元素周期率与元素周期表

专题六元素周期率与元素周期表

【考点分析】

1．掌握元素周期率的实质，了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）。

2．以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质（如：原子半径、化合价、单质及化合物性质）的递变规律与原子结构的关系；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。

3．以上知识是高考必考内容，常以选择题、简答题和推断填空题的形式出现。

【典型例题】

【例1】例1（2003上海理综）在人体所需的16种微量元素中有一种被称为生命元素的R 元素，对延长人类寿命起着重要的作用。已知R元素的原子有四个电子层，其最高价氧化物分子式为RO3，则R元素的名称

A．硫B．砷C．硒D．硅

【备选1】：周期表前20号元素中，某两种元素的原子序数相差1，它们形成化合物时，原子数之比为1﹕2，写出这些化合物的化学式______________

【备选2】：X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这三种元素组成的化学式不可能是

A. XYZ

B.X2YZ

C.X2YZ2

D.X3YZ3

【例2】下列有关物质的性质比较正确的是

(1)同主族元素的单质从上到下，非金属性减弱，熔点增高

(2)元素的最高正化合价在数值上等于它所在的族序数

(3)同周期主族元素的原子半径越小，越难失去电子

(4)元素的非金属性越强，它的气态氢化物水溶液的酸性越强

(5)还原性：S2-＞Se2-＞Br-＞Cl-

(6)酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3

A.(1)(3)

B.(2)(4)

C.(3)(6)

D.(5)(6)

【备选1】下表是X、Y、Z三种元素的氢化物的某些性质：

元素熔点/℃沸点/℃与水的反应导电性(纯液体) X -283 -162 不反应不导电

Y -102 19 放热反应，形成酸性溶液不导电

Z 680 / 剧烈反应，生成H2，并形成碱性溶液导电

若X、Y、Z这三种元素属于周期表中的同一周期，则它们的原子序数递增的顺序是

A. X、Y、Z

B. Z、X、Y

C. Y、X、Z

D. Z、Y、X

【例3】(2003上海)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别表示一种化学元素。b

h j

a c f i l m

e g

d k

（1）下列（填写编号）组元素可能都是电的良导体。

①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f

（2）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：

1．原子核对核外电子的吸引力2．形成稳定结构的倾向

下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（kJ/mol）

锂X Y

失去第一个电子

519 502

580

失去第二个电子7296 4570 1820

失去第三个电子11799 6920 2750

失去第四个电子9550 11600

①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。。

②表中X可能为以上13种元素中的（填写字母）元素。用元素符号表示X 和j形成化合物的化学式。

③Y是周期表中族元素。

④以上13种元素中，(填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。答案：（1）①④

（2）①Li原子失去1个电子后形成稳定结构，再失去1个电子很困难

②a Na2O或Na2O2

③ⅢA族或第三主

④m

解析：（1）从所给元素在周期表中的位置不难知道a、c、d、f分别为Na、Mg、Sr和Al，e处于过渡元素区也一定为金属，它们都是电的良导体；h为碳元素，其单质中的一种石墨也是电的良导体，故应选①、④两组。

（2）①锂原子核外共有3个电子，其中两个在K层，1个在L层，当失去最外层的一个电子后，锂离子处于稳定结构，根据题给信息2可知，要使锂离子再失去电子便会形

成不稳定结构，因此锂原子失去第二个电子时所需能量远大于失去第一个电子所需的能量。

②由表中数据可知：X 失去第2个电子所需能量远大于失去第一个电子所需的能量（9倍多），而失去第三个、第四个电子所需能量皆不足前者的2倍，故第一个电子为最外层的1个电子，而其他几个电子应处于内层。结合所给的周期表知，X 应为a 即钠元素和j 即氧元素所形成的化合物化学式分别为Na 2O 和Na 2O 2。

③由表中所给Y 的数据可知，Y 失去第1、2、3个电子所需能量差别不大，而失去第4个电子所需能量远大于失去第3个电子所需的能量，因此Y 元素的最外层有3个电子即为第ⅢA 族的元素Al 。

④从题目所给信息知道，原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关，还与形成稳定结构的倾向有关。结构越稳定失电子所需能量越高，在所给13种元素中，处

于零族的m 元素已达8e －

的稳定结构，因此失去核外第一个电子需要的能量最多。 【方法归纳】

1．方法与技巧

构建下列知识体系，是解决问题的关键。 （1）位置、结构、性质之间的关系

元素性质 同周期元素（左→右） 同主族元素（上→下）

最外层电子数 逐渐增多（1e —→8e —）

相同 原子半径 逐渐减小

逐渐增大

主要化合价 最高正价逐渐增大（＋1→＋7） 最低负价＝－(8－主族序数) 最高正价、最低负价相同 最高正价＝主族序数 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强

酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强

非金属元素气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 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

