元素周期表
主讲人：王立新
基础知识
一．元素周期表结构
二．周期表中反映的主要规律：
项目
同周期（左→右）
同主族(上→下)
原子结构
核电荷数
电子层数
原子半径
逐渐增大
相同
逐渐减小
增大
增多
逐渐增大
性
质
化合价
最高正价由+1→+7。（氧氟除外），主族元素的负价数==（8-主族序数）
最高正价、负价数相同。（氧、氟除外）
最高正价=族序数
元素的金属性和非金属性
金属性渐弱，非金属性渐强
非金属性渐弱，金属性渐强
单质的氧化性、还原性
还原性减弱，氧化性增强
氧化性减弱，还原性增强
最高价氧化物对应的水化物酸碱性
碱性减弱，酸性增强
酸性减弱，碱性增强
气态氢化物稳定性
渐强
渐弱
三．元素周期表的应用：
1．结构—性质：用原子结构说明同周期，同主族元素性质的递变。
2．位置—性质：按位置寻找元素或物质。按位置比较元素性质，由性质判断位置，确定元素。
3．结构—位置：由元素原子的电子排布，确定在周期表中位置，推出是什么元素，或由周期表中的位置，确定其电子排布。
学习指导：
1．周期表中反映的主要规律的内在联系是什么？
2．周期表中的递变规律（规律“三角”）、相似规律。
3．如何用元素周期表来寻找一些具有特殊性质的物质？举例说明
例题解析：
1．周期表中相邻的A、B、C三种元素，A与B同周期，A与C同主族。已知三种元素的原子最外层电子数之和为19，三种元素的原子核中质子数之和为41，则这三种元素各是什么？
解析：因三元素相邻且质子数之和为41，所以不可能有20号以后的元素。它们在周期表中位置可能有四种情况：
（1）A B （2）B A （3）C （4） C
C C A B B A
可设A的原子序数为x
据周期表的结构有：
(1)x+x+1+x+8=41 (2)x+x-1+x+8=41
(3)x+x+1+x-8=41 (4)x+x-1+x-8=41
分别求解x的值，只有（3）是合理的x=16。最后可用三种元素的原子最外层电子数之和为19进一步验证结论的正确性。
A为硫元素、B为氯元素、C为氧元素。
2．某元素的单质2.7克和足量的盐酸反应，生成标准状况下的H23.36升。此单质和氧气反应生成的氧化物的分子式为M2O3，又知此元素原子核内质子数比中子数少1。试推断这是哪一种元素。
解析：此元素氧化物为M2O3，因此该元素显+3价，设M的摩尔质量为x，则有：
即M元素的原子质量数为27，质子数为13，所以此元素为铝。
3．A、B、C、D都是短周期元素，原子半径D>C>A>B。其中A、B处于同一周期，A、C处于同一主族。C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和，C原子最外层电子数是D原子与最外层电子数的4倍。试回答：
（1）这4种元素分别是
A_______,B________,C________,D_______.
（2）这4种元素单质的熔点由高到低的顺序是________.
（3）写出A、B、D组成的化合物与B、C组成的化合物相互反应的化学方程式_____________.
解析：先抓住解题的突破口：C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍，可推知D、C原子最外层电子数，确定C、D所在的主族。再根据4种元素原子半径大小，推导出A、C所在的周期，确定4种元素各是什么元素，据各元素的单质及其化合物性质，对题目中各问做出回答。
解（1）由题给C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍，可知D在ⅠA族，C、A在ⅣA族。由原子半径C>A，可知A为第二周期的碳，C为第三周期的硅。B原子核内质子数=14-6=8，B为氧。D在第ⅠA族且原子半径大于硅，故D为第三周期的钠。
（2）氧气、钠、金刚石、晶体硅四种单质中，氧气在常温时为气态，熔点最低。其次为金属钠，再次为晶体硅。最高的为金刚石。
（3）由A、B、D组成的化合物是Na2CO3
由B、C组成的化合物是SiO2
∴Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
点拨：本题在考查原子组成、核外电子排布、原子半径等知识点的同时，还考查了周期表中各元素性质的递变，有关物质间反应的化学方程式等知识，故在复习时要特别重视各知识点之间的联系。
本题容易出现的错误是在推导元素种类时，易忽视A、B、C、D都是短周期元素这一重要信息，从而导致各元素在周期表中的位置排错。
4．元素x的原子核外电子数等于核内中子数。取该元素单质2.8g与氧气充分作用，可得到6g化合物XO2。该元素在周期表中的位置是___________。
