2022-2023学年高一化学必修第一册4.1元素周期表 第一课时同步练习

第一节  元素周期表

 

基础梳理

1、1869年，俄国化学家①         按照元素的②           由小到大顺序编制了第一张元素周期表；后来，随着科学的不断发展，将元素周期表中各种元素改成按照原子的③         进行排序。

思考讨论：1、原子序数与原子的哪些量相等？

2、元素周期表一共有④      个周期，其中短周期指的是第⑤          周期，其他周期均为长周期。周期表中有⑥       个纵行，对应16个族，其中包括7个⑦      、7个副族、1个⑧       和1个第VIII族，第VIII族包括第⑨         三个纵行，其余每一纵行均对应一族。

3、碱金属元素在元素周期表中位于第⑩        族，最外层电子数均为           ，自上而下随着原子核电荷数的增加，元素的金属性逐渐        ，均能与       等非金属和水反应，生成物中碱金属元素均呈        价。

4、卤族元素在元素周期表中位于第      族，最外层电子数均为         ，在化学反应中容易 

     达到8电子稳定结构。自上而下随着           的增多，单质的氧化性逐渐        ，元素的非金属性逐渐       ，与H2反应越来越          。

思考讨论2、是不是只有碱金属元素和卤族元素的性质与原子结构有密切关系？

3、同主族元素性质一定都相似吗？

5、原子核中质量数、质子数和中子数的关系为                           。具有一定数目质子和一定数目中子的原子叫做          ；而         相同，中子数不同的          的不同原子互称为同位素。       

自我校对：

①门捷列夫  ②相对原子质量  ③核电荷数  ④七  ⑤一、二、三  ⑥18  ⑦主族  ⑧0族  ⑨8、9、10  ⑩IA  1  增强  氧气  +1  VIIA  7  得到1个电子  核电荷数（或电子层数）  减弱  减弱  困难  质量数=质子数+中子数  核素  质子数  同一元素

思考讨论：1、原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数

2、不是，所有元素的性质都是由原子结构所决定的。

3、一般说来，同主族元素性质具有相似性，但第IA族氢元素与碱金属元素性质不同。

 

疑难讲练

重难点精讲

1、元素周期表（★★★）

（1）元素周期表的编排原则

在周期表中，把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行。

注意：①按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。

②原子序数与原子结构之间存在如下关系：原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数

（2）元素周期表的结构

元素周期表中横行叫周期，共有7个横行，即7个周期。

周 期	一	二	三	四	五	六	七
分 类	短周期			长周期
元素种类	2	8	8	18	18	32	26（暂时）
起止原子序数	1~2	3~10	11~18	19~36	37~54	55~86	87~
核外电子层数	1	2	3	4	5	6	7
同周期原子序数	从左到右依次增大

元素周期表中纵行叫族，共有18纵行，对应16族，族有主族、副族、0族和第VIIIA族之分。

纵行	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
类别	主族		副族					VIII族			副族		主族					0族
名称	IA	IIA	IIIB	IVB	VB	VIB	VIIB				IB	IIB	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA

说明：①元素周期表中只有第VIII族对应三个纵行，其他每族对应一个纵行。

②主族和副族划分的依据：由长周期和短周期元素共同构成的族叫做主族，仅有长周期元素构成的族叫做副族；为了区别主族和副族，在族序数后分别标A和B，族序数均用罗马数字表示。

③第六周期第IIIB族包括15种元素，即La~Lu（原子序数57~71），称为镧系元素；第七周期第IIIB族也包括15种元素，即Ac~Lr（原子序数89~103），称为锕系元素。在16个族中IIIB元素种类最多，达到32种。

④元素周期表中族序数需特殊记忆，如第IIA族右边是第IIIB族，第VIIB右边是第VIII族，第IIB右边是第IIIA族。

⑤元素周期表结构记忆口诀：横行叫周期，共有七周期；三四分长短，第七尚不满；一八依次现，一零再一遍；纵行叫做族，共有十六族；VIII族最特殊，三行为一族；二三分主副，镧锕各十五，均为IIIB族，位构性一体，相互可推断。

