高中化学必修一课时4.2 元素周期表

元素周期表【学习目标】1、知道元素周期表的发展历程，能说出元素周期表的编排原则及其结构2、能根据原子序数确定元素在周期表中的位置【主干知识梳理】一、元素周期表的编排原则1、元素周期表的发展历程诞生⇒1869年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表↓依据⇒按照相对原子质量由小到大的顺序依次排列，将化学性质相似的元素放在同一纵行↓意义⇒揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一↓发展⇒随着科学的发展，元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满↓现行⇒当原子的组成及结构的奥秘被发现后，编排依据由相对原子质量改为原子的核电荷数，形成现行的元素周期表2、元素周期表的编排原则(1)横行原则：把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列(2)纵行原则：把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排列(3)原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素编的序号(4)原子序数与元素的原子结构之间的关系：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数【即学即练1】1、下列说法正确的是(　　)A.我们常用的元素周期表中元素排序的依据是元素的相对原子质量B.元素周期表中同一横行元素原子的电子层数相同C.元素周期表有16个纵行D.元素周期表已发展成一个稳定的形式，它不可能再有新的变化了2、已知元素的原子序数，不可以推断元素原子的(　　)A.质子数B.核电荷数C.核外电子数D.离子所带的电荷数二、元素周期表的结构——“七行十八列”、七周期十六族1、周期(1)含义：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列的一横行，叫做一个周期(2)数目：元素周期表有7个横行，每一横行称为一个周期，元素周期表共有7个周期(3)特点：周期序数＝该周期元素原子的电子层数(4)分类：类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数稀有气体原子序数位置与结构的关系短周期一H～He212周期序数＝电子层数二Li～Ne8210三Na～Ar8318长周期四K～Kr18436五Rb～Xe18554六Cs～Rn32686七Fr～118号327118\n2、族(1)含义：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行，叫做一个族(2)数目：元素周期表18个纵行中，除中间8、9、10三个纵行为一族外，其余每一纵行为一族，即：有16个族(3)特点：主族元素的族序数＝该主族元素原子的最外层电子数(4)分类：现在常用的元素周期表有18个纵行，它们被划分为16个族，包括7个主族，7个副族，1个第Ⅷ族(其中第8、9、10这3个纵行称为第Ⅷ族)，1个0族。详细情况见下图：(5)常见族的别称族别称第ⅠA族元素(除氢)碱金属元素第IIA族元素碱土金属第IIIA族元素硼族元素第ⅣA族碳族元素第ⅤA族氮族元素第ⅥA族氧族元素第ⅦA族卤族元素0族稀有气体元素第IIIB~IIB族过渡元素第六周期第IIIB族镧系元素第七周期第IIIB族锕系元素【微点拨】①过渡元素：元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素②镧系元素：元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素③锕系元素：元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素④超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素【即学即练2】1、在短周期主族元素中，族序数与原子的核电荷数、电子层数均为奇数的有(　　)A．2种B．3种C．4种D．5种2、下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是(　　)3、已知某短周期元素有3个电子层且最外层上有5个电子，则该元素在周期表中位于(　　)A．第二周期第ⅣA族　　B．第二周期第ⅤA族C．第三周期第ⅣA族D．第三周期第ⅤA族4、我国的纳米基础研究能力已跻身世界前列，曾制得一种氮化物合成纳米材料，其化学式为RN。已知该化合物中的Rn＋核外有28个电子。则R元素位于元素周期表的(　　)A．第三周期第ⅤA族　　　B．第四周期第ⅢA族C．第五周期第ⅢA族D．第四周期第ⅤA族\n三、元素周期表的应用1、认识元素周期表的相关信息(1)元素周期表中每个格中的信息(以Fe为例)(2)金属元素与非金属元素的分界线(3)同周期相邻主族元素的原子序数差的关系①同周期相邻主族元素的原子序数之差一般为1②同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数的差值取决于它们所在的周期数，具体如下：周期数第二或第三周期第四或第五周期第六或第七周期差值11125(4)同主族元素的原子序数差的关系①位于过渡元素左侧的主族元素，即ⅠA族、ⅡA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素的种数。