元素周期律与元素周期表的知识归纳与详解

江苏

季宗宝

元素周期律及元素周期表是中学化学阶段重要的理论基础，也是高考必考考点，通常以选择题形式考查，如何快速高效地突破此类型题，本文将以全国卷和江苏卷为例，从《考试大纲》解读、考点分析、解题步骤以及真题分析四个方面进行解读。

一、《考试大纲》解读

全国卷江苏卷︽考试大纲︾要求1.了解原子核外电子排布规律2.掌握元素周期律的实质,了解元素周期表结构(周期、族)及其应用3.以第三周期为例,掌握同一周期内元素的性质递变规律与原子结构的关系4.了解金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质递变规律1.掌握1～18号元素的原子核外电子排布,能用原子结构示意图表示原子和简单离子的结构。2.了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用;掌握同一周期、同一主族元素的原子结构与元素性质的递变规律3.理解元素(主族和零族)原子结构、在周期表中的位置、性质及它们之间的关系

二、考点分析

1.比较原子半径、离子半径大小；

2.比较金属性与非金属性的强弱或者考其判断依据；

3.比较元素氧化性或还原性的强弱；

4.考查元素组成化合物的价键类型或者组成化合物的类型；

5.考查元素及其化合物的性质，或者推断同主族元素可能的性质；

6.考查形成化合物的种类。

三、解题步骤

此类题型有两种：第一种是文字表达型，第二种是图表型。无论哪种形式，解答此类题关键是要抓住元素的“位——构——性”之间的关系来进行解题。具体步骤如下：

步骤1：首先通过题干信息推断出对应的元素在元素周期表中的位置或者根据元素在周期表中的位置推出元素，这是解题的关键所在。

步骤2：在步骤1的基础上画出几种元素的相对位置关系图，再结合图1，画出四个箭头，写上“金属性、非金属性”几个字来帮助我们快速而又准确地解题。

图1

四、真题分析

高考真题具有一定的代表性和方向性，下面通过几道真题来具体谈谈此类题目的一些解法和解题的心得体会，只要认真揣摩，便会茅塞顿开。

【例1】(2018·江苏卷·8)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层只有一个电子，Z位于元素周期表ⅢA族，W与X属于同一主族。下列说法正确的是

( )

A.原子半径：r(W)>r(Z)>r(Y)

B.由X、Y组成的化合物中均不含共价键

C.Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱

D.X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强

【答案】D

【解析】首先，通过已知X是地壳中含量最多的元素，可知X为氧元素，元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，且Y原子的最外层只有一个电子，则Y为钠元素，Z位于元素周期表ⅢA族，则Z为铝元素，W与X属于同一主族，可知W为硫元素。其次画出这几种元素的相对位置示意图，如图2。

图2

由图2可以看出A项中Y的原子半径最大，所以错误；C项中的碱性强弱即金属性的强弱，可知Y的最高价氧化物的水化物碱性强于Z,所以错误；D项中简单气态氢化物的热稳定性强弱即非金属性的强弱，可知X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强，所以正确,这样可以轻而易举地找出正确答案；而B项X、Y组成的化合物中，若形成Na2O2则含有共价键，对学生的基础知识要求比较高。

【点评】活泼金属钠元素与氧元素形成的化合物是一个高频考点，如从形成氧化物的数量考查，形成的氧化物有Na2O和Na2O2两种；从化学键角度考查，二者形成的化合物中一定含有离子键，也可能含有共价键；从电子式角度考查，二者组成的化合物中阴阳离子个数比均为1∶2。

【例2】(2018·全国卷Ⅰ·12)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是

( )

A.常温常压下X的单质为气态

B.Z的氢化物为离子化合物

C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性

D.W与Y具有相同的最高化合价

【答案】B

【解析】主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃，生成物是HF，因此W是氟元素，Z是钙元素或钾元素，W与Y同主族，则Y是氯元素。W、X、Z的最外层电子数之和为10的原子序数大于F，所以X是钠元素或镁元素。则A项金属钠、镁常温常压下是固态，A错误；B项CaH2、KH中含有离子键，属于离子化合物，B正确；C项Y与Z形成的化合物是KCl或CaCl2，其水溶液显中性，C错误；D项F是最活泼的非金属，没有正价，氯元素的最高化合价为+7价，D错误。

【点评】准确判断出元素名称是解答的关键，突破点是能腐蚀玻璃的物质为HF，进而推断出CaF2能与浓硫酸反应生成HF。易错点是选项B，注意金属氢化物的结构特点，与非金属氢化物的不同。难点是氟化钙与浓硫酸反应属于学生不熟悉的知识点。

【例3】(2017·江苏卷·5)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，其中只有Y、Z处于同一周期且相邻，Z是地壳中含量最多的元素，W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是

( )

A.原子半径:r(X)

