第 14 讲 元素周期表和元素周期律 【知识梳理】 一、元素周期表和元素周期律 1．元素周期表的结构： 元素周期表的结构 短 周 周 期 期 长 周 位置与结构的关系 周期序数 元素的种数 第一周期 2 第二周期 8 第三周期 8 第四周期 18 第五周期 18 第六周期 32 第七周期 不完全周期 ① 周期序数＝原子核外电子层数 ② 对同主族(nA 族)元素，若 n≤2， 则该主族某一元素的原子序数与上 一周期元素的原子序数的差值为上 一周期的元素种数；若 n≥3，则该 主族某一元素的原子序数与上一周 期元素的原子序数的差值为同周期 期 的元素种数 主 ⅠA 族～ 由长周期元素和短周 族 ⅦA 族 期元素共同构成的族 零族 族 最外层电子数=主族序数=价电子数 第 18 纵行 最外层电子数为 8（He 除外） 副 ⅠB 族～ 只由长周期元素构成 最外层电子数一般不等于族序数 族 ⅦB 族 的族 （第Ⅰ B 族、Ⅱ B 族除外），最外 层电子数只有 1～7 个 第Ⅷ族 第 8、9、10 纵行 （1）元素周期表中最外层电子数规律：最外层电子数为 1 的元素有主族（IA 族）、副族（IB、VIII 族部 分等）；最外层电子数为 2 的元素有主族（IIA 族）、副族（IIB、IIIB、IVB、VIIB 族）、0 族 （He）、VIII 族（26Fe、27Co 等）；最外层电子数在 3—7 之间的元素一定是主族元素；最外层电子数为 8 的元素：0 族（He 除外）。 （2）元素周期表中数目规律：元素种类最多的是第 IIIB 族（32 种）；同周期第 IIA 族与第 IIIA 族元素的 原子序数之差有以下三种情况：第 2、3 周期（短周期）相差 1，第 4、5 周期相差 11，第 6、7 周期相差 25；设 n 为周期序数，每一周期排布元素的数目为：奇数周期为 (n+1)2/2，偶数周期为(n+2)2/2。 （3）元素周期表中分界线规律：位于金属与非金属之间的分界线，右上方的元素为非金属（周期表中的 颜色为深绿色），在此可以找到制造农药的元素（如 Cl、P 等），左下角为金属元素（H 除外），分界线 两边的元素一般既有金属性，又有非金属性；能与酸和碱反应（如 Be、Al 等），还可找到制造半导体材 料的元素（如 Si、Ge 等）。 （4）元素周期表中对角线规律：金属与非金属分界线对角（左上角与右下角）的两主族元素性质相似， 主要表现在第 2、3 周期（如 Li 和 Mg、Be 和 Al、B 和 Si）。 （5）元素周期表的应用：预测元素的性质；按周期表的位置在一定区域内寻找新物质(农药、半导体、催 化剂等)。 2．元素周期律： 定义 元素性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化 实质 元素性质的周期性递变是核外电子排布周期性变化的必然结果 核外电子排 同周期，从左至右，最外层电子 数由 1 递增至 8(若 K 层为最外层则 布 由 1 递增至 2)而呈现周期性变化 同周期，从左至右，原子半径由大到小(稀有气体元素除外)呈周期性 原子半径 变化。原子半径由电子层数和核电荷数多少决定，它是反映结构的 一个参考数据 同周期，从左至右，最高正价由由+1 递变到+ 7，从中部开始有负价， 主要化合价 从 -4 递变至-1， (稀有气体元素化合价为零)， 呈周期性变化。元素 主要化合价由元素原子的最外层电子数决定，一般存在下列关系： 最高正价数＝最外层电子数=8-｜最低负价｜ 同周期，从左至右，金属性渐弱，非金属性渐强，最高氧化物的水 元素的性质 化物的碱性渐弱，酸性渐强，呈周期性变化。这是由于在一个周期 内的元素，电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，核对外层电子 引力渐强，使元素原子失电子渐难，得电子渐易，故有此变化规律 （1）在周期表中，元素的化学性质遵循以下递变规律：同周期元素，从左到右，金属性依次减弱，非金 属性依次增强。同主族元素，从上到下，金属性依次增强，非金属性依次减弱。金属性越强，单质的还原 性越强，对应离子的氧化性越弱，单质与水或酸反应越剧烈，越容易置换出氢，最高价氧化物的水化物的 碱性越强，热稳定性越强；非金属性越强，单质的氧化性越强，对应离子的还原性越弱，单质与氢气反应 越剧烈，氢化物越稳定，最高价氧化物的水化物的酸性越强。 （2）微粒半径大小比较中的规律 同周期 随原子序数递增，原子半径减小。如： r（Na）＞r（ MMg）＞ r（Al）＞ r（Si）＞r（P）＞r（S）＞r（Cl） 随原子序数递增，原子或离子半径减小。如： r（Li）＜r（Na）＜r（k）＜ 同主族 r（Rb）＜r（Cs），r（Li+）＜r（Na+）＜r（k+）＜r（Rb+）＜r（Cs+），r（F ）＜r（Cl—）＜r（Br—）＜r（I—） — 同电子层 核 电 荷 数 越 大 ， 离 子 半 径 越 小 。 如 ： r （ O2— ） ＞ r （ F— ） ＞ r （ Na+ ） ＞ r（Mg2+）＞r（Al3+） 同元素 阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子。如：r（Cl-）＞ r（Cl），r（Fe）＞r（Fe2+）＞r（Fe3+） （3）元素金属性（非金属性）相对强弱的判断规律 元素的性质 本质 判断的一般依据 元素的原子失电子的能 与水或酸(非氧化性)反应置换出氢的难易 力（与失电子的数目无 元素金属性 关），原子越容易失去 电子，元素金属性越强 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 水溶液中单质间的置换反应 原电池中的正负极(Mg—Al---NaOH 溶液例外) 阳离子在电解池中阴极上的放电顺序 反之则弱。 