内容正文:
第24讲 元素周期表和元素周期律
课标
指引 1.认识原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化,知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。
2.知道元素周期表中区、周期和族的元素原子核外电子排布特征,了解元素周期律(表)的应用价值。
三年
高考
命题
分析 1.命题特点
基础性:元素周期表的结构、粒子半径、电离能、电负性仍是命题核心,要求记忆准确,理解到位。
综合性:强调模块融合(必修+选择性必修),结合元素在周期表中的位置、原子结构、元素性质等信息推断元素,再结合元素周期律进行分析、判断。
2.命题趋势:命题已从单纯的记忆和简单应用,全面转向以原子结构理论(选择性必修2)为根基、以“结构决定性质”为核心思想、以解决实际问题为导向、强调综合思维和创新思维的新模式。
考点一 元素周期表
考点二 元素周期律
目录索引
学科素养•发展
考点一 元素周期表
必备知识•梳理
1.编排原则
(1)周期:把__________相同的元素,按__________递增的顺序,从左至右排成的横行。
(2)族:把____________________相同的元素,按__________递增的顺序,从上至下排成的纵列。
电子层数
原子序数
最外层电子数
电子层数
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.基本结构
短周期
2
8
8
长周期
18
18
32
32
短周期元素和长周期元素
7
A
8
B
18
必备知识•梳理
关键能力•提升
3.原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系
最高能级所在能层序数=周期序数
周期 电子层(能层)
序数 每周期第一种元素 每周期最后一种元素
原子序数 价层电子排布式 原子序数 价层电子排布式
一 1 1 2 1s2
二 2 3 2s1 10
三 3 11 18 3s23p6
四 4 19 4s1 36
五 5 37 54 5s25p6
六 6 55 6s1 86
七 7 87 118 7s27p6
(2)原子结构与族的关系
价层电子总数=主族序数
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
价层电子排布
1s1
2s22p6
3s1
4s24p6
5s1
6s26p6
7s1
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
必备知识•梳理
关键能力•提升
4.元素周期表的分区
(1)按元素种类分区
必备知识•梳理
关键能力•提升
(2)按价层电子排布分区
必备知识•梳理
关键能力•提升
5.元素周期表的应用
(1)科学预测
为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
(2)寻找新材料
半导体
必备知识•梳理
关键能力•提升
(3)用于工农业生产
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系。
必备知识•梳理
关键能力•提升
辨析明理
判断正误:对的打“√”,错的打“×”。
(1)(2023·广东卷)“天舟六号”为中国空间站送去推进剂氙(Xe)气,Xe是第ⅠA族元素。( )
(2)(2023·海南卷)“嫦娥石”(Ca8Y)Fe(PO4)7是我国科学家首次在月壤中发现的新型静态矿物,该矿物中的Fe位于周期表中的ds区。( )
(3)(2023·浙江1月选考卷)Cu元素位于周期表p区。( )
(4)(2022·辽宁卷)Na位于元素周期表p区。( )
×
×
×
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
关键能力•提升
命题角度1 原子结构与元素周期表的关系
1.(2024·江苏卷)我国探月工程取得重大进展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸盐,下列元素位于元素周期表第二周期的是( )
A.O B.P C.Ca D.Fe
A
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.(1)(2025·山东卷)在元素周期表中,Fe位于第_______周期第_______族。
(2)(2025·河南卷)Ca位于元素周期表中__________区。
(3)(2024·山东卷)Mn在元素周期表中位于第______周期第______族。
