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第24讲　元素周期表　元素周期律
【备考目标】　1.认识元素性质与元素在周期表中位置的关系。2.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，构建元素周期律。3.知道元素周期表的结构，了解同周期和同主族元素性质的递变规律。4.认识原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化，知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。5.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期律(表)的应用价值。
考点1　元素周期表的结构
1.原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系
原子的最大能层数＝周期序数
(2)原子结构与族的关系
①主族元素的价层电子排布特点
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2
主族 ⅤA ⅥA ⅦA －
排布特点 ns2np3 ns2np4 ns2np5 －
②0族元素的价层电子排布：He为1s2；其他为ns2np6。
③过渡元素(副族)的价层电子排布：(n－1)d1～10ns1～2(除Pd外)。
2.元素周期表的分区
(1)按元素种类分区
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：分界线左下方为金属元素区，分界线右上方为非金属元素区。
③分界线附近元素的性质：既表现金属元素的性质，又表现非金属元素的性质。
(2)按价层电子排布分区
①元素周期表分区简图
②各区元素化学性质及价层电子的排布特点
分区 价层电子排布 元素性质特点
s区 ns1～2 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 ns2np1～6(除He外) 通常是最外层电子参与反应(0族除外)
d区 (n－1)d1～9ns1～2(除Pd外) d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 (n－1)d10ns1～2 金属元素
f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 镧系元素的化学性质非常相近，锕系元素的化学性质也非常相近
3.元素周期表的应用
(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线索。
(2)寻找新材料
①半导体元素在金属与非金属分界线附近，如：Si、Ge、Ga等。
②农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。
③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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(× )
(2)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第ⅧB族(× )
(3)包含元素种数最多的族是第ⅠA族(× )
(4)原子的最外层有2个电子的元素一定是第ⅡA族元素(× )
(5)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(√ )
(6)价层电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素(× )
题组练习
一、元素周期表的结构
1.元素周期表共有18个纵列，从左到右排为1～18列，即碱金属为第1列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是(　　)
A．第9列元素中没有非金属元素
B．只有第2列的元素原子最外层电子排布式为ns2
C．第四周期第9列的元素是铁元素
D．第10、11列为ds区
解析：选A。第9列元素是第Ⅷ族元素，都是金属元素，没有非金属元素，A项正确；第2列元素原子的最外层电子排布式为ns2，此外He的核外电子排布式是1s2，第ⅡB族元素原子的最外层电子排布式也为ns2，B项错误；第四周期第9列的元素是Co元素，C项错误；第11、12列为ds区，D项错误。
2.根据元素周期表的结构，确定下列指定元素的原子序数。
(1)甲、乙是元素周期表中同一周期的第ⅡA族和第ⅦA族元素，原子序数分别为m、n，则m、n的关系可能是__________________________________________________________。
(2)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____________________________________。
(3)若A、B是相邻周期同主族元素(A在B的上一周期)，A、B所在周期分别有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的关系为_________________________________________________。
(4)下列各表为元素周期表中的一部分，表中数字为原子序数，其中M的原子序数为37的是________(填字母)。
答案：(1)n＝m＋5、n＝m＋15、n＝m＋29(2)x＋2、x＋8、x＋18、x＋32　(3)y＝x＋m或y＝x＋n　(4)B
【方法指导】　同周期主族元素原子序数差的关系
①短周期元素原子序数差＝族序数差。
②长周期元素，两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差；两元素分布在过渡元素两侧时，第四或五周期元素：原子序数差＝族序数差＋10，第六或七周期元素：原子序数差＝族序数差＋24。
二、原子结构与元素周期表
3.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正确的是(　　)
A．原子的价层电子排布式为ns2np6的元素一定是主族元素
B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C．原子的价层电子排布式为3d3～74s2的元素一定位于第ⅢB～ⅦB族
D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
解析：选B。原子的价层电子排布式为ns2np6的元素不是主族元素，如Ne、Ar，为0族元素，A错误；基态原子的p能级上有5个电子的元素的价层电子排布式为ns2np5，位于第ⅦA族，B正确；原子的价层电子排布式为3d3～74s2的元素位于第ⅤB～第Ⅷ族，C错误；基态原子的N层上只有1个电子的元素可能为K、Cr或Cu，K为主族元素，Cr、Cu为副族元素，D错误。
4.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价层电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的能级符号作为该区的符号，如图所示。
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价层电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为_______________________________，其中较稳定的是________(填离子符号)。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价层电子排布式为___________________________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价层电子的轨道表示式为____________________________________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。
解析： (1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云形状为球形。(2)d区为第ⅢB族～第ⅦB族、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的为Fe，常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d轨道“半充满”，其稳定性强于Fe2＋。(3)ds区符合条件的为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价层电子排布式为3d104s2。(4)该题中符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为。(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
答案： (1)球形 (2)1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋　(3)3d104s2(4) (5)f
三、元素周期表的应用
5.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．B只能得电子，不能失电子
B．原子半径：Ge＞Si
C．As可作为半导体材料
D．Po位于第六周期第ⅥA族
解析：选A。B元素位于金属元素与非金属元素的分界线附近，既能得电子，也能失电子， A错误；同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，所以原子半径：Ge＞Si，B正确；As元素位于金属元素与非金属元素的分界线附近，可作为半导体材料，C正确；Po为主族元素，原子核外有6个电子层，最外层电子数为6，即位于元素周期表中第六周期第ⅥA族，D正确。
6.有A、B、C、D、E、F、G七种不同元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s区，其余元素位于p区，A、E原子的价层电子排布相同，A的原子中没有成对电子；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C元素原子的价层电子排布式为nsnnpn＋1；D元素单质的氧化性在同周期主族元素的单质中排第二位；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍；G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题：
(1)写出下列元素的符号：D______，G______。
(2)E元素位于周期表第________族。
(3)写出C元素的基态电子排布式：___________________________________________。
(4)B元素的原子结构示意图为______________________________________。
(5)基态A原子中含有的未成对电子数为________。
解析：A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E原子的价层电子排布相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期第ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的价层电子排布式为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为碳元素；D元素单质的氧化性在同周期主族元素的单质中排第二位，则D为S或O；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，则D只能为S；G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
答案：(1)S　Mg　(2)ⅠA　(3)1s22s22p3　(4)　(5)1
考点2　元素周期律
1.元素周期律
【提醒】　注意元素的性质与物质的性质不同，例如氧元素的性质指的是氧原子的性质，而氧气的物理性质是大量氧分子体现的，氧气的化学性质是氧分子体现的。
2.元素性质的周期性变化规律
内容 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
原子结构 电子层数 相同 逐渐增大
最外层电子数 依次增大 相同
粒子半径 原子半径 逐渐减小（稀有气体元素除外） 逐渐增大
离子半径 阳离子半径逐渐减小，阴离子半径逐渐减小，阳离子半径＜阴离子半径 逐渐增大
元素的性质 金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 一般地，最高正价：＋1→＋7，负化合价：－4→－1 最高正化合价＝主族序数(O、F除外)
第一电离能 呈增大趋势，其中第ⅡA族、第ⅤA族元素出现反常 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
化合物性质 最高价氧化物对应水化物 酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱 酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强
气态氢化物 稳定性逐渐增强，还原性逐渐减弱 稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强
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
鲁科选择性必修1·电子亲和能
元素的气态原子(或离子)获得一个电子所放出的能量称为电子亲和能。习惯上规定，体系放出能量时电子亲和能为正，体系吸收能量时电子亲和能为负。电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离子的难易程度。
无论在同一周期中还是在同一族中，元素的电子亲和能没有表现出简单的变化规律。
3.对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与其右下方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。如：
4.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
(1)金属性强弱的判断
本质 原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断方法 在金属活动性顺序中越靠前，金属性越强
单质与水或非氧化性酸反应制取氢气越容易，金属性越强
单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强
