第10讲元素周期律和元素周期表(原卷版+解析)

第10讲元素周期律和元素周期表教学目标从周期和族的角度认识元素在元素周期表的位置，理解元素在元素周期表的位置和元素的性质之间的关系，初步构建“位”、“性”二维认识模型。通过事实证据和实验探究，构建元素周期律，形成证据推理的基本思路。通过运用元素周期律寻找新物质，感悟“性质决定用途”的学科观念。模块一模块一元素周期表知识预习知识预习元素周期表1．元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映出了各元素之间的相互联系的规律。2．元素周期表的排列规则：(1)把电子层数相同的元素，按原子序数递增顺序自左而右排成横行。(2)把原子最外层电子数相同的各元素，按原子序数递增的顺序自上而下排成纵行。3．元素周期表的结构及相关定义(1)元素周期表的结构(2)周期：具有相同电子层数而又按原子序数递增顺序排列的一系列元素称为一个周期。(3)族：具有相同的最外层电子数，而又按原子序数递增的顺序自上而下排列的一系列元素称为一个族。元素周期表中共18个纵行分16个族，它们在元素周期表中的排列如下：【归纳】主族是由长周期元素和短周期元素共同构成的族，但由长周期和短周期构成的族也不一定是主族元素，如O族元素。只由长周期元素构成的族为副族。元素周期表中元素性质的递变规律性质同周期(从左→右)同主族(从上→下)原子半径逐渐减小逐渐增大电子层结构电子层数同，最外层电子数增多电子层数递增，最外层电子数相同失电子能力(得电子能力)逐渐减小(逐渐增大)逐渐增大(逐渐减小)金属性(非金属性)逐渐减弱(逐渐增强)逐渐增强(逐渐减弱)主要化合价最高正价(+1～+7)，非金属负价=-(8-族序数)最高正价=族序数(0、F除外)，非金属负价=-(8-族序数)最高价氧化物对应水化物的酸、碱性酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强非金属气态氢化物形成难易及稳定性形成由难→易，稳定性逐渐增强形成由易→难，稳定性逐渐减弱元素周期表中元素的“位、构、性”的关系1．“位、构、性’’的关系结构位置，即有什么样的结构，就可根据结构判断出元素在周期表中的位置。由结构和位置可推出元素及其化合物具有的性质。具体内容如下：(1)核外电子层数=周期序数(2)主族元素的最外层电子数=价电子数=主族序数=最高正价数(3)原子：质子数=原子序数=原子核外电子数=核电荷数(4)最低负化合价绝对值=8-主族序数(限第ⅣA～第ⅦA)(5)原子半径越大，失电子越易，还原性越强，金属性越强，形成的最高价氧化物对应的水化物碱性越强，其离子的氧化性越弱。(6)原子半径越小，得电子越易，氧化性越强，非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，形成的最高价氧化物的对应水化物酸性越强，其离子的还原性越弱。(7)主族元素的最高正价数等于主族序数，等于主族元素原子的最外层电子数，其中氧、氟无最高正价。(8)主族元素的最高正价数与最低负价数的绝对值之和为8，绝对值之差为0、2、4、6的主族依次为第ⅣA、第VA、第ⅥA、第ⅦA族。(9)非金属元素的正价一般相差2，如氯元素正化合价有+7、+5、+3、+1等，某些金属也符合此规律，如锡元素正化合价有+4、+2价。(10)短周期正价变化随原子序数递增，同周期有一个+1到+7价的变化(第3周期第ⅠA～第ⅦA)；长周期有两个+1到+7价的变化(第4、5周期第ⅠA～第ⅦB，第ⅠB～第ⅦA)。元素周期表中的递变规律(“三角”规律)。若A、B、C三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。(D不能参与排列)(1)原子半径：C>A>B；(2)金属性：C>A>B；(3)非金属性：B>A>C。元素周期表中的相似规律：(1)同主族元素性质相似；(2)元素周期表中位于对角线位置(图中A、D位置)的元素性质相似，如Li与Mg、Be与Al、B与Si等；(3)相邻元素性质差别不大。【例1】国际无机化学命名委员会在1989年作出决定，把长式周期表原先的主、副族及族号取消，由左向右改为第l～18列，碱金属为第1列，稀有气体为第18列，按这个规定，下列说法不正确的是()。A．第15列元素的最高价氧化物为R2O5B．第2列元素中肯定没有非金属元素C．第17列元素的第一种元素无含氧酸D．第16、17列元素都是非金属元素【例2】下列说法正确的是()A．同周期主族元素的原子半径以第ⅦA族元素的最大B．所有主族元素的最高正化合价均等于它的族序数C．第1A族、第ⅡA族元素的原子，其半径越大，越容易失去电子D．第ⅥA族、第ⅦA族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子模块二模块二元素周期律知识预习知识预习1．元素周期律定义：元素的性质随着原子序数的递增而呈现的周期性变化规律即元素周期律。2．元素周期律的内容：(1)原子半径的周期性变化规律随着元素原子序数的递增，电子层数相同的元素的原子半径呈现出从大到小的周期性变化规律。(见下表)原子序数原子半径的变化3～90.152nm→0.071nm大→小11～170.186nm—}0.099nm大→小【归纳】影响原子、离子半径大小的因素①电子层数相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力，原子半径。②核电荷数相同时，核外电子数越大，原子核对核外电子的吸引力，原子半径，反之越小。如r(O)≤r(O2-)。③核外电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力，半径。如r(O2-)>r(Na+)。④最外层电子数相同时，电子层教越多，最外层电子离核，原子半径。