1.2.2 元素周期表（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（鲁科版2019，京粤闽皖豫宁陕）

第2课时　元素周期表 [核心素养发展目标]　1.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。2.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。3.了解ⅡA族元素、ⅤA族元素、过渡元素的原子结构特点及其性质的相似性。4.了解常见金属元素的焰色，会根据焰色试验判断某种元素的存在。 一、元素周期表概述 1．元素周期表的诞生 元素周期表是元素周期律的具体表现形式。1869年，俄国化学家门捷列夫绘制了第一张元素周期表。 2．元素周期表的编排原则 (1)横行：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行称为周期。7个横行分别称为7个周期。 (2)纵列：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵列称为族。共18个纵列，分为16个族。 3．元素周期表方格中的信息 (2023·山东淄博高一检测)元素周期表是学习化学的重要工具。如图是元素周期表中的一格，从中获取的信息不正确的是(　　) A．该元素的元素符号为Te B．该元素属于金属元素 C．该元素的原子核外有52个电子 D．该元素的相对原子质量为127.6 答案　B 解析　从元素周期表中的一格可以获取的信息有元素的名称、原子序数、元素符号、价电子排布、相对原子质量。该元素的名称为碲，为非金属元素，B项错误。 二、元素周期表的结构 1．周期 (1)分类：短周期和长周期。 (2)特点：每一周期中元素的电子层数相同，即周期序数＝电子层数。 (3)根据现行元素周期表，完成下表。 短周期(3) 长周期(4) 电子层数 1 2 3 4 5 6 7 周期序数 1 2 3 4 5 6 7 元素种数 2 8 8 18 18 32 32 起止原子序数 1 ↓ 2 3 ↓ 10 11 ↓ 18 19 ↓ 36 37 ↓ 54 55 ↓ 86 87 ↓ 118 2.族 (1)主族：共7个，用符号A表示。 ①主族的特点：由短周期和长周期元素共同构成，主族序数＝最外层电子数。 ②根据现行元素周期表，完成下表。 列序号 1 2 13 14 15 16 17 最外层电子数 1 2 3 4 5 6 7 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA (2)副族：仅由长周期元素构成，用符号B表示(Ⅷ族除外)。 列序号 3 4 5 6 7 11 12 族序数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB 在元素周期表的第8,9,10纵列为一族，合称为Ⅷ族。 (3)0族：在元素周期表的第18纵列。 3．元素周期表的特殊情况 (1)镧系：在元素周期表的第6周期ⅢB族，共15种元素。 (2)锕系：在元素周期表的第7周期ⅢB族，共15种元素。 (3)稀土元素：元素周期表ⅢB族中的钪、钇和镧系元素，共十七种金属元素的统称。 (4)常见族的别名 ⅠA族称为碱金属(除H外)，ⅡA族称为碱土金属，ⅤA族称为氮族，ⅥA族称为氧族，ⅦA族称为卤素，0族称为稀有气体。 思考1　请在下表中画出元素周期表的轮廓，并在表中按要求完成下列问题： (1)标出族序数。 (2)填入1～20号元素的元素符号。 (3)填入稀有气体元素的原子序数以及每周期的元素种类数。 (4)画出主族与副族边界线。 答案　 思考2　(1)观察元素周期表，思考同一周期ⅡA族元素与ⅢA族元素原子序数相差的数值是多少？为什么？ 提示　由于第2、3周期没有过渡元素，所以同周期ⅡA族元素与ⅢA族元素原子序数相差1；第4、5周期各有10种过渡元素，所以同周期ⅡA族元素与ⅢA族元素原子序数相差11；第6、7周期各有24种过渡元素，所以同周期ⅡA族元素与ⅢA族元素原子序数相差25。 (2)分析ⅠA族～ⅦA族上下两个相邻周期元素原子序数的差值，总结同一主族元素原子序数的变化规律。 提示　①若为ⅠA、ⅡA族元素，则上下两个相邻周期元素原子序数的差值等于上周期元素所在周期的元素种类数。②若为ⅢA族至ⅦA族元素，则上下两个相邻周期元素原子序数的差值等于下周期元素所在周期的元素种类数。 1．判断正误 (1)最外层电子数等于或大于3且小于8的元素一定是主族元素(　　) (2)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族(　　) (3)主族元素(除O、F外)的最高正化合价等于主族序数，也等于最外层电子数(　　) (4)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们互为同位素(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　 2．