专题5 微观结构与物质的多样性 第一单元 第2课时 元素周期表

第2课时　元素周期表
[核心素养发展目标]　
1.能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则，能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的相互推导，提升微观探析能力。
2.了解元素周期表的发展历程及现行元素周期表的结构，培养严谨、求实的科学态度。
一、元素周期表概述
1．元素周期表的诞生
1869年，俄国化学家门捷列夫绘制了第一张元素周期表。
2．编排原则
(1)横行：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行，称为周期。7个横行分别称为7个周期。
(2)纵列：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵列，称为族。共18列，分为16个族。
(3)元素周期表方格中的信息：
1．19世纪中叶，门捷列夫的突出贡献是(　　)
A．提出原子学说
B．发现元素周期律
C．提出分子学说
D．发现氧气
答案　B
2．下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
A．元素周期表是按照元素的相对原子质量大小排列而成的
B．元素周期表有7个横行，即7个周期；有18个纵列，即18个族
C．凡是位于元素周期表中同一周期的元素，都是按从左到右的顺序原子最外层电子数由1递增到8
D．凡是位于元素周期表中同一主族的元素，都是按从上到下的顺序电子层数逐渐增多
答案　D
解析　元素周期表是按照元素原子序数递增的顺序排列而成的，A项错误；元素周期表有7个横行，即7个周期，18个纵列，但只有16个族(其中第Ⅷ族有3个纵列)，B项错误；凡是位于元素周期表中同一周期的元素，电子层数均相同，短周期中第二、三周期的元素按从左到右的顺序原子最外层电子数由1递增到8，但第一周期和长周期元素不符合此规律，C项错误；凡是位于元素周期表中同一主族的元素，都是按从上到下的顺序电子层数逐渐增多，D项正确。
3．在元素周期表中，铂的相关信息如图所示，下列对图示解读正确的是(　　)
A．铂是非金属元素，在常温下呈固态
B．“78”是铂的原子序数
C．“195.1”是铂的质量数
D．铂的名称为Pt
答案　B
二、元素周期表的结构
1．周期
(1)特点：每一周期中元素的电子层数相同，即周期序数＝电子层数。
(2)分类：短周期和长周期。
(3)根据现行元素周期表，完成下表
短周期
长周期
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
起止原子序数
1
↓
2
3
↓
10
11
↓
18
19
↓
36
37
↓
54
55
↓
86
87
↓
118
2.族
(1)主族：共7个，用A表示。
①主族的特点：由短周期和长周期元素共同构成，主族的序数＝最外层电子数。
②根据现行元素周期表，完成下表
列序号
1
2
13
14
15
16
17
最外层电子数
1
2
3
4
5
6
7
族序数
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
(2)副族：完全由长周期元素构成，共7个。
列序号
3
4
5
6
7
11
12
族序数
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
(3)Ⅷ族：占据元素周期表的第8、9、10共3个纵列。
(4)0族：在元素周期表的第18列。
3．元素周期表的特殊位置
(1)镧系：在元素周期表的第六周期ⅢB族，共15种元素。
(2)锕系：在元素周期表的第七周期ⅢB族，共15种元素。
4．常见族的别名
ⅠA称为碱金属(除H外)，ⅡA称为碱土金属，ⅤA称为氮族元素，ⅥA称为氧族元素，ⅦA称为卤素，0族称为稀有气体。
(1)短周期元素中可能有副族元素(　　)
(2)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族(　　)
(3)元素周期表中第Ⅷ族元素种类最多(　　)
(4)主族元素(除O、F外)的最高正化合价等于主族序数，也等于最外层电子数(　　)
(5)元素周期表中镧系元素和铜系元素都占据同一格，它们互为同位素(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
请在下表中画出元素周期表的轮廓，并在表中按要求完成下列问题：
(1)标出族序数。
(2)填入1～20元素的元素符号。
(3)填入稀有气体元素的原子序数以及每周期的元素种类。
(4)画出主族与副族边界线。
答案　
1．1869年，俄国化学家门捷列夫制作出第一张元素周期表，成为化学史上重要的里程碑之一。下列对现行元素周期表的说法中，不正确的是(　　)
A．元素周期表有7个周期
B．元素周期表有7个主族，7个副族
C．氧元素位于第二周期ⅥA族
D．稀有气体元素原子的最外层电子数均为8
答案　D