如r(Na)<r(K)(2)元素的主要化合价的周期性变化规律随着元素原子序数的递增，元素的主要化合价呈现出从+1～+7、-4～-1的周期性变化规律。3～18号元素的主要化合价见下表：LiBeBCNOFNe+1+2+3+4-4+5-3-2-1NaMgAlSiPSClAr+1+2+3+4-4+5-3+6-2+7-1同主族，元素的化合价基本相同。主族元素的最高正化合价等于它所在主族的序数。非金属元素的最高正化合价和它的负化合价绝对值的和等于8。一般情况下，氧和氟由于非金属性很强，在化合物中不表现出正的化合价，即只有一2和一1价。(3)原子核外电子排布的周期性变化规律随着元素原子序数的递增，每隔一定数目的元素，元素原子核外最外层电子重复出现1个递增到8个(第一层例外)，呈现周期性变化的规律。(见下表)原子序数电子层数最外层电子数达到稳定结构时的最外层电子数1～211～223～1021～8811～1831～883．元素周期律的本质元素周期律的本质是。随着原子序数的递增，增加的核电荷对核外电子产生的引力大于因电子数增加后与其它电子间的斥力，导致电子层数相同的元素原子半径减小，对核外电子的吸引力增加而越难失去电子，故金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。4．金属性和非金属性元素的金属性和非金属性的强弱取决于元素原子得失电子能力的强弱。得电子能力越强，则元素的非金属性越强；失电子能力越强，则元素的金属性越强。金属性强弱的判断依据：元素单质跟水(或酸)反应置换出氢的难易程度，以及它最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。如果元素的单质跟水(或酸)反应置换出氢气容易，而且它的氢氧化物碱性强，这种元素金属性就强，反之则弱。非金属性强弱的判断依据：最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，或跟氢气生成气态氢化物的难易程度以及气态氢化物的稳定性来判断。如果元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强，或者它跟氢气生成气态氢化物容易且产物稳定，这种元素的非金属性就强，反之则弱。(1)最外层电子数相同的元素金属性和非金属性递变规律最外层电子数相同，随着核电荷数(原子序数)的递增，电子层数增多，原子半径相应增大，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。（2）电子层数相同的元素金属性和非金属性递变规律元素原子核外的电子层数相同，但随着核电荷数(原子序数)的递增，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，因此，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强，它们气态氢化物的热稳定性逐渐增强。【例3】X和Y两元素的正离子具有相同的电子层结构，x元素的正离子半径大于Y元素的正离子半径；z和Y两元素的原子核外电子层数相同，z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。x，Y，z三种元素原子序数的关系是()A．X>Y>ZB．Y>X>ZC．Z>X>YD．Z>Y>X【例4】A+，B2+，C-，D2-四种离子具有相同的电子层结构，现有以下排列顺序：①B2+>A+>C->D2-；②C->D2->A+>B2+；③B2+>A+>D2->C-；④D2->C->A+>B2+。四种离子的半径由大到小以及四种元素原子序数由大到小的顺序是()A．④①B．①④C．②③D．③②2++【例5】下列微粒性质递变正确的是()。A．原子半径：C，Al，Na，K依次增大B．离子半径：O2-，F-，Al3+，Mg2+，Na+依次减小C．热稳定性：HF，NH3，PH3，SiH4依次增强D．非金属性：Si，P，S依次减弱模块三模块三元素周期表的应用知识预习知识预习1．判断元素金属性、非金属性强弱的方法(1)金属性强弱①单质与水或非氧化性酸反应置换出H2的难易程度；②单质的还原性或离子的氧化性强弱；③最高价氧化物对应水化物的碱性强弱；④单质与盐溶液的置换反应；⑤原电池中的正负极。(2)非金属性强弱①与H2化合生成气态氢化物的难易程度及气态氢化物的热稳定性强弱；②单质的氧化性或负离子的还原性强弱；③最高价氧化物对应水化物的酸性强弱；④单质与盐溶液的置换反应。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3～7纵行为ⅢB～ⅦB族，第8～10纵行为第Ⅷ族，第11、12纵行为IB、ⅡB，第13～17纵行为ⅢA～ⅦA族，第18纵行为O族。这种元素的周期数比相近的原子序数小的稀有气体元素的周期数大1。如26号元素在周期表中的位置推断：26—18=8第四周期第Ⅷ族。【特别提醒】如果是第六周期以上的元素，用原子序数减去比它小而相近的稀有元素原子序数后，再减去14，即得该元素所在的纵行数。如84号元素所在周期和族的推导：84—54—14=16，即在16纵行，可判断为第六周期ⅥA族，上述方法也可作如下变通：稀有气体元素原子序数-该元素原子序数=18-该元素所在纵行数如推断114号元素所处位置：118—114=4(倒数第4纵行)即位于第七周期ⅣA族。3．推断元素的思路根据原子结构、元素周期表的知识及相关已知条件，可推算原子序数，判断元素在周期表中的位置等，基本思路如下：(1)稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的负离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素形成的正离子的电子层结构相同：①与He原子电子层结构相同的离子有H-、Li+、Be2+；②与Ne原子电子层结构相同的离子有F-、O2-、Na+、Mg2+、A13+；③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl-、S2-、K+、ca2+。