2、元素的性质与原子结构（★★★）

元素性质与原子结构有密切的关系，主要与核外电子排布，特别是最外层电子数有关。原子结构相似的一些元素，在化学性质上具有相似性和递变性。

（1）碱金属元素

		相似性	递变性
核外电子排布		最外层只有1个电子，在化学反应中易失去1个电子，达到最外层8电子（Li达到2个电子）稳定结构	随核电荷数增大，电子层数依次递增，原子半径递增，原子核对最外层电子吸引力逐渐减弱。失电子能力逐渐增强
单质物理性质	颜色、状态	银白色、柔软	越来越软，Cr略带金属光泽
	密度	较小	逐渐增大（但K反常，即K<Na）
	熔沸点	低	逐渐降低
	导电导热、延展性	好	越来越好
单质化学性质	与水反应	反应通式2R+2H2O=2ROH+H2↑	反应越来越剧烈，生成碱的碱性越来越强
	与O2反应	生成含氧化合物	反应越来越剧烈，生成物越来越复杂
元素金属性		由Li到Cs，单质的金属性（或还原性）逐渐增强

（2）卤族元素

相似性：最外层均7个电子，在化学反应中容易得到1个电子，达到最外层8电子稳定结构，均能与H2反应生成HX（X代表F、Cl、Br、I）。

递变性：由F到I随核电荷数增大，单质由气态过渡到液体、固态，颜色逐渐加深，密度逐渐增大，熔沸点逐渐升高。

卤素单质与H2反应的条件越来越难，反应的剧烈程度逐渐减弱，生成HX的稳定性逐渐减弱，即HX的稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI。

卤素单质间能够发生置换反应，如2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2、2KI+Br2=2KBr+I2。根据氧化性：氧化剂＞氧化产物，可以比较卤素单质氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2，即卤素单质的非金属性逐渐减弱。

综上，在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。即元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。

3、核素（★★★★）

（1）质量数

原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似是1，忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫质量数。

质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）

对于原子X来说，上述三个量中知道任意两个，就可以求出第三个量。如Na原子的质量数和质子数分别为23和11，则中子数N=A—Z=23—11=12。

（2）同位素

同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同，如氢元素有H、H、H三种不同的原子，这三种原子中中子数分别是0、1、2，这三种核素互为同位素。“同位”指核素的质子数相同，在元素周期表中占据相同的位置。同位素原子的化学性质基本相同，但物理性质有一定的差别。

①元素、核素、同位素的区别联系

	元素	核素	同位素
概念	具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子	具有一定数目质子和一定数目中子的原子	质子数相同，而中子数不同的同一元素的不同原子
决定因素	由质子数决定，与中子数和核外电子数无关	由质子数和中子数共同决定，与核外电子数无关	同一元素的不同核素，与核外电子数无关，由质子数和中子数共同决定。
举例	H、C、Fe	H、C、Mg	H、H和H；C和C
三者间的 相互关系

②元素和同位素相对原子质量的关系

天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。元素的相对原子质量，就是按照该元素各种核素原子所占的一定百分比算出的平均值。如氯元素在自然界中有Cl和Cl两种同位素，它们的相对原子质量分别是34.969和36.66，在氯元素中所占的原子数目百分比分别是75.77%和24.23%，则氯元素的相对原子质量为：

Ar(Cl)=34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453

为了便于计算，有时根据原子的近似相对原子质量计算元素的近似相对原子质量，原子X的近似相对原子质量等于其质量数A。

 

类型题探究

类型题一  对元素周期表结构的考查

【例1】若把元素周期表的主副族号取消，由左至右按原顺序编为18列。如碱金属为第1列，稀有气体为第18列，按这个规定，下列说法不正确的是（   ）

A．第3列元素种类最多，第14列元素的化合物种类最多 B．第10列元素全部是金属元素

C．第18列元素单质全部是气体                        D．只有第2列元素的原子最外层有2个电子

【思路点拨】

 

 

【解析】元素周期表中第3列是第IIIB族，该族中包括镧系和锕系等元素，共32种元素，元素种类最多；而第14列即第IVA族中含碳元素，其中碳元素的化合物种类最多。第10列为VIII族元素，全是金属元素，第18列为稀有气体元素；第2列元素最外层都有两个电子，但He最外层也为2个电子。

【答案】D

【规律总结】元素周期表中族与对应列数的关系：

第1~7列与族序数对应，前2列和后5列分别为主族和副族；第11~17列的族序数等于（列数-10），前2列和后5列分别为副族和主族；其中第8~10列、18列分别为第VIII族和0族。

