元素周期律元素周期表知识点辨析暨典例解析

元素周期律和元素周期表编排原则决定了归纳原子结构的周期性变化编排原则决定了归纳原子结构的周期性变化元素性质的周期性变化具体表现形式元素周期律元素周期表核外电子排布的周期性变化原子半径的周期性变化元素的主要化合价的周期性变化元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化①按原子序数递增的顺序从左到右排列②将电子层数相同的元素排成一个横行③把最外层电子数相同的元素（个别例外）排成一个纵行元素的金属性与非金属性的周期性变化一．元素周期律8Li～Ne2H～He8Li～Ne2H～He与原子结构关系元素种类始终元素周期数=电子层数主族数=最层外电子数三短(主族)一二三五六七七周期16个族（7主7副Ⅷ族0族）①原子半径②主要化合价③金属性非金属性④气态氢化物稳定性⑤最高价氧化物水化物酸碱性性质递变元素周期表结构四8Na～Ar18K～Kr18Rb～Xe32Cs～Rn32Fr～三长(主副族)一不全【易错指津】1．主族金属元素的阳离子都一定满足最外层2电子或8电子结构，该说法是错误的。对于第四周期ⅣA～ⅦA族元素其次外层电子数为18，如31Ga（各层电子数为2、8、18、3）其Ga3+离子的最外层电子数为18。不要被常见的主族元素的阳离子最外层电子数为2或8所迷惑。2．ⅡA～ⅢA同周期相邻的两元素其原子序数相差可为1、11、26。因其两族元素间存在一过渡元素（其中六、七周期又存在镧系元素和锕系元素）。3．应用元素周期律和元素在周期表的位置推导未知元素的性质时，防止机械类比，如Be、Al性质相似，但氧化铍的化学式为BeO而不是Be2O3。4．应用周期表导出元素再求化学式时，对C元素应考虑C元素形成的有机物，以防漏选。5．试题常用筛选法、具体法、定位法判断法、逻辑推理法等解题。【典型例题评析】例1X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构，下列叙述正确的是（1996年全国高考题）A.X的原子序数比Y的小B.X原子的最外层电子数比Y的大C.X的原子半径比Y的大D.X元素的最高正价比Y的小思路分析：本题主要考查元素周期律和元素周期表知识的应用和逻辑推理能力。A：X元素失去电子后与Y元素得到电子后的电子数相等，说明X元素的原子序数大于Y元素的原子序数，A错；B：X元素应为金属元素，最外层电子数小于或等于4，Y元素为非金属元素，最外层电子数大于或等于4，B错；C：X原子比Y原子多一电子层，且X为金属元素，Y为非金属元素，所以半径大；D：X元素有阳离子，为金属元素，Y元素为阴离子，为非金属元素，非金属元素的最高正价高于金属元素的最高正价。一题多解：根据“X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构”，已知阴离子与该原子具有相同电子层数，阳离子比该原子少一个电子层，氩原子是第三周期的惰性元素，它们在元素周期表中的位置是：3YAr4X从上述划草图可知，X、Y在相邻周期，Y在X元素的上一周期，是非金属，X的原子序数比Y大，A错。X是金属元素，原子的最外层电子数X比Y少，B错。X原子半径比Y大，因为X元素比Y多一个电子层，X是金属元素，相同周期中是原子半径较大者。在相同周期里元素的原子半径从左到右逐渐减小，Y元素是同周期中原子半径较小者，因此，X的原子半径一定大于Y，C对。X原子在第四周期，可能是钾、钙等，阳离子的电子层结构和惰性元素氩相同，X的最高正价可能是+1、+2等，Y元素可能是第三周期的磷、硫、氯等，它们的阴离子与氩原子具有相同的电子层结构，其最高正价分别为+5、+6、+7，所以X元素的最高正价比Y元素小，D对。答案：C、D方法要领：依据离子结构特点推断元素在周期表中位置是解本题的关键。把X、Y元素在元素周期表中定位后，它们的原子结构、电子层数、最外层电子数、最高正价以及原子半径递变规律都能顺利推断了。要注意将原子半径大小的比较与阴、阳离子半径大小的比较严格区别开来。其规律是-----电子层结构相同的单离子:①所在周期:阴离子n周期,阳离子在n+1周期②原子序数:阳离子>阴离子③微粒半径：阴离子>阳离子④元素最高正价：阴离子的元素>阳离子的元素用一句话概括：“阴前阳下，径小序大”，即与稀有气体元素同周期的阴离子，和该稀有气体元素下周期的阳离子，及这种稀有气体元素的原子，三者具有相同的电子层结构。原子序数大者，微粒的半径小。想一想：题干中“氩”如改为“氖”后，答案还一样吗？（D不行）。例2下列说法错误的是（全国高考题）A.原子及其离子核外电子层数等于该元素所在的周期数B.元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素C.除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8D.