(2)周期表中特殊位置的元素①族序数等于周期数的元素：②族序数等于周期数2倍的元素：③族序数等于周期数3倍的元素：④周期数是族序数2倍的元素：⑤周期数是族序数3倍的元素：⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：⑧除H外，原子半径最小的元素：⑨短周期中离子半径最大的元素：(3)常见元素及其化合物的特性①形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：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：③地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：④单质最轻的元素：；最轻的金属单质的元素：⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：；金属元素：⑥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：⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物水化物能起化合反应的元素：；能起氧化还原反应的元素：⑧元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：【例6】X、Y为短周期元素，X位于IA族，X与Y可形成化合物X2Y，下列说法正确的是()(A)X的原子半径一定大于Y的原子半径(B)X与Y的简单离子不可能具有相同的电子层结构(C)两元素形成的化合物中，原子个数比不可能为1：1(D)X2Y可能是离子化合物，也可能是共价化合物对点训练对点训练1．化学与生活、生产、科技、环境等密切相关，下列说法正确的是A．北京奥运会火炬“飞扬”出火口格栅喷涂碱金属的目的是利用焰色试验使火焰可视化B．硅单质是制备光导纤维的主要原料C．碘易溶于有机溶剂，因此可用乙醇萃取碘水中的碘D．“嫦娥五号”探测器配置砷化镓太阳能电池，镓是第三周期第ⅢA族元素2．下列有关硅及其化合物的说法不正确的是A．因为高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3强B．SiO2晶体是由Si与O按照1∶2的比例形成的立体网状结构，硅氧四面体不仅存在于SiO2晶体中，而且存在于硅酸盐矿石中C．水晶镜片、石英钟表、玛瑙手镯的主要成分为SiO2D．青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为：Al2O3·2SiO2·2H2O3．从日常生活到科技前沿，化学无处不在。下列说法正确的是A．分离液态空气制氮气、合成氨、闪电时，氮气转化为NO，都属于氮的固定B．稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，其加入钢中后可增加钢的韧性、抗氧化性C．我国科学家制备的具有高选择性的催化剂InNi3D．用于制造山东舰上舰载机降落拦阻索的特种钢，属于新型无机非金属材料4．砹(At)是原子序数最大的卤族元素，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是A．HAt很稳定 B．易溶于某些有机溶剂C．AgAt不溶于水 D．是有色固体5．下列叙述中，正确的是A．原子半径：Cl>S>O B．还原性：Li>Na>KC．稳定性：HF>HCl>HBr D．酸性：HClO>H2SO46．元素周期表中，第三周期包含元素种类A．2 B．8 C．18 D．327．下列实验依据可判断某元素的金属性强弱的是A．导电性的强弱 B．1mol该金属跟酸反应放出氢气的多少C．反应中失去电子的数目 D．最高价氧化物对应水化物碱性的强弱8．元素周期律和周期表对化学研究有一定的指导作用，人们运用周期律，在周期表中一定的区域内寻找特定性质的物质，下列有关研究方向的叙述错误的是A．在主族金属元素中寻找耐高温的合金材料B．在过渡金属元素中寻找化工生产中的高效催化剂C．非金属元素的化合物进行研究合成新农药D．在金属与非金属的分界线附近寻找新型的半导体材料9．下列属于主族元素，且属于短周期元素的是A．氢 B．铁 C．钾 D．氖10．不能说明氯的非金属性强于溴的是A．酸性：HClO4>C．BrCl中氯为-1价 D．沸点：HBr>HCl11．可通过周期表预测元素的性质(由递变规律推测)。试回答下列问题。(1)推测未知元素的某些性质，如：已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2_______溶(填易、微、难)。(2)已知卤族元素(氟、氯、溴、碘)的性质递变规律，可推知元素砹(At)【卤族元素中原子序数最大的】形成的单质应为_______色固体，与氢_______化合(填易、难)，AgAt_______于水(填溶、不溶)。制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到制冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃、于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。