2020-2021学年高三化学一轮复习知识点第18讲 元素周期律和元素周期表.pdf

20202020-20212021 学年高三化学一轮复习学年高三化学一轮复习第第 1818 讲讲元素周期律和元素周期表元素周期律和元素周期表【考情分析】【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】【重点知识梳理】知识点一知识点一元素周期表及其应用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)序号元素种类0 族元素原子序数(2)族(18 个纵行，16 个族)主族列121314151617短周期一22二810三818长周期四1836五1854六3286七32118第 1 页 共 13 页族列副族族族0 族A3BA4BA5BA6BA7BA11BA12B第 8、9、10，共 3 个纵行第 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镧系锕系超铀在锕系元素中，92 号元素铀(U)以后的各种元素元素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。第 2 页 共 13 页元素周期表中从第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(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。知识点二知识点二元素周期律及其应用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核电荷数电子层数原子结构离子半径原子半径同周期(左右)逐渐增大相同逐渐减小阳离子逐渐减小阴离子逐渐减小r(阴离子)r(阳离子)最高正化合价由17(O、F 除外)化合价最低负化合价(8主族序数)元素的金属性和非金属性性离子的氧化质性、还原性气态氢化物稳定性最高价氧化物对应的水化物的酸碱性3元素周期律的两大应用第 3 页 共 13 页同主族(上下)逐渐增大逐渐增多逐渐增大逐渐增大相同，最高正化合价主族序数(O、F 除外)金属性逐渐增强非金属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逐渐减弱碱性逐渐增强酸性逐渐减弱金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强阳离子氧化性逐渐增强阴离子还原性逐渐减弱逐渐增强碱性逐渐减弱酸性逐渐增强(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】【典型题分析】高频考点一高频考点一元素周期表的结构及应用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Z2X4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：Z Y MB.最高价氧化物对应水化物的酸性：Z Y MC.X2Z ZX2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【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YMVA 族Z，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第 4 页 共 13 页大，则原子半径比较：Z(N)Y(C)XY ZC.元素 X 的含氧酸均为强酸【答案】DB.原子半径：ZYXWD.Y 的氧化物水化物为强碱【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。根据上述分第 6 页 共 13 页析可知，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本质原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)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，金属性越强金属性判断比较方法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本质非金属判断性比较方法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OO 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。下列叙述正确的是单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)与 H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非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AWZ 的水溶液呈碱性B元素非金属性的顺序为XYZCY 的最高价氧化物的水化物是中强酸第 7 页 共 13 页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B 错误；P 元素的最高价氧化物对应水化物为磷酸，次增强，则非金属性的强弱顺序为 ClSP，C 正确；磷酸是三元中强酸，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。高频考点四高频考点四粒子半径的大小比较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 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)【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)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第 8 页 共 13 页【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：C3D A2BD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 C3D B A2，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。高频考点五高频考点五根据元素周期律预测元素的性质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第 9 页 共 13 页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 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。高频考点六高频考点六位、构、性关系的综合推断位、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。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第 10 页 共 13 页【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 WW 与 X 的最高化合价之和为 8，的族序数为 a+2，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第 11 页 共 13 页族序数等于周期数的元素族序数等于周期数 2 倍的元素族序数等于周期数 3 倍的元素周期数是族序数 2 倍的元素周期数是族序数 3 倍的元素最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素最高正价是最低负价绝对值3 倍的短周期元素除 H 外，原子半径最小的元素H、Be、AlC、SOLi、CaNa、BaH、C、SiSF【变式探究】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/24，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）则 X 是 C，Z 是 Si。碳的氧化物形成的分子晶体，Y 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第 12 页 共 13 页【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。第 13 页 共 13 页