元素周期表與元素性質的周期性變化規(guī)律全解析
更新時間：2024-08-14 17:30:37作者：佚名
考試指南 1.理解元素的性質與其在元素周期表中位置的關系。 2.結合有關數(shù)據和實驗事實，了解原子結構和元素性質的周期性變化，構建元素周期律。 3.了解元素周期表。 4.理解元素的原子半徑、第一電離能、電負性等性質的周期性變化，知道原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化，這就是元素性質呈現(xiàn)周期性變化的原因。
熱點匯總
1. 元素周期表
2.主族元素性質周期變化規(guī)律
項目
相同循環(huán)（左 → 右）
同一主要部落（向上 → 向下）
原子結構
核電荷
逐漸增加
逐漸增加
電子層數(shù)
相同的
逐漸增加
原子半徑
逐漸減少
逐漸增加
離子半徑
陽離子逐漸減少，陰離子逐漸減少，r(陰離子)＞r(陽離子)
逐漸增加
自然
價
高正價態(tài)從+1→+7（O和F除外），負價態(tài)=-（8-主族數(shù)）（H為-1）
相同，最高正價數(shù)=主族數(shù)（O和F除外）
元素的金屬和非金屬性質
金屬性質逐漸減弱，非金屬性質逐漸增強。
金屬性能逐漸增大，非金屬性能逐漸減小。
氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性
逐漸增加
逐漸減弱
最高價氧化物對應的水合物酸度和堿度
堿性逐漸減弱，酸性逐漸增加
堿度逐漸增加，酸度逐漸降低
【專家建議】 （1）三種方法判斷粒子半徑
首先看電子層數(shù)：最外層電子數(shù)相同的情況下，電子層數(shù)越多，半徑越大。
二、看核電荷數(shù)：電子層結構相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越小。
第三，看原子核外電子個數(shù)：當電子層數(shù)和核電荷數(shù)相同時，原子核外電子越多，半徑越大。
(2) 確定元素金屬或非金屬特性強度的方法
三
表面
元素周期表：金屬性質：“右邊弱左邊強，上面弱下面強，右邊弱左下強”；非金屬性質：“左邊弱右邊強，下面弱左上強，左下弱右邊強”
金屬活性順序：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au，金屬性逐漸減弱（Pb＞Sn）
非金屬活性順序：按F、O、Cl、Br、I、S順序，非金屬性質逐漸減弱
三防
回答
置換反應：強物質取代弱物質，適用于金屬和非金屬
與水或非氧化性酸的反應越劇烈，或最高價氧化物相應的水合物的堿性越強，則金屬性越強。
它越容易與氫發(fā)生反應，生成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，或最高價氧化物相應的水合物酸性越強，非金屬性質越強。
氧化
金屬離子的氧化性越弱，相應元素的金屬性越強。
減少
非金屬氫化物或非金屬陰離子的還原性越弱，相應元素的非金屬性越強。
3. 電離能
（1）第一電離能：氣態(tài)中性基態(tài)原子失去一個電子轉變成氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最小能量，符號：I1，單位：__kJ·mol－1。
（2）規(guī)則
①在同一周期內：第一個元素的第一電離能最小，最后一個元素的第一電離能最大，整體趨勢是從左到右逐漸增大。
②同族元素：第一電離能從上到下逐漸減小。
③同種原子：電離能逐步變大（即I1＜I2＜I3……）。
【專家建議】電離能的三大應用
① 確定元素金屬性質的強度
電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強；反之，金屬性越弱。
② 確定元素的價數(shù)
若某元素的In+1?In，則該元素的常見價數(shù)為+n，比如鈉的I2?I1，所以鈉的價數(shù)為+1。
③ 確定原子核外電子的分層排列