(4)(2024·重庆卷)已知基态Ru的核外电子排布式为[Kr]4d75s1,则Ru在元素周期表中位于第__________周期第__________族。
(5)(2024·湖南卷)Cu属于__________区元素,其基态原子的价层电子排布式为__________ 。
ds
四
Ⅷ
s
四
ⅦB
五
Ⅷ
3d104s1
必备知识•梳理
关键能力•提升
命题角度2 元素周期表的结构及应用
3.(2026·浙江温州十校联考改编)四种短周期元素X、Y、Z和M在周期表中的位置如图所示,其中Z原子的K层与M层的电子数之和等于L层电子数。下列说法不正确的是( )
A.X与氧元素能组成多种氧化物
B.基态Z原子的价层电子轨道表示式为
C.Y的单质是应用广泛的半导体材料
D.Y和M可形成离子化合物YM4
D
必备知识•梳理
关键能力•提升
解析:Z原子的K层与M层的电子数之和等于L层电子数,则Z为原子序数是16的S元素;根据短周期元素X、Y、Z和M在周期表中的相对位置可知,X为N,Y为Si,M为Cl。氮元素可与氧元素组成NO、NO2等多种氧化物,A正确;基态硫原子的价层电子排布式为3s23p4,其价层电子轨道表示式为
,B正确;单晶硅是应用广泛的半导体材料,C正确;Y和M可形成化合物SiCl4,SiCl4属于共价化合物,D错误。
必备知识•梳理
关键能力•提升
考点二 元素周期律
必备知识•梳理
1.元素周期律
原子序数
核外电子排布
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.电离能
(1)第一电离能
(2)逐级电离能
基态
增大
减小
越大
越大
必备知识•梳理
关键能力•提升
(3)电离能的三大应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之金属性越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的In+1≫In,则该元素的常见化合价为+n价,如钠元素的I2≫I1,所以钠元素在化合物中的化合价为+1价。
③判断核外电子的分层排布情况
多电子原子中,元素的各级电离能逐渐增大,有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时,电子层数就可能发生变化。
必备知识•梳理
关键能力•提升
3.电负性
(1)意义:元素的原子在化合物中__________电子能力的标度。元素的电负性越大,表示其原子在形成化学键时吸引电子的能力越强。
(2)标准
以氟的电负性为__________和锂的电负性为1.0作为相对标准,计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。
(3)变化规律
①一般来说,在元素周期表中,同周期元素从左至右,元素的电负性逐渐__________,同主族元素从上至下,元素的电负性逐渐__________。
②金属元素的电负性一般__________,非金属元素的电负性一般__________,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右,它们既有金属性又有非金属性。
吸引
4.0
变大
变小
小于1.8
大于1.8
必备知识•梳理
关键能力•提升
4.主族元素周期性变化规律
(1)原子结构的变化规律
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
核电荷数 逐渐_______ 逐渐_______
电子层数 均相同 逐渐_______
原子半径 逐渐_______ 逐渐_______
离子半径 阳离子逐渐_______
阴离子逐渐_______ 阳离子(或阴离子)
逐渐_______
增大
增大
增多
减小
增大
减小
减小
增大
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关键能力•提升
(2)元素性质的变化规律
性质 同周期(左→右) 同主族(上→下)
金属性 逐渐_______ 逐渐_______
非金属性 逐渐_______ 逐渐_______
简单气态氢化物的稳定性 逐渐_______ 逐渐_______
第一电离能 呈_______趋势 逐渐_______
电负性 一般逐渐_______ 一般逐渐_______
减弱
增强
增强
减弱
增强
减弱
增大
减小
增大
减小
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关键能力•提升