如：钠和钾的原子序数之差为19－11＝8(钠所在第三周期所含元素的种数)②位于过渡元素右侧的主族元素，即ⅢA族～ⅦA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素的种数。如：氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(溴所在第四周期所含元素的种数)2、推测元素在周期表中的位置(1)方法一：根据原子结构示意图规律实例周期序数＝电子层数主族序数＝最外层电子数已知某元素原子序数为35，则确定其在周期表中位置的方法是：先画出该元素的原子结构示意图，由其电子层数为4，确定其处于第四周期，由其最外层有7个电子确定其处在第ⅦA族，因此该元素位于周期表中第四周期第ⅦA族(2)0族定位法确定元素的位置①0族元素的周期序数和原子序数0族元素HeNeArKrXeRn周期序数一二三四五六原子序数21018365486②方法：用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素的原子序数，即得该元素所在的纵行数。再运用纵行数与族序数的关系确定元素所在的族；这种元素的周期数比相应的稀有气体元素的周期数大1③实例：“以47号元素Ag为例”，用47—36＝11，说明该元素在11列，根据列数与族序数的关系可知，该元素应为第ⅠB族，而周期数则在36号元素氪的下一周期，即第五周期，因此该元素位于周期表中第五周期第ⅠB族\n【即学即练3】1、俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素。下列有关叙述正确的是(　　)A．115号元素在第六周期B．113号元素在第七周期ⅢA族C．115号和113号元素都是非金属元素D．镅元素和115号元素不在同一周期2、下列说法正确的是(　　)A．原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族B．D－核外有36个电子，则元素D位于第四周期第ⅦA族C．位于同一主族相邻的甲、乙两种元素，甲的原子序数为x，则乙的原子序数可能为x＋4D．位于同一周期的甲、乙两种元素，甲位于第ⅠA族，原子序数为x，乙位于第ⅢA族，则乙原子序数可能为x＋193、原子序数为x的元素位于周期表中的ⅡA族，则原子序数为x＋1的元素不可能处在(　　)A．ⅢA族B．ⅠA族C．镧系D．ⅢB族4、两种短周期元素X和Y，可以组成化合物XY3，当Y的原子序数为m时，X的原子序数为(　　)①m－4　②m＋4　③m＋8　④m－2　⑤m＋6⑥m－12　⑦m＋14A．①②④⑤B．①②③⑤C．①②③④⑤D．①②③④⑤⑥⑦5、核反应不仅能发电也能制造元素。2016年初国际上确认，利用原子核间的撞击已制造出原子序数分别为113、115、117和118的四种新元素，填补了目前元素周期表的空白，其中113号元素与Al元素处于同一主族。下列说法正确的是(　　)A．核反应发电实现了化学能到电能的转化B．115号元素一定是处于ⅤA族的非金属元素C．117号元素与F、Cl、Br、I均处于ⅦA族D．四种新元素位于元素周期表中的不同周期四、常见的等电子微粒1、常见的“10电子”粒子(1)分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4(2)阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋(3)阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2、常见的“18电子”粒子(1)分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4(2)阳离子：K＋、Ca2＋(3)阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－【即学即练4】1、A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子。已知：①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋C－===2D。请回答：(1)C－的电子式是________________(2)分别写出A＋和D反应、B＋和E反应的离子方程式_______________________、___________________________(3)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式_________(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子________\n【课后作业】1、1869年，俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，成为化学史上的重要里程碑之一。下列有关元素周期表的说法正确的是(　　)A．元素周期表含元素最多的族是第ⅢB族B．元素周期表有18个族C．第ⅠA族的元素全部是金属元素D．短周期是指第一、二、三、四周期2、下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)A．在元素周期表中，每一列就是一个族B．主族元素都是短周期元素C．副族元素都是金属元素D．元素周期表每个长周期均包含32种元素3、下列说法正确的是(　　)A．常用元素周期表中元素排序的依据是原子的核电荷数B．元素周期表有16个纵行，也就是16个族C．原子的最外层电子数相同的元素，一定属于同一族D．电子层数相同的粒子，对应元素一定属于同一周期4、在现行元素周期表中，所含元素种数最多的族和周期分别是(　　)A．第ⅠA族　第六周期B．