解析　元素周期表现有7个横行，每个横行各为一个周期，则有7个周期，A正确；元素周期表有18个纵列，包含7个主族、7个副族、1个0族、1个第Ⅷ族，共16个族，B正确；氧元素的原子序数为8，位于第二周期ⅥA族，C正确；He原子的最外层电子数为2，D错误。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
2．甲、乙是元素周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能是(　　)
A．x＋2
B．x＋4
C．x＋8
D．x＋18
答案　B
3．据有关资料报道，在独居石(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nb等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于元素周期表的(　　)
A．第六周期ⅣA族
B．第七周期ⅥA族
C．第七周期ⅦA族
D．第八周期ⅥA族
答案　B
解析　第七周期稀有气体元素的原子序数为118，据此可以判断116号元素应位于元素周期表的第七周期ⅥA族，B正确。
4．短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置关系如图所示，下列说法中正确的是(　　)
A．Z一定是活泼金属
B．Z原子的最外层电子数是6
C．Y的最高正价为＋7价
D．X是非常活泼的非金属元素
答案　B
解析　由于短周期为一、二、三周期，结合题图所示知，X元素所在的周期为第一周期，故X元素为He元素，则Y元素为F元素，Z元素为S元素。He为稀有气体，化学性质稳定；F没有正价，S原子最外层有6个电子。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
5．结合元素周期表回答下列问题：
(1)表中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)表中所列元素，属于短周期元素的有________(填字母，下同)，属于主族元素的有________；g元素位于第________周期________族；i元素位于第________周期________族。
(3)元素f是第________周期________族元素，请在下边方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。
答案　(1)
(2)a、b、c、d、e、f、g　a、b、c、d、e、f　三　0　四　ⅡB
(3)三　ⅥA　
解析　(1)根据元素周期表的结构知：第一周期有2种元素，第二、三周期各有8种元素，分列于第1、2、13～18列，第四、五、六、七周期为长周期，包括1～18列。由此可画出周期表的边界。
(2)画出周期表的边界，对照周期表，很容易找出各元素在周期表中的位置。
(3)第三周期ⅥA族元素为硫，原子序数为16，相对原子质量为32。
【考点】　元素周期表
【题点】　元素周期表的结构
A组　基础对点练
题组一　元素周期表的结构
1．关于元素周期表，下列叙述中不正确的是(　　)
A．元素周期表中共有18列，16个族
B．周期表中的族分为主族、副族、0族和Ⅷ族
C．过渡元素全部是副族元素
D．主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成
答案　C
解析　根据元素周期表的结构知共有18列，16个族，故A对；周期表中的族分为7主族、7副族、0族和Ⅷ族，故B对；过渡元素是副族和Ⅷ族元素，故C错；主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成，故D对。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
2．已知A为第ⅡA族元素，B为第ⅢA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且A、B为同一周期的元素，下列关系式错误的是(　　)
A．n＝m＋1
B．n＝m＋11
C．n＝m＋25
D．n＝m＋10
答案　D
解析　若A、B为第二、三周期元素，n＝m＋1；若A、B为第四、五周期元素，n＝m＋11；若A、B为第六、七周期元素，n＝m＋25，综上分析，答案为D。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
3.如图为元素周期表中前四周期的一部分，若B元素的核电荷数为x，则这五种元素的核电荷数之和为(　　)
A．5x＋10
B．5x＋11
C．5x＋14
D．5x＋16
答案　A
解析　由五种元素在周期表中的位置可知，D、B、E分别在周期表的第二、三、四周期，若B元素的核电荷数为x，则A的原子序数为x－1，C的原子序数为x＋1，D的原子序数为x－8，E的原子序数为x＋18，则五种元素的核电荷数之和为x＋(x－1)＋(x＋1)＋(x－8)＋(x＋18)＝5x＋10，答案选A。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
4．下图是元素周期表中的一部分，图中数字为原子序数，其中M的原子序数为37的是(　　)
