元素周期表与元素周期律教案

元素周期表和元素周期律

考纲定位核心素养

1.掌握元素周期律的实质。了解元素周期表

(长式)的结构(周期、族)及其应用。

2.以第3周期为例，掌握同一周期内元素性

质的递变规律与原子结构的关系。

3.以ⅠA和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素

性质递变规律与原子结构的关系。

4.了解金属、非金属在元素周期表中的位置

及其性质递变的规律。

5.熟悉常见元素的化合价，能根据化合价书

写化学式，或根据化学式判断元素化合价。

1.宏观辨识——认识元素周期表的结

构和原子结构的关系，了解元素的位

置(周期和族)。

2.证据推理——根据同类元素的性质

相似性和递变性理解元素周期律。

3.模型认知——理解元素周期表与周

期律的关系。

4.科学探究——在探究同周期、同主

族元素性质递变性的实验中设计探究

方案并进行合作探究实验实施。

1．原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号。原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。

2．元素周期表的编排原则

周期—

把电子层数相同的元素按原子序数递增顺序从

左到右排列成一横行

|

族—

把不同横行中最外层电子数相同的元素，按

电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行

3．元素周期表的结构

(1)周期(7个横行?7个周期)

短周期(三短) 长周期(四长)

序号 1 2 3 4 5 6 7

元素种数 2 8 8 18 18 32 32 0族元素原子序数 2 10 18 36 54 86 118

主族列 1 2 13 14 15 16 17

族ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA

列 3 4 5 6 7 11 12 副族

族ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB Ⅷ族第8、9、10，共3个纵行

0族第18纵行

①过渡元素：元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行共六十多种元素，这些元素都是金属元素。

②镧系：元素周期表第6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7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)。

(4)分区

①分界线：沿着元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线，即为非金属元素区和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。

4．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他们的原子结构和性质提供了线索。

(2)寻找新材料

(3)用于工农业生产

探矿(地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系对其有指导意义)、研制农药材料等。

[深度归纳]

(1)“0族”法确定元素位置

①熟记0族元素的相应周期数和原子序数

元素符号He Ne Ar Kr Xe Rn Uuo

原子序数 2 10 18 36 54 86 118

周期数 1 2 3 4 5 6 7

②确定主族元素在周期表中位置的方法：原子序数－最邻近的稀有气体元素的原子序数＝ΔZ 。

?????

若ΔZ <0，则与该稀有气体元素同周期，族序数为8－|ΔZ |若ΔZ >0，则在该稀有气体元素下一周期，族序数为ΔZ

(2)同构规律

稀有气体元素与同周期非金属元素的阴离子、下一周期主族金属元素的阳离子具有相同的电子层结构。

(3)奇偶关系

①原子序数是奇数的主族元素，其所在主族序数必为奇数。 ②原子序数是偶数的主族元素，其所在主族序数必为偶数。 [应用体验]

正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)ⅠA 族全是金属，ⅦA 全是非金属。( )

(2)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。( ) (3)原子的最外层有1个或2个电子的元素一定是ⅠA 或ⅡA 族元素。

( )

(4) 与均表示了元素在元素周期表中的相应位置。( )

(5)L 层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的L 层电子数相等。( ) (6)M 层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的M 层电子数相等。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√

考法☆ 元素周期表的结构与位置推导 1．下列关于周期表的说法正确的是( )

A ．同周期的ⅡA 族与ⅢA 族的元素，原子序数之差为1

B ．周期表中有7个主族，7个副族，一个0族，一个Ⅷ族，共16个族，16个纵行

C ．短周期元素中，若两种元素的原子序数相差8，则它们一定是同主族元素

D ．位于第3、4周期的同主族元素的原子序数差可能为8或18

D [A 项，同周期的ⅡA 族与ⅢA 族的元素原子序数差可能是1,11,25；B 项，周期表中有18个纵行；C 项，它们也可能为零族。]

2．元素周期表中的前四周期，两两相邻的5种元素如图所示，若B 元素的核电荷数为a 。下列说法正确的是( )

