【情境探究】第四章第2课时 元素周期表-2024～2025学年高一化学同步卓越讲义（人教版2019必修第一册）

第四章 第2课时 元素周期表 01能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则，能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的相互推导，提升微观探析能力。 02了解元素周期表的发展历程及现行元素周期表的结构，培养严谨、求实的科学态度。　 考点突破 1 情境· 探究 【情境】 元素周期表的样式也是几经变迁，图2是我们现在使用的元素周期表，它究竟有什么样的结构？ 【问题探究】 1．现行元素周期表中共有18个纵列，是否有18个族？ 【解析】有18个纵列，但只有16个族，其中8、9、10三个纵列称为第Ⅷ族。 2．为什么把Li、Na、K、Rb、Cs等元素编排在元素周期表的同一主族？ 【解析】因为其原子的最外层电子数相同，按电子层数依次增大的顺序排成一个纵列，为同一主族，即第ⅠA族。 3．为什么把Na、Mg、Al、Si、P等元素编排在元素周期表的同一周期？ 【解析】因为其原子的电子层数相同，都是3层，故按原子序数依次增大的顺序排成一个横行，为同一周期，即第3周期。 4．最外层电子数是2的元素一定是第ⅡA族的元素吗？ 【解析】不一定；可能是第ⅡA族，也可能是0族或副族元素。 5．同周期相邻主族元素的原子序数差一定是“1”吗？ 【解析】不一定；除了第ⅡA族和第ⅢA族外，同周期相邻主族元素的原子序数差一定是“1”；因为同周期第ⅡA族与第ⅢA族原子序数差从第二周期到第七周期依次为1、1、11、11、25、25。 归纳·总结 1．发展历程 2．原子序数 (1)含义：按照元素在周期表中的顺序给元素编号。 (2)原子序数与元素的原子结构的关系 原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数 3．元素周期表的编排原则 4．周期的分类与包含元素 类别 周期序数 行序数 核外电子层数 包含元素种数 起止元素 短周期 1 1 1 2 H～He 2 2 2 8 Li～Ne 3 3 3 8 Na～Ar 长周期 4 4 4 18 K～Kr 5 5 5 18 Rb～Xe 6 6 6 32 Cs～Rn 7 7 7 32 Fr～Og 5．族的分类 16个族分为7个主族、7个副族、1个第Ⅷ族和1个0族。 6．常见族的别称 族 别名 第ⅠA族(除氢外) 碱金属元素 第ⅦA族 卤族元素 0族 稀有气体元素 7．元素周期表中的方格中各符号的意义 8．元素周期表记忆口诀 横行叫周期，现有一至七； 三四分长短，四长副族现； 竖行称作族，总共十六族； Ⅷ族最特殊，三列是一族； 二三分主副，先主后副族； 镧锕各十五，均属ⅢB族。 【易错点】 (1)过渡元素：元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族为过渡元素，这些元素都是金属元素，所以又称它们为过渡金属。 (2)镧系元素：元素周期表第六周期第ⅢB族中，从57号元素镧到71号元素镥共有15种元素，统称为镧系元素，它们的化学性质相似。 (3)锕系元素：元素周期表第七周期第ⅢB族中，从89号元素锕到103号元素铹共有15种元素，统称为锕系元素，它们的化学性质相似。 (4)113～118号元素的中文名称依次为、、镆、、、。 课堂·练习 1．下列关于元素周期表的说法错误的是 A．元素周期表有16个主族、7个周期 B．原子最外层只有2个电子的元素可能是金属元素也可能是非金属元素 C．位于元素周期表ⅦA族的元素又叫卤族元素 D．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素 【答案】A 【详解】A．元素周期表有7个主族、7个周期，故A错误； B．元素周期中，原子最外电子层只有2个电子的元素为He、碱土金属(ⅡA)或某些过渡金属元素，可能为金属元素，也可能为非金属元素，故B正确； C．位于元素周期表ⅦA族的元素又叫卤族元素，故C正确； D．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列均为过渡元素，过渡元素全部为金属元素，故D正确； 故选A。 2．门捷列夫的元素周期表奠定了现代化学和物理学的理论基础，下列关于元素周期表的叙述中正确的是 A．周期表中有8个主族，8个副族 B．目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素。 C．短周期元素是指1-20号元素 D．原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数 【答案】B 【详解】A．元素周期表有18个纵行，含7个主族、8个副族、1个0族，故A错误； B．一至七周期元素的种类数为2、8、8、18、18、32、32，最长的周期为第六周期，含有32种元素，故B正确； C．短周期为一、二、三周期，短周期元素是指1-18号元素，故C错误； D．元素原子的最外层电子数等于其所在主族的主族序数，0族最外层是2或8个、副族也不是相等的，故D错误； 故选：B。 3．下列元素属于第ⅦA族的是(　　) A．钠 B．氯 C．硫 D．硅 【解析】选B　主族元素原子的最外层电子数等于主族序数，氯原子最外层有7个电子，故属于第ⅦA族，选项B符合题意。 