Br，HI比HBr的热稳定性强。( )
(2)同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱。( )
(3)第二周期元素从左到右，最高正价从＋1价递增到＋7价。( )
(4)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。( )
(5)铝元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能( )
(6)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2…表示，单位为kJ·ml－1)。
(1)R的最高正价为______价，位于第______族。
(2)I3比I2大得多的理由是__________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)R的价层电子排布式为________________________________________。
[答案] (1)＋2 ⅡA (2)I3是失去次外层的电子，难以失去 (3)3s2
电离能与电负性的比较与应用
1．某化合物(结构如图所示)可用作酿造酵母的培养剂、强化剂、膨松剂、发酵助剂。已知X、Y、Z、W为元素周期表中前20号元素且位于不同周期，原子序数依次增大，Y为地壳中含量最高的元素。下列有关说法正确的是( )
A．单质的氧化性：Z>Y>X
B．同周期中第一电离能比Z小的元素只有4种
C．简单离子半径：Z>W>Y
D．电负性：Y>X>Z>W
C [已知X、Y、Z、W为元素周期表中前20号元素且位于不同周期，原子序数依次增大，Y为地壳中含量最高的元素，则Y为O；X位于第一周期，为H；Z位于第三周期，W位于第四周期，Z形成5个共价键，W形成＋1价阳离子，则Z为P，W为K，即X为H，Y为O，Z为P，W为K。]
2．(1)As、Se、Br元素的电负性由大到小的顺序为______，第一电离能由大到小的顺序为________。
(2)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：
铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是_____________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)氢、氮、氧是重要的非金属元素，在新材料和新能源开发中有重要的作用。MH中基态H－的核外电子的电子云轮廓图呈__________形。已知H－(g)===H(g)＋e－吸收的能量为73 kJ·ml－1，H(g)===H＋(g)＋e－吸收的能量为1 311 kJ·ml－1，则H－的第二电离能为________________。
(4)磷及其化合物与人类生产、生活密切相关。如图表示碳、硅、磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是________(填标号)。
[解析] (3)MH中基态H－的核外电子排布式是1s2，故电子云轮廓图呈球形；H－eq \(―――――――→,\s\up9(失去1个电子))Heq \(―――――――→,\s\up9(失去1个电子))H＋，故H－失去第二个电子所吸收的能量即为氢原子失去一个电子所吸收的能量。H－的第二电离能为H－失去第二个电子所吸收的能量，即H(g)===H＋(g)＋e－吸收的能量，则H－的第二电离能为1 311 kJ·ml－1。(4)C、Si和P的价电子排布式分别为2s22p2、3s23p2、3s23p3，P失去的第四个电子是3s2电子，3s能级处于全充满状态，较难失去电子，故P的第三和第四电离能差值较大，故b曲线表示P。
[答案] (1)Br>Se>As Br>As>Se
(2)Cu失去一个电子变成电子结构为[Ar]3d10的Cu＋，能量较低，结构稳定，所以Cu的第二电离能相对较大(或Zn失去一个电子变成电子结构为[Ar]3d104s1的Zn＋，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小或Cu原子失去一个电子后，核外电子排布式为[Ar]3d10，而Zn原子失去1个电子后的核外电子排布式变为[Ar]3d104s1，Cu达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大) (3)球 1 311 kJ·ml－1 (4)b
3．下面给出14种元素的电负性：
已知：两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。
(1)根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是______________________。
(2)通过分析电负性值变化规律，确定镁元素电负性的最小范围是________。
(3)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：
A．Li3N B．BeCl2
C．AlCl3 D．SiC
属于离子化合物的是________；
属于共价化合物的是________；
请设计一个实验方案证明上述所得到的结论：_______________________
_______________________________________________________________。
(4)在P与Cl组成的化合物中，Cl元素显________(填“正”或“负”)价，理由是______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (2)根据电负性的递变规律：同周期元素从左到右，元素电负性逐渐变大，同族元素从上到下，元素电负性逐渐变小，可知在同周期中电负性：NaMg>Ca，最小范围应为0.9～1.5。(3)根据已知条件及表中数值：Li3N中元素的电负性差值为2.0，大于1.7，形成离子键，为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC中元素的电负性差值分别为1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共价键，为共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于熔融状态下能否导电。 离子化合物在熔融状态下以离子形式存在，可以导电，但共价化合物却不能。
[答案] (1)随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化 (2)0.9～1.5 (3)A BCD 测定各物质在熔融状态下能否导电，若导电则为离子化合物，反之则为共价化合物 (4)负 Cl的电负性大于P，Cl对键合电子的吸引能力强
(1)利用洪特规则特例可解释：①Cr、Cu原子核外电子排布式。Cr：[Ar]3d54s1，Cu：[Ar]3d104s1；②第一电离能反常大，如I1(N)＞I1(O)；③稳定性强弱，如Cu2O比CuO稳定；Fe2O3比FeO稳定。
(2)元素的第一电离能与元素的电负性不完全一致，如I1：F>N>O，电负性：F>O>N。
(3)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。
(4)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性最大的是第ⅦA族元素。
元素周期律及性质探究
4．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。基态X原子的2p轨道半充满，Y是地壳中含量最高的元素，且其原子最外层电子数是W原子最外层电子数的2倍，Z为其同周期元素中原子半径最大的。下列说法正确的是( )
A．第一电离能：W＞Z
B．最简单离子半径：Y＜Z
C．X的最高价氧化物对应的水化物为弱酸
D．由Z与Y形成的化合物只有一种
A [X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。基态X原子的2p轨道半充满，X为氮；Y是地壳中含量最高的元素，且其原子最外层电子数是W原子最外层电子数的2倍，Y为氧、W为铝；Z为其同周期元素中原子半径最大的，Z为钠。同一周期随着原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：W＞Z，A正确；电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，最简单离子半径：Y>Z，B错误；X的最高价氧化物对应的水化物为硝酸，硝酸为强酸，C错误；由Z与Y形成的化合物有氧化钠、过氧化钠，D错误。]