【活学活用1】下列关于元素周期表的叙述中不正确的是（   ）

A．第IIA族中无非金属元素         B．第IA族元素单质均能与水反应生成H2

C．0族中无金属元素               D．金属元素的种类比非金属元素多

类型题二  考查同周期或同族原子序数关系

【例2】已知A为第IIA族元素，B为第IIIA族元素，它们的原子序数分别为m、n，且A、B为同周期的元素，下列关系式错误的是（   ）

A．n=m+1           B．n=m+11           C．n=m+25            D．n=m+10

【思路点拨】

 

 

 

【解析】第二、三周期只包括主族元素，两个主族元素的原子序数相差1；第四、五周期两个主族间各包括10种过渡元素， 两个主族元素原子序数相差11；第六周期含有镧系元素，两个主族元素原子序数相差25；可见，第IIA族和第IIIA族元素原子序数不可能相差10。                        

【答案】D

【规律总结】①可根据每周期起止元素原子序数加减确定不同主族元素原子序数。如每周期起、止元素原子序数分别加1和减5即为第IIA族和第IIIA族元素原子序数，由此可比较第IIA、IIIA族元素原子序数的关系。②元素周期表中相邻两元素原子序数之差规律：a、同周期相邻两元素原子序数可能相差1或11；b、同主族相邻两元素原子序数可能相差2、8、18、32。

【活学活用2】同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是（   ）

A．16            B．26            C．36               D．46

类型题三  对元素性质和原子结构的理解

【例3】下列关于碱金属元素和卤素的说法中，错误的是（   ）

A．随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大

B．碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中氟原子得电子能力最强

C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈

D．溴单质与水的反应比氯单质与水反应更剧烈

【思路点拨】

 

 

 

【解析】随着核电荷数的增加，碱金属元素和卤族元素的电子层数都增加，即原子半径逐渐增大，原子失去电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱；由于金属性K＞Na，故K与水反应比Na与水反应剧烈，由于非金属性Cl2＞Br2，故Cl2与水的反应要比Br2与水的反应更剧烈。

【答案】D

【规律总结】同主族元素最外层电子数相同；随着核电荷数的增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，元素失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，即元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。元素的金属性和非金属性的变化，决定了与同种物质反应的难易和剧烈程度。

【活学活用3】下列各组比较中不正确的是（   ）

A．氢化物稳定性：HI＞HBr＞HCl＞HF        B．金属性：K＞Na＞Li

C．离子的还原性：I-＞Br--＞Cl-＞F-            D．碱性：LiOH＞NaOH＞KOH

类型题四  对核素和同位素的理解

【例4】我国稀土资源丰富，下列有关稀土元素与的说法正确的是（   ）

A．与互为同位素    B．与的质量数相同

C．与是同一种核素  D．与的核外电子数和中子数均为62

【思路点拨】

 

 

 

【解析】质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，即与互为同位素，二者的质量数分别为144和150；核外电子数等于质子数均为62，而中子数分别为82和88。具有一定数目质子数和中子数的原子称为核素，即与是同一种元素的两种不同核素。

【答案】A

【规律总结】任何核素都可以写成X形式，其中X表示元素符号，Z和A分别表示该核素质子数和质量数，A—Z表示中子数。同一元素的不同核素互为同位素关系。

【活学活用4】下列叙述错误的是（   ）

A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素        B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等

C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等        D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等

类型题五  关于元素周期表的推断

【例5】A、B、C、D四种短周期元素的原子序数依次增大，A、D同主族，B、C同周期。A、B组成的化合物甲为气态，其中A、B原子个数比为4：1。由A、C组成的两种化合物乙和丙都为液态，乙中A、C原子个数之比为1：1，丙中为2：1。由D、C组成的两种化合物丁和戊都为固态，丁中D、C原子个数之比为1：1，戊中为2：1。

（1）B的元素符号是       ，D在元素周期表中的位置是第     周期第      族。

（2）写出分子式：甲       、 乙       、 丙       、 丁       、 戊      

（3）写出B元素的最高价氧化物与丁发生反应的化学方程式：                         。

【思路点拨】

 

 

【解析】根据都是短周期元素，且原子序数依次增大，A、B形成的化合物甲为气态，且原子个数比为4：1，则A和B分别为H和C。根据A和C形成的化合物可知C为O，则乙和丙分别为H2O2和H2O，根据D和H同族，结合形成的化合物和原子序数关系，可知D为Na，丁和戊分别为Na2O2和Na2O。根据核外电子排布规律可知D在第三周期第IA族。碳的最高价氧化物是CO2，与Na2O2的反应为2CO2+2Na2O2=

