第23讲 元素周期表和元素周期律
[目标速览] 1.掌握元素周期律的实质;了解元素周期表的结构(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.以第ⅠA族和第ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。4.了解金属、非金属元素在元素周期表中的位置及其性质递变规律。
微考点 核心突破
考点1 元素周期表
知|识|梳|理
1.原子序数
对于一个原子:原子序数=____________=____________=____________=____________-________。
2.元素周期表
(1)编排原则。
①按________递增的顺序从左到右排列。
②将______________相同的元素排成一横行,共有________个横行。
③把____________相同的元素按________递增的顺序从上到下排成一纵列,共有______列。
(2)周期。
7个横行,7个周期
短周期 长周期
序号 1 2 3 4 5 6 7
元素种数 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ______
0族元 素原子 序数 ____ ____ ____ ____ ____ 86 118
(3)族。
18列,16个族
主族 列序 1 2 13 14 15 16 17
族序号 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____
副族 列序 3 4 5 6 7 11 12
族序号 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____
第Ⅷ族 第________共3列
0族 第____列
(4)分区。
①分界线:沿着元素周期表中______________与________________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)。
②各区位置:分界线左下方为________区,分界线右上方为____________区。
③分界线附近元素的性质:既表现________的性质,又表现____________的性质。
3.元素周期表中的特殊位置
(1)过渡元素:元素周期表中部从________族到________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______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______周期中,89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
(4)超铀元素:原子序数在92号元素铀(U)以后的各种元素。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.同一周期的相邻主族元素的原子序数之差为1。( )
2.同一主族第四周期元素比第三周期元素的原子序数大8。( )
3.每个周期都是从碱金属元素开始到稀有气体元素结束。( )
4.最外层电子数是2的元素,都是第ⅡA族元素。( )
5.元素周期表中镧系、锕系元素都占据同一格,它们都是同位素。( )
6.位于同一周期的甲、乙两种元素,甲位于第ⅠA族,原子序数为x,乙位于第ⅢA族,则乙的原子序数可能为x+19。( )
知|识|拓|展
元素周期表结构中隐含的两条规律
(1)同周期主族元素原子序数差的关系。
①短周期元素原子序数差=族序数差。
②两元素分布在过渡元素同侧时,原子序数差=族序数差。两元素分布在过渡元素两侧时,第四或第五周期元素原子序数差=族序数差+10,第六周期元素原子序数差=族序数差+24。
③第四、五周期的第ⅡA族与第ⅢA族原子序数之差都为11,第六、七周期第ⅡA族与ⅢA族原子序数差为25。
(2)同主族、邻周期元素的原子序数差的关系。
①第ⅠA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差2、8、8、18、18、32。
②第ⅡA族和0族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、8、18、18、32。
③第ⅢA族~ⅦA族元素,随电子层数的增加,原子序数依次相差8、18、18、32。
知|识|对|练
角度一 对元素周期表结构的考查
1.下列各图为元素周期表的一部分,表中的数字为原子序数,其中M为37的是( )
17
M
53
A
19
M
55
B
20
M
56
C
26 28
M
D
2.下列叙述正确的是( )
A.除0族元素外,短周期元素的最高正化合价在数值上都等于该元素所属的族序数
B.除短周期外,其他周期均有18种元素
C.副族元素中没有非金属元素
D.碱金属元素是第ⅠA族的所有元素
角度二 对元素周期表整体结构的考查
3.结合如图所示元素周期表,回答下列问题:
(1)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______周期第______族。
(2)f元素位于第________周期第________族,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:____________________。
角度三 元素在周期表中位置的推断
4.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中Y、W的原子序数之和是Z的原子序数的3倍。下列说法正确的是( )
Y Z
X W
A.简单离子半径:Y
B.X、Z组成的化合物中X显负价
C.Z、W均可与Mg形成离子化合物
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>Y
考点2 元素周期律
知|识|梳|理
1.定义
元素的性质随________的递增而呈________变化的规律。
2.实质
元素原子__________________的结果。
3.具体表现形式
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
原子结构 核电荷数 逐渐________ 逐渐______
电子层数 ______ 逐渐______
原子半径 逐渐______(稀有气体除外) 逐渐______
离子半径 阳离子逐渐______,阴离子逐渐______,r(阴离子)________r(阳离子) 逐渐______
性质 化合价 最高正化合价由____→____(O、F除外),最低负化合价=__________________ 相同,最高正化合价=__________(O、F除外)
元素的金属性和非金属性 金属性逐渐______ 非金属性逐渐______ 金属性逐渐________ 非金属性逐渐______
离子的氧 化、还原性 阳离子氧化性逐渐____________ 阴离子还原性逐渐____________ 阳离子氧化性逐渐______ 阴离子还原性逐渐______
气态氢化物稳定性 逐渐______ 逐渐______
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐______ 酸性逐渐______ 碱性逐渐____ 酸性逐渐____
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.酸性H2SO3>H2CO3,所以非金属性S>C。( )
2.酸性HCl>H2S,所以非金属性Cl>S。( )
3.金属M、N分别与氯气反应生成MCl、NCl2,可知M的金属性弱于N的金属性。( )
4.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱。( )
5.第二周期主族元素从左到右,最高正价从+1价递增到+7价。( )
实|验|回|放
实验一:碱金属单质化学性质实验探究
1.碱金属与氧气的反应。
碱金属 单质 钾 钠
实验 操作
实验 现象 先熔化成小球,后燃烧,反应比钠更剧烈,火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃) 先熔化成小球,后燃烧,反应剧烈,火焰呈黄色
实验 结论 金属活动性:钾>钠
实验 原理 K+O2KO2(超氧化钾) 2Na+O2Na2O2
提醒 (1)做碱金属与氧气反应的实验时,金属钾、钠的用量一般取绿豆大小为宜。若用量过大,易发生爆炸。在使用前,还应用滤纸吸干钾、钠等金属表面的煤油。
(2)碱金属在空气中加热与O2反应,Li只能生成Li2O,Na生成Na2O2,K生成KO2,Rb和Cs生成更复杂的产物。
2.碱金属与水的反应。
碱金属 单质 钾 钠
实验 操作
实验 现象 熔成小球,浮于水面,四处游动,有轻微爆炸声,反应后的溶液使酚酞溶液变红 熔成小球,浮于水面,四处游动,有“嘶嘶”的响声,反应后的溶液使酚酞溶液变红
实验 结论 金属活动性:钾>钠
实验 原理 2K+2H2O===2KOH+H2↑ 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
提醒 钾、钠着火时,不能用水灭火,必须用干燥的沙土来灭火。这是因为钾、钠的化学性质活泼,与水剧烈反应产生可燃性气体H2,同时放出大量的热。
实验二:同周期元素(Na、Mg、Al)金属性强弱的实验探究
实验操作 实验现象 实验结论
钠熔成小球,浮于水面,四处游动,有“嘶嘶”的响声,反应后的溶液使酚酞溶液变红 钠与冷水反应剧烈,反应的化学方程式为 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
加热前,镁条表面出现少量无色气泡,加热至沸腾后,有较多无色气泡冒出,酚酞溶液变为粉红色 镁与冷水反应缓慢,能与沸水反应,反应的化学方程式为Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
两支试管内都有无色气泡冒出,但放镁条的试管中产生气泡的速率较快 镁、铝都能置换出酸中的氢,但镁与酸的反应更剧烈,反应的化学方程式分别为 Mg+2HCl===MgCl2+H2↑、2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
结论 钠、镁、铝的金属性由强到弱的顺序为Na>Mg>Al。
知|识|拓|展
1.比较元素金属性强弱的方法
(1)根据原子结构。
原子半径(电子层数)越大,最外层电子数越少,金属性越强,反之越弱。
(2)根据在元素周期表中的位置。
①同周期元素,从左至右,随着原子序数的增加,金属性减弱。
②同主族元素,从上至下,随着原子序数的增加,金属性增强。
(3)根据金属活动性顺序表。
一般金属的位置越靠前,其金属性越强。
(4)根据实验。
①根据金属单质与水(或酸)反应的难易程度:越易反应,则对应金属元素的金属性越强。
②根据金属单质与盐溶液的置换反应。A置换出B,则A对应的金属元素比B对应的金属元素的金属性强。
③根据金属单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱:单质的还原性越强,对应阳离子的氧化性越弱,元素的金属性越强(Fe对应的是Fe2+而不是Fe3+)。
④根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱:碱性越强,则对应金属元素的金属性越强。
⑤根据电化学原理:不同金属形成原电池时,一般作负极的金属活泼;在电解池中的惰性电极上,先析出的金属其对应的元素不活泼。
2.比较元素非金属性强弱的方法
(1)同周期元素(稀有气体除外)从左到右,非金属性增强;同主族元素从上到下,非金属性减弱。
(2)单质与H2化合生成气态氢化物越容易,生成的气态氢化物越稳定,说明元素的非金属性越强。
(3)最高价氧化物对应水化物的酸性越强,说明元素的非金属性越强。
(4)元素的原子对应阴离子的还原性:阴离子还原性越强,元素的非金属性就越弱。
(5)与盐溶液的置换反应中,活动性强的非金属置换活动性弱的非金属(氟除外)。
3.微粒半径比较
(1)微粒半径大小的比较方法。
①同周期元素的原子或最高价阳离子半径从左到右逐渐减小(稀有气体元素除外),如Na>Mg>Al;Na+>Mg2+>Al3+。
②同主族元素的原子或离子半径从上到下逐渐增大,如Li③电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子半径(包括阴、阳离子)随着核电荷数的增加而减小,如Na+、Mg2+、Al3+、F-、O2-的离子半径大小排列为O2->F->Na+>Mg2+>Al3+。可归纳为电子层排布相同的离子,(表中位置)阴离子在阳离子前一周期,(原子)序数大的半径小。概括为“阴上阳下,序大径小”。
④核电荷数相同(即同种元素)的微粒半径大小为阳离子<中性原子<阴离子,价态越高的阳离子半径越小,如Fe3+⑤电子数和核电荷数都不同的,一般可通过一种参照物进行比较。如比较Al3+和S2-的离子半径大小,可找出与Al3+电子数相同、与S2-同一主族的元素O2-进行比较,因Al3+(2)“三看”法快速判断简单粒子半径大小。
①一看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。
②二看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。
③三看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
4.解答元素周期律(表)的“六大误区”
常见误区 出错原因
误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的元素 忽视了第ⅠA族H元素的最高正价为+1价,最低负价为-1价
误认为主族元素的最高正价一定等于其族序数 忽视了氧无最高正价,氟无正价
误认为元素的非金属性越强,其氧化物对应水化物的酸性就越强 忽视了关键词“最高价”
误认为失电子难的原子得电子的能力一定强 忽视了稀有气体元素原子失电子难,得电子也难
误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差都等于1 忽视了长周期也有相差11或25的情况
误认为得(失)电子的数目越多,元素的非金属性(金属性)越强 忽视了元素原子得失电子的数目多少与元素的非金属性、金属性强弱没有必然的联系
知|识|对|练
角度四 元素金属性和非金属性强弱的比较
5.已知H2SiO3是一种胶状沉淀。由下列实验能证明相应结论的是( )
A.实验Ⅰ可验证金属性:Al>Mg
B.实验Ⅱ可验证金属性:Cu>Al
C.实验Ⅲ可验证非金属性:Cl>Br>I
D.实验Ⅳ可验证非金属性:Cl>C>Si
6.下列各项中的叙述Ⅰ和叙述Ⅱ都正确,但叙述Ⅱ不能用于对叙述Ⅰ进行解释的是( )
选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A 金属钠和钾都容易用小刀切开 钠和钾的硬度都较小
B 金属钠和钾都可用煤油密封保存 钠和钾都不与煤油反应,且比煤油密度大
C 金属钠和钾分别在空气中燃烧,钾的反应相对较快 钾的金属性比钠的强
D 金属钠和钾分别与水反应,钾的反应相对较快 钾的密度比钠的小
7.已知非金属单质硫(S)是淡黄色固体,难溶于水。为了验证Cl元素的非金属性比S元素的非金属性强,某化学实验小组设计了如图实验。回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的离子方程式为____________________________________。
(2)虚线框内是一个装有未知试剂的带导管的广口瓶,该试剂是________,该装置的作用是_____________________________________。
(3)装置B中盛放的试剂是________(填字母),实验现象为____________________,离子方程式是__________________________________。
A.Na2S溶液
B.Na2SO3溶液
C.Na2SO4溶液
(4)装置C中NaOH溶液的作用是____________________________________。
(5)已知:①H2SO4比HClO稳定;②HClO4比H2SO4酸性强;③S2-比Cl-易被氧化;④HCl比H2S稳定;⑤铜与盐酸不反应,但能与浓硫酸反应;⑥Fe与Cl2点燃生成FeCl3,Fe与S加热生成FeS。可说明Cl元素比S元素的非金属性强的是________(填字母)。
A.全部 B.②③④⑥
C.①②④⑤⑥ D.除①以外
角度五 微粒半径大小的比较
8.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:D>C>B>A
B.原子半径:B>A>C>D
C.离子半径:C3->D->A2+>B+
D.氧化性A2+>B+,还原性C3-角度六 元素性质递变规律的实验探究
9.某同学做同周期元素性质递变规律实验时,自己设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象如下表:
实验方案 实验现象
①用砂纸摩擦后的镁带与沸水反应,再向反应后的溶液中滴加酚酞 A.浮于水面,熔成一个小球,在水面上无定向移动,随之消失,溶液变红色
②向新制的饱和H2S溶液中滴加新制的氯水 B.产生气体,可在空气中燃烧,溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞溶液的冷水反应 C.反应不十分强烈,产生可燃性气体
④镁带与2 mol·L-1的盐酸反应 D.剧烈反应,产生可燃性气体
⑤铝条与2 mol·L-1的盐酸反应 E.生成白色胶状沉淀,后沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 F.生成淡黄色沉淀
请你帮助该同学整理并完成实验报告:
(1)实验目的:___________________________________________________________。
(2)实验用品。
仪器:___________________________________________________________,
药品:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)实验内容:(填写题给信息表中的序号)。
实验方案 实验现象 有关化学方程式
(4)实验结论:___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因:___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(6)请你补充两组简单易行的实验方案,证明此周期中另外两种元素性质的递变规律:___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
考点3 原子结构与元素的性质
知|识|梳|理
1.原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系。
原子的最大能层数=周期序数。
(2)原子结构与族的关系。
①主族元素的价层电子排布特点。
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布 特点 ________ ________ ________ ________
主族 ⅤA ⅥA ⅦA —
排布 特点 ________ ________ ________ —
②0族元素的价层电子排布:He元素为1s2;其他元素为ns2np6。
③过渡元素(副族和第Ⅷ族)的价层电子排布:(n-1)d1~10ns1~2。
(3)原子结构与元素周期表分区的关系。
①元素周期表分区。
②各区价层电子排布特点。
分区 价层电子排布
s区 ns1~2
p区 ns2np1~6(除He元素外)
d区 (n-1)d1~9ns1~2(除钯元素外)
ds区 (n-1)d10ns1~2
f区 (n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2
2.原子半径
(1)影响因素
(2)变化规律。
在元素周期表中,同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐________;同主族元素从上到下,原子半径逐渐________。
3.电离能
(1)第一电离能:气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的________,通常用I1表示,单位为________。
(2)规律。
①同周期元素:从左至右第一电离能总体呈现________的趋势。其中第ⅡA族与第ⅢA族,第ⅤA族与第ⅥA族元素的第一电离能出现反常。