5．下列关于金属性、非金属性强弱判断不正确的是( )
A．2C＋SiO2eq \(=====,\s\up9(高温))2CO↑＋Si，说明非金属性：C＞Si
B．同浓度下碱性：KOH＞Mg(OH)2，说明金属性：K＞Mg
C．氟气与氢气在暗处相遇就会爆炸，氯气与氢气混合在光照或点燃时发生爆炸，说明非金属性：F＞Cl
D．Fe投入CuSO4溶液中有红色物质生成，说明金属性：Fe>Cu
A [此反应主要利用了高温下固体生成气体的反应原理，与非金属性没有关系，A错误。]
6．我国科学家在寻找新的点击反应砌块的过程中，意外发现一种安全、高效的合成化合物，其结构简式如图所示，其中X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素。下列说法正确的是( )
A．原子半径：r(X)＞r(Y)＞r(Z)＞r(W)
B．简单氢化物的沸点：Y>Z
C．电解Z的简单氢化物水溶液可制得H2和Z2
D．同周期主族元素中第一电离能大于X的元素有2种
B [X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素，Y能形成2个共价键、W能形成6个共价键，W原子核外有6个电子，则Y为O、W为S；X能形成3个共价键且原子序数小于Y，则X为N；Z和W能形成1个共价键，Z的原子序数大于Y而小于W，为F，即X、Y、Z、W分别是N、O、F、S。同周期元素，原子序数越大半径越小，原子半径：r(S)＞r(N)＞r(O)＞r(F)，故A错误；H2O和HF都能形成氢键，H2O分子中的O原子能与周围H2O分子中的两个H原子形成两个氢键，而HF分子中的F原子只能形成一个氢键，氢键越多，熔、沸点越高，简单氢化物的沸点：Y>Z，故B正确；F2能够和水反应生成氧气，电解HF水溶液不能制得F2，故C错误；同周期主族元素自左向右第一电离能呈增大趋势，但ⅤA族(ns2np3)元素因p轨道处于半充满状态，比较稳定所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅥA族元素，同周期主族元素中第一电离能大于N的元素只有F元素1种，故D错误。]
1．(2022·江苏选择性考试，T3)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是( )
A．半径大小：r(Al3＋)B．电负性大小：χ(F)<χ(O)
C．电离能大小：I1(O)D．碱性强弱：NaOHA [核外电子数相同时，核电荷数越大半径越小，故半径大小为r(Al3＋)<
r(Na＋)，A正确；同周期元素核电荷数越大电负性越大，故χ(F)＞χ(O)，B错误；同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族从上往下第一电离能逐渐减小，故电离能大小为I1(O)＞I1(Na)，C错误；元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性强弱为NaOH＞Al(OH)3，D错误。]
2．(2022·广东选择性考试，T7)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
C [甲～戊是短周期元素，戊中的最高价氧化物对应的水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S，若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。C的氢化物如CH4与HCl不反应，C错误。]
3．(2022·全国甲卷，T12)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期，X、Y相邻，Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是( )
A．非金属性：X>Q
B．单质的熔点：X>Y
C．简单氢化物的沸点：Z>Q
D．最高价含氧酸的酸性：Z>Y
D [Q、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Q与X、Y、Z不在同一周期，Y原子最外层电子数为Q元原子内层电子数的2倍，则Q应为第二周期元素，X、Y、Z位于第三周期，Y的最外层电子数为4，则Y为Si元素，X、Y相邻，且X的原子序数小于Y，则X为Al元素，Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19，则Q、Z的最外层电子数之和为19－3－4＝12，主族元素的最外层电子数最多为7，若Q的最外层电子数为7，为F元素，Z的最外层电子数为5，为P元素，若Q的最外层电子数为6，为O元素，则Z的最外层电子数为6，为S元素，若Q的最外层电子数为5，为N元素，Z的最外层电子数为7，为Cl元素；综上所述，Q为N或O或F元素，X为Al元素，Y为Si元素，Z为Cl或S或P元素，据此分析解题。]
4．(2021·全国乙卷，T11)我国嫦娥五号探测器带回1.731 kg 的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似。土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，最外层电子数之和为15。X、Y、Z为同周期相邻元素，且均不与W同族，下列结论正确的是( )
A．原子半径大小顺序为W>X>Y>Z
B．化合物XW中的化学键为离子键
C．Y单质的导电性能弱于Z单质的导电性能
D．Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸
B [由于X、Y、Z为同周期相邻元素，因此它们的最外层电子数之和必然是3的倍数并且小于15。假设是12，则X、Y、Z最外层电子数依次为3、4、5，W的最外层电子数为3，则W与X同族，与题意不符；假设是9，则X、Y、Z最外层电子数依次为2、3、4，W的最外层电子数为6，符合题意。由W、X、Y、Z的原子序数依次增大可知，W、X、Y、Z分别是O、Mg、Al、Si元素。原子半径：Mg>Al>Si>O，即X>Y>Z>W，A错误；化合物MgO由Mg2＋和O2－构成，所含化学键为离子键，B正确；Al是导体，而Si是半导体，Al的导电性大于Si，C错误；Si的氧化物的水化物为H2SiO3，其酸性弱于碳酸，D错误。]
5．(2020·江苏高考，T9)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)
A [A.同周期自左至右金属性减弱，所以金属性：Na＞Mg，则碱性：NaOH＞Mg(OH)2，正确；B.同主族元素自上而下非金属性减弱，所以非金属性：Cl＞Br，所以Cl2得电子的能力比Br2强，错误；C.电子层数越多原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小原子半径越大，所以原子半径：r(Br)＞r(Na)＞r(Mg)＞r(Cl)，错误；D.Cl和Br为同主族元素，最外层电子数相等，错误。]
某同学做同主族元素性质相似性、递变性实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(见下表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的：___________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的标号和化学方程式)：
(3)实验结论：____________________________________________________
_______________________________________________________________。
[答案] (1)探究同主族元素性质的相似性和递变性
(2)
(3)同主族元素性质相似；从上到下元素原子失电子能力增强，得电子能力减弱
课时分层作业(二十二)
元素周期表 元素周期律
1．1934年约里奥居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核eq \\al(4,2)He)轰击金属原子eq \\al(W,Z)X，得到核素eq \\al( 30,Z＋2)Y，开创了人造放射性核素的先河：eq \\al(W,Z)X＋eq \\al(4,2)He―→eq \\al( 30,Z＋2)Y＋eq \\al(1,0)n。其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是( )
A．eq \\al(W,Z)X的相对原子质量为26