在多電子原子中，元素各能級的電離能按一定的規(guī)律逐漸增大，當電離能發(fā)生突變時，電子層數(shù)就可能發(fā)生變化。
4. 電負性
（1）含義：元素原子在化合物中吸引成鍵電子的能力的量度。元素的電負性越大，其原子在化合物中吸引成鍵電子的能力越強。
（2）標準：最活潑的非金屬元素氟的電負性為4.0，以此為相對標準，計算其他元素（不包括稀有氣體）的電負性。
（3）改變模式
金屬元素的電負性一般小于1.8，非金屬元素的電負性一般大于1.8，位于非金屬三角邊界的“準金屬”（如鍺、銻等）的電負性在1.8左右。
在元素周期表中，同一周期內元素的電負性從左到右依次增大，同一主族內元素的電負性從上到下依次減小。
【專家提示】電負性的三大應用
5.對角線規(guī)則
在元素周期表中元素周期51號，某些主族元素具有與右下方主族元素相似的性質，例如
。
典型案例分析
【例1】x、y為兩種元素的原子，x的陰離子與y的陽離子具有相同的電子層結構，因此可知（）
Ax 的原子半徑大于 y 的原子半徑
Bx 的電負性小于 y
Cx的氧化性比y的強。
Dx 的第一電離能小于 y 的第一電離能
分析：陰離子是由原子獲得電子形成的，陽離子是由原子失去電子形成的。x的陰離子和y的陽離子具有相同的電子層結構，所以x應該在y的前周期，且原子序數(shù)x<y，且x為非金屬元素，最外層電子數(shù)較多，y為金屬元素，最外層電子數(shù)相對較少。x在y的前周期，其原子的電子層數(shù)較少，所以原子半徑較小，A錯誤；x是非金屬元素，且在y的前周期，具有較強的非金屬性質，所以x的電負性大于y，因此B錯誤；x的電負性較大，且較容易獲得電子，氧化性較強，因此C正確； x為非金屬元素，y為金屬元素，且x處于y的前一個周期，所以x的第一電離能大于y的第一電離能，所以D錯誤。
答案：C
【例2】X、Y為同一周期的兩個主族元素，它們的遞進電離能（I）數(shù)據如下表所示：
電離能/kJ·mol－1
I1
I2
I3
I4
I5
…
496
4,562
6 912
9,543
13,353
…
738
1,451
7 733
10,540
13630
…
下列表述正確的是（）
A.電負性：X＞Y
B. 與水的反應程度：X
CX 最外層電子數(shù)為 1
DY的最高價數(shù)為+3
分析：X的I2突然增大，說明X的最外層有一個電子，Y的I3突然增大，說明Y的最外層有兩個電子，由于X與Y處于同一周期，所以可以推斷Y位于X的右側。
答案：C
【例3】元素周期表和周期律能指導人們進行有規(guī)律的推斷和判斷，下列哪項說法不合理？
A. 如果aX2+和bY-具有相同的電子殼層結構，則原子序數(shù)為：a = b + 3
B.鹽酸（HCl）的酸性比H2SiO3強，所以該元素的非金屬性質為：Cl＞Si
C.硅和鍺都位于金屬與非金屬的交界處，可以作為半導體材料
D.Be和Al在元素周期表中處于對角線位置，故可推導出：Be(OH)2＋2OH－===BeO22－＋2H2O
分析：A.若aX2+與bY-具有相同的電子殼層結構，則原子序數(shù)為：a-2=b+1，即a=b+3，因此A正確；B.HCl不是氯的最高價態(tài)含氧酸，不能據此比較Cl和Si的非金屬性質，因此B錯誤；C.硅和鍺處于金屬與非金屬交界處，元素既表現(xiàn)出一定的金屬性質，又表現(xiàn)出一定的非金屬性質，可以作為半導體材料，因此C正確；D.Be和Al在元素周期表中處于對角線位置，因此Be(OH)2與Al(OH)3性質相近，因此可以推導出：Be(OH)2 + 2OH- === BeO22- ＋2H2O，因此D正確。
答案：B
【例4】下列哪個事實不能解釋元素的金屬性或非金屬性的相對強弱？（）
選項
事實
綜上所述
Na 與冷水的反應比 Mg 更強烈
金屬度：
鈉＞鎂
Ca(OH)2的堿性比Mg(OH)2強
金屬度：
鈣＞鎂
SO2 與 NaHCO3 溶液反應生成 CO2
非金屬特性：
硫＞碳
在t℃時，Br2＋H22HBrK＝5.6×107
I2＋H22HIK＝43
非金屬特性：
Br＞I