据现有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：(3)氢化物的易燃性：第二周期中CH4>NH3>H2O、HF；第三周期中PH3_______H2S(填>或＜)。(4)化合物的毒性：PH3>NH3、H2S>H2O、CS2>CO2、CCl4>CF4。于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。已知CCl4的沸点为76.8℃，CF4的沸点为-128℃，新制冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时间反复试验，一种新的制冷剂氟里昂CF2Cl2终于诞生了，其它类似的还可以是_______(写一种)。(5)求助于周期表中元素及其化合物的_______(填A、B、C)变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。①毒性

②沸点

③易燃性

④水溶性

⑤颜色A．②③④

B．①②③

C．②④⑤12．由于原子核外电子排布的周期性变化，使得元素的性质也呈现了周期性的变化，如，原子半径、主要化合价、元素的金属性和非金属性等。(1)下列关于元素周期律的描述，错误的是______A．同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小(稀有气体除外)B．短周期元素，从左到右，化合价都是+1逐渐升高到+7C．LiOH的碱性比NaOH的弱D．元素周期表中，非金属性最强的元素是氟(2)下列比较正确的是______A．非金属性：N>C B．酸性：HClO>H2SO3C．碱性：Mg(OH)2>NaOH D．热稳定性H2S>H2O(3)有关硫和氯及其化合物性质的比较，能够用元素周期律解释的是______A．原子半径：S>Cl B．单质熔点：S>Cl2C．酸性：H2S＜HCl D．热稳定性：H2S＜HCl13．19世纪初，许多新的元素被相继发现，化学家开始关注这些元素在化学性质和物理性质上的相似性和递变性。1869年，俄国化学家门捷列夫编制了一份元素周期表，是化学发展史上的一个里程碑。(1)下列关于元素周期表的认识，错误的是A．元素周期表有7个周期 B．前4周期叫短周期C．元素周期表有18个族 D．第15族也叫第VA族(2)某一周期第IIA族元素的原子序数为x，则同周期的第IIIA族元素的原子序数不可能是A．x+1 B．x+8 C．x+11 D．x+25(3)有人认为位于元素周期表第IA族的氢元素，也可以放在第VIIA族，下列物质能支持这种观点的是A．HF B．H3O＋ C．NaH D．H2O2【答案】(1)BC(2)B(3)C【解析】（1）元素周期表有7个横行，每个横行为一个周期，共有7个周期，前三个周期为短周期，后四个周期为长周期；元素周期表有18个纵行，除8、9、10三个纵行是第Ⅷ外，其余每个纵行为一个族，共有16个族，第15纵行是第ⅤA族；故选BC。（2）元素周期表中，第二周期和第三周期的第IIA族和第IIIA族原子序数相差1，第四周期和第五周期由于有过渡元素，第IIA族和第IIIA族的原子序数相差11，第六周期和第七周期由于有镧系和锕系，第IIA族和第IIIA族原子序数相差25，若第IIA族元素的原子序数为x，则同周期的第IIIA族元素的原子序数可能为x+1，x+11，x+25，故选B。（3）第VIIA族元素有-1价，能和金属形成卤化物，H也能和金属元素形成金属氢化物，所以氢元素也可以放在第VIIA族，故选C。

第10讲元素周期律和元素周期表教学目标从周期和族的角度认识元素在元素周期表的位置，理解元素在元素周期表的位置和元素的性质之间的关系，初步构建“位”、“性”二维认识模型。通过事实证据和实验探究，构建元素周期律，形成证据推理的基本思路。通过运用元素周期律寻找新物质，感悟“性质决定用途”的学科观念。模块一模块一元素周期表知识预习知识预习元素周期表1．元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映出了各元素之间的相互联系的规律。2．元素周期表的排列规则：(1)把电子层数相同的元素，按原子序数递增顺序自左而右排成横行。(2)把原子最外层电子数相同的各元素，按原子序数递增的顺序自上而下排成纵行。3．元素周期表的结构及相关定义(1)元素周期表的结构(2)周期：具有相同电子层数而又按原子序数递增顺序排列的一系列元素称为一个周期。(3)族：具有相同的最外层电子数，而又按原子序数递增的顺序自上而下排列的一系列元素称为一个族。元素周期表中共18个纵行分16个族，它们在元素周期表中的排列如下：【归纳】主族是由长周期元素和短周期元素共同构成的族，但由长周期和短周期构成的族也不一定是主族元素，如O族元素。只由长周期元素构成的族为副族。元素周期表中元素性质的递变规律性质同周期(从左→右)同主族(从上→下)原子半径逐渐减小逐渐增大电子层结构电子层数同，最外层电子数增多电子层数递增，最外层电子数相同失电子能力(得电子能力)逐渐减小(逐渐增大)逐渐增大(逐渐减小)金属性(非金属性)逐渐减弱(逐渐增强)逐渐增强(逐渐减弱)主要化合价最高正价(+1～+7)，非金属负价=-(8-族序数)最高正价=族序数(0、F除外)，非金属负价=-(8-族序数)最高价氧化物对应水化物的酸、碱性酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强非金属气态氢化物形成难易及稳定性形成由难→易，稳定性逐渐增强形成由易→难，稳定性逐渐减弱元素周期表中元素的“位、构、性”的关系1．“位、构、性’’的关系结构位置，即有什么样的结构，就可根据结构判断出元素在周期表中的位置。由结构和位置可推出元素及其化合物具有的性质。