1、第4章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律知识点一 元素性质的周期性变化规律1金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律位于周期表中金属和非金属元素分界线两侧的元素(如Al、Si等)既能表现金属性，又能表现非金属性。2元素化合价与其在周期表中位置的关系3元素周期表和元素周期律的应用(1)科学预测：为新元素的发现和预测它们的原子结构和性质提供线索。(2)指导其他与化学相关的科学技术研究在金属与非金属分界线附近的元素中寻找半导体材料。在周期表中的非金属区域探索研制农药的材料。在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。【特别提醒】元素既具有金属性，又具有非金属性，不能称为元素具有两性，两性
2、指的是酸、碱两性，而不是指金属性和非金属性。【思考】1结合元素周期律分析，在现有元素中金属性和非金属性最强的分别是什么元素？提示：由元素周期律可知，同一周期从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；同一主族自上而下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。所以金属性最强的元素位于元素周期表的左下角，非金属性最强的元素位于元素周期表的右上角，即金属性最强的应该为钫元素，但由于钫是放射性元素，在自然界中不能稳定存在，所以一般认为铯的金属性最强，氟的非金属性最强。2从第A族的硼到第A族的砹连成一条斜线，即为金属元素和非金属元素的分界线，分界线附近元素的性质有何特点？这些元素可制取什么材料？提示：分界线附
3、近的元素既有一定的金属性，又有一定的非金属性，这些元素可以制取半导体材料。3短周期元素R的氢化物的化学式为H2R，则该元素最高价氧化物对应水化物的化学式是什么？提示：该元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4。【小结】(1)元素周期表的左下方元素的金属性最强，右上方元素的(稀有气体元素除外)非金属性最强。(2)由于元素的金属性和非金属性没有严格的界限，因此，位于分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。(3)元素的最高正价和最低负价的绝对值之差与族序数的关系。最高正价|最低负价|6420主族族序数AAAA(4)推断元素的性质与同周期前、后元素相比较，依据同周期元
4、素性质的递变规律推测元素的性质。与同主族上、下元素相比较，依据同主族元素性质的递变规律推测元素的性质。比较不同周期，不同主族元素性质时，可借助“三角”规律进行推断。若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置，有关元素的各种性质均可排出顺序(但D不能参与排列)。如原子半径：CAB；金属性：CAB；非金属性：BAC。【习题】1科学家预测原子序数为114的元素，具有相当稳定的同位素，它的位置在第七周期A族，称为类铅。关于它的性质，预测错误的是()A它的最外层电子数为4B它的最高价氧化物的水化物是强酸C它具有2、4价D它的金属性比铅强解析：选B由题意知，该元素位于A族铅元素下面，金属性比铅强，D
5、正确，B不正确；因处于A族，其原子最外层有4个电子，A正确；由A族元素常见化合物(如CO、CO2、PbO2、PbSO4)可知C正确。2元素周期表在指导科学研究和生产实践方面具有十分重要的意义，请将下表中A、B两栏描述的内容对应起来。ABAB制半导体的元素(a)F、Cl、Br、N、S“三角地带”制催化剂的元素(b)金属与非金属元素分界线附近制冷剂的元素(c)相对原子质量较小的元素地壳中含量较多的元素(d)过渡元素答案：(b)(d)(a)(c)知识点二 元素周期表和元素周期律的应用 1“位、构、性”三者关系的解读(1)原子结构元素在周期表中的位置结构位置(2)原子结构元素的化学性质结构性质(3)位
6、置原子结构和元素性质2主族元素在周期表中的特殊位置(1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al；(2)族序数等于周期数2倍的元素：C、S；(3)族序数等于周期数3倍的元素：O；(4)周期数是族序数2倍的短周期元素：Li；(5)周期数是族序数3倍的短周期元素：Na；(6)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si；(7)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S；(8)除H外，原子半径最小的元素：F；(9)最高价不等于族序数的元素：O、F。3元素“位、构、性”规律中的特例(1)绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的，只有氕(H)无中子。(2)元素周期表中的周期一般是从金属元素开始，但
