第2节 元素周期律和元素周期表
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1.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化，认识元素周期律并理解其实质。
2.学会运用变量关系模型分析处理数据，总结认识元素性质的变化规律，构建比较原子半径大小的思维模型，促进“证据推理与模型认识”化学核心素养的发展。
3.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。
4.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。
5.了解ⅡA族元素、ⅤA族元素、过渡元素的原子结构特点及其性质的相似性。了解常见金属元素的焰色，会根据焰色试验判断某种元素的存在。
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知识精讲
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一、元素周期律
1．元素性质变化规律的研究方法
(1)原子序数的概念：原子序数是元素在元素周期表中的 （原子序数＝ ＝质子数＝原子的核外电子数）
(2)构建变量关系模型
①确定自变量：研究元素周期律以原子序数为 。
②选取因变量：如原子最外层电子数、原子半径、主要化合价等。
③选择表达形式：用柱状图或折线图表示自变量与 的关系。
④正确描述规律。
2．1～18号元素原子结构及性质的变化规律
(1)原子最外层电子数的变化规律
规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到 的周期性变化(1～2号元素除外)。
(2)原子半径的变化规律(稀有气体除外)
规律：随着核电荷数的递增，元素的原子半径呈现 的周期性变化
①原子电子层数相同时，最外层电子数越多，半径 。
②最外层电子数相同时，电子层数 ，半径越大。
(3)元素主要化合价的变化规律
规律：随着核电荷数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1到 (氧、氟除外)、最低负化合价呈现－4到 的周期性变化。
对于1～18号元素：
①元素的最高正化合价＝ (O、F及稀有气体除外)
②|元素的最低负化合价(非金属具有)|＝8－
③元素的最高正化合价＋|元素的最低负化合价|＝
④根本原因：随着核电荷数的递增，原子的最外层电子数排布呈周期性变化。
3．元素周期律
(1)内容：随着元素核电荷数的递增，元素的原子半径(稀有气体元素除外)、元素的主要化合价(最高化合价和最低化合价)、元素的金属性和非金属性均呈现 变化。
(2)含义：元素的性质随着元素原子序数的递增呈现周期性变化的规律叫作 。
(3)实质：元素原子核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。
4.微粒半径的大小比较
（1）一看电子层数：电子层数不同、最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大；如r(F)＜r(Cl)＜r(Br)＜r(I)，r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)。
（2）二看核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；如r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(S)＞r(Cl)，r(S2－)＞r(Cl－)＞r(＋)＞r(Ca2＋)。
（3）三看电子数：核电荷数相同时，电子数越多，半径越大；如r(Na＋)＜r(Na)，r(Cl－)＞r(Cl)。
二、元素周期表
（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：
（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＝ 。
(2)分类： 和 。
(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，用符号 表示。
①主族的特点：由短周期和长周期元素共同构成， ＝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 3 4 5 6 7
族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅥA ⅦA
(2)副族：完全由长周期元素构成，共7个，用符号B表示。
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、 、10共3个纵列。
(4)0族：在元素周期表的第 列。
3．元素周期表的特殊位置
(1)镧系：在元素周期表的第 周期ⅢB族，共15种元素。
(2)锕系：在元素周期表的第7周期ⅢB族，共15种元素。
4．常见族的别名
ⅠA称为 (除H外)，ⅡA称为 ，ⅤA称为 元素，ⅥA称为氧族元素，ⅦA称为卤素，0族称为 。
（三）根据元素在周期表中的位置认识其性质
1．同主族元素具有相似性
(1)ⅡA族(碱土金属)元素
①ⅡA族元素原子最外层电子数都是 ，易失去最外层上的电子，化学性质 ，自然界中都以 存在。
②ⅡA元素的单质都是 ，具有良好的 ，灼烧时具有不同的焰色。
(2)ⅤA族(氮族)元素
①氮族元素原子最外层电子数都是 ，它们在最高价氧化物中化合价为＋5价。
②氮族元素中属于典型非金属元素的是 、 ；表现出一些金属元素性质的非金属元素的是 。
③氮族元素锑、铋属于金属元素，新发现的115号元素镆则是人工合成的放射性金属元素。
2．副族和Ⅷ族元素的相似性
(1)过渡元素：元素周期表中的Ⅷ族和全部副族元素，它们全部为 元素。
(2)大部分过渡元素的单质既坚硬又有 ，金、铜等单质具有独特的色泽；均具有良好的导电性。
(3)多数过渡元素的单质比较稳定，与空气和水的反应缓慢或根本不能反应。
3．焰色试验
