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2021届高三化学二轮复习——元素周期律与周期表学案及训练　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知识梳理
1．原子结构与元素的性质
物质的结构决定物质的性质，物质的性质反映物质的结构。原子越容易失去电子，元素的金属性就越强；原子越容易得电子，元素的非金属性就越强。

2．元素周期表的分区与价电子排布的关系
(1)元素周期表的分区

(2)各区价电子排布特点

分区
价电子排布
s区
n s1～2
p区
n s2n p1～6(除He外)
d区
(n－1)d1～9n s1～2(除Pd外)
ds区
(n－1)d10n s1～2
f区
(n－2)f0～14(n－1)d0～2n s2
3.元素周期律
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(稀有气体元素除外)
逐渐增大

离子半径
阳离子逐渐减小，阴离子逐渐减小，r(阴离子)＞r(阳离子)
逐渐增大
性质
化合价
最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)，最低负化合价＝－(8－主族序数)
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(稀有气体元素除外)
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱

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

气态氢化物稳定性
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

第一电
离能
呈增大趋势(ⅡA、ⅤA族元素除外)
逐渐减小

电负性
逐渐增大
逐渐减小

4.微粒半径大小比较的规律
“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。
“二看”核电荷数：当电子层数相同时，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。
强化训练
1．(2020·山东等级模拟考，6)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素，A、B、C、D、E为上述四种元素中的两种或三种所组成的化合物。已知A的相对分子质量为28，B分子中含有18个电子，五种化合物间的转化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．X、Y组成化合物的沸点一定比X、Z组成化合物的沸点低
B．Y的最高价氧化物的水化物为弱酸
C．Y、Z组成的分子可能为非极性分子
D．W是所在周期中原子半径最小的元素
答案　A
解析　根据题目信息推断出物质A为CH2==CH2，B为HCl，C为CH3CH2Cl，D为H2O，E为CH3CH2OH；则X为H，Y为C，Z为O，W为Cl。A选项，C、H组成的化合物可为固态(如聚乙烯，沸点比水高)，错误；C选项，CO2为非极性分子，正确。
2．(2020·山东5月等级模拟考，3)下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是(　　)
A．ⅡA族基态原子最外层电子排布均为ns2
B．第三、第四周期同主族元素的原子序数均相差8
C．第四周期ⅡA族与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ⅥB族或ⅦB族
答案　B
解析　ⅡA族基态原子最外层电子排布均为ns2，故A正确；第三、第四周期同主族元素的原子序数ⅠA、ⅡA均相差8，ⅢA～0族均相差18，故B错误；第四周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数相差11，故C正确；基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于ⅥB族或ⅦB族，故D正确。
3．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，3]短周期主族元素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2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　)
A．第一电离能：W>X>Y>Z
B．简单离子的还原性：Y>X>W
C．简单离子的半径：W>X>Y>Z
D．氢化物水溶液的酸性：Y>W
答案　C
解析　根据题目信息可推知，X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、Na、Cl。第一电离能：F＞O＞Cl＞Na，A项错误；简单离子的还原性：Cl－＞O2－＞F－，B项错误；电子层数越多，离子半径越大；对于核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小，C项正确；氢氟酸为弱酸，盐酸为强酸，D项错误。
4．(2020·天津，8)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，用表中信息判断下列说法正确的是(　　)
元素
最高价氧化
物的水化物　　　　
X
Y
Z
W
分子式


H3ZO4

0.1 mol·L－1溶液对应的pH(25 ℃)
1.00
13.00
1.57
0.70

A.元素电负性：Z＜W
B．简单离子半径：W＜Y
C．元素第一电离能：Z＜W
D．简单氢化物的沸点：X＜Z
答案　A
解析　根据表中信息，Z的最高价氧化物的水化物为H3ZO4，可得Z为＋5价，位于ⅤA族，结合0.1 mol·L－1溶液对应的pH可得Z为P元素，X的最高价氧化物对应的水化物为强酸，应该是硝酸，X为N，Y的最高价氧化物对应水化物为强碱，且位于Z之前，Y为Na，根据W位于P之后，且0.1 mol·L－1溶液对应的pH＝0.7，可得W为S，元素电负性：P＜S，A项正确；根据电子层数越多，简单离子的半径越大，可得S2－＞Na＋，B项错误；S的价电子排布式为3s23p4，P的价电子排布式为3s23p3(为半充满稳定状态)，元素第一电离能：P>S，C项错误；NH3分子间存在氢键，简单氢化物的沸点：NH3＞PH3，D项错误。
5．(2020·全国卷Ⅱ，13)一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是(　　)