②同族元素:从上到下第一电离能________。
③同种原子:逐级电离能越来越________。
(3)电离能的应用。
①判断元素金属性强弱。
②分析原子核外电子层结构,判断元素最高化合价。如某元素的In+1 In,则该元素的最外层电子数为n,最高化合价为+n价。
4.电负性
(1)含义:不同元素的原子对______________的大小。元素的电负性越大,表示其原子对____________________。
(2)标准:以氟原子的电负性为________和锂原子的电负性为________作为相对标准,计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。
(3)变化规律。
①同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐________。
②同族元素从上到下,元素的电负性逐渐________。
(4)电负性的应用。
①判断一种元素是金属元素还是非金属元素,以及金属性与非金属性的强弱。
②判断元素在化合物中的价态。
③判断化学键类型。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。( )
2.C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C。( )
3.价层电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素。( )
4.元素的电负性越大,非金属性越强,第一电离能也越大。( )
5.最外层有2个未成对电子的价层电子排布式可能是ns2np2或ns2np4,短周期元素中分别为C、Si和O、S。( )
6.价层电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素。( )
知|识|对|练
角度七 元素周期律的准确判断
10.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:NaOH11.已知X、Y是短周期的两种主族元素,下列有关结论中一定正确的是( )
选项 条件 结论
A 若原子半径:X>Y 原子序数:XB 化合物XnYm中X元素显负价 元素的电负性:X>Y
C 若价电子数:X>Y 最高正价:X>Y
D 若X、Y最外层电子数分别为1、7 X、Y之间一定能形成离子键
角度八 元素推断与元素的逐级电离能
12.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·mol-1)。
I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500
下列关于元素R的判断一定正确的是( )
A.R的最高正价为+3价
B.R元素位于元素周期表中第ⅢA族
C.R元素第一电离能大于同周期相邻元素
D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
比较元素的第一(或逐级)电离能的思维流程
角度九 元素周期律的综合应用
13.根据信息回答下列问题:
A.第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时,失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的能量。如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
B.不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示,该数值称为电负性。一般认为,如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7,原子之间通常形成离子键;如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7,通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值:
Li Be B C O F
0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98
Na Al Si P S Cl
0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16
(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断Na~Ar元素中,Al的第一电离能的大小范围为________(2)从图分析可知,同一主族元素原子的第一电离能I1的变化规律是___________________________________________________________。
(3)如图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第________周期第________族。
(4)通过分析电负性值变化规律,确定Mg元素电负性值的最小范围为________。
(5)归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系:___________________________________________________________。
(6)从电负性角度,判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物 ________。理由为___________________________________________________________(即写出判断的方法和结论),设计一个实验方案证明上述所得到的结论:
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
考点4 元素周期律和元素周期表应用的重要意义
知|识|梳|理
1.元素周期表、元素周期律的应用
(1)为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
(2)寻找新材料。
①半导体材料:________与________交界处的元素。
②优良的催化剂:________。
③耐高温、耐腐蚀的特种合金材料:__________________________。
④高效农药:含________________________等元素的化合物。
2.主族元素性质的特殊性
氢 质量最轻的元素,其单质可以填充气球
碳 形成化合物最多的元素;可形成自然界硬度最大的物质;气态氢化物中含氢质量分数最大的元素
氮 空气中含量最多的元素;气态氢化物的水溶液呈碱性的元素,气态氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐
氧 地壳中含量最多的元素;气态氢化物的沸点最高的元素;氢化物在通常状况下呈液态的元素
氟 最活泼的非金属元素;无正价的元素;无含氧酸的非金属元素;无氧酸可腐蚀玻璃的元素;气态氢化物最稳定的元素;阴离子的还原性最弱的元素
钠 短周期元素中与水反应最剧烈的金属元素,最高价氧化物的水化物碱性最强的元素;短周期主族元素中原子半径最大的元素;与氧气在加热条件下反应生成过氧化物(Na2O2)的元素;焰色试验为黄色的元素
铝 地壳中含量最多的金属元素;最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应
硅 良好的半导体材料,地壳中含量第二的元素,能跟强碱溶液反应,还能被氢氟酸溶解
硫 淡黄色晶体,它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应
氯 短周期元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.最外层电子数相同的元素一定都在同一族。( )
2.根据主族元素最高正化合价与族序数的关系,推出卤族元素最高价都是+7价。( )
3.原子序数为29的元素位于元素周期表的第四周期第ⅠB族。( )
4.电子层数多,原子半径不一定大。( )
5.Cs的原子半径比Na的原子半径大,故Cs与水反应比Na与水的反应更剧烈,碱性:CsOH知|识|对|练
角度十 “位—构—性”规律的应用
14.中国祝融号火星车发现火星矿脉中含有四种短周期主族元素a、b、c、d,随着原子序数递增,原子半径变化如图所示。已知b的氢化物溶液可用于刻蚀玻璃,a、c的基态原子s轨道与p轨道的电子数均相等,c和d原子的最外层电子数之和为8,下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:d>c>b>a
B.仅由a和b不能形成化合物
C.简单氢化物的稳定性:a>d
D.火星上的水合盐(cda4·nH2O)中存在离子键、极性键、氢键等化学键
15.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,它们之间成等差数列关系,且它们的原子序数之和等于42,下列叙述正确的是( )
A.简单离子半径:Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W
C.X的氢化物在标准状况下呈气态
D.WX4分子的空间结构为正四面体形
16.
某学者绘制了一种八角星元素周期表,每个八角星代表一个周期(第一周期除外),八角星的每个顶角对应一种元素。M、R、X、Y、Z为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,基态R原子核外电子占据3个能级且成对电子数是未成对电子数的3倍。下列说法错误的是( )
A.R、X、Z三种元素形成的化合物一定是离子化合物
B.R、Z分别与M形成的最简单化合物的沸点:Z>R
C.X、Y、Z最高价氧化物对应水化物之间均能两两反应
D.X、R形成的两种常见化合物阴、阳离子个数比均为1∶2
微充电 素养提升
一手考情——常考常新的“位—构—性”综合推断题
【方法归纳】
高考常在选择题中命制元素推断题考查元素周期律,一般以纯文字叙述或以物质结构为载体给出信息,其中文字叙述题只要准确提取有关原子结构特征和物质典型性质等信息就可轻松突破。
1.“位—构—性”题推断步骤。
步骤1:根据结构首先判断其在元素周期表中的位置。
步骤2:根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质(也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置,进而推断出其结构)。
2.元素周期表中的“三角”规律。
若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置,则有关的各种性质均可排出顺序(但D不能参与排列)。
原子半径:C>A>B。
金属性:C>A>B。
非金属性:B>A>C。
【母题】 (湖南卷)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是( )
A.原子半径:X>Y>Z
B.非金属性:Y>X>W
C.Z的单质具有较强的还原性
D.原子序数为82的元素与W位于同一主族
【衍生】 短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W的简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是( )
A.X能与多种元素形成共价键
B.简单氢化物沸点:ZC.第一电离能:Y>Z
D.电负性:W微真题 把握方向
考向一 元素周期律
1.(2024·江苏卷)我国探月工程取得重大进展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸盐,下列元素位于元素周期表第二周期的是( )
A.O B.P
C.Ca D.Fe
2.(2023·江苏卷)元素C、Si、Ge位于周期表中第ⅣA族。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(C)>r(Si)>r(Ge)
B.第一电离能:I1(C)C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体
D.可在周期表中Si元素附近寻找新半导体材料
考向二 文字叙述型元素推断(必修)
3.(2024·甘肃卷)X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
A.X、Y组成的化合物有可燃性
B.X、Q组成的化合物有还原性
C.Z、W组成的化合物能与水反应
D.W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
4.(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是( )
A.X和Z属于同一主族
B.非金属性:X>Y>Z
C.气态氢化物的稳定性:Z>Y
D.原子半径:Y>X>W
考向三 文字叙述型元素推断(涉及选择性必修)
5.(2024·新课标卷)我国科学家研究的一种无机盐Y3[Z(WX)6]2纳米药物,具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是( )
A.W、X、Y、Z四种元素的单质中,Z的熔点最高
B.在X的简单氢化物中,X的原子轨道杂化类型为sp3
C.Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液,可以溶于NH4Cl溶液
D.Y3[Z(WX)6]2中WX-提供电子对与Z3+形成配位键
6.(2024·河北卷)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+W2Z===QWXZ3+YW4R,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是( )
A.原子半径:WB.第一电离能:XC.单质沸点:ZD.电负性:W考向四 结构型元素推断
7.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
8.(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质,其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族,则( )
A.沸点:ZR3B.最高价氧化物的水化物的酸性:ZC.第一电离能:ZD.和空间结构均为平面三角形
考向五 周期表片段型元素推断
9.(2022·广东卷)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
第23讲 元素周期表和元素周期律
微考点·核心突破
考点1
知识梳理
1.核电荷数 核外电子数 质子数 质量数 中子数
2.(1)①原子序数 ②电子层数 7 ③最外层电子数 原子序数 18
(2)2 8 8 18 18 32 32 2 10 18 36 54
(3)ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB 8、9、10 18
(4)①铝、锗、锑、钋 硼、硅、砷、碲、砹
②金属元素 非金属元素 ③金属元素 非金属元素
3.(1)ⅢB ⅡB (2)六 (3)七
思维辨析
1.× 提示:元素周期表中第ⅡA族与第ⅢA族从长周期开始,中间隔着过渡元素,所以同一周期的第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差1、11或25。
2.× 提示:排在过渡元素前面的主族,其中同一主族第四周期元素比第三周期元素的原子序数大8,排在过渡元素后面的大18。
3.× 提示:第一周期从H元素开始。
4.× 提示:最外层电子数是2的元素可能是稀有气体元素He,也可能是过渡元素。
5.× 提示:镧系、锕系元素都占据同一格,但它们不是同位素。
6.× 提示:若甲、乙两种元素都是第二或第三周期元素,则乙的原子序数为x+2;若甲、乙两种元素都是第四或第五周期元素,则乙的原子序数为x+12;若甲、乙两种元素都是第六周期元素,则乙的原子序数为x+26。
知识对练
1.C 解析 元素周期表中每周期所含有的元素的种类数分别为2、8、8、18、18、32、32,由此分析比较得出C项符合题意。
2.C 解析 氧元素无最高正价,氟元素无正价,A项错误;第六、七周期都有32种元素,B项错误;副族元素全部是金属元素,C项正确;碱金属元素是指第ⅠA族中除去H元素的所有元素,D项错误。
3.答案 (1)a、b、c、d、e、f、g a、b、c、d、e、f 三 0 四 ⅡB
(2)三 ⅥA
4.C 解析 设Y的原子序数为a,则Z的原子序数为a+1,W的原子序数为a+10,由Y、W的原子序数之和是Z的原子序数的3倍,可得a+(a+10)=3(a+1),解得a=7,则Y为N元素,Z为O元素,X为Si元素,W为Cl元素。核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子半径N3->O2-,A项错误;非金属性O>Si,则Si、O组成的化合物(如SiO2)中O元素显负价,B项错误;O元素与Mg元素可形成MgO,Cl元素与Mg元素可形成MgCl2,二者均为离子化合物,C项正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性N>(P>)Si,则酸性HNO3>H2SiO3,D项错误。
考点2
知识梳理
1.原子序数 周期性
2.核外电子排布周期性变化
3.增大 增大 相同 增多 减小 增大 减小 减小 > 增大 +1 +7 -(8-主族族序数) 主族族序数 减弱 增强 增强 减弱 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱
思维辨析
1.× 提示:利用酸的酸性判断元素非金属性强弱时,一定要用最高价氧化物对应水化物即最高价含氧酸的酸性强弱判断,H2SO3不是S元素的最高价含氧酸。
2.× 提示:HCl、H2S均属于气态氢化物,只能用气态氢化物的稳定性来判断元素非金属性的强弱,不能用其酸性来判断。
3.× 提示:金属性强弱与失电子的多少无关,与失电子的难易程度有关。
4.× 提示:没有注明最高价。
5.× 提示:第二周期主族元素中F元素无正价,O元素无最高正价。
知识对练
5.D 解析 比较金属性强弱,可以比较金属与同浓度非氧化性酸反应置换出H2的难易程度,而不能用与碱反应来比较,A项错误;Cu与稀盐酸不反应,Al与稀盐酸反应产生H2,可证明金属性Al>Cu,B项错误;Cl2与NaBr溶液反应有Br2生成,使左侧棉球变为橙黄色,若有未反应完的Cl2,则Cl2继续与KI溶液反应置换出I2,使右侧棉球变为蓝色,不能证明非金属性Br>I,C项错误;实验Ⅳ可证明酸性HClO4>H2CO3>H2SiO3,这三种酸为Cl、C、Si元素的最高价氧化物对应的水化物,故能验证非金属性Cl>C>Si,D项正确。
6.D 解析 金属钠和钾分别与水反应,钾反应相对较快的原因是钾的金属性比钠的强,或者说钾原子比钠原子更易失去电子,与钠、钾的密度无关,D项错误。
7.答案 (1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水 除去Cl2中混有的HCl (3)A 有淡黄色沉淀生成 Cl2+S2-===S↓+2Cl- (4)吸收尾气Cl2,防止污染空气 (5)B
解析 (1)为验证Cl元素的非金属性比S元素的非金属性强,需要验证Cl2能从含S2-的溶液中置换出S,故需要用装置A来制备Cl2,则分液漏斗中盛装的试剂是浓盐酸,烧瓶中加入的试剂是MnO2,发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)MnO2和浓盐酸反应制得的Cl2中含有HCl,可以用盛有饱和食盐水的洗气瓶将其除去。(3)要在装置B中发生Cl2置换出S的反应,可选Na2S溶液,反应的离子方程式为Cl2+S2-===S↓+2Cl-,则有淡黄色沉淀生成。(5)①H2SO4比HClO稳定,不能说明Cl元素比S元素的非金属性强;②通常最高价氧化物对应水化物的酸性越强,相应元素的非金属性越强,HClO4比H2SO4酸性强,则非金属性Cl>S;③S2-比Cl-易被氧化,说明氧化性Cl2>S,通常单质的氧化性越强,相应元素的非金属性越强,则非金属性Cl>S;④通常简单氢化物越稳定,相应元素的非金属性越强,稳定性HCl>H2S,故元素的非金属性Cl>S;⑤铜与盐酸不反应,但能与浓硫酸反应,不能说明Cl元素比S元素的非金属性强;⑥Fe与Cl2点燃生成FeCl3,Fe与S加热生成FeS,说明氧化性Cl2>S,故非金属性Cl>S。综上所述,B项正确。