7、第一周期例外，是从氢元素开始。(3)所有元素中，碳元素形成的化合物种类最多。(4)非金属单质一般不导电，但石墨是导体，晶体硅是半导体。(5)氟无正价，氧无最高正价；在Na2O2中氧显1价；在NaH中氢显1价。【习题】1四种短周期主族元素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：WXZBW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：WYD最高价氧化物的水化物的酸性：YZ解析：选B四种短周期主族元素的原子序数依次增大，X的原子半径
8、是短周期主族元素原子中最大的，则X为Na元素；Z与X(Na)形成的离子化合物的水溶液呈中性，则Z为Cl元素；因W与X的简单离子电子层结构相同，且W与Y同族，则W可能为N(或O)元素、Y可能为P(或S)元素。A项，Na与N3(或O2)电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径：NaN3(或O2)Cl。B项，W与X形成的化合物Na2O、Na2O2(或Na3N)溶于水后的溶液均为NaOH溶液(或NaOH和NH3的混合溶液)，呈碱性。C项，元素的非金属性越强，其气态氢化物的热稳定性越强，故热稳定性：WY。D项，最高价氧化物对应的水化物中HClO4是最强的无机酸。2
9、W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知()WXYZAX、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是YBZ元素氧化物对应水化物的酸性一定强于YCX元素形成的单核阴离子还原性大于YDZ元素单质在化学反应中只表现氧化性解析：选A由题意可知，W是N，X是O，Y是S，Z是Cl。H2S的稳定性小于H2O的，也小于HCl的，A正确；HClO的酸性比H2SO4的弱，B错误；S2的还原性强于O2的，C错误；Cl2和H2O反应时，Cl2既是氧化剂，又是还原剂，D错误。【作业】【基础过关】1下列关于元素周期表的说法中正确的是()A同一主族元
10、素的原子序数的差不可能为10B同周期第A族与第A族元素的原子序数差值一定是1C催化剂一般在金属与非金属的分界线处寻找D过渡元素全部是金属元素解析：选DA项，同一主族元素的原子序数差可能为10，如H元素与Na元素，错误；B项，短周期第A族与第A族相邻，若为长周期原子序数差不一定是1，如第四周期，相差11，错误；C项，在过渡金属中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀合金元素，错误；D项，过渡元素全部是金属元素，正确。2在元素周期表中金属元素与非金属元素的分界线附近的一些元素能用于制()A合金B半导体C催化剂 D农药解析：选B元素周期表中，在金属元素与非金属元素的分界线附近，元素一般既具有金属性，也具有非金属
11、性，能用于制作半导体材料，合金和催化剂一般在过渡元素中寻找，农药一般在非金属元素中寻找。3X元素最高价氧化物对应的水化物为H2XO4，则它对应的气态氢化物为()AHX BH2XCXH4 DXH3解析：选BX元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2XO4，则X的最高价为6价，最低价为2价，X对应的气态氢化物为H2X。4已知铍(Be)的原子序数为4，下列对铍及其化合物叙述正确的是()铍的金属性比钠强氯化铍的氧化性比氯化锂强氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱单质铍易跟冷水反应产生H2A BC D解析：选B铍(Be)位于周期表中第二周期第A族，根据周期表中元素性质的递变规律可知，题中涉及元素的金属性强弱的关
12、系为LiBe，NaMgBe，CaMgBe，还需明确的是Mg不易与冷水反应，则说明铍与冷水的反应很难进行。5元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是()A元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价B多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高CP、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强D元素周期表中位于金属和非金属的分界线附近的元素属于过渡元素解析：选CO无最高正价，F和稀有气体元素没有正价，A错误；多电子原子中，能量低的电子在离核较近的区域内运动，B错误；P、S、Cl的非金属性依次增强，得电子能力与最高价含氧酸(H3PO4、H2SO4、HClO4