分析：C項：根據事實，H2SO3比H2CO3酸性強，但H2SO3并不是最高價的含氧酸，所以不能解釋S＞C的非金屬性質。
答案：C
【例5】下列實驗不能達到實驗目的：（）
選項
實驗操作
目的
Cl2和Br2分別與H2反應
氯和溴的非金屬性質比較
分別將氨通入MgCl2和AlCl3溶液中。
鎂和鋁的金屬特性比較
確定相同摩爾濃度的 Na2CO3 和 Na2SO4 溶液的 pH 值
碳和硫的非金屬性質比較
Fe和Cu分別與稀鹽酸反應
鐵和銅的金屬特性比較
分析：A項中Cl2、Br2分別與H2發(fā)生反應，根據反應條件的難易程度，可以判斷氯、溴非金屬性的強弱；B項中，分別在MgCl2、AlCl3溶液中通入氨，NH3·H2O反應生成Mg(OH)2，AlCl3與NH3·H2O反應生成Al(OH)3，但無法比較二者金屬性的強弱；C項，確定Na2CO3和Na2SO4溶液摩爾濃度的pH，據此可以確定Na2CO3和Na2SO4的水解程度，也就是可以確定H2CO3和H2SO4的酸性，從而可以確定碳、硫的非金屬性； D、利用Fe與稀鹽酸的反應，Cu與稀鹽酸反應的強弱，可判斷Fe和Cu的金屬性質的強弱。
答案：B
【例6】 我們知道，元素的電負性與元素的價數(shù)一樣，是元素的一個基本性質。下面給出14種元素的電負性：
元素
鋁
是
氯
李
電負性
1.5
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
鎂
鈉
硅
電負性
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
已知當兩個成鍵元素之間的電負性差大于1.7時，會形成離子鍵；當兩個成鍵元素之間的電負性差小于1.7時，會形成共價鍵。
（1）根據表中給出的數(shù)據，可以推斷元素電負性的變化規(guī)律是____。
（2）通過分析電負性變化規(guī)律，確定鎂的電負性值變化的最小范圍是________。
（3）判斷下列物質是離子化合物還是共價化合物：
A.Li3N B.BeCl2 C.AlCl3 D.SiC
屬于離子化合物的是________；屬于共價化合物的是________；請設計實驗方案，證明以上結論：_____________________________。
（4）P和Cl的化合物中，Cl元素呈現(xiàn)___（填“正”或“負”）價，原因是_____。
分析：（2）根據電負性變化規(guī)律：同一周期元素的電負性從左到右增大，同一主族元素的電負性從上到下減小。電負性：Na＜Mg＜Al，同一主族：Be＞Mg＞Ca，最小范圍應為0.9～1.5。 （3）根據已知條件及表中數(shù)值：Li3N中元素的電負性差為2.0，大于1.7，形成離子鍵，為離子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC中元素的電負性差分別為1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共價鍵，為共價化合物。化合物與離子化合物最大的區(qū)別在于熔融狀態(tài)下能否導電，離子化合物在熔融狀態(tài)下以離子形式存在，能導電，而共價化合物不能。
答：(1)隨著原子序數(shù)的增加，元素的電負性呈周期性變化 (2)0.9~1.5 (3)ABCD決定每種物質在熔融狀態(tài)下是否能導電，若導電則是離子化合物，反之則不導電，是共價化合物 (4)Cl的電負性比P的電負性大，Cl對成鍵電子的吸引力更強。
實踐練習
1. 對錯題（正確標“√”，錯誤標“×”）。
（1）鈉的第一和第二電離能比鎂的小。
（2）C、N、O、F四種元素的第一電離能由大到小的順序為N>O>F>C。（）
（3）元素的電負性越大，非金屬性越強，第一電離能越大。
(4)元素氧化物的水合物的酸性越強，其非金屬性越強；堿性越強，其金屬性越強。
(5)元素的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，其非金屬性越強，水溶液性越強，還原性越弱。