答案　B
5．元素周期表中前7周期的元素如下表所示：
周期数
一
二
三
四
五
六
七
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
(1)第六、七周期比第四、五周期多了14种元素，其原因是：_____________________
________________________________________________________________________。
(2)周期表中________族所含元素最多，________族元素形成化合物最多。
(3)请分析周期数与元素种数的关系，预言第八周期最多可能含有元素种类为________。
A．18
B．32
C．50
D．64
答案　(1)第六、七周期在第ⅢB族出现了镧系和锕系，镧系和锕系各包含15种元素
(2)ⅢB　ⅣA　(3)C
解析　因有机物中含碳元素，故ⅣA元素形成化合物最多。由表中数据知元素种类第一周期为2×12＝2，第二、三周期：2×22＝8，第四、五周期：2×32＝18，第六、七周期：2×42＝32，于是推测第八周期应为2×52＝50。
题组二　元素在周期表中的位置推断
6．某元素的离子结构示意图为，该元素在周期表中的位置是(　　)
A．第五周期0族
B．第六周期ⅠB族
C．第五周期ⅦA族
D．第六周期ⅠA族
答案　D
解析　核电荷数为55，核外电子总数为54，很明显是失1个e－形成阳离子结构，故最外层有1个e－，可推断是第六周期ⅠA族，D项正确。
考点　元素周期表
题点　元素在周期表中的位置推断
7．原子序数为15的元素磷，在周期表中的位置为(　　)
A．第二周期ⅤA族
B．第三周期ⅣA族
C．第三周期ⅥA族
D．第三周期ⅤA族
答案　D
8．某元素的原子最外层有2个电子，则该元素是(　　)
A．金属元素
B．稀有气体元素
C．第ⅡA族元素
D．以上叙述都可能
答案　D
9．A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示，已知B、C两元素在周期表中族序数之和是A元素族序数的2倍；B、C两元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则符合A、B、C的一组元素是(　　)
A．Be、Na、Al
B．B、Mg、Si
C．O、P、Cl
D．C、Al、P
答案　C
解析　解答本题首先确定三种元素在元素周期表中的相对位置，再根据元素周期表中结构的关系列式求解。由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的位置看，A只能处在第二周期，而B、C处在第三周期。设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1＝x＋7，C的原子序数为x＋8＋1＝x＋9，则x＋7＋x＋9＝4x，x＝8。所以，A、B、C的原子序数分别为8、15、17，对应的元素分别为O、P、Cl，代入族序数关系：5＋7＝2×6成立。
【考点】　元素周期表
【题点】　元素在周期表中的位置推断
10．元素周期表是学习化学的重要工具之一，掌握其结构和递变规律是运用周期表的前提。请按要求回答下列各题：
(1)写出下面各周期或族所包含的元素种数：
第三周期________，第六周期________，第ⅠA族________________________________。
(2)已知A、B分别是相同周期的第ⅡA族、第ⅢA族元素，原子序数分别为m和n，则n－m的值可能为_____________________________________________________________。
(3)有X、Y、Z三种短周期元素，相对位置如图所示：
X
Y
Z
①元素X的单质分子是________(写化学式)。
②Y位于元素周期表中的第________周期________族。
③Z的原子结构示意图为________________________。比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是________。
(4)某主族元素的原子结构示意图可表示为，该元素位于周期表中的第________周期________族。
答案　(1)8　32　7　(2)1、11、25　(3)①He　②二　ⅦA　③　34　(4)三　ⅥA
解析　(2)同周期的第ⅡA和第ⅢA元素，由于从第四周期出现了过渡元素，从第六周期出现了镧系和锕系，所以若在第二和第三周期，n－m＝1，若为第四和第五周期，n－m＝11，若为第六和第七周期，n－m＝25。(3)因X、Y、Z都是短周期元素，则X、Y、Z分别是第一、二、三周期元素，故X为He，Y为F，Z为S，稀有气体是单原子分子，故X的单质分子是He；Y为F，位于元素周期表中第二周期ⅦA族；第四周期有18种元素，故比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是16＋18＝34。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
B组　综合强化练
