元素周期律和元素周期表的誕生是19世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的重大成就之一，具有重要的哲學(xué)意義、自然科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。門捷列夫在研究元素周期表時(shí)，科學(xué)地預(yù)言了11種尚未發(fā)現(xiàn)的元素，為它們?cè)谥芷诒碇辛粝驴瘴?。例如，他認(rèn)為在鋁的下方有一個(gè)與鋁類似的元素“類鋁”，并預(yù)測(cè)了它的性質(zhì)。1875年，法國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這種元素，將它命名為鎵。鎵的性質(zhì)與門捷列夫推測(cè)的一樣。門捷列夫還預(yù)測(cè)在硅和錫之間存在一種元素——“類硅”，15年后該元素被德國化學(xué)家文克勒發(fā)現(xiàn)，為了紀(jì)念他的祖國，將其命名為“鍺”。你知道門捷列夫是如何做出如此準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)的嗎？門捷列夫作出這一偉大預(yù)言的科學(xué)依據(jù)是什么？元素周期表中元素性質(zhì)之間存在著怎樣的內(nèi)在聯(lián)系呢？
1．元素周期表中，同一周期從左到右，金屬性逐漸_______，非金屬性逐漸_______；同一主族自上而下，金屬性逐漸_______，非金屬性逐漸_______。2．元素周期表中，第三周期中金屬與非金屬分界處的元素是_________和_________。3．常用作半導(dǎo)體材料的硅，在元素周期表中的位置是__________________。
一、元素周期表的分區(qū)及化合價(jià)規(guī)律1．元素周期表與元素周期律的關(guān)系元素周期律的發(fā)現(xiàn)，對(duì)化學(xué)的發(fā)展有很大影響。_____________是_____________的表現(xiàn)形式，反映了元素之間的___________，是學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用化學(xué)的一種重要工具。
2．元素周期表的金屬區(qū)和非金屬區(qū)
(1)請(qǐng)?zhí)顚懗鰣D中序號(hào)所示的內(nèi)容①_______?、赺______?、踎______　④_______?、輄____　⑥_____?、達(dá)______?、郷________(2)分界線的劃分：沿著周期表中____________________和_________________之間畫一條虛線，虛線的左面是_______元素，右面是_________元素。(3)分界線附近的元素，既能表現(xiàn)出一定的_________，又能表現(xiàn)出一定的___________，故元素的_________和___________之間沒有嚴(yán)格的界線。
B、Si、As、Te、At　
Al、Ge、Sb、P　
(4)周期表的左下方是金屬性最強(qiáng)的元素，是_____元素(放射性元素除外)；右上方是非金屬性最強(qiáng)的元素，是_____元素；最后一個(gè)縱行是0族元素。3．元素化合價(jià)與元素在周期表中位置的關(guān)系(1)價(jià)電子元素的化合價(jià)與原子的_____________有密切關(guān)系，所以，元素原子的_____________也叫價(jià)電子。主族元素的價(jià)電子是_____________，過渡元素的價(jià)電子包括最外層電子及次外層或倒數(shù)第三層的部分電子。
(2)主族元素最高正化合價(jià)＝___________＝_______________(價(jià)電子數(shù))。(3)非金屬元素的化合價(jià)①最高正化合價(jià)等于原子所能失去或偏移的_______________。②最低負(fù)化合價(jià)等于使它達(dá)到________穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需要得到的電子數(shù)。
二、元素周期表和元素周期律的應(yīng)用1．元素的位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的關(guān)系元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。可根據(jù)元素在周期表中的位置推測(cè)元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，也可以根據(jù)元素的原子結(jié)構(gòu)推測(cè)其在周期表中的位置和性質(zhì)。其關(guān)系可表示為
2．尋找新元素3．發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的新用途
1．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)。下列說法正確的是(　　)A．同一元素不可能既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性B．第三周期主族元素的最高正化合價(jià)等于它所處的主族序數(shù)C．短周期元素形成離子后，最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D．同一主族的元素的原子，最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相似
解析：元素周期表中處于金屬與非金屬交界處的元素通常表現(xiàn)一定的金屬性與非金屬性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；第三周期元素的最高正價(jià)等于最外層電子數(shù)，等于主族序數(shù)，B項(xiàng)正確；氫原子變成氫離子后，H＋沒有電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；同一主族元素的原子，最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)具有相似性和遞變性，不完全相同，D項(xiàng)正確。