B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的
D．Y仅有一种含氧酸
B [原子轰击实验中，满足质子和质量数守恒，因此W＋4＝30＋1，则W＝27，X与Y原子之间质子数相差2，因X元素为金属元素，Y的质子数比X大，则Y与X位于同一周期，且Y位于X右侧，且元素X、Y的最外层电子数之和为8，设X最外层电子数为a，则Y的最外层电子为a＋2，解得a＝3，因此X为Al，Y为P，以此解答。A.eq \\al(27,13)Al的质量数为27，则该原子相对原子质量为27，错误；B.Al元素可形成AlCl3，P元素可形成PCl3，正确；C.Al原子与P原子位于同一周期，且Al原子序数大于P原子序数，故原子半径：Al>P，错误；D.P的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等，错误。]
2．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，W位于s区，并且和X、Y、Z分别形成原子个数为4、3、2的18e－分子A、B、C，常温下A呈液态。下列说法错误的是( )
A．由W、X、Z三种元素组成的化合物酸性比WZ弱
B．元素Y的第一电离能小于同周期相邻两种元素
C．原子半径：W＜X＜Z＜Y
D．元素X的一种单质可用于自来水的杀菌消毒
A [由题干信息可知，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，W位于s区，并且和X、Y、Z分别形成原子个数为4、3、2的18e－分子A、B、C，常温下A呈液态，则A为H2O2，则W为H，X为O，Y为S，Z为Cl，B为H2S，C为HCl。W、X、Z三种元素分别为H、O、Cl，组成的化合物可能是HClO、HClO2、HClO3、HClO4等，WZ即HCl，HClO的酸性比HCl弱，而HClO4的酸性比HCl强，A错误。]
3．已知 X 和 Y 均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示：下列说法正确的是( )
A．X通常显＋3 价，Y通常显＋1 价
B．X的第一电离能小于Y的第一电离能，所以X比Y金属性强
C．X、Y的最高价氧化物的水化物都不能与氢氧化钠反应
D．工业上制取X采用的是电解熔融的X的氧化物，制取Y采取的是电解熔融的Y的氯化物
D [X的第四电离能突然增大，X最外层有3个电子，X是Al元素，铝通常显＋3价；Y的第三电离能突然增大，Y最外层有2个电子，Y是Mg元素，镁通常显＋2价，故A错误；Al的第一电离能小于Mg的第一电离能，但Mg比Al的金属性强，故B错误；氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故C错误；工业上采用的是电解熔融的氧化铝冶炼金属铝，电解熔融的氯化镁冶炼金属镁，故D正确。]
4．某锂电池材料的结构如图，M、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期主族元素，Y元素原子的价电子数是W的两倍。下列说法正确的是( )
A．简单氢化物沸点：X＞Y
B．第一电离能：M＞Z
C．元素X与Y原子轨道中含有的未成对电子数相同
D．五种元素电负性最大的是X
C [根据题图分析可知，M为Li，W为B，X为C，Y为O，Z为F元素。水存在分子间氢键，因此简单氢化物沸点：Y＞X，故A错误；同周期从左到右第一电离能呈增大的趋势，因此第一电离能：Z＞M，故B错误；元素X(C) 原子轨道中含有的未成对电子数为2，元素Y(O)原子轨道中含有的未成对电子数为2，两者含有的未成对电子数相同，故C正确；同周期从左到右电负性逐渐增大，因此五种元素电负性最大的是Z(F)，故D错误。]
5．表格是周期表中的一部分，根据A～I在周期表中的位置，用元素符号(化学式)或化学符号回答下列问题：
(1)A～I中，化学性质最不活泼的元素基态原子的电子排布式是_______________，写出E基态原子价层电子的轨道表示式________________。
(2)单质能用于制漂白粉的元素是________。
(3)在D、E、J中，原子半径最大的元素是________。
(4)A分别与D、E、G形成的简单化合物中，最稳定的化合物的电子式是________。
(5)表格中C的单质与NaOH溶液发生反应的化学方程式为_____________
_______________________________________________________________。
[解析] 根据元素在元素周期表中的位置可知，A为H元素，B为Na元素，C为Al元素，D为C元素，J为Si元素，E为N元素，F为P元素，G为F元素，H为Cl元素，I为Ar元素，据此分析解答。(1)A～I中，化学性质最不活泼的元素为Ar元素，其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p6；E为N元素，E基态原子价层电子排布式为2s22p3，轨道表示式为。(2)氯气与石灰乳反应可制取漂白粉，故单质能用于制漂白粉的元素是Cl。(3)同周期元素从左至右，原子半径逐渐减小，同主族元素从上往下原子半径逐渐增大，D为C元素，J为Si元素，E为N元素，在D、E、J中，原子半径最大的元素是Si。(4)D为C元素，E为N元素，G为F元素，非金属性越强，其简单氢化物越稳定，非金属性：F＞N＞C，则A分别与D、E、G形成的简单化合物中最稳定的化合物为HF，其电子式是H。(5)C为Al元素，Al单质与NaOH溶液发生反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
[答案] (1)1s22s22p63s23p6 (2)Cl (3)Si (4)H (5)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
6．第四周期的元素形成的化合物在生产生活中有着重要的用途。
(1)镍铬钢抗腐蚀性能强，基态铬原子(24Cr)的核外电子排布式为________________，按照电子排布式，镍元素(28Ni)在周期表中位于________区。
(2)硒(34Se)常用作光敏材料，基态硒原子的价电子排布式为________。
(3)“玉兔二号”月球车是通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作的。基态砷原子(33As)的电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。基态镓原子(31Ga)的核外有________个未成对电子。
[解析] (1)基态铬原子(24Cr)的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)；按照电子排布式，镍元素(28Ni)在周期表中位于d区。(2)基态硒原子为34号元素的原子，位于元素周期表第四周期ⅥA族，价电子排布式为4s24p4。(3)基态砷原子(33As)核外电子排布式为[Ar]4s24p3，电子占据最高能级的为4p轨道，电子云轮廓图为纺锤(哑铃)形。基态镓原子(31Ga)的价电子排布为4s24p1，核外有1个未成对电子。
[答案] (1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 d (2)4s24p4
(3)纺锤(哑铃) 1短周期(三短)
长周期(四长)
序号
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素
原子序数
2
10
18
36
54
86
118
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 3个纵列
0族
第18纵列
分区
元素分布
价层电子排布式
元素性质特点
s区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
除氢外都是活泼金属元素
p区
ⅢA族～ⅦA族、0族
ns2np1～6
(He除外)
最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)
d区
ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(镧系、锕系除外)
(n－1)d1～9ns1～2
(Pd除外)
d轨道也不同程度地参与化学键的形成
ds区
ⅠB族、ⅡB族
(n－1)d10ns1～2
金属元素
f区
镧系、锕系
(n－2)f0～14
(n－1)d0～2ns2
镧系元素化学性质相近、锕系元素化学性质相近
Y
X
Z
定义
气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：I1，单位：kJ·ml－1
