1、第18讲 元素周期律和元素周期表【考情分析】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.【重点知识梳理】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
2、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
3、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
4、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17(O、F除外)最低负化合价(8主族序
5、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
6、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。【典型题分析】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
7、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【答案】D【解析】X、Y、Z、M、Q为五种短周期元素，原子序数依次增大。Y元素的最高正价为+4价，则证明该元素为第IVA族元素，又知Y元素与Z、M元素相邻，且与M同族，则在元素周期表位置应为IVA族VA族YZM，故推知Y为C元素，Z为N元素，M为Si元素；化合物Z2X4的电子总数为18，则推知，X为H，该化合物为N2H4；Q元素的原子最外层电子总数比次外层电子数少一个电子，推出Q为Cl元素，据此结合元素周期律与物质的结构与性质分析作答。根据上述分析可知，X为H、Y为C元素、Z为N元素、M为Si元素、Q为Cl元素，则同周期元素从左到
8、右原子半径依次减小，同主族元素从上到下原子半径依次增大，则原子半径比较：Z(N)Y(C) XY ZB. 原子半径：ZYXWC. 元素X的含氧酸均为强酸D. Y的氧化物水化物为强碱【答案】D【解析】根据题干信息可知，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，化合物XW3与WZ相遇会产生白烟，则WX3为NH3，WZ为HCl，所以W为H元素，X为N元素，Z为Cl元素，又四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z，则Y的核外电子总数为11，Y为Na元素，据此分析解答。根据上述分析可知，W为H元素，X为N元素，Y为Na元素，Z为Cl元素，则Na为金属元素，非金属性最弱，非金属性YZ，A选项错误；同周期
9、元素从左至右原子半径依次减小，同主族元素至上而下原子半径依次增大，则原子半径：NaClNH，B选项错误；N元素的含氧酸不一定全是强酸，如HNO2为弱酸，C错误；Y的氧化物水化物为NaOH，属于强碱，D正确。【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，
10、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。【变式探究】 2019新课标科学家合成出了一种新化合物（如图所示），其中
11、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。高频考点四 粒子半径的大小比较例4. （2020江苏卷）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N
12、aOH，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: D. 原子的最外层电子数n: 【答案】A【解析】同周期自左至右金属性减弱，所以金属性NaMg，则碱性NaOHMg(OH)2，故A正确；同主族元素自上而下非金属性减弱，所以非金属性ClBr，所以Cl2得电子的能力比Br2强，故B错误；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)
13、r(Na)r(Mg)r(Cl)，故C错误；Cl和Br为同主族元素，最外层电子数相等，故D错误。综上所述，答案为A。【方法技巧】粒子半径大小的比较方法【变式探究】（2020河北辛集中学质检）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：DCBAB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
14、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。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
15、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
16、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。高频考点六 位、构、性关系的综合推断例6.2019新课标 今年是门捷列夫发现元素周期律150周年
17、。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
18、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
19、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
20、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
21、式探究】2019新课标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CX与Z可形成离子化合物ZXDY的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸【答案】B【解析】Y的最外层电子数等于X次外层电子数，由于均是主族元素，所以Y的最外层电子数不可能是8个，则X只能是第二周期元素，因此Y的最外层电子数是2个，又因为Y的原子半径大于Z，则Y只能是第三周期的Mg，因此X与Z的最外层电子数是（102）/24，则X是C，Z是Si。碳的氧化物形成的分子晶体，Y
22、的氧化物是离子化合物氧化镁，则氧化镁的熔点高于碳的氧化物熔点，A错误；碳元素的非金属性强于硅元素，非金属性越强，氢化物越稳定，则碳的氢化物稳定性强于硅的氢化物稳定性，B正确；C与Si形成的是共价化合物SiC，C错误；单质镁能溶于浓硝酸，单质硅不溶于浓硝酸，D错误；答案选B。 【举一反三】(2018全国卷)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BZ的氢化物为离子化合物CY和Z形成的化合物的水溶液呈碱性DW与Y具有相同的最高化合价【答案】B【解析】可腐蚀玻璃的物质是HF。以此为切入点，根据题意进行元素推断，可知W是氟、X是钠或镁、Y是氯、Z是钾或钙。常温常压下，钠或镁的单质是固体，A项错误；钾或钙是活泼金属元素，氢是非金属元素，KH和CaH2都是离子化合物，B项正确；KCl和CaCl2水溶液呈中性，C项错误；氯有最高化合价7，氟没有正价，D项错误。