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考点27
元素周期律及其应用
一、元素周期律
1．定义
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
2．实质
元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。
3．元素周期表中主族元素性质的递变规律
内容
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
电子层结构
电子层数相同，最外层电子数逐渐增多
电子层数逐渐增多，最外层电子数相同
得电子能力
逐渐增强
逐渐减弱
失电子能力
逐渐减弱
逐渐增强
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
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
非金属元素气态氢化物的形成及稳定性
气态氢化物的形成越来越容易，其稳定性逐渐增强
气态氢化物的形成越来越困难，其稳定性逐渐减弱
4．元素金属性和非金属性的比较
比较金属性和非金属性的强弱，主要有以下3种方法：
（1）结构比较法
最外层电子数越少，电子层数越多，元素金属性越强；最外层电子数越多，电子层数越少，非金属性越强。
（2）位置比较法
元素周期表
金属性“右弱左强，上弱下强，右上弱左下强”
非金属性“左弱右强，下弱上强，左下弱右上强”
金属活动性顺序
按
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序，金属性减弱
非金属活动性顺序
按
F、O、Cl、Br、I、S
的顺序，非金属性减弱
（3）实验比较法
5．微粒半径的比较
二、元素周期律的应用
1．比较不同主族、不同周期元素及化合物的性质
如金属性Mg>Al，Ca>Mg，则碱性Mg(OH)2>Al(OH)3，Ca(OH)2>Mg(OH)2，即Ca(OH)2>Al(OH)3。
2．推测未知元素及化合物的某些性质
如：已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知
Be(OH)2难溶；再如：已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)应为有色固体，与氢难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。
考向一
元素金属性和非金属性的比较
典例1
如图是元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是
A．常压下五种元素的单质中Z单质的沸点最高
B．X元素形成的气态氢化物比W形成的气态氢化物稳定
C．氯离子的还原性比Y元素的简单阴离子的还原性强
D．Y元素的非金属性比W元素的非金属性弱
【答案】B
1．下列实验操作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、溴的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别滴加氨水
比较镁、铝的金属性强弱
C
测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4的溶液的pH
比较碳、硫的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别放入稀盐酸中
比较铁、铜的金属性强弱
过
关
秘
籍
（1）通常根据元素原子在化学反应中得、失电子的难易程度判断元素非金属性或金属性的强弱，而不是根据得、失电子数的多少。
（2）通常根据最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱，而不是根据其他化合物酸性或碱性的强弱来判断。
（3）金属性是指金属原子失电子能力的性质，金属活动性是指在水溶液中，金属原子失去电子能力的性质，二者顺序基本一致，仅极少数例外。如金属性Pb>Sn，而金属活动性Sn>Pb。
（4）利用原电池原理比较元素金属性时，不要忽视介质对电极反应的影响。如Al Mg NaOH溶液构成原电池时，Al为负极，Mg为正极；Fe Cu HNO3(浓)构成原电池时，Cu为负极，Fe为正极。
考向二
微粒半径大小的比较
典例1
下列各组微粒半径大小顺序正确的是
A．r(O)>r(Cl)>r(S)>r(P)
B．r(Al3+)>r(Mg2+)>r(Ca2+)>r(Ba2+)
C．r(H+)>r(Al3+)>r(Mg2+)>r(K+)
D．r(Cs)>r(K)>r(Na)>r(Li)
【思路分析】
【答案】D
2．X、Y、Z均为短周期元素，其中两种为金属元素，一种为非金属元素，其原子半径分别为
X
Y
Z
原子半径/nm
0.154
0.130
0.071
X、Y处于同一周期，三种元素形成的简单离子具有相同的电子层结构。下列说法正确的是
