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第五章
物质结构与性质　元素周期律
第14讲　元素周期表　元素周期律
1．认识元素性质与元素在元素周期表中位置的关系。
2．知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期、同主族元素性质的递变规律。
3．能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，能列举元素周期律(表)的应用。
4．能说出元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释，能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，推测化学键的极性。
5．能结合有关资料说明元素周期律(表)对合成新物质、制造新材料的指导作用。
6．能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构，分析、预测、比较元素及其化合物的性质。
7．学生必做实验：同周期、同主族元素性质的递变。
必备知识·梳理夯实
1.第一张元素周期表
2.原子序数
(1)概念：按照元素在__________中的顺序由小到大给元素编号。
(2)原子序数与原子结构的关系：
原子序数＝____________＝质子数＝______________＝质量数－中子数。
3.元素周期表的结构
(1)周期
①含义：把______________相同的元素，按____________递增的顺序从左到右排列的一横行，叫做一个周期。
②数目：元素周期表有______个横行，有______个周期。
周期表
核电荷数　
核外电子数
电子层数目
原子序数
7
7　
③分类：
(2)族
①含义：把不同横行中________________相同的元素，按________递增的顺序由上而下排成纵行。
②数目：元素周期表有________个纵行，有________个族。
③分类：
最外层电子数　
电子层数
18　
16　
元素周期表的结构简记如下：
[微点拨]　有关元素周期表结构的3个易错点
①基态原子最外层电子排布相同的原子对应元素不一定处于同主族，如He、Be的最外层均有2个电子，前者处于0族，后者处于第ⅡA族。
②第ⅠA族和0族不是含元素种类最多的族，含元素种类最多的族应是第ⅢB族，共有32种元素。
③过渡元素全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2个。
(3)元素周期表中的特殊位置
①过渡元素：元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族(7个副族和第Ⅷ族)10列共60多种元素，这些元素都是金属元素，最外层电子数不超过2个(1－2个)。
②镧系：元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
③锕系：元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
④超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。
⑤碱金属元素[ⅠA(氢除外)]，卤族元素(ⅦA)，氧族元素(ⅥA)，氮族元素(ⅤA)，碳族元素(ⅣA)。
[微点拨]　①ⅠA族元素不等同于碱金属元素，氢元素不属于碱金属元素。
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，不是ⅧB族。
③过渡元素全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2个。
④最外层电子数为3～7个的原子一定属于主族元素，且最外层电子数即为主族的族序数。
⑤同一周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数可能相差1(2、3周期)或11(4、5周期)或25(6、7周期)。
由于镧系和锕系的原因，第6、7周期的ⅡA族和ⅢA族元素原子序数差为25。
⑥能层数＝电子层数＝周期序数，主族序数＝价电子数。
⑦对于主族元素，价电子就是最外层电子，而对于过渡元素原子(Pd除外)就不仅仅是最外层电子，如Fe的价电子排布式为3d64s2。
⑧元素周期表结构巧记口诀
横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七已排满。
纵列称为族，共有十六族，一八依次现，一零再一遍。
一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三纵算一族，占去8、9、10。
镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB族。
4.元素周期表结构中常见的规律
(1)对角线相似规律：周期表中位于对角线位置的元素性质相似，如Li和Mg、______________。
(2)奇偶规律：在同一主族内，族序数、原子序数，若有一个是偶数(或奇数)，另一个必为________(或奇数)。
(3)相同电子层结构的规律：稀有气体元素的原子与同周期非金属元素的阴离子以及下一周期金属元素(主族)的阳离子具有相同的电子层结构。
Be和Al　
偶数　
5.元素周期表的分区
(1)按元素的种类分区
①分界线：沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条虚线，即为金属元素区和非金属元素区的分界线。
②各区位置：分界线左下方为______________，分界线右上方为________________。
③分界线附近元素的性质：既表现____________的性质，又表现______________的性质。
④由卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)应为______色固体，与氢气______化合，HAt______稳定，AgAt______溶于水等。
金属元素区
非金属元素区
金属元素
非金属元素
黑
难　
不
难
(2)按价层电子排布分区。
按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区。除ds区外，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。
(3)各分区的元素价电子排布特点如下：
分区 元素分布 价电子排布 元素性质特点
s区 ⅠA、ⅡA族 _______ 除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应
p区 ⅢA族～ ⅦA族、0族 __________ __________________ 通常是最外层电子参与反应
ns1～2
ns2np1～6
(He为1s2)
分区 元素分布 价电子排布 元素性质特点
d区 ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系、 锕系外) (n－1)d1～9ns1～2 (Pd为4d10) d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 ⅠB族、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2 金属元素
f区 镧系、锕系 _____________ _______________ 镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近
(n－2)f0～14　
(n－1)d0～2ns2
6.原子结构与周期表的关系
周期序数 能层数 每周期第一种元素 每周期最后一种元素
原子 序数 基态原子的简化电子排布式 原子序数 基态原子的电子排布式
1 1 1 1s1 2 1s2
2 2 3 [He]2s1 10 1s22s22p6
3 3 11 ____________ ________ _________________
4 4 19 ____________ ________ ___________________________
5 5 37 [Kr]5s1 54 1s22s22p63s23p63d10
4s24p64d105s25p6
6 6 55 [Xe]6s1 86 1s22s22p63s23p63d104s24p6
4d104f145s25p55d106s26p6
7 7 87 [Rn]7s1 118 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f14
5s25p65d105f146s26p66d107s27p6
[Ne]3s1
18
1s22s22p63s23p6　
[Ar]4s1
36
1s22s22p63s23p63d104s24p6
7.每族元素的价电子排布特点
(1)主族：
(2)0族：He为1s2，其他为ns2np6。
(3)过渡元素(镧系、锕系及Pd除外)：(n－1)d1～10ns1～2。
主族符号 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ____________ ____________ ____________ ____________
主族符号 ⅤA ⅥA ⅦA
排布特点 ____________ ____________ ____________
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4　