5.对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与__________的主族元素的有些性质是相似的,这种相似性被称为对角线规则。
右下方
必备知识•梳理
关键能力•提升
教材链接
(2025·云南卷节选)Be及其化合物的转化关系如图。
判断正误:
(1)Be(OH)2是两性氢氧化物。( )
(2)Be2C和BeCl2的晶体类型相同。( )
√
×
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关键能力•提升
辨析明理
判断正误:对的打“√”,错的打“×”。
(1)(2025·江苏卷)电负性:χ(F)<χ(Cl)。( )
(2)(2025·江苏卷)离子半径:r(F-)>r(Na+)。( )
(3)(2025·河南卷)第一电离能:C<N<O。( )
(4)(2024·甘肃卷)原子半径:O<N<C。( )
(5)(2024·重庆卷)Si的电负性大于Al。( )
(6)(2024·北京卷)依据第二周期主族元素电负性依次增大,可推断它们的第一电离能依次增大。( )
×
√
×
√
√
×
必备知识•梳理
关键能力•提升
关键能力•提升
命题角度1 元素周期律的简单应用
1.(2025·浙江1月选考卷)根据元素周期律,下列说法不正确的是( )
A.第一电离能:N>O>S
B.化合物中键的极性:SiCl4>PCl3
C.碱性:LiOH>KOH
D.化合物中离子键百分数:MgO>Al2O3
C
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关键能力•提升
解析:根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势,第ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻主族元素,故第一电离能:N>O>S, A正确;电负性Si<P<Cl,电负性差值越大,键的极性越大,故化合物中键的极性:SiCl4>PCl3,B正确;同一主族从上往下元素的金属性依次增大,金属性Li<K,故碱性:LiOH<KOH,C错误;电负性Mg<Al,故Mg与O的电负性差值>Al与O的电负性差值,电负性差值越大离子键百分数越大,故化合物中离子键百分数:MgO>Al2O3,D正确。
必备知识•梳理
关键能力•提升
2.(2025·重庆卷)根据元素周期律,同时满足条件(ⅰ)和条件(ⅱ)的元素是
( )
(ⅰ)电负性是同主族元素中最大;(ⅱ)第一电离能比同周期相邻主族元素大的。
A.Al B.Si C.B D.Be
D
解析:Al是第ⅢA族元素,同主族中电负性最大的是B,A不符合题意;Si是第ⅣA族元素,同主族中电负性最大的是C,B不符合题意;B是第ⅢA族元素,电负性在同主族中最大,但其第一电离能比相邻的Be和C都小,不满足条件(ⅱ),C不符合题意;Be是第ⅡA族元素,电负性在同主族中最大,满足条件(ⅰ),Be的第一电离能大于同周期相邻主族元素,满足条件(ⅱ),D符合题意。
必备知识•梳理
关键能力•提升
命题角度2 元素周期律的综合应用
3.(2025·广东卷)元素a~i为短周期元素,其第一电离能与原子序数的关系如图。下列说法正确的是( )
B
A.a和g同主族 B.金属性:g>h>i
C.原子半径:e>d>c D.最简单氢化物沸点:b>c
必备知识•梳理
关键能力•提升
解析:同周期中第ⅡA族和第ⅤA族元素比相邻元素的第一电离能大,0族元素的第一电离能在同周期中最大,可以推断a~i分别是B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al。a是B,g是Na,二者不同主族,A错误;Na、Mg、Al属于同周期,从左到右金属性依次减弱,B正确;c、d、e分别是N、O、F,属于同周期元素,同周期从左到右原子半径依次减小,则原子半径:c>d>e,C错误;b为C,c为N,NH3分子间存在氢键,沸点高,故沸点:NH3>CH4,D错误。
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关键能力•提升
学科素养•发展
题组1 前沿模拟演练
1.(2026·湖南湘西州一模)应用元素周期律可以预测元素及其化合物的性质。下列说法错误的是( )
A.碱性:CsOH>KOH
B.还原性:AsH3<HBr
C.原子半径:Na>Cl
D.热稳定性:HCl>HBr
B
解析:碱金属的金属性随原子序数增大而增强,碱性:CsOH>KOH,A正确;非金属性Br>As,故氢化物的还原性:AsH3>HBr,B错误;同周期主族元素原子半径随原子序数增大而减小,故原子半径:Na>Cl,C正确;非金属性:Cl>Br,故热稳定性:HCl>HBr,D正确。