规律
同周期：ⅠA族元素的I1最小，0族元素的I1最大，总体呈现从左至右增大的变化趋势(ⅡA、ⅤA族元素反常)
同主族：从上到下I1逐渐减小
同种元素的逐级电离能逐渐增大，即I1应用
①判断元素的金属性和非金属性强弱。一般I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强
②判断元素在化合物中的化合价。如K：I1≪I2③判断元素核外电子的分层排布情况。如Li：I1≪I2含义
用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大
标准
以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)
变化规律
金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右
在元素周期表中，同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小
应用
①判断元素金属性、非金属性强弱。一般电负性越大，非金属性越强，金属性越弱
②判断化学键的类型。一般认为，如果两种成键原子间的电负性差值大于1.7，通常形成离子键；若差值小于1.7，通常形成共价键。如AlCl3的电负性差＜1.7，Al—Cl为共价键
③判断元素在化合物中的价态。元素电负性大(小)的多表现负(正)价。如ClO2中氯元素呈＋4价
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子结构
电子层数
相同
依次增加
最外层电子数
依次增加
相同
原子半径
逐渐减小(稀有气体除外)
逐渐增大
元素的性质
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
一般，最高正价：＋1→＋7
负化合价：－4→－1
最高正价数＝
主族序数(O、F除外)
负化合价
＝主族序数－8
第一电离能
呈现增大的趋势
逐渐减小
电负性
逐渐增大
逐渐减小
化合物性质
最高价氧化物对应水化物
酸性逐渐增强
碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱
碱性逐渐增强
气态氢化物
稳定性逐渐增强
还原性逐渐减弱
稳定性逐渐减弱
还原性逐渐增强
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
三反应
置换反应：强的置换弱的，适合金属也适合非金属
与水或非氧化性酸反应越剧烈，或最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强
与氢气反应越容易，生成的气态氢化物的稳定性越强，或最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则非金属性越强
氧化性
金属离子的氧化性越弱，对应金属性越强
还原性
非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱，对应非金属性越强
I1
I2
I3
I4
…
740
1 500
7 700
10 500
…
电离能/(kJ·ml－1)
I1
I2
铜
746
1 958
锌
906
1 733
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
电负性
1.5
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
Mg
N
Na
O
P
S
Si
电负性
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
实验方案
实验现象
①将氯水滴加到溴化钠溶液中，振荡，静置
A.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，随之消失
②将一小块金属钠放入冷水中
B.溶液呈浅紫色
③将溴水滴加到NaI溶液中，振荡，静置
C.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，并伴有轻微的爆炸声，很快消失
④将一小块金属钾放入冷水中
D.溶液呈橙色
实验方案
实验现象
化学方程式
①
②
③
④
实验方案
实验现象
化学方程式
①
D
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
②
A
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
③
B
Br2＋2NaI===2NaBr＋I2
④
C
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
电离能/(kJ·ml－1)
I1
I2
I3
I4
X
578
1 817
2 745
11 578
Y
738
1 451
7 733
10 540
主族周期
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0
1
A
2
D
E
G
3
B
C
J
F
H
I
1．掌握元素周期律的实质。了解元素周期表的结构(周期、族、区)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．以第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、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。 5．熟悉常见元素的化合价，能根据化合价书写化学式，或根据化学式判断元素化合价。 6．了解电离能、电负性的含义，并能说明元素的某些性质。
元素周期表的结构及其应用
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
3．元素周期表的结构
(1)周期(7个横行⇒7个周期)
(2)族(18个纵列⇒16个族)
(3)分区与价层电子排布式
非金属区与金属区
①分界线：沿着元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线，即为非金属元素区和金属元素区的分界线。
②元素分区：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。
(4)元素周期表中的特殊元素位置
①过渡元素：元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。
②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。
③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。
④超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。
⑤碱金属元素[ⅠA(氢除外)]，卤族元素(ⅦA)，氧族元素(ⅥA)，氮族元素(ⅤA)，碳族元素(ⅣA)。
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它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
探矿(地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系对其有指导意义)、研制农药材料等。
1．已知115号元素的中文名为“镆”，它有多种原子，如eq \\al(288,115)Mc、eq \\al(290,115)Mc等。下列说法正确的是( )
A．eq \\al(288,115)Mc和eq \\al(290,115)Mc的化学性质几乎相同
B．Mc位于周期表的第七周期ⅥA族
C．基态Mc原子核外电子共占据7个能级
D．在周期表中，假设第八周期按照现有规则填满，则115号元素正下方的将是147号元素
A [eq \\al(288,115)Mc 和 eq \\al(290,115)Mc 互为同位素，化学性质几乎相同，A正确；Mc为115号元素，位于元素周期表的第七周期ⅤA族，B错误；Mc为115号元素，[Rn]5f146d107s27p3，C错误；按照现有规则，第八周期的元素种类数应为50种，则115号元素的正下方应为165号元素，D错误。]
2．某X元素基态原子的价层电子排布式为4d105s1。则X元素处于第________周期第________族，属于________区，价层电子轨道表示式为____________。
[答案] 五 ⅠB ds
根据结构或原子序数确定元素的位置
1．如图为元素周期表中元素X的信息。下列关于X的说法正确的是( )
