考點(diǎn)08 元素周期律和元素周期表——2023年江蘇省普通高中化學(xué)學(xué)業(yè)水平合格性考試專項(xiàng)精講+測試-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

?考點(diǎn)08 元素周期律和元素周期表
【學(xué)業(yè)要求】
1.了解原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系。2.知道周期與族的概念，能描述元素周期表的結(jié)構(gòu)，知道1～18號元素在周期表中的位置。3.能結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)(原子核外電子排布、原子半徑、元素的主要化合價、最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性、元素的金屬性與非金屬性等)認(rèn)識元素周期律。4.感受元素周期律與周期表在化學(xué)學(xué)習(xí)、科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的重要作用與價值。

一、元素周期律
1．原子序數(shù)
(1)概念：按照核電荷數(shù)由小到大的順序給元素依次編號，這種編號叫作原子序數(shù)。
(2)與其他量的關(guān)系
原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。
2．原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律
(1)核外電子排布的變化規(guī)律

規(guī)律：隨著核電荷數(shù)的遞增，除H、He外元素原子的最外層電子數(shù)呈現(xiàn)從1到8的周期性變化。
(2)原子半徑的變化規(guī)律(稀有氣體除外)
隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)由大到小的周期性變化
①原子電子層數(shù)相同時，最外層電子數(shù)越多，半徑越小。
②最外層電子數(shù)相同時，電子層數(shù)越多，半徑越大。
3．元素性質(zhì)的變化規(guī)律
隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的最高正化合價呈現(xiàn)＋1到＋7(氧、氟除外)、最低負(fù)化合價呈現(xiàn)－4到－1的周期性變化
二、元素的金屬性和非金屬性的變化規(guī)律
1．元素的金屬性變化規(guī)律
(1)判斷元素金屬性強(qiáng)弱的方法
①比較元素的單質(zhì)與水(或酸)反應(yīng)置換出氫的難易程度。置換反應(yīng)越容易發(fā)生，元素原子的失電子能力越強(qiáng)，元素的金屬性越強(qiáng)。
②比較元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物的堿性強(qiáng)弱。一般來說，堿性越強(qiáng)，元素原子失電子的能力越強(qiáng)，元素的金屬性越強(qiáng)。
2．元素的非金屬性變化規(guī)律
(1)判斷元素非金屬性強(qiáng)弱的方法
①比較元素的單質(zhì)與氫氣化合的難易程度以及氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。一般來說，反應(yīng)越容易進(jìn)行，生成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，元素原子得電子的能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)。
②比較元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱。一般來說，酸性越強(qiáng)，元素原子得電子的能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)。
【真題演練】
例1．(2021 .江蘇合格考真題)短周期主族元素X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大：X原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，Y是短周期中金屬性最強(qiáng)的元素，Z與X位于同一主族。下列敘述正確的是
A. 原子半徑r(Z)>r(Y)>r(X)
B. X的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Z弱
C. X、Y、Z三種元素可形成化合物Y2ZX4
D. Y形成的最高價氧化物的水化物是弱堿
【答案】C
【解析】X原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，則元素X為O；Y是短周期中金屬性最強(qiáng)的元素，則元素Y為Na；Z與X位于同一主族，則元素Z為S；