2Na2CO3+O2。

【答案】（1）C  三   IA  （2）CH4  H2O2  H2O   Na2O2  Na2O （3）2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2

【规律总结】解答元素推断题，要根据原子结构特点、元素在周期表中的位置关系，以及结合常见物质的结构特点和性质等分析，逐一确定各元素。然后完成每个小题的作答，还要注意使用正确和规范的化学用语作答。

【活学活用5】A、B、C、D四种短周期元素，A、B、C为同一周期相邻的三种元素，A和C的原子序数之比为3：4，A、B、C分别与D形成的化合物分子中，其核外电子总数相等。

（1）写出A、B、C分别与D形成的化合物的化学式：     、     、     ；

（2）四种元素共同形成的既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的化合物，其中相对分子质量最小的无机物的化学式为          。

 

同步测控

第一课时  元素周期表

学业基础测试

1．为纪念编制元素周期表的俄国化学家，人们把第101号元素（人工合成元素）命名为钔（元素符号为Md），这位科学家是（   ）

A．拉瓦锡          B．波尔       C．门捷列夫       D．道尔顿

2．下列不能作为元素周期表中元素排列的顺序的依据是（   ）

A．原子的核电荷数    B．原子的最外层电子数    C．原子的质子数      D．原子的中子数

3．下列各项表述中正确的一组是（   ）

	A	B	C	D
原子序数	7	9	12	16
元素符号	N	F	Al	S
周期	二	三	三	三
族	IVA	VIIA	IIA	VIA

4．下列各项中的两个分子核外电子总数不同的是（    ）

A．H2O2和CH3OH     B．HNO2和HClO         C．H2O和CH4      D．H2S和F2

5．下列各表中的数字都是原子序数，表中数字所表示的元素与它们所在元素周期表中的位置相符的是（   ）

 

 

 

A．                 B．                 C．                 D．

6．已知元素周期表中前七周期的元素种类如下表所示（若第七周期填满，元素种类数为32）

分析元素周期数和元素种数的关系，然后预测第八周期最多可能含有的元素种数为（   ）

A．18    B．32   C．50   D．64

7．A、B、C、D四种短周期元素，它们的原子序数由A到D依次增大，已知A和C原子最外层只有一个电子，C燃烧时的焰色反应为黄色，C的单质在加热时与B的单质充分反应可以产生淡黄色的固态化合物，A单质与D单质可以发生化合反应，且反应条件可以是点燃或光照。试回答下列问题：

（1）写出A、B、D的元素名称：A、           B、             D、     

（2）C在元素周期表的位置是第      周期第      族。

（3）写出化学方程式：①C+B                           ②A+D                        

8．A、B两元素，A的原子序数为x，A和B所在周期的元素种数分别是m和n。

（1）如果A和B同在第IA族，当B在A的上一周期时，B的原子序数为        ；当B在A的下一周期时，B的原子序数为         。

（2）如果A和B同在第VIIA族，当B在A的上一周期时，B的原子序数为       ；当B在A的下一周期时，B的原子序数为          。

高考能力演练

1．据国外资料报道，在独居石（一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nb等的磷酸盐）中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断，116号元素应位于元素周期表中的（   ）

A．第六周期第IVA族   B．第七周期第VIA族   C．第七周期第VIIA族   D．第八周期第VIA族

2．（2009-2010·山西实验中学高三第四次月考）已知a、b分别为同周期的IA和VIIA的两种元素，它们的原子序数分别为m和n，则下列关系不可能成立的是（    ）

A．m=m+16   B．n=m+6   C．n=m+30     D．n= m+10

3．A、B、C、D为短周期元素，在周期表中所处的位置如图1-1-1所示，A、C两

元素的原子核外电子数之和等于B元素原子的质子数。

（1）写出元素名称：A      、 B      、 C      、 D     

（2）B位于元素周期表中第     周期，第      族。

（3）C的原子结构示意图为          。

（4）D的单质与水反应的离子方程式为                                     。

4．在下表所列的各元素组中，除一种元素外，其余都可以按某种共性归属一类。请选出各组中的例外元素，并将该组其他元素的可能归属按所给6种类型的编号填入表内。归属类型为：①主族元素；②过渡元素；③同周期元素；④同族元素；⑤金属元素；⑥非金属元素。