(1)焰色试验(焰色反应)：多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色。
(2)常见金属元素的焰色
金属元素 Na Ca Ba Cu
焰色 黄 浅紫 砖红 黄绿 蓝绿
(3)用途：焰色试验可以判断某种元素的存在。
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对点训练
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题型一：元素周期律
【例1】下列关于元素周期律的叙述正确的是（ ）
A．随着原子序数的递增，元素原子半径从小到大发生周期性变化（稀有气体元素除外）
B．随着原子序数的递增，元素最高正价从+1到+7、最低负价从-7到-1重复出现
C．随着原子序数的递增，元素形成单质的物理性质呈现周期性变化
D．元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果
【变1-1】元素性质呈周期性变化的原因是（ ）
A．相对原子质量逐渐增大 B．核电荷数逐渐增大
C．核外电子排布呈周期性变化 D．元素的化合价呈周期性变化
【变1-2】元素的性质呈周期性变化的根本原因是（ ）
A．相对原子质量递增，量变引起质变 B．原子半径呈周期性变化
C．原子核外电子排布呈周期性变化 D．元素的最高正化合价呈周期性变化
题型二：元素周期表的结构
【例2】短周期元素和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系错误的是（ ）
W X
Y Z
A．简单离子的半径：
B．氢化物稳定性：
C．Y的氧化物具有两性
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：
【变2-1】我国汉能集团自主研发的砷化镓(GaAs) 薄膜太阳能电池可以为太空飞行器提供电能，镓(Ga)和砷(As)原子结构及信息如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．镓元素最外层电子数X=3
B．砷元素属于金属元素，易失电子
C．镓元素与铝元素的化学性质相似
D．镓元素和砷元素在周期表中位于同一周期
【变2-2】下列说法正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高
B．元素周期表中，第Ⅷ族的元素种类最多
C．元素周期表中第IA族的元素均为金属元素
D．在过渡元素区域可以寻找制备新型农药的元素
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分层提分
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题组A 基础过关练
1．某元素M的基态原子的价层电子排布式为，则其在元素周期表中的位置为（ ）
A．第四周期第ⅠA族 B．第五周期第ⅥB族
C．第四周期第ⅥB族 D．第五周期第IA族
2．科学家的研究推动了科学技术的发展，也为全人类福祉的改善做出了重大贡献。下列化学史上重要的发现或发明与科学家的对应关系不正确的是（ ）
A．卢瑟福——-提出原子有核模型 B．阿伏加德罗——发现元素周期律
C．阿伦尼乌斯——提出“电离模型” D．侯德榜——发明联合制碱法
3．下列元素中，属于第二周期VA族的是（ ）
A．氮 B．氧 C．氟 D．氖
4．目前元素周期表的结构中有（ ）
A．7个横行 B．16个纵列
C．8个主族 D．100种元素
5．焰火“脚印”、“笑脸”，使北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫，这与“焰色试验”的知识相关，下列有关“焰色试验”的说法正确的是（ ）
A．氯化钠在火焰上灼烧时使火焰呈黄色，是因为钠和氧气反应
B．观察钾元素的火焰颜色时用蓝色钴玻璃的作用为滤去黄光，避免钠元素的干扰
C．试验中铂丝用硫酸清洗
D．用焰色试验可以鉴别Cl和NO3
6．下列说法正确的是（ ）
A．非金属元素的最高化合价不超过该元素的最外层电子数
B．非金属元素的最低负化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C．最外层有2个电子的原子都是金属原子
D．氟原子最外层有7个电子，最高化合价为+7价
7．硼和氮都属于元素周期表第2周期元素，它们原子结构中相同的是（ ）
A．电子层数 B．质子数 C．最外层电子数 D．核外电子数
8．1 mg锎(Cf)每秒种能释放2.34×109个中子，其在医学上常被用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法错误的是（ ）
A．锎位于元素周期表第七周期
B．1 mg锎(Cf)中含有2.34×109个中子
C．Cf原子中，质子数和核外电子数均为98
D．Cf的中子数与质子数之差为56
9．近代化学发展的里程碑中，下列科学家与其成就不相对应的是（ ）
A．1661年波义耳提出原子学说，标志着近代化学的诞生
B．1774年拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展
C．1869年门捷列夫发现元素周期律，使化学的研究变得有规律可循
D．1943年候德榜发明联合制碱法，为我国的化学工业发展和技术创新作出了重要贡献
10．元素钡的相关信息如图所示。下列说法正确的是（ ）
56 Ba 钡 137.3
A．钡的质量数为137.3 B．钡属于金属元素
C．钡原子核外电子数为81 D．的中子数为56
题组B 能力提升练
1．分类法是学习化学的重要方法。下列物质或变化能按照对应的分类标准归类的是（ ）
选项 物质或变化 分类标准
A Na2O、CO2、Fe2O3 碱性氧化物
B Fe、Cl、O 主族元素
C 矿泉水、泥浆水、蒸馏水混合物 混合物
D 铁丝燃烧、钢铁生锈、盐酸除锈 化学变化
2．2006年，科学家以钙离子撞击锎靶，产生了元素Og，反应可表示为：。下列说法不正确的是（ ）
A．原子核外有98个电子 B．与互为同位素