A．该化合物中，W、X、Y之间均为共价键
B．Z的单质既能与水反应，也可与甲醇反应
C．Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸
D．X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构
答案　D
解析　根据图中信息可得，Z为Na，W为H，结合题给信息“W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24”可推知，X为B，Y为N。H、B、N三种非金属元素之间形成的化学键均为共价键，A正确；Na既可以与水反应，也可以和甲醇反应，B正确；N的最高价氧化物对应的水化物为硝酸，C正确；三氟化硼中硼原子最外层有3个电子，与氟原子之间形成3个共价键，即最外层共6个电子，不满足8电子稳定结构，D错误。
6．(2020·全国卷Ⅲ，13)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z；化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　　)
A．非金属性：W>X>Y>Z
B．原子半径：Z>Y>X>W
C．元素X的含氧酸均为强酸
D．Y的氧化物水化物为强碱
答案　D
解析　化合物XW3与WZ相遇会产生白烟，推断为NH3与HCl反应，则W为H，X为N，Z为Cl，四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z，推断出Y为Na。非金属性：Z＞X＞W＞Y，A错误；原子半径：Y＞Z＞X＞W，B错误；元素X的最高价氧化物对应的含氧酸(HNO3)是强酸，而HNO2不是强酸，C错误；Y的氧化物对应的水化物是NaOH，属于强碱，D正确。
7．原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a－的电子层结构与氦原子相同，b和c的次外层均有8个电子，c－和d＋的电子层结构相同。下列叙述错误的是(　　)
A．元素的非金属性强弱为c＞b＞a
B．a和其他3种元素均能形成共价化合物
C．d和其他3种元素均能形成离子化合物
D．元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6
答案　B
解析　根据题意可推知，a为H，b为S，c为Cl，d为K。非金属性：Cl＞S＞H，A正确；H和K形成离子化合物KH，B错误；K和H、S、Cl能分别形成离子化合物：KH、K2S、KCl，C正确；H、S、Cl各自的最高化合价分别为＋1、＋6、＋7，最低化合价分别为－1、－2、－1，故元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6，D正确。
8．Q、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，X的原子半径在短周期主族元素中最大，Q元素原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，W、Z元素原子的最外层电子数相同，Z的核电荷数是W的2倍，含元素Y的合金是日常生活中使用量最广泛的金属材料之一。下列说法正确的是(　　)
A．简单离子半径：X>Y>Z>W
B．元素Q和Z形成的化合物QZ2属于离子化合物
C．X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物两两间能发生反应
D．Z元素简单氢化物的沸点高于W元素简单氢化物的沸点
答案　C
解析　Q、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，X的原子半径在短周期主族元素中最大，X为钠元素，Q元素原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，Q为碳元素，W、Z元素原子的最外层电子数相同，Z的核电荷数是W的2倍，W为氧元素，Z为硫元素，含元素Y的合金是日常生活中使用量最广泛的金属材料之一，Y为铝元素。A项，电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小；电子层越多离子半径越大，故离子半径：S2－>O2－>Na＋>Al3＋，错误；B项，CS2属于共价化合物，错误；C项，X、Y、Z最高价氧化物对应的水化物分别是NaOH、Al(OH)3、H2SO4，Al(OH)3是两性氢氧化物，故两两间能发生反应，正确；D项，水的沸点高于硫化氢的沸点，错误。
9．(2020·泰安三模)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X与Y位于不同周期，Y与W位于同一主族，Y、Z原子的最外层电子数之和等于它们的内层电子总数之和，W在同周期主族元素的基态原子中第一电离能最大。下列说法中不正确的是(　　)
A．与X同主族的元素的基态原子最外层电子所占轨道呈球形
B．Y、Z、W均位于元素周期表的p区
C．仅由Z、W两种元素组成的化合物不止一种
D．Z的最高价氧化物对应的水化物一定为强酸
答案　D
解析　短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Y与W位于同一主族，W在同周期主族元素的基态原子中第一电离能最大，则Y为F元素，W为Cl元素，X与Y位于不同周期，X为H元素，Y、Z原子的最外层电子数之和等于它们的内层电子总数之和，则Z为P元素，据此分析解答。由以上分析知，X为H元素，Y为F元素，Z为P元素，W为Cl元素，与H同主族的元素的基态原子最外层电子所占的轨道为s轨道，呈球形，故A正确；F、P、Cl均位于元素周期表的p区，故B正确；仅由P、Cl两种元素组成的化合物可以是PCl3、PCl5等，不止一种，故C正确；P的最高价氧化物对应的水化物为磷酸，属于中强酸，故D错误。
10．(2020·威海一模)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为7；W、X原子序数之和是Y的一半；W与Z同族；Y的单质是我国古代四大发明之一黑火药的一种成分。下列说法错误的是(　　)
A．简单离子半径：Y>Z
B．W、X、Y三种元素电负性大小顺序为：Y>X>W
C．W与Z形成的化合物的水溶液显碱性
D．X、Z二者最高价氧化物对应水化物与Y的简单氢化物三者间两两相互反应
答案　B
解析　W与Z同族，且W、X、Z最外层电子数之和为7，则三者最外层电子数可能是1,5,1、2,3,2、3,1,3；黑火药中的单质有S和C，若Y为C，则W、X的原子序数之和为3，则必有一种元素为0族元素，不符合题意，所以Y为S，W、X的原子序数之和为8，再结合W、X最外层电子可能的情况可知W为H，X为N，则Z为K。半径：S2－>K＋，故A正确；电负性：N>S，故B错误；W与Z形成的化合物为KH，溶于水生成KOH，溶液显碱性，故C正确；X、Z二者最高价氧化物对应的水化物为HNO3和KOH，Y的简单氢化物为H2S，三者间两两相互反应，故D正确。
11.短周期元素A、B、C在元素周期表中所处的位置如图所示，A、B、C三种元素原子的质子数之和为32，D元素原子的最外层电子数为其次外层电子数的2倍，则下列说法正确的是(　　)