下列各表为元素周期表的一部分(表中数字为原子序数)，其中正确的是(　　) 答案　D 解析　A项中，2号元素应该位于元素周期表的最后一列，错误；B项中，2号、3号、4号元素不应该在同一周期，因为第1周期只有H、He两种元素，错误；C项中，6号、12号和24号元素不应在同一族，错误。 3．(2023·枣庄高一期中)下列关于元素周期表的说法错误的是(　　) A．第4周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数相差11 B．第3、4周期同主族元素的原子序数可能相差8或18 C．所含元素种类最多的族为ⅢB族 D．过渡元素位于金属元素与非金属元素分界线附近 答案　D 解析　第4周期ⅡA族与ⅢA族元素中间是过渡元素，原子序数相差31－20＝11，故A正确；第3、4周期同主族元素的原子序数ⅠA、ⅡA族均相差8，ⅢA～0族均相差18，故B正确；所含元素种类最多的族为ⅢB族，包括镧系和锕系元素共含有32种元素，故C正确；过渡元素位于元素周期表的中间，即ⅢB～ⅡB族中间的10列，故D错误。 4．据有关资料报道，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116、124、126号元素。试判断116号元素应位于元素周期表的(　　) A．第6周期ⅣA族 B．第7周期ⅥA族 C．第7周期ⅦA族 D．第8周期ⅥA族 答案　B 解析　第7周期稀有气体元素的原子序数为118，据此可以判断116号元素应位于元素周期表的第7周期ⅥA族，B正确。 元素位置的推断 (1)原子结构示意图法 ①周期数＝电子层数。 ②主族序数＝最外层电子数。 由原子序数推断元素在周期表中的位置可以先画出原子结构示意图，再确定元素位置。 (2)利用稀有气体元素的位置和原子序数进行推断。 各周期0族元素的原子序数： 周期序数 1 2 3 4 5 6 7 0族元素的原子序数 2 10 18 36 54 86 118 ①若某元素的原子序数比邻近的0族元素大1或2，则该元素应处在相应0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。如确定88号元素的位置：88－86＝2，则88号元素位于第7周期ⅡA族。 ②若某元素的原子序数比邻近的0族元素小1、2、3、4、5时，则应分别处在相应0族元素同周期的ⅦA、ⅥA、ⅤA、ⅣA、ⅢA族。如确定84号元素的位置：86－84＝2，则84号元素应位于第6周期ⅥA族。 三、根据元素在周期表中的位置认识其性质 1．同主族元素具有相似性 (1)ⅡA族(碱土金属)元素 ①ⅡA族元素原子最外层电子数都是2，易失去最外层上的电子，化学性质活泼，自然界中都以化合态存在。 ②ⅡA族元素的单质都是亮白色固体，具有良好的导电性，灼烧时具有不同的焰色。 思考1　最外层电子数为2的元素，一定是ⅡA族元素吗？ 提示　不一定。0族元素氦，某些过渡元素最外层电子数都为2。 (2)ⅤA族(氮族)元素 ①氮族元素原子最外层电子数都是5，它们在最高价氧化物中化合价为＋5价。 ②氮族元素中属于典型非金属元素的是氮、磷；表现出一些金属元素性质的是砷。 ③氮族元素锑、铋属于金属元素，115号元素镆是人工合成的放射性金属元素。 2．过渡元素 (1)过渡元素 元素周期表中第3～12列中的元素全部为金属元素，又称过渡元素。 (2)大部分过渡元素的单质既坚硬又有光泽，金、铜等单质具有独特的色泽；均具有良好的导电性。 (3)多数过渡元素的单质比较稳定，与空气和水的反应缓慢或根本不能反应。 3．焰色试验 (1)焰色试验：多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫作焰色试验，亦称焰色反应。 (2)操作步骤 (3)常见金属元素的焰色 钠—黄；钾—浅紫；锂—深红；钙—砖红；锶—洋红；钡—黄绿；铜—蓝绿。 (4)应用：焰色试验可以判断某种元素的存在。 思考2　焰色试验中为什么用稀盐酸而不是用稀硫酸洗涤铂丝？ 提示　盐酸有较强的挥发性，灼烧后不会有残留，而硫酸不具有挥发性。 (1)焰色试验是金属元素特有的性质，与其存在的形态无关，它不是化学变化而是物理变化。 (2)观察钾的焰色时要透过蓝色钴玻璃，以滤去黄光，排除钠元素的干扰。 1．判断正误 (1)同主族元素原子(H除外)最外层电子数相同，其性质相似(　　) (2)最外层有5个电子的原子一定是非金属元素原子(　　) (3)过渡金属元素的单质比较稳定，都不能与水或盐酸反应(　　) (4)利用焰色试验可以区分氯化钠晶体和碳酸钠晶体(　　) (5)砷是非金属元素，但它具有一些金属元素的性质(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 2．