C．Og与He处于同一族 D．表示氢元素的一种核素
3．下列关于金属的说法正确的是（ ）。
A．基态原子的电子排布式为
B．价电子数为2，最高正价为价
C．处于第四周期第ⅥB族
D．属于s区元素
4．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层只有一个电子，Z位于元素周期表第ⅢA族，W与X属于同一主族，下列说法正确的是（ ）
A．原子半径：
B．由X、Y组成的化合物中均只含离子键
C．Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强
D．X的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
5．我国是稀土资源大国，稀土元素钕()是制造导弹合金材料的重要元素．下列说法正确的是（ ）
A．和是同一核素 B．是第七周期元素
C．原子的中子数与质子数之差为80 D．的同位素原子具有相同的电子数
6．2021年11月9日，烟台海阳市全域从燃煤取暖进入核能供热。核能利用有利于早日实现“碳达峰、碳中和”。核裂变的原理为：，下列说法错误的是（ ）
A．与互为同素异形体
B．的中子数为143
C．核外电子数为56
D．r在周期表中的位置为第四周期0族
7．为短周期元素，原子序数依次增加：三种元素在周期表中位置如图所示；其中W的原子核中仅含质子，Z的最高价氧化物对应水化物的酸性在同周期中最强。下列说法不正确的是（ ）
X
Y Z
A．X和Y可形成共价化合物
B．Y的气态氢化物的热稳定性比Z的高
C．X与Z可形成用于自来水消毒的化合物
D．若Y与Z形成化合物，则每个原子均满足8电子结构
8．已知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Y、W位于不同周期，W与X可以形成五核18电子分子，Y、Z的最外层电子数之和是W的最外层电子数的3倍。下列说法中正确的是（ ）
A．原子半径：
B．Y与X形成的化合物中只含有极性共价键
C．气态氢化物的热稳定性：
D．最高价氧化物对应的水化物的酸性：
9．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍，X、Y的核电荷数之比为3∶4，W-的最外层电子数为8，金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是（ ）
A．X与Y能形成多种化合物，一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应
B．Y与Z形成的化合物中阴离子与阳离子个数比一定为2∶1
C．X与W形成化合物可作为萃取剂，其密度比水小
D．Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂
10．某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，由此可以判断（ ）
A．R一定是第四周期元素
B．R一定是第IVA族元素
C．R的气态氢化物比同周期其他元素气态氢化物稳定
D．R的气态氢化物的化学式为H2R
题组C 培优拔尖练
1．为纪念门捷列夫编制化学元素周期表150周年，联合国大会将2019年指定为“化学元素周期表国际年”。如表为元素周期表的一部分，表中的每个序号代表一种元素。
族 周期 IA 0
1 IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
2 ① ② ③
3 ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
请根据要求回答下列问题：
(1)⑦⑧⑨三种元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是____(填化学式)。
(2)③⑥⑨三种元素的简单离子半径由大到小排序为____(填离子符号)。
(3)元素④的最高价氧化物对应的水化物与⑥的单质反应的离子方程式为____。
(4)从原子结构的角度分析④与⑤的金属性强弱：____。
(5)②、⑦的气态氢化物中较稳定的是_____(填化学式)，判断依据是____。
2．下表为元素周期表的短周期部分，①~⑦代表七种短周期元素。
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦
已知：⑤的焰色试验火焰呈黄色。
请填写下列空白：
(1)②在元素周期表中的位置为___________；①的原子结构示意图为___________。
(2)③的一种核素的中子数为10，其原子符号为___________(用形式表示)。
(3)④和⑦中非金属性较弱的是___________(填元素符号)。
(4)①和⑤中原子半径较大的是___________(填元素符号)，与⑤同族的下一周期元素和③的最简单氢化物反应的离子方程式为___________。
(5)将⑥的氧化物加入⑤的最高价氧化物对应水化物的溶液中，发生反应的离子方程式为___________。第2节 元素周期律和元素周期表
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1.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化，认识元素周期律并理解其实质。
2.学会运用变量关系模型分析处理数据，总结认识元素性质的变化规律，构建比较原子半径大小的思维模型，促进“证据推理与模型认识”化学核心素养的发展。
3.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。
4.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。
5.了解ⅡA族元素、ⅤA族元素、过渡元素的原子结构特点及其性质的相似性。了解常见金属元素的焰色，会根据焰色试验判断某种元素的存在。
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知识精讲