解析：先通过X生成XO2的关系式，计算出元素x的相对原子质量，然后据核外电子数等于核内中子数的条件，可推知质子数等于中子数，原子序数等于相对原子质量的一半，进而断定元素种类，确定它在周期表中的位置。
在推算X的相对原子质量时，可用常规的关系式法，也可用差量法来进行求算。
解：[解法Ⅰ]设x的相对原子质量为A
关系式法：X ～ XO2
∴A=28 据题意
该元素的原子序数为
X是硅，位于第三周期第ⅣA族。
[解法Ⅱ]设x的相对原子质量为A
差量法：X + O2 = XO2 质量增加
∴A=28 同理X是硅，位于第三周期第ⅣA族。
点拨：要深刻理解元素周期律的实质，熟悉元素周期表的结构和原子结构，并运用原子结构、元素在周期表中的位置与元素性质三者之间的联系，互相推求。
例如：推断52号元素在周期表中的位置
方法1：据周期表的结构推导
52 — 2 — 8 — 8 — 18 == 16
原子 第一周期 第二周期 第三周期 第四周期 第五周期
序数 2种元素 8种元素 8种元素 18种元素 第16纵行
16 — 10 == 6
过渡元素 主族的
10种 族序数
该元素在第五周期第ⅥA族，为碲Te。
方法2：据原子的电子层排布推导
52 — 2 — 8 — 18 — 18 == 6
原子序数 K层 L层 M层 N层 O层（最外层）
核外52个电子 2个电子 8个电子 18个电子 18个电子 6个电子，未排满
该元素原子核外有5个电子层，最外层上有6个电子，所以该元素位于第五周期第ⅣA族，为碲Te。
5．若短周期中的两种元素可以形成原子个数比为2：3的化合物，则这两种元素的原子序数之差不可能是（ ）
A.1 B.3 C.5 D.6
解析：本题考查有关物质组成与结构的知识。只有对短周期中的形成X2Y3或X3Y2型化合物的元素有一个全面的认识，才能找到正确答案。
本题可列出短周期中两种元素形成原子个数比为2：3的所有物质，推出两
种元素的原子序数之差；也可以根据两种元素在周期表中的位置，推算出它们的原子序数之差；还可以通过两元素所在的主族数，运用数学知识，概括出两元素原子序数之差的规律。
解：[解法Ⅰ]：设短周期中两种元素为X、Y，它们可形成X2Y3型或X3Y2型化合物的有：Be3N2、Mg3N2、Be3P2、Mg3P2、B2O3、Al2O3、B2S3、Al2S3、N2O3。
在N2O3中，原子序数差1，A不成立。
在Al2S3、B2O3、Mg3P2、Be3N2中，原子序数差3，B不成立。
在Al2O3、Mg3N2中，原子序数差5，C不成立。
而Be3P2、B2S3中，原子序数差11，故没有差6的，所以选D。
[解法Ⅱ]：设短周期中两元素为X、Y，它们可形成X2Y3或X3Y2，则一种元素在ⅢA族，另一种元素在ⅥA族；或一种元素在ⅡA族，另一种元素在ⅤA族。
（1）若两元素在同一周期，如下列所示：
ⅢA ⅣA ⅡA ⅤA
X Y 或 X Y
两元素原子序数之差为3。
（2）若两元素在不同的周期，一种在第二周期，另一种在第三周期，如下列所示：
① ⅢA ⅥA ⅡA ⅤA
X 或 X
Y Y
两元素原子序数之差为11。
② ⅢA ⅥA ⅡA ⅤA
Y 或 Y
X X
两元素原子序数这差为5。
（3）注意：ⅤA族氮元素具有可变化合价，其中+3价氮元素与ⅥA族氧元素形成的化合物为N2O3，N、O两元素原子序数之差为1。
故没有差6的，所以选D
[解法Ⅲ]：运用数学工具解答化学问题
（1）若X在ⅢA族，Y在ⅥA族时：ⅢA族为奇数族，所含元素的原子序数均为奇数；ⅥA族为偶数族，所含元素的原子序数均为偶数。而奇数加偶数或奇数减偶数时，其结果仍为奇数。故两元素原子序数之差不可能是6。
（2）若X在ⅡA族，Y在ⅤA族时：ⅡA族为偶数族，所含元素的原子序数均为偶数，ⅤA族为奇数族，所含元素的原子序数均为奇数。故两元素原子序数之差不可能是6。
答案为D。
点拨：除了应掌握一般规律外，还应掌握特殊情况。ⅤA族中的氮元素有可变化合价，氮的氧化物中有一种是N2O3，不了解这种特殊情况时，就会造成错选A、D。
巩固提高：
一．选择题：
1．下列元素的单质中，最易跟氢气反应生成氢化物的是（ ）
A．硼 B．氮 C．氟 D．碳
2．在元素周期表中位于金属和非金属交界处容易找到的元素是（ ）
A．制催化剂的元素 B．耐高温的合金元素
C．制农药的元素 D．半导体元素
3．根据元素在周期表中位置判断，下列叙述不正确的是（ ）
A．金属性强弱：Rb>Ca>Al
B．阴离子还原性：O2->S2->Se2-
C．氢化物的还原性：PH3>H2S>HCl
D．酸性强弱：H2SO4>H3PO4>H2SiO3
4．某元素原子的最外电子层上只有2个电子，该元素（ ）
A．一定是ⅡA族元素 B．一定是金属元素