下列说法不正确的是(　　) A．钠的焰色为黄色 B．过渡元素全部为金属元素 C．元素周期表中第9纵列与第10纵列的元素不属于同一副族 D．ⅡA族元素易失2个电子，显＋2价 答案　C 解析　元素周期表中第9纵列与第10纵列的元素同属于Ⅷ族。 3.如图是元素周期表中短周期的一部分，若A元素原子的最外层电子数比次外层电子数少3，则下列说法正确的是(　　) A．四种元素都是非金属元素 B．B与D之间能形成三种常见的化合物 C．A与C的原子序数之和跟B与D的原子序数之和相等 D．四种元素形成的单质在常温下都是气体 答案　A 解析　根据题干信息可确定A的原子序数为15，是磷元素，则B、C、D分别是硫元素、氯元素、氧元素。 4．据有关媒体报道，美国华裔科学家叶军领导一个研究小组成功制造出全球最准确的时钟，两亿年误差不足一秒，它是锶(Sr)原子钟。锶(Sr)原子钟比铯原子喷泉钟准确得多，估计可大大促进不同的电讯网络的发展，将使全球各地的船只导航变得更为准确。请根据锶在元素周期表中的位置，推断下列内容： (1)锶元素属于________(填“金属”或“非金属”)元素，金属性比钙元素__________(填“强”或“弱”)，其原子半径________(填“大于”“小于”或“等于”)镁。 (2)碳酸锶是________色粉末，与盐酸反应的离子方程式为____________________________。 (3)用铂丝蘸取碳酸锶在无色火焰上燃烧，火焰呈________色，该现象是化学变化吗？______(填“是”或“不是”)。 (4)写出锶最高价氧化物对应水化物的化学式：______________________________，它的水溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)。 答案　(1)金属　强　大于 (2)白　SrCO3＋2H＋===Sr2＋＋CO2↑＋H2O (3)洋红　不是 (4)Sr(OH)2　碱性 题组一　元素周期表的结构 1．(2023·日照高一月考)下列关于元素周期表的叙述正确的是(　　) A．周期序数等于原子最外层电子数 B．包含元素种数最多的族为Ⅷ族 C．元素的最高正价都等于其最外层电子数 D．元素周期表中，从ⅢB族到ⅡB族的元素都是金属元素 答案　D 解析　周期序数等于电子层数，主族序数等于最外层电子数，故A错误；根据元素周期表中元素的分布，包含元素种数最多的族为ⅢB族，含有32种元素，Ⅷ族含有12种元素，故B错误；元素的最高正价不一定等于其最外层电子数，如F元素没有正价，故C错误。 2．国际无机化学命名委员会在1989年做出决定，把长式元素周期表原先的主副族及族号取消，由左至右改为18列。如碱金属元素为第1列，稀有气体元素为第18列。按此规定，下列说法错误的是(　　) A．第9列元素中没有非金属元素 B．第15列元素原子最外层有5个电子 C．在整个18列元素中，第3列的元素种类最多 D．只有第2列元素原子最外层有2个电子 答案　D 解析　第9列都是金属元素，没有非金属元素，A正确；第15列是ⅤA族，B正确；第3列包括镧系和锕系元素，所以元素种类最多，C正确；ⅡA族元素的原子最外层有2个电子，但He及部分过渡元素原子最外层也有2个电子，D错误。 3．如果n为ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为n＋1的元素位于(　　) ①ⅢA族　②ⅣA族　③ⅢB族　④ⅠA族 A．①③ B．①② C．②③ D．①③④ 答案　A 解析　元素周期表中，在第2、3周期中，若n为ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为n＋1的元素位于ⅢA族；第4～7周期，若n为ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为n＋1的元素位于ⅢB族。 4.原子序数为x的元素E在元素周期表中位于A、B、C、D四种元素中间(如图所示)，则A、B、C、D四种元素的原子序数之和不可能是(几种元素均不是镧系、锕系、0族元素)(　　) A．4x B．4x＋6 C．4x＋10 D．4x＋14 答案　B 解析　A、B、C、D四种元素中，同周期的A、C两种元素的原子序数之和为2x；同族相邻的两元素之间的原子序数相差2(本题不可能，因B不是第1周期元素)、8、18、32，所以四种元素中，同族的B、D两种元素的原子序数之和可能为2x、2x＋10或2x＋14。则四种元素的原子序数之和可能为4x、4x＋10或4x＋14。 题组二　元素在周期表中的位置推断 5．