A．处于s区
B．质量数为74.92
C．处于第四周期第ⅢA族
D．核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3
[答案] D
2．元素周期表长周期共有18个纵列，从左到右排为18列，即碱金属是第1列，稀有气体是第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )
A．第9列元素中可能有非金属元素
B．第15列元素的原子最外层的电子排布是ns2np5
C．最外层电子排布为ns2的元素可能在第2列
D．第11、12列为d区的元素
C [第9列元素是过渡元素，没有非金属元素，A项错误；第15列元素的最外层电子排布是ns2np3，B项错误；最外层电子排布为ns2的元素可能为ⅡA族元素也可能是过渡元素或0族元素He，C项正确；11、12列为ds区元素，D项错误。]
元素周期表中的定量关系及应用
3．已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示，设X的原子序数为a，则下列说法不正确的是( )
A．Y与Z的原子序数之和可能为2a
B．Y的原子序数可能为a－17
C．Z的原子序数可能为a＋31
D．X、Y、Z一定为短周期元素
D [由于X、Y、Z均为主族元素，结合其位置关系和元素周期表的结构，可推断Y元素一定不在第一周期，即X、Y、Z不可能都在短周期，D错误；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期的右侧，则Y、Z的原子序数之和为2a，A正确；若Y、X、Z分别位于第三、四、五周期(或分别位于第四、五、六周期)的右侧，则Y的原子序数为a－17，B正确；若Y、X、Z分别位于四、五、六周期的右侧，则Z的原子序数为a＋31，C正确。]
4．元素周期表中的前四周期，两两相邻的5种元素如图所示，若B元素的核电荷数为a。下列说法正确的是( )
A．B、D的原子序数之差可能为2
B．E、B的原子序数之差可能是8、18或32
C．5种元素的原子序数之和为5a＋10
D．A、E的原子序数之差可能是7
C [由题中所给5种元素的位置关系可以看出D一定不是第一周期元素(因为如果D是第一周期元素，则D一定属于元素周期表最左边的第ⅠA族元素或最右边的0族元素)，A项错误；由题意可知5种元素在前四周期，所以D、B、E分别为第二、三、四周期的元素，由元素周期表的结构可知5种元素一定在过渡元素右边，所以D、E、A、C的原子序数分别为a－8、a＋18、a－1、a＋1，B、D项错误，C项正确。]
5．X、Y为短周期元素，可形成化合物XY3，则X、Y的原子序数之差可能为__________________。
[解析] XY3化合物可能为BF3(4)，BCl3(12)，AlF3(4)，AlCl3(4)，SO3(8)，NH3(6)，PH3(14)，NCl3(10)，PCl3(2)，NF3(2)，PF3(6)等。
[答案] 2、4、6、8、10、12、14
1．元素周期表中原子序数的定量关系
(1)同主族、邻周期元素的原子序数之差
①元素周期表中左侧元素(第ⅠA、第ⅡA族)同主族相邻两元素中，Z(下)＝Z(上)＋上一周期元素所在周期的元素种类数目；
②元素周期表中右侧元素(第ⅢA～第ⅦA族)同主族相邻两元素中，Z(下)＝Z(上)＋下一周期元素所在周期的元素种类数目。
(2)同周期的第ⅡA和第ⅢA的原子序数差可能为1、11、25。
2．奇偶关系
原子序数是奇(偶)数的主族元素，其所在主族序数必为奇(偶)数。
元素周期律及其应用
1．元素周期律
2．电离能(I)与第一电离能(I1)
①同能层上逐级电离能逐渐增大，不同能层上的逐级电离能出现突跃。
②在比较电离能时要注意p、d、f上电子半充满、全充满、全空状态。
3．电负性
4．主族元素的周期性变化规律
5．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如。
6．元素金属性和非金属性强弱的判断方法
7．粒子半径比较方法
除了周期表中处于同周期或是同主族元素的原子半径比较外，命题中出现最多的是比较非同周期或非同主族元素的原子半径、离子半径。通常采用的是“三看法”比较粒子半径大小。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)I的原子半径大于Br，HI比HBr的热稳定性强。( )
(2)同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱。( )
(3)第二周期元素从左到右，最高正价从＋1价递增到＋7价。( )
(4)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。( )
(5)铝元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能( )
(6)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2…表示，单位为kJ·ml－1)。
(1)R的最高正价为______价，位于第______族。
(2)I3比I2大得多的理由是__________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)R的价层电子排布式为________________________________________。
[答案] (1)＋2 ⅡA (2)I3是失去次外层的电子，难以失去 (3)3s2
电离能与电负性的比较与应用
1．某化合物(结构如图所示)可用作酿造酵母的培养剂、强化剂、膨松剂、发酵助剂。已知X、Y、Z、W为元素周期表中前20号元素且位于不同周期，原子序数依次增大，Y为地壳中含量最高的元素。下列有关说法正确的是( )
A．单质的氧化性：Z>Y>X
B．同周期中第一电离能比Z小的元素只有4种
C．简单离子半径：Z>W>Y
D．电负性：Y>X>Z>W
C [已知X、Y、Z、W为元素周期表中前20号元素且位于不同周期，原子序数依次增大，Y为地壳中含量最高的元素，则Y为O；X位于第一周期，为H；Z位于第三周期，W位于第四周期，Z形成5个共价键，W形成＋1价阳离子，则Z为P，W为K，即X为H，Y为O，Z为P，W为K。]
2．(1)As、Se、Br元素的电负性由大到小的顺序为______，第一电离能由大到小的顺序为________。
(2)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：
铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是_____________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)氢、氮、氧是重要的非金属元素，在新材料和新能源开发中有重要的作用。MH中基态H－的核外电子的电子云轮廓图呈__________形。已知H－(g)===H(g)＋e－吸收的能量为73 kJ·ml－1，H(g)===H＋(g)＋e－吸收的能量为1 311 kJ·ml－1，则H－的第二电离能为________________。
(4)磷及其化合物与人类生产、生活密切相关。如图表示碳、硅、磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是________(填标号)。
[解析] (3)MH中基态H－的核外电子排布式是1s2，故电子云轮廓图呈球形；H－eq \(―――――――→,\s\up9(失去1个电子))Heq \(―――――――→,\s\up9(失去1个电子))H＋，故H－失去第二个电子所吸收的能量即为氢原子失去一个电子所吸收的能量。H－的第二电离能为H－失去第二个电子所吸收的能量，即H(g)===H＋(g)＋e－吸收的能量，则H－的第二电离能为1 311 kJ·ml－1。(4)C、Si和P的价电子排布式分别为2s22p2、3s23p2、3s23p3，P失去的第四个电子是3s2电子，3s能级处于全充满状态，较难失去电子，故P的第三和第四电离能差值较大，故b曲线表示P。
[答案] (1)Br>Se>As Br>As>Se
(2)Cu失去一个电子变成电子结构为[Ar]3d10的Cu＋，能量较低，结构稳定，所以Cu的第二电离能相对较大(或Zn失去一个电子变成电子结构为[Ar]3d104s1的Zn＋，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小或Cu原子失去一个电子后，核外电子排布式为[Ar]3d10，而Zn原子失去1个电子后的核外电子排布式变为[Ar]3d104s1，Cu达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大) (3)球 1 311 kJ·ml－1 (4)b