8.B 解析 由于四种离子具有相同的电子层结构,离子所对应的元素应位于相邻两个周期,根据阴、阳离子所带的电荷数,得出元素在周期表中的位置关系为。原子序数大小应为A>B>D>C,A项错误;根据原子半径的递变规律,可以判断B项正确;离子半径应为C3->D->B+>A2+,C项错误;还原性C3->D-,D项错误。
9.答案 (1)验证第三周期元素从左到右金属性递减、非金属性递增的规律
(2)试管、酒精灯、火柴、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管、试管夹等 镁带、钠、铝条、新制氯水、新制饱和硫化氢溶液、2 mol·L-1的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞溶液、AlCl3溶液
(3)
实验方案 实验现象 有关化学方程式
③ A 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
① B Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
⑤ C 2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
④ D Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
⑥ E AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4]
② F H2S+Cl2===2HCl+S↓
(4)金属性Na>Mg>Al;非金属性Cl>S
(5)Na、Mg、Al、S、Cl原子核外都有三个电子层,但最外层电子数依次为1、2、3、6、7,原子半径随电子数增多而减小,所以原子核对最外层电子的吸引力依次增强,失电子能力依次减弱,得电子能力依次增强
(6)方案一:在相同温度下,测定0.1 mol·L-1的Na2SiO3溶液、Na3PO4溶液的pH,由此判断两种盐溶液的水解能力,得出硅酸、磷酸两种最高价含氧酸的酸性强弱顺序,进而得出硅、磷两种元素的非金属性强弱顺序
方案二:在硅酸钠溶液中滴加磷酸,可发生反应生成硅酸沉淀,进而得出硅、磷两种元素的非金属性强弱顺序
考点3
知识梳理
1.(2)①ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
2.(1)越大 越小 (2)减小 增大
3.(1)最低能量 kJ·mol-1 (2)①增大 ②逐渐变小 ③大
4.(1)键合电子吸引力 键合电子的吸引力越大
(2)4.0 1.0 (3)①变大 ②变小
思维辨析
1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.×
知识对练
10.A 解析 核外电子排布相同时,核电荷数越大,离子半径越小,故半径大小为r(Al3+)χ(O),B项错误;同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势,同主族元素从上往下第一电离能逐渐变小,故电离能大小为I1(O)>I1(Na),C项错误;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故碱性NaOH>Al(OH)3,D项错误。
11.B 解析 若X、Y位于同周期时,原子半径X>Y,则原子序数XY,原子序数X>Y,A项错误。化合物XnYm中X元素显负价,说明得电子能力X>Y,则电负性X>Y,B项正确。价电子数X>Y,若X为F元素、Y为O元素时,F无正价,O无最高正价,C项错误。若X为H元素,Y为Cl、F元素,则X与Y形成共价键,若X为Na元素,则X与Y形成离子键,D项错误。
12.C 解析 由表中数据可知,R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大,故最外层有2个电子,最高正价为+2价,位于第ⅡA族,可能为Be或Mg元素,故A、B两项错误;短周期第ⅡA族(ns2np0)的元素,因p轨道处于全空状态,比较稳定,故其第一电离能大于同周期相邻的主族元素,C项正确;R元素ns为全充满状态,可能是Mg或Be元素,基态原子的电子排布式不一定为1s22s2,D项错误。
13.答案 (1)Na Mg (2)从上到下依次减小 (3)五 ⅠA (4)0.93~1.57 (5)电负性越大,非金属性越强;电负性越小,金属性越强 (6)共价化合物 Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55,小于1.7,所以形成共价键,为共价化合物 将氯化铝加热到熔融态,进行导电性实验,如果不导电,说明AlCl3是共价化合物
解析 (1)由题图中信息可以看出,同周期的第ⅠA族元素的第一电离能最小,而第ⅢA族元素中第一电离能小于第ⅡA族元素中第一电离能,故NaMg>Ca,最小范围应为0.93~1.57。(5)因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力的大小,所以电负性越大,原子吸引电子的能力越强,非金属性越强,反之金属性越强。(6)AlCl3中Al原子与Cl原子的电负性差值为1.55,根据信息,电负性差值若小于1.7则形成共价键,所以AlCl3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是否导电,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。
考点4
知识梳理
1.(2)①金属 非金属 ②过渡元素 ③过渡元素 ④Cl、P、S、N、As
思维辨析
1.× 提示:最外层电子数相同的元素不一定在同一族,如He、Be、Fe分别在不同的族。
2.× 提示:氟元素没有正化合价,其最高价为0价。
3.√
4.√ 提示:原子半径不只与电子层数有关,与电子排布也有关。电子层数多,原子半径不一定大,如锂原子半径为0.152 nm,氯原子半径为0.099 nm。
5.× 提示:碱性CsOH>NaOH。
知识对练
14.C 解析 b的氢化物溶液可用于刻蚀玻璃,b为F元素,a、c的基态原子s轨道与p轨道的电子数均相等,a的核外电子排布式应为1s22s22p4,a为O;c的核外电子排布式应为1s22s22p63s2,c为Mg元素,c和d原子的最外层电子数之和为8,d的最外层电子数为6,d为S元素;由题给信息可知,a、b、c、d分别为O、F、Mg、S。离子半径S2->O2->F->Mg2+,A项错误;O和F两种元素能形成化合物OF2,B项错误;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,稳定性H2O>H2S,C项正确;氢键不属于化学键,D项错误。
15.D 解析 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,它们之间成等差数列关系,设W的原子序数为a、等差数列的公差为b,由原子序数之和等于42可得4a+6b=42,整理得到a=,由a为整数可知,b为小于7的奇数,若b=1,a=9,X为原子序数为10的氖元素,不符合题意;若b=3,a=6,则W为C元素、X为F元素、Y为Mg元素、Z为P元素;若b=5,a=3,Z为原子序数为18的氩元素,不符合题意,所以W为C元素、X为F元素、Y为Mg元素、Z为P元素。电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则氟离子的离子半径大于镁离子,A项错误;元素周期表中,氟元素的非金属性最强,氟无正价,没有最高价氧化物对应的水化物,B项错误;标准状况下,氟化氢为液态,C项错误;四氟化碳分子中碳原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,分子的空间结构为正四面体形,D项正确。
16.B 解析 M、R、X、Y、Z为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,R位于第二周期,基态R原子核外电子占据3个能级且成对电子数是未成对电子数的3倍,则R原子的电子排布式为1s22s22p4,R为O元素;M位于第一周期,M为H元素;X、Y、Z位于第三周期,X为Na元素、Y为Al元素、Z为Cl元素,以此解答。O、Na、Cl三种元素形成的化合物一定是离子化合物,A项正确;O、Cl元素分别形成的最简单氢化物为H2O和HCl,由于H2O分子间能形成氢键,沸点较高,则沸点H2O>HCl,B项错误;Na、Al、Cl元素的最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HClO4,Al(OH)3是两性氢氧化物,既可以和酸反应也可以和碱反应,则这三种物质之间均能两两反应,C项正确;O、Na元素形成的两种常见化合物为Na2O和Na2O2,Na2O中含有Na+和O2-,Na2O2中含有Na+和,阴、阳离子个数比均为1∶2,D项正确。
微充电·素养提升
母题 C 解析 由共价化合物的结构可知,X、W形成4个共价键,Y形成2个共价键,Z形成1个共价键,X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和,则X为C元素、Y为O元素、Z为F元素、W为Si元素。同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则C、O、F的原子半径大小顺序为C>O>F,A项正确;同周期元素,从左到右元素的非金属性依次增强,同主族元素,从上到下元素的非金属性依次减弱,则C、O、Si元素的非金属性强弱顺序为O>C>Si,B项正确;位于元素周期表右上角的氟元素的非金属性最强,其单质具有很强的氧化性,C项错误;原子序数为82的元素为铅元素,与硅元素都位于元素周期表第ⅣA族,D项正确。
衍生 B 解析 短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大,W的简单离子在同周期离子中半径最小,说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子,可分类讨论:①为第二周期元素时,最外层电子排布式为2s22p2或2s22p4,即C元素或O元素;②为第三周期元素时,最外层电子排布式为3s23p2或3s23p4,即Si元素或S元素。Q与Z同主族,结合原子序数大小关系可知,则X、Z、Q分别为C、O和S,则Y为N元素。X为C元素,能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键,A项正确;Z和Q形成的简单氢化物为H2O和H2S,由于H2O分子间能形成氢键,故H2O的沸点高于H2S,B项错误;Y为N元素,Z为O元素,N原子的最外层p轨道电子为半充满结构,比较稳定,故其第一电离能比O原子大,C项正确;W为Al元素,Z为O元素,O原子的电负性更大,D项正确。
微真题·把握方向
1.A 解析 O元素位于元素周期表第二周期ⅥA族,A项符合题意;P元素位于元素周期表第三周期ⅤA族,B项不符合题意;Ca元素位于元素周期表第四周期ⅡA族,C项不符合题意;Fe元素位于元素周期表第四周期Ⅷ族,D项不符合题意。
2.D 解析 同主族元素原子半径从上往下逐渐增大,故原子半径r(C)I1(Si)>I1(Ge),B项错误;晶体硅、SiC均为共价晶体,碳单质中金刚石为共价晶体,而石墨为混合型晶体,C60为分子晶体,C项错误;周期表中Si元素附近存在许多准金属,可在其周围寻找半导体材料,D项正确。
3.D 解析 X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na元素;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O元素、Q为S元素;Y原子核外有两个单电子且原子序数小于Z,Y为C元素;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H元素或Li元素。若X为H元素,H元素与C元素组成的化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li元素,Li元素与C元素组成的化合物也具有可燃性,A项正确;X、Q组成的化合物中Q(S)元素呈-2价,为S元素的最低价,具有还原性,B项正确;Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2,Na2O与水反应生成NaOH,Na2O2与水反应生成NaOH和O2,C项正确;W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D项错误。
4.A 解析 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,且能形成离子化合物W+[ZY6]-,则W为Li或Na;又由于W和X的原子序数之和等于Y-的核外电子数,若W为Na元素,X的原子序数大于Na,则W和X的原子序数之和大于18,不符合题意,因此W只能为Li元素;由于Y可形成Y-,故Y为第ⅦA元素,且原子序数Z大于Y,故Y不可能为Cl元素,因此Y为F元素,X的原子序数为10-3=7,X为N元素;根据W、Y、Z形成离子化合物W+[ZY6]-,可知Z为P元素;综上所述,W为Li元素,X为N元素,Y为F元素,Z为P元素。X为N元素,Z为P元素,X和Z属于同一主族,A项正确;X为N元素,Y为F元素,Z为P元素,非金属性F>N>P,B项错误;Y为F元素,Z为P元素,非金属性越强,其简单气态氢化物的稳定性越强,即气态氢化物的稳定性HF>PH3,C项错误;W为Li元素,X为N元素,Y为F元素,同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小,故原子半径Li>N>F,D项错误。
5.A 解析 W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,则W为C元素;每个周期的ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能都比左右相邻元素的高,由于配合物Y3[Z(WX)6]2中Y在外界,Y可形成简单阳离子,则Y属于金属元素,故X和Y分别为N元素和Mg元素;Z的M层未成对电子数为4且能形成Z3+,则其3d轨道上有4个不成对电子,其价电子排布式为3d64s2,Z为Fe元素,Y3[Z(WX)6]2为Mg3[Fe(CN)6]2。W、X、Y、Z四种元素的单质中,N元素的单质形成分子晶体,Mg元素和Fe元素均形成金属晶体,C元素既可以形成金刚石又可以形成石墨,金刚石熔点最高,A项错误;X的简单氢化物是NH3,其中N原子轨道杂化类型为sp3,B项正确;Y的氢氧化物是Mg(OH)2,属于中强碱,难溶于水,难溶于NaCl溶液,但是,由于NH4Cl电离产生的可以破坏Mg(OH)2的沉淀溶解平衡,因此Mg(OH)2可以溶于NH4Cl溶液,C项正确;Mg3[Fe(CN)6]2中CN-提供孤电子对与Fe3+形成配位键,D项正确。
6.C 解析 侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。一般原子的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,则原子半径H7.D 解析 主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,则Z原子有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断,W、X、Y、Z分别为H、O、S、K元素。W和Y可以形成H2S,其中S元素显-2价,因此,电负性S>H,A项不正确;H2SO3是中强酸,而H2SO4是强酸,因此,在相同条件下,后者的酸性较强,B项不正确;H原子只有1个电子,O原子的2p轨道上有4个电子,O原子有2个未成对电子,因此,基态原子的未成对电子数 O>H,C项不正确;K元素的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH,S元素的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4,因此,氧化物溶于水所得溶液的pH大小关系为 K>S,D项正确。
8.D 解析 Y可形成5个共价键,Z可形成3个共价键,Z和Y同族,Y的原子序数比Z大,即Z为N元素,Y为P元素,W可形成4个共价键,原子序数比N小,即W为C元素,R可形成1个共价键,原子序数比C小,即R为H元素,X可形成2个共价键,原子序数在N和P之间,即X为O元素。由于NH3可形成分子间氢键,而PH3不能,因此沸点NH3>PH3,A项错误;W为C元素、Z为N元素,由于非金属性C9.C 解析 甲~戊是短周期元素,戊的最高价氧化物对应水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl元素,甲为N元素、乙为F元素、丙为P元素、丁为S元素;若是硫酸,则戊为S元素,甲为C元素、乙为O元素、丙为Si元素、丁为P元素。根据层多径大,同电子层结构序大径小原则,则原子半径丁>戊>乙,A项正确。根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性戊>丁>丙,B项正确。甲的氢化物可能为氨气,也可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生;若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟生成,C项错误。丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸,也可能是磷酸,都能与强碱反应,D项正确。(共142张PPT)
第23讲
大单元四 物质结构与性质 元素周期律
元素周期表和元素周期律
目
标
速
览
1.掌握元素周期律的实质；了解元素周期表的结构(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.以第ⅠA族和第ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。4.了解金属、非金属元素在元素周期表中的位置及其性质递变规律。
考点1 元素周期表
微考点/核心突破
第一部分
1.原子序数
对于一个原子：原子序数=__________=____________=_________= _________-________。
2.元素周期表
(1)编排原则。
①按__________递增的顺序从左到右排列。
②将__________相同的元素排成一横行，共有___个横行。
③把______________相同的元素按__________递增的顺序从上到下排成一纵列，共有____列。
核电荷数
核外电子数
质子数
质量数
中子数
原子序数
电子层数
7
最外层电子数
原子序数
18
(2)周期。
7个横行，7个周期
短周期 长周期
序号 1 2 3 4 5 6 7
元素种数 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
0族元素 原子序数 ___ ___ ___ ___ ___ 86 118
2
8
8
18
18
32
32
2
10
18
36
54
(3)族。
18列，16个族
主族 列序 1 2 13 14 15 16 17
族序号 _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____
副族 列序 3 4 5 6 7 11 12
族序号 _______ ______ ______ ______ ______ ______ ______
第Ⅷ族 第 共3列
0族 第 列
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
8、9、10
18
(4)分区。
①分界线：沿着元素周期表中 与_____________
___________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)。
②各区位置：分界线左下方为 区，分界线右上方为______________区。
③分界线附近元素的性质：既表现 的性质，又表现______________的性质。
铝、锗、锑、钋
硼、硅、砷、
碲、砹
金属元素
非金属元素
金属元素
非金属元素
3.元素周期表中的特殊位置
(1)过渡元素：元素周期表中部从 族到 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 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 周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