原子序数为15的元素磷，在元素周期表中的位置为(　　) A．第2周期ⅤA族 B．第3周期ⅣA族 C．第3周期ⅥA族 D．第3周期ⅤA族 答案　D 6．某元素的离子结构示意图为，该元素在周期表中的位置是(　　) A．第5周期0族 B．第6周期ⅠB族 C．第5周期ⅦA族 D．第6周期ⅠA族 答案　D 解析　由结构示意图知，核电荷数为55，核外电子总数为54，是失1个e－形成的阳离子结构，故该元素原子的最外层有1个e－，可推断是第6周期ⅠA族元素，D项正确。 7.A、B、C均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示，已知B、C两元素在周期表中族序数之和是A元素族序数的2倍；B、C两元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则符合A、B、C的一组元素是(　　) A．Be、Na、Al B．B、Mg、Si C．O、P、Cl D．C、Al、P 答案　C 解析　由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的位置看，A只能处在第2周期，而B、C处在第3周期。设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1＝x＋7，C的原子序数为x＋8＋1＝x＋9，则x＋7＋x＋9＝4x，x＝8。所以，A、B、C的原子序数分别为8、15、17，对应的元素分别为O、P、Cl，代入族序数关系：5＋7＝2×6成立。 8．现有两种短周期元素A、B，原子序数分别为a、b，若a＋8＝b，则下列有关A、B的说法正确的是(　　) A．A和B一定在同主族 B．A和B一定在同周期 C．若A和B在相邻周期，则A、B一定同主族 D．A、B可能既不同周期，又不同主族 答案　D 解析　同周期的短周期元素，原子序数之差小于8，A、B两元素一定不在同周期，B错误；若A为H元素，原子序数为1，B为F元素，原子序数为9，A、C错误，D正确。 9．(2023·杭州高一检测)2022年北京冬奥会开幕式璀璨夺目的烟火与化学的焰色试验有关。下列关于焰色试验说法正确的是(　　) A．做焰色试验时可用铜丝代替铂丝 B．Na2O和NaOH的焰色均为黄色 C．需用稀硫酸清洗铂丝并在火焰上灼烧至与原来火焰颜色相同 D．检验Na2CO3中混有的少量K2CO3可在火焰上灼烧直接观察焰色 答案　B 解析　焰色试验时不能使用铜丝代替铂丝，铜丝焰色为绿色，干扰试验，A错误；盐酸易挥发，应用盐酸清洗铂丝，C错误；检验Na2CO3中混有的少量K2CO3，在火焰上灼烧时需借用蓝色钴玻璃观察焰色，D错误。 10．(2023·佛山一中月考)某元素位于第3周期ⅥA族。下列叙述不正确的是(　　) A．该元素是非金属元素 B．该元素原子的核电荷数为16 C．该元素原子核外有3个电子层 D．该元素原子容易失去最外层电子 答案　D 解析　第3周期ⅥA族元素是硫元素，为非金属元素，其核电荷数为16，有3个电子层，最外层容易得到2个电子达到稳定结构。 11．下列说法正确的是(　　) A．由短周期元素和长周期元素共同组成的族只有主族，副族均由长周期元素组成 B．D－核外有36个电子，则元素D位于第4周期0族 C．位于同一主族的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能为x＋26 D．位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于ⅠA族，原子序数为x，乙位于ⅢA族，则乙原子序数可能为x＋19 答案　C 解析　由短周期元素和长周期元素共同组成的族有主族和0族，故A错误；D－核外有36个电子，则D是35号元素，位于第4周期ⅦA族，故B错误；位于同一主族的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能为x＋26，如同主族的F、Br原子序数相差26，故C正确；若甲、乙是第2、3周期的元素，乙原子序数为x＋2；若甲、乙是第4、5周期的元素，乙原子序数为x＋12；若甲、乙是第6、7周期的元素，乙原子序数为x＋26；乙原子序数不可能为x＋19，故D错误。 12．已知A、B是元素周期表中同主族相邻的两种元素，A、B所在周期分别有a、b种元素。若A的原子序数为x，则B的原子序数可能为(　　) ①x＋a　②x－a　③x＋b　④x－b A．①③ B．①④ C．②③ D．①②③④ 答案　D 解析　以ⅦA族的元素F、Cl、Br、I、At为例进行分析，它们的原子序数分别为9、17、35、53、85，所在周期元素种数分别为8、8、18、18、32。如9号为氟元素，9＋8＝17号为氯元素，即①x＋a正确；如17号为氯元素，17－8＝9号为氟元素，即②x－a正确；同理③④都正确。 