A．B、D的原子序数之差可能为2

B．E、B的原子序数之差可能是8、18或32

C．5种元素的核电荷数之和为5a＋10

D．A、E的原子序数之差可能是7

C [由题中所给5种元素的位置关系可以看出D一定不是第1周期元素(因为如果D是第1周期元素，则D一定属于元素周期表最左边的第ⅠA族元素或最右边的0族元素)，所以A 选项错误；由题意可知5种元素在前四周期，所以D、B、E分别为第2、3、4周期的元素，由元素周期表的结构可知5种元素一定在过渡元素右边，所以D、E的原子序数分别为a－8、a＋18，A、C的原子序数分别为a－1、a＋1，即只有C选项正确。]

3．X、Y为短周期元素，可形成化合物XY3，则X、Y的原子序数之差可能为______________________。

解析：XY3化合物可能为BF3(4)，BCl3(12)，AlF3(4)，AlCl3(4)，SO3(8)，NH3(6)，PH3(14)，NCl3(10)，PCl3(2)，NF3(2)，PF3(6)等。

答案：2、4、6、8、10、12、14

[思维建模] 元素周期表中原子序数的定量关系

(1)同主族、邻周期元素的原子序数之差

①元素周期表中左侧元素(ⅠA、ⅡA族)：

同主族相邻两元素中，R(下)＝R(上)＋上一周期元素所在周期的元素种类数目；

②元素周期表中右侧元素(ⅢA～ⅦA族)：

同主族相邻两元素中，R(下)＝R(上)＋下一周期元素所在周期的元素种类数目。

(2)同周期的ⅡA和ⅢA的原子序数差可能为1、11、25。

考点二| 元素周期律及其应用

1．元素周期律

2．主族元素的周期性变化规律

内容同周期(从左到右) 同主族(从上到下) 原子结电子层数相同依次增加

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。

[深度归纳] 金属性和非金属性强弱的判断方法

1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)同一周期主族元素，从左到右的化合价均从＋1递增至＋7。

( )

(2)金属原子失电子越多，金属性越强。( )

(3)非金属氧化物的水化物酸性越强，非金属性越强，故推出酸性HClO>H 2SO 4。( ) (4)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。( ) (5)HF 、HCl 、HBr 、HI 的热稳定性和还原性依次增强。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×

2．根据元素周期律比较下列各组性质(填“＞”或“＜”) (1)碱性：Mg(OH)2____Ca(OH)2____KOH 。 (2)酸性：HClO 4____H 2SO 4____HClO 。 (3)热稳定性：CH 4____NH 3____H 2O 。

(4)还原性：HBr____HCl____H 2S ；I －

____S 2－

。 (5)氧化性：Na ＋

____Mg 2＋

____Al 3＋

。

答案：(1)< < (2)> > (3)< < (4)> < < (5)＜ ＜

考法1 元素周期律及其应用

1．(2019·唐山模拟)部分短周期元素原子半径、最高正化合价或最低负化合价随原子序数的变化关系如图所示，下列说法正确的是( )

A ．离子半径的大小顺序：d

B ．与x 形成的最简单化合物的沸点：y>z>d

C ．除去实验后试管中残留的g 的单质，可用热的氢氧化钠溶液

D ．g 、h 的氧化物对应的水化物的酸性：h>g

C [根据题图中元素化合价、原子半径和原子序数的关系可确定x 是H ，y 是C ，z 是N ，d 是O ，e 是Na ，f 是Al ，g 是S ，h 是Cl 。核外电子排布相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：O 2－

>Na ＋

>Al 3＋

，A 项错误；常温下，水为液体，甲烷、氨气均为气体，三者中水的沸点最高，又氨气分子间存在氢键，其沸点高于甲烷，故B 项错误；除去实验后试管中残留的单质硫，可用热的NaOH 溶液洗涤，反应的化学方程式为3S ＋6NaOH=====△

2Na 2S ＋Na 2SO 3＋3H 2O ，C 项正确；Cl 的氧化物对应的水化物的酸性不一定大于S 的氧化物对应的水化物的酸性，D 项错误。]