3．下面给出14种元素的电负性：
已知：两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。
(1)根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是______________________。
(2)通过分析电负性值变化规律，确定镁元素电负性的最小范围是________。
(3)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：
A．Li3N B．BeCl2
C．AlCl3 D．SiC
属于离子化合物的是________；
属于共价化合物的是________；
请设计一个实验方案证明上述所得到的结论：_______________________
_______________________________________________________________。
(4)在P与Cl组成的化合物中，Cl元素显________(填“正”或“负”)价，理由是______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (2)根据电负性的递变规律：同周期元素从左到右，元素电负性逐渐变大，同族元素从上到下，元素电负性逐渐变小，可知在同周期中电负性：Na
[答案] (1)随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化 (2)0.9～1.5 (3)A BCD 测定各物质在熔融状态下能否导电，若导电则为离子化合物，反之则为共价化合物 (4)负 Cl的电负性大于P，Cl对键合电子的吸引能力强
(1)利用洪特规则特例可解释：①Cr、Cu原子核外电子排布式。Cr：[Ar]3d54s1，Cu：[Ar]3d104s1；②第一电离能反常大，如I1(N)＞I1(O)；③稳定性强弱，如Cu2O比CuO稳定；Fe2O3比FeO稳定。
(2)元素的第一电离能与元素的电负性不完全一致，如I1：F>N>O，电负性：F>O>N。
(3)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。
(4)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性最大的是第ⅦA族元素。
元素周期律及性质探究
4．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。基态X原子的2p轨道半充满，Y是地壳中含量最高的元素，且其原子最外层电子数是W原子最外层电子数的2倍，Z为其同周期元素中原子半径最大的。下列说法正确的是( )
A．第一电离能：W＞Z
B．最简单离子半径：Y＜Z
C．X的最高价氧化物对应的水化物为弱酸
D．由Z与Y形成的化合物只有一种
A [X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。基态X原子的2p轨道半充满，X为氮；Y是地壳中含量最高的元素，且其原子最外层电子数是W原子最外层电子数的2倍，Y为氧、W为铝；Z为其同周期元素中原子半径最大的，Z为钠。同一周期随着原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：W＞Z，A正确；电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，最简单离子半径：Y>Z，B错误；X的最高价氧化物对应的水化物为硝酸，硝酸为强酸，C错误；由Z与Y形成的化合物有氧化钠、过氧化钠，D错误。]
5．下列关于金属性、非金属性强弱判断不正确的是( )
A．2C＋SiO2eq \(=====,\s\up9(高温))2CO↑＋Si，说明非金属性：C＞Si
B．同浓度下碱性：KOH＞Mg(OH)2，说明金属性：K＞Mg
C．氟气与氢气在暗处相遇就会爆炸，氯气与氢气混合在光照或点燃时发生爆炸，说明非金属性：F＞Cl
D．Fe投入CuSO4溶液中有红色物质生成，说明金属性：Fe>Cu
A [此反应主要利用了高温下固体生成气体的反应原理，与非金属性没有关系，A错误。]
6．我国科学家在寻找新的点击反应砌块的过程中，意外发现一种安全、高效的合成化合物，其结构简式如图所示，其中X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素。下列说法正确的是( )
A．原子半径：r(X)＞r(Y)＞r(Z)＞r(W)
B．简单氢化物的沸点：Y>Z
C．电解Z的简单氢化物水溶液可制得H2和Z2
D．同周期主族元素中第一电离能大于X的元素有2种
B [X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，Y与W是同一主族元素，Y能形成2个共价键、W能形成6个共价键，W原子核外有6个电子，则Y为O、W为S；X能形成3个共价键且原子序数小于Y，则X为N；Z和W能形成1个共价键，Z的原子序数大于Y而小于W，为F，即X、Y、Z、W分别是N、O、F、S。同周期元素，原子序数越大半径越小，原子半径：r(S)＞r(N)＞r(O)＞r(F)，故A错误；H2O和HF都能形成氢键，H2O分子中的O原子能与周围H2O分子中的两个H原子形成两个氢键，而HF分子中的F原子只能形成一个氢键，氢键越多，熔、沸点越高，简单氢化物的沸点：Y>Z，故B正确；F2能够和水反应生成氧气，电解HF水溶液不能制得F2，故C错误；同周期主族元素自左向右第一电离能呈增大趋势，但ⅤA族(ns2np3)元素因p轨道处于半充满状态，比较稳定所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅥA族元素，同周期主族元素中第一电离能大于N的元素只有F元素1种，故D错误。]
1．(2022·江苏选择性考试，T3)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是( )
A．半径大小：r(Al3＋)
C．电离能大小：I1(O)
r(Na＋)，A正确；同周期元素核电荷数越大电负性越大，故χ(F)＞χ(O)，B错误；同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族从上往下第一电离能逐渐减小，故电离能大小为I1(O)＞I1(Na)，C错误；元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性强弱为NaOH＞Al(OH)3，D错误。]
2．(2022·广东选择性考试，T7)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
C [甲～戊是短周期元素，戊中的最高价氧化物对应的水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S，若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。C的氢化物如CH4与HCl不反应，C错误。]
3．(2022·全国甲卷，T12)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期，X、Y相邻，Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是( )
A．非金属性：X>Q
B．单质的熔点：X>Y
C．简单氢化物的沸点：Z>Q
D．最高价含氧酸的酸性：Z>Y
D [Q、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Q与X、Y、Z不在同一周期，Y原子最外层电子数为Q元原子内层电子数的2倍，则Q应为第二周期元素，X、Y、Z位于第三周期，Y的最外层电子数为4，则Y为Si元素，X、Y相邻，且X的原子序数小于Y，则X为Al元素，Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19，则Q、Z的最外层电子数之和为19－3－4＝12，主族元素的最外层电子数最多为7，若Q的最外层电子数为7，为F元素，Z的最外层电子数为5，为P元素，若Q的最外层电子数为6，为O元素，则Z的最外层电子数为6，为S元素，若Q的最外层电子数为5，为N元素，Z的最外层电子数为7，为Cl元素；综上所述，Q为N或O或F元素，X为Al元素，Y为Si元素，Z为Cl或S或P元素，据此分析解题。]
