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第四章　物质结构元素周期律
第二节　元素周期律
第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
课程标准 核心素养目标
1.认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表中位置的关系。
2．体会元素周期律(表)在学习元素化合物知识与科学研究中的重要作用。 1.宏观辨识与微观辨析：基于元素“位置结构性质”认识元素性质，基于物质“结构性质用途”认识物质的性质，基于性质递变的本质原因认识物质世界。
2．证据推理与模型认知：加深对分类法、归纳法等学科方法的认识，提高逻辑推理能力、论证能力。
一、元素周期表的分区和元素化合价规律
1．元素周期表与元素周期律的关系
是 的表现形式，反映了元素之间的内在联系，是学习、研究和应用化学的一种重要工具。
2．元素周期表中金属元素与非金属元素的分区
元素周期表
元素周期律
虚线左下方是 元素，虚线右上方是 元素，最右一个纵列是 元素。
金属
非金属
金属
非金属
稀有气体
3．元素的化合价与元素在周期表中的位置关系
(1)价电子
①元素的化合价与原子的 电子数有密切的关系，所以，元素原子的 中的电子也叫价电子。
②主族元素原子的 中的电子是价电子；对于副族元素，有些元素的化合价与原子的 或倒数第三层的部分电子有关，这部分电子也叫价电子。
最外层
最外电子层
最外电子层
次外层
(2)化合价规律
①主族元素的最高正化合价＝所处的 ＝ (O、F除外)。
②非金属元素的最高正化合价，等于原子所能失去或偏移的
；负化合价等于使原子达到 稳定结构所需得到的电子数。
③对于非金属元素：最高正化合价＋|最低负化合价|＝ (H、B、O、F除外)。
族序数
最外层电子数
最外层电子数
8电子
8
二、元素周期表和元素周期律的应用
1．元素周期表中“位置结构性质”的关系
元素在周期表中的位置，反映了元素的 和 ，可以根据元素在周期表中的位置推测其原子结构和性质，并研究元素性质的变化规律；也可以根据元素的原子结构推测其在周期表中的位置和性质。
2．预测和发现新元素
科学家依据元素周期律和周期表，对 进行系统研究，可以为新元素的发现，以及预测它们的 和性质提供线索。
原子结构
性质
元素性质
原子结构
3．寻找新元素和发现物质的新用途
半导体材料
催化剂
耐高温
耐腐蚀
农药
◆名师点拨
元素周期表的分区
(1)在金属与非金属分界线的左侧并非都是金属元素，第ⅠA族中还有氢元素。
(2)元素周期表中左下方金属性最强的元素是Cs(Fr是放射性元素，不考虑)，右上方非金属性最强的元素是F。
(3)元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，位于分界线附近的元素既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。
◆归纳总结
两个重要经验规律
(1)“序、层”规律
若一种阳离子与一种阴离子的电子层结构相同，则“阴上阳下”，即阴离子对应元素在上一周期，阳离子对应元素在下一周期。
(2)“序、价”规律
在短周期主族元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上大多保持一致，即“序奇价奇，序偶价偶”。
◆名师点拨
元素周期表中“位置结构性质”的关系
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)元素X的最低负价为－m，则其最高正价一定为＋(8－m)(m＞0)
(　　　)
(2)非金属单质中，与水反应最剧烈的是F2(　　　)
(3)运用元素周期表的有关理论分析，Ga(OH)3可能是两性氢氧化物
(　　　)
×　
√　
√　
探究一 元素周期表中“位置结构性质”的关系及应用
在元素周期表中，氮族元素包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc)共六种元素，其单质及化合物在生产、生活中有着重要的应用。如N2可用于制造氨、硝酸、硝酸盐，也可用作保护气、冷却剂等；磷可用于制造有机磷类农药等；砷可用于制造农药、除草剂、杀虫剂等。下图所示是氮族元素在部分元素周期表中的位置。
(2)稳定性：NH3____PH3。
还原性：PH3____AsH3。
提示：＞　＜
(3)非金属性：Si____P。
酸性：H3PO4____HNO3。
提示：＜　＜
[问题设计]
根据氮族元素在周期表中的位置进行判断(填“＞”或“＜”)。
(1)原子半径：N____C。
离子半径：N3-____Mg2+。
提示：＜　＞
1．元素周期表中“位置结构性质”的关系
2．关系解读
[例1] 如图是元素周期表的一部分，下列说法正确的是(　　)
A．元素的简单离子半径大小：④>⑤>②
B．气态氢化物的稳定性：⑤>②
C．最高价氧化物对应的水化物的酸性：⑥>⑤
D．元素的最高正化合价：③＝⑥
C
