基礎知識

知識點一：元素周期表

1.原子序數

按照元素在周期表中的順序給元素所編的序号。

原子序數＝核電荷數＝核外電子數＝質子數

2.元素周期表的編排原則

(1)周期：按原子序數遞增順序從左到右排列，把電子層數相同的元素排成一橫行。

(2)族：把不同橫行中最外層電子數相同的元素，按電子層數遞增的順序從上到下排成一縱行。

3.元素周期表的結構

(1)周期(7個橫行，7個周期)

(2)族(18個縱行，16個族)

注意：

(1)含元素種數最多的周期是第六周期，有32種元素；含元素種類最多的族是ⅢB族，共有32種元素。

(2)過渡元素包括7個副族和第Ⅷ族，全部都是金屬元素，原子最外層電子數不超過2個(1～2個)。

(3)最外層電子數為3～7個的原子一定屬于主族元素，且最外層電子數即為主族的族序數。

(4)同一周期ⅡA族與ⅢA族的原子序數可能相差1(二、三周期)或11(四、五周期)或25(六、七周期)。

(5)主族的族序數＝最外層電子數＝最高正價＝8－|最低負價|

知識點二：元素周期律

1.定義

元素的性質随着原子序數的遞增而呈周期性變化的規律。

2.實質

元素原子核外電子排布的周期性變化。

3.同主族元素性質的遞變規律

(1)對于元素Li、Na、K：

①原子半徑由小到大的順序為Li<Na<K；

②金屬性由強到弱的順序為K>Na>Li；

③單質與水反應的劇烈程度由強到弱的順序為K>Na>Li；

④最高價氧化物對應水化物的堿性由強到弱的順序為KOH>NaOH>LiOH。

(2)對于元素Cl、Br、I：

①原子半徑由小到大的順序為Cl<Br<I；

②非金屬性由強到弱的順序為Cl>Br>I；

③單質與氫氣化合由易到難的順序為Cl2>Br2>I2；

④其氫化物的穩定性由弱至強的順序為HI<HBr<HCl；

⑤最高價氧化物對應水化物的酸性由弱至強的順序為HIO4<HBrO4<HClO4。

4.同周期元素性質的遞變規律

現有元素：Na、Mg、Al、S、Cl。

(1)五種元素的原子半徑由大到小的順序為Na>Mg>Al>S>Cl。其簡單離子的半徑由大到小的順序為S2－>Cl－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。

(2)Na、Mg、Al單質置換水或酸中的氫，由易到難的順序為Na>Mg>Al；最高價氧化物對應水化物的堿性由強到弱的順序為NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。

(3)S、Cl2與氫氣化合時，由易到難的順序為Cl2>S，氣态氫化物的穩定性由強至弱的順序為HCl>H2S，最高價氧化物對應水化物的酸性由強至弱的順序為HClO4>H2SO4。