13．X、Y、Z均为短周期元素，它们在元素周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z三种元素的质子数之和为40，请回答： (1)写出X、Y、Z三种元素的元素符号： X________，Y________，Z________。 (2)写出Y在元素周期表中的位置：_____________________________________。 答案　(1)N　S　Cl　(2)第3周期ⅥA族 解析　(1)假设X的原子序数是a，则Y的原子序数是a＋9，Z的原子序数是a＋10。X、Y、Z三种元素的质子数之和为40，则a＋a＋9＋a＋10＝40，a＝7，所以X是N元素，Y是S元素，Z是Cl元素。 (2)S元素原子核外有3个电子层，最外层有6个电子，因此在元素周期表中的位置是第3周期ⅥA族。 14．(2022·烟台高一检测)如图是元素周期表的一部分，其中每个字母代表对应的一种元素。 请按要求回答下列问题： (1)写出D与E按1∶1的原子个数比形成的化合物与水反应的离子方程式：_________________________________，F的原子结构示意图为____________________。 (2)B在元素周期表中的位置为___________________，A、C、F三种元素形成的化合物(CA4)2F中阳离子的检验方法：取少量待测液， _____________________________________________。 (3)化合物甲由A、B、D、E四种元素组成，俗称小苏打，乙由A、D、E三种元素组成，则甲、乙反应的离子方程式为_________________________________________________。 (4)C、D、E的原子半径由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。 (5)B的非金属性__________(填“强”或“弱”)于C。 答案　(1)2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑　　(2)第2周期ⅣA族　加入NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中含有NH　(3)HCO＋OH－===CO＋H2O　(4)Na>N>O　(5)弱 15.X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的位置关系如图。 Ⅰ.若Z元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。 (1)W在周期表中的位置为__________________。 (2)Y和Z可组成的化合物的化学式为________。 (3)写出铜和X的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的离子方程式：_________________。 Ⅱ.若Y和Z的核外电子数之和为22。 (1)工业上生产Y的简单氢化物的化学方程式为_______________________________。 (2)X单质与W的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应，当转移0.4 mol电子时，产生气体的体积(标准状况下)是________。 答案　Ⅰ.(1)第3周期ⅦA族　(2)SO2、SO3　 (3)Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O Ⅱ.(1)N2＋3H22NH3　(2)6.72 L 解析　由X、Y、Z、W四种短周期元素在周期表中的相对位置可知，X、Y处于第2周期，Z、W处于第3周期。Ⅰ.若Z元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，最外层电子数为6，则Z为S元素，可推知X为N元素，Y为O元素，W为Cl元素。 Ⅱ.若Y和Z的核外电子数之和为22，则Y为N元素，Z为P元素，可推知X为C元素，W为S元素。 (1)工业上生产NH3的化学方程式为N2＋3H22NH3。 (2)X单质与W的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，根据反应的化学方程式可知，每有4 mol电子转移，产生1 mol CO2、2 mol SO2，当转移0.4 mol电子时，产生气体的总物质的量是0.3 mol，其在标准状况下的体积是0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L。 学科网（北京）股份有限公司 $$