第二节　元素周期律

一、课标导航

二、核心纲要

（一）原子核外电子的排布

1. 电子层

在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，称为电子层。分别用n=1、2、3、4、5、6、7或K、L、M、N、O、P、Q来表示由内到外的电子层。

2. 核外电子排布规律

（1）核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层（能量最低原理）。

（2）原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。

（3）原子最外层电子数目不能超过8个（K层为最外层时不能超过2个电子），次外层电子数目不能超过18个（K层为次外层时不能超过2个），倒数第3层电子数目不能超过32个。

3. 核外电子排布的表示方法：原子或离子结构示意图

（1）原子中：核电荷数=核外电子数，如图1-2-1（a）所示。

（2）阳离子：核电荷数>核外电子数，如图1-2-1（b）所示。

（3）阴离子：核电荷数<核外电子数，如图1-2-1（c）所示。

4. 元素性质与元素的原子核外电子排布的关系

（1）稀有气体的不活泼性：稀有气体元素的原子最外层有8个电子（氦是2个电子），处于稳定结构，因此化学性质稳定，一般不跟其他物质发生化学反应。

（2）非金属性与金属性（一般规律）如表1-2-1所示。

（二）元素性质呈周期性变化

以第3周期元素（11号到17号）为例进行说明，如表1-2-2所示。

（三）元素的金属性和非金属性强弱的判断依据

1. 金属性

（1）与水（或酸）反应的难易：与水（或酸）反应越容易，金属性越强。

（2）金属单质之间的置换反应：一般来说，活泼的金属能将不活泼的金属从它们的盐溶液中置换出来。例如，Fe+Cu2+═Cu+Fe2+，则金属性Fe>Cu。

（3）金属阳离子的氧化性强弱：阳离子的氧化性越强，对应金属的金属性越弱。例如，氧化性Na+<Mg2+，则金属性Na>Mg。

（4）最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强。例如，碱性NaOH>Mg（OH）2，则金属性Na>Mg。

（5）金属活动顺序表。

2. 非金属性

（1）非金属单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性：非金属性越强，其单质与氢气越容易化合，生成的氢化物越稳定。

（2）非金属单质间的置换反应：非金属性强的单质能置换出非金属性弱的单质。例如，Cl2+2Br-═2Cl-+Br2，则非金属性Cl>Br。

（3）非金属阴离子还原性强弱：阴离子还原性越强，对应非金属单质的氧化性越弱。例如，还原性S2->Cl-，则非金属性Cl>S。

（4）最高价氧化物对应水化物的酸性强弱（除F外）：非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强。例如，酸性HClO4>H2SO4，则非金属性Cl>S。

（5）与变价金属反应生成物的价态高低，金属元素在产物中价态越高，则说明该非金属元素的非金属性越强。例如，，则非金属性Cl>S。

（四）元素周期表的应用

1. 预测元素的性质（由递变规律推测）

解答的关键是根据该元素同族其他元素的性质，根据递变规律，加以推测判断，如表1-2-4所示。

2. 按周期表的位置寻找元素

启发人们在一定区域内寻找新物质（农药、半导体、催化剂等）。制造农药的元素，氟、氯、硫、磷在周期表中占有一定区域。半导体材料在周期表里金属与非金属分界处，如硅、锗、硒、镓等。过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。