根据元素周期表的结构，可知元素①～⑥分别为N、O、F、Al、S、Cl。离子半径S2-＞O2-＞Al3+，A错误；元素非金属性越强则对应气态氢化物越稳定，故稳定性的强弱顺序为H2O>H2S，B错误；元素非金属性越强则最高价氧化物对应的水化物的酸性也越强，故酸性的强弱为HClO4>H2SO4，C正确；F无正价，D错误。
解析：
1．短周期主族元素X、Y、Z、Q在元素周期表中的相对位置如右图所示，已知X、Y、Q三种元素原子的最外层电子数之和为17。则下列说法正确的是(　　)
A．Q的单质是一种黄绿色有毒气体
B．Q元素只有负价，没有最高正价
C．原子半径：YD．X元素的最高价氧化物对应的水化物为中强酸
A
设X、Y元素原子的最外层电子数为x，Q元素原子的最外层电子数为x＋2，则2x＋x＋2＝17，解得x＝5，所以X为N，Y为P，Z为S，Q为Cl。Q为Cl，Cl2是一种黄绿色有毒气体，A正确；Cl位于第ⅦA族，最高正价为＋7，B错误；Y为P，Z为S，Q为Cl，同周期元素从左路到右，原子半径减小，则原子半径Y>Z>Q，C错误；X为N，N的最高价氧化物对应的水化物为硝酸，硝酸为强酸，D错误。
解析：
探究二 元素周期表及元素周期律的应用
奥地利首都维也纳一家矿场的监督缪勒是第一个提
取出碲(Te)的人，他在罗马尼亚的一个矿坑中发现了当
地人称为“奇异金”的一种矿石，并从中提取出了少量
银灰色物质。最初他认为这种物质是锑，但后来发现两
者性质不同，因而确定它是一种新元素，后来被命名为碲(Te)。
已知：Te与O、S、Se同处于第ⅥA族，处于Se的下一周期。
[问题设计]
(1)常温下碲为固体，单质碲能作半导体材料吗？你的判断依据是什么？
提示：能作半导体材料；在元素周期表中，碲位于金属元素与非金属元素的分界线附近，既具有金属性，又具有非金属性。
(2)试分别写出碲的氢化物、最高价氧化物及最高价氧化物对应的水化物的化学式。
提示：H2Te；TeO3；H2TeO4。
1．根据元素在周期表中的主族序数，确定化合物的化学式(以R代表元素)
主族序数 ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
氢化物 RH4 RH3 H2R HR
最高价氧化物 RO2 R2O5 RO3 R2O7
最高价氧化物
对应的水化物 H2RO3 H3RO4(或HRO3) H2RO4 HRO4
2.预测元素及其化合物的性质
由元素在周期表中的位置推测其原子结构和性质：如铅(Pb)位于第六周期第ⅣA族，则可推知铅的主要化合价为＋2、＋4，可预测铅是活泼金属，能置换出酸中的氢等。
[例2] 硒元素(34Se)位于元素周期表第四周期，与硫同族。以下关于硒(34Se)的说法不正确的是(　　)
A．Se的原子序数是34
B．Se的原子半径大于S
C．Se的最高化合价为＋6
D．Se2-的还原性比S2-弱
D
解析：
硒(34Se)元素位于元素周期表第四周期，与硫同族，Se的原子序数是16＋18＝34，A正确；同主族元素，原子序数越大，原子半径越大，则Se的原子半径大于S，B正确；硒(34Se)元素位于元素周期表第四周期，与硫同族，位于第ⅥA族，最高化合价为＋6，C正确；硒元素(34Se)位于元素周期表第四周期，与硫同族，同主族元素从上到下，单质氧化性减弱，对应离子还原性增强，Se2-的还原性比S2-强，D错误。
2．中国化学会遴选了118名青年化学家作为“元素代言人”组成“中国青年化学家元素周期表”。元素Po(钋)与S同主族，由暨南大学陈填烽代言，其原子序数为84。下列说法正确的是(　　)
A．210Po的中子数为126
B．原子半径：Po＜S
C．非金属性：Po>S
D．PoO2只有还原性
A
解析：
因为210Po的原子序数为84，质量数为210，中子数＝质量数－质子数，且原子序数＝核电荷数＝质子数，所以中子数＝210－84＝126，A正确；因为元素Po(钋)与S同主族，S位于第三周期，Po位于第六周期，所以原子半径的大小为Po>S，B错误；S的原子序数为16，位于元素周期表第三周期第ⅥA族，元素Po(钋)与S同主族，同主族元素从上而下非金属性逐渐减弱，故非金属性的强弱顺序为Po＜S，C错误；因为最外层电子数决定元素的化学性质，在元素周期表中同一主族元素的原子最外层电子数相同，所以它们的化学性质相似，元素Po(钋)与S同主族，SO2既有氧化性又有还原性，所以在PoO2中，Po的化合价为＋4，既有还原性也有氧化性，D错误。
1．下列有关元素周期表的说法错误的是(　　)
A．第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
B．0族元素原子最外层电子数均满足8电子稳定结构
C．117号元素在元素周期表中的位置为第七周期第ⅦA族
D．在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料
B
第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素为过渡金属元素，都是金属元素，A正确；除He最外层为2电子外，0族元素原子最外层电子数均满足8电子稳定结构，B错误；118号元素位于第七周期的0族，则117号元素在元素周期表中的位置为第七周期第ⅦA族，C正确；过渡金属元素种类繁多，结构复杂，因此可在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料，D正确。