B.W的最高价氧化物的水化物是一种弱碱

C.Y的单质的氧化性比Z的强

D.X、Y、Z三种元素可以组成共价化合物和离子化合物

【答案】D

【解析】Z是地壳中含量最多的元素，为氧元素；Y与Z同周期且相邻，为氮元素；W是短周期中金属性最强的元素，为钠元素；X与其他元素在不同周期，为氢元素。A项中氮原子半径大于氧原子半径，错误；B项中W的最高价氧化物的水化物是NaOH，为强碱，错误；C项中氮气的氧化性比氧气弱，错误；D项中H、N、O三种元素可组成共价化合物，如HNO3，也可组成离子化合物，如NH4NO3，正确。

【点评】本题比较具有代表性，第一，对X元素的分析，X、Y、Z、W原子序数依次增大，且与其他元素在不同周期，故X元素只能是H元素，可以迅速判断。第二，对于H、N、O三种元素组成的化合物，可以是共价化合物，也可以是离子化合物，形成的化合物可以是酸,如HNO3，可以是碱，如NH3·H2O,还可以是盐，如NH4NO3。这些都是常考考点。

【例4】(2017·江苏卷·5·改编)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X的最高正价与最低负价代数和为2，Y是地壳中含量最多的元素，Z原子的最外层电子数是Y原子的最外层电子数的一半，W与Y同主族。下列说法正确的是

( )

A.原子半径：r(X)

B.电解由Y、Z组成的化合物可获得Z的单质

C.W的简单气态氢化物的热稳定性比Y的强

D.由X、Y组成的化合物只有一种

【答案】B

【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，且X的最高正价与最低负价代数和为2，故X为氮元素，Y是地壳中含量最多的元素，则Y为氧元素，Z原子的最外层电子数是Y原子的最外层电子数的一半，则Z为铝元素,W与Y同主族,故W为硫元素。然后画出四种元素的相对位置示意图，可以判断出A项和C项错误，而D项中由X、Y组成的化合物应为两种，故错误，对于B项，电解由Y、Z组成的化合物Al2O3可获得铝单质，正确。

【点评】此题有三个亮点，一是通过化合价推断元素，一些同学掌握不太好，其实很简单可以解决，当题干中出现有关化合价的信息时候，可以画出1-18号元素后，在第三周期元素符号上方标出它们的正负化合价区间，这样可以一目了然地判断出对应的元素；二是对于活泼金属的冶炼也是常考考点，其方法是电解熔融化合物，如Na、Mg、Al分别电解熔融NaCl、MgCl2、Al2O3,注意①不可以电解饱和食盐水制取金属Na，②不可电解AlCl3，应该是Al2O3；三是由H、C、N、Na、S几种元素与氧元素形成的氧化物不止一种，其中N元素形成的氧化物更是五种以上。

【例5】(2018·全国卷Ⅲ·13)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到YZW的溶液。下列说法正确的是

( )

A.原子半径大小为W

B.X的氢化物水溶液酸性强于Z的

C.Y2W2与ZW2均含有非极性共价键

D.标准状况下W的单质状态与X的相同

【答案】D

【解析】由黄绿色气体可知为Cl2，与烧碱溶液作用，可得到YZW溶液，由反应可知反应生成NaClO，即Y、Z、W分别为元素Na、Cl、O，元素X和元素Z同族，即X为氟元素。然后画出这几种元素的相对位置示意图，电子层数越多，半径越大，周期从左到右原子半径逐渐减小，则半径大小为Na>Cl>O>F，A项错误；对于B项，HF的酸性弱于HCl的酸性；C项中ClO2的中心原子是Cl，分子中只存在Cl和O之间的极性共价键，选项C错误；对于D项，标准状况下，W的单质O2或O3均为气态，X的单质F2也是气态。选项D正确。

【点评】本题从元素化合物的性质来反推元素，选项中不仅涉及了元素周期律的考点，还有化学键的知识，甚至结合了元素的特殊性质进行考查，由此可见，这是试题考查的一些新的方向。

五、跟踪训练

1.(2017·南京·一模)部分短周期元素的原子半径及主要化合价见下表，判断以下叙述不正确的是

( )

A.氢化物的稳定性为：H2T>H2R

B.室温下，L和M的单质均能溶于浓硝酸

C.离子半径的大小顺序为：r(L2+)

D.L、R两种元素的氧化物中所含化学键类型不相同

【答案】B

2.(2017·全国卷Ⅱ·9)a,b,c,d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族，下列叙述正确的是

( )

A.原子半径：d>c>b>a

B.4种元素中b的金属性最强

C.c的氧化物的水化物是强碱

D.d单质的氧化性比a单质的氧化性强

【答案】B

3.(2018·全国卷Ⅱ·10)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是

( )

A.X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物

B.Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键

C.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构

D.W的氧化物对应的水化物均为强酸

【答案】A