考点突破 2 情境· 探究 【情境】A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增。A元素原子核内无中子，B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，D是地壳中含量最多的元素，E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的主族元素。 【问题探究】 (1)C在元素周期表中的位置为________，G的原子结构示意图是________。 (2)D与E按原子个数比1∶1形成化合物甲，其化学式为____________，向甲中滴加足量水时发生反应的化学方程式是_____________________________。 (3)E、F、G形成的简单离子，半径由大到小顺序是_________ _______________。(用离子符号表示) (4)B、C、D的简单氢化物的还原性强弱顺序为______________(填分子式，下同)热稳定强弱顺序为______________。 (5)F、G的最高价氧化物的水化物的分子式为________________，酸性较强为________________。 【解析】(1)由题给信息知A为H，B为C，D为O，E为Na，F为S，G为Cl，由B、D可知C为N。 (2)Na与O可形成Na2O、Na2O2，Na2O2与H2O反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。 (3)Na＋核外电子排布示意图为 ，Cl－、S2－核外电子排布示意图为 ，故离子半径：S2－>Cl－>Na＋。 (4)非金属性越强，气态氢化物的还原性越弱，热稳定性越强。 (5)非金属性越强，最高价含氧酸酸性越强。 【答案】 (1)第二周期第ⅤA族 (2)Na2O2 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ (3)S2－>Cl－>Na＋ (4)CH4>NH3>H2O，H2O>NH3>CH4 (5)H2SO4、HClO4 HClO4 归纳·总结 1．元素在周期表中的位置与原子结构的相互推断 (1)元素的位置与原子结构的关系 (2)短周期元素原子结构与位置的关系 ①族序数等于周期数的元素有H、Be、Al。 ②族序数是周期数2倍的元素有C、S。 ③族序数是周期数3倍的元素是O。 ④周期数是族序数2倍的元素是Li。 ⑤周期数是族序数3倍的元素是Na。 2．由元素的原子序数推断元素在周期表中的位置 常用0族元素定位法： (1)明确0族元素信息 0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og 所在周期序数 1 2 3 4 5 6 7 原子序数 2 10 18 36 54 86 118 (2)比大小定周期 比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小，找出与其相邻近的0族元素，若该元素的原子序数小于相邻近0族元素的原子序数，那么该元素就和原子序数大的0族元素处于同一周期，反之则在下一周期。 (3)求差值定族数 ①若某元素的原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。 ②若某元素的原子序数比相应的0族元素少5～1时，则该元素处在同周期的第ⅢA～ⅦA族。 ③若某元素的原子序数与相应的0族元素相差其他数，则由相应差数找出相应的族。 课堂·练习 1．下列关于元素周期表中关于氯元素的信息如图所示，说法正确是 A．氯元素的原子序数为17 B．氯原子核内中子数为17 C．氯元素不能形成离子化合物 D．氯元素不属于非金属元素 【答案】A 【详解】A．根据元素周期表中的一格可知，左上角的数字为17，表示原子序数为17，A正确； B．根据元素周期表中的一格可知，左上角的数字为17，表示原子序数为17，图示没有体现质量数，无法计算氯原子的中子数，B错误； C．氯原子可以形成离子化合物NaCl，C错误； D．由汉字名称可知，氯元素属于非金属元素，D错误； 故选A。 2．元素甲～戊均为短周期主族元素，在周期表中的相对位置如图所示，其中戊的单质呈黄绿色，下列说法错误的是 A．原子半径：戊＞丁＞乙 B．非金属性：乙＞戊 C．简单氢化物的稳定性：甲＞丙 D．甲的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸 【答案】A 【分析】元素甲～戊均为短周期主族元素，在周期表中的相对位置如图所示，其中戊的单质呈黄绿色，即氯气，则戊为Cl，则甲为N，乙为F，丙为P，丁为S。 【详解】A．同一周期从左往右元素的原子半径依次减小，同一主族从上往下元素的原子半径依次增大，故原子半径：丁＞戊＞乙，A错误； B．同一主族从上往下元素的非金属性依次减弱，故非金属性：乙＞戊，B正确； C．同一主族从上往下元素的非金属性依次减弱，简单气态氢化物的稳定性依次减弱，故简单氢化物的稳定性：甲＞丙，C正确； D．甲的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸，即硝酸是强酸，D正确； 故选A。 3．