最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强
元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强
(2)非金属性强弱的判断
本质 原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断方法 与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强
单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强
最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强
鲁科选择性必修1·金属的活动性顺序与金属元素电离能的大小顺序不一致的原因
金属活动性顺序表示从K到Au，在水溶液中，金属单质中的原子失去电子越来越困难。金属元素的电离能是金属元素原子(或离子)在气态时活泼性的量度。
因为金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。例如，钠元素的第一电离能为496 kJ·mol－1，钙元素的第一电离能和第二电离能分别为590 kJ·mol－1、1 145 kJ·mol－1，表明气态钠原子比气态钙原子更容易失去电子，钠比钙更活泼。但是，因为在形成水合离子时Ca2＋放出的能量远比Na＋放出的多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更容易失去电子，即在金属活动性顺序中钙排在钠的前面。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性(× )
(2)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(× )
(3)第一电离能大的元素金属性也强(× )
(4)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大(× )
(5)非金属气态氢化物熔、沸点越高，非金属性越强(× )
(6)元素的非金属性越强，其含氧酸的酸性越强(× )
(7)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，简单离子的半径也逐渐减小(× )
题组练习
一、元素周期律的综合应用
1.比较下列微粒半径的大小(用“＞”或“＜”填空)：
(1)Si________N________F。
(2)Li________Na________K。
(3)Na＋________Mg2＋________Al3＋。
(4)F－________Cl－________Br－。
(5)Cl－________O2－________Na＋。
(6)H－________Li＋________H＋。
答案：(1)＞　＞　(2)＜　＜　(3)＞　＞　(4)＜　＜　(5)＞　＞　(6)＞　＞
【方法指导】　微粒半径大小比较的思路
2.(2023·山东青岛一中期中)下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是(　　)
A．第二周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强
B．同一周期主族元素从左到右，电负性逐渐减小
C．第三周期的元素：P、S、Cl的最高正化合价依次增大
D．大多数主族元素呈现的最高正化合价，其数值等于该元素原子的最外层电子数
解析：选B。同周期元素的原子从左到右，元素非金属性逐渐增强，电负性逐渐增大，可推知第二周期元素从Li到F非金属性逐渐增强，A正确、B错误；P、S、Cl的原子序数逐渐增大，则P、S、Cl最高正化合价逐渐升高，C正确；非金属元素的原子的最外层有几个电子，最多形成几个共用电子对，所以呈现的最高正化合价等于原子最外层电子数(个别元素除外)，D正确。
3.A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A元素原子核外的电子只有1种运动状态，B、C元素位于第二周期，且原子半径：B>C，C元素与D元素同主族，E、F元素的电离能数据如表所示。请回答下列问题：
元素 电离能/(kJ·mol－1)
I1 I2 I3 I4
E 418.8 3 052 4 420 5 877
F 578 1 817 2 745 11 575
(1)E元素基态原子的电子排布式为______________________。
(2)D、E、F元素的简单离子半径大小顺序为________________(用离子符号表示)。
(3)由题给信息判断：Mg元素的第一电离能________(填“大于”或“小于”)578 kJ·mol－1。
(4)B、C、D三种元素中，________(填元素符号)元素的气态原子失去一个电子所需的能量最多。
解析：A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A原子核外只有1种运动状态的电子，A是H元素；B、C元素位于第二周期且原子半径：B>C，B是N元素、C是O元素；D与C同主族，D是S元素；E元素第一电离能和第二电离能相差很大，E最外层有1个电子，E是K元素；F元素第三电离能和第四电离能相差很大，F最外层有3个电子，F是Al元素。(1)E是K元素，K核外有19个电子，基态K原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)。(2)一般电子层数越多半径越大，电子层数相同时，质子数越多半径越小，半径大小顺序为S2－>K＋>Al3＋。(3)Mg原子价层电子排布为3s2，s轨道全充满，结构稳定，Mg原子第一电离能大于Al的第一电离能， 即Mg原子第一电离能大于578 kJ·mol－1。(4)同主族元素的第一电离能随着原子序数的增加逐渐减小，所以氧大于硫，氮原子最外能级处于半满状态，第一电离能大于氧，所以N元素的气态原子失去一个电子所需的能量最多。
答案：(1)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)　(2)S2－>K＋>Al3＋　(3)大于　(4)N
二、电离能、电负性的变化规律及应用
4.(2023·北京海淀二模)四种常见元素基态原子的结构信息如下表。下列大小关系不一定正确的是(　　)
元素 X Y Z Q
结构信息 有5个原子轨道填充有电子，有3个未成对电子 有8个不同运动状态的电子 2p能级上有2个电子 价层电子排布式为3d104s1
A.电负性：Y>X B．第一电离能：YQ D．最高价含氧酸的酸性： X>Z
解析：选C。X有5个原子轨道填充有电子，有3个未成对电子，可知X的核外电子排布式为1s22s22p3，X为N；Y有8个不同运动状态的电子，则Y有8个核外电子，Y为O；Z的核外电子排布式为1s22s22p2，则Z为C；Q的价层电子排布式为3d104s1，则Q为Cu。同周期从左到右电负性依次增大，则电负性O＞N，A项正确；N的2p轨道为半充满状态，比较稳定，第一电离能大于O，B项正确；C有多种同素异形体，比如金刚石、石墨等，石墨的硬度小于Cu，而金刚石的硬度大于Cu，C项不一定正确；N的最高价含氧酸为HNO3，C的最高价含氧酸为H2CO3，酸性HNO3＞H2CO3，D项正确。
5.(1)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是___________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是___________________________。
I1/(kJ·mol－1)
Li520 Be900 B801
Na496 Mg738 Al578
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)________(填“大于”或“小于”)I1(Cu)。原因是_________________________________________________。
(3)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 958 kJ·mol－1，INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是________________________________________________________________________。
答案：(1)Na与Li同主族，Na的电子层数多，原子半径大，故第一电离能更小　Li、Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的2s能级处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的
(2)大于　Zn原子核外电子排布为全充满稳定结构，较难失电子
(3)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
【答题模板】　电离能规范答题的两个类型
(1)电离能与原子结构
答题策略：从原子核对最外层电子的吸引力来判断。
答题模板：A原子比B原子的半径大，且A原子的核电荷数比B原子的小，所以A原子对最外层电子的吸引力小于B，故第一电离能A小于B。
(2)电离能与半充满、全充满
答题策略：能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)和半充满(p3、d5、f7)时，比较稳定，难失电子。
答题模板：A原子的价层电子排布式为×××，处于半充满(或全充满)状态，比较稳定，难失电子，×××电离能大。
三、实验探究元素金属性、非金属性的递变规律
6.研究性学习小组同学设计实验探究碳、硅元素非金属性的相对强弱，实验装置如图所示。
(1)仪器A的名称为____________。
(2)问题探究：[已知酸性：亚硫酸(H2SO3)>碳酸(H2CO3)]
①装置E中酸性KMnO4溶液的作用是______________________。
②能说明碳元素的非金属性比硅元素的强的实验现象是____________________________________________。
③该实验能否证明S的非金属性强于C的非金属性？________(填“能”或“不能”)，理由是______________________________________________________。
解析：(1)根据装置图中的仪器可知A为分液漏斗。
(2)①从装置D中出来的气体中含有二氧化硫，二氧化硫可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，故装置E中酸性KMnO4溶液的作用是除去SO2气体；②二氧化碳与Na2SiO3溶液反应生成硅酸，证明了碳酸的酸性比硅酸的强，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强，所以当酸性KMnO4溶液褪色不完全，盛有Na2SiO3溶液的试管中出现白色沉淀即说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强；③依据最高价含氧酸的酸性强弱判断非金属性的强弱，二氧化硫溶于水生成的是亚硫酸，不是最高价含氧酸，所以不能用来判断非金属性的强弱。
答案：(1)分液漏斗　(2)①除去SO2气体　②E试管中的溶液褪色不完全，F试管中出现白色胶状沉淀　③不能　H2SO3不是S元素的最高价含氧酸，无法比较非金属性的强弱
高考真题
1．(2024·江苏卷，1，3分)我国探月工程取得重大进展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸盐，下列元素位于元素周期表第二周期的是( )
A．O B．P C．Ca D．Fe
答案：A
解析：A项，O元素位于元素周期表第二周期ⅥA，A符合题意；B项，P元素位于元素周期表第三周期ⅤA，B不符合题意；C项，Ca元素位于元素周期表第四周期ⅡA，C不符合题意；D项，Fe元素位于元素周期表第四周期Ⅷ族，D不符合题意；故选A。
2．(2024·北京卷，12，3分)下列依据相关数据作出的推断中，不正确的是( )
A．依据相同温度下可逆反应的Q与K大小的比较，可推断反应进行的方向
B．依据一元弱酸的Ka，可推断它们同温度同浓度稀溶液的大小
C．依据第二周期主族元素电负性依次增大，可推断它们的第一电离能依次增大
D．依据F、Cl、Br、I的氢化物分子中氢卤键的键能，可推断它们的热稳定性强弱
答案：C
解析：A项，对于可逆反应的Q与K的关系：Q>K，反应向逆反应方向进行；Q3．(2024·北京卷，1，3分)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是( )
20 钙40.08
A．41Ca的原子核内有21个中子
B．41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C．41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D．从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
答案：A
解析：A项，41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41-20=21，A正确；B项，41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，B错误；C项，根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变半所需的时间，C错误；D项，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误；故选A。
4．(2024·甘肃卷，5，3分)X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
A．X、Y组成的化合物有可燃性 B．X、Q组成的化合物有还原性
C．Z、W组成的化合物能与水反应 D．W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
答案：D
解析：X、Y、Z、W、Q为短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O、Q为S；Y原子核外有两个单电子、且原子序数小于Z，Y为C元素；X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1，X可能为H或Li。A项，若X为H，H与C组成的化合物为烃，烃能够燃烧，若X为Li，Li与C组成的化合物也具有可燃性，A项正确；B项，X、Q组成的化合物中Q(即S)元素呈-2价，为S元素的最低价，具有还原性，B项正确；C项，Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2，Na2O与水反应生成NaOH，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，C项正确；D项，W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误；故选D。
