第二单元　元素周期律 元素周期表
1．了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。掌握同一周期、同一主族元素的原子结构与元素性质的递变规律。
2．了解元素(主族和零族)原子结构、在周期表中的位置、性质及其它们之间的关系。
1．金属性和非金属性强弱的比较方法。
2．微粒半径的大小比较方法。
3．“位—构—性”之间的推断。
4．元素周期律的实验探究。
概念：_____________随着__________的递增而呈周期性变化的规律。
实质：元素原子的_______________随着元素核电荷数的递增发生周期性变化。
一、元素周期律
1．元素周期律
元素的性质
原子序数
核外电子排布
(1)对于元素Li、Na、K：
原子半径由小到大的顺序为_____________；
金属性由强到弱的顺序为_____________ ；
单质与水反应的剧烈程度由强到弱的顺序为____________；
最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱的顺序为
______________________ 。
(2)对于元素Cl、Br、I：
原子半径由小到大的顺序为____________；
非金属性由强到弱的顺序为___________；
单质与氢气化合由易到难的顺序为： ___________；
其氢化物的稳定性由弱至强的顺序为： _______________；
最高价氧化物对应水化物的酸性由弱至强的顺序为
_______________________。
2．同主族元素性质的递变规律
Li＜Na＜K
K＞Na＞Li
K＞Na＞Li
KOH＞NaOH＞LiOH
Cl＜Br＜I
Cl＞Br＞I
Cl＞Br＞I
HI＜HBr＜HCl
HIO4＜HBrO4＜HClO4
现有元素：Na、Mg、Al、S、Cl。
(1)五种元素的原子半径由大到小的顺序为：______________ ___________。
其简单离子的半径由大到小的顺序为： __________________ _____________ 。
(2)Na、Mg、Al单质置换水或酸中的氢，由易到难的顺序为： _____________；最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱的顺序为：____________________________。
(3)S、Cl2与氢气化合时，由易到难的顺序为：_______，气态氢化物的稳定性由强至弱的顺序为__________，最高价氧化
物对应水化物的酸性由强至弱的顺序为______________。
3．同周期元素性质的递变规律
Na＞Mg＞Al
＞S＞Cl
S2－＞Cl－＞Na＋＞
Mg2＋＞Al3＋
Na＞Mg＞Al
NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3
Cl2＞S
HCl＞H2S
HClO4＞H2SO4
二、元素周期表
1．原子序数
按照核电荷数由小到大的顺序给元素所编的序号，原子序数＝____________＝ ____________ 。
2．编排原则
核电荷数
核外电子数
3．结构
(1)周期(7个横行，7个周期)
2
8
8
18
32
18
2
10
18
36
54
(2)族(18列，16个族)
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
8、9、10
18
同周期的第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序数一定相差1吗？
提示　不一定。第2、3周期是短周期，同周期的第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序数相差1，第4、5周期两主族间隔了10种过渡元素，故原子序数相差11，第6、7周期两主族中间还包括了镧系和锕系，共隔了24种元素，原子序数相差25。
4．元素的分区(□内填元素符号)
(1)分界线：沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。
(2)各区位置：分界线左下方为___________区，分界线右上
方为____________ 。
(3)分界线附近元素的性质：既表现__________的性质，又表现____________的性质。
金属元素
非金属元素
金属元素
非金属元素
元素周期表中含有元素种类最多的族是哪一族？
提示　ⅢB族，因为包括第6周期镧系和第7周期锕系，共32种元素。
三、元素周期表和元素周期律的应用
1．科学预测
为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
2．寻找新材料
周期表的结构可以总结为：“七个横行七周期，三短三长一不全；十八纵行十六族，七主七副一八一0”。
除短周期外，族序数从左到右的顺序为：ⅠA→ⅡA→ⅢB→…→ⅦB→Ⅷ→ⅠB→ⅡB→ⅢA→…→ⅦA→0族。

(1)金属性强弱的判断依据
①元素的单质与水或酸反应置换出氢的难易或反应的剧烈程度。
一个巧记…………………………………………………………………………………………