注意：

(1)對于主族元素，元素的最高正化合價和主族族序數相同。但氧一般表現為負價；氟無正價。

(2)比較兩種元素的金屬性可以通過以下實驗證明：

①根據兩種金屬單質與水或非氧化性酸(如鹽酸)反應的劇烈程度進行比較，哪種金屬反應劇烈，哪種金屬活潑。

②根據兩種金屬之間的置換反應進行比較，A能從鹽溶液中置換出B，則A比B活潑。

(3)比較兩種元素非金屬性可以通過以下實驗證明：

①通過比較兩種非金屬元素最高價氧化物對應水化物的酸性強弱來比較兩種元素非金屬性強弱，如向Na2SiO3溶液中通入CO2，溶液變渾濁，可證明C的非金屬性強于Si。

②通過非金屬單質的置換反應進行比較，如Cl2能從KI溶液中置換出I2，則Cl的非金屬性強于I。

(4)随着原子序數的遞增，元素原子的最外層電子排布、原子半徑(稀有氣體除外)和化合價均呈周期性變化。以上規律主要是針對主族元素而言，副族和Ⅷ族情況較複雜。

知識點三：元素周期表和元素周期律的應用

1.元素周期表中元素的分區

分界線附近的元素，既能表現出一定的非金屬性，又能表現出一定的金屬性。

2.元素周期表和元素周期律應用的重要意義

(1)科學預測：

為新元素的發現及預測它們的原子結構和性質提供線索。

(2)尋找新材料：

将下面左右兩側對應内容連線。

注意：

(1)元素周期表中，金屬元素占絕大多數，非金屬元素隻是少數。

(2)金屬元素在分界線的左側，但分界線左邊的并不都是金屬元素，如H元素，副族元素均是金屬元素。

(3)元素周期表中元素金屬性最強的是Cs(不考慮放射性元素)，非金屬性最強的是F；短周期(1～18号)元素中金屬性最強的是Na。

粒子半徑比較

1.同周期元素的粒子

同周期元素的原子或最高價陽離子或最低價陰離子半徑随核電荷數增大而逐漸減小(稀有氣體元素除外)。如Na>Mg>Al>Si，Na＋>Mg2＋>Al3＋，S2－>Cl－。

2.同主族元素的粒子

同主族元素的原子或離子半徑随核電荷數增大而逐漸增大。如Li<Na<K，Li＋<Na＋<K＋。

3.電子層結構相同的粒子

電子層結構相同(核外電子排布相同)的離子半徑(包括陰、陽離子)随核電荷數的增加而減小。如O2－>F－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。

4.同種元素形成的粒子

同種元素形成的粒子電子數越多，半徑越大。如Fe3＋<Fe2＋<Fe，H＋<H<H－。

5.電子數和核電荷數都不同的，可通過一種參照物進行比較

如比較Al3＋與S2－的半徑大小，可找出與Al3＋電子數相同，與S2－同族的元素O2－比較，Al3＋<O2－，且O2－<S2－，故Al3＋<S2－。

元素推斷

1.推斷元素的基本思路

根據原子結構、元素周期表的知識及相關已知條件，可推算原子序數，判斷元素在元素周期表中的位置等，基本思路如下圖所示：

2.周期表中特殊位置的元素(1～20号元素)

(1)族序數等于周期數的元素：H、Be、Al。

(2)族序數等于周期數2倍的元素：C、S。

(3)族序數等于周期數3倍的元素：O。

(4)周期數是族序數2倍的元素：Li、Ca。

(5)周期數是族序數3倍的元素：Na。

(6)最高正價與最低負價代數和為零的短周期元素：C、Si。

(7)最高正價是最低負價絕對值3倍的短周期元素：S。

(8)除氫外，原子半徑最小的元素：F。

3.常見元素及其化合物的特性

(1)形成化合物種類最多的元素、單質是自然界中硬度最大的物質的元素或氣态氫化物中氫的質量分數最高的元素：C。

(2)空氣中含量最多的元素或氣态氫化物的水溶液呈堿性的元素：N。

(3)地殼中含量最多的元素或氫化物在通常情況下呈液态的元素：O。

(4)相同條件下，單質密度最小的元素：H；單質密度最小的金屬元素：Li。

(5)單質在常溫下呈液态的非金屬元素：Br；金屬元素：Hg。

(6)最高價氧化物及其水化物既能與強酸反應，又能與強堿反應的常見元素：Al。

(7)元素的氣态氫化物和它的最高價氧化物對應的水化物能反應生成鹽的元素：N。

(8)元素的單質在常溫下能與水反應放出氣體的短周期元素：Li、Na、F。

(9)元素的氣态氫化物能和它的氧化物在常溫下反應生成該元素單質的元素：S。

(10)最高正價不等于主族族序數的元素：O、F。

鞏固練習

1.下列判斷正确的是（）

A.HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性和還原性依次減弱

B.第三周期非金屬元素含氧酸的酸性從左到右依次增強

C.根據金屬活動性順序，氧化性：Cu2＋>Fe3＋>Mg2＋

D.堿性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3

答案：D

解析：A項中四種氫化物的還原性逐漸增強，A不正确；B項中應為“最高價含氧酸”的酸性，不正确，C項氧化性順序為Fe3＋>Cu2＋>Mg2＋，不正确。

2.已知1～18号元素的離子，aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的電子層結構，下列關系正确的是（）