5．(2024·全国甲卷，5，3分)W、X、Y、Z为原子序数依次增大短周期元素。W和X原子序数之和等于的核外电子数，化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是( )
A．X和Z属于同一主族 B．非属性：
C．气态氢化物的稳定性： D．原子半径：
答案：A
解析：W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，且能形成离子化合物W+[ZY6]-，则W为Li或Na；又由于W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数，若W为Na，X原子序数大于Na，则W和X原子序数之和大于18，不符合题意，因此W只能为Li元素；由于Y可形成Y-，故Y为第Ⅶ主族元素，且原子序数Z大于Y，故Y不可能为Cl元素，因此Y为F元素，X的原子序数为10-3=7，X为N元素；根据W、Y、Z形成离子化合物W+[ZY6]-，可知Z为P元素；综上所述，W为Li元素，X为N元素，Y为F元素，Z为P元素。A项， X为N元素，Z为P元素，X和Z属于同一主族，A正确；B项，X为N元素，Y为F元素，Z为P元素，非金属性：F＞N＞P，B错误；C项，Y为F元素，Z为P元素，非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，即气态氢化物的稳定性：HF＞PH3，C错误；D项，W为Li元素，X为N元素，Y为F元素，同周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小，故原子半径：Li＞N＞F，D错误；故选A。
6．(2024·广东卷，12，3分)一种可为运动员补充能量的物质，其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，则( )
A．沸点：ZR3＜YR3 B．最高价氧化物的水化物的酸性：Z＜W
C．第一电离能：Z＜X＜W D．ZX3-和WX32-空间结构均为平面三角形
答案：D
解析：Y可形成5个共价键，Z可形成3个共价键，Z和Y同族，Y原子序数比Z大，即Z为N元素，Y为P元素，W可形成4个共价键，原子序数比N小，即W为C元素，R可形成1个共价键，原子序数比C小，即R为H元素，X可形成2个共价键，原子序数在N和P之间，即X为O元素，综上：R为H元素、W为C元素、Z为N元素、X为O元素、Y为P元素。A项，由于NH3可形成分子间氢键，而PH3不能，因此沸点：NH3＞YH3，A错误；B项，W为C元素、Z为N元素，由于非金属性：C＜N，因此最高价氧化物的水化物的酸性：H2CO3＜HNO3，B错误；C项，同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势，ⅡA族、ⅤA族原子第一电离能大于同周期相邻元素，即第一电离能：C＜O＜N，C错误；D项，NO3-的中心原子价层电子对数为，属于sp2杂化，为平面三角形， CO32-的中心原子价层电子对数为，属于sp2杂化，为平面三角形，故D正确；故选D。
7．(2024·湖北卷，9，3分)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
A．电负性：W＞Y B．酸性：W2YX3＞W2YX4
C．基态原子的未成对电子数：W＞X D．氧化物溶于水所得溶液的pH ：Z＞Y
答案：D
解析：主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，则Z个有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断，W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。A项，W和Y可以形成H2S，其中S显-2价，因此，电负性S>H，A不正确；B项，H2SO3是中强酸，而H2SO4是强酸，因此，在相同条件下，后者的酸性较强，B不正确；C项，H只有1个电子，O的2p轨道上有4个电子，O有2个未成对电子，因此，基态原子的未成对电子数 O>H，C不正确；D项，K的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH，S的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4，因此，氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为 K>S，D正确；故选D。
8．(2023·全国卷甲)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：X>W B．简单氢化物的沸点：XC．Y与X可形成离子化合物 D．Z的最高价含氧酸是弱酸
解析：选C。WX2是形成酸雨的物质之一，WX2为NO2或SO2，W的原子序数比X的小，故W是N、X是O；Y的最外层电子数与其K层电子数相等，Y的原子序数比O的大，则Y的原子结构示意图为，Y是Mg；又四种元素的最外层电子数之和为19，则Z的最外层电子数是6，结合原子序数关系知Z为S，据此解答。X为O，W为N，同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，即r(O)X，A错误；X为O，Z为S，X的简单氢化物为H2O，Z的简单氢化物为H2S，H2O分子间形成了氢键，故H2O的沸点比H2S的沸点高，B错误；MgO为离子化合物，C正确；Z为S，硫的最高价含氧酸为硫酸，H2SO4是强酸，D错误。
9．(2023·全国卷乙)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构。下列叙述正确的是(　　)
A．X的常见化合价有－1、－2 B．原子半径大小为Y>X>W
C．YX的水合物具有两性 D．W单质只有4种同素异形体
解析：选A。由W、X、Y均为短周期元素，简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构，可知X为O元素，Y为Mg元素；结合原子序数WC>O，B错误；MgO的水合物Mg(OH)2不具有两性，C错误；碳元素可形成金刚石、石墨、石墨烯、C60、碳纳米管等多种同素异形体，D错误。
10．(2023·浙江6月选考)X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是(　　)
A．第一电离能：Y＞Z＞X
B．电负性：Z＞Y＞X＞W
C．Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：W＜Z
D．W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
解析：选A。X、Y、Z、W分别是C、N、F、Na元素。同一周期元素，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族第一电离能大于其相邻元素，则X、Y、Z的第一电离能大小顺序是：Z＞Y＞X，故A错误；元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性Z＞Y＞X，W为金属元素，则电负性：Z＞Y＞X＞W，故B正确；Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子分别是F－、Na＋，电子层结构相同的离子，离子半径随着原子序数的增大而减小，所以离子半径：W＜Z，故C正确；W2X2为Na2C2，其与水反应产物为C2H2和NaOH，C2H2为直线形分子，正、负电中心重合，为非极性分子，故D正确。
11．(2023·湖北高考)W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物(XY)＋(WZ4)－。下列说法正确的是(　　)
A．分子的极性：WZ3解析：选A。由题给信息推知：X为N，Y为O，W为B，Z为F。BF3为非极性分子，NF3为极性分子，故分子的极性：BF3N>O，B错误；N2O3的氧化性大于B2O3，C错误；氮气中为三键，氧气中为双键，氟气中为单键，所以键能：N2>O2>F2，D错误。
12．.(2023·湖南高考)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　)
A．电负性：X>Y>Z>W B．原子半径：XC．Y和W的单质都能与水反应生成气体 D．Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
解析：选C。根据荧光粉的主要成分和基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等，可知X的电子排布式为1s22s22p4，为O元素，基态O原子的未成对电子数为2，则基态Y、Z原子的未成对电子数分别为1、3，结合原子序数关系可确定Y为F元素或Na元素，Z为P元素，W、Y可形成WY2，Y不可能为金属元素，则Y为F元素，则该荧光粉的主要成分为3W3(PO4)2·WF2，结合化合物中各元素化合价代数和为0可确定W为＋2价，又其原子序数最大，故W为Ca元素。元素电负性：F>O>P>Ca，A项错误；原子半径：F13．(2023·辽宁高考)某种镁盐具有良好的电化学性能，其阴离子结构如图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素，W、Y原子序数之和等于Z，Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是(　　)
A． W与X的化合物为极性分子 B．第一电离能：Z>Y>X
C．Q的氧化物是两性氧化物 D．该阴离子中含有配位键
解析：选A。分析题图及题给信息可推知W为H元素，X为C元素，Y为O元素，Z为F元素，Q为Al元素。H与C形成的化合物为烃类，烃类物质的正、负电中心可能重合，如甲烷，其为非极性分子，也可能为极性分子，如丙烷，A项错误；同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：F>O>C，B项正确；Al2O3既能与强酸反应，也能与强碱反应，属于两性氧化物，C项正确；该阴离子中，中心Al原子形成4个键，其中有一个为配位键，D项正确。
巩固练习一
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是(　　)
A．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4
C．某元素的原子最外层电子数为6
D．某元素的价层电子排布式为5s25p1
解析：选D。A项可以确定L电子层的电子数为8，但无法确定原子的电子层数和最外层电子数，不能确定其在周期表中位置，A错误； B项化合价为＋4价，但无法确定原子的电子层数和最外层电子数，不能确定其在周期表中位置，B错误；C项原子的最外层电子数为6，但无法确定原子的电子层数，不能确定其在周期表中位置，C错误；D项由元素的价层电子排布式为5s25p1可知，该元素位于周期表第五周期第ⅢA族，D正确。
2．下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是(　　)
A．第ⅡA族元素基态原子最外层电子排布均为ns2
B.第三、四周期同主族元素的原子序数均相差8
C．第四周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差11
D．基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于第ⅥB族或第ⅦB族
解析：选B。第三、四周期同主族元素的原子序数第ⅠA、第ⅡA族均相差8，第ⅢA～0族均相差18，B错误。
3．(人教选择性必修2 P28T2)对Na、Mg、Al的有关性质的叙述中，错误的是(　　)
A．金属性：Na>Mg>Al B．第一电离能：NaMg>Al
解析：选B。Na、Mg、Al同周期且核电荷数依次增大，故金属性逐渐减弱，A项正确；一般地，金属的活泼性越强，元素的第一电离能越小，由于镁原子的3s轨道处于全充满状态，较稳定，导致镁元素的第一电离能比铝元素的第一电离能大，B项错误；同周期主族元素从左到右，元素的电负性逐渐增大，C项正确；还原性强弱即失电子能力强弱，即金属性强弱，D项正确。
4．(人教选择性必修2 P28T4)下列曲线表示卤族元素或其单质性质随核电荷数的变化趋势，正确的是(　　)
解析：选A。同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小，A项正确；氟元素没有正化合价，B项错误；卤族元素的第一电离能从上到下逐渐减小，C项错误；卤族元素单质的熔点从上到下逐渐升高，D项错误。
5．(2023·广西玉林期末)下表为某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2、I3、I4、I5……表示，单位kJ·mol－1)。下列关于元素R的判断不正确的是(　　)
I1 I2 I3 I4 I5 ……
738 1 451 7 733 10 540 13 630 ……
A.R元素位于元素周期表的第ⅡA族
B．R元素同周期相邻元素的第一电离能均小于738 kJ/mol
C．R元素位于元素周期表的s区
D．R元素基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p2
解析：选D。R第一和第二电离能相差不大，第三电离能明显增大，位于元素周期表的第ⅡA族，其可以失去至少5个电子，则其为Mg元素，A正确；一般金属性越强，第一电离能越小，但是Mg的3s轨道全充满，Mg元素的第一电离能比Na和Al的第一电离能大，故R元素同周期相邻元素的第一电离能均小于738 kJ·mol－1，B正确；R元素位于元素周期表的第ⅡA族，属于s区，C正确；R元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2，D错误。
6．(2023·江苏南京二模)反应Na2HPO4＋NH3·H2O＋MgCl2===NH4MgPO4↓＋2NaCl＋H2O可用于处理含磷废水，下列说法正确的是(　　)
A．半径大小：r(Na＋)>r(Mg2＋) B．酸性强弱：H3PO4>HClO4
C．电离能大小：I1(O)>I1(N) D．电负性大小：χ(H)>χ(N)
解析：选A。一般电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，r(Na＋)>r(Mg2＋)，A正确；非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性强弱：H3PO47．(2023·天津河东二模)现有三种元素基态原子的电子排布式：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p63s23p5，下列排序正确的是(　　)
A．最高价含氧酸的酸性：③>①>② B．原子半径：③>②>①
C．第一电离能：①>②>③ D．电负性：③>②>①