元素	例外元素	其他元素所属类型
（1）S、N、Na、Mg
（2）Li、K、Ca、Cs
（3）Rb、B、I、Fe

 

第一节  元素周期表

活学活用答案与解析：

1．B  解析：第IIA和0族分别为金属元素和稀有气体元素；第IA族碱金属元素均能与水反应生成H2，但H2不与水反应；元素周期表中只有22种非金属元素，其他均为金属元素，即金属元素种类比非金属元素多。

2．D  解析：根据每周期元素起止元素的原子序数，可以确定同一主族元素的原子序数可能相差2（如H和Li）、8（如Be、Mg）、10（如H和Na）、16（如Ca和Be）、18（如H和K）、26（如Rb和Na）、36（如H和Rb）等，但不可能相差46。

3．AD  解析：元素的非金属性F＞Cl＞Br＞I，即氢化物的稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI；离子的还原性与非金属性恰好相反。元素金属性K＞Na＞Li，故碱性KOH＞NaOH＞LiOH。

4．解析：13C和14C为碳元素的两种不同核素，互为同位素；1H和2H是氢元素的两种不同核素，其质子数均为1，中子数分别为0和1；14C和14N的质量数均为14，中子数分别为8和7；6Li和7Li的电子数均等于质子数为3，中子数分别为3和4。答案：D

5．（1）CH4  NH3  H2O  （2）NH4HCO3

解析：根据A、B、C为一周期相邻三种元素，且A和C的原子序数之比为3：4，可确定A、B、C分别为C、N和O，根据与D形成的化合物核外电子总数相同，可确定D为H。根据四种元素形成化合物的性质，可知为NH4HCO3或(NH4)2HCO3，根据相对分子质量可确定为NH4HCO3。

 

同步测控（第一课时 元素周期表）答案与解析

学业基础测试

1．C 

2．D  解析：原子的核电荷数=核外电子数=质子数=原子序数，与原子的中子数无关。

3．D  解析：A中氮元素在第二周期第VA族，B中氟元素在第二周期第VIIA族，C中原子序数为12 的是Mg，在第三周期第IIA族。

4．B  解析：A、C、D各组核外电子总数分别为18、10和18；B组核外电子数分别为24和26。

5．D  解析：A中3、4和5不是连续的；B中4和5不连续，5和15不是同主族；C中1和11不是相邻周期。

6．C  解析：根据二三周期、四五周期、六七周期元素种类分别为8、18、32，即为2×22、2×32、2×42，则第八周期元素为2×52=50种。

7．（1）氢  氧  氯 （2）三  IA （3）①2Na+O2Na2O2  ②H2+Cl22HCl

解析：根据C的烟色反应可以确定C为Na，与B的单质生成的淡黄色固体是Na2O2，则B为O；结合A最外层有1个电子，与D的反应条件，可确定A和D分别为H和Cl。

8．（1）x—n  x+m   （2）x—m    x+n

解析：设B的原子序数为y，（1）B在A上一周期时，即y+n=x，当B在A下一周期时，即x+m=y；（2） B在A上一周期时，即y+m=x，当B在A下一周期时，即x+n=y。

高考能力演练

1．B  解析：周期表中目前最后一种元素（即112号元素）在第七周期第IIB族，结合元素周期表中族的位置关系，可确定116号元素在第七周期第VIA族。

2．D  解析：根据第IA族原子序数分别为1、3、11、19、37、55和87；0族元素的原子序数分别为2、10、18、36、54和86，由于0族元素和第VIIA族元素相邻，即第VIIA族元素原子序数为0族元素原子序数分别减1。故n可能为m+6、m+16、m+30。

3．（1）氮  硫  氟  氯  （2）三  VIA   （3）              （4）Cl2+H2O=H++Cl-+HClO

 

解析：设A的元素原子序数x-1，则C、B原子序数分别为x+1和x+8，即x-1+x+1=x+8，解得x=8，故A、B、C、D四种元素分别是N、S、F、Cl。Cl2和水反应生成的HClO为弱酸，需写成化学式形式。

4．（1）N；③  （2）Ca；④  （3）Fe；①

解析：（1）中除了N都是第三周期元素；（2）除了Ca都是第IA族元素；（3）除了Fe都是主族元素。