C．一定是正二价元素 D．可能是金属元素，也可能不是金属元素
5．同周期的X、Y、Z三种元素，已知其最价氧化物对应的水化物HXO4、H2YO4、H3ZO4的酸性依次减弱，则下列判断正确的是（ ）
A．原子半径X最大，Z最小。
B．非金属性X最强，Z最弱。
C．气态氢化物中HX最稳定。
D．三种元素的原子得电子形成的离子X-还原性最强。
6．A、B、C均为短周期元素，A、B同周期，A、C的阴离子分别为A2--，其离子半径A2->C-。B2+与C-具有相同的电子层结构，下列叙述一定不正确的是（ ）
A．它们的原子序数A>B>C
B．它们的原子半径C>B>A
C．离子半径A2->C->B2+
D．原子核外最外层上的电子数C>A>B
7．右图为元素周期表的一部分，已知A、B、C、D、E五种元素原子核外共85个电子，E的原子核外有三个电子层，则A、D分别是（ ）
A．N、Si B．O、Cl C．C、P D．B、Si
8．元素X和元素Y在周期表中位于相邻的两周期，X和Y两原子的核外电子总数为19，Y的原子核内质子数比X多三个，则下列有关叙述错误的是（ ）
A．在自然界里X含量比Y含量高。
B．X和Y形成的化合物的化学式可能为Y2X2。
C．X和Y都是性质很活泼的元素，所以在自然界中只能以化合态形式存在。
D．Y能置换出酸中的氢，却不能置换出盐溶液中的金属。
9．A、B、E均为短周期元素，若A原子的最外层只有1个电子，B原子的最外层电子数是电子层数的2倍，E是地壳中含量最多的元素，则A、B、E三种元素形成的化合物的分子式不可能是（ ）
A．A2BE3 B．ABE3 C．A4BE4 D．A2BE4
10．居里夫人发现的镭是主族元素，它有七个电子层，最外层有2个电子，下列有关它的描述正确的是（ ）
A．在化合物中呈+2价
B．镭比钙金属性更强，单质和水反应放H2
C．氢氧化物呈两性
D．碳酸盐难溶于水
11．下列微粒中，还原性由强到弱，原子或离子半径由大到小的一组微粒是（ ）
A．K+、Na+、Mg2+、Al3+ B．K、Ba、Ca、Mg
C．Se2-、S2-、Cl-、F- D．C、S、Cl、O
12．元素周期表前10种元素中，可构成4个原子核及10个电子的微粒共有（ ）
A．2种 B．4种 C．5种 D．6种
13．已知金属元素X的+1价阳离子最外层有2个电子，该阳离子有6个电子层，由此推知下列说法中正确的是（ ）
A．X元素位于周期表的第6周期第ⅢA族
B．X(OH)3和Al(OH)3一样是两性氢氧化物
C．X的还原性比铝元素弱
D．离子半径X3+b>c B．b>a>c C．c>a>b D．c>b>a
答案：
1．A．据题意X元素有两种，一种是Li ，再一种是Si ，则
Y一种是H，另一种是Li，而Si和Li不能形成所给定的选项，故A是符合的LiH。
2．B
3．②B ③C ②由卤族元素单质从上到下沸点升高。③由同位素定义而得。
4．B 凡具有相同的电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小，具有相同电子层结构的离子在周期表的位置是阳离子一定在阴离子的下一周期。所以原子序数c>a>b，半径b>a>c.
[解析1]：周期：具有相同的电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一个横行，称为一个周期。
[解析2]：主族：由短周期元素和长周期元素共同构成的族。
[解析3]：副族：完全由长周期元素构成的族。
[解析4]其内在联系是：原子结构决定位置，决定性质。
电子层数越多原子半径越大原子核对核外电子的吸引力越弱失电子能力增强，得电子能力减弱金属性增强，非金属性减弱。
电子层数相同，质子数越大原子半径越小原子核对核外电子的引力越强失电子能力减弱，得电子能力增强金属性减弱，非金属性增强。
[解析5]递变规律：若A、B、C、D四元素位于周期表中，如图位置，则有关的各种性质均可排出顺序（但A、D不能）。如：
①原子半径：C>A>B
②金属性：C>A>B
③相似规律：A、B、C、D四元素位置同上。
④同主族元素性质相似（因为最外层电子数均相同）
⑤上图中A、D位置的元素性质相似（如：金属与非金属的分界线）。
相邻元素性质差别不大。
[解析6]在周期表中，位置靠近的元素性质相近，这样就可以启发人们在周期表一定的区域里寻找新物质。例如：在金属与非金属分界处找到半导体材料，在过渡元素中寻找做催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料等。
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