解析：选A。已知①1s22s22p63s23p4为S、②1s22s22p63s23p3为P、③1s22s22p63s23p5为Cl。同一周期从左往右元素的非金属性依次增强，其最高价含氧酸的酸性也依次增强，即HClO4＞H2SO4＞H3PO4，③>①>②，A正确；同一周期从左往右元素的原子半径依次减小，原子半径P＞S＞Cl，即②>①>③，B错误；第一电离能Cl＞P＞S，即③>②>①，C错误；同一周期从左往右元素的电负性依次增强，故电负性Cl＞S＞P，即③>①>②，D错误。
8．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如
图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是(　　)
A．Y元素原子的价层电子排布式为4s24p4
B.Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族
C．X元素位于元素周期表的p区
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
解析：选A。Y元素原子的价层电子排布式为ns(n－1)np(n＋1)，由n－1＝2可得n＝3，Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4，则Y元素位于第三周期第ⅥA族，Z位于第四周期第ⅤA族，价层电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z最外层电子填充在p轨道上，故X、Y、Z均位于p区。
9．(2024·河北模拟预测)常温下，W、X、Y、Z四种短周期主族元素的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH(浓度均为0.01 mol·L－1)和原子半径、原子序数的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．简单离子半径：Z>Y>X>W B．第一电离能：Z>Y>W
C．Z的单质具有强氧化性和漂白性 D．W、Y、Z都可能形成18e－的氢化物分子
解析：选D。根据溶液的浓度和对应的pH可知X的最高价氧化物对应的水化物为一元强碱，W、Z的最高价氧化物对应的水化物是一元强酸，W的原子序数小于X，Z的原子序数大于X，则X是Na元素，W是N元素，Z是Cl元素；同浓度Y的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH比HNO3的pH小，结合原子序数：XCl－>N3－>Na＋，A项错误；第一电离能：N>S，B项错误；氯气没有漂白性，氯气与水生成的次氯酸才具有漂白性，C项错误；N2H4、H2S、HCl都是含18e－的氢化物，D项正确。
10．已知X、Y是短周期的两种主族元素，下列有关比较或说法中一定正确的是(　　)
选项 条件 结论
A 若原子半径：X>Y 原子序数：XB 化合物XnYm中X显负价 元素的电负性：X>Y
C 若价层电子数：X>Y 最高正价：X>Y
D 若X、Y最外层电子数分别为1、7 X、Y之间一定能形成离子键
解析：选B。X、Y位于同周期时，原子半径：X>Y，则原子序数：XY，原子序数：X>Y，A错误。化合物XnYm中X显负价，说明得电子能力：X>Y，则非金属性：X>Y，B正确。价层电子数：X>Y，若X为F、Y为O时，F无正价，O无最高正价，C错误。若X为H，Y为Cl、F，则X与Y形成共价键，若X为Na，则X与Y形成离子键，D错误。
二、非选择题(共2题，共40分)
11．(24分)(1)镍元素基态原子的电子排布式为__________________，3d能级上的未成对电子数为________；C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________；H、O、S电负性由大到小的顺序是________。B和N相比，电负性较大的是______；BN中B元素的化合价为________；从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为________________。(7分)
(2)O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中P原子的核外电子排布式为________________。(2分)
(3)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价层电子中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。b、c、d中第一电离能最大的是______(填元素符号)，e的价层电子轨道表示式为__________________。(4分)
(4)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下，则该元素是______(填写元素符号)。(1分)
电离能 I1 I2 I3 I4 ……
In/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 ……
②Ge的最高价氯化物的分子式是______。(1分)
③Ge元素可能的性质或应用有________。(2分)
A．是一种活泼的金属元素 B．其电负性大于硫
C．其单质可作为半导体材料 D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
(5)下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是________(填字母)。(2分)
(6)Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是________。(2分)
(7)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为__________________________。(1分)
②锗、砷、硒的第一电离能大小排序为____________________。(2分)
解析：(3)由原子序数最小且核外电子总数与其同期数相同，确定a为H元素，由价层电子中的未成对电子有3个，确定b为N元素，由最外层电子数为其内层电子数的3倍，确定c为O元素，由d与c同主族，确定d为S元素，由e的最外层只有1个电子且次外层有18个电子，确定e为Cu元素。N、O同周期，第一电离能N>O，O、S同主族，第一电离能O>S，即N、O、S中第一电离能最大的是N元素；Cu的价层电子排布式为3d104s1，其价层电子轨道表示式为。(4)①由电离能数据可知，该元素最外层有3个电子。②Ge的最高正价为＋4价。③Ge位于金属和非金属的分界线上，故其可作半导体材料，其氯化物和溴化物均为分子晶体，相对分子质量越大，其沸点越高。(5)P原子价电子排布式为3s23p3，当P原子失去3个电子后，形成一个较稳定的3s2全充满结构，再失去一个电子需要的能量较多，即第四电离能较大，符合此情况的曲线为b。
(6)基态Ni原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2，Ni有2个未成对电子，第二周期基态原子中有2个未成对电子的是C和O，电负性小的元素是C。
(7)①硒为34号元素，有6个价电子，所以硒的价层电子排布式为4s24p4。
②同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As＞Se＞Ge。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　2　N>O>C　O>S>H　N　＋3　O＞C＞Si
(2)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)　(3)N　
(4)①Al　②GeCl4　③CD　(5)b　(6)C　(7)①4s24p4　②As＞Se＞Ge
12．(16分)(2023·河南焦作模拟)下表是元素周期表的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。试回答下列问题：
(1)请写出n元素基态原子的电子排布式：__________________。(2分)
(2)o、p两元素的部分电离能数据列于下表：
元素 o p
电离能/(kJ·mol－1) 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o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难，其原因是________________________________________________________________________。(2分)
(3)第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图(Ⅰ)所示，其中电负性最大的是________(填图中的序号)。(3分)
(4)上述周期表中所列的某主族元素的电离能情况如图(Ⅱ)所示，则该元素是________(填元素符号)。(2分)
(5)基态i原子核外电子云有______种不同的伸展方向，共有______种不同能级的电子，有______种不同运动状态的电子。(3分)
(6)第四周期元素中基态原子最外层仅有1个电子的有______________，第四周期中，3d轨道半充满的元素符号是__________。(4分)
解析：(1)由图可知，n为钾元素，基态原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。
(2)由图可知，o、p分别为25、26号的锰、铁元素，基态Mn原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2，基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，锰失去2个电子后3d轨道处于半填充较稳定状态，故Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。
(3)第三周期8种元素单质只有氯气、氩气常温下为气体，且氩气熔点更低，故2为氯气，同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，故电负性最大的是2。
(4)由图可知，该主族元素的最外层有3个电子，且电子数应该大于5，位于第ⅢA族，则为铝元素。
(5)由图可知，i为铝元素，基态Al原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1，s轨道为球形、p轨道有3种伸展方向，则基态铝原子核外电子云有4种不同的伸展方向，共有5种不同能级的电子，原子核外有13个电子则有13种不同运动状态的电子。
(6)第四周期中最外层仅有1个电子的基态原子的元素为K、Cr、Cu，三者的价电子排布分别为4s1、3d54s1、3d104s1；第四周期中，3d轨道半充满的元素符号是Cr、Mn，两者的价电子排布分别为3d54s1、3d54s2。
答案：(1)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)　(2)Mn2＋的3d能级为半充满状态，比较稳定　(3)2　(4)Al　(5)4　5　13　(6)K、Cr、Cu　Cr、Mn
热点题型(五)　元素“位、构、性”关系的相互推断
元素“位、构、性”关系的综合考查是高考的热点内容之一。元素周期律能对物质的结构、性质进行推理和预测，元素周期表更是直观明了地显示出所有化学元素间的位置、结构关系。应用元素周期律和元素周期表，既能推断原子的结构，又能预测元素的性质，如金属性、非金属性的变化，半径的变化，同时还可进行性质、实验考查，综合考查学生抽象思维能力和逻辑思维能力。
类型1　根据物质性质及转化进行元素推断
例1.(2023·湖北恩施联考)前20号元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且处于四个不同的周期和四个不同的主族。A为Y元素组成的单质；甲、乙、丙、丁、戊为上述四种元素中的两种或三种元素组成的化合物；常温下乙为液体。下列说法正确的是(　　)
A．简单离子半径：Z>Y
B．电负性：X>Y>W>Z
C．乙的热稳定性在其同主族元素最简单氢化物中最高，是因为乙分子之间能形成氢键
D.丁和戊中阴、阳离子的个数比均为1∶2
解析：选B。前20号元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且分列四个不同周期和四个不同主族，则W为H、Z为Ca元素，X、Y分别位于第二、第三周期；常温下乙为液体，应该为H2O，则X为O元素；Y只能为Al、Si、P、Cl元素中的一种，A为Y元素组成的单质，结合A能与丙反应生成三种化合物可知，Y应该为Cl元素，A为Cl2，甲为CaO、丙为Ca(OH)2，丁、戊为氯化钙、次氯酸钙。钙离子和氯离子都含有3个电子层，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径Z＜Y，A错误；非金属性越强，电负性越大，则电负性：O＞Cl＞H＞Ca，B正确；氧元素是其同主族元素中非金属性最强的，所以水的热稳定性在其同主族元素最简单氢化物中最高，氢键不影响热稳定性，C错误；丁、戊为氯化钙、次氯酸钙，阴、阳离子的个数比均为2∶1，D错误；
【对点练】 1.(2024·江西师大附中模拟)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量含氧橄榄石矿物(ZxW2－xRX4)。已知前四周期元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大，Y的氢化物常用于雕刻玻璃，R元素的一种氧化物可制作光导纤维，W的合金材料是生活中用途最广泛的金属材料。基态Z原子核外s、p能级上电子总数相等。下列叙述正确的是(　　)
A．电负性：X>Y>R>W>Z B．RY4分子的键角为109°28′
C．简单氢化物的稳定性：X>Y D．熔点：ZY2>RX2
解析：选B。常用于雕刻玻璃的氢化物为HF，则Y为F；R元素的一种氧化物可制作光导纤维，则该氧化物为SiO2，R为Si；W的合金材料是生活中用途最广泛的金属材料，则W为Fe；基态Z原子核外s、p能级上电子总数相等，则其电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2，又因为X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大，则Z的原子序数需大于F，故Z为Mg，根据含氧橄榄石矿物，可知X为O。电负性F>O>Si>Fe>Mg，即Y>X>R>W>Z，A错误；SiF4中Si为sp3杂化，分子为正四面体形，键角为109°28′，B正确；F的非金属性比O强，稳定性HF>H2O，C错误；MgF2为离子晶体，SiO2为共价晶体，共价晶体熔点一般高于离子晶体，故熔点MgF22．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，它们的原子最外层电子数总和等于Z的原子序数，由这四种元素组成的一种化合物M具有如下性质，下列推断正确的是(　　)