A．根據(jù)同周期從左到右主族元素的原子半徑逐漸減小，同主族從上到下元素的原子半徑逐漸增大，則原子半徑r(Y)>r(Z)>r(X)，A錯誤；
B．O、S處于同主族，同主族從上到下元素的非金屬性逐漸減弱，簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，則X(O)的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Z(S)強(qiáng)，B錯誤；
C．O、S、Na形成Na2SO4，C正確；
D．Y(Na)形成的最高價氧化物的水化物是NaOH，NaOH是強(qiáng)堿，D錯誤；
答案選C。
例2．(2020 .江蘇合格考真題) 聯(lián)合國將2019年定為“國際化學(xué)元素周期表年”，以紀(jì)念門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律150周年。元素周期律把元素及其化合物納入一個統(tǒng)一的理論體系，為系統(tǒng)研究元素及其化合物提供了科學(xué)方法，為發(fā)現(xiàn)和探索新元素、新物質(zhì)提供了有效思路。
③判斷Cl的非金屬性比S的強(qiáng)，可依據(jù)的事實(shí)是（）
A. HCl的熱穩(wěn)定性比H2S的強(qiáng) B. 氯氣能溶于水，硫難溶于水
C. 常溫下，氯單質(zhì)呈氣態(tài)，硫單質(zhì)呈固態(tài) D. AgCl是白色固體，Ag2S是黑色固體
④鋰是第2周期ⅠA族元素，下列有關(guān)鋰元素性質(zhì)推測正確的是（）
A. 最高化合價為+2 B. 原子半徑比鈉的大
C. 單質(zhì)與水的反應(yīng)比鈉更劇烈 D. 最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性比鈉的弱
【答案】 ③. A ④. D
【解析】③判斷非金屬性強(qiáng)弱的方法有：
1.由單質(zhì)的氧化性判斷，一般情況下，氧化性越強(qiáng)，對應(yīng)非金屬性越強(qiáng)；
2.由單質(zhì)和酸或者和水的反應(yīng)程度來看，反應(yīng)越劇烈，非金屬性越強(qiáng)(比如F2 Cl2 Br2 ...)；
3.由對應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性判斷。氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強(qiáng)；
4.由和氫氣化合的難易程度判斷?；戏磻?yīng)越容易,非金屬性越強(qiáng)；
5.由最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性來判斷，酸性越強(qiáng)，非金屬越強(qiáng)，故選：A。
④A. 鋰是第2周期ⅠA族元素，最高化合價為+1，故A錯誤；
B. 鋰與鈉在同一主族，鋰在上面，原子半徑比鈉的小，故B錯誤；
C. 單質(zhì)與水的反應(yīng)比鈉弱，因?yàn)橥恢髯鍙纳系较陆饘傩灾饾u增強(qiáng)，故C錯誤；
D. 同一主族從上到下金屬性逐漸增強(qiáng)，所以最高價氧化物對應(yīng)的水化物堿性比鈉的弱，故D正確；
故選：D。
例3.(2018·江蘇學(xué)測)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，它們原子的最外層電子數(shù)之和為16。Y的單質(zhì)是空氣中含量最多的氣體，Z原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，W是短周期中金屬性最強(qiáng)的元素。下列說法正確的是(　　)
A. X位于元素周期表中第2周期ⅤA族
B. 原子半徑：r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W)
C. X、Y、Z的非金屬性依次減弱
D. 由Z和W組成的化合物不止一種
【答案】D
【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，它們原子的最外層電子數(shù)之和為16。Y的單質(zhì)是空氣中含量最多的氣體，Y是N。Z原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，Z是O；W是短周期中金屬性最強(qiáng)的元素，W是Na，則X的最外層電子數(shù)是16－5－6－1＝4，因此X是C，據(jù)此分析作答。
根據(jù)上述分析可知，
A. 碳元素位于元素周期表中第二周期ⅣA族，A錯誤；
B. 原子半徑：r(W)＞r(X)＞r(Y)＞r(Z)，B錯誤；
C. X、Y、Z的非金屬性依次增強(qiáng)，C錯誤；
D. 由Z和W組成的化合物不止一種，即氧化鈉和過氧化鈉，D正確，
答案選D。
【點(diǎn)睛】準(zhǔn)確判斷出元素的種類是解答的關(guān)鍵，注意元素周期律的靈活應(yīng)用，注意元素周期律與元素及其化合物知識的綜合應(yīng)用。

