第五章物質結構元素周期律第16講元素周期律和元素周期表(精講)【考情分析】本講內容是本章的核心，在高考中占有很重要的地位。從幾種常見的短周期元素出發，考查元素及其化合物的性質、元素在周期表中的位置與性質的關系等知識。常以選擇題、推斷題形式出現。主要考查方式為以元素化合物知識為載體，結合物質的性質、性質的遞變規律、定性推斷、規律總結與運用等設置相關問題情境，通過圖表、文字或相關數據分析等推斷同主族、同周期元素性質的遞變規律，或以陌生元素在元素周期表中的位置，推斷其可能具有的性質等，對考生的化學素養、知識與能力水平進行考查，而聯系元素周期律、元素周期表與元素化合物之間的橋梁就是“位—構—性”的三角關系。【核心素養分析】1.宏觀辨識與微觀探析:從元素和原子、分子水平認識物質的組成、結構、性質和變化,形成“結構決定性質”的觀念,能從宏觀和微觀相結合的視角分析元素周期律的遞變性。2.證據推理與模型認知:具有證據意識,基于實驗現象和事實對物質的組成、結構及其變化分析得出元素周期律;基于元素周期律理解元素周期表的編排方法,能運用元素周期表揭示元素周期律。3.科學探究與創新意識:發現和提出有探索價值的原子結構與性質的問題,如核外電子排布、元素的特殊性等,面對異常現象敢于提出自己的見解。【網絡構建】【知識梳理】智能點一元素周期表的結構1.原子序數：按照元素在周期表中的順序給元素編號，稱之為原子序數，原子序數＝核電荷數＝質子數＝核外電子數。2.編排原則(1)周期：把電子層數相同的元素，按原子序數遞增的順序，從左至右排成的橫行。(2)族：把最外層電子數相同的元素，按電子層數遞增的順序，從上至下排成的縱行。3.元素周期表的結構(1)結構eq\a\vs4\al\co1(元,素,周,期,表)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(周期7個\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(短周期\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(第一、二、三周期,元素種數分別為2、8、8種)),長周期\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(第四、五、六、七周期,元素種數分別為18、18、32、32排滿時種)),)),族16個\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(主族：由短周期和長周期共同構成，共7個,副族：完全由長周期元素構成，共7個,第Ⅷ族：第8、9、10共3個縱行,0族：第18縱行))))【特別提醒】①堿金屬元素位于ⅠA族,氫元素不屬于堿金屬元素。②元素周期表中第18列是0族,不是ⅧA族,第8、9、10三列是Ⅷ族。③根據元素周期表的構成特點,可分析每個族的元素種類,含元素種類最多的族是ⅢB族,共有32種元素。④過渡元素包括7個副族和第Ⅷ族，全部是金屬元素，原子最外層電子數不超過2個(1～2個)。⑤最外層電子數為3～7個的原子一定屬于主族元素，且最外層電子數即為主族的族序數。⑥電子層數=周期序數,主族序數=價電子數。(2)分區①分界線：沿著元素周期表中鋁、鍺、銻、釙與硼、硅、砷、碲、砹的交界處畫一條線，即為金屬元素區和非金屬元素區分界線(氫元素除外)。②各區位置：分界線左面為金屬元素區，分界線右面為非金屬元素區。③分界線附近元素的性質：既表現金屬元素的性質，又表現非金屬元素的性質。(3)元素周期表中的特殊位置①過渡元素：元素周期表中從ⅢB族到ⅡB族10個縱列元素，都是金屬元素。②鑭系：元素周期表第6周期第ⅢB族中，57號元素鑭到71號元素镥共15種元素。③錒系：元素周期表第7周期第ⅢB族中，89號元素錒到103號元素鐒共15種元素。④超鈾元素：在錒系元素中，92號元素鈾(U)以后的各種元素。智能點二元素周期律及應用1.元素周期律2.主族元素的周期性變化規律項目同周期(左→右)同主族(上→下)原子結構核電荷數逐漸增大逐漸增大電子層數相同逐漸增多原子半徑逐漸減小逐漸增大離子半徑陽離子逐漸減小陰離子逐漸減小r(陰離子)＞r(陽離子)逐漸增大性質化合價最高正化合價由＋1→＋7(O、F除外)負化合價＝－(8－主族序數)相同，最高正化合價＝主族序數(O、F除外)元素的金屬性和非金屬性金屬性逐漸減弱非金屬性逐漸增強金屬性逐漸增強非金屬性逐漸減弱離子的氧化性、還原性陽離子氧化性逐漸增強陰離子還原性逐漸減弱陽離子氧化性逐漸減弱陰離子還原性逐漸增強氣態氫化物的穩定性逐漸增強逐漸減弱最高價氧化物對應的水化物的酸堿性堿性逐漸減弱酸性逐漸增強堿性逐漸增強酸性逐漸減弱3.