3. 微粒半径大小比较中的规律

（1）对于原子半径。

① 同周期元素的原子从左至右逐渐减小（稀有气体元素除外），如Na>Mg>Al>Si。

② 同主族元素的原子从上到下逐渐增大，如Li<Na<K，O<S<Se。

（2）对于离子半径。

① 同种元素的不同微粒，核电荷数相同，电子层数多的半径大，电子数越多的半径越大，如Fe3+<Fe2+，H+<H<H-，C1<C1-。

② 电子层结构相同（核外电子排布相同）的离子半径（包括阴、阳离子）随核电荷数的增加而减小，如O2->F->Na+>Mg2+>Al3+。

③ 同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。

④ 同周期元素形成的阳离子，从左到右阳离子半径逐渐较小，阴离子半径也逐渐减小。

（五）位置、结构、性质关系

位置、结构、性质关系如图1-2-2所示。

三、全能突破

基础演练

1. 下列微粒的结构示意图中，表示氟离子的是（　）。

2. 元素性质呈周期性变化的决定因素是（　）。

A. 元素原子半径大小呈周期性变化

B. 元素原子量依次递增

C. 元素原子最外层电子排布呈周期性变化

D. 元素的最高正化合价呈周期性变化

3. 下列说法肯定错误的是（　）。

A. 某原子K层上只有一个电子

B. 某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍

C. 某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍

D. 某离子的核电荷数与最外层上的电子数相等

4. 铊是超导材料的组成元素之一，铊在周期表中位于第6周期，与铝同主族，元素符号是Tl。以下对铊的性质的推析不正确的是（　）。

A. 铊是易导电的银白色金属

B. 能生成+3价离子

C. 氢氧化铊可能是两性氢氧化物

D. Tl3+的氧化能力比Al3+强

5. 砷为第4周期ⅤA族元素，根据它在元素周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质（　）。

A. 砷在通常状况下是固体

B. 可以有+3、-3、+5等多种化合价

C. As2O5对应水化物酸性比H3PO4弱

D. 砷的还原性比磷弱

6. 下列各组元素最高价氧化物对应水化物碱性渐弱，酸性渐强的是（　）。

A. NaOH、Mg（OH）2、H3PO4、H2SO4

B. KOH、NaOH、HClO4、H2SO4

C. Be（OH）2、Ca（OH）2、HBrO4、HClO4

D. Mg（OH）2、Ba（OH）2、H3PO4、H2SO4

7. 下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是（　）。

A. Li、Na、K

B. Ba2+、Ca2+、Mg2+

C. Ca2+、Cl-、K+

D. N、O、F

8. 下列递变规律情况不正确的是（　）。

A. Na、Mg、Al原子半径依次增大

B. Na、Mg、Al氧化物的水化物碱性依次减弱

C. P、S、Cl最高正价依次升高

D. P、S、Cl最高价氧化物的水化物酸性依次增加

能力提升

9. 下列事实与碳、硅的非金属性强弱无关的是（　）。

A. CH4的热稳定性强于SiH4

B. H2CO3的酸性强于H2SiO3

C. CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2却不溶于水

D. 碳、硅同主族，原子半径碳小于硅

10. X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中相对位置如图1-2-3所示，Y是地壳中含量最高的元素。下列说法不正确的是（　）。

A. Z的原子半径大于Y

B. Y的非金属性强于W

C. W的氧化物对应的水化物都是强酸

D. X、Z的最高价氧化物均可与NaOH溶液反应

11. X、Y均为元素周期表中前20号元素，其简单离子的电子层结构相同。下列说法正确的是（　）。

A.由mXa+与nYb-，得m+a=n-b

B. X2-的还原性一定大于Y-

C. X、Y一定不是同周期元素

D. 若X的原子半径大于Y，则气态氢化物的稳定性HmX一定大于HnY

12. A、B、C均为短周期元素，A、B同周期，A、B、C形成的简单离子分别为A2-、B2+、C-，B2+和C-具有相同的电子层结构。下列说法正确的是（　）。

A. 原子序数：B>C>A

B. 原子半径：A>B>C

C. 离子半径：A2->C->B2+

D. 原子最外层电子数：A>C>B

13. 下列排列顺序不正确的是（　）。

A. 热稳定性：H2O>NH3>PH3

B. 原子半径：Si>Na>O

C. 碱性：CsOH>KOH>NaOH

D. 失电子能力：K>Na>Mg

14. 已知16S和34Se位于同一主族。下列关系正确的是（　）。

A. 热稳定性：HF>HC1>H2S

B. 原子半径：Br>Se>C1

C. 还原性：S2->Se2->C1-

D. 酸性：HBrO4>HClO4>H2SO4