第Ⅷ族　第六周期C．第ⅢB族　第六周期D．第ⅢA族　第六周期5、主族元素在周期表中的位置取决于该元素的(　　)A．相对原子质量和核外电子数B．电子层数和最外层电子数C．相对原子质量和最外层电子数D．电子层数和次外层电子数6、若把周期表原先的主、副族号取消，由左到右按原顺序编为18纵行。如碱金属为第1纵行，稀有气体为第18纵行，按这个规定，下列说法不正确的是(　　)A．计算机芯片的组成元素位于第14纵行B．第10纵行元素全部是金属元素C．第18纵行元素单质全部是气体D．只有第2纵行元素的原子最外层有2个电子7、几种粒子具有相同的核电荷数，则可说明(　　)A．可能属于同一种元素B．一定是同一种元素C．一定有相同的原子序数D．核外电子数一定相等8、某短周期元素原子最外层只有2个电子，则该元素(　　)A．一定是第ⅡA族元素B．一定是金属元素C．一定在化合物中呈＋2价D．可能是金属元素，也可能是非金属元素9、据国外有关资料报道，在“独居石”(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nd等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表中的(　　)A．第六周期ⅣA族B．第七周期ⅥA族C．第七周期ⅦA族D．第八周期ⅥA族10、下图各为元素周期表的一部分(数字为原子序数)，其中X为35的是(　　)11、A、B、C均为短周期元素，它们在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(　　)\nA．Be、Na、AlB．B、Mg、SiC．O、P、ClD．C、Al、P12、原子序数为x的元素E在周期表中位于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(镧系、锕系、0族元素除外)(　　)A．4xB．4x＋6C．4x＋10D．4x＋1413、Ⅰ.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如下图中转化关系：如果A、B、C、D均是10电子的微粒，请写出：A的化学式________；D的化学式________Ⅱ.用A＋、B－、C2－、D、E、F和G分别表示含有18个电子的七种微粒(离子或分子)，请回答：(1)A元素是________，B元素是________，C元素是________(用元素符号表示)(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是________(3)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是________，将其通入足量的NaOH溶液，反应的离子方程式为__________________________________(4)G分子中含有4个原子，其分子式是________14、A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如右图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。B原子核内质子数和中子数相等。(1)写出A、B、C三种元素的名称________、________、________。(2)B位于元素周期表中第________周期________族。(3)C的原子结构示意图为________。15、下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑨9种元素，填写下列空白：主族周期　　ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0二①②③三④⑤⑥⑦⑧四⑨(1)写出元素符号和名称：①________，②________，⑧________，⑨________(2)写出下列反应的化学方程式：⑦的单质跟④的氢氧化物溶液反应：_____________________⑤的氧化物跟④的氢氧化物溶液反应：________________⑥的单质在③的单质中燃烧：__________________\n【元素周期表】答案【即学即练1】1、B2、D。解析：根据原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，故选D。【即学即练2】1、D。解析：在短周期主族元素中，族序数与原子的核电荷数、电子层数均为奇数的有H、Na、Al、P、Cl，共5种。2、D。解析：本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素在周期表的最左端排除A、B、C三项。3、D。解析：短周期元素中电子层数即周期序数，最外层电子数即主族的族序数，因此，该元素位于元素周期表中第三周期第ⅤA族。4、B。解析：据氮化物的化学式为RN知，N为－3价，则R为＋3价，所以R的原子序数为28＋3＝31；大于31且最邻近的0族元素原子序数为36(氪：第四周期)，31－36＝－5，因此R元素也在第四周期，8－|－5|＝3，则R在第ⅢA族。【即学即练3】1、B。解析：95号元素镅、115号元素、113号元素，原子序数都大于86而小于118，所以都在第七周期；115号元素比118号元素原子序数少3，应在第ⅤA族，113号元素在第ⅢA族；113号元素和115号元素都是金属元素。2、B。解析：氢和锂两种元素的原子序数之差为2，却同位于第ⅠA族，A错误；简单阴离子的核外电子与同周期的稀有气体相同，D－核外有36个电子，即与第四周期的0族元素Kr处于同一周期，且D比Kr少一个电子，即在第ⅦA族，B正确；甲、乙同主族，若甲的原子序数为x，则根据元素周期表结构可知乙的原子序数可能为x＋2或x＋8或x＋18或x＋32，C错误；同一周期的第ⅠA族和第ⅢA族的元素的原子序数之差分为三种情况：①第二、三周期为2；②第四、五周期为2＋10；③第六、七周期为2＋24，D错误。