元素周期表、元素周期律的應用(1)根據元素周期表中的位置尋找未知元素(2)預測元素的性質(由遞變規律推測)①比較不同周期、不同主族元素的性質如：金屬性：Mg＞Al、Ca＞Mg，則堿性：Mg(OH)2＞Al(OH)3、Ca(OH)2＞Mg(OH)2，則Ca(OH)2＞Al(OH)3(填“＞”“＜”或“＝”)。②推測未知元素的某些性質如：已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2難溶，可推知Be(OH)2難溶；再如：已知鹵族元素的性質遞變規律，可推知元素砹(At)應為有色固體，與氫難化合，HAt不穩定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。(3)啟發人們在一定區域內尋找新物質①半導體元素在金屬與非金屬分界線附近，如：Si、Ge、Ga等。②農藥中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。③催化劑和耐高溫、耐腐蝕合金材料主要在過渡元素中找，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。智能點三元素周期表中的有關規律1、原子序數規律(1)同主族、鄰周期元素的原子序數差：①元素周期表中左側元素(ⅠA、ⅡA族)：同主族相鄰兩元素中，Z(下)＝Z(上)＋上一周期元素所在周期的元素種類數目；②元素周期表中右側元素(ⅢA～ⅦA族)：同主族相鄰兩元素中，Z(下)＝Z(上)＋下一周期元素所在周期的元素種類數目。(2)同周期的ⅡA和ⅢA的原子序數差可能為1,11,25。2、元素化合價規律(1)主族元素的最高正化合價=它所在的族序數=最外層電子數(即價電子數),但要注意F無正價,O一般不顯正價。(2)只有非金屬元素才有負價,非金屬元素的最高正價與它的負化合價的絕對值之和等于8。(3)若某原子的最外層電子數為奇數(m),則正常化合價為奇數,從+1價到+m價,若出現偶數則為非正常化合價,其氧化物為不成鹽氧化物,如NO、NO2。(4)若某原子的最外層電子數為偶數(n),則元素的正常化合價為一系列偶數,例如S-23、微粒半徑大小比較的一般規律(1)同周期(除0族外)，隨原子序數的遞增,原子半徑由大到小，如Na>Mg>Al；(2)同主族，隨原子序數的遞增,原子半徑、離子半徑由小到大，如Li<Na<K;Li+<Na+<K+；(3)具有相同核外電子排布的微粒，核電荷數越大,微粒的半徑越小（陰前陽下，徑小序大），如Al3+<Mg2+<Na+<F-<O2-；(4)同種元素形成的微粒，陽離子<原子<陰離子,價態越高,微粒的半徑越小，如H+<H<H-;Fe3+<Fe2+<Fe。4、元素種類判斷規律（1）周期元素種類：設n為周期序數，每一周期排布元素的數目為：奇數周期為；偶數周期為。如第3周期為種，第4周期為種。（2）族“m-2”非金屬元素種類判斷規律：任何一主族中，非金屬元素種類＝（族序數－2）的絕對值5、對角線規律金屬與非金屬分界線對角（左上角與右下角）的兩主族元素性質相似，主要表現在第2、3周期（如Li和Mg、Be和Al、B和Si）。6、相似規律：（1）相鄰相似：元素周期表中，上下左右相鄰的元素性質差別不大，俗稱相鄰相似規律；（2）同族相似；由于同族元素的最外層電子數相等，故同族元素性質相似。（3）對角相似：①沿表中金屬與非金屬分界線方向（），對角相鄰的兩主族元素（都是金屬或非金屬）性質（金屬性或非金屬性）相近．②元素周期表中左上右下（）相鄰的兩金屬元素的離子半徑相近．7、遞變規律：（1）同周遞變：同一周期的元素從左到右，隨著核電荷數的遞增，最外層電子數依次增多，原子半徑逐漸減小，原子失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強，所以，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。（2）同族遞變：同一主族的元素從上到下，隨著核電荷數的遞增，電子層數依次增多，原子半徑逐漸增大，原子失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱，所以，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。（3）三角遞變；所謂“三角遞變”，即A、B處于同周期，A、C處于同主族的位置，可排列出三者原子結構、性質方面的遞變規律。如：原子序數Z(C)>Z(B)>Z(A)；原子半徑r(C)>r(A)>r(B)；A、B、C若為非金屬元素，則非金屬性B>A>C，單質的氧化性B>A>C等。