A．原子最外层电子数：Z>X>Y
B．三种元素可能为同周期元素
C．原子序数：Y>X>Z
D．离子半径：X>Y>Z
“三看”法快速判断简单微粒半径的大小
一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
1．下列判断不正确的是
A．沸点：HBr>HCl>HF
B．熔点：MgO>NaCl>SiI4
C．酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4
D．碱性：KOH>NaOH>LiOH
2．根据原子结构及元素周期律的知识，下列推断正确的是
A．同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱
B．核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
C．Cl 、S2 、Ca2＋、K＋半径逐渐减小
D．与得电子能力相同
3．下列说法正确的是
A．第三周期非金属元素的含氧酸的酸性从左到右依次增强
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性从上到下依次减弱
C．在第ⅥA族元素的氢化物(H2R)中，沸点最高的一定是无毒的
D．同一主族的元素，原子半径越大，其单质的熔点也一定越高
4．下列排列顺序正确的是
①热稳定性：H2O>HF>H2S
②原子半径：Na>Mg>O
③酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4
④结合质子能力：OH－>CH3COO－>Cl－
A．①③
B．②④
C．①④
D．②③
5．根据元素周期表和元素周期律分析，下列推断中错误的是
A．铍的原子失去电子能力比镁弱
B．砹的氢化物不稳定
C．硒化氢比硫化氢稳定
D．氢氧化锶比氢氧化钙的碱性强
6．短周期元素W、X、Y、Z
的原子序数依次增大，W的单质是空气中体积分数最大的气体，W与Y最外层电子数之和为X最外层电子数的2倍，X、Y、Z简单离子的电子层结构相同，Z最外层电子数等于最内层电子数。下列说法正确的是
A．元素非金属性由强到弱的顺序：Y、X、W
B．W的简单气态氢化物比Y的简单气态氢化物稳定
C．原子半径由大到小的顺序：Z、Y、X、W
D．WX与ZX中的化学键类型相同
7．中学化学中很多“规律”都有其使用范围，下列根据有关“规律”推出的结论合理的是
A．根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO
B．根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是＋7价
C．根据F、Cl、Br、I非金属性依次减弱，推出HF、HCl、HBr、HI的酸性依次减弱
D．若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则可推出离子半径：R2－8．短周期主族元素M、N、R、T的原子半径与族序数关系如图所示：（已知：10 0.7=0.2）
下列推断不正确的是
A．常压下，单质R的熔点高于单质T的熔点
B．R、T的简单离子都会破坏水的电离平衡
C．N2M2与R2M3中所含化学键的类型完全相同
D．N、R、T的最高价氧化物对应的水化物之间能相互反应
9．有四种短周期元素(除稀有气体之外)X、Y、M、N，其中X是短周期中金属性最强的元素；Y原子的最外层电子数是最内层电子数的3倍，是电子层数的2倍；M的单质是一种有色气体，可用于自来水的消毒；N的最高价氧化物对应的水化物是药物胃舒平的有效成分，该药物用于治疗胃酸过多。下列说法正确的是
A．X有两种常见氧化物，所含的化学键类型完全相同
B．N与M形成的化合物的水溶液显酸性
C．离子半径：N>X，Y>M
D．气态氢化物的稳定性：Y>M
10．已知短周期元素A、B、C、D最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W。A是短周期中原子半径最大的元素。常温下X、Z、W均可与Y反应，A、C、D的原子序数及0.1
mol/L
X、Z、W溶液的pH如图所示。下列说法正确的是
A．B的离子半径大于A的离子半径
B．C氢化物稳定性大于D氢化物稳定性
C．X、W两物质含有的化学键类型相同
D．B原子的电子层数与最外层电子数相等
1．2017新课标Ⅱ]a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族。下列叙述正确的是
A．原子半径：d>c>b>a
B．4种元素中b的金属性最强
C．c的氧化物的水化物是强碱
D．d单质的氧化性比a单质的氧化性强
2．2017天津]根据元素周期表和元素周期律，判断下列叙述不正确的是
A．气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞SiH4
B．氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物