【核心歸納】1．短周期元素特殊元素的推斷

2．（1）金屬性強(qiáng)弱的比較，是比較原子失去電子的難易，而不是失去電子的多少。如化學(xué)反應(yīng)中，Na失去一個電子，而Al失去三個電子，但Na的金屬性比Al強(qiáng)。
（2）難失電子的原子，不一定得電子一定容易，如稀有氣體原子難失電子，也難得電子。
（3）不一定所有的非金屬元素都有最高價含氧酸，氧元素和氟元素沒有最高價含氧酸。
（4）由H2SO4的酸性大于HClO的酸性，不可以推斷S的非金屬性大于Cl的非金屬性，因?yàn)镠ClO不是Cl元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物，無法判斷兩者的非金屬性強(qiáng)弱。
【過關(guān)檢測】
1.(2022·江蘇合格考模擬)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，X原子核外最外層電子數(shù)是次外層的2倍，Y最高化合價和最低化合價的代數(shù)和為2，Z是同周期中原子半徑最大的元素，W的單質(zhì)為黃綠色氣體。下列說法正確的是(　　)
A.X只能形成一種氫化物
B.原子半徑：r(X)r(W)>r(X)>r(Y)
B.X的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Z的弱
C.最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：Z>W
D.X與Y兩種元素形成的化合物不止一種
3.(2022·江蘇聯(lián)考合格考模擬)已知A、B、C、D、E是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，已知B與E同主族，E原子最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的3倍；元素A的氣態(tài)氫化物和A的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)生成鹽，此鹽是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常用肥料；C是短周期中與水反應(yīng)最激烈的金屬元素，D的三價陽離子與氖原子具有相同的核外電子排布，下列說法正確的是(　　)
A.A與B形成的化合物只有一種
B.原子半徑的大小順序：r(E)>r(D)>r(C)
C.元素E的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比B的強(qiáng)
D.元素A、C、D的最高價氧化物對應(yīng)的水化物兩兩之間能發(fā)生反應(yīng)
4.(2022·鹽城合格考模擬)X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素。X、Y最外層電子數(shù)之和與Z的最外層電子數(shù)相等；X、W在周期表中所處的周期數(shù)均等于其族序數(shù)；Y、Z相鄰且Y的最低負(fù)價的絕對值與W的最高正價數(shù)值相等。下列說法正確的是(　　)
A.原子半徑：r(X)Y
B.原子半徑：W>Z>Y>X
C.元素X和Y只能形成一種化合物
D.Y、Z、W的最高價氧化物對應(yīng)的水化物均能相互反應(yīng)
12.(2022·南京合格考模擬)短周期主族元素X、Y、Z、W、R，它們的原子序數(shù)依次增大，X是原子半徑最小的元素，Y、R同主族且R原子核電荷數(shù)等于Y原子核電荷數(shù)的2倍，Z、W原子的最外層電子數(shù)之和與Y、R原子的最外層電子數(shù)之和相等。下列說法正確的是(　　)
A.X與Y只能形成一種化合物
B.W、R的最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性：W>R
C.Y、R分別與X形成的化合物的熱穩(wěn)定性：Y>R
D.原子半徑：r(Y)r(Z)>r(W)
B.R的氧化物對應(yīng)的水化物為強(qiáng)酸
C.元素Y的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Z的弱
D.X、Y、Z三種元素只能形成共價化合物
14.(2022·啟東合格考模擬)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，且分占三個不同的周期。Y原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，Y與W同主族，Z的主族序數(shù)等于其周期數(shù)。下列說法正確的是(　　)
A.W的原子半徑比Z的大
B.X、Y只能形成一種化合物
C.Z、W的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能發(fā)生反應(yīng)
D.Y的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比W的弱
15.(2022·鹽城合格考模擬)X、Y、Z、W是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素。Y與W同主族，Z所在的族序數(shù)等于周期數(shù)，X、Y最外層電子數(shù)之和為7；X、Z原子的電子數(shù)總和與Y、W原子的電子數(shù)總和之比為7∶12。下列說法正確的是(　　)
A.原子半徑：r(X)Z
D.最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：X>W>Z