A．原子半径：Z＞Y＞X＞W B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞X
C．简单阴离子的还原性：Z＞W D．W、Y、Z组成的化合物只含共价键
解析：选B。M溶液中滴入氯化铁溶液变红，说明溶液中含有硫氰根离子，加入NaOH溶液后加热，生成的气体能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中含有铵根离子，则M为NH4SCN，W、X、Y、Z的原子序数依次增大，则W为H元素，X为C元素，Y为N元素，Z为S元素，四种原子最外层电子数总和等于S的原子序数16，符合题意，据此分析解答。
类型2　根据原子结构进行元素推断
例2.(2024·湖南湘潭一中模拟)X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Z原子中分别有1个、7个运动状态完全不同的电子，Y原子中各能级电子数相等，W原子最外层电子数是内层的3倍，R的原子半径是该周期主族元素中最大的。下列说法正确的是(　　)
A．气态氢化物热稳定性：Y>Z>W B．简单离子半径：r(W)>r(R)
C．第一电离能：I1(W)>I1(Z)>I1(Y) D．X、Z、W形成的化合物一定不含离子键
解析：选B。X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Z原子中分别有1个、7个运动状态完全不同的电子，则X、Z原子序数分别为1、7，则X是H元素、Z是N元素；Y原子中各能级电子数相等，则其电子排布为1s22s22p2或1s22s2，Y为C元素或Be元素；W的基态原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，W只能含有2个电子层，最外层含有6个电子，W为O元素；R在同周期中原子半径最大，则R是Na元素。元素非金属性越强，其气态氢化物越稳定，若Y为C元素，非金属性：CO>C>Be，C错误；X、Z、W形成的化合物NH4NO3含离子键，D错误。
【对点练】 3.(2023·浙江1月选考)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X的2s轨道全充满，Y的s能级电子数量是p能级的两倍，M是地壳中含量最多的元素，Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是(　　)
A．电负性：Z>X
B．最高正价：ZC．Q与M的化合物中可能含有非极性共价键
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y
解析：选B。由题给信息推知：X、Y、Z、M、Q分别是Be或B、C、N、O、Na元素。同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性：N> Be或B，A项正确；N的最高正价为＋5，但O无最高正价，B项错误；Na和O形成的Na2O2中O和O之间为非极性共价键，C项正确；非金属性：N>C，故酸性：HNO3>H2CO3，D项正确。
4．(2023·河北石家庄期末)A、B、C、D、E五种主族元素的相关信息如表所示：
元素 信息
A 宇宙中最丰富的元素
B 基态原子的价层电子排布为nsn－1npn＋1
C 能层数与B相同，且电负性比B大
D 元素的主族序数比周期序数大1，且第一电离能比同周期相邻两种元素都大
E 前四周期中电负性最小的元素
下列说法正确的是(　　)
A．最高价氧化物对应水化物的酸性：D>B
B．E的单质可将Cu从CuSO4溶液中置换出来
C．A的基态原子的电子云轮廓图有两种形状
D．C的基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5
解析：选D。A为宇宙中最丰富的元素，则推出A为H；B的基态原子的价层电子排布为nsn－1npn＋1，则n－1＝2，即n＝3，所以其价层电子排布式为3s23p4，推知B为S，C的能层数与B的相同，且电负性比B的大，则推知C为Cl，D的第一电离能比同周期相邻两种元素都大，则D位于第ⅡA族或第ⅤA族，又元素的主族序数比周期序数大1，则D只能位于第四周期第ⅤA族，则D是As，E为前四周期中电负性最小的元素，则E为K元素。
类型3　根据元素周期表结构进行元素推断
例3.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．W、Y对应的简单氢化物的稳定性前者高 B．阴离子的还原性：W2－＞Q－
C．离子半径：Y2－＞Z3＋ D．元素的电负性：Y>X
解析：选A。W、Y对应的简单氢化物分别为H2S和H2O，元素非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性：O＞S，所以水的稳定性比H2S高，故A错误；S和Cl的非金属性：S＜Cl，所以阴离子的还原性：S2－＞Cl－，故B正确；O2－和Al3＋核外电子排布相同，离子半径随核电荷数的增大而减小，所以离子半径：O2－＞Al3＋，故C正确；同周期主族元素，从左到右，元素的电负性逐渐增大，所以电负性：O>N，故D正确。
【方法指导】　元素周期表片断结构型推断题解题思路
该类题目一般给出两种信息：一是给出局部的元素周期表，展示出几种不同元素的相对位置；二是给出某种元素的位置特征、原子结构特征或由该元素形成的单质或化合物的特殊性质。解答此类题目时，要先根据给出的某种元素的特殊结构或性质，确定该元素在周期表中的位置，然后以此为“坐标原点”，根据其他元素与该元素的位置关系，进而确定其他未知的元素。
【对点练】 5.(2023·深圳期末)元素周期表对化学学科的发展起到了至关重要的作用，如图是元素周期表短周期的一部分，下列说法正确的是(　　)
A．图中四种元素电负性最大的是X
B．元素的第一电离能大小：Y>W
C.Y原子的价层电子排布式为1s22s22p63s23p4
D．Z单质与X的简单氢化物能发生置换反应
解析：选D。由图可知，X、Z、W、Y分别为氧、氟、磷、硫元素。图中四种元素电负性最大的是Z，A错误；元素的第一电离能大小：Y6．(2023·广东名校联考)R、X、Y、Z四种元素位于周期表前四周期，图中粗实线为金属与非金属的分界线。下列说法正确的是(　　)
A．简单离子半径：Y>X B．电负性：X>R>Z
C．第一电离能：R＜X D．Y单质与R的最高价氧化物对应的水化物不反应
解析：选B。图为周期表前四周期的一部分，应该为二、三、四周期，粗实线为金属与非金属的分界线，所以Y应该为第三周期第ⅢA族元素Al，依此类推R为N，X为O，Z为As。O2－和Al3＋核外具有相同的电子数，核内质子数越少离子半径越大，所以 O2－>Al3＋，即YN>As，即X>R>Z，B正确；N元素的2p轨道是半充满，比较稳定，所以第一电离能比氧大，即R>X，C错误； R的最高价氧化物对应的水化物是HNO3，硝酸与铝可以反应，D错误。
类型4　根据物质结构进行元素推断
例4.(2023·湖南师大附中模拟)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的位于两个短周期的主族元素，Y、W原子核外未成对电子数相同，Z与X的简单化合物很容易液化，X、Z核外最外层电子数之和等于W核外最外层电子数。四种元素能组成一种治疗痛风症的药物M，M的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．元素的第一电离能：W>Z>Y
B．X、Z、W三种元素形成的化合物只能是共价化合物
C．M分子中，X、Y、Z、W四种原子均满足8电子稳定结构
D．Y与X、W形成的化合物有可能使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析：选D。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的位于两个短周期的主族元素，结合结构简式分析，X只连接一根单键，所以X为H元素；Y连接4根键，所以Y为C元素；又Z与X的简单化合物很容易液化，且Z连接3根键，所以Z为N元素；X、Z核外最外层电子数之和等于W核外最外层电子数，则W核外最外层电子数为6，所以W为O元素。Y、Z、W分别为C、N、O元素，因为N元素2p轨道为半充满，则第一电离能大小排序为N>O>C，所以元素的第一电离能：Z>W>Y，A错误； X、Z、W三种元素可形成化合物NH4NO3，是离子化合物，B错误；M分子中，C、N、O原子满足8电子稳定结构，但氢原子满足2电子稳定结构，C错误；Y与X、W形成的化合物可为C、H、O的有机物，如草酸、乙醇等都能与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色，D正确。
【方法指导】　注意陌生物质中各原子的成键情况和化合价等信息
①化学键信息：如能形成4个共价键的元素为C、Si，能形成2个共价键的元素为O、S，能形成1个共价键的元素为H。
②根据形成的简单阴、阳离子可确定原子的最外层电子数，如X2＋和Y2－，即X、Y原子最外层电子数分别为2和6。
③化合价信息：化合物中各元素化合价代数和为0，结合某些常见元素的化合价或化学键等，可确定未知元素的化合价，间接确定最外层电子数目。
【对点练】 7.(2023·天津联考二模)已知A、B、C、D、E是五种短周期主族元素，其原子半径与原子序数的关系如图1所示，且A、B、C、D形成的化合物X如图2所示，C与E同主族。下列说法正确的是(　　)
A．形成的简单离子半径：D>C B．化合物X在高温下稳定性较强
C．第一电离能：C>E D．A、C形成化合物的沸点高于A、B形成化合物的沸点
解析：选C。A、B、C、D、E是五种短周期主族元素且原子序数依次增大，化合物X中元素D形成＋1价阳离子，而D的原子序数大于A、B、C，可知D为Na元素；结合A的原子半径小于B、C，可知A为H元素；由原子序数可知B、C处于第二周期，化合物X中C可以形成2个共价键、B形成4个共价键，故B为C元素、C为O元素；而C与E同主族，则E为S元素。
8．(2024·福建龙岩模拟)某种锂盐的结构如图所示，其阴离子由W、X、Y、Z四种同周期主族元素构成，X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍，化合物中除Li＋外其他原子均满足8电子稳定结构。下列说法正确的是(　　)
A．W位于第二周期第ⅣA族 B．原子半径：Z>X>Y
C．元素电负性：Y>Z>X D．最高化合价：Y>Z>W
解析：选B。阴离子结构中，W形成3个共价键和1个配位键，X形成2个共价键，Y形成1个共价键，Z形成4个共价键，W、X、Y、Z为四种同周期主族元素，X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍，化合物中除Li＋外其他原子均满足8电子稳定结构，则W为B元素、X为O元素、Y为F元素、Z为C元素。硼元素位于元素周期表第二周期第ⅢA族，A错误；同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则原子半径的大小顺序为C>O>F，B正确；同周期元素，从左到右非金属性依次增强，电负性依次增大，则电负性的大小顺序为F>O>C，C错误；氟元素的非金属性最强，无正化合价，D错误。
9．(2024·九省新高考适应性考试)某含铜催化剂的阴离子的结构如图所示。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，其中X、Y、Z位于同一周期，基态X原子的价电子排布式为nsnn pn。下列说法错误的是(　　 )
A．该阴离子中铜元素的化合价为＋3
B．元素电负性：XC．基态原子的第一电离能：XD．W、X、Y、Z均位于元素周期表的p区
解析：选D。由基态X原子的价电子排布式为nsnn pn可知n＝2，X为C，W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，其中X、Y、Z位于同一周期，结合图示，即W为H，Y为N，Z为F。由图可知，该阴离子为[Cu(CF3)3CH2CN]－，其中铜元素的化合价为＋3，A正确；同周期元素，从左往右电负性逐渐增大，即元素电负性：X(C)＜Y(N)＜Z(F)，B正确；同周期元素，从左往右第一电离能总体逐渐增强，但部分原子由于半充满结构较为稳定，其第一电离能较高，即基态原子的第一电离能：X(C)巩固练习二
选择题(每题5分，共5题，共25分)
1. (2023·湖北中师大附中模拟)已知前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如图所示，其中Z位于ds区，基态W原子的价电子中在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等。下列说法正确的是(　　)
A．最高正化合价：X＝Q＜Y＝R
B．基态Z原子的价电子排布为3d104s1
C．X和Q的第一电离能都高于同周期相邻元素
D．R最高价氧化物对应的水化物不能与其最低价氢化物反应
解析：选C。基态W原子的价电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等，其价电子排布式为4s24p2，则W为Ge元素；其中Z位于ds区，根据相对位置，则Z是Zn元素，根据元素相对位置，可知X是N，Y是O，Q是P，R是S元素。一般元素的最高正化合价与族序数相等，等于原子最外层电子数，同一主族元素的最高正化合价相等，但O元素没有与族序数相等的最高化合价，所以元素的最高正化合价关系为：Y＜X＝Q＜R，A错误；Z是Zn元素，根据构造原理可知基态Zn原子的价电子排布为3d104s2，B错误；一般情况下同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但第ⅡA、ⅤA族元素例外，X是N，Q是P，二者属于第ⅤA族元素，第一电离能都大于同周期相邻元素，C正确； R是S，其最高价氧化物对应的水化物是H2SO4，最低价氢化物是H2S，浓H2SO4具有强的氧化性，会与具有还原性的H2S发生氧化还原反应，D错误。
2．(2023·江苏镇江一中一模)前四周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的3倍；在同周期元素中，第一电离能数值比Y大的元素有2种；Z是金属性最强的短周期元素；W元素基态原子最外层只有2个电子，且内层轨道均排满电子。下列说法中正确的是(　　)
A．Y在周期表中位于第二周期第ⅥA族 B．电负性大小：ZC．X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的强 D．W元素在元素周期表中的s区
解析：选B。基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的3倍，则X的电子排布为1s22s1或1s22s22p2，X为Li或C。Z是金属性最强的短周期元素，Z为Na。在同周期元素中，第一电离能数值比Y大的元素有2种，Y为N。W元素基态原子最外层只有2个电子，且内层轨道均排满，W可能为Mg或Zn。Y为第二周期第ⅤA族，A项错误；同周期从左往右电负性增强，同族元素从下往上电负性增强，则电负性Z3．X、Y、Z、W、P、Q为短周期元素，其中Y的原子序数最小，它们的最高正价与原子半径关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．Y在元素周期表中位于p区