具体内容如下：(1)核外电子层数=周期序数(2)主族元素的最外层电子数=价电子数=主族序数=最高正价数(3)原子：质子数=原子序数=原子核外电子数=核电荷数(4)最低负化合价绝对值=8-主族序数(限第ⅣA～第ⅦA)(5)原子半径越大，失电子越易，还原性越强，金属性越强，形成的最高价氧化物对应的水化物碱性越强，其离子的氧化性越弱。(6)原子半径越小，得电子越易，氧化性越强，非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，形成的最高价氧化物的对应水化物酸性越强，其离子的还原性越弱。(7)主族元素的最高正价数等于主族序数，等于主族元素原子的最外层电子数，其中氧、氟无最高正价。(8)主族元素的最高正价数与最低负价数的绝对值之和为8，绝对值之差为0、2、4、6的主族依次为第ⅣA、第VA、第ⅥA、第ⅦA族。(9)非金属元素的正价一般相差2，如氯元素正化合价有+7、+5、+3、+1等，某些金属也符合此规律，如锡元素正化合价有+4、+2价。(10)短周期正价变化随原子序数递增，同周期有一个+1到+7价的变化(第3周期第ⅠA～第ⅦA)；长周期有两个+1到+7价的变化(第4、5周期第ⅠA～第ⅦB，第ⅠB～第ⅦA)。元素周期表中的递变规律(“三角”规律)。若A、B、C三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。(D不能参与排列)(1)原子半径：C>A>B；(2)金属性：C>A>B；(3)非金属性：B>A>C。元素周期表中的相似规律：(1)同主族元素性质相似；(2)元素周期表中位于对角线位置(图中A、D位置)的元素性质相似，如Li与Mg、Be与Al、B与Si等；(3)相邻元素性质差别不大。【例1】国际无机化学命名委员会在1989年作出决定，把长式周期表原先的主、副族及族号取消，由左向右改为第l～18列，碱金属为第1列，稀有气体为第18列，按这个规定，下列说法不正确的是()。A．第15列元素的最高价氧化物为R2O5B．第2列元素中肯定没有非金属元素C．第17列元素的第一种元素无含氧酸D．第16、17列元素都是非金属元素【答案】D【解析】本题给出了元素周期表变化的新信息，要求学生用自己学的元素周期表结构知识精选迁移，测试学生的适应性能力。【例2】下列说法正确的是()A．同周期主族元素的原子半径以第ⅦA族元素的最大B．所有主族元素的最高正化合价均等于它的族序数C．第1A族、第ⅡA族元素的原子，其半径越大，越容易失去电子D．第ⅥA族、第ⅦA族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子【答案】C【解析】同周期主族元素原子半径随原子序数增大而减小，A错；F、Q无正价，B错；同主族元素从上到下失e-能力增强，得e-能力减弱，故C对，D错。模块二模块二元素周期律知识预习知识预习1．元素周期律定义：元素的性质随着原子序数的递增而呈现的周期性变化规律即元素周期律。2．元素周期律的内容：(1)原子半径的周期性变化规律随着元素原子序数的递增，电子层数相同的元素的原子半径呈现出从大到小的周期性变化规律。(见下表)原子序数原子半径的变化3～90.152nm→0.071nm大→小11～170.186nm—}0.099nm大→小【归纳】影响原子、离子半径大小的因素①电子层数相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，原子半径越小。②核电荷数相同时，核外电子数越大，原子核对核外电子的吸引力越小，原子半径越大，反之越小。如r(O)≤r(O2-)。③核外电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，半径越小。如r(O2-)>r(Na+)。④最外层电子数相同时，电子层教越多，最外层电子离核越远，原子半径越大。如r(Na)<r(K)(2)元素的主要化合价的周期性变化规律随着元素原子序数的递增，元素的主要化合价呈现出从+1～+7、-4～-1的周期性变化规律。3～18号元素的主要化合价见下表：LiBeBCNOFNe+1+2+3+4-4+5-3-2-1NaMgAlSiPSClAr+1+2+3+4-4+5-3+6-2+7-1同主族，元素的化合价基本相同。主族元素的最高正化合价等于它所在主族的序数。非金属元素的最高正化合价和它的负化合价绝对值的和等于8。一般情况下，氧和氟由于非金属性很强，在化合物中不表现出正的化合价，即只有一2和一1价。(3)原子核外电子排布的周期性变化规律随着元素原子序数的递增，每隔一定数目的元素，元素原子核外最外层电子重复出现1个递增到8个(第一层例外)，呈现周期性变化的规律。(见下表)原子序数电子层数最外层电子数达到稳定结构时的最外层电子数1～211～223～1021～8811～1831～883．元素周期律的本质元素周期律的本质是原子核外电子排布的周期性。随着原子序数的递增，增加的核电荷对核外电子产生的引力大于因电子数增加后与其它电子间的斥力，导致电子层数相同的元素原子半径减小，对核外电子的吸引力增加而越难失去电子，故金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。4．金属性和非金属性元素的金属性和非金属性的强弱取决于元素原子得失电子能力的强弱。得电子能力越强，则元素的非金属性越强；失电子能力越强，则元素的金属性越强。金属性强弱的判断依据：元素单质跟水(或酸)反应置换出氢的难易程度，以及它最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。如果元素的单质跟水(或酸)反应置换出氢气容易，而且它的氢氧化物碱性强，这种元素金属性就强，反之则弱。非金属性强弱的判断依据：最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，或跟氢气生成气态氢化物的难易程度以及气态氢化物的稳定性来判断。