13、)的酸性均依次增强，C正确；过渡元素是第3纵行到第12纵行的元素，包括了七个副族与第族，D错误。6某主族元素R的最高正价与最低负价的代数和为4，由此可以判断()AR一定是第四周期元素BR一定是A族元素CR的气态氢化物比同周期其他元素气态氢化物稳定DR的气态氢化物化学式为H2R解析：选D若主族元素R的最高正价为x，最低负价为x8，则xx84，x6，因此R元素位于元素周期表中的第A族，其气态氢化物的化学式为H2R。7现在含有元素硒(Se)的保健品开始进入市场，已知硒元素与氧元素同主族，与钾元素同周期，则下列关于硒的叙述中不正确的是()A原子序数为34B最高价氧化物的化学式为SeO3C非金属性比S强
14、D气态氢化物化学式为H2Se解析：选CA项，硒元素与氧元素同主族，原子最外层有6个电子，原子核外有4个电子层，则其原子序数是881834，正确；B项，Se最外层有6个电子，最高正化合价为6价，最高价氧化物的化学式为SeO3，正确；C项，同一主族自上而下，元素的非金属性减弱，所以Se比S的非金属性弱，错误；D项，Se与S同主族，其气态氢化物化学式为H2Se，正确。8根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息，下列叙述正确的是()元素代号ABCDE原子半径/nm0.1860.1430.0890.1040.074主要化合价1326、22AE2与B3的核外电子数不可能相等B离子半径大小AD2
15、C最高价氧化物对应水化物的碱性AE解析：选B由表中数据可知，A为钠，B为铝，C为铍，D为硫，E为氧。E2与B3的核外电子数都为10，相等，A错误；离子半径大小NaS2，正确；钠比铍活泼，故最高价氧化物对应水化物的碱性C H2S，D错误。9门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”、“类硅”在内的11种元素。(1)门捷列夫预言的“类硅”，多年后被德国化学家文克勒发现，命名为锗(Ge)。已知主族元素锗的最高化合价为4价，其最高价氧化物的水化物为两性氢氧化物。试比较元素的非金属性Si_Ge(用“”或“”表示)。若锗位于硅的下一周期，写出“锗”在周期表中的位置_。根据锗在周期表中处于金属和非金属分界线附
16、近，预测锗单质的一种用途是_ 。硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是_(填“硅”或“锗”)。(2)“类铝”在门捷列夫预言4年后，被布瓦博德朗在一种矿石中发现，命名为镓(Ga)。由镓的性质推知，镓与铝同主族，且位于铝的下一周期。试从原子结构的角度解释镓与铝性质相似的原因_。冶炼金属镓通常采用的方法是_。为判断Ga(OH)3是否为两性氢氧化物，设计实验时，需要选用的试剂有GaCl3溶液、_和_。解析：(1)同主族自上而下元素的非金属性逐渐减弱，已知主族元素锗的最高化合价为4价，其最高价氧化物的水化物为两性氢氧化物，则元素的非金属性SiGe。锗位于硅的下一周期，则锗在周期表中的位置是第四周期
17、A族，锗在周期表中处于金属和非金属分界线附近，因此锗可用于作半导体材料。硅的非金属性强于锗，因此硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是锗。(2)由于镓与铝同主族，原子最外层电子数都是3，因此镓与铝性质相似；同主族自上而下元素的金属性逐渐增强，因此镓的金属性强于铝，所以冶炼金属镓通常采用的方法是电解法。既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物是两性氢氧化物，为判断Ga(OH)3是否为两性氢氧化物，设计实验时，需要选用的试剂有GaCl3溶液、NaOH溶液和硫酸或盐酸。答案：(1)第四周期A族半导体材料锗(2)它们原子最外层电子数都是3电解法NaOH溶液硫酸或盐酸10下表是元素
18、周期表的一部分，根据AI在元素周期表中的位置，用元素符号或化学式回答下列问题：族周期 AAAAAAA0一A二DEGI三BCFH(1)表中元素，化学性质最不活泼的是_(用元素符号表示，下同)，只有负化合价而无正化合价的是_，氧化性最强的单质是_，还原性最强的单质是_。(2)表中元素，最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的化合物是_，最高价氧化物对应的水化物的酸性最强的化合物是_，呈两性的化合物是_。(3)A分别与D、E、F、G、H形成的最简单化合物的化学式分别为_，最稳定的是_。(4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半径最大的是_。解析：由元素周期表可知：A为H、B为Na、C为Al、D为C、E