ns2np5　
8.元素周期表的三大应用
(1)科学预测：为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。
(2)在一定区域内寻找新材料：
(3)指导工农业生产
化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系对探矿、研制农药材料等有指导意义。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)元素周期表中共有18个纵列、16个族。( 　　)
[提示]　8、9、10纵列为第Ⅷ族，因此元素周期表中有18个纵列、16个族。
(2)同族元素原子的最外层电子数—定相同。( 　　)
[提示]　同主族元素原子最外层电子数相同，但0族最外层电子数为2或8，不相同。
√
×
(3)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素。( 　　)
[提示]　过渡元素是指元素周期表中ⅢB族(第3列)到ⅡB族(第12列)，共10列所含元素。
(4)ⅠA族包含元素种数最多且全部是金属元素。( 　　)
[提示]　含元素种类最多的族是第ⅢB族，共有32种元素，ⅠA族中的H是非金属元素。
(5)两短周期元素原子序数相差8，则周期序数一定相差1。( 　　)
[提示]　短周期元素种数分别为2、8、8，因此元素原子序数相差8，则周期序数一定相差1。
√
×
×
(6)长周期中各周期中的元素均为18种。( 　　)
(7)同一周期相邻主族的原子序数差一定为1。( 　　)
(8)最外层电子排布为4s1的元素一定为ⅠA族。( 　　)
(9)ⅢB族的元素均为d区，ⅡB族的元素均为ds区。( 　　)
(10)s区的元素均为金属元素，稀有气体元素为p区元素。( 　　)
(11)原子价层电子排布式为3d104s1的元素为s区元素。( 　　)
(12)铁位于元素周期表的第四周期第ⅧB族。( 　　)
(13)从元素周期表的分区中可以看出，非金属性最强的是F，金属性最强的是Cs(放射性元素除外)。( 　　)
√
×
×
×
×
×
×
×
(14)过渡元素都是金属元素，金属元素只有正价，没有负价。( 　　)
(15)每个周期的价电子排布都是从ns1开始，到ns2np6结束。( 　　)
[提示]　除第一周期外均为如此排布。
(16)元素所在的主族序数与最外层电子数相等的元素都是金属元素。( 　　)
[提示]　氢元素的主族序数与最外层电子数相等，属于非金属元素。
√
×
×
(17)外围电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是第五周期第ⅢA族，是p区元素。( 　　)
[提示]　由外围电子排布知，该元素是主族元素。因为最高能层的序数＝周期数，外围电子数＝主族序数，所以该元素位于第五周期第ⅢA族，是p区元素。
(18)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素。( 　　)
[提示]　镧系元素和锕系元素都占据同一格，但是由于核内质子数不相等，所以不是同位素。
√
×
(19)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族。( 　　)
(20)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4，短周期元素中分别为C、Si和O、S。( 　　)
√
√
2．(1)甲、乙是元素周期表中同一主族相邻周期的两种元素(其中甲在上一周期)，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能是___________
______________________ 。
(2)若甲、乙分别是同一周期的第ⅡA族和第ⅦA族元素，原子序数分别为m和n，则m和n的关系为________________________________ 。
(3)若A、B是相邻周期同主族元素(A在B的上一周期)，A、B所在周期分别为m种和n种元素，A的原子序数为x，B的原子序数为y，则x、y的关系式为_____________________________。
x＋2、x＋8、
x＋18、x＋32　
n＝m＋5，n＝m＋15，n＝m＋29
y＝x＋m或y＝x＋n　
(4)如图为元素周期表中五种元素的相对位置，若B的原子序数为a，则这五种元素的核电荷数之和可能为____________________________。
5a、5a＋10、5a＋14
①根据题给信息判断：A是________，B是________，C是________，D是________。
Ne　
Si　
Mg
Cl
②C的离子的核外电子排布式为_________；D原子的核外电子排布式为______________________。
③B位于________周期_________族，它的最高价氧化物的化学式是_________，其最高价氧化物的水化物是一种______酸。
[提示]　根据题意分析可知，A为Ne，B为Si，C为Mg，D为Cl。
1s22s22p6　
1s22s22p63s23p5
第三　
第ⅣA　
SiO2
弱
(6)第四周期中，未成对电子数最多的元素是______(填名称)。
①它位于_______族。
②核外电子排布式是___________________________________。
③它有______个能层，______个能级，________种运动状态不同的电子。
④价电子排布式：_________，价电子轨道表示式：___________ 。
⑤属于______区。
铬　
ⅥB
1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　
4　
7　
24
3d54s1
d
(7)元素的存在，是与原子结构的稳定性，特别是与原子核的稳定性有关。人们发现，原子序数大于83(铋之后)的元素，都是放射性元素，而原子序数在92之后(超铀元素)的元素，全部是用人工方法合成的元素(Np、Pu在自然界中也有，但含量极微)。人工合成的元素，将会完成第七周期(零族元素的原子序数应为118)，并进入第八周期，甚至第九周期。在未来的第八、九周期模拟中，原子中的电子依次填充新的能级5g能级和6g能级。
能级 s p d f g
电子数 2 6 10 14 18
①由此可以预见，第八、九周期各将有多少种元素？
②在这两个周期里，“超锕系”和“新超锕系”各有多少种元素？
[提示]　①第八、九周期都将有50种元素，是超长周期。②第八、九周期各有50种元素，减去各自的主族元素、副族元素、Ⅷ族元素、0族元素，各剩余33种元素，故“超锕系”和“新超锕系”各为33种元素。
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1　元素周期表的结构
(1) (2021·浙江6月选考，15)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在元素周期表中的相对位置如下所示，其中Y的最高化合价为＋3价。下列说法不正确的是( 　　)
A．还原性：ZQ2B．X能从ZO2中置换出Z
C．Y能与Fe2O3反应得到Fe
D．M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应
A
[考题点睛]　
(2) (2023·河北衡水检测)随着元素不断被发现，种类越来越多，化学家们开始对它们进行分类和整理，以求发现系统的元素体系。关于下表的说法正确的是( 　　)
A．表中数字代表元素的原子序数
B．表中元素的排列依据是元素的原子结构
C．推测表中“？＝70”指代的元素的最高化合价为＋4
D．每一纵行(列)都对应现在常用的元素周期表中的一族
C
[解析]　表中数字代表元素的相对原子质量，故A错误；表中元素的排列依据是相对原子质量的大小，故B错误；推测表中“？＝70”和C、Si在同一横排，属于同主族，所以元素的最高化合价为＋4，故C正确；每一横行都对应现在常用的元素周期表中的一族，故D错误。
〔对点集训1〕　(1) (2023·河北衡水月考)如图所示各为元素周期表的一部分，表中数字是原子序数，其中X为35的是( 　　)
[解析]　X的原子序数为35，为Br元素，位于周期表中第四周期第ⅦA族。14号、50号元素分别为Si、Sn，处于第ⅣA族，则X的原子序数不可能为35，A不符合；74号、76号元素分别为W、Os，处于第六周期，则X为第五周期的Tc元素，B不符合；18号、54号元素分别为Ar、Xe，则X位于周期表中第四周期第ⅦA族，C符合；26号、28号元素分别为Fe、Ni，处于第四周期，则X在第五周期，D不符合。
C
(2) (2023·试题调研)若甲、乙分别是同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素，原子序数分别为m和n，则下列关于m和n的关系不正确的是( 　　)
A．n＝m＋1 B．n＝m＋18
C．n＝m＋25 D．n＝m＋11
[解析]　对于第二、三周期，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数只相差1，而对于第四、五周期来说，由于存在过渡元素，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数则相差11；而对于第六、七周期来说，由于存在镧系和锕系元素，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数则相差25。
B
(3) (2023·山东日照一模改编)某种具有高效率电子传输性能的有机发光材料的结构简式如图所示。下列关于该材料组成元素的说法正确的是( 　　)