如果元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强，或者它跟氢气生成气态氢化物容易且产物稳定，这种元素的非金属性就强，反之则弱。(1)最外层电子数相同的元素金属性和非金属性递变规律最外层电子数相同，随着核电荷数(原子序数)的递增，电子层数增多，原子半径相应增大，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。（2）电子层数相同的元素金属性和非金属性递变规律元素原子核外的电子层数相同，但随着核电荷数(原子序数)的递增，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，因此，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强，它们气态氢化物的热稳定性逐渐增强。【例3】X和Y两元素的正离子具有相同的电子层结构，x元素的正离子半径大于Y元素的正离子半径；z和Y两元素的原子核外电子层数相同，z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。x，Y，z三种元素原子序数的关系是()A．X>Y>ZB．Y>X>ZC．Z>X>YD．Z>Y>X【答案】D【解析】根据原子序数和元素周期律推测原子和离子半径大小，这是正向思维。而本题是已知原子和离子半径的大小，要判断原子序数大小的关系，这是逆向思维。已知电子层结构相同的正离子，核电荷数大的则半径小，具有相同的电子层数的原子，随着原子序数增大，原子半径递减。根据题意，x元素的正离子半径大于Y元素的正离子半径，则X的原子序数小于Y的原子序数；Z和Y元素的原子核外电子层数相同，且Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径，则Z元素的原子序数大于Y元素。由此得出三种元素原子序数的关系为Z>Y>X。【例4】A+，B2+，C-，D2-四种离子具有相同的电子层结构，现有以下排列顺序：①B2+>A+>C->D2-；②C->D2->A+>B2+；③B2+>A+>D2->C-；④D2->C->A+>B2+。四种离子的半径由大到小以及四种元素原子序数由大到小的顺序是()A．④①B．①④C．②③D．③②【答案】A【解析】四种离子电子层结构相同，根据得失电子多少，其核电荷数由多到少顺序为B2+>A+>c->D2-，又由于核电荷数越大，离子半径越小，因此离子半径由大到小的顺序为D2->C->A+>B2+【例5】下列微粒性质递变正确的是()。A．原子半径：C，Al，Na，K依次增大B．离子半径：O2-，F-，Al3+，Mg2+，Na+依次减小C．热稳定性：HF，NH3，PH3，SiH4依次增强D．非金属性：Si，P，S依次减弱【答案】A【解析】C有两个电子层，Al，Na有三个电子层，K有四个电子层，且Al的原子序数大于Na的原子序数，因此原子半径是C<Al<Na<K，故A对；B项各微粒电子层结构相同，应是核电荷数越大，半径越小，Al3+的半径应最小，故B错；先判断非金属性，由废金属性强弱推导气态氢化物热稳定性，应为HF>NH3>PH3>SiH4，所以C、D错。模块三模块三元素周期表的应用知识预习知识预习1．判断元素金属性、非金属性强弱的方法(1)金属性强弱①单质与水或非氧化性酸反应置换出H2的难易程度；②单质的还原性或离子的氧化性强弱；③最高价氧化物对应水化物的碱性强弱；④单质与盐溶液的置换反应；⑤原电池中的正负极。(2)非金属性强弱①与H2化合生成气态氢化物的难易程度及气态氢化物的热稳定性强弱；②单质的氧化性或负离子的还原性强弱；③最高价氧化物对应水化物的酸性强弱；④单质与盐溶液的置换反应。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3～7纵行为ⅢB～ⅦB族，第8～10纵行为第Ⅷ族，第11、12纵行为IB、ⅡB，第13～17纵行为ⅢA～ⅦA族，第18纵行为O族。这种元素的周期数比相近的原子序数小的稀有气体元素的周期数大1。如26号元素在周期表中的位置推断：26—18=8第四周期第Ⅷ族。【特别提醒】如果是第六周期以上的元素，用原子序数减去比它小而相近的稀有元素原子序数后，再减去14，即得该元素所在的纵行数。如84号元素所在周期和族的推导：84—54—14=16，即在16纵行，可判断为第六周期ⅥA族，上述方法也可作如下变通：稀有气体元素原子序数-该元素原子序数=18-该元素所在纵行数如推断114号元素所处位置：118—114=4(倒数第4纵行)即位于第七周期ⅣA族。3．推断元素的思路根据原子结构、元素周期表的知识及相关已知条件，可推算原子序数，判断元素在周期表中的位置等，基本思路如下：(1)稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的负离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素形成的正离子的电子层结构相同：①与He原子电子层结构相同的离子有H-、Li+、Be2+；②与Ne原子电子层结构相同的离子有F-、O2-、Na+、Mg2+、A13+；③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl-、S2-、K+、ca2+。