19、为N、F为P、G为F、H为S、I为Ne。答案：(1)NeFF2Na(2)NaOHH2SO4Al(OH)3(3)CH4、NH3、PH3、HF、H2SHF(4)Na【能力提升】1下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是()ALi、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多B第二周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强C因为Na比K容易失去电子，所以Na比K的还原性强DO与S为同主族元素，且O比S的非金属性强解析：选CA项，同主族元素核电荷数增大，电子层数增多，正确；B项，同周期元素从左到右非金属性增强，正确；D项，同主族元素从上而下元素的金属性增强，非金属性减弱，正确。2下列具有特殊性
20、能的材料中，由主族和副族元素组成的是()A半导体材料砷化镓 B吸氢材料镧镍合金C透明陶瓷材料硒化锌 D新型纳米材料氮化镓解析：选C本题中涉及的几种元素中，砷、镓、硒、氮属主族元素，而镧、镍、锌是副族元素，故选C。3如图所示，元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是()A虚线左下方的元素均为非金属元素B紧靠虚线两侧的元素都是具有金属性和非金属性的金属元素C可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)D可在虚线的右上方，寻找耐高温材料解析：选CA项，虚线左下方的元素均为金属元素，错误；B项，紧靠虚线两侧的元素不一定都是金属元素，如硅是非金属元素，错误；C项，元素周期表中
21、的金属元素和非金属元素分界线附近的元素往往都既具有金属性，也具有非金属性，可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)，正确；D项，在过渡元素中可寻找耐高温材料，在非金属元素中寻找制农药的元素，错误。4运用元素周期律分析下列推断，其中错误的是()A铍的氧化物的水化物可能具有两性B砹单质是一种有色固体，砹化氢很不稳定C硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体D硫酸锶难溶于水解析：选CA项，铍在元素周期表中位于第二周期第A族，处于金属与非金属交界区，其氧化物的水化物可能具有两性，正确；B项，砹是卤族元素，从氟到砹，元素的非金属性逐渐减弱，氢化物的稳定性逐渐减弱，砹化氢很不稳定，卤素单质的
22、颜色逐渐加深，砹单质是一种有色固体，正确；C项，由于元素的非金属性SSe，所以相应的氢化物的稳定性H2Se比H2S弱，错误；D项，锶为第A族的元素，同一主族的元素形成的化合物性质相似，CaSO4微弱于水，BaSO4难溶于水，可见硫酸锶难溶于水，正确。5几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：元素代号XYZW原子半径/pm1601437066主要化合价235、3、32下列叙述正确的是()AX、Y元素的金属性XYB一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2CY的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水D一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来解析：选D根据提供的原子半径和主要化合价，
23、可以推断X为Mg，Y为Al，Z为N，W为O。金属性MgAl，A项错误；N2和O2在放电的条件下生成NO，B项错误；Al的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3，不能溶于稀氨水，C项错误；NH3在纯氧中燃烧，发生反应4NH33O2=2N26H2O，O2从NH3中置换出N2，D项正确。6如图所示为元素周期表的一部分，下列有关短周期元素X、Y、Z、W的说法中，正确的是()A元素X的最低化合价的绝对值与其最高化合价之和为8B最高价氧化物对应的水化物的酸性：H2WO4HZO4C气态氢化物的稳定性：H2YH2WD原子半径：ZWYX解析：选C氟元素无正化合价，A项错误；同一周期非金属元素，最高价氧化物对应