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一、元素周期律
1．元素性质变化规律的研究方法
(1)原子序数的概念：原子序数是元素在元素周期表中的 （原子序数＝ ＝质子数＝原子的核外电子数）
(2)构建变量关系模型
①确定自变量：研究元素周期律以原子序数为 。
②选取因变量：如原子最外层电子数、原子半径、主要化合价等。
③选择表达形式：用柱状图或折线图表示自变量与 的关系。
④正确描述规律。
2．1～18号元素原子结构及性质的变化规律
(1)原子最外层电子数的变化规律
规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到 的周期性变化(1～2号元素除外)。
(2)原子半径的变化规律(稀有气体除外)
规律：随着核电荷数的递增，元素的原子半径呈现 的周期性变化
①原子电子层数相同时，最外层电子数越多，半径 。
②最外层电子数相同时，电子层数 ，半径越大。
(3)元素主要化合价的变化规律
规律：随着核电荷数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1到 (氧、氟除外)、最低负化合价呈现－4到 的周期性变化。
对于1～18号元素：
①元素的最高正化合价＝ (O、F及稀有气体除外)
②|元素的最低负化合价(非金属具有)|＝8－
③元素的最高正化合价＋|元素的最低负化合价|＝
④根本原因：随着核电荷数的递增，原子的最外层电子数排布呈周期性变化。
3．元素周期律
(1)内容：随着元素核电荷数的递增，元素的原子半径(稀有气体元素除外)、元素的主要化合价(最高化合价和最低化合价)、元素的金属性和非金属性均呈现 变化。
(2)含义：元素的性质随着元素原子序数的递增呈现周期性变化的规律叫作 。
(3)实质：元素原子核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。
4.微粒半径的大小比较
（1）一看电子层数：电子层数不同、最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大；如r(F)＜r(Cl)＜r(Br)＜r(I)，r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)。
（2）二看核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；如r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(S)＞r(Cl)，r(S2－)＞r(Cl－)＞r(＋)＞r(Ca2＋)。
（3）三看电子数：核电荷数相同时，电子数越多，半径越大；如r(Na＋)＜r(Na)，r(Cl－)＞r(Cl)。
【答案】序号 核电荷数 自变量 因变量间 8 由大到小 越小 越多 ＋7 －1
最外层电子数 最外层电子数 8 周期性 元素周期律
二、元素周期表
（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：
（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＝ 。
(2)分类： 和 。
(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，用符号 表示。
①主族的特点：由短周期和长周期元素共同构成， ＝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 3 4 5 6 7
族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅥA ⅦA
(2)副族：完全由长周期元素构成，共7个，用符号B表示。
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、 、10共3个纵列。
(4)0族：在元素周期表的第 列。
3．元素周期表的特殊位置
(1)镧系：在元素周期表的第 周期ⅢB族，共15种元素。
(2)锕系：在元素周期表的第7周期ⅢB族，共15种元素。
4．常见族的别名
ⅠA称为 (除H外)，ⅡA称为 ，ⅤA称为 元素，ⅥA称为氧族元素，ⅦA称为卤素，0族称为 。
（三）根据元素在周期表中的位置认识其性质
1．同主族元素具有相似性
(1)ⅡA族(碱土金属)元素
①ⅡA族元素原子最外层电子数都是 ，易失去最外层上的电子，化学性质 ，自然界中都以 存在。
②ⅡA元素的单质都是 ，具有良好的 ，灼烧时具有不同的焰色。
(2)ⅤA族(氮族)元素
①氮族元素原子最外层电子数都是 ，它们在最高价氧化物中化合价为＋5价。
②氮族元素中属于典型非金属元素的是 、 ；表现出一些金属元素性质的非金属元素的是 。
③氮族元素锑、铋属于金属元素，新发现的115号元素镆则是人工合成的放射性金属元素。
2．副族和Ⅷ族元素的相似性
(1)过渡元素：元素周期表中的Ⅷ族和全部副族元素，它们全部为 元素。
(2)大部分过渡元素的单质既坚硬又有 ，金、铜等单质具有独特的色泽；均具有良好的导电性。
(3)多数过渡元素的单质比较稳定，与空气和水的反应缓慢或根本不能反应。
3．焰色试验
(1)焰色试验(焰色反应)：多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色。
(2)常见金属元素的焰色
金属元素 Na Ca Ba Cu
焰色 黄 浅紫 砖红 黄绿 蓝绿
(3)用途：焰色试验可以判断某种元素的存在。
【答案】电子层数 短周期 长周期 A 主族的序数 2 ⅤA 9 18 6 碱金属 碱土金属 氮族 稀有气体 2 活泼 化合态 亮白色固体 导电性 5 氮 磷 砷 金属
光泽
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对点训练
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题型一：元素周期律
【例1】下列关于元素周期律的叙述正确的是（ ）
A．随着原子序数的递增，元素原子半径从小到大发生周期性变化（稀有气体元素除外）