同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同思路分析：只有原子的核外电子层数等于该元素所在的周期数而不是离子，A错误；同位素的化学性质基本相似，而物理性质不相同，如同位素的相对原子质量就各不相同，D错误。答案：A、D方法要领：掌握同位素原子的性质（同位素:（1）与元素对比:同位素既论种类又论个数,元素只论种类不论个数.同位素包括在元素中；（2）特性:①同一元素的各同位素化学性质几乎完全相同②天然存在元素里,不论是游离态还是化合态,各同位素所占的个数比不变）、原子结构与周期表结构的关系，记住周期表的结构，知道过渡元素均为金属元素。例3X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这3种元素组成的化合物的化学式不可能是（1999年全国高考题）A.XYZB.X2YZC.X2YZ2D.X2YZ3思路分析：原子最外层电子数为1、4、6的短周期元素分别是：“1”——H、Li、Na，“4”——C、Si，“6”——O、S。可将H、C、O三元素作为代表，它们可组成的物质有：H2CO3、HCHO、HCOOH等，将其与题中选项对照，即得答案。答案：A方法要领：本题为纠正“题海战术”而专门设计的考题，有新意。过去高考涉及的是无机物，社会上流传的也是类似的题目，考生在解题用一些固定的思路或解题模式，往往容易漏选或错选。因此，解题应注意：如果肯定判定物质含有碳元素的话，则不仅要考虑含氧无机酸，还要考虑有机物。可用具体物质代入法较直观、准确作出判断。在元素推断中，一般是根据主族元素的可能价态来判定化学式的正误。但特别应注意的是有机物中碳的价态，及氮元素的价态数目较多，不能只考虑对应族产生的价态，而忽视了这两种元素价态的特殊性。例4X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，则X和Y形成的化合物的化学式可表示为（1998年全国高考题）A.XYB.XY2C.XY3D.X2Y思路分析：依题意X原子的最外层如果是M层，所排电子数应为4（是L层的一半），则它是Si，那么Y就应该是在第二周期，是Li；Li与Si只能生成Li4Si，选项中没有。若X原子的最外层如果是L层，所排电子数应为1（是L层的一半），则它是Li，那么Y就应该是在第一周期，是H；H与Li生成金属氢化物，化学式应为LiH，符合A选项。答案：A方法要领：表面看此题较简单，但却隐含着考生不熟知的金属氢化物（LiH）的知识。解题中根据原子结构信息推断元素在周期表中的位置，以确定具体的元素是哪一种，是解答包括本题在内的同类题型的基本方法，问题是在短周期元素中，不仅要注意第二、三周期的元素，还要考虑到第一、二周期的元素。例5已知短周期元素的离子，aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（上海市高考题）A.原子半径A＞B＞D＞CB.原子序数d＞c＞b＞aC.离子半径C＞D＞B＞AD.单质的还原性A＞B＞D＞C思路分析：四种元素在元素周期表中的位置为CD，由此可推知，原子半径为BAB>A>C>D，原子序数为a>b>d>c，还原性为B>A>C>D。答案：C方法要领：抓住电子层结构相同的特点，推出其在元素周期表中的位置，根据元素周期律判断；电子层结构相同的离子，其核电荷数越大则离子半径越小。例6已知（Be）的原子序数为4。下列对铍及其化合物的叙述中，正确的是（1997年全国高考题）A.铍的原子半径大于硼的原子半径B.氯化铍分子中铍原子的最外层电子数是8C.氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱D.单质铍跟冷水反应产物为氢气思路分析：由Be的原子序数为4，可推知它位于第二周期、第ⅡA族。根据其位置及同周期、同主族元素原子结构和性质的递变规律，其原子半径大于B，A正确；碱性Be(OH)2比Ca(OH)2弱，C正确；Be的金属性小于Mg，已知Mg跟冷水不反应，Be就更不可能，故D错误；Be原子的最外层电子数是2个，在BeCl2分子中Be最外层2个电子跟Cl共用两对电子，其最外层电子数为4个，B错误。答案：A、C方法要领：抓住元素“构”、“位”、“性”三者的互推关系，对于主族元素（特别是短周期元素）有关问题的推断十分简便。原子序数=Z周期数=n主族数=e原子序数=Z周期数=n主族数=e金属性：n>e两性：m=e非金属性n<e构质子数：Z电子层数：n最外层电子数：e性性质化合价最高正价=e负价=e-8位解答元素推断题，主要掌握下列一些规律和方法：1．原子结构与元素在周期表中的位置关系规律（见上述“三角互推关系”）2．根据原子序数推断元素在周期表中的位置记住稀有气体元素的原子序数：2、10、18、36、54、86。用原子序数减去比它小的而相近的稀有气体元素原子序数，即得该元素所在的纵行数。第1、2纵行为ⅠA、ⅡA族，第13～17纵行为ⅢA～ⅦA族，18纵行为零族（对于短周期的元素，其差即为主族序数）。3．