B．第一电离能：Z>P>Q>X
C．氧化物对应水化物的酸性：Q>P>Z
D．电负性：Q>P>Z
解析：选D。由题干图示信息可知，X为＋1价，原子半径最大，故X为Na，Y为＋2价，原子序数最小，Y为Be，Z为＋4价，原子半径大于Y，故Z为Si，W为＋5价，原子半径小于Y，W为N，P为＋6价，则P为S，Q为＋7价，则Q为Cl。Y为Be，故Y在元素周期表中位于s区，A错误； 同一周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能Cl＞S＞Si＞Na即Q>P>Z>X，B错误；最高价氧化物对应水化物的酸性为HClO4＞H2SO4＞H2SiO3即Q>P>Z，但不是最高价氧化物对应水化物的酸性则无此规律，如H2SO4＞HClO，C错误；同周期元素，随原子序数的增大电负性增强，电负性：Cl>S>Si，即Q>P>Z，D正确。
4．(2024·广东广州模拟)短周期元素原子组成的某种分子的结构式如图所示。X原子的核外电子只有一种运动状态：W、Y、Z位于同一周期，Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等。E与W有相同数目的价电子。下列说法错误的是(　　)
A．电负性：XB．简单阴离子半径：WC．元素Y、Z形成氢化物，其键能Y—H>Z—H，故对应氢化物沸点为：Y>Z
D．同主族元素中，W形成的气态氢化物最稳定
解析：选C。由题干信息可知，各元素都是短周期元素，其中X原子的核外电子只有一种运动状态，则X为H元素；Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等，核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2，分子结构式中Z形成2个共价键，故Z为O元素；W、Y、Z(氧)位于同一周期，即W、Y处于第二周期，分子结构中Y形成4个共价键、W形成1个共价键，故Y为C元素、W为F元素；E与W(氟)有相同数目的价电子，则E为Cl元素。
5．室温下某离子液体的结构如图所示(Me、Bu分别表示甲基、丁基)，其组成元素中X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，X的第一电离能大于同周期相邻元素，Y、Z元素原子的p轨道各有1个未成对电子。下列说法错误的是(　　)
A．X、Y的简单氢化物都能与盐酸反应
B．X、Z的最高价氧化物的水化物都是一元强酸
C．原子半径：YD．[YZ4]－中的中心原子采取sp3杂化
解析：选C。X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，由[YZ4]－可知Y为＋3价、Z为－1价，Y、Z元素原子的p轨道各有1个未成对电子，则Y、Z为Al、Cl；X的第一电离能大于同周期相邻元素，则其核外电子为全满或半满状态，X能形成3个化学键，X是N。NH3、AlH3都能与盐酸反应，A项正确；X、Z的最高价氧化物的水化物为HNO3、HClO4，都是一元强酸，B项正确；同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，原子半径：Al>Cl，C项错误；[AlCl4]－中的中心原子Al有4个成键电子对，无孤电子对，采取sp3杂化，D项正确。
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第24讲　元素周期表　元素周期律
【备考目标】　1.认识元素性质与元素在周期表中位置的关系。2.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，构建元素周期律。3.知道元素周期表的结构，了解同周期和同主族元素性质的递变规律。4.认识原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化，知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。5.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期律(表)的应用价值。
考点1　元素周期表的结构
1.原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系
原子的最大能层数＝周期序数
(2)原子结构与族的关系
①主族元素的价层电子排布特点
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ns1 ； ； ；
主族 ⅤA ⅥA ⅦA －
排布特点 ； ； ； －
②0族元素的价层电子排布：He为1s2；其他为ns2np6。
③过渡元素(副族)的价层电子排布：(n－1)d1～10ns1～2(除Pd外)。
2.元素周期表的分区
(1)按元素种类分区
①分界线：沿着元素周期表中 与 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。
(2)按价层电子排布分区
①元素周期表分区简图
②各区元素化学性质及价层电子的排布特点
分区 价层电子排布 元素性质特点
s区 ns1～2 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 ns2np1～6(除He外) 通常是最外层电子参与反应(0族除外)
d区 (n－1)d1～9ns1～2(除Pd外) d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 (n－1)d10ns1～2 金属元素
f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 镧系元素的化学性质非常相近，锕系元素的化学性质也非常相近
3.元素周期表的应用
(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线索。
(2)寻找新材料
①半导体元素在金属与非金属分界线附近，如：Si、Ge、Ga等。
②农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。
③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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( )
(2)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第ⅧB族( )
(3)包含元素种数最多的族是第ⅠA族( )
(4)原子的最外层有2个电子的元素一定是第ⅡA族元素( )
(5)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( )
(6)价层电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素( )
题组练习
一、元素周期表的结构
1.元素周期表共有18个纵列，从左到右排为1～18列，即碱金属为第1列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是(　　)
A．第9列元素中没有非金属元素
B．只有第2列的元素原子最外层电子排布式为ns2
C．第四周期第9列的元素是铁元素
D．第10、11列为ds区
2.根据元素周期表的结构，确定下列指定元素的原子序数。
(1)甲、乙是元素周期表中同一周期的第ⅡA族和第ⅦA族元素，原子序数分别为m、n，则m、n的关系可能是__________________________________________________________。
(2)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____________________________________。
(3)若A、B是相邻周期同主族元素(A在B的上一周期)，A、B所在周期分别有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的关系为_________________________。
(4)下列各表为元素周期表中的一部分，表中数字为原子序数，其中M的原子序数为37的是________(填字母)。
【方法指导】　同周期主族元素原子序数差的关系
①短周期元素原子序数差＝族序数差。
②长周期元素，两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差；两元素分布在过渡元素两侧时，第四或五周期元素：原子序数差＝族序数差＋10，第六或七周期元素：原子序数差＝族序数差＋24。
二、原子结构与元素周期表
3.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正确的是(　　)
A．原子的价层电子排布式为ns2np6的元素一定是主族元素
B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C．原子的价层电子排布式为3d3～74s2的元素一定位于第ⅢB～ⅦB族
D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
4.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价层电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的能级符号作为该区的符号，如图所示。
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价层电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为_______________________________，其中较稳定的是________(填离子符号)。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价层电子排布式为___________________________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价层电子的轨道表示式为______________________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。
三、元素周期表的应用
5.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．B只能得电子，不能失电子
B．原子半径：Ge＞Si
C．As可作为半导体材料
D．Po位于第六周期第ⅥA族
6.有A、B、C、D、E、F、G七种不同元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s区，其余元素位于p区，A、E原子的价层电子排布相同，A的原子中没有成对电子；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C元素原子的价层电子排布式为nsnnpn＋1；D元素单质的氧化性在同周期主族元素的单质中排第二位；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍；G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题：
(1)写出下列元素的符号：D______，G______。
(2)E元素位于周期表第________族。
(3)写出C元素的基态电子排布式：___________________________________________。
(4)B元素的原子结构示意图为______________________________________。
(5)基态A原子中含有的未成对电子数为________。
考点2　元素周期律
1.元素周期律
【提醒】　注意元素的性质与物质的性质不同，例如氧元素的性质指的是氧原子的性质，而氧气的物理性质是大量氧分子体现的，氧气的化学性质是氧分子体现的。
2.元素性质的周期性变化规律
内容 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
原子结构 电子层数 ； 逐渐 ；
最外层电子数 依次增大 ；
粒子半径 原子半径 逐渐 （稀有气体元素除外） 逐渐 ；
离子半径 阳离子半径逐渐 ，阴离子半径逐渐 ，阳离子半径 阴离子半径 逐渐 ；
元素的性质 金属性 逐渐 ； 逐渐 ；
非金属性 逐渐 ； 逐渐 ；
主要化合价 一般地，最高正价： → ，负化合价： → ； 最高正化合价＝ (O、F除外)
第一电离能 呈 趋势，其中第ⅡA族、第ⅤA族元素出现反常 逐渐 ；
电负性 逐渐 ； 逐渐 ；
化合物性质 最高价氧化物对应水化物 酸性逐渐 ，碱性逐渐 酸性逐渐 ，碱性逐渐 ；
气态氢化物 稳定性逐渐 ，还原性逐渐 稳定性逐渐 ，还原性逐渐 ；
离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐 ，阴离子还原性逐渐 ； 阳离子氧化性逐渐 ，阴离子还原性逐渐 ；
鲁科选择性必修1·电子亲和能
元素的气态原子(或离子)获得一个电子所放出的能量称为电子亲和能。习惯上规定，体系放出能量时电子亲和能为正，体系吸收能量时电子亲和能为负。电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离子的难易程度。
无论在同一周期中还是在同一族中，元素的电子亲和能没有表现出简单的变化规律。
3.对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与其右下方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。如：
4.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
(1)金属性强弱的判断
本质 原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断方法 在金属活动性顺序中越 ，金属性越强
单质与水或非氧化性酸反应制取氢气越 ，金属性越强
单质 越强或阳离子 越弱，金属性越强
最高价氧化物对应水化物的 越强，金属性越强
若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强
元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强
(2)非金属性强弱的判断
本质 原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断方法 与H2化合越容易， 越稳定，非金属性越强
单质氧化性越强或阴离子 越弱，非金属性越强
最高价氧化物对应水化物的 越强，非金属性越强
元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强
鲁科选择性必修1·金属的活动性顺序与金属元素电离能的大小顺序不一致的原因