C．图1所示实验可证明元素的非金属性：Cl＞C＞Si
D．用中文“”（ào）命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族
3．2016·全国Ⅲ]四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X的简单离子具有相同电子层结构，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W与Y同族，Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是
A．简单离子半径：WB．W与X形成的化合物溶于水后溶液呈碱性
C．气态氢化物的热稳定性：WD．最高价氧化物的水化物的酸性：Y>Z
4．2015·上海]不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是
A．单质氧化性的强弱
B．单质沸点的高低
C．单质与氢气化合的难易
D．最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱
5．2015·全国Ⅰ]W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是
A．单质的沸点：W>X
B．阴离子的还原性：W>Z
C．氧化物的水化物的酸性：YD．X与Y不能存在于同一离子化合物中
1．【答案】B
2．【答案】C
【解析】X、Y、Z均为短周期元素，其中两种为金属元素，一种为非金属元素，结合原子半径及X、Y处于同一周期，三种元素形成的简单离子具有相同的电子层结构，则三种元素在周期表中相对位置为，最外层电子数Z>Y>X，故A、B错误；由位置可知，原子序数Y>X>Z，故C正确；具有相同电子层结构的离子，原子序数大的离子半径小，则离子半径Z>X>Y，故D错误。
1．【答案】A
【解析】HF分子间含氢键，沸点最高，其他卤化氢中相对分子质量大的沸点高，故沸点为HF>HBr>HCl，A错误；MgO与NaCl属于离子晶体，前者晶体中离子键较强，熔点为MgO>NaCl，SiI4是分子晶体，熔点较低，B正确；非金属性为Cl>S>P，最高价含氧酸的酸性为HClO4>H2SO4>H3PO4，C正确；金属性为K>Na>Li，最高价氧化物的水化物的碱性为KOH>NaOH>LiOH，D正确。学
2．【答案】D
3．【答案】C
【解析】同一周期，由左到右，得电子能力逐渐增强，非金属性增强，则第三周期非金属元素最高价含氧酸的酸性依次增强，非金属元素含氧酸的酸性不一定为最高价含氧酸，A错误；同一主族，由上到下，得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，其氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，B错误；第ⅥA族中，O的非金属性最强，且水中含氢键，沸点最高的为水，无毒，C正确；碱金属中原子半径越大，熔点越低，而卤素单质中原子半径越大，熔点越高，则同一主族的元素，原子半径越大其单质的熔点不一定高，D错误。
4．【答案】B
【解析】①HF>H2O>H2S，比较F、O、S非金属性得出；③HClO4>H2SO4>H3PO4，比较Cl、S、P非金属性得出。
5．【答案】C
【解析】同主族从上到下金属性逐渐增强，因此铍的失电子能力比镁弱，A正确；同主族从上到下非金属性减弱，其氢化物的稳定性降低，因此砹的氢化物不稳定，B正确；非金属性越强，其氢化物越稳定，同主族从上到下非金属性减弱，其氢化物的稳定性降低，硒化氢比硫化氢不稳定，C错误；金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，氢氧化锶比氢氧化钙的碱性强，D正确。]
6．【答案】A
【解析】W的单质是空气中体积分数最大的气体，则W是氮元素，
Z最外层电子数等于最内层电子数，则Z是镁元素，W与Y最外层电子数之和为X最外层电子数的2倍，
X、Y、Z简单离子的电子层结构相同，则X是氧元素，Y是氟元素。同一周期，从左到右非金属性逐渐增强，则元素非金属性由强到弱的顺序：Y、X、W，A正确；非金属性F>N，则Y的简单气态氢化物比W的简单气态氢化物稳定，B错误；电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越多，半径越小，则原子半径由大到小的顺序：Z、W、X、Y，C错误；WX中是共价键，ZX中是离子键，D错误。
7．【答案】A
【解析】碳酸的酸性比HClO的强，A正确；卤族元素中F没有正化合价，B错误；HF、HCl、HBr、HI水溶液酸性逐渐增强，用非金属性判断溶液酸性强弱的依据是最高价氧化物对应水化物的酸性，而不是氢化物的酸性，C错误。
8．【答案】C
确。
9．【答案】B