(4)超铀元素：原子序数在92号元素铀(U)以后的各种元素。
ⅢB
ⅡB
六
七
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.同一周期的相邻主族元素的原子序数之差为1。( )
2.同一主族第四周期元素比第三周期元素的原子序数大8。( )
提示：元素周期表中第ⅡA族与第ⅢA族从长周期开始，中间隔着过渡元素，所以同一周期的第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差1、11或25。
提示：排在过渡元素前面的主族，其中同一主族第四周期元素比第三周期元素的原子序数大8，排在过渡元素后面的大18。
3.每个周期都是从碱金属元素开始到稀有气体元素结束。( )
4.最外层电子数是2的元素，都是第ⅡA族元素。( )
5.元素周期表中镧系、锕系元素都占据同一格，它们都是同位素。
( )
提示：第一周期从H元素开始。
提示：最外层电子数是2的元素可能是稀有气体元素He，也可能是过渡元素。
提示：镧系、锕系元素都占据同一格，但它们不是同位素。
6.位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于第ⅠA族，原子序数为x，乙位于第ⅢA族，则乙的原子序数可能为x+19。( )
提示：若甲、乙两种元素都是第二或第三周期元素，则乙的原子序数为x+2；若甲、乙两种元素都是第四或第五周期元素，则乙的原子序数为x+12；若甲、乙两种元素都是第六周期元素，则乙的原子序数为x+26。
元素周期表结构中隐含的两条规律
(1)同周期主族元素原子序数差的关系。
①短周期元素原子序数差=族序数差。
②两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差=族序数差。两元素分布在过渡元素两侧时，第四或第五周期元素原子序数差=族序数差+10，第六周期元素原子序数差=族序数差+24。
③第四、五周期的第ⅡA族与第ⅢA族原子序数之差都为11，第六、七周期第ⅡA族与ⅢA族原子序数差为25。
(2)同主族、邻周期元素的原子序数差的关系。
①第ⅠA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差2、8、8、
18、18、32。
②第ⅡA族和0族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32。
③第ⅢA族~ⅦA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32。
角度一 对元素周期表结构的考查
1.下列各图为元素周期表的一部分，表中的数字为原子序数，其中M为37的是( )
元素周期表中每周期所含有的元素的种类数分别为2、8、8、18、18、32、32，由此分析比较得出C项符合题意。
解析
2.下列叙述正确的是( )
A.除0族元素外，短周期元素的最高正化合价在数值上都等于该元素所属的族序数
B.除短周期外，其他周期均有18种元素
C.副族元素中没有非金属元素
D.碱金属元素是第ⅠA族的所有元素
氧元素无最高正价，氟元素无正价，A项错误；第六、七周期都有32种元素，B项错误；副族元素全部是金属元素，C项正确；碱金属元素是指第ⅠA族中除去H元素的所有元素，D项错误。
解析
角度二 对元素周期表整体结构的考查
3.结合如图所示元素周期表，回答下列问题：
(1)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 周期第 族。
(2)f元素位于第 周期第 族，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： 。
a、b、c、d、e、f、g
a、b、c、d、e、f
三
0
四
ⅡB
三
ⅥA
角度三 元素在周期表中位置的推断
4.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中Y、W的原子序数之和是Z的原子序数的3倍。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径：YB.X、Z组成的化合物中X显负价
C.Z、W均可与Mg形成离子化合物
D.最高价氧化物对应水化物的酸性：X>Y
Y Z
X W
设Y的原子序数为a，则Z的原子序数为a+1，W的原子序数为a+10，由Y、W的原子序数之和是Z的原子序数的3倍，可得a+(a+10)= 3(a+1)，解得a=7，则Y为N元素，Z为O元素，X为Si元素，W为Cl元素。核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则简单离子半径N3->O2-，A项错误；非金属性O>Si，则Si、O组成的化合物(如SiO2)中O元素显负价，B项错误；O元素与Mg元素可形成MgO，Cl元素与Mg元素可形成MgCl2，二者均为离子化合物，C项正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性N>(P>)Si，则酸性HNO3>H2SiO3，D项错误。
解析
考点2 元素周期律
微考点/核心突破
第一部分
1.定义
元素的性质随 的递增而呈 变化的规律。
2.实质
元素原子 的结果。
原子序数
周期性
核外电子排布周期性变化
3.具体表现形式
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
原子结构 核电荷数 逐渐______ 逐渐_____
电子层数 _______ 逐渐_____
原子半径 逐渐_______(稀有气体除外) 逐渐______
离子半径 阳离子逐渐______，阴离子逐渐______，r(阴离子)____r(阳离子) 逐渐______
增大
增大
相同
增多
减小
增大
减小
减小
>
增大
性质 化合价 最高正化合价由___→___ (O、F除外)，最低负化合价=__________________ 相同，最高正化合价=____________(O、F除外)
元素的金属性和非金属性 金属性逐渐______ 非金属性逐渐______ 金属性逐渐_____
非金属性逐渐_____
+1
+7
-(8-主族族序数)
主族族序数
减弱
增强
增强
减弱
性质 离子的氧 化、还原性 阳离子氧化性逐渐_____ 阴离子还原性逐渐_____ 阳离子氧化性逐渐_____
阴离子还原性逐渐_____
气态氢化物稳定性 逐渐_____ 逐渐_____
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐_____ 酸性逐渐_____ 碱性逐渐_____
酸性逐渐_____
增强
减弱
减弱
增强
增强
减弱
减弱
增强
增强
减弱
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.酸性H2SO3>H2CO3，所以非金属性S>C。( )
2.酸性HCl>H2S，所以非金属性Cl>S。( )
提示：利用酸的酸性判断元素非金属性强弱时，一定要用最高价氧化物对应水化物即最高价含氧酸的酸性强弱判断，H2SO3不是S元素的最高价含氧酸。
提示：HCl、H2S均属于气态氢化物，只能用气态氢化物的稳定性来判断元素非金属性的强弱，不能用其酸性来判断。
3.金属M、N分别与氯气反应生成MCl、NCl2，可知M的金属性弱于N的金属性。( )
4.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱。( )
5.第二周期主族元素从左到右，最高正价从+1价递增到+7价。( )
提示：金属性强弱与失电子的多少无关，与失电子的难易程度有 关。
提示：没有注明最高价。
提示：第二周期主族元素中F元素无正价，O元素无最高正价。
实验一：碱金属单质化学性质实验探究
1.碱金属与氧气的反应。
碱金属单质 钾 钠
实验操作
实验 现象 先熔化成小球，后燃烧，反应比钠更剧烈，火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃) 先熔化成小球，后燃烧，反应剧烈，火焰呈黄色
实验 结论 金属活动性：钾>钠
实验 原理 K+O2 KO2(超氧化钾) 2Na+O2 Na2O2
提醒 (1)做碱金属与氧气反应的实验时，金属钾、钠的用量一般取绿豆大小为宜。若用量过大，易发生爆炸。在使用前，还应用滤纸吸干钾、钠等金属表面的煤油。
(2)碱金属在空气中加热与O2反应，Li只能生成Li2O，Na生成Na2O2，K生成KO2，Rb和Cs生成更复杂的产物。
2.碱金属与水的反应。
碱金属单质 钾 钠
实验操作
提醒 钾、钠着火时，不能用水灭火，必须用干燥的沙土来灭火。这是因为钾、钠的化学性质活泼，与水剧烈反应产生可燃性气体
H2，同时放出大量的热。
实验现象 熔成小球，浮于水面，四处游动，有轻微爆炸声，反应后的溶液使酚酞溶液变红 熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后的溶液使酚酞溶液变红
实验结论 金属活动性：钾>钠
实验原理 2K+2H2O===2KOH+H2↑ 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
实验二：同周期元素(Na、Mg、Al)金属性强弱的实验探究
实验操作 实验现象 实验结论
钠熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后的溶液使酚酞溶液变红 钠与冷水反应剧烈，反应的化学方程式为
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
加热前，镁条表面出现少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多无色气泡冒出，酚酞溶液变为粉红色 镁与冷水反应缓慢，能与沸水反应，反应的化学方程式为Mg+2H2O Mg(OH)2+H2↑
两支试管内都有无色气泡冒出，但放镁条的试管中产生气泡的速率较快 镁、铝都能置换出酸中的氢，但镁与酸的反应更剧烈，反应的化学方程式分别为
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑、
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
结论 钠、镁、铝的金属性由强到弱的顺序为Na>Mg>Al。
1.比较元素金属性强弱的方法
(1)根据原子结构。
原子半径(电子层数)越大，最外层电子数越少，金属性越强，反之越弱。
(2)根据在元素周期表中的位置。
①同周期元素，从左至右，随着原子序数的增加，金属性减弱。
②同主族元素，从上至下，随着原子序数的增加，金属性增强。
(3)根据金属活动性顺序表。
一般金属的位置越靠前，其金属性越强。
(4)根据实验。
①根据金属单质与水(或酸)反应的难易程度：越易反应，则对应金属元素的金属性越强。
②根据金属单质与盐溶液的置换反应。A置换出B，则A对应的金属元素比B对应的金属元素的金属性强。
③根据金属单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱：单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强(Fe对应的是Fe2+而不是Fe3+)。
④根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，则对应金属元素的金属性越强。
⑤根据电化学原理：不同金属形成原电池时，一般作负极的金属活泼；在电解池中的惰性电极上，先析出的金属其对应的元素不活 泼。
2.比较元素非金属性强弱的方法
(1)同周期元素(稀有气体除外)从左到右，非金属性增强；同主族元素从上到下，非金属性减弱。
(2)单质与H2化合生成气态氢化物越容易，生成的气态氢化物越稳 定，说明元素的非金属性越强。
(3)最高价氧化物对应水化物的酸性越强，说明元素的非金属性越 强。
(4)元素的原子对应阴离子的还原性：阴离子还原性越强，元素的非金属性就越弱。
(5)与盐溶液的置换反应中，活动性强的非金属置换活动性弱的非金属(氟除外)。
3.微粒半径比较
(1)微粒半径大小的比较方法。
①同周期元素的原子或最高价阳离子半径从左到右逐渐减小(稀有气体元素除外)，如Na>Mg>Al；Na+>Mg2+>Al3+。
②同主族元素的原子或离子半径从上到下逐渐增大，如Li③电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子半径(包括阴、阳离子)随着核电荷数的增加而减小，如Na+、Mg2+、Al3+、F-、O2-的离子半径大小排列为O2->F->Na+>Mg2+>Al3+。可归纳为电子层排布相同的离子，(表中位置)阴离子在阳离子前一周期，(原子)序数大的半径小。概括为“阴上阳下，序大径小”。
④核电荷数相同(即同种元素)的微粒半径大小为阳离子<中性原子<阴离子，价态越高的阳离子半径越小，如Fe3+⑤电子数和核电荷数都不同的，一般可通过一种参照物进行比较。如比较Al3+和S2-的离子半径大小，可找出与Al3+电子数相同、与S2-同一主族的元素O2-进行比较，因Al3+(2)“三看”法快速判断简单粒子半径大小。
①一看电子层数:最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
②二看核电荷数:当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
③三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
4.解答元素周期律(表)的“六大误区”
常见误区 出错原因
误区1 误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的元素 忽视了第ⅠA族H元素的最高正价为+1价，最低负价为-1价
误区2 误认为主族元素的最高正价一定等于其族序数 忽视了氧无最高正价，氟无正价
误区3 误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强 忽视了关键词“最高价”
误区4 误认为失电子难的原子得电子的能力一定强 忽视了稀有气体元素原子失电子难，得电子也难
误区5 误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差都等于1 忽视了长周期也有相差11或25的情况
误区6 误认为得(失)电子的数目越多，元素的非金属性(金属性)越强 忽视了元素原子得失电子的数目多少与元素的非金属性、金属性强弱没有必然的联系
角度四 元素金属性和非金属性强弱的比较
5.已知H2SiO3是一种胶状沉淀。由下列实验能证明相应结论的是( )
A.实验Ⅰ可验证金属性：Al>Mg
B.实验Ⅱ可验证金属性：Cu>Al
C.实验Ⅲ可验证非金属性：Cl>Br>I
D.实验Ⅳ可验证非金属性：Cl>C>Si
比较金属性强弱，可以比较金属与同浓度非氧化性酸反应置换出H2的难易程度，而不能用与碱反应来比较，A项错误；Cu与稀盐酸不反应，Al与稀盐酸反应产生H2，可证明金属性Al>Cu，B项错
解析
误；Cl2与NaBr溶液反应有Br2生成，使左侧棉球变为橙黄色，若有未反应完的Cl2，则Cl2继续与KI溶液反应置换出I2，使右侧棉球变为蓝色，不能证明非金属性Br>I，C项错误；实验Ⅳ可证明酸性HClO4>H2CO3>H2SiO3，这三种酸为Cl、C、Si元素的最高价氧化物对应的水化物，故能验证非金属性Cl>C>Si，D项正确。
解析
6.下列各项中的叙述Ⅰ和叙述Ⅱ都正确，但叙述Ⅱ不能用于对叙述Ⅰ进行解释的是( )
选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ
A 金属钠和钾都容易用小刀切开 钠和钾的硬度都较小
B 金属钠和钾都可用煤油密封保存 钠和钾都不与煤油反应，且比煤油密度大
C 金属钠和钾分别在空气中燃烧，钾的反应相对较快 钾的金属性比钠的强
D 金属钠和钾分别与水反应，钾的反应相对较快 钾的密度比钠的小
金属钠和钾分别与水反应，钾反应相对较快的原因是钾的金属性比钠的强，或者说钾原子比钠原子更易失去电子，与钠、钾的密度无关，D项错误。
解析
7.已知非金属单质硫(S)是淡黄色固体，难溶于水。为了验证Cl元素的非金属性比S元素的非金属性强，某化学实验小组设计了如图实 验。回答下列问题：
(1)装置A中发生反应的离子方程式为
___________________________________。
(2)虚线框内是一个装有未知试剂的带导管的广口瓶，该试剂是_____________，该装置的作用是_______________________________。
(3)装置B中盛放的试剂是 (填字母),实验现象为 ,离子方程式是 。
A.Na2S溶液
B.Na2SO3溶液
C.Na2SO4溶液
饱和食盐水
除去Cl2中混有的HCl
A
有淡黄色沉淀生成
Cl2+S2-===S↓+2Cl-
(4)装置C中NaOH溶液的作用是 。
(5)已知：①H2SO4比HClO稳定；②HClO4比H2SO4酸性强；③S2-比Cl-易被氧化；④HCl比H2S稳定；⑤铜与盐酸不反应，但能与浓硫酸反应；⑥Fe与Cl2点燃生成FeCl3，Fe与S加热生成FeS。可说明Cl元素比S元素的非金属性强的是 (填字母)。
A.全部 B.②③④⑥
C.①②④⑤⑥ D.除①以外
吸收尾气Cl2，防止污染空气
B
解析
淀生成。(5)①H2SO4比HClO稳定，不能说明Cl元素比S元素的非金属性强；②通常最高价氧化物对应水化物的酸性越强，相应元素的非金属性越强，HClO4比H2SO4酸性强，则非金属性Cl>S； ③S2-比Cl-易被氧化，说明氧化性Cl2>S，通常单质的氧化性越 强，相应元素的非金属性越强，则非金属性Cl>S；④通常简单氢化物越稳定，相应元素的非金属性越强，稳定性HCl>H2S，故元
解析
素的非金属性Cl>S；⑤铜与盐酸不反应，但能与浓硫酸反应，不能说明Cl元素比S元素的非金属性强；⑥Fe与Cl2点燃生成FeCl3，Fe与S加热生成FeS，说明氧化性Cl2>S，故非金属性Cl>S。综上所述，B项正确。
解析
角度五 微粒半径大小的比较
8.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：D>C>B>A
B.原子半径：B>A>C>D
C.离子半径：C3->D->A2+>B+
D.氧化性A2+>B+，还原性C3-解析
角度六 元素性质递变规律的实验探究
9.某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下表：
实验方案 实验现象
①用砂纸摩擦后的镁带与沸水反应，再向反应后的溶液中滴加酚酞 A.浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色
②向新制的饱和H2S溶液中滴加新制的氯水 B.产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色
③钠与滴有酚酞溶液的冷水反应 C.反应不十分强烈，产生可燃性气体
④镁带与2 mol·L-1的盐酸反应 D.剧烈反应，产生可燃性气体
⑤铝条与2 mol·L-1的盐酸反应 E.生成白色胶状沉淀，后沉淀消失
⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 F.生成淡黄色沉淀
请你帮助该同学整理并完成实验报告：
(1)实验目的：_______________________________________________
____________。
(2)实验用品。
仪器：_____________________________________________________
_______，
药品：_____________________________________________________
_________________________________________________________。
验证第三周期元素从左到右金属性递减、非金属性递增的规律
试管、酒精灯、火柴、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管、试管夹等
镁带、钠、铝条、新制氯水、新制饱和硫化氢溶液、
2 mol·L-1的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞溶液、AlCl3溶液
(3)实验内容：(填写题给信息表中的序号)。
实验方案 实验现象 有关化学方程式
