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專題5 微觀結構和物質的多樣性
第一單元 元素周期律和元素周期表
元素周期表
化學　
1
1、能描述元素周期表的結構；知道同周期、同主族元素的性質遞變規律；
2、了解主族元素在元素周期律中的位置、原子結構、元素性質三者之間的關系。
門捷列夫與元素周期表
1869年門捷列夫在繼承和分析了前人工作的基礎上，對大量實驗事實進行了訂正、分析和概括，成功地提出了元素周期律，并列出了第一張元素周期表，直觀地反映了元素性質隨著核電荷數的遞增呈現周期性變化的規律。
1789年 拉瓦錫的元素表
1829年 德貝萊納的三素組
1865年 紐蘭茲的八音律
1869年 門捷列夫周期表(63種)
借助元素周期表他還預言了一些未知元素的性質，并都得到了證實。元素周期表逐漸成為化學家研究元素及其化合物不可缺少的工具。
在周期表中，行稱為周期。請問：①在周期表中共有多少個周期？②每個周期各有多少種元素？③這些周期可分為哪幾類？④找出碳、氧、硅、硫等元素所在的周期，分析這些元素原子的核外電子層數和元素所在的周期序數的關系。
IA 0
1 H He
IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB IIB 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba 鑭系 Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra 錒系
類 別 周期序數 起止元素 元素種數 電子層數
短周期 1 1H ~ 2He 2 1
2 3Li ~ 10Ne 8 2
3 11Na ~18 Ar 8 3
長周期 4 19K ~ 36Kr 18 4
5 37Rb ~ 54Xe 18 5
6 55Cs ~ 86Rn 32 6
7 87Fr~118Og 32 7
結論：周期序數 = 電子層數
周 期
共7個周期 （7行）
在周期表中，列稱為族。請問：①在周期表中共有多少列？多少個族？②列的數量與族的數量相等嗎？為什么？③根據族的符號分析這些族可分為哪幾類？每一類中有幾個族？④找出碳、氧、硅、硫等元素所在的族，分析這些元素原子的最外層電子數和元素所在的族序數的關系。
族 羅馬數字 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
周期 阿拉伯數字 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
IA 0
1 H He
IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB IIB 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
主族：
副族：
ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA（共7個主族）
第VIII 族：
稀有氣體元素
零族：
ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB（共7個副族）
含8、9、10三列
共16個族（18列）
總結：主族序數 = 最外層電子數
族
1、推算原子序數為6、8、11的元素在周期表中的位置。
第2周期IVA族
解析：根據周期序數 = 電子層數、主族序數 = 最外層電子數，畫出該元素原子結構示意圖，即可推算出其在周期表中的位置。
2
8
1
+11
2
4
+6
2
6
+8
第2周期VIA族
第3周期IA族
2、寫出下列元素的元素符號，畫出結構示意圖
（1）第3周期IIA族 （2）第2周期IA族 （3）第3周期VIIA族
解析：同理，根據周期序數 = 電子層數、主族序數 = 最外層電子數，即可推算出其原子結構，進而確定元素種類。
Mg
2
8
2
+12
2
1
+3
2
8
7
+17
Li
Cl
3、下列各表為周期表的一部分(表中為原子序數)，其中正確的是( )
D
半徑減小，金屬性減弱，非金屬性增強。
？
？
？
半徑
金屬性
非金屬性
元素周期表直觀地反映了元素的性質隨著原子序數的遞增呈現周期性變化的規律。如下圖所示，哪你能說說同一主族元素性質的遞變規律嗎？
稀有氣體除外！
從ⅠA族元素與水反應的現象來看，你認為ⅠA族元素金屬性強弱變化有什么規律？
結論：ⅠA族元素從上至下，金屬性逐漸增強。
實驗內容 實驗現象 實驗結論
【實驗1】向NaBr溶液、KI溶液分別滴加少量新制氯水，再滴加少量CCl4，振蕩，靜置。
【實驗2】向KI溶液滴加少量溴水，再滴加少量CCl4，振蕩，靜置。
前者CCl4層呈橙紅色
后者CCl4層呈紫紅色
有溴單質生成
有碘單質生成
仔細觀察實驗現象，回答相關問題。
2、你認為ⅦA族元素非金屬性強弱變化有什么規律？
1、請寫出上述反應的化學方程式。
結論： ⅦA族元素從上至下，非金屬性減弱。
CCl4層呈紫紅色
有碘單質生成
半徑減小，金屬性減弱，非金屬性增強。
增大
增強
減弱
半徑
金屬性
非金屬性
同周期、同主族元素的遞變規律
稀有氣體除外！
結論：同主族元素性質具有遞變性，也具有相似性！
IA 0
1 H He
IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB IIB 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba 鑭系 Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra 錒系