A.質子數c>d

B.離子的還原性Y2－>Z－

C.氫化物的穩定性H2Y>HZ

D.原子半徑X<W

答案：B

解析：因四種離子的電子層結構相同，所以質子數a、b、c、d的大小關系應為a>b>d>c，所以氫化物穩定性應為HZ>H2Y，原子半徑大小關系應為X>W。

3.下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是（）

A.半導體材料砷化镓

B.吸氫材料镧鎳合金

C.透明陶瓷材料硒化鋅

D.超導材料K3C60

答案：C

解析：本題涉及的元素中，碳、鉀、砷、镓、硒屬于主族元素，而镧、鎳、鋅屬于副族元素。

4.元素X、Y、Z原子序數之和為36，X、Y在同一周期，X＋與Z2－具有相同的核外電子層結構。下列推測不正确的是（）

A.同周期元素中X的金屬性最強

B.原子半徑X＞Y，離子半徑X＋＞Z2－

C.同族元素中Z的氫化物穩定性最強

D.同周期元素中Y的最高價氧化物對應水化物的酸性最強

答案：B

解析：根據X、Y在同一周期，X＋與Z2－具有相同的核外電子層結構，可推出Z在X、Y的上一個周期，又因為X、Y、Z原子序數之和為36，綜合判斷知X為Na、Z為O、Y為Cl，确定三元素在周期表中的位置，可判斷A、C、D正确；離子半徑Na＋＜O2－，B錯誤。

5.X、Y、Z、W為四種短周期主族元素，其中X、Z同族，Y、Z同周期，W是短周期主族元素中原子半徑最大的，X原子最外層電子數是核外電子層數的3倍，Y的最高正價與最低負價代數和為6。下列說法正确的是（）

A.Y元素最高價氧化物對應的水化物化學式H2YO4

B.原子半徑由小到大的順序為：X<Z<Y

C.Y、Z兩種元素氣态氫化物中，Z的氣态氫化物更穩定

D.X與W形成的兩種化合物中，陰、陽離子物質的量之比均為1∶2

答案：D

解析：短周期主族元素中原子半徑最大的元素W為Na；最外層電子數是電子層數3倍的元素X是O；短周期元素中最高正價和最低負價代數和為6的元素Y為Cl；與氧同主族的短周期元素Z為S。Y(Cl)的最高價氧化物對應水化物的化學式為HYO4，A錯誤；原子半徑：r(S)>r(Cl)>r(O)，B錯誤；Y(Cl)、Z(S)兩種元素氣态氫化物中，HCl的穩定性強于H2S，C錯誤；X(O)與W(Na)形成的化合物有Na2O和Na2O2，其陰、陽離子物質的量之比均為1∶2。

6.X、Y、Z、W、M均為短周期元素，X、Y同主族，X的氫化物和最高價氧化物的水化物能反應生成一種離子化合物，其水溶液顯酸性；Z、W、M是第3周期連續的三種元素，其中隻有一種是非金屬元素，且原子半徑Z＞W＞M。下列叙述正确的是（）

A.Z是海水中含量最高的金屬元素，W是地殼中含量最多的金屬元素

B.X、M兩元素氫化物的穩定性：X＜M

C.X和W的氧化物均可作耐高溫材料，M的氧化物可用于制作太陽能電池

D.X、W組成的化合物水解生成一種可淨水的化合物

答案：D

解析：由“X的氫化物和最高價氧化物的水化物能反應生成一種離子化合物，其水溶液顯酸性”可知，X是N，則Y是P；由“Z、W、M分别是第3周期連續的三種元素，其中隻有一種是非金屬元素，且原子半徑Z＞W＞M”可知，Z、W、M分别是Mg、Al、Si。海水中含量最高的金屬元素是Na，故A錯；N、Si的氫化物的穩定性：NH3＞SiH4，故B錯；N的氧化物不能作耐高溫材料，故C錯；AlN的水解反應為：AlN＋3H2O＝Al(OH)3＋NH3，Al(OH)3可淨水，故D正确。

7.六種短周期元素A、B、C、D、E、F的原子序數依次增大，其中A與E同主族，B與F同主族，E與F同周期。已知常溫下單質A與E的狀态不同，D的核電荷數是B的最外層電子數的2倍，單質F是一種重要的半導體材料。則下列推斷中正确的是（）