A．五种组成元素中有四种元素位于p区且均位于同一周期
B．Al所在主族的元素与同周期的第ⅡA族元素原子序数一定相差1
C．H元素所在列所含元素种数最多
D．基态N原子核外有7种运动状态不同的电子
D
[解析]　由该材料结构简式可知，组成该物质的元素有H、C、N、O和Al，H位于第一周期，属于s区，而C、N、O均位于第二周期，均属于p区，Al位于第三周期，属于p区，故A错误；长周期的第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着过渡元素，共10个纵列，故第ⅢA族元素与同周期的第ⅡA族元素原子序数相差1(第二、第三周期)、11(第四、第五周期)或25(第六、第七周期)，B项错误；周期表中含元素种数最多的是第3列，因为包含镧系、锕系各15种元素，故C错误；N的原子序数为7，核外有7个电子，每个电子运动状态都不同，即基态N原子核外有7种运动状态不同的电子，故D正确。
典例 2
微考点2　元素周期表的应用
(1) (2023·山东济南检测)部分元素在周期表中的分布如图所示(虚线为金属元素与非金属元素的分界线)，下列说法不正确的是( 　　)
A．虚线左侧是金属元素
B．As处于第五周期第ⅤA族
C．Si、Ge可作半导体材料
D．Sb既有金属性又有非金属性
[解析]　根据位置，由Si处于第三周期第ⅣA族可推知，As处于第四周期第ⅤA族，选项B不正确。
B
(2) (2023·浙江杭州模拟)如图，X、Y、Z、W四种短周期元素的原子最外层电子数之和为21。下列说法正确的是( 　　)
A．原子半径(r)：r(Z)>r(Y)>r(X)
B．X的氢化物一定比Y的氢化物的沸点要低
C．WY2、WZ4、WX均有熔点高、硬度大的特性
D．某病毒DNA链中有T元素，可能是T取代了普通DNA链中的P元素
D
[解析]　设X的最外层电子数为a，则Y、W、Z的最外层电子数分别为a＋2、a、a＋3，从而得出a＋(a＋2)＋a＋(a＋3)＝21，a＝4，故X、Y、W、Z分别为C、O、Si、Cl，由T在周期表中的位置可知，T为As元素。X、Y、Z分别为C、O、Cl，C、O为同周期元素，C在O的左边，则原子半径(r)为r(C)>r(O)，A不正确；X、Y分别为C、O，若X的氢化物中碳原子数比较多(如石蜡)，常温下呈固态，则其沸点可能比Y的氢化物(H2O)的沸点要高，B不正确；SiCl4在固态时形成分子晶体，其熔点较低、硬度较小，C不正确；某病毒DNA链中有As元素，As与P同主族且相邻，可能是As取代了普通DNA链中的P元素，D正确。
(3) (2023·陕西西安模拟)现有短周期主族元素X、Y、Z、W，其中X、Y、Z在元素周期表中的相对位置关系如图，且X、Y、Z的原子序数之和为32，W原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍。下列说法错误的是( 　　)
A．化合物WY2中所有原子的最外层均达到8电子稳定结构
B．原子半径：Y>Z
C．X、Z、W简单氢化物的沸点：Z>X>W
D．X的氧化物对应水化物为强酸
D
[解析]　现有短周期主族元素X、Y、Z、W，W原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍，则W的核外电子排布为2、4，W为C。设X的原子序数为a，X、Y、Z的原子序数之和为32，则a＋a＋2＋a＋9＝32，得a＝7，则X为N，Z为F，Y为S。化合物WY2即CS2中所有原子的最外层均达到8电子稳定结构，A正确；同周期主族元素，从左到右原子半径逐渐减小；元素位于同主族时，核电荷数越大，电子层数越多，原子半径越大，则原子半径：Y>Z，B正确；X、Z、W简单氢化物分别为氨气、氟化氢和甲烷，氨气和氟化氢分子间存在氢键，氟化氢标准状况下为液体，甲烷分子间只存在分子间作用力，则沸点：Z>X>W，C正确；X的最高价氧化物对应水化物即硝酸为强酸，当化合价不为最高价时，例如亚硝酸是弱酸，D错误。
〔对点集训2〕(1) (2023·四川眉山中学二诊)右表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素。Z的最高价氧化物对应的水化物为M，室温下，0.01 mol·L－1M溶液pH<2。下列说法中错误的是( 　　)
A．原子半径大小：XB．Z的单质易溶于化合物WZ2
C．最简单气态氢化物稳定性：WD．含Y元素的离子一定是阳离子
D
(2) (2023·陕西西安高三一模)元素X、Y、Z和Q在元素周期表中的位置如图所示，其中元素Q位于第四周期，X的最高正价和最低负价之和为0，下列说法不正确的是( 　　)
A．原子半径：r(Y)>r(Z)>r(X)
B．分别含Y元素和Z元素的两种弱酸可以反应生成两种强酸
C．推测Q的单质可以和氢气、氧气、活泼金属等反应
D．Z的简单阴离子失电子能力比Y的强
D
[解析]　根据题意可知，X位于第二周期，Y、Z位于第三周期；X的最高正价和最低负价之和为0，则X位于ⅣA族，X为碳元素，结合各元素在周期表中的相对位置可知，Y为硫元素，Z为氯元素，Q为硒元素。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径r(Y)>r(Z)>r(X)，故A正确；亚硫酸与次氯酸反应生成HCl和硫酸，HCl和硫酸都是强酸，故B正确；Q位于第ⅥA族，最外层含有6个电子，根据O、S的性质可推测Q(Se)的单质可以和氢气、氧气、活泼金属等反应，故C正确；非金属性越强，对应离子的失电子能力越弱，非金属性Cl>S，则简单离子失电子能力Z(Cl)归纳拓展
1
电子排布规律
(1)最外层电子数为3～7的原子一定属于主族元素，且最外层电子数即为主族的族序数。
(2)最外层为1个或2个电子，则可能是第ⅠA、第ⅡA族元素，也可能是副族、第Ⅷ族或0族元素氦。
(3)原子最外层比次外层电子多的元素一定位于第二周期。
(4)某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期。
(5)电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期。
化合价规律
(1)主族元素的最高正化合价＝它所在的族序数＝最外层电子数(即价电子数)，但要注意F无正价，O一般不显正价。
(2)只有非金属元素才有负价，非金属元素(H除外)的最高正价与它的负化合价的绝对值之和等于8。
2
元素周期表中元素的原子序数的差值关系
(1)同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差有三种情况：第二、三周期(短周期)相差1，第四、五周期相差11，第六、七周期相差25。
(2)相邻周期，同一主族元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素，
A、B所在周期分别有m和n种元素。如右图：
当A、B在第ⅠA或第ⅡA族时，y＝x＋m。当A、B在ⅢA～0族时，y＝x＋n。
3
结合“片段型”元素周期表推断短周期主族元素
(1)直接相邻的“┬”型、“┴”型结构片段
表格中上一行元素处于第二周期，下一行元素处于第三周期，原子序数的关系如图所示：
(2)相接相邻的“ ”型结构片段
表格中上一行元素处于第二周期，下一行元素处于第三周期，同主族上下两种元素的原子序数相差8。
4
典例 3
微考点3　元素周期表的分区
(1) (2023·湖南师大附中检测)闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。金属钛可用金属钠还原制得。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等核素，下列关于金属钠或钛的叙述不正确的是( 　　)
A．上述钛原子中，中子数不可能为22
B．钠元素处于周期表的s区
C．钛的不同核素在周期表中处于不同的位置
D．钛元素是d区的过渡元素
C
[解析]　48Ti、49Ti、50Ti等核素的中子数分别为26、27、28，A正确；22Ti的价电子排布式为3d24s2，因此钛是d区第四周期的过渡元素，钠元素的价电子排布为3s1，因此是s区第三周期主族元素，B、D正确；元素在周期表中的位置由其质子数决定，钛的同位素原子的质子数相同，在周期表中的同一位置，C不正确。
(2) (2023·山东烟台模拟)周期表将价电子排布相似的元素集中起来，以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，共分5区。下列说法正确的是( 　　)
A．最外层电子数为2的元素都分布在s区
B．同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化
C．所有非金属元素都分布在p区
D．元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
D
[解析]　最外层电子数为2的元素不一定分布在s区，如He分布在p区，Fe等元素分布在d区，A错误；同一主族元素从上到下，金属性逐渐增强，不是呈周期性变化，B错误；非金属元素H分布在s区，C错误；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素是过渡元素，都是金属元素，D正确。
〔对点集训3〕　(1) (2023·山东淄博检测)下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是( 　　)
A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素