_____ _____ ___________________________________
_____ _____ ___________________________________
_____ _____ ___________________________________
_____ _____ ___________________________________
_____ _____ ___________________________________
___________________________________
_____ _____ ___________________________________
③
A
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
①
B
⑤
C
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
④
D
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑
⑥
E
AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl
Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4]
②
F
H2S+Cl2===2HCl+S↓
(4)实验结论：_____________________________________________。
(5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因：
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
金属性Na>Mg>Al；非金属性Cl>S
Na、Mg、Al、S、Cl原子核外都有三个电子层，但最外层电子数依次为1、2、3、6、7，原子半径随电子数增多而减小，所以原子核对最外层电子的吸引力依次增强，失电子能力依次减弱，得电子能力依次增强
(6)请你补充两组简单易行的实验方案，证明此周期中另外两种元素性质的递变规律：___________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
_____________________________________________________________________________________________________。
方案一：在相同温度下，测定0.1 mol·L-1的Na2SiO3溶液、Na3PO4溶液的pH，由此判断两种盐溶液的水解能力，得出硅酸、磷酸两种最高价含氧酸的酸性强弱顺序，进而得出硅、磷两种元素的非金属性强弱顺序
方案二：在硅酸钠溶液中滴加磷酸，可发生反应生成硅酸沉淀，进而得出硅、磷两种元素的非金属性强弱顺序
考点3 原子结构与元素的性质
微考点/核心突破
第一部分
1.原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系。
原子的最大能层数=周期序数。
(2)原子结构与族的关系。
①主族元素的价层电子排布特点。
②0族元素的价层电子排布：He元素为1s2；其他元素为ns2np6。
③过渡元素(副族和第Ⅷ族)的价层电子排布：(n-1)d1~10ns1~2。
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ______ ______ ________ ________
主族 ⅤA ⅥA ⅦA —
排布特点 ________ ________ ________ —
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
(3)原子结构与元素周期表分区的关系。
①元素周期表分区。
②各区价层电子排布特点。
分区 价层电子排布
s区 ns1~2
p区 ns2np1~6(除He元素外)
d区 (n-1)d1~9ns1~2(除钯元素外)
ds区 (n-1)d10ns1~2
f区 (n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2
越大
越小
减小
增大
3.电离能
(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的__________，通常用I1表示，单位为___________。
(2)规律。
①同周期元素：从左至右第一电离能总体呈现_____的趋势。其中第ⅡA族与第ⅢA族，第ⅤA族与第ⅥA族元素的第一电离能出现反常。
②同族元素：从上到下第一电离能___________。
③同种原子：逐级电离能越来越_____。
最低能量
kJ·mol-1
增大
逐渐变小
大
(3)电离能的应用。
①判断元素金属性强弱。
②分析原子核外电子层结构，判断元素最高化合价。如某元素的In+1 In，则该元素的最外层电子数为n，最高化合价为+n价。
4.电负性
(1)含义：不同元素的原子对__________________的大小。元素的电负性越大，表示其原子对________________________。
(2)标准：以氟原子的电负性为____和锂原子的电负性为____作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。
(3)变化规律。
①同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐______。
②同族元素从上到下，元素的电负性逐渐______。
键合电子吸引力
键合电子的吸引力越大
4.0
1.0
变大
变小
(4)电负性的应用。
①判断一种元素是金属元素还是非金属元素，以及金属性与非金属性的强弱。
②判断元素在化合物中的价态。
③判断化学键类型。
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。
( )
2.C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C。
( )
3.价层电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素。
( )
4.元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大。( )
5.最外层有2个未成对电子的价层电子排布式可能是ns2np2或ns2np4，短周期元素中分别为C、Si和O、S。( )
6.价层电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素。
( )
角度七 元素周期律的准确判断
10.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：NaOH核外电子排布相同时，核电荷数越大，离子半径越小，故半径大小为r(Al3+)χ(O)，B项错误；同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族元素从上往下第一电离能逐渐变小，故电离能大小为I1(O)>I1(Na)，C项错误；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性NaOH>Al(OH)3，D项错 误。
解析
11.已知X、Y是短周期的两种主族元素，下列有关结论中一定正确的是( )
选项 条件 结论
A 若原子半径：X>Y 原子序数：XB 化合物XnYm中X元素显负价 元素的电负性：X>Y
C 若价电子数：X>Y 最高正价：X>Y
D 若X、Y最外层电子数分别为1、7 X、Y之间一定能形成离子键
若X、Y位于同周期时，原子半径X>Y，则原子序数XY，原子序数X>Y，A项错误。化合物XnYm中X元素显负价，说明得电子能力X>Y,则电负性X>Y，B项正确。价电子数X>Y，若X为F元素、Y为O元素时,F无正价，O无最高正价，C项错误。若X为H元素，Y为Cl、F元素，则X与Y形成共价键，若X为Na元素，则X与Y形成离子键，D项错误。
解析
角度八 元素推断与元素的逐级电离能
12.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·mol-1)。
I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500
下列关于元素R的判断一定正确的是( )
A.R的最高正价为+3价
B.R元素位于元素周期表中第ⅢA族
C.R元素第一电离能大于同周期相邻元素
D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最 大，故最外层有2个电子，最高正价为+2价，位于第ⅡA族，可 能为Be或Mg元素，故A、B两项错误；短周期第ⅡA族(ns2np0)的元素，因p轨道处于全空状态，比较稳定，故其第一电离能大于同周期相邻的主族元素，C项正确；R元素ns为全充满状态，可能是Mg或Be元素，基态原子的电子排布式不一定为1s22s2，D项错误。
解析
比较元素的第一(或逐级)电离能的思维流程
角度九 元素周期律的综合应用
13.根据信息回答下列问题：
A.第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的能量。如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
B.不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为，如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：
元素符号 Li Be B C O F
电负性值 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98
元素符号 Na Al Si P S Cl
电负性值 0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16
(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na~Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为 (2)从图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1的变化规律是 _______________________。
(3)如图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第 周期第 _____族。
(4)通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的最小范围为 ____________。
Na
Mg
从上到下依次减小
五
ⅠA
0.93~1.57
(5)归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系：_______________
______________________________________________。
(6)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物 _____________。理由为______________________________________
______________________________________(即写出判断的方法和结论)，设计一个实验方案证明上述所得到的结论：_________________
_________________________________________________________。
电负性越大，
非金属性越强；电负性越小，金属性越强
共价化合物
Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55，小于1.7，所以形成共价键，为共价化合物
将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明AlCl3是共价化合物
(1)由题图中信息可以看出，同周期的第ⅠA族元素的第一电离能最小，而第ⅢA族元素中第一电离能小于第ⅡA族元素中第一电离 能，故NaMg>Ca，最小范
解析
围应为0.93~1.57。(5)因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力的大小，所以电负性越大，原子吸引电子的能力越强，非金属性越强，反之金属性越强。(6)AlCl3中Al原子与Cl原子的电负性差值为1.55，根据信息，电负性差值若小于1.7则形成共价键，所以AlCl3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是否导电，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。
解析
考点4 元素周期律和元素周期表
应用的重要意义
微考点/核心突破
第一部分
1.元素周期表、元素周期律的应用
(1)为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
(2)寻找新材料。
①半导体材料：______与________交界处的元素。
②优良的催化剂： ___________。
③耐高温、耐腐蚀的特种合金材料： __________。
④高效农药：含___________________等元素的化合物。
金属
非金属
过渡元素
过渡元素
Cl、P、S、N、As
2.主族元素性质的特殊性
氢 质量最轻的元素，其单质可以填充气球
碳 形成化合物最多的元素；可形成自然界硬度最大的物质；气态氢化物中含氢质量分数最大的元素
氮 空气中含量最多的元素；气态氢化物的水溶液呈碱性的元素，气态氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐
氧 地壳中含量最多的元素；气态氢化物的沸点最高的元素；氢化物在通常状况下呈液态的元素
氟 最活泼的非金属元素；无正价的元素；无含氧酸的非金属元素；无氧酸可腐蚀玻璃的元素；气态氢化物最稳定的元素；阴离子的还原性最弱的元素
钠 短周期元素中与水反应最剧烈的金属元素，最高价氧化物的水化物碱性最强的元素；短周期主族元素中原子半径最大的元素；与氧气在加热条件下反应生成过氧化物(Na2O2)的元素；焰色试验为黄色的元素
铝 地壳中含量最多的金属元素；最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应
硅 良好的半导体材料，地壳中含量第二的元素，能跟强碱溶液反应，还能被氢氟酸溶解
硫 淡黄色晶体，它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应
氯 短周期元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素
思维辨析
判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
1.最外层电子数相同的元素一定都在同一族。( )
2.根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高价都是+7价。( )
提示：最外层电子数相同的元素不一定在同一族，如He、Be、Fe分别在不同的族。
提示：氟元素没有正化合价，其最高价为0价。
3.原子序数为29的元素位于元素周期表的第四周期第ⅠB族。( )
4.电子层数多，原子半径不一定大。( )
5.Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应比Na与水的反应更剧烈，碱性：CsOH提示：原子半径不只与电子层数有关，与电子排布也有关。电子层数多，原子半径不一定大，如锂原子半径为0.152 nm，氯原子半径为0.099 nm。
提示：碱性CsOH>NaOH。
角度十 “位—构—性”规律的应用
14.中国祝融号火星车发现火星矿脉中含有四种短周期主族元素a、b、c、d，随着原子序数递增，原子半径变化如图所示。已知b的氢化物溶液可用于刻蚀玻璃，a、c的基态
原子s轨道与p轨道的电子数均相等，c和d原子的最外层电子数之和为8，下列说法正确的是( )
A.简单离子半径：d>c>b>a
B.仅由a和b不能形成化合物
C.简单氢化物的稳定性：a>d
D.火星上的水合盐(cda4·nH2O)中存在离子键、极性键、氢键等化学键
b的氢化物溶液可用于刻蚀玻璃，b为F元素，a、c的基态原子s轨道与p轨道的电子数均相等，a的核外电子排布式应为1s22s22p4，a为O；c的核外电子排布式应为1s22s22p63s2，c为Mg元素，c和d原子的最外层电子数之和为8，d的最外层电子数为6，d为S元素；由题给信息可知，a、b、c、d分别为O、F、Mg、S。离子半径S2-> O2->F->Mg2+，A项错误；O和F两种元素能形成化合物OF2，B项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，稳定性H2O>H2S，C项正确；氢键不属于化学键，D项错误。
解析
15.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，它们之间成等差数列关系，且它们的原子序数之和等于42，下列叙述正确的是
( )
A.简单离子半径：Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W
C.X的氢化物在标准状况下呈气态
D.WX4分子的空间结构为正四面体形
解析
素、Z为P元素。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则氟离子的离子半径大于镁离子，A项错误；元素周期表中，氟元素的非金属性最强，氟无正价，没有最高价氧化物对应的水化物，B项错误；标准状况下，氟化氢为液态，C项错误；四氟化碳分子中碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，分子的空间结构为正四面体形，D项正确。
解析
16.某学者绘制了一种八角星元素周期表，每个八角星代表一个周期(第一周期除外)，八角星的每个顶角对应一种元素。M、R、X、Y、Z为原子序数依次增大的五种短周期主族元素，基态R原子核外电子占据3个能级且成对电子数是未成对电子数的3倍。下列说法错误的是( )
A.R、X、Z三种元素形成的化合物一定是离子化合物
B.R、Z分别与M形成的最简单化合物的沸点：Z>R
C.X、Y、Z最高价氧化物对应水化物之间均能两两反应
D.X、R形成的两种常见化合物阴、阳离子个数比均为1∶2
M、R、X、Y、Z为原子序数依次增大的五种短周期主族元素，R位于第二周期，基态R原子核外电子占据3个能级且成对电子数是未成对电子数的3倍，则R原子的电子排布式为1s22s22p4，R为O元素；M位于第一周期，M为H元素；X、Y、Z位于第三周期，X为
解析
Na元素、Y为Al元素、Z为Cl元素，以此解答。O、Na、Cl三种元素形成的化合物一定是离子化合物，A项正确；O、Cl元素分别形成的最简单氢化物为H2O和HCl，由于H2O分子间能形成氢键，沸点较高，则沸点H2O>HCl，B项错误；Na、Al、Cl元素的最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3、HClO4，Al(OH)3是两性氢氧化物，既可以和酸反应也可以和碱反应，则这三种物质之间均能两两反应，C项正确；O、Na元素形成的两种常见化合物为Na2O和Na2O2，Na2O中含有Na+和O2-，Na2O2中含有Na+和， 阴、阳离子个数比均为1∶2，D项正确。
解析
一手考情——常考常新的
“位—构—性”综合推断题
微充电/素养提升
第二部分
【方法归纳】
高考常在选择题中命制元素推断题考查元素周期律，一般以纯文字叙述或以物质结构为载体给出信息，其中文字叙述题只要准确提取有关原子结构特征和物质典型性质等信息就可轻松突破。
1.“位—构—性”题推断步骤。
步骤1：根据结构首先判断其在元素周期表中的位置。
步骤2：根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质(也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置，进而推断出其结构)。
2.元素周期表中的“三角”规律。
若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置，则有关的各种性质均可排出顺序(但D不能参与排列)。
原子半径：C>A>B。
金属性：C>A>B。
非金属性：B>A>C。
【母题】 (湖南卷)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示)，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是( )