B．随着原子序数的递增，元素最高正价从+1到+7、最低负价从-7到-1重复出现
C．随着原子序数的递增，元素形成单质的物理性质呈现周期性变化
D．元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果
【答案】D
【解析】A.随着原子序数的递增，元素原子半径呈现由大到小的周期性变化，而不是由小到大，A错误；
B.O无最高正价，F无正价，B错误；C.单质的物理性质没有呈现周期性变化，C错误；D.元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果，D错误；答案选D。
【变1-1】元素性质呈周期性变化的原因是（ ）
A．相对原子质量逐渐增大 B．核电荷数逐渐增大
C．核外电子排布呈周期性变化 D．元素的化合价呈周期性变化
【答案】C
【解析】原子结构决定元素性质，元素性质随原子序数的递增而呈周期性变化的规律，元素周期律的实质是核外电子排布呈周期性变化的必然结果，故选C。
【变1-2】元素的性质呈周期性变化的根本原因是（ ）
A．相对原子质量递增，量变引起质变 B．原子半径呈周期性变化
C．原子核外电子排布呈周期性变化 D．元素的最高正化合价呈周期性变化
【答案】C
【解析】元素的性质呈周期性变化，根本原因是原子核外电子排布呈周期性变化，故答案选C。
题型二：元素周期表的结构
【例2】短周期元素和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系错误的是（ ）
W X
Y Z
A．简单离子的半径：
B．氢化物稳定性：
C．Y的氧化物具有两性
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：
【答案】A
【分析】由表可知，W、X位于第二周期，Y、Z位于第三周期，设W的原子的最外层电子数为x，则X、Y、Z原子的最外层电子数分别为x+1、x-2、x+2，这四种元素原子的最外层电子数之和为21，则有x+x+1+x-2+x+2=21，解得x=5，即W、X、Y、Z的原子的最外层电子数分别为5、6、3、7，则W为N，X为O，Y为Al，Z为Cl。
【解析】A．经分析，X为O，Y为Al，则简单离子的半径：O2-＞Al3+，A错误；B．经分析，W为N，X为O，则氢化物的稳定性：NH3＜H2O，B正确；C．经分析，Y为Al，其氧化物Al2O3是两性氧化物，C正确；D．经分析，W为N，Z为Cl，由于Cl的非金属性比N强，故最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4＞HNO3，D正确；故选A。
【变2-1】我国汉能集团自主研发的砷化镓(GaAs) 薄膜太阳能电池可以为太空飞行器提供电能，镓(Ga)和砷(As)原子结构及信息如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A．镓元素最外层电子数X=3
B．砷元素属于金属元素，易失电子
C．镓元素与铝元素的化学性质相似
D．镓元素和砷元素在周期表中位于同一周期
【答案】B
【解析】A．Ga是31号元素，原子核外电子排布式是2、8、18、3，因此镓元素最外层电子数为3，A正确；
B．砷元素属于非金属元素，不易失电子，B错误；C．镓元素与铝元素原子的最外层电子数相同，二者属于同一主族元素，原子结构相似，因此它们的化学性质相似，C正确；D．根据原子结构可知：镓元素和砷元素原子核外电子层数都是四层。由于原子核外电子层数与元素在周期表的周期序数相同，因此二者在周期表中位于同一周期，都是第四周期元素，D正确；故合理选项是B。
【变2-2】下列说法正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高
B．元素周期表中，第Ⅷ族的元素种类最多
C．元素周期表中第IA族的元素均为金属元素
D．在过渡元素区域可以寻找制备新型农药的元素
【答案】A
【解析】A． 同一原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较低、在离核较远的区域运动的电子能量较高，A正确；B．元素周期表中，第ⅢB族因包含镧系元素和锕系元素、元素种类最多，B错误；C．元素周期表中第IA族除氢外元素均为金属元素，C错误；D．在过渡元素区域可以寻找制备催化剂等的元素，非金属元素氯、硫、磷等可制备农药，位于周期表的右上角，D错误；答案选A。
(
分层提分
)
题组A 基础过关练
1．某元素M的基态原子的价层电子排布式为，则其在元素周期表中的位置为（ ）
A．第四周期第ⅠA族 B．第五周期第ⅥB族
C．第四周期第ⅥB族 D．第五周期第IA族
【答案】B
【解析】该元素最外层为5s，则位于元素周期表的第五周期，价电子数为6，属于VIB族，所以该元素位于元素周期表的第五周期第VIB族，答案选B。
2．科学家的研究推动了科学技术的发展，也为全人类福祉的改善做出了重大贡献。下列化学史上重要的发现或发明与科学家的对应关系不正确的是（ ）
A．卢瑟福——-提出原子有核模型 B．阿伏加德罗——发现元素周期律
C．阿伦尼乌斯——提出“电离模型” D．侯德榜——发明联合制碱法
【答案】B
【解析】A．1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出原子核式结构模型，故A正确；B．门捷列夫发现了元素周期律并编制出了元素周期表，故B错误；C．19世纪后期，瑞典化学家阿伦尼乌斯提出电离模型：电解质在溶液中会自发离解成带电的粒子，故C正确；D．侯德榜发明联合制碱法，故D正确；故选：B。
3．下列元素中，属于第二周期VA族的是（ ）
A．氮 B．氧 C．氟 D．氖
【答案】A
【解析】A．氮为第2周期VA族元素，故A正确；B．氧为第2周期VIA族元素，故B错误；C．氟为第2周期VIIA族元素，故C错误；D．氖为第2周期0族元素，故D错误；故选：A。
4．目前元素周期表的结构中有（ ）
A．7个横行 B．16个纵列
C．8个主族 D．100种元素
【答案】A