B．原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是副族元素
C．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D．基态原子含有未成对电子最多的元素位于ⅤA族
C
[解析]　基态原子的N层上只有一个电子的元素，可能为K、Cr、Cu，所以可能位于第ⅠA族、第ⅥB、第ⅠB族，故A错误；原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素，可以为第Ⅷ族元素，如Fe、Co、Ni，故B错误；基态原子的p能级上半充满的元素为第ⅤA族元素，所以一定位于p区，故C正确；基态原子含有未成对电子最多的元素不位于ⅤA族，第ⅤA族元素未成对电子数是3，如果d能级半满有5个电子，f能级半满时有7个电子，故D错误。
(2)下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价层电子排布特点的有关叙述正确的是( 　　)
A．Cu位于元素周期表中第四周期ⅠB族，属于ds区元素
B．O的基态原子中，2p能级为半充满，属于p区元素
C．最外层电子排布式为4s1，一定属于ⅠA族
D．最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能在ⅢA族或ⅢB族
[解析]　铜位于第四周期第ⅠB族，故A正确；氧元素的2p能级有四个电子，不是半充满，故B错误；最外层电子排布式为4s1，该元素不一定位于第ⅠA族，如铜的最外层电子排布式为4s1，但铜属于第ⅠB族，故C错误；最外层电子排布式为ns2np1，该元素位于ⅢA族，故D错误。
A
必备知识·梳理夯实
1.元素周期律的内容及实质
2.原子半径
3.电能离
(1)第一电离能：________电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号为I1，单位为kJ·mol－1。
(2)元素第一电离能的周期性变化
同周期从左到右，第一电离能呈________的趋势，稀有气体的第一电离能________，碱金属的第一电离能________；同主族从上到下，第一电离能逐渐________。
气态　
增大
最大　
最小　
减小
[微点拨]　①第二、三、四周期中，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻主族元素都大。
②金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序判断电离能的大小。
③同种原子：逐级电离能越来越大(即I1(3)元素的电离能及应用
4.电负性
[微点拨]　金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。
5.对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与__________的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为“对角线规则”。
右下方　
6.学生必做实验：同周期、同主族元素性质的递变
实验一
实验目的 探究碱金属元素性质递变规律
实验操作
实验现象 都能在空气中燃烧，钠产生______色火焰，钾产生________色火焰(透过蓝色钴玻璃)，______燃烧更剧烈 金属______在水面上，________成闪亮的小球，____________，发出______________，反应后的溶液呈______色；钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧
实验结论 金属的活泼性：K___Na 金属的活泼性：K______Na
黄
浅紫
浮
熔化
四处游动
嘶嘶的响声
红
钾
>
>
实验二
实验目的 探究卤素单质间的置换反应
实验操作
实验现象 振荡、静置后，溶液由无色变为________色 振荡、静置后，溶液由无色变为______色 振荡、静置后，溶液由无色变为______色
实验结论 氧化性：_________________
橙黄
褐
褐
Cl2>Br2>I2
实验三
实验目的 比较同周期主族元素金属性强弱
实验 操作
实验 现象 加热前，镁条表面附着了少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，滴加酚酞溶液变为粉红色 没有明显变化
实验目的 比较同周期主族元素金属性强弱
实验 操作
实验 现象 先生成白色沉淀，滴加盐酸后沉淀逐渐溶解，滴加氢氧化钠溶液后沉淀不溶解 先生成白色絮状沉淀，滴加盐酸和氢氧化钠溶液后沉淀逐渐溶解
结论 金属性：Mg______Al
>
[微点拨]　金属性是指金属气态原子失电子能力的性质，金属活动性是指金属单质在水溶液中失去电子能力的性质，两者顺序基本一致，仅极少数例外。如金属性Pb>Sn，而金属活动性Sn>Pb。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。( 　　)
[提示]　第三周期非金属元素的非金属性从左到右依次增强，最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强。
(2)第二周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到＋7。( 　　)
[提示]　第二周期元素中，O没有最高正价，F没有正价。
×
×
(3)元素的气态氢化物越稳定，元素的非金属性越强，氢化物水溶液的酸性也就越强。( 　　)
[提示]　元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强，但其水溶液的酸性与元素非金属性没有必然联系。
(4)同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小。( 　　)
[提示]　同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，金属元素的阳离子半径逐渐减小，但金属阳离子核外电子层数比同周期非金属元素的阴离子核外电子层数少1，所以金属阳离子半径小于同周期非金属元素的阴离子半径。
×
×
(5)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大。( 　　)
[提示]　如电负性O>N，非金属性O>N，而第一电离能N>O。
(6)可以根据金属活动性顺序表判断元素原子电离能的大小。( 　　)
[提示]　金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断元素原子电离能的大小。
(7)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C。( 　　)
(8)电子层越多，原子半径一定越大。( 　　)
(9)C、N、O、F的最高正价分别为＋4、＋5、＋6、＋7。( 　　)
×
×
×
×
×
(10)非金属性越强，第一电离能和电负性一定越大。( 　　)
(11)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。( 　　)
(12)Cl－、S2－、Ca2＋、K＋半径依次减小。( 　　)
[提示]　核外电子排布相同的粒子，核电荷数越大半径越小，所以S2－半径最大，Ca2＋半径最小，故错误。
(13)原子的最外层电子数是2的元素，一定是ⅡA族元素。( 　　)
[提示]　不一定。可以是0族元素He和过渡元素等。
×
×
×
×
(14)同一周期元素，从左至右，元素的第一电离能逐渐增大。( 　　)
[提示]　同一周期元素中，第ⅡA、VA族中由于元素价电子处于全满和半满状态，表现出的第一电离能比同周期相邻元素的大，如I(N)>I(O)。
(15)Ga与As位于同一周期，原子序数Ga[提示]　Ga和As为同一周期元素，原子序数GaAs，由于从左到右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能Ga小于As。
×
×
(16)最外层电子排布为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大。( 　　)
[提示]　每一周期第一电离能最大的为稀有气体元素。
(17)价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素。( 　　)
[提示]　价电子排布为5s25p1的元素，位于第五周期第ⅢA族，是p区元素。
×
×
(18)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大。( 　　)
[提示]　元素的电负性大，第一电离能不一定大。如N元素的电负性小于氧元素的电负性。但N元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能大于O元素。
(19)元素氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强；碱性越强，金属性越强。( 　　)
(20)元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强，其水溶液的酸性越强，还原性越弱。( 　　)
×
×
×
2．(1)根据元素周期律用“>”或“<”填空。
①碱性：Mg(OH)2______Ca(OH)2______KOH。
②酸性：HClO4______H2SO4______HClO。
③热稳定性：CH4______NH3______H2O。