4．(2021·全国乙卷，T11)我国嫦娥五号探测器带回1.731 kg 的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似。土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，最外层电子数之和为15。X、Y、Z为同周期相邻元素，且均不与W同族，下列结论正确的是( )
A．原子半径大小顺序为W>X>Y>Z
B．化合物XW中的化学键为离子键
C．Y单质的导电性能弱于Z单质的导电性能
D．Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸
B [由于X、Y、Z为同周期相邻元素，因此它们的最外层电子数之和必然是3的倍数并且小于15。假设是12，则X、Y、Z最外层电子数依次为3、4、5，W的最外层电子数为3，则W与X同族，与题意不符；假设是9，则X、Y、Z最外层电子数依次为2、3、4，W的最外层电子数为6，符合题意。由W、X、Y、Z的原子序数依次增大可知，W、X、Y、Z分别是O、Mg、Al、Si元素。原子半径：Mg>Al>Si>O，即X>Y>Z>W，A错误；化合物MgO由Mg2＋和O2－构成，所含化学键为离子键，B正确；Al是导体，而Si是半导体，Al的导电性大于Si，C错误；Si的氧化物的水化物为H2SiO3，其酸性弱于碳酸，D错误。]
5．(2020·江苏高考，T9)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)
A [A.同周期自左至右金属性减弱，所以金属性：Na＞Mg，则碱性：NaOH＞Mg(OH)2，正确；B.同主族元素自上而下非金属性减弱，所以非金属性：Cl＞Br，所以Cl2得电子的能力比Br2强，错误；C.电子层数越多原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小原子半径越大，所以原子半径：r(Br)＞r(Na)＞r(Mg)＞r(Cl)，错误；D.Cl和Br为同主族元素，最外层电子数相等，错误。]
某同学做同主族元素性质相似性、递变性实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(见下表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
请你帮助该同学整理并完成实验报告。
(1)实验目的：___________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的标号和化学方程式)：
(3)实验结论：____________________________________________________
_______________________________________________________________。
[答案] (1)探究同主族元素性质的相似性和递变性
(2)
(3)同主族元素性质相似；从上到下元素原子失电子能力增强，得电子能力减弱
课时分层作业(二十二)
元素周期表 元素周期律
1．1934年约里奥居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核eq \\al(4,2)He)轰击金属原子eq \\al(W,Z)X，得到核素eq \\al( 30,Z＋2)Y，开创了人造放射性核素的先河：eq \\al(W,Z)X＋eq \\al(4,2)He―→eq \\al( 30,Z＋2)Y＋eq \\al(1,0)n。其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是( )
A．eq \\al(W,Z)X的相对原子质量为26
B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的
D．Y仅有一种含氧酸
B [原子轰击实验中，满足质子和质量数守恒，因此W＋4＝30＋1，则W＝27，X与Y原子之间质子数相差2，因X元素为金属元素，Y的质子数比X大，则Y与X位于同一周期，且Y位于X右侧，且元素X、Y的最外层电子数之和为8，设X最外层电子数为a，则Y的最外层电子为a＋2，解得a＝3，因此X为Al，Y为P，以此解答。A.eq \\al(27,13)Al的质量数为27，则该原子相对原子质量为27，错误；B.Al元素可形成AlCl3，P元素可形成PCl3，正确；C.Al原子与P原子位于同一周期，且Al原子序数大于P原子序数，故原子半径：Al>P，错误；D.P的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等，错误。]
2．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，W位于s区，并且和X、Y、Z分别形成原子个数为4、3、2的18e－分子A、B、C，常温下A呈液态。下列说法错误的是( )
A．由W、X、Z三种元素组成的化合物酸性比WZ弱
B．元素Y的第一电离能小于同周期相邻两种元素
C．原子半径：W＜X＜Z＜Y
D．元素X的一种单质可用于自来水的杀菌消毒
A [由题干信息可知，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，W位于s区，并且和X、Y、Z分别形成原子个数为4、3、2的18e－分子A、B、C，常温下A呈液态，则A为H2O2，则W为H，X为O，Y为S，Z为Cl，B为H2S，C为HCl。W、X、Z三种元素分别为H、O、Cl，组成的化合物可能是HClO、HClO2、HClO3、HClO4等，WZ即HCl，HClO的酸性比HCl弱，而HClO4的酸性比HCl强，A错误。]
3．已知 X 和 Y 均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示：下列说法正确的是( )
A．X通常显＋3 价，Y通常显＋1 价
B．X的第一电离能小于Y的第一电离能，所以X比Y金属性强
C．X、Y的最高价氧化物的水化物都不能与氢氧化钠反应
D．工业上制取X采用的是电解熔融的X的氧化物，制取Y采取的是电解熔融的Y的氯化物
D [X的第四电离能突然增大，X最外层有3个电子，X是Al元素，铝通常显＋3价；Y的第三电离能突然增大，Y最外层有2个电子，Y是Mg元素，镁通常显＋2价，故A错误；Al的第一电离能小于Mg的第一电离能，但Mg比Al的金属性强，故B错误；氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故C错误；工业上采用的是电解熔融的氧化铝冶炼金属铝，电解熔融的氯化镁冶炼金属镁，故D正确。]
4．某锂电池材料的结构如图，M、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期主族元素，Y元素原子的价电子数是W的两倍。下列说法正确的是( )
A．简单氢化物沸点：X＞Y
B．第一电离能：M＞Z
C．元素X与Y原子轨道中含有的未成对电子数相同
D．五种元素电负性最大的是X
C [根据题图分析可知，M为Li，W为B，X为C，Y为O，Z为F元素。水存在分子间氢键，因此简单氢化物沸点：Y＞X，故A错误；同周期从左到右第一电离能呈增大的趋势，因此第一电离能：Z＞M，故B错误；元素X(C) 原子轨道中含有的未成对电子数为2，元素Y(O)原子轨道中含有的未成对电子数为2，两者含有的未成对电子数相同，故C正确；同周期从左到右电负性逐渐增大，因此五种元素电负性最大的是Z(F)，故D错误。]
5．表格是周期表中的一部分，根据A～I在周期表中的位置，用元素符号(化学式)或化学符号回答下列问题：
(1)A～I中，化学性质最不活泼的元素基态原子的电子排布式是_______________，写出E基态原子价层电子的轨道表示式________________。
(2)单质能用于制漂白粉的元素是________。
(3)在D、E、J中，原子半径最大的元素是________。
(4)A分别与D、E、G形成的简单化合物中，最稳定的化合物的电子式是________。
(5)表格中C的单质与NaOH溶液发生反应的化学方程式为_____________
_______________________________________________________________。
[解析] 根据元素在元素周期表中的位置可知，A为H元素，B为Na元素，C为Al元素，D为C元素，J为Si元素，E为N元素，F为P元素，G为F元素，H为Cl元素，I为Ar元素，据此分析解答。(1)A～I中，化学性质最不活泼的元素为Ar元素，其基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p6；E为N元素，E基态原子价层电子排布式为2s22p3，轨道表示式为。(2)氯气与石灰乳反应可制取漂白粉，故单质能用于制漂白粉的元素是Cl。(3)同周期元素从左至右，原子半径逐渐减小，同主族元素从上往下原子半径逐渐增大，D为C元素，J为Si元素，E为N元素，在D、E、J中，原子半径最大的元素是Si。(4)D为C元素，E为N元素，G为F元素，非金属性越强，其简单氢化物越稳定，非金属性：F＞N＞C，则A分别与D、E、G形成的简单化合物中最稳定的化合物为HF，其电子式是H。(5)C为Al元素，Al单质与NaOH溶液发生反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