【解析】A．周期表中有七个横行，故A正确；B．周期表中有18个纵列，故B错误；C．周期表中有7个主族，7个副族，1个VIII族，1个0族，故C错误；D．周期表目前填充了7个周期共118种元素，故D错误；故选：A。
5．焰火“脚印”、“笑脸”，使北京奥运会开幕式更加辉煌、浪漫，这与“焰色试验”的知识相关，下列有关“焰色试验”的说法正确的是（ ）
A．氯化钠在火焰上灼烧时使火焰呈黄色，是因为钠和氧气反应
B．观察钾元素的火焰颜色时用蓝色钴玻璃的作用为滤去黄光，避免钠元素的干扰
C．试验中铂丝用硫酸清洗
D．用焰色试验可以鉴别Cl和NO3
【答案】B
【解析】A．焰色试验是原子核外电子发生跃迁过程中释放能量产生的现象，与化学反应无关，A错误；B．观察钾元素的焰色时需要透过蓝色钴玻璃，这样可以滤去钠元素的黄光，避免钠元素的焰色干扰钾元素的紫色焰色，B正确；C．焰色试验中应用稀盐酸清洗铂丝，不能用硫酸，C错误；D．含相同金属元素的物质焰色试验的现象相同，因此不能用焰色试验鉴别两种钾盐，D错误；故答案选B。
6．下列说法正确的是（ ）
A．非金属元素的最高化合价不超过该元素的最外层电子数
B．非金属元素的最低负化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C．最外层有2个电子的原子都是金属原子
D．氟原子最外层有7个电子，最高化合价为+7价
【答案】A
【解析】A．非金属元素除氧元素和氟元素及稀有气体外，其余的最高化合价等于该元素的最外层电子数，A正确；B．非金属元素的最低负化合价的绝对值等于8减去该元素原子的最外层电子数，B错误；C．氦(He)的最外层电子数为2,是非金属原子，C错误；D．氟元素无正化合价，D错误；答案选A。
7．硼和氮都属于元素周期表第2周期元素，它们原子结构中相同的是（ ）
A．电子层数 B．质子数 C．最外层电子数 D．核外电子数
【答案】A
【解析】周期数等于原子的电子层数，硼和氮都属于第2周期，故两者原子结构中电子层数相同；
答案选A。
8．1 mg锎(Cf)每秒种能释放2.34×109个中子，其在医学上常被用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法错误的是（ ）
A．锎位于元素周期表第七周期
B．1 mg锎(Cf)中含有2.34×109个中子
C．Cf原子中，质子数和核外电子数均为98
D．Cf的中子数与质子数之差为56
【答案】B
【解析】A．第六周期最后一个元素氡原子序数为86，Cf的质子数为98，原子结构中有7个电子层，则位于元素周期表中的第七周期，故A正确；B．1 mg锎含中子： ，故B错误；C．Cf原子中质子数等于电子数为98，故C正确；D．质子数为98，质量数为252，中子数=质量数-质子数，中子数与质子数之差为154-98=56，故D正确；答案选B。
9．近代化学发展的里程碑中，下列科学家与其成就不相对应的是（ ）
A．1661年波义耳提出原子学说，标志着近代化学的诞生
B．1774年拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展
C．1869年门捷列夫发现元素周期律，使化学的研究变得有规律可循
D．1943年候德榜发明联合制碱法，为我国的化学工业发展和技术创新作出了重要贡献
【答案】A
【解析】A．1803年，英国科学家道尔顿提出原子学说，A错误；B．1774年，法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展，B正确；C．1869年俄国化学家门捷列夫发现元素周期律并编制了第一张元素周期表，使化学的研究变得有规律可循，C正确；D．1943年我国化学家候德榜发明联合制碱法，打破了西方对我国制碱技术的封锁，为我国的化学工业发展和技术创新作出了重要贡献，D正确；
选A。
10．元素钡的相关信息如图所示。下列说法正确的是（ ）
56 Ba 钡 137.3
A．钡的质量数为137.3 B．钡属于金属元素
C．钡原子核外电子数为81 D．的中子数为56
【答案】B
【解析】A．根据钡的相关信息可知，其相对原子质量为137.3，但钡的质量数与相对原子质量不是一个概念，A错误；B．钡是第IIA族元素，且带“钅”字旁，属于金属元素，B正确；C．钡是56号元素，原子中质子数=核电荷数=核外电子数，所以其核外有56个电子，C错误；D．的中子数为137-56=81，D错误；故答案为：B。
题组B 能力提升练
1．分类法是学习化学的重要方法。下列物质或变化能按照对应的分类标准归类的是（ ）
选项 物质或变化 分类标准
A Na2O、CO2、Fe2O3 碱性氧化物
B Fe、Cl、O 主族元素
C 矿泉水、泥浆水、蒸馏水混合物 混合物
D 铁丝燃烧、钢铁生锈、盐酸除锈 化学变化
【答案】D
【解析】A．CO2是酸性氧化物，A不符合题意；B．Fe是过渡元素，B不符合题意；C．蒸馏水混合物属于纯净物，C不符合题意；D．铁丝燃烧、钢铁生锈、盐酸除锈均是化学变化，D符合题意；故选D。
2．2006年，科学家以钙离子撞击锎靶，产生了元素Og，反应可表示为：。下列说法不正确的是（ ）
A．原子核外有98个电子 B．与互为同位素
C．Og与He处于同一族 D．表示氢元素的一种核素
【答案】D
【解析】A．原子中质子数=电子数=核电荷数，
原子核外有98个电子，A正确；B．具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素；与互为同位素，B正确；C．Og与He处于同一族，均位于零族，C正确； D．中质子数为零，不是氢元素，D错误； 故选D。
3．下列关于金属的说法正确的是（ ）。
A．基态原子的电子排布式为
B．价电子数为2，最高正价为价
C．处于第四周期第ⅥB族
D．属于s区元素
【答案】C
【解析】A．基态原子的电子排布式为，A错误；B．价电子数为6，最高正价为价，B错误；C．处于第四周期第ⅥB族，C正确；D．属于d区元素，D错误；答案选C。
4．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层只有一个电子，Z位于元素周期表第ⅢA族，W与X属于同一主族，下列说法正确的是（ ）
A．原子半径：
B．由X、Y组成的化合物中均只含离子键