④还原性：HBr______HCl，I－______S2－。
(2)比较下列微粒半径大小，用“>”或“<”填空。
①Na______Mg______Cl
②Na＋______Mg2＋______Al3＋
③F－______Cl－______Br－
④Cl－______O2－______Na＋______Mg2＋
<
<
>　
>　
<
<
>　
>　
>　
>　
>　
>　
<
<
>
>
>
(3)在下列横线上，填上适当的元素符号。
①在第三周期中，第一电离能最小的元素是________，第一电离能最大的元素是________。
②第二、三、四周期元素中p轨道半充满的原子分别是________________。
③电负性相差最大的两种元素是____________(放射性元素除外)。
Na
Ar　
N　P　As　
F、Cs　
[提示]　一般来说，同周期从左到右，元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势(除第ⅡA族、第ⅤA族元素反常外)，同周期中碱金属和氢元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，故第三周期中第一电离能最小的元素为Na，第一电离能最大的元素为Ar。电负性的递变规律：一般来说，同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下元素的电负性逐渐减小，故元素周期表(稀有气体除外)中电负性最大的元素是F，电负性最小的元素是Cs。
3．(1)同主族从上到下，酸性：HF>HCl>HBr，这种比较方法正确吗？
不正确。同主族从上到下，非金属性减弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性减弱。酸性：HClO4>HBrO4，而氢化物的酸性：HF(2)酸性：H2SO3>H2CO3>HClO，能否说明非金属性：S>C>Cl
不能。因为硫的最高价氧化物对应的水化物是H2SO4不是H2SO3，氯的最高价氧化物对应的水化物是HClO4不是HClO。应根据元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱比较其非金属性强弱。　
(3)若A、B、C三种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(但D不能参与排列)。
①原子半径由大到小：______________。
②金属性由强到弱：______________。
③非金属性由强到弱：______________。
C>A>B　
C>A>B　
B>A>C
(4)①第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为_____________
_________________________(用元素符号表示)。
②Na的逐级电离能中有______次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？___________________。
③F、Cl、Br、I的第一电离能由大到小的顺序为______________，电负性由大到小的顺序为______________________。
Na2　
I2 I1，I10 I9　
F>Cl>Br>I
F>Cl>Br>I　
考点突破·训练提升
典例 1
微考点1　根据元素周期律和周期表判断物质的性质
(1) (2023·天津静海模拟)下列有关物质性质的比较，结论正确的是( 　　)
A．热稳定性：PH3B．碱性：KOH>Al(OH)3>Mg(OH)2
C．第一电离能：NaD．室温下水溶性：NH3>Cl2>SO2
A
[解析]　非金属元素的非金属性越强，简单气态氢化物的热稳定性越强，因为非金属性O>S>P，所以简单气态氢化物的热稳定性PH3Mg>Al，所以碱性KOH>Mg(OH)2
>Al(OH)3，故B错误；同周期元素从左向右，半径减小，第一电离能呈增大趋势，但Mg元素最外层电子排布为全充满稳定结构，第一电离能大于Al元素，所以第一电离能NaSO2>Cl2，故D错误。
(2) (2023·辽宁葫芦岛检测)有四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3
③1s22s22p3 ④1s22s22p5
则下列有关比较中正确的是( 　　)
A．第一电离能：④>③>②>①
B．原子半径：①>②>③>④
C．电负性：④>③>②>①
D．最高正化合价：④>③＝②>①
A
[解析]　由电子排布式可知，①为S，②为P，③为N，④为F。第一电离能为④>③>②>①，A正确；原子半径应是②最大，④最小，B不正确；电负性应是④最大，②最小，C不正确；F无正价，最高正价为①>②＝③，D不正确。
归纳拓展
微粒半径的大小比较
〔对点集训1〕　(1) (2021·山东卷，4)X、Y为第三周期元素，Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是( 　　)
A．原子半径：X>Y
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
D
[解析]　X、Y位于第三周期，Y的最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子知，X与Y容易形成共价键，根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期，则P的原子半径大，即X>Y，A正确；两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，PH3的还原性强，B正确；同周期主族元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，则Cl2的氧化性最强，C正确；同一周期从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，即第三周期第一电离能小于P元素的有5种，D错误。
(2) (2023·天津静海一中调研)X、Y、Z、W、M五种元素的原子序数依次增大。已知X、Y、Z、W是短周期元素中的四种非金属元素，X元素的原子形成的离子就是一个质子，Z、W在元素周期表中处于相邻的位置，它们的单质在常温下均为无色气体，Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，M是地壳中含量最高的金属元素。下列说法正确的是( 　　)
A．五种元素的原子半径从大到小的顺序：M>W>Z>Y>X
B．X、Z两元素能形成原子个数比(X∶Z)为3∶1和4∶2的化合物
C．化合物YW2、ZW2都是酸性氧化物
D．用M单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液，电解一段时间后，在阴极区会出现白色沉淀
B
[解析]　X元素的原子形成的离子就是一个质子，X为氢元素，Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，应为碳元素；Z、W在元素周期表中处于相邻的位置，它们的单质在常温下均为无色气体，则Z为氮元素、W为氧元素；M是地壳中含量最高的金属元素，应为铝元素。氢原子半径最小，同周期随原子序数增大原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径：Al>C>N>O>H，即M>Y>Z>W>X，故A错误；N、H两元素能形成NH3、N2H4，故B正确；CO2是酸性氧化物，NO2与水反应生成硝酸和NO，NO2不是酸性氧化物，故C错误；用Al单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液，阴极生成氢气，但不会生成沉淀，故D错误。
典例 2
微考点2　元素金属性、非金属性的比较
(1) (2023·北京海淀区模拟)下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( 　　)
序号 事实 推论
A 与冷水反应，Na比Mg剧烈 金属性：Na>Mg
B Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2 金属性：Ca>Mg
C SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2 非金属性：S>C
D t ℃时，Br2＋H2??2HBr　K＝5.6×107 I2＋H2??2HI　K＝43 非金属性：Br>I
C
[解析]　可依据金属单质与水反应的剧烈程度判断元素金属性的强弱，与冷水反应，Na比Mg剧烈，说明Na的金属性比Mg强，A正确；依据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱判断元素金属性的强弱，Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2，则金属性Ca>Mg，B正确；SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2，说明亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强，但不能说明S与C的非金属性的强弱，C错误；相同温度时，溴单质、碘单质与氢气化合的难易程度可以说明溴的非金属性比碘的非金属性强，正确。
(2)下列关于元素金属性和非金属性强弱比较的说法不正确的是( 　　)
A．将大理石加入稀盐酸中，能产生CO2气体，说明Cl的非金属性强于C的