【答案解析】
1.D　2.D　3.D　4.B　5.B　6.C　7.D　8.D　9.B
10.C　[由“X、Y、W、Z為四種短周期主族元素”和題圖可知，X、Y為第二周期元素，W、Z為第三周期元素。由“W原子的最外層電子數(shù)與電子層數(shù)相同”可知，W為Al，依此推斷出X為C，Y為N，Z為S。A項(xiàng)，碳元素形成的各類烴，都是碳的氫化物，錯誤；B項(xiàng)，同周期元素原子半徑Al>Si>P，C>N，同主族元素原子半徑Si>C，P>N，所以W、X、Y的原子半徑依次減小，錯誤；C項(xiàng)，C的非金屬性比N弱，所以CH4的熱穩(wěn)定性比NH3小，正確；D項(xiàng)，氫氧化鋁不能溶于稀氨水，錯誤。]
11.D　[X2－、Y＋離子與氖原子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，X是O元素，Y是Na元素；X與W屬于同一主族，W是S元素；X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，Z元素的周期序數(shù)等于主族序數(shù)，Z是Al元素。金屬性：Na>Al，故A錯誤；原子半徑：Na>Al>S>O，故B錯誤；元素Na和O能形成Na2O、Na2O2兩種化合物，故C錯誤；NaOH、Al(OH)3、H2SO4能相互反應(yīng)，故D正確。]
12.C　[X是原子半徑最小的元素，則X為H元素；Y、R同主族且R原子核電荷數(shù)等于Y原子核電荷數(shù)的2倍，則Y為O元素，R為S元素；Z、W原子的最外層電子數(shù)之和與Y、R原子的最外層電子數(shù)之和相等為12，則Z為F元素，W為P元素。A項(xiàng)，H與O能形成H2O和H2O2兩種化合物，錯誤；B項(xiàng)，P、S的最高價氧化物的水化物酸性是H2SO4>H3PO4，錯誤；C項(xiàng)，O的非金屬性比S強(qiáng)，則H2O的穩(wěn)定性比H2S強(qiáng)，正確；D項(xiàng)，O與F同周期，O的原子半徑大于F，錯誤。]
13.C　[Z是地殼中含量最高的元素，即Z為O，Z與R同主族，則R為S，五種元素為短周期元素，且原子序數(shù)依次增大，X的原子半徑比Y的小，因此X為H，W為Na，根據(jù)最外層電子數(shù)之和為19，Y為N。A項(xiàng)，微粒半徑大小比較：一看電子層數(shù)，電子層數(shù)越多，半徑越大，二看原子序數(shù)，電子層數(shù)相同，半徑隨著原子序數(shù)的遞增而減小，因此原子半徑大小順序：Na>N>O，錯誤；B項(xiàng)，S的氧化物有兩種SO2、SO3，SO2對應(yīng)水化物是H2SO3，屬于中強(qiáng)酸，SO3對應(yīng)水化物是H2SO4，屬于強(qiáng)酸，錯誤；C項(xiàng)，氫化物的穩(wěn)定性與非金屬性有關(guān)，非金屬性越強(qiáng)，氫化物越穩(wěn)定，同周期從左向右非金屬性逐漸增強(qiáng)，因此N的氫化物的穩(wěn)定性小于O，正確；D項(xiàng)，可以形成NH4NO3，屬于離子化合物，錯誤。]
14.C　[四種元素分占三個不同的周期，且原子序數(shù)依次增大，X為H，Y的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的3倍，推出Y為O，Y與W同主族，則W為S，Z的主族序數(shù)等于其周期數(shù)，即Z為Al。A項(xiàng)，同周期從左到右半徑逐漸減小，即Al>S，錯誤；B項(xiàng)，H和O形成的化合物可能是H2O，也可能是H2O2，錯誤；C項(xiàng)，Al的最高價氧化物對應(yīng)水化物是Al(OH)3，S的最高價氧化物對應(yīng)水化物是H2SO4，氫氧化鋁表現(xiàn)兩性，發(fā)生2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O，正確；D項(xiàng)，非金屬性越強(qiáng)，其氫化物越穩(wěn)定，O的氧化性強(qiáng)于S，因此O的氫化物的熱穩(wěn)定性比S的強(qiáng)，錯誤。]
15.C　[Z所在的族序數(shù)等于周期數(shù)，短周期中Z可能是H、Be、Al中的一種，但是由于Z是原子序數(shù)較大的第三種，所以Z一定不是H元素。如果Z是Be，則X、Y分別為H、Li，二者最外層電子數(shù)之和為2，不符合題目要求，所以Z只能是Al?！癤、Z原子的電子數(shù)總和與Y、W原子的電子數(shù)總和之比為7∶12”，分別用x、y、z、w代表它們的電子總數(shù)，則＝，即＝，討論如下：①x＋13＝14時，y＋w＝24，則x＝1，X為H元素，同主族的Y與W只能是8號元素O與16號元素S；②x＋13＝21時，則y＋w＝36，可得x＝8，為O元素，而y與w必有一種元素原子核外電子>18，不符合“短周期元素”的要求。由此可以判斷x＋13>21的情況也不存在，所以四種元素依次為H、O、Al、S。A項(xiàng)，由于Al與S電子層數(shù)相同，所以原子序數(shù)較大的S元素原子半徑較小，即r(S)H2S，錯誤；D項(xiàng)，同周期主族元素的原子半徑隨核電荷數(shù)增大而減小，則X、Y、Z、W的原子半徑大小關(guān)系是r(X)W>Z，則元素的最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：Y>X>W>Z，C項(xiàng)正確；元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價氧化物對應(yīng)氣態(tài)水化物的酸性越強(qiáng)。由于元素的非金屬性：X>W>Z，所以它們的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：X>

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