2．某元素原子M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3.5倍，則該元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為(　　)A．HNO3　　　　B．H3PO4C．H2SO4　　　　D．HClO4解析：元素的原子M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3.5倍，則該原子M層電子數(shù)為7，故M為Cl元素，最高正化合價(jià)為＋7，該元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為HClO4，D項(xiàng)正確。
3．下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A．作半導(dǎo)體材料的元素大多數(shù)位于周期表中金屬元素和非金屬元素的交界線附近B．農(nóng)藥中常含有的元素通常在元素周期表的右上方區(qū)域內(nèi)C．構(gòu)成催化劑的元素通常在元素周期表的左下方區(qū)域內(nèi)D．在周期表過渡元素中尋找作耐高溫和耐腐蝕的合金材料的元素解析：構(gòu)成催化劑的元素為過渡金屬元素，在周期表過渡元素中尋找，故選C。
元素的位置、原子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的關(guān)系
1．什么元素(放射性元素除外)的金屬性最強(qiáng)？什么元素的非金屬性最強(qiáng)？分別位于元素周期表中的什么位置？2．如果已知X、Y為周期表中相鄰的兩元素，且它們的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱為X>Y，能否確定它們的相對(duì)位置？探究提示：1．銫的金屬性最強(qiáng)，氟的非金屬性最強(qiáng)，分別位于元素周期表的左下角和右上角。2．可根據(jù)元素非金屬性的變化規(guī)律確定它們的相對(duì)位置。由已知條件可確定非金屬性為X>Y，所以，如果它們同周期，則X在Y的右面；如果它們同主族，則X在Y的上面。
知識(shí)歸納總結(jié)：1．位—構(gòu)—性關(guān)系圖示
2．結(jié)構(gòu)與位置的互推：(1)掌握四個(gè)關(guān)系式。①電子層數(shù)＝周期數(shù)②質(zhì)子數(shù)＝原子序數(shù)③主族元素原子最外層電子數(shù)＝主族序數(shù)④主族元素的最高正價(jià)＝族序數(shù)(氧、氟除外)，最低負(fù)價(jià)＝主族序數(shù)－8
(2)同主族上下相鄰元素原子序數(shù)的位置、關(guān)系及實(shí)例。
3．性質(zhì)與位置的互推：(1)根據(jù)元素的性質(zhì)可以推知元素在周期表中的位置：若同周期元素A、B、C的金屬性逐漸增強(qiáng)，則A、B、C在同周期中按照C、B、A的順序從左到右排列。(2)根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系可以推斷元素的性質(zhì)：若同主族元素A、B、C在同一主族中從上往下排列，則可推知A、B、C的單質(zhì)的氧化性依次減弱或還原性依次增強(qiáng)。
4．結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的互推：(1)若某元素原子的最外層電子數(shù)小于4，則該元素原子在反應(yīng)中容易失電子；若某元素原子的最外層電子數(shù)大于4，則該元素原子在反應(yīng)中容易得電子。(2)若某元素原子在反應(yīng)中容易得電子，則該元素原子的最外層電子數(shù)大于4；若某元素原子在反應(yīng)中容易失電子，則該元素原子的最外層電子數(shù)小于4。
5．比較元素性質(zhì)時(shí)，有時(shí)需要借助參照物，如比較Ca(OH)2和Al(OH)3的堿性大小，因?yàn)镃a與Al既不屬于同周期又不屬于同主族，可借助鎂元素進(jìn)行判斷，三種元素在周期表中的位置如圖：故金屬性：Ca>Mg>Al，堿性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。
6．元素“位、構(gòu)、性”規(guī)律中的特例：(1)絕大多數(shù)原子的原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，只有氕(H)無中子。(2)元素周期表中的周期一般都是從金屬元素開始，但第1周期例外，是從氫元素開始的。(3)所有元素中，碳元素形成的化合物種類最多。(4)非金屬單質(zhì)一般不導(dǎo)電，但石墨導(dǎo)電，晶體硅是半導(dǎo)體。(5)氟無正價(jià)，氧無最高正價(jià)；在Na2O2中氧顯－1價(jià)，在NaH中氫顯－1價(jià)。點(diǎn)撥：(1)只有主族元素的最外層電子數(shù)等于主族序數(shù)。(2)難得電子的原子不一定易失電子，如稀有氣體原子。
　(2021·杭州高一檢測(cè))下表為元素周期表中短周期的一部分，Y元素最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的代數(shù)和為4，下列敘述正確的是(　　)A．原子半徑：WYC．氫化物的熱穩(wěn)定性：WS，只能比較其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱，而D項(xiàng)沒有說明是否為最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，故無法判斷，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