B．Si与H2化合所需温度远高于S与H2化合所需温度，说明S的非金属性强于Si的
C．Na与冷水反应剧烈，而Mg与冷水反应缓慢，说明Na的金属性强于Mg的
D．Fe投入CuSO4溶液中，能置换出Cu，说明Fe的金属性比Cu的强
A
[解析]　盐酸中的溶质HCl不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物，虽然HCl的酸性比碳酸的强，但不能作为Cl、C非金属性强弱的判断依据，A错误；单质与H2越易化合，对应元素的非金属性越强，B正确；单质与水越易反应生成碱和H2，对应元素的金属性越强，C正确；较活泼的金属单质可将较不活泼的金属元素从它的盐溶液中置换出来，D正确。
〔对点集训2〕　(1) (2023·山东德州检测)下列不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的事实是( 　　)
①HCl比H2S稳定　②HClO氧化性比H2SO4强　③HClO4酸性比H2SO4强　④Cl2能与H2S反应生成S　⑤氯原子最外层有7个电子，硫原子最外层有6个电子
A．②⑤ B．①②
C．①②④ D．①③⑤
A
[解析]　判断元素的非金属性强弱是根据元素的最高价氧化物对应水化物(即最高价含氧酸)的酸性强弱，而不是氧化性强弱，且HClO不是氯元素的最高价含氧酸，故②不能说明；最外层电子数多的元素非金属性不一定强，如最外层电子数I>O，但非金属性I(2)下列实验不能达到实验目的的是( 　　)
选项 实验操作 实验目的
A Cl2、Br2分别与H2反应 比较氯、溴元素的非金属性强弱
B 向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气 比较镁、铝元素的金属性强弱
C 测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH 比较碳、硫元素的非金属性强弱
D Fe、Cu分别与稀盐酸反应 比较铁、铜元素的金属性强弱
B
[解析]　Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应进行的难易程度，即可判断出氯元素、溴元素的非金属性强弱，A项正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3，但是无法比较Mg、Al的金属性强弱，B项错误；测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH，根据溶液的pH可判断出Na2CO3与Na2SO4是否发生水解或水解的程度大小，即可判断出H2CO3、H2SO4的酸性强弱，从而判断出C、S的非金属性强弱，C项正确；利用Fe、Cu与盐酸反应现象的不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱，D项正确。
[微点拨]　元素金属性、非金属性及其比较
(1)元素金属性、非金属性强弱的本质。
①元素原子失电子能力越强，元素金属性越强。
②元素原子得电子能力越强，元素非金属性越强。
(2)元素金属性和非金属性强弱的判断依据。
①结构判断法：根据原子结构比较。最外层电子数越少，电子层越多，元素金属性越强；最外层电子数越多，电子层越少，非金属性越强。
(3)元素金属性和非金属性强弱的判断方法
典例 3
微考点3　电离能及电负性应用
(2023·天津河东区模拟)最新研究表明，用Sb(CH3)3、Sb(CH3)2Br和Sb(CH3)Br2三种化合物进行重组反应可生成空间位阻最小的离子化合物——[Sb(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6]。已知锑(Sb)与砷(As)同主族且位于砷的下一周期，下列说法不正确的是( 　　)
A．Sb的价电子排布式为5s25p3
B．第一电离能：Br>Sb>As
C．电负性：Br>C>H
D．[Sb(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6]中存在离子键和共价键
B
[解析]　Sb的核外电子排布为[Kr]4d105s25p3，为主族元素，价电子排布式为5s25p3，A正确；一般而言，元素的非金属性越强，对应元素的第一电离能越大，所以第一电离能应为Br>As>Sb，B错误；一般而言，元素的非金属性越强，对应元素的电负性越大，所以电负性：Br>C>H，C正确；[Sb(CH3)5]2[Sb2(CH3)2Br6]是由[Sb(CH3)5]＋和[Sb2(CH3)2Br6]2－构成，两种离子间存在离子键，两离子内部存在共价键，D正确。
〔对点集训3〕　(1) (2023·河北沧州模拟)下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2表示，单位为kJ·mol－1)
下列关于元素R的判断中一定正确的是( 　　)
A．R的最高正价为＋3价
B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C．R元素的原子最外层共有4个电子
D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500 ……
B
[解析]　比较元素R的各级电离能的数据可知，该元素的第二级电离能远小于第三级电离能，说明该元素的原子最外层上有2个电子，据此解题；由分析可知，R的最外层上有2个电子，故R的最高正价为＋2价，A错误；由分析可知，R的最外层上是2个电子，且R为短周期元素，故R元素位于元素周期表中第ⅡA族，B正确，C错误；由分析可知，R的最外层上有2个电子，R元素基态原子的电子排布式为1s22s2或者1s22s22p63s2，D不一定正确。
(2) (2023·山东临沂一模)如图所示化合物是一种常见的储氢材料，其中X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，且X、Y、Z处于不同周期。下列叙述错误的是( 　　)
A．第一电离能：X>Y
B．原子半径：Z>Y
C．Y的最高价氧化物的水化物是一元强酸
D．Z与X可形成离子化合物ZX
C
归纳拓展
同周期、同主族元素性质的周期性变化规律
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大
电子层数 相同 逐渐增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
离子半径 阳离子逐渐减小 阴离子逐渐减小 且r(阴离子)>r(阳离子) 逐渐增大
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
元素性质 化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)负化合价＝－(8－主族序数) 相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外)
元素的金属性和非 金属性 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
电负性 电负性逐渐变大 电负性逐渐变小
第一电离能 呈增大趋势(第ⅡA、第ⅤA族存在反常) 第一电离能逐渐减小
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
元素性质 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸性 (或碱性) 碱性逐渐减弱 酸性逐渐增强 碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐增强 阴离子还原性逐渐减弱 阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强练案[14] 　　第14讲　元素周期表　元素周期律
一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2023·湖南模拟)某同学设计了如图所示元素周期表，已知Z元素的最外层电子数是次外层的3倍。空格中均有对应的元素填充。下列说法正确的是( C )
A．白格中都是主族元素，灰格中都是副族元素
B．X、Y分别与Z形成的化合物都只有两种
C．X、Y元素最高价氧化物对应的水化物酸性：X>Y
D．X、Y、Z的气态氢化物中最稳定的是X的氢化物
[解析]　根据Z元素的最外层电子数是次外层的3倍知Z为O，则X为N，根据图示可得出X、Y同族，则Y为P。按照图示，白格填充的为主族元素和稀有气体元素，灰格填充的为副族元素和Ⅷ族元素，A错误；X和Z可以形成NO、NO2、N2O5等氮氧化物，不止两种，B错误；X的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，Y的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4，则酸性HNO3>H3PO4，C正确；元素非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，同主族元素，从上到下非金属性减弱，同周期元素，从左到右非金属性增强，则非金属性强弱顺序为O>N>P，气态氢化物最稳定的是Z的气态氢化物，即H2O，D错误。
2．(2023·北京朝阳模拟)下列关于元素及元素周期律的说法，不正确的是( B )
A．同主族元素的原子，最外层电子数相等
B．同周期元素的原子，随原子序数递增半径逐渐增大
C.Be的中子数为6
D．56Ba(OH)2的碱性强于38Sr(OH)2