两个依据…………………………………………………………………………………………
②元素的最高价氧化物对应的水化物即氢氧化物的碱性强弱。
③元素的单质的还原性。
④对应离子的氧化性强弱(Fe3＋除外)。
⑤相互置换反应。
⑥原电池反应中正负极。
(2)非金属性强弱判断依据
①与H2反应生成气态氢化物的难易或反应的剧烈程度或生成气态氢化物的稳定性强弱。
②元素最高价氧化物对应的水化物酸性强弱。
③相互置换反应。
④单质的氧化性强弱。
⑤对应离子的还原性强弱。
1．主族的化合价与原子结构的关系
最高正价＝最外层电子数(O、F除外)
|负化合价数|＝8－最外层电子数
2．微粒半径大小比较方法
两种技巧…………………………………………………………………………………………
这一部分的学习主要是“位－构－性”的理解与应用，因此金属性与非金属性的比较方法是基础，在这基础上掌握同周期、同主族的递变规律。周期表的学习告诉大家一个好方法：自己画一个较完整的周期表，这样对周期表的结构就能掌握好，另外记住稀有气体的原子序数对推断题很有用。

短周期中O有正价，但没有最高正价，F无正价，因此在做题时遇到短周期元素最高正价为＋6或＋7一定是硫或氯。
我的体会………………………………………………………………………………………
我的警示………………………………………………………………………………………
如何用原子结构理论来解释同一周期元素(稀有气体除外)、同一主族元素性质的变化规律？
提示　(1)用原子结构理论来解释同一周期元素(稀有气体元素除外)性质的变化规律：
同一周期元素的原子，核外电子层数相同，从左到右随着核电荷数的递增，最外层的电子数逐渐增加，核与最外层上的电子之间的吸引力增加，所以原子半径逐渐减小，元素的原子得电子的能力逐渐增强，失电子的能力逐渐减弱。
结论：同一周期的元素，从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
问题征解………………………………………………………………………………………
(2)用原子结构理论来解释同一主族元素性质的变化规律：
同一主族元素的原子，最外电子层上的电子数相同，所以性质具有相似性。由于它们自上而下随着核电荷数的增大，电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，核与最外层上的电子之间的吸引力逐渐减弱。所以，元素的原子得电子的能力逐渐减弱，失电子的能力逐渐增强。这就是它们性质上的差异性。
结论：同一主族的元素，由于原子结构上的相似性和差异性，使得它们之间具有相似性和递变性。自上而下元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
必考点31　同周期同主族原子结构和元素性质的递变规律
(2012·北京理综，9)已知33As、35Br位于同一周期。下列关系正确的是 (　　)。
A．原子半径：As＞Cl＞P
B．热稳定性：HCl＞AsH3＞HBr
C．还原性：As3－＞S2－＞Cl－
D．酸性：H3AsO4＞H2SO4＞H3PO4
思维引入　As、Br处于第4周期，As为ⅤA族，Br为ⅦA元素，根据递变性规律判断。
【典例1】
解析　解答本题主要从元素周期表、元素周期律的角度分析，要了解同一主族、同一周期元素性质的递变规律。同一周期原子半径从左到右依次减小，A选项中P的原子半径大于Cl，A错；非金属性越强，其气态氢化物越稳定，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，故B选项中热稳定性：HCl＞HBr＞AsH3；D选项中酸性：H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4，B、D均错；S和Cl处于同一周期，故还原性：S2－＞Cl－，而As和Se处于同一周期，还原性：As3－＞Se2－，而S和Se又处于同一主族，还原性：Se2－＞S2－，故C正确。
答案　C
综上所述，随着原子序数的递增，元素金属性和非金属性呈周期性变化。
(2013·淮安摸底)短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中
的位置如图 所示，其中T所处的周期序数
与主族序数相等。下列说法正确的是 (　　)。
A．元素Q的非金属性比R强
B．离子半径的大小顺序：r(Tm＋)>r(Wn－)
C．元素Q的氧化物均为酸性氧化物
D．元素T与元素R的最高正价之和为8
解析　由题可知T为铝，则Q为碳、R为氮、W为硫。同一周期从左往右，非金属性越来越强，A错误；S2－比Al3＋多一个电子层，B错误；C项中CO为不成盐氧化物，错误。
答案　D
【应用1】
(1)短周期元素原子序数差＝族序数差；
(2)两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差。两元素分布在过渡元素两侧时，四或五周期元素原子序数差＝族序数差＋10，六、七周期元素原子序数差＝族序数差＋24；
(3)同周期ⅡA、ⅢA元素原子序数差可能是：1(2，3周期)，11(4，5周期)，25(6，7周期)。含元素最多的族是ⅢB族。
必考点32　对周期表结构的考查
元素周期表结构中隐含的两条规律：
1．同周期主族元素原子序数差的关系