C．Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强
D．X的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
【答案】C
【分析】X是地壳中含量最多的元素，则X为O元素，Y原子的最外层只有一个电子，且原子序数大于O元素，Y为Na元素，Z位于元素周期表第ⅢA族，原子序数大于Na的短周期元素，则Z为Al元素，W与X属于同一主族，则W为S元素。
【解析】A．Na、Al、S在同一周期，随着核电荷数的增大，原子半径逐渐变小，所以，A错误；B．X、Y组成的化合物中含有共价键，B错误；C．Y、Z最高价氧化物的水化物分别为NaOH、，NaOH的碱性强于，C正确；D．X、W的简单气态氢化物分别为、，热稳定性，D错误；答案选C。
5．我国是稀土资源大国，稀土元素钕()是制造导弹合金材料的重要元素．下列说法正确的是（ ）
A．和是同一核素 B．是第七周期元素
C．原子的中子数与质子数之差为80 D．的同位素原子具有相同的电子数
【答案】D
【解析】A．和是不同核素，故A错误；B．是第六周期元素，故B错误；C．原子的中子数为140-60=80，与质子数之差为80-60=20，故C错误；D．的同位素原子的电子数也为60，故具有相同的电子数，故D正确；故选D。
6．2021年11月9日，烟台海阳市全域从燃煤取暖进入核能供热。核能利用有利于早日实现“碳达峰、碳中和”。核裂变的原理为：，下列说法错误的是（ ）
A．与互为同素异形体
B．的中子数为143
C．核外电子数为56
D．r在周期表中的位置为第四周期0族
【答案】A
【解析】A．与质子数都是92，中子数不同，中子数分别是146、143，因此二者互为同位素，A错误；B．原子符号左下角为质子数，左上角为质量数，质量数等于质子数与中子数的和。的中子数为235-92=143，B正确；C．原子核外电子数等于原子核内质子数，则核外电子数为56，C正确；
D．r原子核外电子排布是2、8、18、8，根据原子结构与元素在周期表的位置关系可知：r在周期表中的位置为第四周期0族，D正确；故合理选项是A。
7．为短周期元素，原子序数依次增加：三种元素在周期表中位置如图所示；其中W的原子核中仅含质子，Z的最高价氧化物对应水化物的酸性在同周期中最强。下列说法不正确的是（ ）
X
Y Z
A．X和Y可形成共价化合物
B．Y的气态氢化物的热稳定性比Z的高
C．X与Z可形成用于自来水消毒的化合物
D．若Y与Z形成化合物，则每个原子均满足8电子结构
【答案】B
【分析】由题可知，W为H元素，Z是第三周期非金属性最强的元素，即Cl元素，则Y为S元素，X为O元素。
【解析】A．O和S可以形成共价化合物SO3，A正确；B．Cl元素的非金属性比S强，因此HCl的热稳定性比H2S高，B错误；C．O与Cl可以形成用于自来水消毒的物质：ClO2，C正确；D．S与Cl形成化合物SCl2，则每个Cl最外层多一个共用电子，达到8电子稳定结构；S最外层多了两个共用电子，也达到8电子稳定结构，D正确。故本题选B。
8．已知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Y、W位于不同周期，W与X可以形成五核18电子分子，Y、Z的最外层电子数之和是W的最外层电子数的3倍。下列说法中正确的是（ ）
A．原子半径：
B．Y与X形成的化合物中只含有极性共价键
C．气态氢化物的热稳定性：
D．最高价氧化物对应的水化物的酸性：
【答案】C
【分析】X、Y、W在不同周期且为原子序数依次增大的短周期主族元素，可推测X为氢元素，Y、W分别位于第二、三周期，W与X可以形成五核18电子分子，可推测W为硅元素；Y、Z的最外层电子数之和是W的最外层电子数的3倍，可知，Y、Z的最外层电子数之和为12，则Y、Z分别位于第VA族和第IA族，因此可推测Y、Z分别为氮元素和氟元素，即X、Y、Z、W分别为H、N、F、Si，以此来解析；
【解析】A．由分析可知X、Y、Z、W分别为H、N、F、Si，原子半径Si>N>F>H，A错误；B．氮氢化合物中，NH3中只有极性共价键N-H，但如N2H4，则除了有极性共价键N-H，还有非极性共价键N-N，B错误；C．非金属性越强气态氢化物热稳定性越强，非金属性F>N，气态氢化物热稳定性：HF>NH3，C正确；D．非金属性越强最高价氧化物对应水化物酸性越强，非金属性N>Si，最高价氧化物的水化物酸性HNO3> H2SiO3，D错误；
故选C。
9．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍，X、Y的核电荷数之比为3∶4，W-的最外层电子数为8，金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是（ ）
A．X与Y能形成多种化合物，一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应
B．Y与Z形成的化合物中阴离子与阳离子个数比一定为2∶1
C．X与W形成化合物可作为萃取剂，其密度比水小
D．Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂
【答案】D
【分析】X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍，所以X为C元素，又因为X、Y的核电荷数之比为3∶4，Y元素为O元素，金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物与水发生氧化还原反应，所以Z为Na元素，W-的最外层电子数为8，所以W为Cl元素。
【解析】A．碳与氧元素能形成多种化合物，如CO、CO2等，Na的最高价氧化物的水化物是氢氧化钠，氢氧化钠与一氧化碳不反应，故A错误；B．Na与O可形成Na2O、Na2O2，阴、阳离子个数比均为1∶2，故B错误；C．X为C，W为Cl，两者形成的化合物为CCl4，可作为萃取剂，其密度比水大，故C错误；D．Cl2以及ClO2由于具有氧化性，可作水的消毒剂，故D正确；选D。
10．某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，由此可以判断（ ）
