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專題七 元素周期律和元素周期表
考綱展示 命題探究
1 元素周期律定義
元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。
2 元素周期律的實(shí)質(zhì)
元素原子核外電子排布的周期性變化的結(jié)果。
3 主族元素的周期性變化規(guī)律
學(xué)霸巧學(xué)卡 正確理解元素的金屬性和非金屬性
(1)元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱與元素原子失去或得到電子的難易程度有關(guān)，與失去或得到電子的數(shù)目無關(guān)。如Na在反應(yīng)中易失去1個(gè)電子，Al在反應(yīng)中易失去3個(gè)電子，但金屬性：Na>Al。
(2)不能理解為某元素的金屬性越強(qiáng)，則非金屬性越弱。例：Na金屬性很強(qiáng)，Na沒有非金屬性；F非金屬性強(qiáng)，它沒有金屬性。
(3)通常根據(jù)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性或堿性的強(qiáng)弱判斷元素非金屬性或金屬性的強(qiáng)弱，而不是根據(jù)其他化合物酸性或堿性的強(qiáng)弱來判斷。
(4)不能認(rèn)為失電子難的原子得電子能力一定強(qiáng)。例：He既難失電子，也難得電子。
1.思維辨析
(1)元素的性質(zhì)隨相對(duì)原子質(zhì)量的遞增呈現(xiàn)周期性的變化。( )
(2)第三周期主族元素最高正化合價(jià)等于它所處的主族序數(shù)。( )
(3)同周期元素非金屬性P
Cl>Br>I，則酸性：HF>HCl>HBr>HI。( )
(5)第ⅦA族最高正價(jià)都為＋7價(jià)。( )
(6)同周期元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，離子半徑也逐漸減小。( )
答案 (1) (2)√ (3)√ (4) (5) (6)
2．X、Y、Z、W均為短周期元素，它們?cè)谠刂芷诒碇械南鄬?duì)位置如圖所示。若Z原子的最外層電子數(shù)是第一層電子數(shù)的3倍，下列說法中正確的是( )
A．X的最常見氣態(tài)氫化物的水溶液顯酸性
B．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性W比Z強(qiáng)
C．Z的單質(zhì)與氫氣反應(yīng)比Y單質(zhì)與氫氣反應(yīng)劇烈
D．X的原子半徑小于Y
答案 B
解析 根據(jù)圖示元素的位置關(guān)系，結(jié)合Z原子的最外層電子數(shù)是第一層電子數(shù)的3倍，可以推出Z為S，從而可以確定X為N，Y為O，W為Cl。N的最常見氣態(tài)氫化物NH3的水溶液顯堿性，A錯(cuò)誤；非金屬性Cl強(qiáng)于S，因此最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：HClO4>H2SO4，B正確；非金屬性O(shè)強(qiáng)于S，因此O2與H2反應(yīng)較S與H2反應(yīng)劇烈，C錯(cuò)誤；同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，因此N的原子半徑大于O，D錯(cuò)誤。
[考法綜述] 高考中本考點(diǎn)主要考查元素周期律的應(yīng)用，除基本規(guī)律外，考生還要掌握元素金屬性強(qiáng)弱及元素非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)，還要掌握微粒半徑大小的比較方法，對(duì)周期律要靈活運(yùn)用。
命題法1 微粒半徑大小的比較
典例1 X、Y、Z均為短周期元素，X、Y處于同一周期，X、Z的最低價(jià)離子分別為X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)。下列說法正確的是 ( )
A．原子最外層電子數(shù)：X>Y>Z
B．單質(zhì)沸點(diǎn)：X>Y>Z
C．離子半徑：X2－>Y＋>Z－
D．原子序數(shù)：X>Y>Z
[解析] 由題意知，X為S，Z為F，Y為Na。A項(xiàng)，原子最外層電子數(shù)等于主族序數(shù)，故最外層電子數(shù)：F>S>Na，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)沸點(diǎn)規(guī)律中金屬晶體沸點(diǎn)大于分子晶體，故沸點(diǎn)Na>S>F2，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，對(duì)于核外電子排布相同的離子而言，離子半徑隨著核電荷數(shù)增大而減小，所以離子半徑：S2－>F－>Na＋，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，原子序數(shù)：S>Na>F，正確。
[答案] D
【解題法】 比較微粒半徑大小的方法技巧
命題法2 元素金屬性強(qiáng)弱和非金屬?gòu)?qiáng)弱的比較
典例2 下列實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? )
序號(hào)
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
A
Cl2、Br2分別與H2反應(yīng)
比較氯、溴的非金屬性強(qiáng)弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分別通入NH3
比較鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱
C
測(cè)定相同物質(zhì)的量濃度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比較C、S的非金屬性強(qiáng)弱