[解析]　元素周期表中，最外层电子数或价电子数相同的元素在同一族，则同一主族元素的最外层电子数相等，具有相似的化学性质，选项A正确；同周期元素从左向右原子半径减小，则同周期元素中，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，选项B不正确；Be的质量数为10，质子数为4，则中子数为10－4＝6，选项C正确；金属性Sr3．(此题为更换后的新题，给您带来的不便，请广大师生谅解。)
(2022·全国甲，12)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期，X、Y相邻，Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是( D )
A．非金属性：X>Q
B．单质的熔点：X>Y
C．简单氢化物的沸点：Z>Q
D．最高价含氧酸的酸性：Z>Y
[解析]　本题考查元素周期表中元素的“位—构—性”关系。由题意可知，Q为第二周期元素，X、Y、Z为第三周期元素，再依据Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍，可推知Y为Si元素，由“X、Y相邻”，且X的原子序数小于Y，可推知X为Al元素，最后依据原子序数的大小关系和四种元素最外层电子数之和为19可推知，若Q为O元素，则Z为S元素；若Q为N元素，则Z为Cl元素；若Q为F元素，则Z为P元素，非金属性：AlSi(或Cl>Si或P>Si)，所以最高价含氧酸的酸性：H2SO4>H2SiO3(或HClO4>H2SiO3或H3PO4>H2SiO3)，D项正确。
(此题为发现的重题，更换新题见上题)
下列实验不能达到实验目的的是( B )
选项 实验操作 实验目的
A Cl2、Br2分别与H2反应 比较氯、溴的非金属性强弱
B 向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3 比较镁、铝的金属性强弱
C 测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH 比较碳、硫的非金属性强弱
D 将Fe、Cu分别加入稀盐酸中 比较铁、铜的金属性强弱
　　[解析]　单质越易与氢气反应，元素的非金属性越强，故A不符合题意；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3，都生成白色沉淀，故B符合题意；碳酸钠水解使溶液呈碱性，说明碳酸是弱酸，硫酸钠溶液呈中性，说明硫酸是强酸，故C不符合题意；铁与稀盐酸反应放出氢气，铜与稀盐酸不反应，故D不符合题意。
4．(2023·江苏扬州模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，其中元素X的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍，元素W基态原子的3p轨道上有4个电子，Y是短周期中金属性最强的元素，Z是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是( B )
A．原子半径：r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)
B．元素Z、W的最高价氧化物对应的水化物能发生反应
C．元素Z的最高价氧化物对应水化物的碱性比Y的强
D．元素W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
[解析]　元素X的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍，则X为O元素；元素W基态原子的3p轨道上有4个电子，则其核外电子排布为[Ne]3s23p4，为S元素；Y是短周期中金属性最强的元素，则为Na元素；Z是地壳中含量最多的金属元素，则为Al元素。电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小，原子半径越大，所以原子半径Na>Al>S>O，即r(Y)>r(Z)>r(W)>r(X)，A错误；元素Z、W的最高价氧化物对应的水化物分别为Al(OH)3和H2SO4，两者能发生中和反应，B正确；金属性Na(Y)>Al(Z)，所以Na的最高价氧化物对应水化物的碱性比Al的强，C错误；非金属性O(X)>S(W)，则简单气态氢化物的稳定性H2O>H2S，D错误。
5．(2023·上海虹口区模拟)短周期元素W、X、Y和Z在元素周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是( B )
W X
Y Z
A.非金属性：W>X
B．简单离子的半径：YC．气态氢化物的热稳定性：W>X
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>W
[解析]　由短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置可知，W、X位于第二周期，Y、Z位于第三周期，设W的最外层电子数为n，这四种元素原子的最外层电子数之和为21，n－2＋n＋n＋1＋n＋2＝21，解得n＝5，可知W为N、X为O、Y为Al、Z为Cl。同周期从左到右非金属性增强，则非金属性：W6．(2023·山东济南模拟)1956年，杨振宁和李政道提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用Co放射源进行实验验证。次年，杨振宁、李政道两人由此获得了诺贝尔物理学奖。Co的衰变方程为Co===Ni＋e－＋e，其中ve是反中微子，它的电荷数为0，静止质量可认为是0。下列说法错误的是( C )
A．衰变产物Ni质量数是60
B．Co与Ni同在元素周期表的d区
C．Co与Ni基态原子核外电子占据的轨道数不同
D．基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2
[解析]　衰变过程中遵守质子和中子守恒，则Ni的质子数为28，质量数为60，故A正确；Co与Ni均为第四周期第Ⅷ族元素，均属d区元素，故B正确；基态Co原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，Co和Ni基态原子核外电子占据的轨道数均为15，故C错误；基态Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，则基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2，故D正确。
7．(2023·江苏连云港模拟)X、Y、Z、W、R属于周期表中前20号主族元素，且原子序数依次增大。X原子中有7个运动状态完全不同的电子，Z是元素周期表中电负性最大的元素，Z和W同主族，R的最外层电子数是最内层电子数的一半。下列说法正确的是( A )
A．Z的简单氢化物分子间能形成氢键
B．简单离子半径：r(R)>r(W)
C．简单气态氢化物的热稳定性：W>Z
D．第一电离能：I1(X)>I1(Y)>I1(Z)
[解析]　每一个电子的运动状态都是独一无二的，所以，X原子核外有7个电子，X为氮元素；元素周期表中除去0族元素，最右上方的元素电负性最大，Z为氟元素；再根据题目中原子序数依次增大信息，Y为氧元素；W与Z同族，原子序数不大于20，W为氯元素；R元素最内层电子数为2，故其最外层电子数为1，则R为第ⅠA族元素，原子序数大于17，R为钾元素。Z的简单氢化物为HF，分子间可以形成氢键，A项符合题意；Cl－、K＋核外电子排布均是2、8、8，核外电子排布相同的离子，核电荷数越小，离子半径越大，故应是r(Cl－)>r(K＋)，B项不符合题意；非金属性越强，其气态氢化物越稳定，故热稳定性：HF>HCl，C项不符合题意；同周期原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素原子p轨道为半充满稳定状态，故第一电离能大于O元素，N、O、F三元素的第一电离能大小排序应是I1(F)>I1(N)>I1(O)，D项不符合题意。
8．(2023·河北衡水检测)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( C )
A．原子半径的大小WB．元素的非金属性Z>X>Y
C．Y的氢化物常温常压下为液态
D．X的最高价氧化物的水化物为强酸
[解析]　n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，则n为Cl2，Z为Cl元素。Cl2(n)与二元化合物p在光照条件下反应生成r和s,0.01 mol·L－1 r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物，则p为CH4，r为HCl，s为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物。二元化合物m与n反应生成q和r，q的水溶液具有漂白性，其中n为Cl2，r为HCl，从而推知m为H2O，q为HClO。结合四种短周期元素的原子序数关系及形成的二元化合物之间的转化推知，W、X、Y、Z元素分别为H、C、O、Cl。同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小，则原子半径的大小关系为HCl、Cl>C，则元素的非金属性强弱关系为O>Cl>C，B项错误；Y(O)的氢化物有H2O、H2O2，常温常压下均为液态，C项正确；X(C)的最高价氧化物的水化物为H2CO3，是一种二元弱酸，D项错误。
9.