(2)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、Ge②族序数等于周期数2倍的元素：C、S③族序数等于周期数3倍的元素：O④周期数是族序数2倍的元素：Li、Ca⑤周期数是族序数3倍的元素：Na、Ba⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S⑧除H外，原子半径最小的元素：F⑨短周期中离子半径最大的元素：P(3)常见元素及其化合物的特性①形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C②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：N③地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O④单质最轻的元素：H；最轻的金属单质的元素：Li⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg⑥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：Al⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物水化物能起化合反应的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S⑧元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F【例6】X、Y为短周期元素，X位于IA族，X与Y可形成化合物X2Y，下列说法正确的是()(A)X的原子半径一定大于Y的原子半径(B)X与Y的简单离子不可能具有相同的电子层结构(C)两元素形成的化合物中，原子个数比不可能为1：1(D)X2Y可能是离子化合物，也可能是共价化合物【答案】D【解析】X可能为H，也可能为碱金属Li、Na，Y显一2价，可能为O或S。A项的反例是H2O，B项的反例是Na2O，C项的反例是H2O2、Na2O2。对点训练对点训练1．化学与生活、生产、科技、环境等密切相关，下列说法正确的是A．北京奥运会火炬“飞扬”出火口格栅喷涂碱金属的目的是利用焰色试验使火焰可视化B．硅单质是制备光导纤维的主要原料C．碘易溶于有机溶剂，因此可用乙醇萃取碘水中的碘D．“嫦娥五号”探测器配置砷化镓太阳能电池，镓是第三周期第ⅢA族元素【答案】A【解析】A．喷涂碱金属，通过金属的焰色反应，可使火焰呈现特殊颜色，从而能使火焰可视化，故A正确；B．二氧化硅是制备光导纤维的主要原料，故B错误；C．乙醇易溶于水，不能从碘水中萃取出碘单质，故C错误；D．镓与Al同族，位于第四周期第ⅢA族元素，故D错误；故选：A。2．下列有关硅及其化合物的说法不正确的是A．因为高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3强B．SiO2晶体是由Si与O按照1∶2的比例形成的立体网状结构，硅氧四面体不仅存在于SiO2晶体中，而且存在于硅酸盐矿石中C．水晶镜片、石英钟表、玛瑙手镯的主要成分为SiO2D．青花瓷胎体的原料为高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，若以氧化物形式可表示为：Al2O3·2SiO2·2H2O【答案】A【解析】A．常温下，硅酸钠与二氧化碳反应生成硅酸，所以硅酸的酸性比碳酸弱，A错误；B．SiO2晶体是由Si与O按照1∶2的比例形成的空间立体网状结构，硅氧四面体不仅存在于SiO2晶体中，而且存在于硅酸盐矿石中，B正确；C．水晶镜片、石英钟表、玛瑙手镯制品的主要成分为SiO2，C正确；D．硅酸盐制品可以改写为氧化物的形式，活泼金属氧化物写在前，即[Al2Si2O5(OH)4]以氧化物形式可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O，D正确；故选A。3．从日常生活到科技前沿，化学无处不在。下列说法正确的是A．分离液态空气制氮气、合成氨、闪电时，氮气转化为NO，都属于氮的固定B．稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，其加入钢中后可增加钢的韧性、抗氧化性C．我国科学家制备的具有高选择性的催化剂InNi3D．用于制造山东舰上舰载机降落拦阻索的特种钢，属于新型无机非金属材料【答案】B【解析】A．氮的固定是指游离态的氮变为化合态的氮，因此分离液态空气制氮气不属于氮的固定，合成氨、闪电时氮气转化为NO属于氮的固定，故A错误；B．稀土元素加入钢中有多种作用，例如改变合金的结构增加钢的韧性、抗氧化性，故B正确；C．Ni、Co、Fe都是第Ⅷ族元素，In是第IIIA族元素，故C错误；D．用于制造山东舰上舰载机降落拦阻索的特种钢，属于金属材料，故D错误；答案选B。4．砹(At)是原子序数最大的卤族元素，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是A．HAt很稳定 B．易溶于某些有机溶剂C．AgAt不溶于水 D．是有色固体【答案】A【解析】A．同主族从上到下元素非金属性在减弱，简单气态氢化物稳定性减弱，HI易分解，则HAt很不稳定，故A错误；B．卤素单质易溶于有机溶剂，则砹易溶于某些有机溶剂，故B正确；C．因AgCl不溶于水，同主族元素的化合物的性质相似，则AgAt不溶于水，故C正确；D．同主族从上到下元素的单质从气态、液态、固态变化，且颜色加深，则砹是有色固体，故D正确；故答案选A。5．下列叙述中，正确的是A．原子半径：Cl>S>O B．还原性：Li>Na>KC．稳定性：HF>HCl>HBr D．酸性：HClO>H2SO4【答案】C【解析】A．同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则Cl＜S，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则S＞O，故A错误；B．Li、Na、K位于周期表同一主族，同一主族元素从上到下金属性逐渐增强，则还原性：Li<Na<K，故B错误；C．