元素的原子得电子的能 力（与得电子的数目无 元素的非金属性 关），原子越容易得到 电子，元素非金属性越 与氢气化合的难易 气态氢化物的稳定性 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 水溶液中单质间的置换反应（单质作氧化剂） 阴离子的还原性 强；反之则弱。 例题 1、下列说法正确的是 。 ① 原子序数为 15 的元素的原子半径小于 N 原子半径 ② 第Ⅶ A 族元素是同周期中非金属性最强的元素 ③Li、Na、K、Rb 的氧化物对应水化物的碱性依次减弱 ④B、C、N、O、F 原子半径依次增大 ⑤ 第三周期元素的离子 半径从左到右逐渐减小 ⑥ⅠA 族元素的金属性比Ⅱ A 族元素的金属性强 ⑦ⅥA 族元素的氢化物中，稳定性最好的其沸点也最高 ⑧ 原子序数为 12 的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性大于 Al(OH)3 ⑨ 元素性质呈现周期性变化的根本原因是原子半径呈周期性变化 ⑩ 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 ⑪ 若 M＋和 R2－的核外电子层结构相同，则原子序数：R>M ⑫ 第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强 二、“位构性”和元素推断 1．元素推断题的一般思路 2．由主族元素在周期表中的位置推断 元素周期表的结构(能区分长短周期、主副族、每周期的元素数目等)是解题的基础，一定要心中有“表”。主 族元素在周期表中的特殊位置：族序数等于周期数的元素有 H、Be、Al；族序数等于周期数 2 倍的元素有 C、S；族序数等于周期数 3 倍的元素有 O；周期数是族序数 2 倍的元素有 Li；周期数是族序数 3 倍的元素 有 Na；最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素有 C、Si；最高正价是最低负价绝对值 3 倍的短周期 元素有 S；除 H 外，原子半径最小的元素有 F；最高正价不等于族序数的元素有 O、F；第三周期原子半径 最大的元素有 Na。 3．由元素及其化合物的性质推断 常见元素及其化合物的特性是解题的关键，准确把握元素及其化合物性质，使元素推断变的轻松，快捷。 常见元素及其化合物的特性：形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态 氢化物中氢的质量分数最高的元素是 C；空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素是 N；地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素是 O；单质最轻 的元素是 H；最轻的金属单质是 Li；单质在常温下呈液态的非金属元素是 Br；金属元素是 Hg；最高价氧 化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素是 Al；元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的 水化物能起化合反应的元素是 N；能起氧化还原反应的元素是 S；元素的单质在常温下能与水反应放出气 体的短周期元素是 Li、Na、F。 4．由“位”、“构”、“性”的关系推断 例题 2、短周期元素 A、B、C、D 原子序数依次增大，A 的单质是最轻的气体，A、C 同主族，只有 C 是 金属元素，B 的最外层电子数是次外层电子数的 3 倍，B、C 的最外层电子数之和与 D 的最外层电子数相等。 (1)C 的原子结构示意图为____________。 (2)化合物 C2B2 中阴、阳离子个数比为________，其中含有的化学键类型为___________。 (3)化合物 CDB 是家用消毒剂的主要成分，其水溶液显碱性。请用离子方程式说明该化合物水溶液呈碱性 的原因是_________________________。 (4)A 单质、B 单质和由 A、B、C 三种元素组成的化合物水溶液可以设计成一种燃料电池，该电池负极的电 极反应式为_______________________。 (5)往 CD 溶液中滴加硝酸银溶液生成白色沉淀后，再滴加碘化钠溶液，可观察到的现象是__________，其 反应的离子方程式为___________________________。 【课时练习】 1．“医用酒精”和“84 消毒液”混合，产生 ZQ、X2W4Y、XW3Q 等多种物质，已知 W、X、Y、Z、Q 为原子 序数依次增大的短周期主族元素。下列叙述错误的是 A．简单气态氢化物热稳定性： Y>X B．W 与 Z 可形成离子化合物 ZW C．简单离子半径： Q->Y2->Z+ D．常温下，XW3Q 为气态，且 X、W、Q 均满足 8 电子稳定结构 2．下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价，根据下表信息判断正确的是 元素代号 L M Q R T 原子半径/nm 0.130 0.118 0. 090 0.102 0.073 主要化合价 +2 +3 +2 +6、-2 -2 A．简单氢化物的沸点:T<R B．最高价氧化物对应水化物的碱性:L<Q C．L2+与 R2-的核外电子数相等 D．M 与 T 形成的化合物具有两性 3．下列有关叙述：能说明元素 M 比 N 的非金