2．(2018·绵阳一模)a 、b 、c 、d 、e 为原子序数依次增大且不同主族的短周期元素，a 的原子中只有一个电子，b 3－

与d 3＋

的电子层结构相同；c 原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列叙述错误的是( )

A．简单离子的半径：c>d

B．最简单氢化物的热稳定性：c>b

C．a、b、c可形成离子化合物

D．e的最高价氧化物对应的水化物是强酸

D [由“a、b、c、d、e为原子序数依次增大且不同主族的短周期元素，a的原子中只有一个电子”知a为H；由“c原子最外层电子数是次外层电子数的3倍”知c为O；结合“b3－与d3＋的电子层结构相同”知b为N，d为Al，因为各元素处于不同主族，故e为Si或Cl。简单离子的半径：O2－>Al3＋，A项正确；最简单氢化物的热稳定性：H2O>NH3，B项正确；H、N、O可形成离子化合物NH4NO3等，C项正确；若e为Si，则Si的最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3，其为弱酸，D项错误。]

考法2 元素的金属性和非金属强弱的实验探究

3．(2018·海淀二模)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( )

选项事实推论

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＋H22HBr K＝5.6×107

I 2＋H22HI K＝43

非金属性：Br>I

性越强，A、B正确；非金属性越强，其单质越易与H2发生化合反应，D正确；C中SO2并不是S元素的最高价氧化物，无法以此为依据判断S、C元素的非金属性强弱，错误。] 4．某同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了如图装置以验证硫、碳、硅元素的非金属性强弱。该同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，B是粉末固体，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到有白色沉淀生成。

(1)写出该实验可选用物质的化学式：

A：________；B：________；C：________。

(2)根据所选物质写出烧杯中发生反应的离子方程式：__________

___________________________________________________________。

解析：该同学设计的实验是利用强酸制弱酸的原理。非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。由题意可推测，A为H2SO4，B可以为Na2CO3，C可以为Na2SiO3。

答案：(1)H2SO4Na2CO3Na2SiO3(其他合理答案也可)

(2)CO2＋SiO2－3＋H2O===H2SiO3↓＋CO2－3(或2CO2＋SiO2－3＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO－3)

考法3 粒子半径的比较

5．已知短周期元素的四种离子A2＋、B＋、C3－、D－具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是( )

A．原子序数：D>C>B>A

B．原子半径：B>A>C>D

C．离子半径：C3－>D－>A2＋>B＋

D．氧化性：A2＋>B＋，还原性：C3－

B [a A2＋、b B＋、c C3－、d D－都具有相同电子层结构，则A、B在下一周期，为金属元素，且原子序数A>B，C、D在上一周期，为非金属元素，且原子序数D>C。A．由电子层数越多原子序数越大，同周期从左向右原子序数增大，可知原子序数为A>B>D>C，故A错误；B.电子层越多，半径越大，同周期原子序数越大，半径越小，则原子半径为B>A>C>D，故B正确；C．具有相同电子排布的离子，原子序数大的离子半径小，原子序数为A>B>D>C，则离子半径为C3－>D －>B＋>A2＋，故C错误；D.金属性越强，其阳离子的氧化性越弱，金属性为B>A，则氧化性：A2＋>B＋，非金属性：CD－，故D错误。]

6．比较下列微粒半径大小，用“>”或“<”填空。

(1)Na________Mg________Cl。

(2)H＋________H________H－________Li＋。

(3)O2－________F－________Mg2＋________Al3＋。

(4)Fe________Fe2＋________Fe3＋。

(5)Cl－________O2－________S2－。

(6)P________O________F。

答案：(1)> > (2)< < > (3)> > > (4)> > (5)> < (6)> >

[思维建模] 粒子半径大小比较的一般思维流程

(1)①同周期原子半径或同性离子半径从左到右均减小

如：r(S)＞r(Cl)、r(S2－)＞r(Cl－)。

②同主族原子半径或离子半径从上到下均增大

如：r(Na)＜r(K)、r(Na＋)＜r(K＋)。

(2)同元素粒子：核外电子越多，半径越大，如r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)、r(Cl)