A.A、C兩種元素可組成化學式為CA3的化合物

B.F與D形成的化合物性質很不活潑，不與任何酸反應

C.原子半徑由大到小的順序是E>F>C>D

D.元素的非金屬性由強到弱的順序是D>C>F>B

答案：AC

解析：根據題意可推知：A是H；B是C；C是N；D是O；E是Na；F是Si。A.H、N兩種元素可組成化學式為NH3的化合物，正确；B.Si與O形成的化合物SiO2是共價化合物，由于原子間以共價鍵結合，結合力很強，所以化學性質很不活潑，但是能夠與HF酸反應，錯誤。C.同一周期的元素，原子序數越大，原子半徑就越小，不同周期的元素，原子核外電子層數越多，原子半徑就越大，所以原子半徑由大到小的順序是E>F>C>D，正确；D.同一周期的元素，原子序數越大，元素的非金屬性就越強，同一主族的元素，原子核外電子層數越少，元素的非金屬性就越強，所以元素的非金屬性由強到弱的順序是D>C>F>B。

8.類推的思維方法在化學學習與研究中經常用到，但有時會産生錯誤的結論。因此，推出的結論最終要經過實踐的檢驗才能決定其是否正确。以下幾種類推結論中，正确的是（）

A.IVA族元素氫化物沸點順序是：GeH4>SiH4>CH4；則VA族元素氫化物沸點順序也是：AsH3>PH3>NH3

B.第二周期元素氫化物的穩定性順序是：HF>H2O>NH3；則第三周期元素氫化物的穩定性順序也是：HCl>H2S>PH3

C.Fe3O4可以寫成FeO·Fe2O3；Pb3O4也可以寫成PbO·Pb2O3

D.NaHSO4與NaHSO3溶于水顯酸性，則所有酸式鹽溶于水顯酸性

答案：B

解析：A.IVA族元素氫化物沸點順序是：GeH4>SiH4>CH4；但由于氨氣分子間存在氫鍵，則VA族元素氫化物沸點順序是：NH3>AsH3>PH3，A錯誤；B.非金屬性越強氫化物的穩定性越強，第二周期元素氫化物的穩定性順序是：HF>H2O>NH3；則第三周期元素氫化物的穩定性順序也是：HCl>H2S>PH3，B正确；C.Fe3O4可以寫成FeO·Fe2O3；Pb3O4可以寫成2PbO·PbO2，C錯誤；D.NaHSO4與NaHSO3溶于水顯酸性，但不是所有酸式鹽溶于水均顯酸性，例如碳酸氫鈉溶于水顯堿性，D錯誤，答案選B。

9.下列結論是從某同學的作業本上摘錄的，其中你認為肯定正确的是（）

①微粒半徑：S2->Cl->Cl>S

②氫化物穩定性：HF>HCl>H2S>H2Se

③還原性：S2->Cl->Br->I-

④氧化性：Cl2>S>Se

⑤酸性：H2SO4>HClO4>H2SeO4

⑥得電子能力：F>Cl>Br>I

A.隻有①

B.②④⑥

C.①③④

D.隻有⑥

答案：B

解析：根據元素周期律可知，①不正确，微粒半徑應該是S2->Cl- >S>Cl；非金屬性越強，氫化物的穩定性越強，②正确；非金屬性越強，相應陰離子的還原性越弱，③不正确，還原性應該是S2->I->Br->Cl-；非金屬性越強，相應單質的氧化性越強，④正确；非金屬性越強，最高價氧化物的水化物的酸性越強，⑤不正确，應該是HClO4>H2SO4> H2SeO4；同主族自上而下，非金屬性逐漸減弱，⑥正确，答案選B。

10.有X、Y、Z、W、M五種短周期元素，其中X、Y、Z、W同周期，Z、M同主族，X 與M2-具有相同的電子層結構，離子半徑：Z2->W-；Y的單質晶體熔點高、硬度大，是一種重要的半導體材料。下列說法中，正确的是（）

A.X、M兩種元素隻能形成X2M型化合物

B.由于W、Z、M元素的氫化物相對分子質量依次減小，所以其沸點依次降低

C.元素Y、Z、W的單質晶體屬于同種類型的晶體

D.元素W和M的某些單質可作為水處理的消毒劑

答案：D

解析：A、XM兩種元素形成的化合物可以使過氧化鈉或氧化鈉，錯誤，不選A；B、由于WZM元素的氫化物分别為氯化氫、硫化氫、水，由于水分子之間有氫鍵的存在，所以水的沸點最高，氯化氫和硫化氫中氯化氫相對分子質量較大，分子間作用力較強，氯化氫的沸點高于硫化氫，錯誤，不選B；C、元素YZW的單質分别屬于原子晶體、分子晶體、分子晶體，錯誤，不選C；D、氯氣和臭氧可作為水處理的消毒劑，正确，選D。

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