A．第一电离能：A＞C
B．元素D形成的气态氢化物一定是正四面体形分子
C．A、B两种元素的气态氢化物均能与它们的最高价氧化物对应的水化物发生反应，且反应类型相同
D．四种元素的原子半径：B>D>A>C
答案　D
解析　根据A、B、C三种元素在周期表中的相对位置可知，如果设A的原子序数是x，则B是x＋9，C是x＋2，则x＋x＋9＋x＋2＝32，解得x＝7，即A是N，B是S，C是F。D元素原子的最外层电子数为次外层电子数的2倍，因此D是碳元素。F的第一电离能大于N，即AD>A>C，选项D正确。
12．短周期元素R、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示，Y原子的核外电子数是R的2倍，下列说法正确的是(　　)

R

X
Y
Z

A.可用YO2＋Z2＋2H2O===H2YO4＋2HZ，证明非金属性：Z＞Y
B．含有Z元素的钠盐溶液都呈中性
C．由非金属性Z＞Y可知，最高价氧化物对应的水化物的氧化性：Z＞Y
D．最简单气态氢化物的热稳定性：R＞X
答案　D
解析　根据题意可知：R为O元素，X为P元素，Y为S元素，Z为Cl元素。A项，判断非金属性强弱应用置换反应，但SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl不属于置换反应，错误；B项，NaClO溶液呈碱性，错误；C项，由非金属性强弱可推知最高价氧化物对应水化物的酸性强弱而不是氧化性强弱，错误；D项，非金属性越强，气态氢化物越稳定，非金属性：R＞Y，Y＞X，则R＞X，正确。