(6)元素原子獲得的電子越多，其非金屬性質越強；失去的電子越多，其金屬性質越強。
（7）同一周期內的元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，離子半徑也逐漸減小。
答案： (1)×(2)×(3)×(4)×(5)× (6)×(7)×
2. 圖中給出了短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相對位置，其中W原子中質子數(shù)為其M層電子數(shù)的3倍，下列說法錯誤的是（ ）
AX和Y可以形成5種以上的化合物
B.工業(yè)上常用電解熔融的氯化物Z來制備Z。
C.簡單離子的半徑從大到小依次為：Q>X>Y>Z
DX、W、Q最高價氧化物對應的水合物酸性為Q>X>W
答案：B
分析：這些元素都是短周期元素，根據元素在周期表中的位置，X、Y在第二周期，Z、W、Q在第三周期，W原子中質子數(shù)為其M層電子數(shù)的3倍，設M層電子數(shù)為x，則W原子中質子數(shù)=2+8+x，2+8+x=3x，所以x=5，則W為P元素，則X為N，Y為O，Z為Al網校頭條，Q為Cl元素。AX、Y分別為N和O元素。它們可以形成多種氮氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，因此X與Y可以形成5種以上的化合物，所以A正確。 BZ為Al元素，鋁較活潑，氯化鋁在熔融狀態(tài)下不導電，所以工業(yè)上采用電解熔融氧化鋁的方法來冶煉Al，因此B錯誤；C.電子層數(shù)越多，離子半徑越大，同樣層結構的離子，隨原子序數(shù)的增大，離子半徑減小，所以離子半徑：Q>X>Y>Z，所以C正確；D.元素的非金屬性越強，最高價態(tài)氧化物對應的水合物酸性越強，非金屬性：Q>X>W，則最高價態(tài)氧化物對應的水合物酸性為Q>X>W，所以D正確。
3. 比較下列粒子半徑的大小（用“>”或“<”填空）：
（1）Na______Mg______Cl
（2）鋰______鈉______鉀
(3)Na＋________Mg2+________Al3+
（4）F-________Cl-________Br-
(5)Cl-________O2-________Na＋____Mg2+
（6）Fe2+________Fe3+
答案： (1)>>(2)<<(3)>>(4)<<(5)>>>(6)>
4.(1) C、N、O、S四種元素中，第一電離能最大的是________________。
（2）觀察下列四種鑭系元素的電離能數(shù)據，判斷哪種元素最有可能呈現(xiàn)+3價：________（填入元素名稱）。幾種鑭系元素的電離能（單位：kJ·mol-1）
元素
I1
I2
I3
I4
鐿（鐿）
604
1 217
4 494
5 014
镥
532
1,390
4 111
4 987
鑭（La）
538
1,067
1,850
5 419
Ce（鈰）
527
1 047
1 949
3,547
（3）銅和鋅的第一電離能和第二??電離能見表：
電離能/(kJ·mol－1)
I1
I2
銅
746
1 958
鋅
906
1,733
銅的第一電離能（I1）小于鋅的第一電離能，而銅的第二電離能（I2）大于鋅的第二電離能。其主要原因是_____________________。
答案：(1) N (2) 鑭
（3）銅原子失去一個電子后，核外電子排布為[Ar]3d10，而鋅原子失去一個電子后，核外電子排布變?yōu)閇Ar]3d104s1。銅已達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，銅的第二電離能較大
參加高考
1.(2022·江蘇報) 工業(yè)上可以通過電解熔融的Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合物來生產鋁。下列哪項陳述是正確的？
A.半徑大小：r(Al3+)W
CZ具有很強的還原性
D.原子序數(shù)為82的元素與W屬于同一主族。
答案：C