24、的水化物的酸性从左到右逐渐增强，B项错误；同一主族非金属元素，气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，C项正确；原子半径：WZYX，D项错误。7如图是短周期元素周期表的一部分。下列说法中正确的是()元素(1)位于第二周期第A族气态氢化物的稳定性：(2)(4)最高价氧化物对应水化物的酸性：(5)(4)元素的最高正化合价：(3)(5)A BC D解析：选B由表可知，(1)为N元素，(2)为O元素，(3)为F元素，(4)为S元素，(5)为Cl元素；元素(1)位于第二周期第A族，错误；O、S同主族，O的非金属性强于S，故其氢化物的稳定性H2OH2S，正确；S、Cl同周期，Cl的非金属性强于S，故其最高价氧
25、化物对应水化物的酸性强，正确；F元素的非金属性最强，其无正价，Cl的最外层电子数为7，故其最高正价为7，二者不相等，错误。8X、Y、Z是3种短周期元素，其中X、Y位于同一族，Y、Z位于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是()元素非金属性由弱到强的顺序为ZYYXA BC D解析：选D由“X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍”知X为氧元素，又X、Y为同一主族的短周期元素，则Y为硫元素；又由Y、Z同周期，Z原子的核外电子数比Y原子少1知Z为磷元素。由元素周期律知，3种元素的非金属性强弱为OSP，原子半径的大小为PSO，气态氢化物的稳定性
26、为H2OH2SPH3，硫的最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SO4。9元素周期表是学习化学的重要工具，它隐含着许多信息和规律。下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价(已知铍的原子半径为0.089 nm)。元素代号ABCDE原子半径/nm0.160.1430.1020.0990.074主要化合价236、212(1)用元素代号标出它们在周期表中对应位置(以下为周期表的一部分)。(2)B元素处于周期表中第_周期_族。(3)C、D的简单离子的半径由大到小顺序为_(用离子符号表示)。(4)上述五种元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是_(填化学式)。(5)C、E形成的化合物为_(填化学式)
27、。解析：(1)由主要化合价和原子半径知A为Mg，B为Al，C为S，D为Cl，E为O。(2)B处于周期表中第三周期第A族。(3)C、D的简单离子分别为S2、Cl，半径大小为：S2Cl。(4)最高价氧化物对应的水化物分别为Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SO4、HClO4，其中HClO4酸性最强。(5)S与O形成的化合物有SO2和SO3。答案：(1)(2)三A(3)S2Cl(4)HClO4(5)SO2、SO310.短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如右图所示，其中，T所处的周期序数与主族序数相等。请回答下列问题：(1)T的原子结构示意图为_。(2)元素的非金属性(原子的得电子能力)：
28、Q_W(填“强于”或“弱于”)。(3)W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应，生成两种物质，其中一种是气体，反应的化学方程式为_。(4)原子序数比R多1的元素的一种氢化物能分解为它的另一种氢化物，此分解反应的化学方程式是_。(5)R有多种氧化物，其中甲的相对分子质量最小。在一定条件下，2 L的甲气体与0.5 L的氧气相混合，若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留，所生成R的含氧酸盐只有一种，则该含氧酸盐的化学式是_。解析：根据T在元素周期表中的相对位置及T所处的周期序数与主族序数相等，判断T是Al，Q是C，R是N，W是S。铝的原子结构示意图为；Q(碳)的非金属性弱于W(硫)；S与浓H2SO4反应的化学方程式为S2H2SO4(浓)3SO22H2O；原子序数比R(氮)多1的元素为氧元素，其氢化物有两种：H2O2和H2O，H2O2能分解生成H2O，化学方程式为2H2O22H2OO2。(5)中相对分子质量最小的氮的氧化物是NO,2 L的NO气体与0.5 L的氧气混合，反应生成1 L NO2，剩余1 L NO，NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O，由反应方程式可知，生成的含氧酸盐为NaNO2。答案：(1)(2)弱于(3)S2H2SO4(浓)3SO22H2O(4)2H2O22H2OO2(5)NaNO2