(1)在短周期中，同周期相邻元素的原子序数相差1；同主族相邻元素的原子序数除H、Li相差2外，其余均相差8；同主族相邻元素原子序数为2倍关系的是硫和氧。
(2)在短周期中，原子半径最大的是钠，最小的是氢。
13．短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，X和Y各自组成的单质是空气的主要成分，常温下，Z的单质能溶于W的最高价氧化物对应水化物的稀溶液，却不溶于其浓溶液。下列说法正确的是(　　)
A．离子半径的大小顺序为W>Q>Z>X>Y
B．元素X与Y最多可形成5种化合物
C．元素X的气态氢化物与Q的单质可发生置换反应
D．元素Q的氧化物对应水化物酸性比W的强
答案　C
解析　短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，X和Y各自组成的单质是空气的主要成分，则X和Y分别是N和O；常温下，Z的单质能溶于W的最高价氧化物对应水化物的稀溶液，却不溶于其浓溶液，则Z为Al，W为S，Q为Cl。X、Y、Z、W、Q对应的离子分别为N3－、O2－、Al3＋、S2－、Cl－，电子层数越多的离子，其半径越大，电子层数相同的离子，核电荷数越小半径越大，所以离子半径的大小顺序为W>Q>X>Y>Z，A项不正确；元素N与O至少可以形成6种化合物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，B项不正确；Cl的非金属性强于N，故元素N的气态氢化物与Cl的单质可以发生置换反应，C项正确；元素Q的氧化物对应的水化物可以是HClO，HClO的酸性比H2SO4的酸性弱，D项不正确。
14．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，常温下它们的单质有一种固体和三种气体。由这四种元素的一种或两种组成的三种有色物质与水发生氧化还原反应时，水既不作氧化剂也不作还原剂。下列说法正确的是(　　)
A．简单气态氢化物的沸点：W>Y
B．原子半径：r(Z)>r(W)>r(X)>r(Y)
C．这三种有色物质与水反应后，所得溶液均呈酸性
D．X、Y、Z、W分别与氢元素形成的化合物中化学键均为极性共价键
答案　B
解析　有色物质与水发生氧化还原反应时，水既不作氧化剂也不作还原剂，符合要求的常见物质有过氧化钠、二氧化氮、氯气。所以X、Y、Z、W依次为N、O、Na、Cl。常温下，W(氯)的简单气态氢化物(HCl)为气体，Y(氧)的简单气态氢化物(H2O)为液体，所以沸点：Wr(W)>r(X)>r(Y)，B项正确；三种有色物质为过氧化钠、二氧化氮、氯气，其中过氧化钠与水反应生成氢氧化钠，溶液呈碱性，C项错误；钠元素与氢元素形成的化合物是NaH，NaH只存在离子键，D项错误。
15．(2020·原创预测卷)短周期主族元素W、Q、X、Y、Z的原子序数依次增大。灰黑色晶体Y的导电性介于导体和绝缘体之间，一种制备晶体Y的路线如图所示，通常状态下YW4呈气态。

下列说法不正确的是(　　)
A．元素的电负性：Z＞Q＞W
B．YQ2中Y为sp杂化，YQ2为直线形分子
C．简单离子半径：Z＞Q＞X
D．氢化物的稳定性：Q＞Z＞Y
答案　AB
解析　根据“灰黑色晶体Y的导电性介于导体和绝缘体之间”可判断Y是硅元素，硅元素的常见化合价为＋4，则“YQ2”中的Q元素显－2价，结合Q的原子序数小于硅可判断Q是氧元素，“YQ2”是SiO2，Si原子为sp3杂化，SiO2为原子晶体，B错误；硅元素还可以显－4价，则“X2Y”中X元素显＋2价，结合X的原子序数介于氧和硅之间可判断X是镁元素；由“通常状态下YW4呈气态”和W的原子序数小于氧，判断W是氢元素；结合“WZ溶液”和Z的原子序数大于硅判断Z是氯元素。电负性：O＞Cl＞H，A不正确；离子半径：Cl－＞O2－＞Mg2＋，C正确；元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，则氢化物的稳定性：H2O＞HCl＞SiH4，D正确。
16．(2020·烟台一模)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增加，K、L、M均是由这些元素组成的氧化物，甲、乙分别是元素Y、W的单质，甲是常见的固体，乙是常见的气体。K是红棕色气体，丙的浓溶液具有强氧化性，上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．Y、Z、W三种元素非金属性：W>Z>Y
B．Y、Z、W三种元素的原子半径：Y>Z>W
C．L的沸点一定比X、Y组成的化合物沸点高
D．由X、Y、Z、W构成的化合物中可能只含有共价键
答案　C
解析　K是红棕色气体，丙的浓溶液具有强氧化性，可知K为NO2，丙为HNO3，NO2和H2O、O2反应最终生成HNO3，则乙为O2，L为H2O，甲是常见的固体，与浓硝酸反应生成NO2、H2O和CO2，即M为CO2，则X为H元素，Y为C元素，Z为N元素，W为O元素，据此分析解答。X、Y组成的化合物可以是高分子有机化合物，其沸点大于H2O，C选项错误；由X、Y、Z、W构成的化合物可以是氨基酸，氨基酸分子中只含有共价键，D选项正确。

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