非金属性F＞Cl＞Br，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，稳定性：HF>HCl>HBr，故C正确；D．非金属性Cl＞S，元素的非金属性越强，对应的氢化物最高价含氧酸酸性越强，HClO不是最高价含氧酸，酸性：HClO<H2SO4，故D错误；故选C。故C错误6．元素周期表中，第三周期包含元素种类A．2 B．8 C．18 D．32【答案】B【解析】元素周期表中，第三周期包含8种元素，故选B。7．下列实验依据可判断某元素的金属性强弱的是A．导电性的强弱 B．1mol该金属跟酸反应放出氢气的多少C．反应中失去电子的数目 D．最高价氧化物对应水化物碱性的强弱【答案】D【解析】A．金属的导电性属于物理性质，导电性的强弱与金属性强弱无关，故A不选；B．金属元素的单质与水或酸反应置换出氢气越容易，则失电子能力越强，金属性越强，与生成氢气多少无关，故B不选；C．金属单质在反应中失去电子的能力越强则失电子的能力越强，与失去电子的多少无关，即生成的价态高低无关，故C错误；D．金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，则失电子能力越强，金属性越强，故D选；故选D。8．元素周期律和周期表对化学研究有一定的指导作用，人们运用周期律，在周期表中一定的区域内寻找特定性质的物质，下列有关研究方向的叙述错误的是A．在主族金属元素中寻找耐高温的合金材料B．在过渡金属元素中寻找化工生产中的高效催化剂C．非金属元素的化合物进行研究合成新农药D．在金属与非金属的分界线附近寻找新型的半导体材料【答案】A【解析】A．在过渡金属元素中寻找耐高温的合金材料，A错误；B．在过渡金属元素中有些元素具有良好的催化性能，在此寻找化工生产中的高效催化剂，B正确；C．第ⅤA、ⅥA、ⅦA族的一些非金属元素可用于制取农药，故可以对非金属元素的化合物进行研究合成新农药，C正确；D．在金属与非金属的分界线附近元素有的具有良好的半导体性能，故在此寻找新型的半导体材料大，D正确；故选A。9．下列属于主族元素，且属于短周期元素的是A．氢 B．铁 C．钾 D．氖【答案】A【解析】A．氢是第一周期第IA族，属于短周期主族元素，故A符合题意；B．铁是第四周期第VIII族，属于长周期元素，故B不符合题意；C．钾是第四周期第IA族，属于长周期主族元素，故C不符合题意；D．氖是第二周期0族元素，不属于主族元素，故D不符合题意。综上所述，答案为A。10．不能说明氯的非金属性强于溴的是A．酸性：HClO4>C．BrCl中氯为-1价 D．沸点：HBr>HCl【答案】D【解析】A．元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，酸性HClO4>HBrO4，则非金属性Cl>Br，A正确；B．元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，分解温度HBr<HCl，则非金属性Cl>Br，B正确；C．BrCl中Cl为-1价，说明Cl得电子能力强于Br，故非金属性Cl>Br，C正确；D．HBr、HCl均为分子晶体，HBr相对分子质量大于HCl，分子间作用力更大，沸点更高，不能说明氯的非金属性强于溴，D错误；故答案选D。11．可通过周期表预测元素的性质(由递变规律推测)。试回答下列问题。(1)推测未知元素的某些性质，如：已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2_______溶(填易、微、难)。(2)已知卤族元素(氟、氯、溴、碘)的性质递变规律，可推知元素砹(At)【卤族元素中原子序数最大的】形成的单质应为_______色固体，与氢_______化合(填易、难)，AgAt_______于水(填溶、不溶)。制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到制冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂，但它们不是有毒，就是易燃、于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。据现有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：(3)氢化物的易燃性：第二周期中CH4>NH3>H2O、HF；第三周期中PH3_______H2S(填>或＜)。(4)化合物的毒性：PH3>NH3、H2S>H2O、CS2>CO2、CCl4>CF4。于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。已知CCl4的沸点为76.8℃，CF4的沸点为-128℃，新制冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时间反复试验，一种新的制冷剂氟里昂CF2Cl2终于诞生了，其它类似的还可以是_______(写一种)。(5)求助于周期表中元素及其化合物的_______(填A、B、C)变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。①毒性

②沸点

③易燃性

④水溶性

⑤颜色A．②③④

B．①②③

C．②④⑤【答案】(1)难(2)黑难不溶(3)>(4)CFCl3或CF3Cl(5)B【解析】（1）同主族元素，原子结构具有相似性和递变性，物质的性质具有相似性和递变性，由氢氧化镁难溶于水、氢氧化钙微溶于水可知，ⅡA族元素最高价氧化物对应水化物的溶解性从上到下依次增大，则氢氧化铍难溶于水，故答案为：难；（2）由卤族元素的性质可知，卤族元素从上到下，单质的熔沸点依次增大、颜色