3、B。解析：原子序数为x＋1的元素应位于ⅡA族右侧相邻的族，在短周期中为ⅢA族，长周期中为ⅢB族，镧系元素属于ⅢB族。4、D。解析：两种短周期元素X和Y可组成化合物XY3，则X为ⅢA族元素时，Y为ⅤⅡA族元素；或X、Y均为ⅥA族元素；还有可能为X在ⅤA族，Y为ⅤⅡA族或H；①若Y为Cl，X为Al，则X的原子序数为m－4，故①正确；②若Y为F，X为Al，则X的原子序数为m＋4，故②正确；③若Y为S，X为O，则X的原子序数为m＋8，故③正确；④若Y为Cl，X为P，则X的原子序数为m－2，故④正确；⑤若Y为H，X为N，则X的原子序数为m＋6，故⑤正确；⑥若Y为Cl，X为N，则X的原子序数为m－12，故⑥正确；⑦若Y为H，X为P，则X的原子序数为m＋14，故⑦正确；故答案为D。5、C。解析：核反应发电是核能转化成电能，故A错误；115号元素是位于第七周期第ⅤA族的金属元素，故B错误；117号元素是位于第七周期第ⅦA族的元素，故C正确；四种新元素都在第七周期，故D错误。【即学即练4】1、(1)NH＋OH－H2O＋NH3↑H3O＋＋OH－===2H2O(2)Ne、CH4(合理即可)(3)Na＋、Mg2＋(合理即可)解析：先列出常见的10电子粒子，对照分析找出其转化关系。①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4②阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋③阴离子：F－、O2－、OH－、N3－、NH。其中发生题给模式的反应分别为NH＋OH－NH3↑＋H2O，H3O＋＋OH－===2H2O，故A＋为NH，B＋为H3O＋，C－为OH－，D为H2O，E为NH3。\n【课后作业】1、A。解析：第ⅢB族中包含锕系与镧系元素，共有32种元素，A正确；元素周期表中共有18个纵行，16个族，B错误；第ⅠA族中H为非金属元素，C错误；短周期包括第一、二、三周期，D错误。2、C。解析：A项，第8、9、10三列为第Ⅷ族；B项，主族元素由短周期元素和长周期元素共同组成；D项，第四、五周期均有18种元素。3、A。解析：元素周期表中有18个纵行，16个族，第Ⅷ族占3个纵行；Be和He的最外层电子数都是2，但不属于同一族；Ne和Na＋的电子层数都是2，但不属于同一周期。4、C。解析：现行元素周期表中，第六、七周期ⅢB族分别为镧系和锕系元素，各有15种元素，由于第七周期未排满(不涉及人工合成元素)，故元素种类最多的分别为第ⅢB族和第六周期。5、B。解析：对主族元素而言，其电子层数就是该元素在元素周期表中的周期序数；其最外层上的电子数就是该元素在周期表中的族序数；由该元素在周期表中的周期和族决定元素的位置。6、D。解析：本题实际上考查了对元素周期表结构的掌握状况。芯片的组成元素为硅，位于第ⅣA族，为第14纵行，A项正确；第10纵行为过渡金属元素，B项正确；第18纵行元素为稀有气体元素，单质全部为气体，C项正确；D项中除第2纵行元素的原子最外层有2个电子外，其他如He、部分过渡金属元素最外层也是2个电子。7、A。解析：粒子可能是分子、原子、离子，虽然具有相同的核电荷数，但不一定是同一种元素，如CH4与H2O，B错误。核外电子数不一定相等，如Na与Na＋、F与F－等，D错误。粒子种类未确定，则不能判定一定是原子，故C不正确。8、D。解析：元素原子最外层只有2个电子，若为主族元素则在周期表中处于第ⅡA族，为金属元素，在化合物中呈＋2价；若为He，则为0族元素。9、B。解析：第七周期若排满，118号元素应为0族元素，则116号元素位于从0族开始向左数第三纵行，故应为第七周期ⅥA族元素，故选B。10、D。解析：依据“稀有气体定位法”先写出各周期中稀有气体原子序数：2、10、18、36、54、86；其次根据第五周期有18种元素，即可确定元素X(35号)应为D中位置。11、C。解析：解答本题首先确定三种元素在元素周期表中的相对位置，再根据元素周期表中结构的关系列式求解。由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的图中位置看，A只能处在第二周期，而B、C处在第三周期。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。12、B。解析：在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，又因同主族各周期相邻的两元素之间的原子序数相差8、18、32。所以四种元素中，同主族的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，故只有B项不可能。13、Ⅰ.NH　H2OⅡ.(1)K　Cl　S　(2)HCl　(3)H2S　H2S＋2OH－===S2－＋2H2O　(4)H2O2(或PH3)解析：Ⅰ.如果A、B、C、D均是10电子的微粒，结合10电子微粒的结构性质特征，可知A为NH，B为OH－，C为NH3，D为H2O。Ⅱ.常见的18e－微粒有：阳离子：K＋、Ca2＋；阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6等。结合题目所给条件，不难确定答案。14、(1)氮　硫　氟(2)三　ⅥA(3)15、(1)①C碳　②N氮　⑧Ar氩　⑨K钾(2)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　S＋O2SO2\n