(3)同电子数粒子：核电荷数越大，半径越小，如r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。

(4)核电荷数、电子层数、电子数均不同的粒子：可用参照法。如r(K＋)与r(Mg2＋)比较时可参照r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)来确定r(K＋)＞r(Mg2＋)。

专项突破(十一) “位—构—性”的关系及应用

1．元素的“位—构—性”三者关系

2．“位”“构”“性”关系的应用

(1)结构与位置互推

掌

握三个关系式—电子层数＝周期序数

—质子数＝原子序数＝核外电子数

—最外层电子数＝主族序数＝主族最高正价＝8－|最低负价|(氧、氟除外)

注：①若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同，则“阴前阳后”，阴离子在前一周期，阳离子在后一周期，阳离子的原子序数大。

②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比，阴离子原子序数大。

③在短周期元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致，“价奇序奇，价偶序偶”。

(2)性质与位置互推

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，根据元素性质可以推知元素在周期表中的位置，根据元素在周期表中的位置可以推知元素性质。

递变性质—元素的金属性、非金属性。

—气态氢化物的稳定性。

—最高价氧化物对应水化物的酸碱性。—金属与H2O或酸反应的难易程度。

(3)结构与性质互推

①最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要原因。

②原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。

③同主族元素最外层电子数相同，性质相似。

[综合体验]

1．(2019·武汉调研)已知W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增大。W、Z同主族，X、Y、Z同周期，其中只有X为金属元素。下列说法一定正确的是( )

A．原子半径：X>Y>Z>W

B．W的含氧酸的酸性比Z的含氧酸的酸性强

C．W的气态氢化物的稳定性小于Y的气态氢化物的稳定性

D．若W与X的原子序数差为5，则形成化合物的化学式为X3W2

A [根据提供的信息，可以推断出W在X、Y、Z的上一周期，故原子半径：X>Y>Z>W，A 项正确；W、Z同主族，非金属性：W>Z，但W的含氧酸的酸性不一定比Z的含氧酸的酸性强，B项错误；W、Z同主族，非金属性：W>Z，Y、Z同周期，非金属性：YY，W的气态氢化物的稳定性大于Y的气态氢化物的稳定性，C项错误；若W与X的原子序数差为5，且四种元素中只有X为金属元素，则X为Mg时W为N，X为Al时W为O，二者形成化合物的化学式为Mg3N2或Al2O3，D项错误。]

2．(2019·日照模拟)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是其次外层电子数的2倍。则下列说法正确的是( )

A．D元素的某种同位素的质量数为14，则其中子数为6

B．四种元素形成的气态氢化物中，C元素的氢化物的稳定性最强

C．B、C两种元素可形成BC6型化合物，该化合物属于离子化合物

D．A、B两种元素的气态氢化物均能与它们对应的最高价氧化物对应的水化物发生反应，且都属于氧化还原反应

B [设A元素的原子序数为x，由题图中A、B、C在元素周期表中所处的位置知，B元素的原子序数为x＋1＋8，C元素的原子序数为x＋2，由题意得x＋(x＋1＋8)＋(x＋2)＝32，解得x＝7，则A、B、C三种元素分别为N、S、F，D元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍，则D为C(碳)。C(碳)元素的某种同位素的质量数为14，则其中子数为8，A项错误；四种元素形成的气态氢化物中，HF的稳定性最强，B项正确；BC6型化合物为SF6，该化合物中只含有共价键，属于共价化合物，C项错误；NH3＋HNO3===NH4NO3，该反应中没有元素的化合价发生变化，不属于氧化还原反应，D项错误。]

3．根据表中短周期元素的有关信息判断，下列说法错误的是( )