A.原子半径：X>Y>Z
B.非金属性：Y>X>W
C.Z的单质具有较强的还原性
D.原子序数为82的元素与W位于同一主族
由共价化合物的结构可知，X、W形成4个共价键，Y形成2个共价键，Z形成1个共价键，X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，W的原子序数等于X与Y的原子序数之和，则X为C元 素、Y为O元素、Z为F元素、W为Si元素。同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则C、O、F的原子半径大小顺序为C>O>F，A项正确；同周期元素，从左到右元素的非金属性依次增强，同主族元素，从上到下元素的非金属性依次减弱，则C、O、Si元素
解析
的非金属性强弱顺序为O>C>Si，B项正确；位于元素周期表右上角的氟元素的非金属性最强，其单质具有很强的氧化性，C项错误；原子序数为82的元素为铅元素，与硅元素都位于元素周期表第ⅣA族，D项正确。
解析
【衍生】 短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W的简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是( )
A.X能与多种元素形成共价键
B.简单氢化物沸点：ZC.第一电离能：Y>Z
D.电负性：W短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，W的简单离子在同周期离子中半径最小，说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第二周期元素时，最外层电子排布式为2s22p2或2s22p4，即C元素或O元素；②为第三周期元素时，最外层电子排布式为3s23p2或3s23p4，即Si元素或S元素。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，则X、 Z、Q分别为C、O和S，则Y为N元素。X为C元素，能与多种元素
解析
(H、O、N、P、S等)形成共价键，A项正确；Z和Q形成的简单氢化物为H2O和H2S，由于H2O分子间能形成氢键，故H2O的沸点高于H2S，B项错误；Y为N元素，Z为O元素，N原子的最外层p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O原子大，C项正确；W为Al元素，Z为O元素，O原子的电负性更大，D项正 确。
解析
微真题/把握方向
第三部分
考向一 元素周期律
1.(2024·江苏卷)我国探月工程取得重大进展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸盐，下列元素位于元素周期表第二周期的是( )
A.O B.P C.Ca D.Fe
O元素位于元素周期表第二周期ⅥA族，A项符合题意；P元素位于元素周期表第三周期ⅤA族，B项不符合题意；Ca元素位于元素周期表第四周期ⅡA族，C项不符合题意；Fe元素位于元素周期表第四周期Ⅷ族，D项不符合题意。
解析
2.(2023·江苏卷)元素C、Si、Ge位于周期表中第ⅣA族。下列说法正确的是( )
A.原子半径：r(C)>r(Si)>r(Ge)
B.第一电离能：I1(C)C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体
D.可在周期表中Si元素附近寻找新半导体材料
同主族元素原子半径从上往下逐渐增大，故原子半径r(C)I1(Si)>I1(Ge)，B项错误；晶体硅、SiC均为共价晶体，碳单质中金刚石为共价晶体，而石墨为混合型晶 体，C60为分子晶体，C项错误；周期表中Si元素附近存在许多准金属，可在其周围寻找半导体材料，D项正确。
解析
考向二 文字叙述型元素推断(必修)
3.(2024·甘肃卷)X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增 大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同 族，Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
A.X、Y组成的化合物有可燃性
B.X、Q组成的化合物有还原性
C.Z、W组成的化合物能与水反应
D.W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
X、Y、Z、W、Q为短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O元素、Q为S元素；Y原子核外有两个单电子且原子序数小于Z，Y为C元 素；X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1，X可能为H元素或Li元素。若X为H元素，H元素与C元素组成的化合物为烃，烃能够燃烧，若X为Li元素，Li元素与C元素组成的化合物也具有可燃性，A项正确；X、Q组成
解析
的化合物中Q(S)元素呈-2价，为S元素的最低价，具有还原性，B项正确；Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2，Na2O与水反应生成NaOH，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，C项正确；W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误。
解析
4.(2024·全国甲卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数，化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是( )
A.X和Z属于同一主族
B.非金属性：X>Y>Z
C.气态氢化物的稳定性：Z>Y
D.原子半径：Y>X>W
W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，且能形成离子化合物W+[ZY6]-，则W为Li或Na；又由于W和X的原子序数之和等于Y-的核外电子数，若W为Na元素，X的原子序数大于Na，则W和X的原子序数之和大于18，不符合题意，因此W只能为Li元素；由于Y可形成Y-，故Y为第ⅦA元素，且原子序数Z大于Y，故Y不可能为Cl元素，因此Y为F元素，X的原子序数为10-3=7，X为N元素；根据W、Y、Z形成离子化合物W+[ZY6]-，可知Z为P元素；综
解析
上所述，W为Li元素，X为N元素，Y为F元素，Z为P元素。X为N元素，Z为P元素，X和Z属于同一主族，A项正确；X为N元素，Y为F元素，Z为P元素，非金属性F>N>P，B项错误；Y为F元素，Z为P元素，非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，即气态氢化物的稳定性HF>PH3，C项错误；W为Li元素，X为N元素，Y为F元素，同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减 小，故原子半径Li>N>F，D项错误。
解析
考向三 文字叙述型元素推断(涉及选择性必修)
5.(2024·新课标卷)我国科学家研究的一种无机盐Y3[Z(WX)6]2纳米药物，具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍，X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是( )
A.W、X、Y、Z四种元素的单质中，Z的熔点最高
B.在X的简单氢化物中，X的原子轨道杂化类型为sp3
C.Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液，可以溶于NH4Cl溶液
D.Y3[Z(WX)6]2中WX-提供电子对与Z3+形成配位键
W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,则W为C元素；每个周期的ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能都比左右相邻元素的高，由于配合物Y3[Z(WX)6]2中Y在外界，Y可形成简单阳离子，则Y属于金属元素，故X和Y分别为N元素和Mg元素；Z的M层未成对电子数为4且能形成Z3+，则其3d轨道上有4个不成对电子,其价电子排布式为3d64s2，Z为Fe元素，Y3[Z(WX)6]2为Mg3[Fe(CN)6]2。
解析
W、X、Y、Z四种元素的单质中，N元素的单质形成分子晶体，Mg元素和Fe元素均形成金属晶体，C元素既可以形成金刚石又可以形成石墨，金刚石熔点最高,A项错误；X的简单氢化物是NH3，其中N原子轨道杂化类型为sp3，B项正确；Y的氢氧化物是Mg(OH)2，属于中强碱，难溶于水，难溶于NaCl溶液，但是，由于NH4Cl电离产生的可以破坏Mg(OH)2的沉淀溶解平衡，因此Mg(OH)2可以溶于NH4Cl溶液，C项正确；Mg3[Fe(CN)6]2中CN-提供孤电子对与Fe3+形成配位键，D项正确。
解析
6.(2024·河北卷)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+ W2Z===QWXZ3+YW4R，其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是( )
A.原子半径：WB.第一电离能：XC.单质沸点：ZD.电负性：W侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O=== NaHCO3↓+NH4Cl，则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。一般原子的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，则原子半径H解析
者在常温下均为气体，Na在常温下为固体，则沸点O2解析
考向四 结构型元素推断
7.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
A.电负性：W>Y
B.酸性：W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数：W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH：Z>Y
主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，则Z原子有4个能层。根 据这4种元素形成的化合物的结构可以推断，W、X、Y、Z分别为H、O、S、K元素。W和Y可以形成H2S，其中S元素显-2价，因 此，电负性S>H，A项不正确；H2SO3是中强酸，而H2SO4是强 酸，因此，在相同条件下，后者的酸性较强，B项不正确；H原子只有1个电子，O原子的2p轨道上有4个电子，O原子有2个未成对
解析
电子，因此，基态原子的未成对电子数 O>H，C项不正确；K元素的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH，S元素的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4，因此，氧化物溶于水所得溶液的pH大小关系为 K>S，D项正确。
解析
8.(2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质，其分子结构式如 图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，则( )
A.沸点：ZR3B.最高价氧化物的水化物的酸性：ZC.第一电离能：ZD.和空间结构均为平面三角形
Y可形成5个共价键，Z可形成3个共价键，Z和Y同族，Y的原子序数比Z大，即Z为N元素，Y为P元素，W可形成4个共价键，原子序数比N小，即W为C元素，R可形成1个共价键，原子序数比C 小，即R为H元素，X可形成2个共价键，原子序数在N和P之间，即X为O元素。由于NH3可形成分子间氢键，而PH3不能，因此沸点NH3>PH3，A项错误；W为C元素、Z为N元素，由于非金属 性C解析
解析
考向五 周期表片段型元素推断
9.(2022·广东卷)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
甲~戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl元素，甲为N元素、乙为F元素、丙为P元素、丁为S元素；若是硫酸，则戊为S元素，甲为C元素、乙为O元素、丙为Si元素、丁为P元素。根据层多径大，同电子层结构序大径小原则，则原子半径丁>戊>乙，A项正确。根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性戊>丁>丙，B项正确。甲的氢化物可能为氨气，也可能为甲烷、乙
解析
烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生；若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，C项错误。丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸，也可能是磷酸，都能与强碱反应，D项正确。
解析课时微练(二十三) 元素周期表和元素周期律
基础训练
1.《本草经集注》中关于鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4)的记载:“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也。”下列说法正确的是( )
A.该方法为化学变化
B.朴硝中S元素位于元素周期表p区
C.第一电离能:ND.K原子核外电子有19种空间运动状态
2.为维护国家安全和利益,经国务院批准,决定对镓、锗相关物项实施出口管制。自2023年8月1日起正式实施。下列说法不正确的是( )
31 Ga 镓 4s24p1 69.72 32 Ge 锗 4s24p2 72.63
A.镓的核电荷数为31
B.锗元素的相对原子质量为72.63
C.镓、锗位于周期表p区
D.镓、锗是稀土元素
3.将Ca3(PO4)2、SiO2和C在高温下焙烧可以得到单质磷。下列说法正确的是( )
A.电负性:χ(Ca)>χ(P)
B.原子半径:r(P)>r(Ca)
C.电离能:I1(O)>I1(C)
D.热稳定性:SiH4>CH4
4.“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物,其主要由Ca、Fe、P、O和Y(钇,原子序数比Fe原子大13)组成。下列说法正确的是( )
A.基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中
B.Y位于元素周期表的第ⅢB族
C.5种元素中,电负性最大的是P
D.5种元素中,第一电离能最小的是Fe
5.硒代半胱氨酸(含 C、H、N、O、34Se 5种元素)是一种氨基酸,其分子空间结构如图。下列说法不正确的是( )
A.Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA 族
B.该分子结构中存在极性键和非极性键
C.5种元素中,电负性最大的是氧元素
D.基态O原子中有8种空间运动状态不同的电子
6.根据表格中五种元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),下列说法不正确的是( )
电离能 元素代号 I1 I2 I3 I4
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
A.T的氯化物最可能的化学式为TCl3
B.氦元素最有可能与Q元素位于同一族
C.在元素周期表中,最可能处于同一族的是R和U
D.U元素最有可能为K,R元素最有可能为Li
7.元素周期表前四周期元素的一部分如图所示,X、Y、Z、M均为主族元素,其中M元素原子的最外层电子数为其次外层电子数的。下列说法错误的是( )
A.第一电离能:Z>M
B.电负性:Y>M>Z
C.离子半径:X->Y2-
D.Y元素基态原子的简化电子排布式:[Ne]3s23p4
8.一种矿物由短周期元素W、X、Y组成,溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构。下列叙述正确的是( )
A.X的常见化合价有-1价、-2价
B.原子半径大小为Y>X>W
C.YX的水合物具有两性
D.W单质只有4种同素异形体
9.化学是材料科学的基础。下列说法不正确的是( )
A.新型半导体材料氮化镓的化学式为GaN
B.太阳能电池材料钛酸钙(CaTiO3)中钛元素属于副族元素
C.“玉兔号”月球车的热源材料Pu与Pu互为同素异形体
D.储氢材料镍镧合金中镍元素位于周期表的第四周期第Ⅷ族
10.某化合物结构如图所示,其中X、Y、W、Z是原子序数依次增大的短周期元素,且四种元素分布在三个周期,W的最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍,Z和X同主族。下列说法正确的是( )
A.W与Z形成的化合物中可能有非极性共价键
B.同一周期中比W原子第一电离能小的还有5种元素
C.电负性:Y>W
D.离子半径:Z>W
11.X、Y、Z、W是短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示,X能形成多种同素异形体,其中一种是电的良导体,Z是第ⅡA族元素。下列说法错误的是( )
A.Z、X、Y、W元素的最高正化合价依次升高
B.Y与Z形成的化合物遇水能形成两种碱性物质
C.Y、W的简单氢化物之间能发生化合反应
D.等物质的量浓度的Y、W的最高价氧化物对应水化物溶液的酸性:W12.化学家首次实现了让两个铍原子在室温下安全地键合在一起,创造出了双铍烯,这是首个含有铍—铍键的固态化合物。“固态双铍化合物”被评为2023年最“炫”分子,其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.原子半径:C>Be>H
B.基态原子的第一电离能:C>Be
C.“固态双铍化合物”中含有金属键
D.“固态双铍化合物”的化学式为BeC5H5
能力训练
13.铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。回答下列问题:
(1)已知高温下CuOCu2O+O2,从铜原子价层电子结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看,能生成Cu2O的原因是____________________________________。
(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,若“Si—H”键中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se________(填“>”或“<”)Si。与Si同周期的部分元素的电离能如图所示,其中a、b和c分别代表________(填字母)。
A.a为I1、b为I2、c为I3
B.a为I2、b为I3、c为I1
C.a为I3、b为I2、c为I1
D.a为I1、b为I3、c为I2
14.有五种短周期元素,它们的结构、性质等信息如表所示:
元素 结构、性质等信息
A 是短周期元素(稀有气体元素除外)中原子半径最大的元素,含该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B 与A同周期,其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C 其气态氢化物极易溶于水,液态时常用作制冷剂
D 海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中的杀菌消毒剂
E 元素原子的2p轨道上有2对成对电子
根据表中信息回答下列问题:
(1)A元素原子的核外电子排布式为______________,D元素原子的核外价层电子轨道表示式为________________________。
(2)B元素在元素周期表中的位置为______________;离子半径________(填“>”或“<”)A。
(3)C元素最外层有________个未成对电子,能量最高的电子排布在________轨道上,该轨道的形状是________。
(4)C、E元素的第一电离能的大小关系是________(用元素符号表示)。