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，回答下列问题。 (1)元素X的单质分子是________(写化学式)。 (2)Y位于元素周期表中的第________周期________族。 (3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是________。 【解析】依据X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为He，Y为F，Z为S，与S同主族的相邻元素是第四周期ⅥA族的34号元素Se。 答案：(1)He　(2)二　ⅦA　(3)34 巩固·提升 1．下列关于元素周期表的叙述，正确的是 A．元素周期表共有7个横行，称为周期；共有16个纵行，称为族 B．前20号元素称为短周期元素 C．副族元素中，没有非金属元素 D．族的元素都被称作碱金属元素 【答案】C 【详解】A．元素周期表共有7个横行，称为周期；共有18个纵行，16个族，故A错误； B．前18号元素称为短周期元素，故B错误； C．副族元素中，含7个副族、1个ⅤⅢ族元素，没有非金属元素，故C正确； D．族中氢元素不是碱金属元素，故D错误。 答案选C。 2．下列说法正确的是 A．原子最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期 B．原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素 C．原子最外层电子数等于或大于3的元素一定是非金属元素 D．某元素的离子最外层电子数与次外层电子数相同，该元素一定位于第3周期 【答案】A 【详解】A．由核外电子排布规律可知，原子最外层电子数不超过8个，则原子最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于元素周期表第2周期，故A正确； B．氢原子的最外层只有一个电子，但氢元素是非金属元素，故B错误； C．元素周期表中，ⅢA族的铝、镓、铟等原子的最外层电子数为3，ⅣA族的锗、锡等原子的最外层电子数为4，这些元素都属于金属元素，故C错误； D．钾离子的离子结构示意图为，离子的最外层电子数与次外层电子数相同，但钾元素位于元素周期表第4周期， 故D错误； 故选A。 3．元素周期表已成为化学家的得力工具。以下关于周期表的应用错误的是 A．可以在金属元素与非金属元素交界处寻找半导体材料 B．可以在非金属区域寻找优良的催化剂材料 C．可以利用周期表寻找合适的超导材料、磁性材料等 D．可以根据元素原子的结构预测元素可能具有的性质 【答案】B 【详解】 A．在金属元素与非金属元素的交界处的元素具有金属性、非金属性，可作半导体材料，故可以在金属元素与非金属元素交界处寻找半导体材料，A正确； B．在过渡元素区域寻找优良的催化剂和耐高温耐腐蚀的合金材料，可以在非金属区域寻找制农药和药物的元素，B错误； C．可以利用周期表寻找合适的超导材料、磁性材料等，如Fe3O4等磁性材料，C正确； D．利用“元素周期表”，同一族的元素具有相似的化学性质，可以预测新元素的原子结构和性质，可以根据元素原子的结构预测元素可能具有的性质，D正确； 故答案为：B。 4．为了庆祝元素周期表诞生150周年，联合国宣布将2019年定为国际化学元素周期表年。下列关于元素周期表的叙述正确的是(　　) A．在元素周期表中共有18个纵列，18个族 B．同族元素的最外层电子数一定相同 C．同周期元素的电子层数相同 D．每一周期的元素都是从碱金属元素开始，以稀有气体元素结束 【解析】选C　元素周期表中共有18个纵列、16个族，A错误；同族元素的最外层电子数不一定相同，如0族元素，B错误；氢不是碱金属元素，D错误；同周期元素的电子层数一定相同，C正确。 5．下列各组元素中，属于同一周期的是(　　) A．H、Na B．Al、P C．O、Cl D．Mg、F 【解析】选B　H、Na分别位于第一、三周期，故A不选；Al、P均位于第三周期，故B选；O、Cl分别位于第二、三周期，故C不选；Mg、F分别位于第三、二周期，故D不选。 6.在元素周期表中前四周期的五种元素的位置关系如图所示。若B元素的核电荷数为Z，则五种元素的原子序数之和为(　　) A．5Z B．5Z＋18 C．5Z＋10 D．5Z＋8 【解析】选C　题目给出周期表中的部分元素的位置关系，根据该特点，D、B、E不可能是第ⅠA～ⅢA族元素，应分别位于第二、三、四周期；根据相邻元素原子序数的关系，可知原子序数分别为A：Z－1；C：Z＋1；D：Z－8；E：Z＋18，因此这五种元素原子序数之和为5Z＋10。 7．如表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素。 (1)表中所列元素中，属于短周期元素的有________(填字母，下同)；属于主族元素的有______________________________；e元素在元素周期表中的位置是第________周期第________族。 (2)下列________组元素的单质可能都是电的良导体。 A．a，c，j B．b，g，k C．c，g，l D．d，e，f 【解析】(1)前三周期为短周期，故a、b、c、f、h、i、j、l、m为短周期元素；由短周期与长周期元素共同构成的为主族(0族除外)。表中除e、m外，都是主族元素，e元素为钛(Ti)，位于元素周期表中第四周期ⅣB族。 (2)表中a(Na)、c(Mg)、d(Sr)、e(Ti)、f(Al)、g(Ge)都是金属元素，是电的良导体。 【答案】(1)b、h、j、a、c、f、i、l、m　a、b、c、d、f、h、g、i、j、k、l　四　ⅣB　(2)D 8．下列选项各截取了元素周期表的一部分，数字为原子序数，其中M的原子序数为37的是(　　) 【解析】　 知识储备 ①每一周期最后一种元素、原子序数 ②核外电子排布规律 解题思路 A.17⇒第三周期ⅦA族下面原子序数应为35，M为36 B．19⇒第四周期ⅠA族下面原子序数应为37，M为38 C．20⇒第四周期ⅡA族下面原子序数应为38，M为37 D．26⇒第四周期Ⅷ族下面原子序数应为44，M为45 注意 ⅠA、ⅡA族上下两周期原子相差序数与ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族上下两周期原子相差序数不同 【答案】　C 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 第2课时 元素周期表 01能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则，能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的相互推导，提升微观探析能力。 02了解元素周期表的发展历程及现行元素周期表的结构，培养严谨、求实的科学态度。　 考点突破 1 情境· 探究 【情境】 元素周期表的样式也是几经变迁，图2是我们现在使用的元素周期表，它究竟有什么样的结构？ 【问题探究】 1．现行元素周期表中共有18个纵列，是否有18个族？ 2．为什么把Li、Na、K、Rb、Cs等元素编排在元素周期表的同一主族？ 3．为什么把Na、Mg、Al、Si、P等元素编排在元素周期表的同一周期？ 4．最外层电子数是2的元素一定是第ⅡA族的元素吗？ 5．同周期相邻主族元素的原子序数差一定是“1”吗？ 归纳·总结 1．发展历程 2．原子序数 (1)含义：按照元素在周期表中的顺序给元素编号。 (2)原子序数与元素的原子结构的关系 原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数 3．元素周期表的编排原则 4．周期的分类与包含元素 类别 周期序数 行序数 核外电子层数 包含元素种数 起止元素 短周期 1 1 1 2 H～He 2 2 2 8 Li～Ne 3 3 3 8 Na～Ar 长周期 4 4 4 18 K～Kr 5 5 5 18 Rb～Xe 6 6 6 32 Cs～Rn 7 7 7 32 Fr～Og 5．族的分类 16个族分为7个主族、7个副族、1个第Ⅷ族和1个0族。 6．常见族的别称 族 别名 第ⅠA族(除氢外) 碱金属元素 第ⅦA族 卤族元素 0族 稀有气体元素 7．元素周期表中的方格中各符号的意义 8．元素周期表记忆口诀 横行叫周期，现有一至七； 三四分长短，四长副族现； 竖行称作族，总共十六族； Ⅷ族最特殊，三列是一族； 二三分主副，先主后副族； 镧锕各十五，均属ⅢB族。 【易错点】 (1)过渡元素：元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族为过渡元素，这些元素都是金属元素，所以又称它们为过渡金属。 (2)镧系元素：元素周期表第六周期第ⅢB族中，从57号元素镧到71号元素镥共有15种元素，统称为镧系元素，它们的化学性质相似。 (3)锕系元素：元素周期表第七周期第ⅢB族中，从89号元素锕到103号元素铹共有15种元素，统称为锕系元素，它们的化学性质相似。 (4)113～118号元素的中文名称依次为、、镆、、、。 课堂·练习 1．下列关于元素周期表的说法错误的是 A．元素周期表有16个主族、7个周期 B．原子最外层只有2个电子的元素可能是金属元素也可能是非金属元素 C．位于元素周期表ⅦA族的元素又叫卤族元素 D．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素 2．门捷列夫的元素周期表奠定了现代化学和物理学的理论基础，下列关于元素周期表的叙述中正确的是 A．周期表中有8个主族，8个副族 B．目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素。 C．短周期元素是指1-20号元素 D．原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数 3．下列元素属于第ⅦA族的是(　　) A．钠 B．氯 C．硫 D．硅 考点突破 2 情境· 探究 【情境】A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增。A元素原子核内无中子，B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，D是地壳中含量最多的元素，E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的主族元素。 【问题探究】 (1)C在元素周期表中的位置为________，G的原子结构示意图是________。 (2)D与E按原子个数比1∶1形成化合物甲，其化学式为____________，向甲中滴加足量水时发生反应的化学方程式是_____________________________。 (3)E、F、G形成的简单离子，半径由大到小顺序是_________ _______________。(用离子符号表示) (4)B、C、D的简单氢化物的还原性强弱顺序为______________(填分子式，下同)热稳定强弱顺序为______________。 (5)F、G的最高价氧化物的水化物的分子式为________________，酸性较强为________________。 归纳·总结 1．元素在周期表中的位置与原子结构的相互推断 (1)元素的位置与原子结构的关系 (2)短周期元素原子结构与位置的关系 ①族序数等于周期数的元素有H、Be、Al。 ②族序数是周期数2倍的元素有C、S。 ③族序数是周期数3倍的元素是O。 ④周期数是族序数2倍的元素是Li。 ⑤周期数是族序数3倍的元素是Na。 2．由元素的原子序数推断元素在周期表中的位置 常用0族元素定位法： (1)明确0族元素信息 0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og 所在周期序数 1 2 3 4 5 6 7 原子序数 2 10 18 36 54 86 118 (2)比大小定周期 比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小，找出与其相邻近的0族元素，若该元素的原子序数小于相邻近0族元素的原子序数，那么该元素就和原子序数大的0族元素处于同一周期，反之则在下一周期。 (3)求差值定族数 ①若某元素的原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。 ②若某元素的原子序数比相应的0族元素少5～1时，则该元素处在同周期的第ⅢA～ⅦA族。 ③若某元素的原子序数与相应的0族元素相差其他数，则由相应差数找出相应的族。 课堂·练习 1．下列关于元素周期表中关于氯元素的信息如图所示，说法正确是 A．氯元素的原子序数为17 B．氯原子核内中子数为17 C．氯元素不能形成离子化合物 D．氯元素不属于非金属元素 2．元素甲～戊均为短周期主族元素，在周期表中的相对位置如图所示，其中戊的单质呈黄绿色，下列说法错误的是 A．原子半径：戊＞丁＞乙 B．非金属性：乙＞戊 C．简单氢化物的稳定性：甲＞丙 D．甲的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸 3．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，回答下列问题。 (1)元素X的单质分子是________(写化学式)。 (2)Y位于元素周期表中的第________周期________族。 (3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是________。 巩固·提升 1．下列关于元素周期表的叙述，正确的是 A．元素周期表共有7个横行，称为周期；共有16个纵行，称为族 B．前20号元素称为短周期元素 C．副族元素中，没有非金属元素 D．族的元素都被称作碱金属元素 2．下列说法正确的是 A．原子最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期 B．原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素 C．原子最外层电子数等于或大于3的元素一定是非金属元素 D．某元素的离子最外层电子数与次外层电子数相同，该元素一定位于第3周期 3．元素周期表已成为化学家的得力工具。以下关于周期表的应用错误的是 A．可以在金属元素与非金属元素交界处寻找半导体材料 B．可以在非金属区域寻找优良的催化剂材料 C．可以利用周期表寻找合适的超导材料、磁性材料等 D．可以根据元素原子的结构预测元素可能具有的性质 4．为了庆祝元素周期表诞生150周年，联合国宣布将2019年定为国际化学元素周期表年。下列关于元素周期表的叙述正确的是(　　) A．在元素周期表中共有18个纵列，18个族 B．同族元素的最外层电子数一定相同 C．同周期元素的电子层数相同 D．每一周期的元素都是从碱金属元素开始，以稀有气体元素结束 5．下列各组元素中，属于同一周期的是(　　) A．H、Na B．Al、P C．O、Cl D．Mg、F 6.在元素周期表中前四周期的五种元素的位置关系如图所示。若B元素的核电荷数为Z，则五种元素的原子序数之和为(　　) A．5Z B．5Z＋18 C．5Z＋10 D．5Z＋8 7．如表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素。 (1)表中所列元素中，属于短周期元素的有________(填字母，下同)；属于主族元素的有______________________________；e元素在元素周期表中的位置是第________周期第________族。 (2)下列________组元素的单质可能都是电的良导体。 A．a，c，j B．b，g，k C．c，g，l D．d，e，f 8．下列选项各截取了元素周期表的一部分，数字为原子序数，其中M的原子序数为37的是(　　) 2 学科网（北京）股份有限公司 $$