【解析】X为短周期中金属性最强的元素，为钠元素，Y原子的最外层电子数是最内层电子数的3倍，是电子层数的2倍，说明最外层电子数为6，是硫元素，M的单质是一种有色气体，可以用于自来水消毒，为氯元素，N的最高价氧化物对应的水化物是药物胃舒平的有效成分，是铝元素。钠的氧化物有氧化钠和过氧化钠两种物质，氧化钠只有离子键，过氧化钠有离子键和共价键，A错误；氯化铝溶液中，铝离子水解使溶液显酸性，B正确；铝离子半径小于钠离子半径，C错误；硫化氢的稳定性比氯化氢弱，D错误。
10．【答案】D
【解析】A是短周期中原子半径最大的元素，则A为Na元素，则X为NaOH；0.1
mol/L的W溶液pH=1，则W为一元含氧酸，且D的原子序数大于Na元素，则D为Cl元素、W为HClO4；0.1
mol/L的Z溶液pH=0.7，则氢离子浓度为10 0.7
mol/L=0.2
mol/L，故Z为二元强酸，且C的原子序数大于Na元素，则C为S元素、Z为H2SO4；常温下X、Z、W均可与Y反应，则Y为两性氢氧化物，则Y为Al(OH)3、B为Al元素，Na+、Al3+电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径Na+>Al3+，故A错误；非金属性Cl>S，故氢化物稳定性HCl>H2S，故B错误；NaOH含有离子键、共价键，HClO4只含有共价键，两者含有化学键不全相同，故C错误；B为Al元素，原子核外有3个电子层，最外层电子数为3，其电子层数与最外层电子数相等，故D正确。
1．【答案】B
【解析】a、b、c、d分别为O、Na或Mg、Al、S。A、一般电子层数越多，半径越大，同周期从左向右原子半径减小，因此半径大小顺序是Na(Mg)>Al>S>O，故A错误；B、同周期从左向右金属性减弱，因此Na或Mg在4种元素中金属性最强，故B正确；C、c的氧化物的水化物为氢氧化铝，为两性氢氧化物，属于弱碱，故C错误；D、同主族从上到下非金属性减弱，因此S的氧化性比氧气弱，故D错误。
【名师点睛】本题考查元素周期表和元素周期律的知识，首先根据题目信息判断出元素名称，再根据元素周期律进行知识的判断，这就需要掌握（非）金属性的强弱、微粒半径的大小比较等知识，因此平时夯实基础知识是关键，同时应注意知识的灵活运用，审清题意。元素周期表、元素周期律是学习化学的工具和基本规律。元素周期表反映了元素的原子结构、元素的性质及相互转化关系的规律，是根据元素周期律的具体表现形式，元素周期律是元素周期表排布的依据。元素的原子半径、元素的化合价、元素的金属性、非金属性、原子核外电子排布都随着原子序数的递增而呈周期性的变化。同一周期的元素原子核外电子层数相同，从左到右原子序数逐渐增大；同一主族的元素，原子最外层电子数相同，从上到下原子核外电子层数逐渐增大。原子核外电子排布的周期性变化是元素周期律变化的原因，掌握元素的单质及化合物的结构、物质的物理性质、化学性质等是进行元素及化合物推断的关键。
2．【答案】C
【名师点睛】熟练应用元素周期律是准确解题的核心。A、C两项元素的非金属性可以用氢化物的稳定性，最高价氧化物对应水化物的酸性，相互置换能力等来判断。B项则涉及到离子化合物、共价化合物的判断，可以根据组成元素来判断。
3．【答案】B
【解析】X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，为钠元素，ZX形成的化合物为中性，说明为氯化钠，则Y为硫元素，W为氧元素。A、钠离子和氧离子电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，故钠离子半径小于氧离子半径，故错误；B、氧和钠形成的化合物为氧化钠或过氧化钠，其水溶液都为氢氧化钠，显碱性，故正确；C、水和硫化氢比较，水稳定性强，故错误；D、最高价氧化物对应的水化物中高氯酸是最强酸，故错误。
4．【答案】B
较元素的非金属性的强弱，正确。
5．【答案】B
【解析】W、X、Y、Z四种元素均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，故W是第一周期的H元素，X是第二周期的N元素，Y、Z是第三周期元素，因为四种元素的最外层电子数之和为18，故Y、Z最外层电子数之和为18 (1+5)=12，又因为第三周期主族元素最外层电子排布是1～7，故只有Y的最外层电子数是5，Z的最外层电子数是7才能满足条件，则Y是P元素，Z是Cl元素。A．H2和N2都是分子晶体，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，故沸点：N2＞H2，不正确。B．Cl元素的非金属性强于H元素，元素得电子能力越强，其对应阴离子越不容易失去电子，故对应阴离子的还原性：Cl 弱于H ，正确。C．P元素的非金属性弱于Cl元素的非金属性，元素非金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，故酸性：H3PO4＜HClO4，题目中未说明“最高价”，不正确。D．铵盐是离子化合物，N和P可能存在于同一离子化合物中，如(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，不正确。
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