解析：
2．部分元素在周期表中的分布如下图所示(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．At位于第六周期第ⅥA族
C．Si、Ge可作半导体材料
D．As既有金属性又有非金属性
B
由元素周期表的结构可知，位于金属元素与非金属元素的分界线左侧的元素是金属元素，右侧的是非金属元素，A正确；At的原子序数为85，位于元素周期表第六周期第ⅦA族，B错误；位于金属元素与非金属元素的分界线附近的Si、Ge可作半导体材料，C正确；位于金属元素与非金属元素的分界线附近的As既有金属性又有非金属性，D正确。
解析：
3．元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断，下列说法不合理的是(　　)
A．若X＋和Y2-的核外电子层结构相同，则原子序数：X > Y
B．卤族元素的最高正化合价等于其主族序数
C．元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族十个纵列的元素都是金属元素
D．Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA和第ⅡA族，碱性：CsOH>Ba(OH)2
B
若X＋和Y2-的核外电子层结构相同，则X位于Y的下一周期，故原子序数的大小为X＞Y，A正确；卤族元素除F外，其余元素的最高正化合价等于其主族序数，为＋7价，F只有负价态，无正价，B错误；元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族十个纵列的元素均为过渡金属元素，都是金属元素，C正确；同周期元素自左而右金属性逐渐减弱，金属性Cs＞Ba，金属性越强，最高价氧化物的水化物的碱性越强，故碱性CsOH＞Ba(OH)2，D正确。
解析：
4．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，W、X、Y三种元素原子的最外层电子数之和为11；W、X同周期且相邻，W的最外层电子数为4，Z－的M层有8个电子。下列结论正确的是(　　)
A．X、Y、Z离子半径的大小顺序为Z>Y>X
B．Y与Z形成的化合物为共价化合物
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：ZD．单质氧化性：Z>X
D
解析：
W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，W、X同周期且相邻，W、X、Y三种元素原子的最外层电子数之和为11，W的最外层电子数为4，则W为C、X为N、Y为Mg。Z－的M层有8个电子，Z为Cl。电子层数越多，离子半径越大；电子层结构相同，质子数越大，离子半径越小，故离子半径大小为Cl－>N3->Mg2+，A错误；MgCl2是离子化合物，B错误；最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4>H2CO3，C错误；氯气是很活泼的非金属单质，氧化性Cl2>N2，D正确。
5．下表是元素周期表的一部分，参照元素①～⑩的位置回答下列问题：
(1)上述10种元素，属于金属元素的是________(填元素符号)。不属于主族元素的是______(填序号)。
(2)元素④的简单离子结构示意图为__________。
(3)第二周期元素中非金属性最强的元素为______(填元素符号)。
Na、Mg
⑩
F
(4)元素⑤、⑧、⑨的简单气态氢化物中，最不稳定的是______(填化学式)。
(5)硒(Se)位于第四周期，与④同主族。下列推断正确的是______(填序号)。
a．SeO2只具有还原性
b．Se的最低负化合价是－2
c．Se的最高价氧化物对应水化物的酸性比⑧的弱
H2S
b、c
解析：
根据元素在元素周期表中的位置可知，①为H，②C，③为N，④为O，⑤为F，⑥为Na，⑦为Mg，⑧为S，⑨为Cl，⑩为Ar。
(1)上述10种元素中，属于金属元素的是Na、Mg；不属于主族元素的是⑩。
(2)④为O，原子序数为8，其简单离子结构示意图为
(3)同周期元素越靠右其非金属性越强，则第二周期元素中非金属性最强的元素为F。
(4)⑤为F，⑧为S，⑨为Cl，元素非金属性越弱，其简单氢化物越不稳定，则这三种元素对应氢化物中最不稳定的是H2S。
(5)④为O。SeO2中的Se为＋4价，是中间价态，既有氧化性又有还原性，a错误；Se为第ⅥA族元素，则其最低负化合价是－2，b正确；⑧为S，Se的非金属性比S弱，非金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，c正确。
解析：

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