D
Fe、Cu分別與稀鹽酸反應(yīng)
比較Fe、Cu的金屬性強(qiáng)弱
[解析] A項(xiàng)，Cl2、Br2分別與H2反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)條件的難易，即可判斷出Cl、Br的非金屬性強(qiáng)弱，正確；B項(xiàng)，向MgCl2、AlCl3溶液中分別通入NH3，MgCl2與NH3H2O反應(yīng)生成Mg(OH)2，AlCl3與NH3H2O反應(yīng)生成Al(OH)3，但無法比較二者的金屬性強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，測(cè)定相同物質(zhì)的量濃度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH，根據(jù)pH可判斷出Na2CO3與Na2SO4水解程度的大小，即判斷出酸性H2CO3X
B．陰離子的還原性：W>Z
C．氧化物的水化物的酸性：Y H3PO4
B．非金屬性：Cl>Br
C．堿性：NaOH>Mg(OH)2
D．熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3
答案 D
解析 A項(xiàng)，非金屬性：硫大于磷，可以推出最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：硫酸大于磷酸；B項(xiàng)，根據(jù)Cl和Br在周期表中的位置可以推出非金屬性：Cl大于Br；C項(xiàng)，金屬性：鈉大于鎂，可以推出最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性：氫氧化鈉大于氫氧化鎂；D項(xiàng)，無法根據(jù)元素周期律判斷鹽的熱穩(wěn)定性。
3．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大，X原子最外層有6個(gè)電子，Y是至今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強(qiáng)的元素，Z在周期表中處于周期序數(shù)等于族序數(shù)的位置，W的單質(zhì)廣泛用作半導(dǎo)體材料。下列敘述正確的是( )
A．原子最外層電子數(shù)由多到少的順序：Y、X、W、Z
B．原子半徑由大到小的順序：W、Z、Y、X
C．元素非金屬性由強(qiáng)到弱的順序：Z、W、X
D．簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序：X、Y、W
答案 A
解析 由題意推斷，X、Y、Z、W分別是O、F、Al、Si。最外層電子數(shù)：F>O>Si>Al，A項(xiàng)正確；原子半徑：Al>Si>O>F，B項(xiàng)錯(cuò)誤；非金屬性：O>Si>Al，C項(xiàng)錯(cuò)誤；簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HF>H2O>SiH4，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4．根據(jù)原子結(jié)構(gòu)及元素周期律的知識(shí)，下列推斷正確的是( )
A．同主族元素含氧酸的酸性隨核電荷數(shù)的增加而減弱
B．核外電子排布相同的微?；瘜W(xué)性質(zhì)也相同
C．Cl－、S2－、Ca2＋、K＋半徑逐漸減小
D.Cl與Cl得電子能力相同
答案 D
解析 同主族元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性隨核電荷數(shù)的增加而減弱，A錯(cuò)誤；核外電子排布相同的微?？梢允窃踊螂x子，如O2－、Ne、Na＋、Mg2＋的核外電子排布相同，但它們的化學(xué)性質(zhì)卻不相同，故B錯(cuò)誤；Cl－、S2－、Ca2＋、K＋的電子層結(jié)構(gòu)相同，原子序數(shù)越大，半徑越小，故C錯(cuò)誤；Cl、Cl核外電子排布相同，得電子能力也相同，D正確。
5．下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的說法錯(cuò)誤的是( )
A．熱穩(wěn)定性：HCl>HI B．原子半徑：Na>Mg
C．酸性：H2SO3>H2SO4 D．結(jié)合質(zhì)子能力：S2－>Cl－
答案 C
解析 氯元素的非金屬性強(qiáng)于碘元素，故HCl的熱穩(wěn)定性大于HI，A項(xiàng)正確；Na、Mg同周期且Na的原子序數(shù)比Mg小，故原子半徑：Na>Mg，B項(xiàng)正確；硫酸屬于強(qiáng)酸，亞硫酸是弱酸，C項(xiàng)錯(cuò)誤；HCl的酸性遠(yuǎn)強(qiáng)于H2S，故結(jié)合質(zhì)子能力：S2－>Cl－，D項(xiàng)正確。
6．下列有關(guān)元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律正確的是( )
A．ⅠA族與ⅦA族元素間可形成共價(jià)化合物或離子化合物
B．第二周期元素從左到右，最高正價(jià)從＋1價(jià)遞增到＋7價(jià)
C．同主族元素的簡(jiǎn)單陰離子還原性越強(qiáng)，水解程度越大
D．同周期金屬元素的化合價(jià)越高，其原子失電子能力越強(qiáng)
答案 A