非金属性逐渐减弱 金属性逐渐增强

2．解题注意点 原子结构 元素周期表中的位置

元素的性质 质子数＝原子序数 电子层数＝周期数 最外层电子数＝主族序数 最外层电子数、原子半径决定元素性质 同周期：递变 同主族：相似、递变

（1）类比法与归纳法是本专题常用科学方法，但其结论未必正确。

（2）穷尽法、特殊物质列举法可以帮助我们解决一些推理问题。

3．命题趋向

今后的题型将可能向多角度、多层次、多方位的方向发展。将元素周期率与元素周期表知识与元素化合物知识相结合，进行定性推断、归纳总结、定量计算等。

【专题训练A】

1.（2003年全国理综，15）根据中学化学教材所附元素周期表判断，下列叙述不正确

．．．的是

A.K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等

B.L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等

C.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

D.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

2. (2004江苏)X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素，下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是

A、X原子的电子层数比Y原子的电子层数多

B、X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低

C、X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定

D、Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来

3．(2004广东高考)下列有关碱金属铷(Rb)的叙述中，正确的是

A、灼烧氯化铷时，火焰有特殊颜色

B、硝酸铷是离子化合物，易溶于水

C、在钠、钾、铷三种单质中，铷的熔点最高

D、氢氧化铷是弱碱

4．（05广东）短周期元素X、Y的原子序数相差2。下列有关叙述正确的是

A、X与Y不可能位于同一主族

B、X与Y一定位于同一周期

C、X与Y可能形成共价化合物XY

D、X与Y可能形成离子化合物XY

5．（05全国卷Ⅲ）同一主族的两种元豢的原子序数之差不可能

．．．是

A．16 B．26 C．36 D．46

6．（05全国卷Ⅱ）下列说法正确的是

A．常温常压下，只有一种元素的单质呈液态

B．周期表中所有元素都有从自然界中发现的

C．过渡元素不全是金属元素

D．常温常压下，气态单质的分子都是由非金属元素的原子形成的

7．（05全国卷I ）下列说法中正确的是

A ．非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数

B ．非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数

C ．最外层有2个电子的原子都是金属原子

D ．最外层有5个电子的原子都是非金属原子

8．（05江苏）A 、B 、C 、D 四种短周期元素的原子半径依次减小，A 与C 的核电荷数之比为3∶4，D 能分别与A 、B 、C 形成电子总数相等的分子X 、Y 、Z 。下列叙述正确的是 A ．X 、Y 、Z 的稳定性逐渐减弱 B ．A 、B 、C 、D 只能形成5种单质

C ．X 、Y 、Z 三种化合物的熔沸点逐渐升高

D ．自然界中存在多种由A 、B 、C 、D 四种元素组成的化合物 9．（05北京）右表为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 ．Y 、Z 的阴离子电子层结构都与R 原子的相同

C ．W 的氢化物的沸点比X 的氢化物的沸点高

D ．Y 元素的非金属性比W 元素的非金属性强 10．（05广东）短周期元素X 、Y 的原子序数相差2。下列有关叙述正确的是

A 、X 与Y 不可能位于同一主族

B 、X 与Y 一定位于同一周期

C 、X 与Y 可能形成共价化合物XY

D 、X 与Y 可能形成离子化合物XY

11． (2004上海高考25)右表是元素周期表一部分

ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA

1 ①

2 ② ③ ④ ⑤ ⑥ 3

⑦

⑧

⑨

⑩

(1)表中元素⑩的氢化物的化学式为 ，此氢化物的还原性比元素⑨的氢化物的还原性 (填强或弱)。

(2)某元素原子的核外次外层电子数比最外层电子数少3，则该元素的元素符号是 ，其单质的电子式为 。

(3)俗称为“矾”的一类化合物通常含有共同的元素是 。 (4)已知某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如元素③与元素⑧的氢氧化物有相似的性质。写出元素③的氢氧化物与NaOH 溶液反应的化学方程式