(1)ⅠA族元素随电子层数的增加，原子序数依次相差2、8、8、18、18、32；
(2)ⅡA族和0族元素随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32。
(3)ⅢA～ⅦA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32。
2．同主族、邻周期元素的原子序数差的关系
锎是锕系中的一种元素，1 mg锎( )每秒钟约能释放出2.34×109个中子，在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法错误的是 (　　)。
A．锎位于元素周期表第6周期
B. 和 互为同位素
C. 中，质子数和电子数均为98
D. 的中子数与质子数之差为154
思维引入　由质子数确定原子序数，再由稀有气体的原子序数确定在周期表中位置。
【典例2】
答案　AD
由原子序数速推元素在元素周期表中的位置。如已知元素的原子序数，要确定元素在元素周期表中的位置，其方法如下：
(1)甲、乙是元素周期表中同一主族的两种相邻元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能是________(填序号)。
A．x＋2 B．x＋4 C．x＋8 D．x＋18
(2)若甲、乙分别是同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素，原子序数分别为m和n，则下列关于m和n的关系不正确的是________(填序号)。
A．n＝m＋1 B．n＝m＋18
C．n＝m＋25 D．n＝m＋11
【应用2】
解析　因前6周期中元素的数目分别为2、8、8、18、18、32；同一主族中乙的原子序数可以是x＋2、x＋8、x＋18、x＋32，也可以是x－2、x－8、x－18、x－32。对于第1、2、3周期，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数只相差1，而对于第4、5周期来说，由于存在过渡元素，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数则相差11；而对于第6、7周期来说，由于存在镧系和锕系元素，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数则相差25。
答案　(1)B　(2)B
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质，元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的主要性质，故三者之间可相互推断。
即：元素的原子结构 元素在周期表中的位置
元素的主要性质。
必考点33　 “位—构—性”的应用
1．“位—构—性”之间的关系
(1)掌握四个关系式
①电子层数＝周期数，②质子数＝原子序数，③最外层电子数＝主族序数，④主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，负价＝主族序数－8。
(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律
①各周期元素种数；②稀有气体元素的原子序数及在周期表中的位置；③同主族上下相邻元素原子序数的关系。

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：(1)元素的金属性、非金属性。(2)气态氢化物的稳定性。(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。
2．结构与位置互推是解题的基础
3．性质与位置互推是解题的关键
(1)电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性强弱。(2)同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似。(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点。(4)判断元素金属性和非金属性强弱。
4．结构和性质的互推是解题的要素
(2012·盐城二模)X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的5种短周期主族元素，X、Z同主族，Y、Q同主族，X是周期表中所有元素原子半径最小的，Y是所有元素中非金属性最强的元素，W元素所处周期的序数等于其族序数。下列说法正确的是 (　　)。
A．离子半径：Q＞Y＞Z＞W
B．Z3WY6是工业上冶炼W的助熔剂
C．Y与X、Y与Z形成的化合物化学键类型相同
D．Z、Q形成的化合物水溶液通入Y单质可置换出单质Q
思维引入　根据原子结构特征及性质特征推断出X、Y、W，再结合位置关系，推出Z、Q。
【典例3】
解析　X为氢，Y为氟，则Z为钠，Q为氯，W为铝。A项，离子半径：r(Cl－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Al3＋)，正确；B项，氧化铝的熔点高，电解时加Na3AlF6降低熔化温度，正确；C项，HF中存在共价键，NaF中存在离子键，错误；D项，F2通入NaCl溶液中，F2与水反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2，不能置换出Cl2，错误。