周期表中特殊位置的元素（1）族序数等于周期数的元素：H、Be、Al；（2）族序数等于周期数2倍的元素：C、S；（3）族序数等于周期数3倍的元素：O；（4）周期数是族序数2倍的元素：Li；（5）周期数是族序数3倍的元素是：Na；（6）最高正价不等于族序数的元素是：O、F。4．元素性质、存在、用途的特殊性（1）形成化合物种类最多的元素，或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：C；（2）空气中含量最多的元素，或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N；（3）常温下呈液态的非金属单质元素是：Br；（4）最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素是：Be、Al；（5）元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物起化合反应的元素是：N，起氧化还原反应的元素是：S；（6）元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素是：S。5．元素化合价规律（1）最高正价=最外层电子数，非金属的负化合价=最外层电子数-8，最高正价数和负化合价绝对值之和为8；其代数和分别为：2、4、6。（2）化合物氟元素、氧元素只有负价（-1、-2），但HFO中F为0价；金属元素只有正价；（3）化合价与最外层电子数的奇、偶关系：最外层电子数为奇数的元素，其化合价通常为奇数，如Cl的化合价有+1、+3、+5、+7和-1价。最外层电子数为偶数的元素，其化合价通常为偶数，如S的化合价有-2、+4、+6价。例7甲、乙是周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能是（2000年全国高考题）A.x+2B.x+4C.x+8思路分析：本题考查周期表的构成情况，在短周期中有两种情况：若为一、二周期，同族只相差2，故A正确；若二、三周期，同族相差8，故C正确；若在长周期中，又分为两种情况，其中第四、五两周期，它们要相差18纵行，因此差为18，故D正确；若为第五、六两周期，应多出一镧系（14种元素），故相差32种元素，因此只有B不可能。答案：B方法要领：有关周期表的构成特点应特别注意：①纵行的个位为族序数：如第13纵行，个位为3，它应为ⅢA；第12纵行，个位为2，因此为ⅡB。②镧系和锕系周期表中的位置应该明确。具体见下表：ⅠAⅡAⅢB～ⅦBⅧⅠBⅡBⅢA～ⅦA0最外层电子数1237212372、8主族数与最外层电子数主族数=最外层电子数周期数与电子层数周期数=电子层数次外层电子数2、82、82、8、18纵行数123～78～101112131718元素周期律和元素周期表是一个重要的考点，在复习时应突出它的重要地位。例8设想你去某外星球做了一次科学考察,采集了该星球上十种元素单质的样品,为了确定这些元素的相对位置以便系统地进行研究,你设计了一些实验并得到下列结果:（1999年上海高考题）单质ABCDEFGHIJ熔点（℃-150550160210-50370450300260250与水反应∨∨∨∨与酸反应∨∨∨∨∨∨与氧气反应∨∨∨∨∨∨∨∨不发生化学反应∨∨相对于A元素的原子质量1.08.015.617.123.831.820.029.63.918.0按照元素性质的周期性递变规律，试确定以上十种元素的相对位置，并填入下表：ABH思路方法：阅读题干接受新信息，在分析、比较表格中各元素的共性和个性能基础上，进行归纳综合，然后，把“元素性质的周期递变规律”这一已学过的知识迁移到新的情景中，从中确定出题中十种元素的相对位置。而不是先确定A～F是什么元素，再排出它们在周期表的位置。这样做去考虑会使人走入死胡同，因为根据题中的信息无法确定A～F是什么元素。本题要求有较强的分析、比较、归纳能力，注意突破思维定势。事实上要排出答案所填空的结论，的确有一些无把握的因素，突出的是B、F、G、H性质相似，在题给填空表中安排在不同的排；如果以相似类排成一纵行，D、J则必须位于上、下空格，这就与相对原子质量的递增顺序发生矛盾。所有矛盾都要让位于以相对原子质量递增顺序为基本原则，所以D和J只能分占两行。解题的关键是突破思维定势。首先从熔点和不发生化学反应两栏可确定A、E为稀有气体元素，再从元素性质可得出：B、F、G、H性质相似，I、C性质相似，D、J性质相似，结合相对于A元素的相对原子质量大小顺序：FHEGJDCBIA，可确定它们相对位置。答案：AIBCDJGEHF解题要领：通过阅读题干接受新的信息，在分析、比较表格中各元素的共性的基础上，进行归纳综合，然后，把“元素性质的周期性递变”这一思想迁延到新的情境中，从中筛选出解题的方法。例9不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如右图所示。试根据元素在周期表中的