1．(不定项)国际无机化学命名委员会在1989年做出决定，把长式元素周期表原先的主副族及族号取消，由左至右改为18列。如碱金属元素为第1列，稀有气体元素为第18列。按此规定，下列说法错误的是(　　)
A．第9列元素中没有非金属元素
B．第15列元素原子最外层有5个电子
C．在整个18列元素中，第3列的元素种类最多
D．只有第2列元素原子最外层有2个电子
答案　D
解析　第9列属于Ⅷ族，都是金属元素，没有非金属元素，选项A正确；第15列是ⅤA族，选项B正确；第3列包括镧系和锕系元素，所以元素种类最多，选项C正确；第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子，但He及部分过渡元素原子最外层也含有2个电子，选项D错误。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
2．如果n为第ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为n＋1的元素位于(　　)
①第ⅢA族　②第ⅣA族　③第ⅢB族　④第ⅠA族
A．①③
B．①②
C．②③
D．①③④
答案　A
解析　元素周期表中，在第二、三周期中，若n为第ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为n＋1的元素位于第ⅢA族，从第四周期往后，若n为第ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为n＋1的元素位于第ⅢB族。
考点　元素周期表
题点　元素周期表中位置的推断
3．已知X、Y、Z三种元素在周期表中的相对位置如表所示，且X的原子序数为a，下列说法中不正确的是(　　)
Y
X
Z
A.Y、Z的原子序数之和可能为2a
B．Y的原子序数可能是a－17
C．Z的原子序数可能是a＋31
D．X、Y、Z一定都是短周期元素
答案　D
解析　若Y、X、Z分别为第一、二、三周期的元素，则分别为He、F、S，代入原子序数得2＋16＝2×9，A项正确；若Y为第三、第四周期元素，则B项正确；若X为第五或第六周期元素，则C项正确。
考点　元素周期表
题点　元素周期表中位置的推断
4．M2＋有2个电子层，则M在元素周期表中的位置是(　　)
A．第二周期0族
B．第二周期Ⅷ族
C．第二周期ⅡA族
D．第三周期ⅡA族
答案　D
解析　M2＋有2个电子层，则M原子结构示意图为。由周期序数＝原子核外电子层数，主族序数＝原子最外层电子数，得M元素位于第三周期ⅡA族。
考点　元素周期表
题点　元素周期表的结构
5．现有两种短周期元素A、B，原子序数分别为a、b，若a＋8＝b，则下列有关A、B的说法正确的是(　　)
A．A和B一定在同主族
B．A和B一定在同周期
C．若A和B在相邻周期，则A、B一定同主族
D．A、B可能既不同周期，又不同主族
答案　D
解析　A、B可能不是同主族元素，如H元素与F元素，A错误；同周期的短周期元素，原子序数之差小于8，A、B两元素一定不在同周期，B错误；若A、B在相邻周期，A、B可能不是同主族元素，如H元素与F元素，C错误；若A为H元素，原子序数为1，B为F元素，原子序数为9，则符合题述，D正确。
6．根据原子结构和元素周期表的关系完成下列各题。
(1)写出下列微粒的符号及其在元素周期表中的位置。
符号：________　________　________　________
位置：________　________　________　________
(2)第三周期ⅣA族的元素原子序数是________。
(3)Na元素的原子序数为11，相邻的同族元素的原子序数是________。
(4)短周期元素中，族序数＝周期序数的元素有：__________________(填元素符号，下同)。
(5)短周期元素中，族序数＝周期序数2倍的元素有：________。
(6)短周期元素中，周期序数＝族序数2倍的有：________________。
答案　(1)O　Na＋　Cl　Cl－　第二周期ⅥA族　第三周期ⅠA族　第三周期ⅦA族　第三周期ⅦA族　(2)14　(3)3、19　(4)H、Be、Al　(5)C、S　(6)Li
【考点】　元素周期表
【题点】　元素在周期表中位置的推断
7．(2019·湖南长沙高一调研)有A、B两种元素，A的原子序数为x，A和B所在周期所含的元素种类分别是m和n。
(1)如果A和B同在ⅠA族，当B在A的上一周期时，B的原子序数为______；当B在A的下一周期时，B的原子序数为________。
(2)如果A和B同在ⅦA族，当B在A的上一周期时，B的原子序数为__________；当B在A的下一周期时，B的原子序数为________。
答案　(1)x－n　x＋m　(2)x－m　x＋n
解析　此题选取了具有代表性的两族：ⅠA和ⅦA，可以根据它们具体的原子序数来推理，试过之后再与下面的答案相比较。经过对元素周期表的分析研究，不难得出以下结论：(1)ⅠA、ⅡA族，下面元素的原子序数等于同主族上面元素的原子序数加上上面元素所在周期的元素种类数。(2)ⅢA到0族，下面元素的原子序数等于上面元素的原子序数加上下面元素所在周期的元素种类数。