元素编号 E F G H I J K L

原子半0.037 0.074 0.082 0.099 0.102 0.143 0.160 0.186

径/nm

最高化合

价或最低

化合价

＋1 －2 ＋3 －1 －2 ＋3 ＋2 ＋1

B．简单离子半径：K>F

C．同温下，形状、大小相同的单质与等浓度、等体积的稀硫酸反应的速率：L>K>J

D．原子半径：I>H>G>F

B [F、I的最低负化合价都为－2，应该为第ⅥA族元素，根据原子半径可知F为O，I 为S；E、L的最高正化合价为＋1，结合原子半径大小可知E为H，L为Na；K的最高正化合价为＋2，结合原子半径可知K为Mg；G、J的最高正化合价为＋3，结合原子半径可知G为B，J为Al；H的最低化合价为－1，为ⅦA族元素，其原子半径大于F，则H为Cl。选项A，Cl 的最高价氧化物对应的水化物为高氯酸，S的最高价氧化物对应的水化物为硫酸，由于非金属性：Cl＞S，则高氯酸的酸性大于硫酸，正确；选项B，Mg2＋、O2－电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：Mg2＋＜O2－，错误；选项C，L、K、J分别为Na、Mg、Al，三者的单质与等浓度、等体积的稀硫酸反应的速率：Na＞Mg＞Al，正确。]

4．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。A、B、C、D分别是这些元素形成的单质，甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素形成的二元化合物。其中，乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体；丙是一种高能燃料，其组成元素与乙相同；丁是常见的两性氧化物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )

A．原子半径的大小：W

B．戊的沸点低于乙

C．丙中只含非极性共价键

D．乙可与X元素的最高价氧化物对应的水化物反应

D [由乙是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体，推出乙为NH3，由此推出W为H。丙是一种高能燃料，且组成元素与乙相同，则丙是N2H4。又丁是常见的两性氧化物，则丁是Al2O3，进而推出X、Y、Z分别是N、O、Al。故根据题图和题干信息可推知，W、X、Y、Z分别为H、N、O、Al，甲、乙、丙、丁、戊、己分别为AlN、NH3、N2H4、Al2O3、H2O、Al(OH)3。原子半径的大小为H

D正确。]

课堂反馈真题体验

1．(2018·全国卷Ⅰ，T12)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10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是( )

A．常温常压下X的单质为气态

B．Z的氢化物为离子化合物

C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性

D．W与Y具有相同的最高化合价

B [可腐蚀玻璃的物质是HF。根据题意可推知，W是氟、X是钠、Y是氯、Z是钙。常温常压下Na是固态，A项错误；CaH2是离子化合物，B项正确；CaCl2是强酸强盐，水溶液呈中性，C项错误；氯有最高化合价为＋7，氟无正价，D项错误。]

2．(2017·全国卷Ⅰ，T12)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是( )

A．X的简单氢化物的热稳定性比W的强

B．Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构

C．Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红

D．Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期

C [四种主族元素都在短周期，W的简单氢化物可用作制冷剂，则W为N元素。Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，则Y为Na元素。一种盐与稀盐酸反应既有黄色沉淀生成也有刺激性气体产生，则该盐为硫代硫酸钠，X为O元素，Z为S元素。

A对：非金属性O强于N，所以水的热稳定性强于氨气。

B对：Y的简单离子为Na＋，X的简单离子为O2－，Na＋与O2－具有相同的电子层结构。

C错：硫化钠溶液水解显碱性，不能使蓝色石蕊试纸变红。

D对：O元素与S元素属于同一主族(第ⅥA族)，S元素与Na元素都在第3周期。]

3．(2017·全国卷Ⅱ，T9)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

B [a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同，b原子次外层的电子数为2或8，若b原子次外层的电子数为2，则a为He，不是主族元素，不符合题意；若b原子次外层的电子数为8，则b为第3周期元素，a为O；d与a同族，则d为S; c所在周期数与族数相同，则c为Al，b为Na或Mg。

A错：原子半径：a

B对：b为Na或Mg,4种元素中b的金属性最强。

C错：c的氧化物的水化物是Al(OH)3，属于两性氢氧化物，不是强碱。

D错：a、d同主族，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，氧化性逐渐减弱。]