A．R一定是第四周期元素
B．R一定是第IVA族元素
C．R的气态氢化物比同周期其他元素气态氢化物稳定
D．R的气态氢化物的化学式为H2R
【答案】D
【分析】元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，可以判断最高正化合价与最低负化合价分别为＋6、-2，为第ⅥA族元素。
【解析】A．元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，R是第ⅥA族元素，如R为S元素，R不一定是第四周期元素，故A错误；B．元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，R是第ⅥA族元素，故B错误；C．R为第ⅥA族元素，R的气态氢化物比同周期ⅦA族元素气态氢化物的稳定性弱，故C错误；D．元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，可以判断最高正化合价与最低负化合价分别为＋6、-2，R的气态氢化物的化学式为H2R，故D正确；选D。
题组C 培优拔尖练
1．为纪念门捷列夫编制化学元素周期表150周年，联合国大会将2019年指定为“化学元素周期表国际年”。如表为元素周期表的一部分，表中的每个序号代表一种元素。
族 周期 IA 0
1 IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
2 ① ② ③
3 ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
请根据要求回答下列问题：
(1)⑦⑧⑨三种元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是____(填化学式)。
(2)③⑥⑨三种元素的简单离子半径由大到小排序为____(填离子符号)。
(3)元素④的最高价氧化物对应的水化物与⑥的单质反应的离子方程式为____。
(4)从原子结构的角度分析④与⑤的金属性强弱：____。
(5)②、⑦的气态氢化物中较稳定的是_____(填化学式)，判断依据是____。
【答案】(1)HClO4
(2)Cl—>O2—>A13+
(3)2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑
(4)Na原子半径比Mg大，原子核对最外层电子的吸引力较弱，更容易失电子，故Na的金属性比Mg的强
(5) NH3 非金属性越强，气态氢化物越稳定
【分析】由元素在周期表中的相对位置可知，①为C元素、②为N元素、③为O元素、④为Na元素、⑤为Mg元素、⑥为Al元素、⑦为P元素、⑧为S元素、⑨为Cl元素。
(1)元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，磷、硫、氯三种元素中，氯元素的非金属性最强，则高氯酸的酸性最强，故答案为：HClO4；
(2)氯离子的离子半径大于氧离子，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子的离子半径越大，则氧离子的离子半径大于铝离子，所以三种离子的离子半径大小顺序为Cl—>O2—>A13+，故答案为：Cl—>O2—>A13+；
(3)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑，故答案为：2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑；
(4)同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则钠原子的原子半径大于镁，原子核对最外层电子的吸引力弱于镁，失电子能力强于镁，金属性强于镁，故答案为：Na原子半径比Mg大，原子核对最外层电子的吸引力较弱，更容易失电子，故Na的金属性比Mg的强；
(5)元素的非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，氮元素的非金属性强于磷元素，则氨气的稳定性强于磷化氢，故答案为：NH3；非金属性越强，气态氢化物越稳定。
2．下表为元素周期表的短周期部分，①~⑦代表七种短周期元素。
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦
已知：⑤的焰色试验火焰呈黄色。
请填写下列空白：
(1)②在元素周期表中的位置为___________；①的原子结构示意图为___________。
(2)③的一种核素的中子数为10，其原子符号为___________(用形式表示)。
(3)④和⑦中非金属性较弱的是___________(填元素符号)。
(4)①和⑤中原子半径较大的是___________(填元素符号)，与⑤同族的下一周期元素和③的最简单氢化物反应的离子方程式为___________。
(5)将⑥的氧化物加入⑤的最高价氧化物对应水化物的溶液中，发生反应的离子方程式为___________。
【答案】(1) 第二周期第ⅣA族
(2)
(3)Cl
(4) Na
(5)
【分析】⑤的焰色试验呈黄色，说明⑤为Na元素，则①为Li元素，②为C元素，③为O元素，④为F元素，⑥为Al元素，⑦为Cl元素。
(1)②为C元素，位于周期表第二周期、第ⅣA族；①为3号Li元素，原子结构示意图为：；
(2)③为8号O元素，O元素质子数为8，其一种核素中子数为10，则其质量数A=8+10=18，符号为：；
(3)④为F元素，⑦为Cl元素，Cl元素非金属性比F弱，答案为：Cl；
(4)①为Li，电子层为2层，⑤为Na，电子层为3层，故Na原子半径大于Li，故此处填：Na；③为O元素，其最简单氢化物为H2O，与⑤同族的下一周期元素与水反应生成OH和H2，对应离子方程式为：2 +2H2O =2++2OH- +H2↑；
(5)⑤为Na元素，最高价氧化物对应水化物为NaOH，⑥的氧化物Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，对应离子方程式为：。