(2023·山东烟台二模)a、b、c、d是原子序数依次增大的四种短周期元素，其最外层电子数如图所示。下列说法错误的是( C )
A．简单离子半径：b>c
B．a、b、c的电负性：b>a>c
C．a、b、d含氧酸的酸性：d>b>a
D．b、c形成的晶体和c、d形成的晶体类型不同
[解析]　短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，最外层电子数分别为4、5、3、7，则a是C元素，b是N元素，c是Al元素，d是Cl元素。电子层结构相同的离子，核电荷数越小，离子半径越大，则简单离子半径：N3－>Al3＋，A正确；根据电负性变化规律，电负性：N>C>Al，B正确；元素的非金属性：Cl>N>C，则最高价含氧酸的酸性：HClO4>HNO3>H2CO3，低价含氧酸则不一定，C错误；AlN形成共价晶体，AlCl3形成分子晶体，D正确。
10．(2023·湖南新高考联盟联考)Q、X、Y和Z为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示，这4种元素的原子最外层电子数之和为22，下列说法正确的是( D )
X Y
Q Z
A.Y的原子半径比X的大
B．Q的最高价氧化物的水化物的酸性比Z的强
C．X、Y和氢三种元素形成的化合物中都只有共价键
D．Q的单质具有半导体的性质，Q与Z可形成化合物QZ4
[解析]　由四种元素在元素周期表中的相对位置推知，X、Y处于第二周期，Q、Z处于第三周期，设Q原子最外层电子数为x，则X、Y、Z最外层电子数依次为x＋1、x＋2、x＋3，由于4种元素的原子最外层电子数之和为22，则有x＋x＋1＋x＋2＋x＋3＝22，解得x＝4，故Q、X、Y和Z分别代表Si元素、N元素、O元素、Cl元素。原子半径：N>O，A错误；非金属性：Si二、非选择题：本题共3小题。
11．(2023·天津模拟)现有七种元素，其中A、X、Y、D、E为短周期主族元素，R、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等
X元素原子的核外p电子数比s电子数少1
Y原子的第一至第四电离能如下：I1＝738 kJ·mol－1　I2＝1 451 kJ·mol－1I3＝7 733 kJ·mol－1　I4＝10 540 kJ·mol－1
D原子核外所有p轨道全充满或半充满
E元素的主族序数与周期序数的差为4
R是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第七列
(1)已知XA5为离子化合物，写出其电子式： [H?N,?H ?H]＋[?H]－　。
(2)X元素基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 3　个方向，原子轨道呈 哑铃　形。
(3)某同学根据上述信息，推断Y基态原子的核外电子排布图如图：
该同学所画的电子排布图违背了 泡利原理　。
(4)G位于 ⅦB　族 d　区，该元素的价电子排布式为 3d54s2　。
(5)检验R元素的方法是 焰色试验　，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因： 当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以光的形式释放能量　。
[解析]　A、X、Y、D、E为短周期主族元素，R、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，A为H元素；X元素原子的核外p电子数比s电子数少1，即电子排布式为1s22s22p3，故X为N元素；由Y原子的第一至第四电离能数据可以知道，第三电离能剧增，故Y表现＋2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故Y为Mg元素；D处于第三周期，D原子核外所有p轨道全充满或半充满，最外层排布式为3s23p3，故D为P元素；E处于第三周期，E元素的主族序数与周期序数的差为4，E处于第ⅦA族，故E为Cl元素；R是前四周期中电负性最小的元素，R为第四周期元素，故R为K元素；G在周期表的第四周期第7列，G为Mn元素。(1)NH5为离子化合物，是由NH与H－两种离子构成，电子式为。(2)X为N元素，核外电子排布式为1s22s22p3，基态原子中能量最高的电子处于2p能级，有3个电子，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃形。(3)该同学所画的电子排布图中3s能级的2个电子自旋方向相同，违背了泡利原理。(4)G为Mn元素，是25号元素，位于第四周期第ⅦB族，最后填充的为d电子，为d区元素，价电子排布式为3d54s2。
12．(2023·辽宁丹东高三期末)A、B、C、D、E、F、G是前四周期中原子序数依次增大的七种元素。A元素的价层电子排布为nsnnpn＋1；C元素为最活泼的非金属元素；D元素原子核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的；E元素＋3价离子的3d轨道为半充满状态；F元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。
(1)A元素的第一电离能 >　(填“<”“>”或“＝”)B元素的第一电离能，A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为 N(2)D元素原子的价层电子排布式是 3s2　。
(3)C元素原子的核外电子轨道表示式为；E3＋的离子符号为 Fe3＋　。
(4)F元素位于元素周期表的 ds　区，其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)　。
(5)G元素可能的性质 A　(填选项字母)。
A．其单质可作为半导体材料
B．其电负性大于磷
C．其原子半径大于锗
D．其第一电离能小于硒
(6)第一电离能：I1(Mg) >　I1(Al)(填“>”或“<”)，其原因是 镁原子的3s轨道处于全满状态，3p轨道处于全空状态，比较稳定，而铝原子3p轨道只有一个电子，不稳定　。
[解析]　A元素的价层电子排布为nsnnpn＋1，则A是N元素，C元素为最活泼的非金属元素，则C是F元素，B是O元素；D元素原子核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的，则D是Mg元素；E元素＋3价离子的3d轨道为半充满状态，则E是Fe元素；F元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则F是Cu元素；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则G是As元素。(1)由于N的最外层p轨道电子处于半充满的稳定状态，失去电子比O难，所以元素的第一电离能A>B；一般情况下同一周期的主族元素，原子序数越大，元素的电负性越大，所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为NI1(Al)。
13．(2023·湖南长沙模拟)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：
(1)元素y为26号元素，请写出其基态原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)　。
(2)元素x的价电子排布图为。
(3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因： 电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量　。
(4)x、y两元素的部分电离能数据列于下表：
元素 x y
电离能/(kJ/mol) I1 717 759
I2 1 509 1 561
I3 3 248 2 957
比较两元素的I2、I3可知，气态x2＋再失去一个电子比气态y2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是 Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满结构，比较稳定　。
(5)第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图所示，其中电负性最大的是 2　(填序号)。
(6)表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，则该元素是 Al　(填元素符号)。
[解析]　(1)26号元素为铁，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。(2)元素x为Mn，价电子排布图为 。(3)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光的原因是电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量。(4)x2＋为Mn2＋，Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满结构，难失去电子，比较稳定。(5)第三周期电负性最大的为Cl，其单质的熔点只比Ar大。(6)根据题图可知该元素的最外层有3个电子，再根据所列元素，可确定为Al。

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