分析：由共價化合物的結構可知X與W形成4個共價鍵，Y形成2個共價鍵元素周期51號，Z形成1個共價鍵。X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大。對于短周期元素，W的原子序數(shù)等于X和Y原子序數(shù)之和，則X為C，Y為O，Z為F，W為Si。同一周期元素的原子半徑從左到右依次減小。C、O、F的原子半徑為：C>O>F，故A正確；同一周期元素的非金屬性從左到右依次增大，同一主族元素的非金屬性從上到下依次增大。C、O、Si的非金屬性為：O＞C＞Si，故B正確；氟的非金屬性最強，其單質有很強的氧化性，故C錯誤；原子序數(shù)為82元素為鉛，原子結構圖為
和硅都位于元素周期表的IVA族，所以D是正確的。
5.(2021·山東論文)X、Y均為第三周期元素，Y的最高正價與最低負價的代數(shù)和為6，二者形成的化合物可表示為[XY4]+[XY6]-存在。下列說法錯誤的是（）
A.原子半徑：X>Y
B. 簡單氫化物的還原性：X>Y
C.Y是同一周期元素中氧化性最強的。
D.同一周期內有4種元素的第一電離能小于X。
答案：D
分析：Y處于第三周期，其最高正電荷與最低負電荷的代數(shù)和為6，所以Y為Cl元素，由X與Y形成的陰離子和陽離子可知，X與Y易形成共價鍵，根據化合物形式可知，X為P元素。AP與Cl處于同一周期，所以P的半徑較大，即X>Y，選項A不符合題意要求；B.對應的簡單氫化物為PH3和HCl，半徑為P3->Cl-，所以PH3失去電子的能力強，還原性強，即X>Y，選項B不符合題意要求；C.從左到右，同一周期的元素金屬性減弱，非金屬性增強，各元素對應的金屬元素的還原性減弱。非金屬元素的氧化性增大，所以Cl2的氧化性最強，選項C不符合題意要求；D.在同一周期內，從左到右，第一電離能呈增大趨勢，且VA族元素的第一電離能均大于相鄰元素的第一電離能；所以第三周期的第一電離能從小到大依次為Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，第一電離能小于P的元素有5個，選項D符合題意要求。
6.（2021全國論文B篇）我國嫦娥五號探測器帶回1.731千克月壤，經研究發(fā)現(xiàn)其成分與地球土壤相似，土壤中所含的短周期元素W、X、Y、Z，其原子序數(shù)和最外層電子數(shù)之和為15，X、Y、Z為同一周期相鄰元素，且均不與W同族。下列哪項結論正確？
A.原子半徑大小順序為W>X>Y>Z
B. 化合物XW中的化學鍵是離子鍵
CY的導電性比Z弱。
DZ氧化物水合物的酸性比碳酸強。
答案：B
分析：由于X、Y、Z為同一周期相鄰元素，因此它們的最外層電子數(shù)之和必定是3的倍數(shù)且小于15。假設為12，那么X、Y、Z的最外層電子數(shù)分別為3、4、5，W的最外層電子數(shù)為3，因此W與X同族，與問題不一致；假設為9，那么X、Y、Z的最外層電子數(shù)分別為2、3、4，W有6個最外層電子，與問題相符。由W、X、Y、Z的原子序數(shù)可知W、X、Y、Z分別為O、Mg、Al、Si。原子半徑：Mg>Al>Si>O，即X>Y>Z>W，A錯誤；MgO為離子鍵構成的化合物，B正確； Al是導體，而Si是半導體，Al的電導率大于Si，C錯誤；Si的最高價氧化物的水合物為H2SiO3，其酸性比碳酸弱，因此D錯誤。
為方便閱讀，現(xiàn)將各集代表作品列示如下，歡迎大家提出意見：
（1）氧化還原反應合集： （2）物質的量合集： （3）物質的結構、元素周期律合集： （4）電化學合集： （5）化學平衡、化學反應速率合集： （6）電解質溶液合集： （7）化學實驗合集： （8）有機化學合集： （9）我的教育理念合集： （10）我的文學作品合集： （11）詩歌合集：
特別說明：本文為作者撰寫并發(fā)布的教材，欣賞是對勞動的尊重！如喜歡請點擊“點贊作者”打賞即可獲得word版下載鏈接！
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