15. A、B两种原子，A原子M层比B原子M层少3个电子，B原子L层电子数恰好是A原子L层的两倍，则A元素是（　）。

A. O

B. Si

C. C

D. Mg

16. A、B、C、D、E是同一周期的5种主族元素，A和B的最高价氧化物对应的水化物均呈碱性，且碱性B>A，C和D的气态氢化物的稳定性C>D；E是这5种元素中简单离子半径最小的元素，则它们的原子序数由大到小的顺序是（　）。

A. A、B、C、D、E

B. C、D、E、A、B

C. B、A、D、C、E

D. C、D、A、B、E

17. 甲、乙、丙、丁为4种短周期元素，在周期表中，甲与乙、丙、丁在周期表中的位置关系如图1-2-4所示（原子序数：乙>丙）。丁的原子序数与乙、丙原子序数之和相等，4种元素原子的最外层电子数之和为24。下列判断正确的是（　）。

A. 元素甲的简单气态氢化物稳定性比乙的强

B. 元素乙在周期表中的位置为第2周期第VIA族

C. 元素丙和元素丁的最高价氧化物对应的水化物均为强酸

D. 4种元素的简单阴离子半径从大到小顺序为丁>乙>丙>甲

18. 几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表1-2-5所示。

下列叙述正确的是（　）。

A. X、Z元素的金属性：X<Z

B. 气态氢化物的稳定性：R>W

C. Y的最高价氧化物既能溶于H2SO4又能溶于NaOH

D. 一定条件下，R单质与常见的W单质能直接生成RW2

19. 有X、Y两种元素，原子序数≤20，X的原子半径小于Y，且X、Y原子的最外层电子数相同（选项中m、n均为正整数）。下列说法正确的是（　）。

A. 若X（OH）n为强碱，则Y（OH）n也一定为强碱

B. 若HnXOm为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性

C. 若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2

D. 若Y的最高正价为+m，则X的最高正价一定为+m

20. 实验探究：探究碳、硅元素的非金属性的相对强弱。根据要求完成下列各小题。

（1）实验装置如图1-2-5所示。

填写所示仪器名称：A为_____，B为_____。

（2）实验步骤：连接仪器、________、加药品后，打开a，然后滴入浓硫酸，加热。

（3）问题探究（已知酸性强弱为亚硫酸>碳酸）。

① 铜与浓硫酸反应的化学方程式是_______________。装置E中足量酸性KMnO4溶液（具有强氧化性）的作用是________。

② 能说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强的实验现象是____________________。

③ 依据试管D中的实验现象，能否证明硫元素的非金属性强于碳元素的非金属性？_____（填“能”或“否”）。原因是____________________。试管D中发生反应的离子方程式是_______________。

21. A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增。A元素原子核内无中子，B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，D是地壳中含量最多的元素，E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的元素。请用化学用语回答下列问题。

（1）推断B在元素周期表中的位置：________。

（2）写出A与D形成的10电子阳离子的化学式：_____。

（3）E、F、G三种元素所形成的简单离子，半径由大到小的顺序是________。

（4）在Fe和Cu的混合物中，加入一定量的C的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液，充分反应后剩余金属m1g，再向其中加入一定量的稀硫酸，充分反应后剩余金属m2g。下列说法正确的是_____。

A. m1一定大于m2

B. 剩余固体m2中一定没有单质Cu

C. 加入稀硫酸前、后的溶液中肯定都有Fe2+

D. 加入稀硫酸前、后的溶液中肯定都有Cu2+

高考链接

22. （广东）短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增，其原子的最外层电子数之和为13。X与Y、Z位于相邻周期，Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者Y原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是（　）。

A. X的氢化物溶于水显酸性

B. Y的氧化物是离子化合物

C. Z的氢化物的水溶液在空气中存放不易变质

D. X和Z的最高价氧化物对应的水化物都是弱酸

巅峰突破

23. 根据表1-2-6中信息判断以下叙述，正确的是（　）。

A. 氢化物的沸点为H2T<H2R

B. 单质与稀盐酸反应的速率为L<Q

C. M与T形成的化合物具有两性

D. L2+与R2-的核外电子数相等