(5)已知CD3分子中D元素显+1价,则该情况下,C、D元素的电负性大小关系是____________(用元素符号表示),CD3与水反应后的产物是________________(填化学式,反应前后元素化合价不变)。
15.已知元素周期表中共有18纵列,如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布可把周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区。除ds区外,其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。
(1)在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线,并分别用阴影和表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发,认为d区内6、7纵列的部分元素可以排在另一区,你认为应排在______区。
(3)在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。
(4)利用电子排布的相关知识解释Fe3+比Fe2+稳定的原因:________________________________________________________________________。
16.(1)进行离子取代的重要参数为离子半径。下表是r(F-)、r(K+)、r(Mg2+)的数据,从原子结构角度解释r(F-)≈r(K+)>r(Mg2+)的原因:________________________________________________________________________。
离子 F- Mg2+ K+
离子半径r/pm 136 65 133
(2)①V元素有+2、+3、+4、+5等多种化合价,其中最稳定的化合价是________价,V元素的第三电离能I3(V)小于Mn元素的第三电离能I3(Mn),原因是________________________________________________________________________。
②锰的一种配合物的化学式为[Mn(CO)4(NH3)(CH3CN)],该配合物中非金属元素的电负性由小到大的顺序为____________。
(3)镍原子形成的微粒的电子排布式分别为
①[Ar]3d84s2、②[Ar]3d9、③[Ar]3d8、④[Ar]3d94s1、⑤[Ar]3d84p1。下列有关这些微粒的叙述正确的是________(填字母)。
A.微粒半径:⑤>②>③
B.由光谱仪一定可以捕捉到发射光谱的是②③④
C.电离一个电子所需最低能量:③>①>④
D.得电子能力:④>⑤>③
课时微练(二十三) 元素周期表和元素周期律
1.B 解析 鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4),由信息可知,Na、K的焰色不同,则“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,该方法用的焰色试验属于物理变化,A项错误;p区元素包括元素周期表中ⅢA族元素~0族元素,所以S元素位于元素周期表的p区,B项正确;N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素的,所以第一电离能大小顺序是N>O>S,C项错误;s能级上电子有1种空间运动状态,p能级上电子有3种空间运动状态,基态K原子中有1s、2s、2p、3s、3p、4s能级,基态原子核外电子空间运动状态种类=1+1+3+1+3+1=10,D项错误。
2.D 解析 镓为31号元素,核电荷数为31,A项正确;根据信息,锗元素的相对原子质量为72.63,B项正确;根据镓、锗的价层电子排布,二者位于周期表p区,C项正确;镓、锗为主族元素,不是稀土元素,D项错误。
3.C 解析 同主族元素从上到下,元素的电负性逐渐变小,同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐变大,故电负性χ(Ca)<χ(P),A项错误;同周期从左到右,原子半径逐渐减小,同主族从上到下,原子半径逐渐增大,故原子半径r(P)I1(C),C项正确;C元素的非金属性强于Si,故热稳定性SiH44.B 解析 钙为20号元素,原子核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2,基态Ca原子的核外电子填充在10个轨道中,A项错误。钇原子序数比Fe原子大13,为39号元素,位于元素周期表的第五周期第ⅢB族,B项正确。同周期从左到右,元素的金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族从上到下,元素的金属性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;5种元素中,电负性最大的是O元素,C项错误。同一主族随原子序数变大,原子半径变大,第一电离能变小;同一周期随着原子序数变大,第一电离能变大,5种元素中,钙元素的第一电离能比铁小,D项错误。
5.D 解析 硒元素的原子序数为34,位于元素周期表中第四周期第ⅥA族,A项正确。分子中存在碳碳非极性键、碳氢等极性键,B项正确。同周期从左到右,元素的金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下,元素的金属性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;5种元素中,电负性最大的是氧元素,C项正确。把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道,因而空间运动状态个数等于轨道数;基态O原子核外电子排布为1s22s22p4,有5种空间运动状态不同的电子,D项错误。
6.D 解析 当In+1 In时,元素的最高化合价为+n价,故R和U元素的最高价为+1价,S元素的最高价为+2价,T元素的最高价为+3价,A、C两项正确;由表中数据可知,Q元素各电离能都较大,而且各电离能之间无太大差距,故Q最可能为稀有气体元素,所以氦元素最有可能与Q元素位于同一族,B项正确;R元素电离能出现了I4,而锂原子核外只有3个电子,D项错误。
7.C 解析 由题干信息和题图可知,X、Y、Z、M均为主族元素,其中M元素原子的最外层电子数为其次外层电子数的,则M的电子分层排布为2、8、18、6,位于第四周期第ⅥA族,即Se元素,Z为As元素,Y为S元素,X为F元素,据此分析解题。由分析可知,Z为As元素,M为Se元素,根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势,ⅡA族元素与ⅢA族元素、ⅤA族元素与ⅥA族元素反常,即电离能As>Se,A项正确;由分析可知,Y为S元素、M为Se元素、Z为As元素,同一周期从左往右元素的电负性依次增大,同一主族从上往下元素的电负性依次减小,故电负性S>Se>As,即Y>M>Z,B项正确;由分析可知,X为F元素,Y为S元素,一般电子层数越多半径越大,故离子半径S2->F-,即X-8.A 解析 W、X、Y为短周期元素,原子序数依次增大,简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构,则它们均为10电子微粒,X为O元素,Y为Mg元素,W、X、Y组成的物质能溶于稀盐酸,有无色无味的气体产生,则W为C元素,产生的气体为二氧化碳,据此解答。X为O元素,氧元素的常见价态有-1价和-2价,如H2O2和H2O,A项正确;W为C元素,X为O元素,Y为Mg元素,同主族元素电子层数越多,原子半径越大,元素的电子层数相同时,原子序数越小,原子半径越大,所以原子半径大小为Y>W>X,B项错误;Y为Mg元素,X为O元素,可形成MgO,水合物为Mg(OH)2,Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水,不能与碱反应,所以YX的水合物没有两性,C项错误;W为C元素,碳元素的同素异形体有金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等,种类不止四种,D项错误。
9.C 解析 氮化镓的化学式为GaN,具有良好的半导体性能,是性能优良的新型半导体材料,A项正确;钛为22号元素,属于第ⅣB族,为副族元素,B项正确;Pu与Pu是质子数相同、中子数不同的核素,两者互为同位素,不互为同素异形体,C项错误;镍为28号元素,元素位于周期表的第四周期第Ⅷ族,D项正确。
10.A 解析 X、Y、W、Z是原子序数依次增大的短周期元素,且四种元素分布在三个周期,则X为H元素;Z和X同主族,且Z的原子序数最大,则Z为Na元素;W的最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍,且Y能形成4个共价键,W能形成2个共价键,则Y为B元素,W为O元素,据此解答。O和Na可以形成化合物Na2O2,含有非极性共价键,A项正确;第二周期元素第一电离能比O元素小的元素只有Li、Be、B、C 4种元素,B项错误;同一周期从左到右元素的电负性依次增大,电负性O>B,C项错误;氧离子半径>钠离子,D项错误。
技法巧用 根据成键特点速推元素
共价键数目 1 2 3 4 5 6 7
可能的元素 H、F、Cl O、S B、Al、 N、P C、Si或 B、Al、N、P N、P S Cl
注:B、Al有空轨道,易形成配位键,阴离子根中形成4个共价键的元素可考虑B、Al;N、P原子上有孤电子对,易形成配位键,阳离子根中形成4个共价键的元素可考虑N、P。
11.D 解析 由题意可知,Z是镁元素、X是碳元素、Y是氮元素、W是硫元素,最高正化合价分别为+2、+4、+5、+6依次升高,A项正确;Mg3N3与水反应生成Mg(OH)2、NH3或NH3·H2O,B项正确;NH3是碱性气体,H2S是酸性气体,二者可化合生成(NH4)2S,C项正确;H2SO4是二元强酸,HNO3是一元强酸,当二者浓度相等时,前者c(H+)较大,溶液酸性较强,D项错误。
12.B 解析 同周期从左至右原子半径逐渐减小,故原子半径CBe,B项正确;铍形成了Be—Be键,它是非极性键,“固态双铍化合物”不含金属键,C项错误;观察分子模型可知,1个分子中含10个碳原子、10个氢原子和2个铍原子,分子式为Be2C10H10,D项错误。
13.答案 (1)CuO中铜离子的价层电子排布为3d9,Cu2O中铜离子的价层电子排布为3d10,后者3d轨道处于稳定的全充满状态而前者不是
(2)> B
解析 (2)若“Si—H”键中共用电子对偏向氢原子,说明硅元素显正价,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,硒的氢化物中硒元素显负价,所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si;在第三周期元素中,钠原子失去1个电子后就已经达到稳定结构,所以钠元素的第二电离能最大;镁原子最外层为2个电子,失去2个电子后为稳定结构,所以镁元素的第二电离能较小;铝原子最外层有3个电子,失去2个电子后还未达稳定结构,而铝元素的金属性比镁元素弱,所以第二电离能比镁元素略高;硅原子最外层的3p轨道上有2个电子,全部失去后留下的3s轨道上有2个电子,相对较稳定,所以硅元素的第二电离能比铝元素要低;磷、硫元素的非金属性逐渐增大,第二电离能也增大,由于硫原子失去1个电子后3p轨道上是3个电子,是较稳定结构,所以硫元素的第二电离能要高于氯元素;综上分析,a代表第二电离能I2、b代表第三电离能I3、c代表第一电离能I1,故选B。
14.答案 (1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)
(2)第三周期第ⅢA族 < (3)3 2p 哑铃形 (4)F>N
(5)N>Cl NH3(或NH3·H2O)和HClO
解析 短周期元素中,A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂,则A为Na元素;B与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性,则B为Al元素;C元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂,则C为N元素;D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂,则D为Cl元素;E元素原子的2p轨道上有2对成对电子,则E为F元素。
15.答案 (1)如图:
(2)ds (3)见上图
(4)Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,Fe2+的价层电子排布式为3d6,Fe3+的价层电子排布式为3d5,依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则,3d5处于半充满状态,结构更稳定,故Fe3+比Fe2+稳定
解析 依据构造原理最后填入的电子的能级符号,将元素周期表划分为几个区,对于24号元素,其核外价层电子排布式似乎应该是3d44s2,而实际上是3d54s1,原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低,而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1而不是3d94s2,故29号、30号元素所在纵列归为ds区,所以该同学认为d区内6、7纵列的部分元素可以排在ds区是有道理的。对于Fe3+比Fe2+稳定的原因也可从铁原子的核外电子排布特点来解释。
16.答案 (1)F-和K+的最外层电子数相同,电子层数F-r(Mg2+),综上所述,r(F-)≈r(K+)>r(Mg2+) (2)①+5 Mn2+的价层电子排布式为3d5,V2+的价层电子排布式为3d3,Mn2+的3d轨道处于半充满状态,能量更低更稳定,使得Mn原子失去第3个电子所需能量更高,所以V元素的第三电离能I3(V)小于Mn元素的第三电离能I3(Mn) ②H解析 (2)①V为23号元素,原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2,其价层电子排布式为3d34s2,失去全部的价电子时,最外层为8电子稳定结构,所以V元素最稳定的化合价为+5价。②[Mn(CO)4(NH3)(CH3CN)]中非金属元素有H、C、N、O,同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性C②>③,A项正确。电子从激发态到基态会释放能量形成发射光谱,因此用光谱仪可捕捉到发射光谱,5种微粒中处于激发态的是②④⑤,B项错误。激发态粒子能量高,易失去第一个电子,基态原子能量低,电离能较大,且电离能逐级增大,则电离一个电子所需最低能量③>①>④,C项正确。能量越低越易得电子,能量⑤>④>③,则得电子能力⑤<④<③,D项错误。(共49张PPT)
课时微练(二十三)
元素周期表和元素周期律
1.《本草经集注》中关于鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4)的记载：
“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也。”下列说法正确的是( )
A.该方法为化学变化
B.朴硝中S元素位于元素周期表p区
C.第一电离能：ND.K原子核外电子有19种空间运动状态
基础训练
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鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4)，由信息可知，Na、K的焰色不同，则“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”，该方法用的焰色试验属于物理变化，A项错误；p区元素包括元素周期表中ⅢA族元素~0族元素，所以S元素位于元素周期表的p区，B项正确；N、O属于同一周期元素且原子序数依次增大，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素的，所以第一电离能大小顺序是N>O>S，
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C项错误；s能级上电子有1种空间运动状态，p能级上电子有3种空间运动状态，基态K原子中有1s、2s、2p、3s、3p、4s能级，基态原子核外电子空间运动状态种类=1+1+3+1+3+1=10，D项错误。
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2.为维护国家安全和利益，经国务院批准，决定对镓、锗相关物项实施出口管制。自2023年8月1日起正式实施。下列说法不正确的是
( )
A.镓的核电荷数为31
B.锗元素的相对原子质量为72.63
C.镓、锗位于周期表p区
D.镓、锗是稀土元素
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镓为31号元素，核电荷数为31，A项正确；根据信息，锗元素的相对原子质量为72.63，B项正确；根据镓、锗的价层电子排布，二者位于周期表p区，C项正确；镓、锗为主族元素，不是稀土元素，D项错误。
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3.将Ca3(PO4)2、SiO2和C在高温下焙烧可以得到单质磷。下列说法正确的是( )
A.电负性：χ(Ca)>χ(P)
B.原子半径：r(P)>r(Ca)
C.电离能：I1(O)>I1(C)
D.热稳定性：SiH4>CH4
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同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐变小，同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐变大，故电负性χ(Ca)<χ(P)，A项错误；同周期从左到右，原子半径逐渐减小，同主族从上到下，原子半径逐渐增大，故原子半径r(P)I1(C)，C项正确；C元素的非金属性强于Si，故热稳定性SiH4解析
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4.“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物，其主要由Ca、Fe、 P、O和Y(钇，原子序数比Fe原子大13)组成。下列说法正确的是( )
A.基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中
B.Y位于元素周期表的第ⅢB族
C.5种元素中，电负性最大的是P
D.5种元素中，第一电离能最小的是Fe
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钙为20号元素，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2，基态Ca原子的核外电子填充在10个轨道中，A项错误。钇原子序数比Fe原子大13，为39号元素，位于元素周期表的第五周期第ⅢB族，B项正确。同周期从左到右，元素的金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族从上到下，元素的金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；5种元素中，电负性最大的是O元素，C项错误。同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，5种元素中，钙元素的第一电离能比铁小，D项错误。
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5.硒代半胱氨酸(含 C、H、N、O、34Se 5种元素)是一种氨基酸，其分子空间结构如图。下列说法不正确的是( )
A.Se位于元素周期表中第四周期第ⅥA 族
B.该分子结构中存在极性键和非极性键
C.5种元素中，电负性最大的是氧元素
D.基态O原子中有8种空间运动状态不同的电子