過渡金屬（10列）
堿金屬(除H)
堿土金屬
鹵素
稀有氣體
Cs
F
非金屬元素
金屬元素
下圖表明了元素周期表中元素金屬性、非金屬性的遞變規律，請完成下面各題。
1、在圖中適當位置寫出金屬性最強的元素和非金屬性最強的元素的符號（放射性元素除外）。
2、指出圖中虛線右上方、左下方區域的元素是金屬元素還是非金屬元素。
元素周期表中“位、構、性”三者的關系
元素周期表的應用
應用1：元素周期表是學習研究化學的重要工具，可以根據元素在周期表中的位置，推測元素的原子結構，預測未知元素的主要性質。
【例題1】我國報道的高溫超導體中，鉈是組成成分之一，已知鉈和鋁是同族元素，關于鉈的判斷錯誤的是（ ）
A．鉈是銀白色金屬 B．氫氧化鉈[Tl(OH)3]是兩性氫氧化物
C．鉈能與鹽酸反應置換出氫氣 D．鉈能形成+3的化合物
【例題2】硒位于元素周期表中第4周期ⅥA族，下列對硒元素的有關敘述中，正確的是（ ）
A.硒化氫比硫化氫穩定
B.硒與氫氣的反應比砷（位于第4周期VA族）與氫氣的反應慢
C. H2SeO4的酸性比H3AsO4弱
D.硒的原子半徑比硫的大
B
D
應用2：元素周期表可以有效地指導人們尋找新材料和稀有礦產。
應用3：借助元素周期表制備具有特定性質的新物質
(1)半導體材料：在金屬和非金屬分界線處尋找
(2)催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料：在過渡元素中尋找
1、下列敘述中正確的是(　　)
A．除零族元素外，短周期元素的最高化合價在數值上都等于該元素所屬的族序數
B．除短周期外，其他周期均有18個元素
C．副族元素中沒有非金屬元素
D．堿金屬元素是指ⅠA族的所有元素
C
解析：
A、錯誤。F的最高化合價為0價，O的最高化合價不是＋6，與族序數不等；
B、錯誤。六、七周期所含元素數均不是18種；
C、正確；
D、錯誤。H不屬于堿金屬。
2、短周期元素X、Y的原子序數相差7，下列判斷錯誤的是(　 )
A．X和Y可能處于同一周期 B．X和Y可能處于相鄰周期
C．X和Y可能處于同一主族 D．X和Y可能處于相鄰主族
解析：短周期同一主族上下相鄰的元素，其原子序數之差為2、8，故C項錯誤。
C
3、居里夫人發現的鐳是元素周期表中第七周期的ⅡA族元素，下列關于鐳的性質的描 述中不正確的是(　　)
A．在化合物中呈＋2價 B．氫氧化物呈兩性
C．單質與水反應，放出氫氣 D．碳酸鹽難溶于水
解析：在周期表中同族元素，從上到下其金屬性依次增強，因此，可以確定其單質與水反應放出氫氣；其氫氧化物呈現出比氫氧化鋇更強的堿性，而不能呈兩性。所以不正確的是B。
B
4、(2021年學測)短周期主族元素X、Y、Z的原子序數依次增大。X原子的最外層電子數是次外層電子數的3倍，Y是短周期中金屬性最強的元素，Z與X位于同一主族。下列敘述正確的是( )
A. 原子半徑：r（Z）< r（Y）< r（X）
B. X的簡單氣態氫化物的熱穩定性比Z的弱
C. X、Y、Z三種元素可形成化合物Y2ZX4
D. Y形成的最高價氧化物的水化物是弱堿
解析：
C
5、(2019年學測)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大。Y是地殼中含量最高的元素，X、Y原子的最外層電子數之比為2:3，Z是短周期中金屬性最強的元素，W原子與X原子的最外層電子數相同。下列說法中正確的是( )
A. Z位于元素周期表中第2周期IA族
B. X的非金屬性比Y強
C. W的簡單氣態氫化物的熱穩定性比X的強
D. 原子半徑：r（Y）< r（X）< r（W）< r（Z）
D
4、X、Y、Z和W為原子序數依次增大的四種短周期元素，滿足以下條件：
①元素周期表中Z與Y相鄰，Z與W也相鄰；
②Y、Z和W三種元素的原子最外層電子數之和為17。
請填空：(1)Y、Z和W三種元素是否位于同一周期？(填“是”或“否”) ，理由是 ；
(2)Y是 ，Z是 ，W是 。
(3)X、Y、Z和W可組成一化合物，其原子個數之比為8:2:4:1，寫出該化合物的化學式 。
解析：根據原子序數關系X設Z的原子最外層電子數為a，若為A型：Y、W原子最外層電子數分別為a、a＋1，有a＋a＋a＋1＝17，則a＝16/3，而最外層電子數必為整數，舍去。若為B型：Y、W原子最外層電子數分別為a－1、a，有a－1＋a＋a＝17，則a＝6，符合題意，所以Y為氮，Z為氧，W為硫。
5、X、Y、Z、M、N為短周期的五種主族元素，其中X、Z同主族，Y、Z同周期，M與X、Y既不同族，也不同周期。X原子最外層電子數是核外電子層數的三倍，Y的最高化合價與其最低化合價的代數和等于6。N是短周期主族元素中原子半徑最大的非金屬元素。
(1)請寫出下列元素的元素符號：X___，Y ， Z ，M___ ，N 。
(2 ) X與Z相比，非金屬性較強的元素是________，可以證明該結論的實驗是(用方程式表示) 。
解析：根據題意推斷X為氧元素，Z為S元素。X在第二周期，Y與Z同周期，Y在第三周期，則M只能為H元素，Y的最高化合價與最低化合價代數和為6，設最高化合價為a，則最低負化合價為a－8，a＋(a－8)＝6 a＝7，則Y為Cl元素，N為第三周期半徑最大的非金屬元素，則N為Si。

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