2.(2025·八省联考四川卷)M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,X的最高价含氧酸具有强氧化性,Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍,Z与Y同族。下列说法正确的是
( )
A.电负性:Y>X>Z
B.第一电离能:Y>X>M
C.原子半径:Z>Y>X
D.简单气态氢化物的稳定性:X>Z>Y
A
解析:M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,则M是氢元素;Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍,则Y是氧元素;X的最高价含氧酸具有强氧化性,则X是氮元素;Z与Y同族,则Z是硫元素。电负性:O>N>S,A正确;N的2p轨道处于半充满的稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻的O,B错误;原子半径:S>N>O,C错误;电负性:O>N>S,则稳定性:H2O>NH3>H2S,D错误。
3.(2025·八省联考云南卷)我国科研工作者合成了一种非线性光学晶体QWX3Y6Z,其阴离子结构如图所示(电荷未标出)。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,基态X的核外电子有5种运动状态,Y、Z与X同周期,W的氢氧化物具有两性,Q是第六周期半径最大的主族元素。下列说法错误的是( )
A.金属性:Q>W
B.原子半径:Z>Y
C.该晶体结构中X的化合价为+3价
D.Y的第一电离能比同周期相邻元素的都低
B
解析:X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,基态X的核外电子有5种运动状态,则X为B,Y、Z与X同周期,Y形成2个键,Z形成1个键,Y为O,Z为F;W的氢氧化物具有两性,则W为Al,Q是第六周期半径最大的主族元素,则Q为Cs,QWX3Y6Z为CsAlB3O6F。金属性:Q(Cs)>W(Al),A正确;原子半径:Z(F)<Y(O),B错误;Cs为+1价,Al为+3价,O为-2价,F为-1价,则CsAlB3O6F中B的化合价为+3价,C正确;同周期元素原子由左向右第一电离能呈增大趋势,但氧原子的价层电子排布式为2s22p4,氮原子的价层电子排布式为2s22p3,p轨道为半充满稳定状态,故N、O、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为F>N>O,Y的第一电离能比同周期相邻元素的都低,D正确。
题组2 高考真题集训
4.(2024·江苏卷)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是( )
A.半径:r(Al3+)>r(K+)
B.电负性:χ(O)>χ(S)
C.沸点:H2S>H2O
D.碱性:Al(OH)3>KOH
B
解析:Al3+核外有2个电子层,K+核外有3个电子层,则K+的半径比Al3+大,A项错误;O与S位于同一主族,O的电负性比S的大,B项正确;H2O可以形成分子间氢键,所以H2O的沸点比H2S的高,C项错误;KOH属于强碱,Al(OH)3属于两性氢氧化物,所以KOH的碱性强于Al(OH)3的碱性,D项错误。
5.(2025·重庆卷)某化合物由原子序数依次增大的长周期主族元素X、Y和Z组成,X的价层电子数为4,Y只有1个未成对电子,Z+的电子占据的最高能级为全充满的4p能级。关于这三种元素说法正确的是( )
A.X、Y和Z位于同一周期
B.氧化物的水化物碱性最强的是X
C.单质熔点最高的是Y
D.原子半径最大的是Z
D
解析:X、Y、Z的原子序数依次增大且均为长周期主族元素。X的价层电子数为4(第ⅣA族),Y有1个未成对电子(可能为第ⅠA族或第ⅢA族或第ⅦA族),Z+的最高能级4p能级全充满,说明Z的原子序数为37,Z为Rb,根据原子序数依次增大,可确定X为Ge,Y为Br。Ge、Br、Rb不在同一周期,A错误;Ge、Br、Rb中金属性最强的元素为Rb,故氧化物对应水化物碱性最强的是Z,B错误;Ge的单质为共价晶体,Br的单质为分子晶体,Rb的单质为金属晶体,故单质熔点最高的是X,C错误;电子层数越多的原子,其半径越大,X、Y为第四周期元素,Z为第五周期元素,故Z的原子半径最大,D正确。
$