答案　AB
(1)熟练掌握元素的性质特点、原子结构特点，充分运用“位—构—性”的相互关系。
(2)建立合理的思维模式
——元素推断的思维途径和方法
A、B、C、D四种短周期元素，原子序数依次增大。A、D同族，
【应用3】
B、C同周期。A、B组成的化合物甲为气态，其中A、B的原子数之比为4∶1，由A、C组成的两种化合物乙、丙都是液态，乙中A、C原子数之比为1∶1，丙中A、C原子数之比为2∶1，由D、C组成的两种化合物丁和戊都是固体，丁中D、C原子数之比为1∶1，戊中D、C原子数之比为2∶1，写出下列物质的化学式：甲________，乙________，丙________，丁________，戊________。
解析　根据原子个数比为4∶1的气态化合物，直觉将甲猜为CH4，再根据乙、丙分别是由A、C元素形成的原子数之比的1∶1、2∶1的液态化合物，直觉将乙猜为H2O2，丙猜为H2O；根据A、D同主族，顺推A、B、C、D四种元素分别为氢、碳、氧、钠，最后根据B、C同周期，D、C形成原子个数比为1∶1、2∶1的固体化合物，分别为Na2O2、Na2O符合实际，则猜想正确。
答案　CH4　H2O2　H2O　Na2O2　Na2O
1．“序、层”规律
(1)若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同，则“阴前阳后”即阴离子在前一周期，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。
2．“序、价”规律
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”。
1．X和Y是短周期元素，二者能
形成化合物X2Y3，若Y的原子
序数为n，则X的原子序数不可能是 (　　)。
A．n－8 B．n－3 C．n－1 D．n＋5
解析　由化学式X2Y3可知，X为＋3价，Y为－2价，即X可能为第ⅢA族或第ⅤA族元素。有如下几种可能
(1)ⅢA　　ⅥA　　(2)ⅤA　　ⅥA
X　　　Y　　　　X　 　　Y
5B 8O 7N 8O
13Al 16S 15P 16S
当场指导
据以上分析，可知答案为A。
另解：由化学式X2Y3知，X、Y的原子序数，一个为奇数一个为偶数，根据“序、价”规律可判断A项符合题意。
答案　A
2．X、Y、Z是三种主族元素，
如果Xn＋阳离子与Yn－阴离子
具有相同的电子层结构，Zn－阴离子半径大于Yn－阴离子半径，则三种元素的原子序数由大到小的顺序是(　　)。
A．Z>X>Y B．X>Y>Z
C．Z>Y>X D．X>Z>Y
解析　根据“序、层”规律可知，X元素在Y元素的下一周期，Z元素在X同周期或下几个周期，故三种元素的原子序数大小顺序为Z>X>Y。
答案　A
Hold住考向
名师揭秘
主要考查原子核外电子排布规律；判断元素“位、构、性”的关系；元素的金属性、非金属性强弱的比较；粒子半径大小的比较。预测2014年的高考仍会结合元素周期表，原子结构考查元素性质的周期性变化，同时融合元素化合物知识及其他化学理论知识。
1．(2012·山东理综，9)下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是 (　　)。
A．非金属元素组成的化合物中只含共价键
B．ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
D．ⅦA族元素的阴离子还原性越强，其最高价氧化物
对应水化物的酸性越强
对元素周期律的考查
解析　本题考查了原子结构、元素性质判断、化学键的判断等知识。NH4Cl全部由非金属元素组成，但含有离子键和共价键，A项错误；同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，各周期中ⅠA族金属元素的金属性最强，B项正确；同种元素的原子的质子数相同，但中子数不一定相同，C项错误；ⅦA族元素的阴离子还原性越强，则元素的非金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，D项错误。
答案　B
2．(2012·广东理综，22)下图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是 (　　)。
A．原子半径：Z＞Y＞X
B．气态氢化物的稳定性：R＞W
C．WX3和水反应形成的化合物是离子化合物
D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
解析　因为是短周期元素，结合元素的化合价以及原子序数可知，这五种元素分别为O、Na、Al、S、Cl，故原子半径Na＞Al＞O，A错；气态氢化物稳定性HCl＞H2S，B正确；SO3与水反应生成的H2SO4是共价化合物，C错；NaOH和Al(OH)3反应生成NaAlO2和H2O，D正确。
答案　BD
3．(2011·福建理综，7)依据元素周期表及元素周期律，下列推断正确的是 (　　)。
A．H3BO3的酸性比H2CO3的强
