元素周期表與元素性質的周期性變化規律全解析
更新時間：2024-08-14 17:32:46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周期性變化，這就是元素性質呈現周期性變化的原因。
熱點匯總
1. 元素周期表
2.主族元素性質周期變化規律
項目
相同循環（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
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
高正價態從+1→+7（O和F除外），負價態=-（8-主族數）（H為-1）
相同，最高正價數=主族數（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。
氣態氫化物的穩定性
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：最外層電子數相同的情況下，電子層數越多，半徑越大。
二、看核電荷數：電子層結構相同時，核電荷數越大，半徑越小。
第三，看原子核外電子個數：當電子層數和核電荷數相同時，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。
它越容易與氫發生反應，生成的氣態氫化物越穩定，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：氣態中性基態原子失去一個電子轉變成氣態基態正離子所需要的最小能量，符號：I1，單位：__kJ·mol－1。
（2）規則
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
若某元素的In+1?In，則該元素的常見價數為+n，比如鈉的I2?I1，所以鈉的價數為+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律逐漸增大，當電離能發生突變時，電子層數就可能發生變化。
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x<y，且x為非金屬元素，最外層電子數較多，y為金屬元素，最外層電子數相對較少。x在y的前周期，其原子的電子層數較少，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 最外層電子數為 1
DY的最高價數為+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，則原子序數為：a-2=b+1，即a=b+3，因此A正確；B.HCl不是氯的最高價態含氧酸，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，元素既表現出一定的金屬性質，又表現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）根據表中給出的數據，可以推斷元素電負性的變化規律是____。
（2）通過分析電負性變化規律，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___（填“正”或“負”）價，原因是_____。
分析：（2）根據電負性變化規律：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?；衔锱c離子化合物最大的區別在于熔融狀態下能否導電，離子化合物在熔融狀態下以離子形式存在，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)元素的氣態氫化物越穩定，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原子中質子數為其M層電子數的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原子中質子數為其M層電子數的3倍，設M層電子數為x，則W原子中質子數=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，氯化鋁在熔融狀態下不導電，所以工業上采用電解熔融氧化鋁的方法來冶煉Al，因此B錯誤；C.電子層數越多，離子半徑越大，同樣層結構的離子，隨原子序數的增大，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據，判斷哪種元素最有可能呈現+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，核外電子排布變為[Ar]3d104s1。銅已達到相對穩定的狀態。因此，銅的第二電離能較大
參加高考
1.(2022·江蘇報) 工業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?。簉(Al3+)W
CZ具有很強的還原性
D.原子序數為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為原子序數依次增大。對于短周期元素，W的原子序數等于X和Y原子序數之和，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，經研究發現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，其原子序數和最外層電子數之和為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之和必定是3的倍數且小于15。假設為12，那么X、Y、Z的最外層電子數分別為3、4、5，W的最外層電子數為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。
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