族

周 期

又如表中与元素⑦的性质相似的不同族元素是（填元素符号）。

答案：（1）HCl 弱（2）N；（3）H、O、S

（4）Be(OH)2＋2NaOH →Na2BeO2＋2H2O；Li

【专题训练B】

1．在元素周期表中，同族元素的单质在常温下有气态、液态、固态的是（）A．ⅠA族B．ⅤA族C．ⅥA族D．ⅦA族

2．有人认为在元素周期表中，位于ⅠA族的氢元素，也可以放在ⅦA族，下列物质能支持这种观点的是（）

A．HF B．H3O＋C．NaH D．H2O2

3．周期表中16号元素和4号元素的原子相比较，前者的下列数据是后者的4倍的是（）A．电子数B．最外层电子数C．电子层数D．次外层电子数

4．下列叙述正确的是（）

A．同主族金属的原子半径越大，熔点越高

B．稀有气体原子序数越大，沸点越高

C．分子间作用力越弱，分子晶体的熔点越低

D．同周期元素的原子半径越小，越易失去电子

5．1999年1月，俄美科学家联合小组宣布合成出114号元素的一种同位素，该同位素原子的质量数为298。以下叙述不正确

．．．的是（）

A．该元素属于第七周期

B．该同位素原子含有114个电子，184个中子

C．该元素为金属元素，性质与82Pb相似

D．该元素位于ⅢA族

6．某元素X最高价含氧酸的分子量为98，且X的氢化物的分子式不是H2X，则下列说法正确的是（）

A．X的最高价含氧酸的分子式可表示为H3XO4 B．X是第二周期V A族元素

C．X是第二周期VIA族元素D．X的最高化合价为＋4

7．下列说法中错误的是（）

A.原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数

B.元素周期表中从IIIB族到IIB族10个纵行的元素都是金属元素

C.除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8

D.同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同

8．请你用实验室提供的下列试剂，设计两个原理不同的简单实验（只要写出实验方案即可），证明镁元素的金属性比铝强。

试剂：Mg条、Al丝、AlCl3溶液、MgCl2溶液、稀HCl、NaOH溶液

9．周期表前20号元素中，某两种元素的原子序数相差3，周期数相差1，它们形成化合物时原子数之比为1:2。写出这些化合物的化学式。

10．GaAs是仅次于硅的一种新型化合物半导体材料，其性能比硅更优越。Ga位于周期表的第IIIA族，As位于周期表的第V A族。

（1）Ga和As的最外层电子数分别是。

（2）GaAs中Ga和As的化合价分别是。

（3）第IV A族的C和Si也可以形成类似的化合物半导体材料，该化合物半导

体材料的化学式可表示为。

11．致冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到致冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作致冷剂，但它们不是有毒，就是易燃、于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的致冷剂。据现有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：

⑴氢化物的易燃性：第二周期＞＞H2O、HF；

第三周期SiH4＞PH3＞＞。

⑵化合物的毒性：PH3＞NH3H2S H2O；CS2CO2CCl4＞CF4（选填＞或＜）。

于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。

⑶已知CCl4的沸点为76.8℃，CF4的沸点为－128℃，新致冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时间反复试验，一种新的致冷剂氟里昂CF2Cl2终于诞生了，其它类似的还可以是。

⑷然而，这种致冷剂造成了当今的某一环境问题是。但求助于周期

表中元素及其化合物的变化趋势来开发致冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。

（填写字母，多选扣分）①毒性②沸点③易燃性④水溶性⑤颜色

（a）①②③（b）②④⑤（c）②③④

12．A、B、C是短周期ⅠA和ⅡA族元素的碳酸盐，它们的质量分别为m A、m B、m C，与足量盐酸完全反应，消耗盐酸的物质的量分别为n A（HCl）、n B（HCl）、n C（HCl）。

已知：m A＝m B＋m C，n A（HCl）＝n B（HCl）＋n C（HCl）。请填空：

（1）写出短周期ⅠA和ⅡA族元素形成的所有碳酸盐的名称：

（2）若以M A、M B和M C分别表示A、B、C的相对分子质量，试写出M A、M B和M C 三者的相互关系式。

（3）A的正确选择有种，其化学式为：。

（4）若A和B为ⅡA族元素的碳酸盐，C为ⅠA族元素的碳酸盐，则A、B、C的化学式依次是，m B︰m C＝1︰。（保留2位小数）

13．X、Y、Z是短周期元素的三种常见氧化物。X跟水反应后可生成一种具有还原性的

不稳定的二元酸，该酸的化学式是；Y和X的组成元素相同，Y的化学式是；1mol Z在加热时跟水反应的产物需要用6mol的氢氧化钠才能完全中和，Z 的化学式是，其中和产物的化学式是。在一定条件下，Y 可以跟非金属单质A反应生成X和Z，其反应的化学方程式是。

14．设想你去某外星球做了一次科学考察，采集了该星球上十种元素单质的样品（假设其性质与地球上元素的性质未必完全相同），为了确定这些元素的相对位置以便系统地进行研究，你设计了一些实验并得到下列结果：

单质 A B C D E F G H I J 熔点（℃-150 550 160 210 -50 370 450 300 260 250 与水反应∨∨∨∨

与酸反应∨∨∨∨∨∨与氧气反应∨∨∨∨∨∨∨∨不发生化学反应∨∨

1.0 8.0 15.6 17.1 23.8 31.8 20.0 29.6 3.9 18.0 相对于A元素的

原子质量

A

B

H

【专题训练B】参考答案

1．D 2．C 3．AD 4．BC 5．D 6．A 7．AD

8．方案一：用Mg条和Al丝分别与盐酸反应，观察其反应速率的快慢。

方案二：分别向AlCl3溶液、MgCl2溶液中加入NaOH溶液，观察其沉淀及其溶解情况。

（或其他合理答案）

9．Na2O，K2S，MgF2，CaCl2

10．（1）3 5 （2）+3，-3 （3）SiC

11．⑴CH4＞NH3，H2S＞HCl ⑵＞，＞⑶CFCl3（或CF3Cl）⑷使大气臭氧层出现空洞（a）12．（1）碳酸锂，碳酸钠，碳酸铍，碳酸镁

（2）m A/M A＝m B/M B＋m C/M C（或M B＜M A＜M C；M C＜M A＜M B以及其它合理答案）（3）2种Li2CO3MgCO3

（4）MgCO3，BeCO3，Na2CO3 1.05

13．H2SO3SO3P2O5Na3PO4、H2O 2P＋5SO3＝5SO2＋P2O5

A I B

C D J G E

H F