B．Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强
C．HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强
D．若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则原子序数：R＞M
解析　本题主要考查原子结构、元素周期律和元素周期表。非金属性：C＞B，则酸性：H2CO3＞H3BO3，A项错误；Be、Mg属于同一主族，金属性：Mg＞Be，故碱性：Mg(OH)2＞Be(OH)2，B项正确；元素的非金属性：Cl＞Br＞I，故氢化物稳定性：HCl＞HBr＞HI，C项错误；若M＋和R2－核外电子层结构相同，则原子序数：M＞R，D项错误。
答案　B
1．(2012·福建理综，8)短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如右图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　)。
对元素周期表结构的考查
A．最简单气态氢化物的热稳定性：R＞Q
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q＜W
C．原子半径：T＞Q＞R
D．含T的盐溶液一定显酸性
解析　本题考查了元素的推断以及常见元素的性质，意在考查学生逻辑推理能力。由各元素在周期表的位置可知R位于第2周期，其余三种位于第3周期，故T为Al元素，则R、Q、W分别为N、Si、S元素，气态氢化物的稳定性NH3＞SiH4，A项正确；酸性H2SO4＞H2SiO3，B项正确；原子半径Al＞Si＞N，C项正确；AlCl3溶液显酸性而NaAlO2溶液显碱性，D项不正确。
答案　D
2．(2011·江苏，5)短周期元素X、
Y、Z、W、Q在元素周期表中
的相对位置如图所示。下列说
法正确的是 (　　)。
A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B．原子半径的大小顺序为：rX＞rY＞rZ＞rW＞rQ
C．离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同
D．元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强
解析　由元素的相对位置关系可推得：X为N，Y为O，Z为Al，W为S，Q为Cl。主族元素的最高正价等于最外层电子数，N为＋5价，Al为＋3价，两者之和为8，A对；电子层数越多，原子半径越大，同一周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径大小顺序为：rZ＞rW＞rQ＞rX＞rY，B错；O2－和Al3＋的离子结构示意图与Ne相同，核外电子数和电子层数均相同，C错；非金属性S＜Cl，则酸性H2SO4＜HClO4，D错。
答案　A
3．(2010·广东，10)短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如表所示，下面判断正确的是 (　　)。

A. 原子半径：丙＜丁＜戊
B．金属性：甲＞丙
C．氢氧化物碱性：丙＞丁＞戊
D．最外层电子数：甲＞乙
解析　同周期元素的原子半径由左到右逐渐减小，故A错；同主族元素金属性自上而下逐渐增强，B错；同周期元素从左至右金属性逐渐减弱，对应碱的碱性也是减弱的，C正确；D错。
答案　C
1．(2012·江苏化学，12)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，Y原子的最外层只有2个电子，Z单质可制成半导体材料，W与X属于同一主族。下列叙述正确的是
(　　)。
A．元素X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
B．元素W的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的弱
C．化合物YX、ZX2、WX3中化学键的类型相同
D．原子半径的大小顺序：rY＞rZ＞rW＞rX
“位—构—性”的应用
解析　本题考查元素推断以及元素周期律。X的最外层电子数为其内层电子总数的3倍，则X为O元素；Y最外层有2个电子，且为原子序数大于O的短周期元素，则Y为Mg元素；Z单质为半导体材料，则Z为Si元素；W与X同主族，则W为S元素。O元素的非金属性强于S元素，故H2O的热稳定性强于H2S，A项正确；S元素的非金属性强于Si元素，则H2SO4的酸性强于H2SiO3，B项错；MgO中为离子键，SiO2、SO3中为共价键，C项错；原子半径：Mg＞Si＞S＞O，D项正确。
答案　AD
2．(2011·广东，22)短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲与丙同主族，丁原子最外层电子数与电子层数相等，则 (　　)。
A．原子半径：丙＞丁＞乙
B．单质的还原性：丁＞丙＞甲
C．甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物
D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应