[答案] (1)1s22s22p63s23p6 (2)Cl (3)Si (4)H (5)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
6．第四周期的元素形成的化合物在生产生活中有着重要的用途。
(1)镍铬钢抗腐蚀性能强，基态铬原子(24Cr)的核外电子排布式为________________，按照电子排布式，镍元素(28Ni)在周期表中位于________区。
(2)硒(34Se)常用作光敏材料，基态硒原子的价电子排布式为________。
(3)“玉兔二号”月球车是通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作的。基态砷原子(33As)的电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。基态镓原子(31Ga)的核外有________个未成对电子。
[解析] (1)基态铬原子(24Cr)的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)；按照电子排布式，镍元素(28Ni)在周期表中位于d区。(2)基态硒原子为34号元素的原子，位于元素周期表第四周期ⅥA族，价电子排布式为4s24p4。(3)基态砷原子(33As)核外电子排布式为[Ar]4s24p3，电子占据最高能级的为4p轨道，电子云轮廓图为纺锤(哑铃)形。基态镓原子(31Ga)的价电子排布为4s24p1，核外有1个未成对电子。
[答案] (1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1 d (2)4s24p4
(3)纺锤(哑铃) 1短周期(三短)
长周期(四长)
序号
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素
原子序数
2
10
18
36
54
86
118
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 3个纵列
0族
第18纵列
分区
元素分布
价层电子排布式
元素性质特点
s区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
除氢外都是活泼金属元素
p区
ⅢA族～ⅦA族、0族
ns2np1～6
(He除外)
最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)
d区
ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(镧系、锕系除外)
(n－1)d1～9ns1～2
(Pd除外)
d轨道也不同程度地参与化学键的形成
ds区
ⅠB族、ⅡB族
(n－1)d10ns1～2
金属元素
f区
镧系、锕系
(n－2)f0～14
(n－1)d0～2ns2
镧系元素化学性质相近、锕系元素化学性质相近
Y
X
Z
定义
气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：I1，单位：kJ·ml－1
规律
同周期：ⅠA族元素的I1最小，0族元素的I1最大，总体呈现从左至右增大的变化趋势(ⅡA、ⅤA族元素反常)
同主族：从上到下I1逐渐减小
同种元素的逐级电离能逐渐增大，即I1
①判断元素的金属性和非金属性强弱。一般I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强
②判断元素在化合物中的化合价。如K：I1≪I2
用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大
标准
以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)
变化规律
金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右
在元素周期表中，同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小
应用
①判断元素金属性、非金属性强弱。一般电负性越大，非金属性越强，金属性越弱
②判断化学键的类型。一般认为，如果两种成键原子间的电负性差值大于1.7，通常形成离子键；若差值小于1.7，通常形成共价键。如AlCl3的电负性差＜1.7，Al—Cl为共价键
③判断元素在化合物中的价态。元素电负性大(小)的多表现负(正)价。如ClO2中氯元素呈＋4价
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子结构
电子层数
相同
依次增加
最外层电子数
依次增加
相同
原子半径
逐渐减小(稀有气体除外)
逐渐增大
元素的性质
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
一般，最高正价：＋1→＋7
负化合价：－4→－1
最高正价数＝
主族序数(O、F除外)
负化合价
＝主族序数－8
第一电离能
呈现增大的趋势
逐渐减小
电负性
逐渐增大
逐渐减小
化合物性质
最高价氧化物对应水化物
酸性逐渐增强
碱性逐渐减弱
酸性逐渐减弱
碱性逐渐增强
气态氢化物
稳定性逐渐增强
还原性逐渐减弱
稳定性逐渐减弱
还原性逐渐增强
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
三反应
置换反应：强的置换弱的，适合金属也适合非金属
与水或非氧化性酸反应越剧烈，或最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强
与氢气反应越容易，生成的气态氢化物的稳定性越强，或最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则非金属性越强
氧化性
金属离子的氧化性越弱，对应金属性越强
还原性
非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱，对应非金属性越强
I1
I2
I3
I4
…
740
1 500
7 700
10 500
…
电离能/(kJ·ml－1)
I1
I2
铜
746
1 958
锌
906
1 733
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
电负性
1.5
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
Mg
N
Na
O
P
S
Si
电负性
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
实验方案
实验现象
①将氯水滴加到溴化钠溶液中，振荡，静置
A.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，随之消失
②将一小块金属钠放入冷水中
B.溶液呈浅紫色
③将溴水滴加到NaI溶液中，振荡，静置
C.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，并伴有轻微的爆炸声，很快消失
④将一小块金属钾放入冷水中
D.溶液呈橙色
实验方案
实验现象
化学方程式
①
②
③
④
实验方案
实验现象
化学方程式
①
D
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
②
A
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
③
B
Br2＋2NaI===2NaBr＋I2
④
C
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
电离能/(kJ·ml－1)
I1
I2
I3
I4
X
578
1 817
2 745
11 578
Y
738
1 451
7 733
10 540
主族周期
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
0
1
A
2
D
E
G
3
B
C
J
F
H
I
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