解析 本題考查元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。ⅠA族中的氫元素與ⅦA族元素形成共價(jià)化合物，而ⅠA族中的金屬元素與ⅦA族元素形成離子化合物，A項(xiàng)正確；第二周期中的F元素?zé)o正化合價(jià)，O沒有最高正價(jià)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；同主族元素自上而下，非金屬性逐漸減弱，簡(jiǎn)單陰離子的還原性越強(qiáng)，氫化物的水溶液酸性越強(qiáng)，陰離子水解程度越小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；同周期元素自左到右，金屬性逐漸減弱，化合價(jià)越來越高，但失電子能力越來越弱，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7．短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，且原子最外層電子數(shù)之和為13。X的原子半徑比Y的小，X與W同主族，Z是地殼中含量最高的元素。下列說法正確的是( )
A．原子半徑的大小順序：r(Y)>r(Z)>r(W)
B．元素Z、W的簡(jiǎn)單離子的電子層結(jié)構(gòu)不同
C．元素Y的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Z的強(qiáng)
D．只含X、Y、Z三種元素的化合物，可能是離子化合物，也可能是共價(jià)化合物
答案 D
解析 由題意可知X、Y、Z、W依次為H、N、O、Na；原子半徑r(Na)>r(N)>r(O)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；O2－和Na＋電子層結(jié)構(gòu)相同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于O的非金屬性比N的強(qiáng)，所以H2O的熱穩(wěn)定性強(qiáng)于NH3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；NH4NO3為離子化合物，HNO3、HNO2為共價(jià)化合物，D項(xiàng)正確。
8．X、Y、Z、W均為短周期元素，X的最外層電子數(shù)與核外電子總數(shù)之比為7∶9，X與Y同主族，W的原子序數(shù)是Y和X的原子序數(shù)之和的一半，含Z元素的物質(zhì)焰色反應(yīng)為黃色。下列判斷正確的是( )
A．金屬性：W>Z
B．氫化物的沸點(diǎn)：X>Y
C．離子的還原性：X>Y
D．原子及離子半徑：Z>W>X
答案 B
解析 本題考查元素推斷、元素周期律，意在考查考生運(yùn)用元素周期律比較物質(zhì)性質(zhì)的能力。根據(jù)提供信息可以推斷出，X為F，Y為Cl，Z為Na，W為Al。金屬性：AlHCl，B項(xiàng)正確；非金屬性：F>Cl，故還原性：F－Al>F，而離子半徑：F－>Na＋>Al3＋，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9．隨原子序數(shù)遞增，八種短周期元素(用字母x等表示)原子半徑的相對(duì)大小、最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的變化如下圖所示。
根據(jù)判斷出的元素回答問題：
(1)f在周期表中的位置是__________________________________ ___________________________________。
(2)比較d、e常見離子的半徑大小(用化學(xué)式表示，下同)：________>________；比較g、h的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱：________>________。
(3)任選上述元素組成一種四原子共價(jià)化合物，寫出其電子式：________。
答案 (1)第三周期ⅢA族
(2)r(O2－) r(Na＋) HClO4 H2SO4
解析 首先根據(jù)題意推斷出各元素依次是：
代號(hào)
x
y
z
d
e
f
g
h
元素符號(hào)
H
C
N
O
Na
Al
S
Cl
(1)Al原子核外共有3個(gè)電子層，位于第三周期；最外層有3個(gè)電子，位于第ⅢA族。
(2)具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，核電荷數(shù)越小，離子半徑越大，所以r(O2－)>r(Na＋)；Cl的非金屬性強(qiáng)于S，所以酸性：HClO4>H2SO4。
(3)形成共價(jià)化合物，主要是由非金屬原子構(gòu)成，由上面的非金屬元素，H、C、N、O、S、Cl即可，以組合四原子共價(jià)化合物，如NH3、H2O2、C2H2、NCl3等。(3)解題的關(guān)鍵是找出四原子共價(jià)化合物，如NH3、H2O2、C2H2、NCl3等。
10．元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途，請(qǐng)根據(jù)周期表中第三周期元素相關(guān)知識(shí)回答下列問題：
(1)按原子序數(shù)遞增的順序(稀有氣體除外)，以下說法正確的是________。
a．原子半徑和離子半徑均減小
b．金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)
c．氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性減弱，酸性增強(qiáng)
d．單質(zhì)的熔點(diǎn)降低
(2)原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素名稱為________，氧化性最弱的簡(jiǎn)單陽離子是________。
答案 (1)b (2)氬 Na＋(或鈉離子)
解析 (1)第三周期元素從左到右原子半徑依次減小，陽離子半徑小于陰離子半徑，a錯(cuò)誤；b正確；應(yīng)該是最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，c錯(cuò)誤；其中Si晶體熔點(diǎn)最高，d錯(cuò)誤。
(2)第三周期中單質(zhì)的還原性最強(qiáng)的為鈉，其陽離子氧化性最弱。
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