〔素養(yǎng)應(yīng)用1〕短周期元素甲～戊在元素周期表中的相應(yīng)位置如表所示，下面判斷正確的是(　　)A．原子半徑：丙丁>戊D．最外層電子數(shù)：甲>乙解析：同周期元素原子半徑從左至右是依次減小的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；同主族元素金屬性自上而下是增強(qiáng)的，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；同周期元素的金屬性從左至右越來越弱，故對(duì)應(yīng)氫氧化物的堿性是逐漸減弱的，故C項(xiàng)正確；同周期元素的原子最外層電子數(shù)從左到右越來越多，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
把握“位、構(gòu)、性”關(guān)系進(jìn)行元素判斷
〔即時(shí)訓(xùn)練〕古詩云：“唯有兒時(shí)不可忘，持艾簪蒲額頭王?！币馑际钦f端午節(jié)這天，孩子們拿了艾葉，戴上菖蒲，額頭上用雄黃酒寫了“王”字，以辟邪防疫。把雄黃酒灑在墻角、床底等處，可以驅(qū)蟲，清潔環(huán)境。雄黃是一種礦物質(zhì)，俗稱“雞冠石”，其主要成分是硫化砷，As位于元素周期表第ⅤA族，另外第ⅥA族元素Se在生活中有廣泛應(yīng)用。砷元素的最高價(jià)態(tài)是幾價(jià)？試比較As、Se的氫化物哪個(gè)熱穩(wěn)定性強(qiáng)。______________。
1．(2021·壽光高一檢測(cè))近年來，我國在超導(dǎo)研究方面居世界領(lǐng)先地位，鉈(Tl)是超導(dǎo)體的組成成分之一，鉈位于第六周期ⅢA族。下列對(duì)鉈的性質(zhì)推導(dǎo)可能正確的是(　　)①鉈是易導(dǎo)電的銀白色金屬?、赥l(OH)3是兩性氫氧化物　③Tl3＋的氧化能力比Al3＋的強(qiáng)?、軉钨|(zhì)能跟稀HNO3反應(yīng)生成硝酸鹽A．①④　　　　B．②③C．只有①　　　　D．只有④解析：鉈位于第六周期ⅢA族，與Al同族，同主族元素，隨著原子序數(shù)增大，元素原子失電子能力逐漸增強(qiáng)，金屬離子的氧化性逐漸減弱，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性逐漸增強(qiáng)。故①④正確。
2．我國科學(xué)家陳竺院士獲得了一項(xiàng)國際大獎(jiǎng)——美國血液學(xué)會(huì)頒發(fā)的歐尼斯特·博特勒獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)是為表彰他利用砒霜治療“急性早幼粒細(xì)胞白血病”研究中取得的突出成就。砒霜主要成分為三氧化二砷。下列敘述正確的是(　　)A．砷元素的最高化合價(jià)為＋3B．砷元素是第5周期的主族元素C．砷原子的第3個(gè)電子層含有18個(gè)電子D．與砷同主族的上一周期元素原子序數(shù)為25
3．鍺是一種重要的半導(dǎo)體材料，用于制造晶體管及各種電子裝置。鍺(Ge)是第四周期第ⅣA族元素，門捷列夫把它命名為類硅，處于周期表中金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上，銅礦、鐵礦、硫化礦以至巖石、泥土和泉水中都含有微量的鍺。下列敘述正確的是(　　)A．鍺是一種金屬性很強(qiáng)的元素B．鍺的單質(zhì)具有半導(dǎo)體的性能C．鍺化氫(GeH4)穩(wěn)定性很強(qiáng)D．鍺酸(H4GeO4)是難溶于水的強(qiáng)酸
解析：鍺處于金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上，元素金屬性和非金屬性都較弱，反應(yīng)中既不易得電子，也不易失去電子，常用作半導(dǎo)體材料；鍺化氫(GeH4)穩(wěn)定性很弱；鍺和硅處于同一主族，主族元素的非金屬性從上到下逐漸減弱，則硅的非金屬性大于鍺，非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)，所以鍺酸酸性比硅酸弱，為弱酸。硅酸不溶于水，推知鍺酸(H4GeO4)應(yīng)難溶于水，故D錯(cuò)誤。
4．1868年，門捷列夫經(jīng)過多年的艱苦探索發(fā)現(xiàn)了自然界中一個(gè)極其重要的規(guī)律——元素周期規(guī)律。這個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)是繼原子分子論之后，近代化學(xué)史上的又一座光彩奪目的里程碑。根據(jù)提供的條件推斷元素，并按要求填空：
(1)已知，某元素原子核外有3個(gè)電子層，其最外層電子數(shù)為7，最高價(jià)氧化物的化學(xué)式是什么？最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是什么？寫出其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2)第3周期元素，其最外層電子數(shù)與電子層數(shù)相同。該元素最高價(jià)氧化物的化學(xué)式是什么？寫出最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物與強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式。(3)原子序數(shù)依次遞增的同周期四種元素，它們氫化物的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)都與Ar相同，這些氫化物的化學(xué)式分別是什么？

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第二節(jié) 元素周期律

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