金属活动性顺序表示从K到Au，在水溶液中，金属单质中的原子失去电子越来越困难。金属元素的电离能是金属元素原子(或离子)在气态时活泼性的量度。
因为金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。例如，钠元素的第一电离能为496 kJ·mol－1，钙元素的第一电离能和第二电离能分别为590 kJ·mol－1、1 145 kJ·mol－1，表明气态钠原子比气态钙原子更容易失去电子，钠比钙更活泼。但是，因为在形成水合离子时Ca2＋放出的能量远比Na＋放出的多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更容易失去电子，即在金属活动性顺序中钙排在钠的前面。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性( )
(2)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( )
(3)第一电离能大的元素金属性也强( )
(4)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大( )
(5)非金属气态氢化物熔、沸点越高，非金属性越强( )
(6)元素的非金属性越强，其含氧酸的酸性越强( )
(7)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，简单离子的半径也逐渐减小( )
题组练习
一、元素周期律的综合应用
1.比较下列微粒半径的大小(用“＞”或“＜”填空)：
(1)Si________N________F。(2)Li________Na________K。(3)Na＋________Mg2＋________Al3＋。
(4)F－________Cl－________Br－。(5)Cl－________O2－________Na＋。(6)H－________Li＋________H＋。
【方法指导】　微粒半径大小比较的思路
2.(2023·山东青岛一中期中)下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是(　　)
A．第二周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强
B．同一周期主族元素从左到右，电负性逐渐减小
C．第三周期的元素：P、S、Cl的最高正化合价依次增大
D．大多数主族元素呈现的最高正化合价，其数值等于该元素原子的最外层电子数
3.A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A元素原子核外的电子只有1种运动状态，B、C元素位于第二周期，且原子半径：B>C，C元素与D元素同主族，E、F元素的电离能数据如表所示。请回答下列问题：
元素 电离能/(kJ·mol－1)
I1 I2 I3 I4
E 418.8 3 052 4 420 5 877
F 578 1 817 2 745 11 575
(1)E元素基态原子的电子排布式为______________________。
(2)D、E、F元素的简单离子半径大小顺序为________________(用离子符号表示)。
(3)由题给信息判断：Mg元素的第一电离能________(填“大于”或“小于”)578 kJ·mol－1。
(4)B、C、D三种元素中，________(填元素符号)元素的气态原子失去一个电子所需的能量最多。
二、电离能、电负性的变化规律及应用
4.(2023·北京海淀二模)四种常见元素基态原子的结构信息如下表。下列大小关系不一定正确的是(　　)
元素 X Y Z Q
结构信息 有5个原子轨道填充有电子，有3个未成对电子 有8个不同运动状态的电子 2p能级上有2个电子 价层电子排布式为3d104s1
A.电负性：Y>X B．第一电离能：YQ D．最高价含氧酸的酸性： X>Z
5.(1)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是_______________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是____________________________。
I1/(kJ·mol－1)
Li520 Be900 B801 Na496 Mg738 Al578
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)________(填“大于”或“小于”)I1(Cu)。原因是_________________________________________________。
(3)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 958 kJ·mol－1，INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是________________________________________________________________________。
【答题模板】　电离能规范答题的两个类型
(1)电离能与原子结构
答题策略：从原子核对最外层电子的吸引力来判断。
答题模板：A原子比B原子的半径大，且A原子的核电荷数比B原子的小，所以A原子对最外层电子的吸引力小于B，故第一电离能A小于B。
(2)电离能与半充满、全充满
答题策略：能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)和半充满(p3、d5、f7)时，比较稳定，难失电子。
答题模板：A原子的价层电子排布式为×××，处于半充满(或全充满)状态，比较稳定，难失电子，×××电离能大。
三、实验探究元素金属性、非金属性的递变规律
6.研究性学习小组同学设计实验探究碳、硅元素非金属性的相对强弱，实验装置如图所示。
(1)仪器A的名称为____________。
(2)问题探究：[已知酸性：亚硫酸(H2SO3)>碳酸(H2CO3)]
①装置E中酸性KMnO4溶液的作用是______________________。
②能说明碳元素的非金属性比硅元素的强的实验现象是____________________________________________。
③该实验能否证明S的非金属性强于C的非金属性？________(填“能”或“不能”)，理由是______________________________________________________。
高考真题
1．(2024·江苏卷，1，3分)我国探月工程取得重大进展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸盐，下列元素位于元素周期表第二周期的是( )
A．O B．P C．Ca D．Fe
2．(2024·北京卷，12，3分)下列依据相关数据作出的推断中，不正确的是( )
A．依据相同温度下可逆反应的Q与K大小的比较，可推断反应进行的方向
B．依据一元弱酸的Ka，可推断它们同温度同浓度稀溶液的大小
C．依据第二周期主族元素电负性依次增大，可推断它们的第一电离能依次增大
D．依据F、Cl、Br、I的氢化物分子中氢卤键的键能，可推断它们的热稳定性强弱
3．(2024·北京卷，1，3分)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是( )
20 钙40.08
A．41Ca的原子核内有21个中子
B．41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C．41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D．从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
4．(2024·甘肃卷，5，3分)X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
A．X、Y组成的化合物有可燃性 B．X、Q组成的化合物有还原性
C．Z、W组成的化合物能与水反应 D．W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
5．(2024·全国甲卷，5，3分)W、X、Y、Z为原子序数依次增大短周期元素。W和X原子序数之和等于的核外电子数，化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是( )
A．X和Z属于同一主族 B．非属性：
C．气态氢化物的稳定性： D．原子半径：
6．(2024·广东卷，12，3分)一种可为运动员补充能量的物质，其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，则( )
A．沸点：ZR3＜YR3 B．最高价氧化物的水化物的酸性：Z＜W
C．第一电离能：Z＜X＜W D．ZX3-和WX32-空间结构均为平面三角形
7．(2024·湖北卷，9，3分)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是( )
A．电负性：W＞Y B．酸性：W2YX3＞W2YX4
C．基态原子的未成对电子数：W＞X D．氧化物溶于水所得溶液的pH ：Z＞Y
8．(2023·全国卷甲)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：X>W B．简单氢化物的沸点：XC．Y与X可形成离子化合物 D．Z的最高价含氧酸是弱酸
9．(2023·全国卷乙)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2－与Y2＋具有相同的电子结构。下列叙述正确的是(　　)
A．X的常见化合价有－1、－2 B．原子半径大小为Y>X>W
C．YX的水合物具有两性 D．W单质只有4种同素异形体
10．(2023·浙江6月选考)X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是(　　)
A．第一电离能：Y＞Z＞X
B．电负性：Z＞Y＞X＞W
C．Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：W＜Z
D．W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
11．(2023·湖北高考)W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物(XY)＋(WZ4)－。下列说法正确的是(　　)
A．分子的极性：WZ312．.(2023·湖南高考)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　)
A．电负性：X>Y>Z>W B．原子半径：XC．Y和W的单质都能与水反应生成气体 D．Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
13．(2023·辽宁高考)某种镁盐具有良好的电化学性能，其阴离子结构如图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素，W、Y原子序数之和等于Z，Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是(　　)
A． W与X的化合物为极性分子 B．第一电离能：Z>Y>X
C．Q的氧化物是两性氧化物 D．该阴离子中含有配位键
巩固练习一
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是(　　)
A．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4
C．某元素的原子最外层电子数为6
D．某元素的价层电子排布式为5s25p1
2．下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是(　　)
A．第ⅡA族元素基态原子最外层电子排布均为ns2
B.第三、四周期同主族元素的原子序数均相差8
C．第四周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差11
D．基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于第ⅥB族或第ⅦB族
3．(人教选择性必修2 P28T2)对Na、Mg、Al的有关性质的叙述中，错误的是(　　)
A．金属性：Na>Mg>Al B．第一电离能：NaMg>Al
4．(人教选择性必修2 P28T4)下列曲线表示卤族元素或其单质性质随核电荷数的变化趋势，正确的是(　　)
5．(2023·广西玉林期末)下表为某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2、I3、I4、I5……表示，单位kJ·mol－1)。下列关于元素R的判断不正确的是(　　)
I1 I2 I3 I4 I5 ……
738 1 451 7 733 10 540 13 630 ……
A.R元素位于元素周期表的第ⅡA族
B．R元素同周期相邻元素的第一电离能均小于738 kJ/mol
C．R元素位于元素周期表的s区
D．R元素基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p2
6．(2023·江苏南京二模)反应Na2HPO4＋NH3·H2O＋MgCl2===NH4MgPO4↓＋2NaCl＋H2O可用于处理含磷废水，下列说法正确的是(　　)
A．半径大小：r(Na＋)>r(Mg2＋) B．酸性强弱：H3PO4>HClO4
C．电离能大小：I1(O)>I1(N) D．电负性大小：χ(H)>χ(N)
7．(2023·天津河东二模)现有三种元素基态原子的电子排布式：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p63s23p5，下列排序正确的是(　　)
A．最高价含氧酸的酸性：③>①>② B．原子半径：③>②>①
C．第一电离能：①>②>③ D．电负性：③>②>①
8．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是(　　)
A．Y元素原子的价层电子排布式为4s24p4
B.Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族
C．X元素位于元素周期表的p区
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
9．(2024·河北模拟预测)常温下，W、X、Y、Z四种短周期主族元素的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH(浓度均为0.01 mol·L－1)和原子半径、原子序数的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．简单离子半径：Z>Y>X>W B．第一电离能：Z>Y>W
C．Z的单质具有强氧化性和漂白性 D．W、Y、Z都可能形成18e－的氢化物分子