8、“定性”規律：若主族元素族數為m，周期數為n，則：①＜1時為金屬，值越小，金屬性越強；②＞1時是非金屬，越大非金屬性越強；③＝1時多為兩性元素智能點四金屬性和非金屬性強弱的判斷方法一表兩序元素周期表：金屬性“右弱左強，上弱下強，右上弱左下強”；非金屬性“左弱右強，下弱上強，左下弱右上強”金屬活動性順序：按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的順序，金屬性減弱非金屬活動性順序：按F、O、Cl、Br、I、S的順序，非金屬性減弱三反應置換反應：強的置換弱的，適合金屬也適合非金屬與水或非氧化性酸反應越劇烈，或最高價氧化物對應水化物的堿性越強，則金屬性越強與氫氣反應越容易，生成的氣態氫化物的穩定性越強，或最高價氧化物對應水化物的酸性越強，則非金屬性越強氧化性金屬離子的氧化性越弱，對應元素的金屬性越強還原性非金屬氫化物或非金屬陰離子的還原性越弱，對應元素的非金屬性越強兩池原電池：一般情況下，負極材料的金屬性強于正極電解池：在陽極首先放電的陰離子，其對應元素的非金屬性弱；在陰極首先放電的陽離子，其對應元素的金屬性弱；智能點五元素位—構—性的關系元素的原子結構決定了元素在周期表中的位置和元素的主要性質，元素在周期表中的位置反映了元素的原子結構和元素的主要性質，故三者之間可相互推斷。2．三者的推斷關系(1)結構與位置的互推①明確四個關系式a．電子層數＝周期序數。b．質子數＝原子序數。c．最外層電子數＝主族序數。d．主族元素的最高正價＝最外層電子數。最低負價＝－|8－最外層電子數|。②熟悉掌握周期表中的一些特殊規律a．各周期所能容納元素種數。b．稀有氣體的原子序數及在周期表中的位置。c．同族上下相鄰元素原子序數的關系。(2)性質與位置互推熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質的遞變規律，根據元素性質可以推知元素在周期表中的位置，根據元素在周期表中的位置可以推知元素性質。主要包括：①元素的金屬性、非金屬性。②氣態氫化物的穩定性。③最高價氧化物對應水化物的酸堿性。④金屬與H2O或酸反應的難易程度。3．結構和性質的互推(1)最外層電子數是決定元素原子的氧化性和還原性的主要因素。(2)原子半徑決定了元素單質的性質；離子半徑決定了元素組成化合物的性質。(3)同主族元素最外層電子數相同，性質相似。【典例剖析】高頻考點1考查元素周期表的結構及應用例1.1869年俄國化學家門捷列夫制作出了第一張元素周期表，揭示了化學元素間的內在聯系，成為化學發展史上重要里程碑之一。下列有關元素周期表的說法正確的是()A．元素周期表有7個橫行、18個縱列，即有7個周期、18個族B．在過渡元素中尋找半導體材料C．俄羅斯專家首次合成了eq\o\al(178,116)X原子，116號元素位于元素周期表中第7周期ⅥA族D．ⅠA族的元素全部是金屬元素【變式訓練】(2021·湖南汨羅市高三檢測)某同學在研究前18號元素時發現，可以將它們排成如下圖所示的“蝸牛”形狀，圖中每個“·”代表一種元素，其中O點(最中心的點)代表起點元素。下列正確的是()A．物質YO可能具有較強的氧化性B．圖中離O點越遠的元素，其原子半徑一定越大C．O2X、WO3分子內都含有氫鍵，所以沸點都較高D．科學家發現一種新細菌的DNA鏈中有砷(As)元素，該As元素最有可能取代了普通DNA鏈中的Z元素高頻考點2考查元素在周期表中的位置推斷例2.（2020?北京師范大學附中模擬）國際理論與應用化學聯合會已正式確定了第114號和第116號元素的名稱縮寫為Fl、Lv。下列有關這兩種元素的說法錯誤的是()A．兩種元素位于同一周期B．116號元素位于第ⅥA族C．兩種元素都是活潑的非金屬元素D．114號元素的原子半徑比116號元素的大【變式訓練】如果n為第ⅡA族中某元素原子序數，則原子序數為(n＋1)的元素位于①ⅢA②ⅣA③ⅢB④ⅠAA．①③ B．①② C．②③ D．①③④高頻考點3考查金屬性、非金屬性的強弱比較例3.(2020福建福州模擬)甲、乙兩種非金屬元素:①甲比乙容易與氫氣化合;②甲原子能與乙的陰離子發生置換反應;③甲的最高價氧化物對應的水化物酸性比乙的最高價氧化物對應的水化物酸性強;④與某金屬反應時,甲原子得電子數目比乙的多;⑤甲的單質熔、沸點比乙的低。能說明甲比乙的非金屬性強的是()A.只有④ B.只有⑤C.①②③ D.①②③④⑤【變式訓練】短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如圖所示。已知Y、W的原子序數之和的是Z的3倍，下列說法正確的YZXWA．原子半徑：Y<ZB．氣態氫化物的穩定性：X>ZC．Z、W均可與Mg形成離子化合物D．最高價氧化物對應水化物的酸性：X>W高頻考點4考查微粒半徑大小比較例4．下列粒子半徑大小的比較正確的是（）A．Na+＜Mg2+＜Al3+＜O2-B．S2-＞Cl-＞Na+＞Al3+C．Na＜Mg＜Al＜SD．Cs＜Rb＜K＜Na【變式訓練】下列粒子半徑大小比較正確