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硒元素的原子序数为34，位于元素周期表中第四周期第ⅥA族，A项正确。分子中存在碳碳非极性键、碳氢等极性键，B项正确。同周期从左到右，元素的金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族由上而下，元素的金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；5种元素中，电负性最大的是氧元素，C项正确。把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，因而空间运动状态个数等于轨道数；基态O原子核外电子排布为1s22s22p4，有5种空间运动状态不同的电子，D项错误。
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6.根据表格中五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol-1)，下列说法不正确的是( )
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电离能 元素代号 I1 I2 I3 I4
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
A.T的氯化物最可能的化学式为TCl3
B.氦元素最有可能与Q元素位于同一族
C.在元素周期表中，最可能处于同一族的是R和U
D.U元素最有可能为K，R元素最有可能为Li
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当In+1 In时，元素的最高化合价为+n价，故R和U元素的最高价为+1价，S元素的最高价为+2价，T元素的最高价为+3价，A、C两项正确；由表中数据可知，Q元素各电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故Q最可能为稀有气体元素，所以氦元素最有可能与Q元素位于同一族，B项正确；R元素电离能出现了I4，而锂原子核外只有3个电子，D项错误。
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7.元素周期表前四周期元素的一部分如图所示，X、Y、Z、M均为主族元素，其中M元素原子的最外层电子数为其次外层电子数的。下列说法错误的是( )
A.第一电离能：Z>M
B.电负性：Y>M>Z
C.离子半径：X->Y2-
D.Y元素基态原子的简化电子排布式：[Ne]3s23p4
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由题干信息和题图可知，X、Y、Z、M均为主族元素，其中M元素原子的最外层电子数为其次外层电子数的，则M的电子分层排布为2、8、18、6，位于第四周期第ⅥA族，即Se元素，Z为As元素，Y为S元素，X为F元素，据此分析解题。由分析可知，Z为As元素，M为Se元素，根据同一周期从左往右元素的第一电离能 呈增大趋势，ⅡA族元素与ⅢA族元素、ⅤA族元素与ⅥA族元素反
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常，即电离能As>Se，A项正确；由分析可知，Y为S元素、M为Se元素、Z为As元素，同一周期从左往右元素的电负性依次增大，同一主族从上往下元素的电负性依次减小，故电负性S>Se>As，即Y>M>Z，B项正确；由分析可知，X为F元素，Y为S元素，一般电子层数越多半径越大，故离子半径S2->F-，即X-解析
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8.一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构。下列叙述正确的是( )
A.X的常见化合价有-1价、-2价
B.原子半径大小为Y>X>W
C.YX的水合物具有两性
D.W单质只有4种同素异形体
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W、X、Y为短周期元素，原子序数依次增大，简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构，则它们均为10电子微粒，X为O元素，Y为Mg元素，W、X、Y组成的物质能溶于稀盐酸，有无色无味的气体产生，则W为C元素，产生的气体为二氧化碳，据此解答。X为O元素，氧元素的常见价态有-1价和-2价，如H2O2和H2O，A项正确；W为C元素，X为O元素，Y为Mg元素，同主族元素电子层数越多，原子半径越大，元素的电子层数相同时，原子序数越小，
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原子半径越大，所以原子半径大小为Y>W>X，B项错误；Y为Mg元素，X为O元素，可形成MgO，水合物为Mg(OH)2，Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所以YX的水合物没有两性，C项错误；W为C元素，碳元素的同素异形体有金刚石、石 墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，种类不止四种，D项错误。
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9.化学是材料科学的基础。下列说法不正确的是( )
A.新型半导体材料氮化镓的化学式为GaN
B.太阳能电池材料钛酸钙(CaTiO3)中钛元素属于副族元素
C.“玉兔号”月球车的热源材料Pu与Pu互为同素异形体
D.储氢材料镍镧合金中镍元素位于周期表的第四周期第Ⅷ族
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氮化镓的化学式为GaN，具有良好的半导体性能，是性能优良的新型半导体材料，A项正确；钛为22号元素，属于第ⅣB族，为副族元素，B项正确；Pu与Pu是质子数相同、中子数不同的核素，两者互为同位素，不互为同素异形体，C项错误；镍为28号元素，元素位于周期表的第四周期第Ⅷ族，D项正确。
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10.某化合物结构如图所示，其中X、Y、W、
Z是原子序数依次增大的短周期元素，且四种
元素分布在三个周期，W的最外层电子数是
Y的最外层电子数的2倍，Z和X同主族。下列
说法正确的是( )
A.W与Z形成的化合物中可能有非极性共价键
B.同一周期中比W原子第一电离能小的还有5种元素
C.电负性：Y>W
D.离子半径：Z>W
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X、Y、W、Z是原子序数依次增大的短周期元素，且四种元素分布在三个周期，则X为H元素；Z和X同主族，且Z的原子序数最大，则Z为Na元素；W的最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍，且Y能形成4个共价键,W能形成2个共价键，则Y为B元素,W为O元素，据此解答。O和Na可以形成化合物Na2O2，含有非极性共价键，A项正确；第二周期元素第一电离能比O元素小的元素只有Li、Be、B、C 4种元素，B项错误；同一周期从左到右元素的电负性依次增大，电负性O>B，C项错误；氧离子半径>钠离子，D项错误。
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根据成键特点速推元素
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共价键数目 1 2 3 4 5 6 7
可能的 元素 H、F、Cl O、S B、Al、 N、P C、Si或B、Al、N、P N、P S Cl
注：B、Al有空轨道，易形成配位键，阴离子根中形成4个共价键的元素可考虑B、Al；N、P原子上有孤电子对，易形成配位键，阳离子根中形成4个共价键的元素可考虑N、P。
11.X、Y、Z、W是短周期元素，它们在元素周期表中的相对位置如图所示，X能形成多种同素异形体，其中一种是电的良导体，Z是第ⅡA族元素。下列说法错误的是( )
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A.Z、X、Y、W元素的最高正化合价依次升高
B.Y与Z形成的化合物遇水能形成两种碱性物质
C.Y、W的简单氢化物之间能发生化合反应
D.等物质的量浓度的Y、W的最高价氧化物对应水化物溶液的酸性：W1
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由题意可知,Z是镁元素、X是碳元素、Y是氮元素、W是硫元素，最高正化合价分别为+2、+4、+5、+6依次升高，A项正确；Mg3N3与水反应生成Mg(OH)2、NH3或NH3·H2O，B项正确；NH3是碱性气体,H2S是酸性气体，二者可化合生成(NH4)2S,C项正确；H2SO4是二元强酸，HNO3是一元强酸，当二者浓度相等时，前者c(H+)较大，溶液酸性较强，D项错误。
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12.化学家首次实现了让两个铍原子在室温下安全地键合在一起，创造出了双铍烯，这是首个含有铍—铍键的固态化合物。“固态双铍化合物”被评为2023年最“炫”分子，其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.原子半径：C>Be>H
B.基态原子的第一电离能：C>Be
C.“固态双铍化合物”中含有金属键
D.“固态双铍化合物”的化学式为BeC5H5
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同周期从左至右原子半径逐渐减小，故原子半径CBe，B项正确；铍形成了Be—Be键，它是非极性键，“固态双铍化合物”不含金属键，C项错误；观察分子模型可 知，1个分子中含10个碳原子、10个氢原子和2个铍原子，分子式为Be2C10H10，D项错误。
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13.铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。回答下列问题：
(1)已知高温下CuO—→Cu2O+O2，从铜原子价层电子结构(3d和
4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看，能生成Cu2O的原因是
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能力训练
CuO中铜离子的价层电子排布为3d9，Cu2O中铜离子的价层电子排布为3d10，后者3d轨道处于稳定的全充满状态而前者不是
(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，若“Si—H”键中共用电子对偏向氢元素，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性相对大小为Se (填“>”或“<”)Si。与Si同周期的部分元素的电离能如图所 示，其中a、b和c分别代表 (填字母)。
A.a为I1、b为I2、c为I3
B.a为I2、b为I3、c为I1
C.a为I3、b为I2、c为I1
D.a为I1、b为I3、c为I2
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(2)若“Si—H”键中共用电子对偏向氢原子，说明硅元素显正价，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，硒的氢化物中硒元素显负价，所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si；在第三周期元素中，钠原子失去1个电子后就已经达到稳定结构，所以钠元素的第二电离能最大；镁原子最外层为2个电子，失去2个电子后为稳定结构，所以镁元素的第二电离能较小；铝原子最外层有3个电子，失去2个电子后还未达稳定结构，而铝元素的金属性比镁元素弱，所以第二
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电离能比镁元素略高；硅原子最外层的3p轨道上有2个电子，全部失去后留下的3s轨道上有2个电子，相对较稳定，所以硅元素的第二电离能比铝元素要低；磷、硫元素的非金属性逐渐增大，第二电离能也增大，由于硫原子失去1个电子后3p轨道上是3个电子，是较稳定结构，所以硫元素的第二电离能要高于氯元素；综上 分析，a代表第二电离能I2、b代表第三电离能I3、c代表第一电离能I1，故选B。
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14.有五种短周期元素，它们的结构、性质等信息如表所示：
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元素 结构、性质等信息
A 是短周期元素(稀有气体元素除外)中原子半径最大的元素，含该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B 与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C 其气态氢化物极易溶于水，液态时常用作制冷剂
D 海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中的杀菌消毒剂
E 元素原子的2p轨道上有2对成对电子
根据表中信息回答下列问题：
(1)A元素原子的核外电子排布式为 ，D元素
原子的核外价层电子轨道表示式为 。
(2)B元素在元素周期表中的位置为 ；离子半径 _____(填“>”或“<”)A。
(3)C元素最外层有 个未成对电子，能量最高的电子排布在 轨道上，该轨道的形状是 。
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1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)
第三周期第ⅢA族
<
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2p
哑铃形
(4)C、E元素的第一电离能的大小关系是 (用元素符号表示)。
(5)已知CD3分子中D元素显+1价，则该情况下，C、D元素的电负性大小关系是 (用元素符号表示)，CD3与水反应后的产物是____________________________(填化学式，反应前后元素化合价不变)。
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F>N
N>Cl
NH3(或NH3·H2O)和HClO
短周期元素中，A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元 素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂，则A为Na元素； B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，则B为Al元素；C元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂，则C为N元素；D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂，则D为Cl元素；E元素原子的2p轨道上有2对成对电子，则E为F元素。
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15.已知元素周期表中共有18纵列,如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布可把周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。
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答案
(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵列的部分元素可以排在另一区，你认为应排在 区。
(3)在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。
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(4)利用电子排布的相关知识解释Fe3+比Fe2+稳定的原因：
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Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，Fe2+的价层电子排布式为
3d6，Fe3+的价层电子排布式为3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3+比Fe2+稳定
依据构造原理最后填入的电子的能级符号，将元素周期表划分为几个区,对于24号元素,其核外价层电子排布式似乎应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1而不是3d94s2，故29号、30号元素所在纵列归为ds区，所以该同学认为d区内6、7纵列的部分元素可以排在ds区是有道理的。对于Fe3+比Fe2+稳定的原因也可从铁原子的核外电子排布特点来解释。
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16.(1)进行离子取代的重要参数为离子半径。下表是r(F-)、r(K+)、r(Mg2+)的数据，从原子结构角度解释r(F-)≈r(K+)>r(Mg2+)的原因：
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F-和K+的最外层电子数相同，电子层数F-r(Mg2+)，综上所述，r(F-)≈r(K+)>r(Mg2+)
离子 F- Mg2+ K+
离子半径r/pm 136 65 133
(2)①V元素有+2、+3、+4、+5等多种化合价，其中最稳定的化合价是 价, V元素的第三电离能I3(V)小于Mn元素的第三电离能I3(Mn)，原因是_____________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②锰的一种配合物的化学式为[Mn(CO)4(NH3)(CH3CN)]，该配合物中非金属元素的电负性由小到大的顺序为 。
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Mn2+的价层电子排布式为3d5，V2+的价层电子排布式为
3d3，Mn2+的3d轨道处于半充满状态，能量更低更稳定，使得Mn原子失去第3个电子所需能量更高，所以V元素的第三电离能I3(V)小于Mn元素的第三电离能I3(Mn)
H+5
(3)镍原子形成的微粒的电子排布式分别为
①[Ar]3d84s2、②[Ar]3d9、③[Ar]3d8、④[Ar]3d94s1、⑤[Ar]3d84p1。下列有关这些微粒的叙述正确的是 (填字母)。
A.微粒半径：⑤>②>③
B.由光谱仪一定可以捕捉到发射光谱的是②③④
C.电离一个电子所需最低能量：③>①>④
D.得电子能力：④>⑤>③
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AC
(2)①V为23号元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2，其价层电子排布式为3d34s2，失去全部的价电子时，最外层为8电子稳定结构，所以V元素最稳定的化合价为+5价。②[Mn(CO)4(NH3)(CH3CN)]中非金属元素有H、C、N、O，同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性C解析
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⑤[Ar]3d84p1表示激发态Ni+。Ni元素形成的粒子的核外电子数越多，粒子半径越大，镍原子失去的电子越多，粒子半径越小，则微粒半径⑤>②>③，A项正确。电子从激发态到基态会释放能量形成发射光谱，因此用光谱仪可捕捉到发射光谱，5种微粒中处于激发态的是②④⑤，B项错误。激发态粒子能量高，易失去第一个电子，基态原子能量低，电离能较大，且电离能逐级增大，则电离一个电子所需最低能量③>①>④，C项正确。能量越低越易得电子，能量⑤>④>③，则得电子能力⑤<④<③，D项错误。
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