10．已知X、Y是短周期的两种主族元素，下列有关比较或说法中一定正确的是(　　)
选项 条件 结论
A 若原子半径：X>Y 原子序数：XB 化合物XnYm中X显负价 元素的电负性：X>Y
C 若价层电子数：X>Y 最高正价：X>Y
D 若X、Y最外层电子数分别为1、7 X、Y之间一定能形成离子键
二、非选择题(共2题，共40分)
11．(24分)(1)镍元素基态原子的电子排布式为__________________，3d能级上的未成对电子数为________；C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________；H、O、S电负性由大到小的顺序是________。B和N相比，电负性较大的是______；BN中B元素的化合价为________；从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为________________。(7分)
(2)O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中P原子的核外电子排布式为________________。(2分)
(3)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价层电子中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。b、c、d中第一电离能最大的是______(填元素符号)，e的价层电子轨道表示式为__________________。(4分)
(4)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下，则该元素是______(填写元素符号)。(1分)
电离能 I1 I2 I3 I4 ……
In/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 ……
②Ge的最高价氯化物的分子式是______。(1分)
③Ge元素可能的性质或应用有________。(2分)
A．是一种活泼的金属元素 B．其电负性大于硫
C．其单质可作为半导体材料 D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
(5)下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是________(填字母)。(2分)
(6)Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是________。(2分)
(7)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为_____________________________________。(1分)
②锗、砷、硒的第一电离能大小排序为____________________。(2分)
12．(16分)(2023·河南焦作模拟)下表是元素周期表的一部分，表中所列字母分别代表一种元素。试回答下列问题：
(1)请写出n元素基态原子的电子排布式：__________________。(2分)
(2)o、p两元素的部分电离能数据列于下表：
元素 o p
电离能/(kJ·mol－1) 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o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难，其原因是________________________________________________________________________。(2分)
(3)第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图(Ⅰ)所示，其中电负性最大的是________(填图中的序号)。(3分)
(4)上述周期表中所列的某主族元素的电离能情况如图(Ⅱ)所示，则该元素是________(填元素符号)。(2分)
(5)基态i原子核外电子云有______种不同的伸展方向，共有______种不同能级的电子，有______种不同运动状态的电子。(3分)
(6)第四周期元素中基态原子最外层仅有1个电子的有______________，第四周期中，3d轨道半充满的元素符号是__________。(4分)
热点题型(五)　元素“位、构、性”关系的相互推断
元素“位、构、性”关系的综合考查是高考的热点内容之一。元素周期律能对物质的结构、性质进行推理和预测，元素周期表更是直观明了地显示出所有化学元素间的位置、结构关系。应用元素周期律和元素周期表，既能推断原子的结构，又能预测元素的性质，如金属性、非金属性的变化，半径的变化，同时还可进行性质、实验考查，综合考查学生抽象思维能力和逻辑思维能力。
类型1　根据物质性质及转化进行元素推断
例1.(2023·湖北恩施联考)前20号元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且处于四个不同的周期和四个不同的主族。A为Y元素组成的单质；甲、乙、丙、丁、戊为上述四种元素中的两种或三种元素组成的化合物；常温下乙为液体。下列说法正确的是(　　)
A．简单离子半径：Z>Y
B．电负性：X>Y>W>Z
C．乙的热稳定性在其同主族元素最简单氢化物中最高，是因为乙分子之间能形成氢键
D.丁和戊中阴、阳离子的个数比均为1∶2
【对点练】 1.(2024·江西师大附中模拟)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量含氧橄榄石矿物(ZxW2－xRX4)。已知前四周期元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大，Y的氢化物常用于雕刻玻璃，R元素的一种氧化物可制作光导纤维，W的合金材料是生活中用途最广泛的金属材料。基态Z原子核外s、p能级上电子总数相等。下列叙述正确的是(　　)
A．电负性：X>Y>R>W>Z B．RY4分子的键角为109°28′
C．简单氢化物的稳定性：X>Y D．熔点：ZY2>RX2
2．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，它们的原子最外层电子数总和等于Z的原子序数，由这四种元素组成的一种化合物M具有如下性质，下列推断正确的是(　　)
A．原子半径：Z＞Y＞X＞W B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞X
C．简单阴离子的还原性：Z＞W D．W、Y、Z组成的化合物只含共价键
类型2　根据原子结构进行元素推断
例2.(2024·湖南湘潭一中模拟)X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期主族元素。X、Z原子中分别有1个、7个运动状态完全不同的电子，Y原子中各能级电子数相等，W原子最外层电子数是内层的3倍，R的原子半径是该周期主族元素中最大的。下列说法正确的是(　　)
A．气态氢化物热稳定性：Y>Z>W B．简单离子半径：r(W)>r(R)
C．第一电离能：I1(W)>I1(Z)>I1(Y) D．X、Z、W形成的化合物一定不含离子键
【对点练】 3.(2023·浙江1月选考)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X的2s轨道全充满，Y的s能级电子数量是p能级的两倍，M是地壳中含量最多的元素，Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是(　　)
A．电负性：Z>X
B．最高正价：ZC．Q与M的化合物中可能含有非极性共价键
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y
4．(2023·河北石家庄期末)A、B、C、D、E五种主族元素的相关信息如表所示：
元素 信息
A 宇宙中最丰富的元素
B 基态原子的价层电子排布为nsn－1npn＋1
C 能层数与B相同，且电负性比B大
D 元素的主族序数比周期序数大1，且第一电离能比同周期相邻两种元素都大
E 前四周期中电负性最小的元素
下列说法正确的是(　　)
A．最高价氧化物对应水化物的酸性：D>B
B．E的单质可将Cu从CuSO4溶液中置换出来
C．A的基态原子的电子云轮廓图有两种形状
D．C的基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5
类型3　根据元素周期表结构进行元素推断
例3.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．W、Y对应的简单氢化物的稳定性前者高
B．阴离子的还原性：W2－＞Q－
C．离子半径：Y2－＞Z3＋
D．元素的电负性：Y>X
【方法指导】　元素周期表片断结构型推断题解题思路
该类题目一般给出两种信息：一是给出局部的元素周期表，展示出几种不同元素的相对位置；二是给出某种元素的位置特征、原子结构特征或由该元素形成的单质或化合物的特殊性质。解答此类题目时，要先根据给出的某种元素的特殊结构或性质，确定该元素在周期表中的位置，然后以此为“坐标原点”，根据其他元素与该元素的位置关系，进而确定其他未知的元素。
【对点练】 5.(2023·深圳期末)元素周期表对化学学科的发展起到了至关重要的作用，如图是元素周期表短周期的一部分，下列说法正确的是(　　)
A．图中四种元素电负性最大的是X
B．元素的第一电离能大小：Y>W
C.Y原子的价层电子排布式为1s22s22p63s23p4
D．Z单质与X的简单氢化物能发生置换反应
6．(2023·广东名校联考)R、X、Y、Z四种元素位于周期表前四周期，图中粗实线为金属与非金属的分界线。下列说法正确的是(　　)
A．简单离子半径：Y>X B．电负性：X>R>Z
C．第一电离能：R＜X D．Y单质与R的最高价氧化物对应的水化物不反应
类型4　根据物质结构进行元素推断
例4.(2023·湖南师大附中模拟)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的位于两个短周期的主族元素，Y、W原子核外未成对电子数相同，Z与X的简单化合物很容易液化，X、Z核外最外层电子数之和等于W核外最外层电子数。四种元素能组成一种治疗痛风症的药物M，M的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．元素的第一电离能：W>Z>Y
B．X、Z、W三种元素形成的化合物只能是共价化合物
C．M分子中，X、Y、Z、W四种原子均满足8电子稳定结构
D．Y与X、W形成的化合物有可能使酸性高锰酸钾溶液褪色
【方法指导】　注意陌生物质中各原子的成键情况和化合价等信息
①化学键信息：如能形成4个共价键的元素为C、Si，能形成2个共价键的元素为O、S，能形成1个共价键的元素为H。
②根据形成的简单阴、阳离子可确定原子的最外层电子数，如X2＋和Y2－，即X、Y原子最外层电子数分别为2和6。
③化合价信息：化合物中各元素化合价代数和为0，结合某些常见元素的化合价或化学键等，可确定未知元素的化合价，间接确定最外层电子数目。
【对点练】 7.(2023·天津联考二模)已知A、B、C、D、E是五种短周期主族元素，其原子半径与原子序数的关系如图1所示，且A、B、C、D形成的化合物X如图2所示，C与E同主族。下列说法正确的是(　　)
A．形成的简单离子半径：D>C B．化合物X在高温下稳定性较强
C．第一电离能：C>E D．A、C形成化合物的沸点高于A、B形成化合物的沸点
8．(2024·福建龙岩模拟)某种锂盐的结构如图所示，其阴离子由W、X、Y、Z四种同周期主族元素构成，X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍，化合物中除Li＋外其他原子均满足8电子稳定结构。下列说法正确的是(　　)
A．W位于第二周期第ⅣA族
B．原子半径：Z>X>Y
C．元素电负性：Y>Z>X
D．最高化合价：Y>Z>W
9．(2024·九省新高考适应性考试)某含铜催化剂的阴离子的结构如图所示。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，其中X、Y、Z位于同一周期，基态X原子的价电子排布式为nsnn pn。下列说法错误的是(　　 )
A．该阴离子中铜元素的化合价为＋3
B．元素电负性：XC．基态原子的第一电离能：XD．W、X、Y、Z均位于元素周期表的p区
巩固练习二
选择题(每题5分，共5题，共25分)
1. (2023·湖北中师大附中模拟)已知前四周期元素X、Y、Q、R、Z和W在周期表中的位置如图所示，其中Z位于ds区，基态W原子的价电子中在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等。下列说法正确的是(　　)
A．最高正化合价：X＝Q＜Y＝R
B．基态Z原子的价电子排布为3d104s1
C．X和Q的第一电离能都高于同周期相邻元素
D．R最高价氧化物对应的水化物不能与其最低价氢化物反应
2．(2023·江苏镇江一中一模)前四周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的3倍；在同周期元素中，第一电离能数值比Y大的元素有2种；Z是金属性最强的短周期元素；W元素基态原子最外层只有2个电子，且内层轨道均排满电子。下列说法中正确的是(　　)
A．Y在周期表中位于第二周期第ⅥA族
B．电负性大小：ZC．X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的强
D．W元素在元素周期表中的s区
3．X、Y、Z、W、P、Q为短周期元素，其中Y的原子序数最小，它们的最高正价与原子半径关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．Y在元素周期表中位于p区
B．第一电离能：Z>P>Q>X
C．氧化物对应水化物的酸性：Q>P>Z
D．电负性：Q>P>Z
4．(2024·广东广州模拟)短周期元素原子组成的某种分子的结构式如图所示。X原子的核外电子只有一种运动状态：W、Y、Z位于同一周期，Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等。E与W有相同数目的价电子。下列说法错误的是(　　)
A．电负性：XB．简单阴离子半径：WC．元素Y、Z形成氢化物，其键能Y—H>Z—H，故对应氢化物沸点为：Y>Z
D．同主族元素中，W形成的气态氢化物最稳定
5．室温下某离子液体的结构如图所示(Me、Bu分别表示甲基、丁基)，其组成元素中X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，X的第一电离能大于同周期相邻元素，Y、Z元素原子的p轨道各有1个未成对电子。下列说法错误的是(　　)
A．X、Y的简单氢化物都能与盐酸反应
B．X、Z的最高价氧化物的水化物都是一元强酸
C．原子半径：YD．[YZ4]－中的中心原子采取sp3杂化
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