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元素周期律、元素周期表是经典的结构理论。是中学化学教材中重要的基础理论。它在中学化学教学中占有十分重要的地位。对整个中学化学的教学有着重大的指导作用,该部分知识内容丰富,规律性强,是高考必考的内容。但学生对它的理解往往不到位、不深刻、不全面,为了让学生系统掌握这方面的知识,现对这一内容进行考点的专题解析(多为历年高考题),以供参考。
一、元素周期表中周期结构的考查
例1.甲、乙是周期表中同一主族的两种元素,若甲的原子序数为x,则乙的原子序数不可能是()
(A)x+2 (B)x+4 (C)x+8(D)x+18
解析:在元素周期表中共有7个主族,即第IA至ⅦA主族。若甲和乙相邻,则二者原子序数差为各周期所容纳的元素种数。即为2、8、18或32,若不相邻,则为各周期元素种数的和。如2+8、8+8、8+18、18+18、18+32或2+8+8、8+8+18、8+18+18、18+18+32、2+8+8+18、8+8+18+18、8+18+18+32等 。不可能是x+4,故选(B)
二、元素周期表中族结构的考查
例2.元素x、y分别位于同一周期ⅡA族和ⅢA族,若x的原子序数为a,则y的原子序数不可能是()
①a+1 ②a+8 ③a+11④a+18⑤a+25⑥a+32
(A)①③(B)②④(C)①③⑤ (D)②④⑥
解析:元素周期表有7个周期(7个横行),16个族(18个纵行)。其中第一周期没有第ⅡA族和第ⅢA族,第七周期没有第ⅢA族元素,元素x、y只能位于第2、3、4、5或6周期。在第2、3周期,因为第ⅡA族与第ⅢA族相邻,所以y= x+1;在第4、5周期,因为第ⅡA族与第ⅢA族元素之间有10个纵行的过渡元素,所以y=x+10+1=x+11;在第6周期中,因为第ⅡA与第ⅢA族之间又多了镧系元素(计15种),所以y=x+15+9+1=x+25,分析上述选项,应选(C)。
三、有关原子结构与元素在周期表中位置的考查
例3.据国外有关资料报道,在独居石(一种共生矿,化学成分Ge、La、Nb……的磷酸盐)中,查明尚未命名的116、124、126号元素,试推断其中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Ⅷ族 D、第八周期VIA族
解析:由原子核外电子排布规律知,由里向外各层所排电子数分别为:2、8、18、32、32、18、6知, 第116号元素位于第七周期第VIA族,故选(B)。
四、借助元素周期表,对元素“位、构、性”三者之间关系的考查
例4:关于ⅠA族和ⅡA族元素,下列说法正确的是()
A、在同一周期中,ⅠA族单质的熔点比ⅡA族的高。
B、浓度都是0.01mol/L时,氢氧化钾的PH比氢氧化钡的小。
C、氧化钠的熔点比氧化镁高。
D、加热时,碳酸钠比碳酸镁易分解。
解析:A选项通过Na与水的反应知,ⅠA族的熔点比ⅡA族的低;B选项KOH、Ba(OH)2都是强电解质,在水中完全电离,当溶液完全相同时,Ba(OH)2中的氢氧根离子浓度是KOH中氢氧根离子浓度的2倍;C选项中MgO可做耐火材料可知其熔点高;D选项中碳酸镁受热分解:MgCO3=MgO+CO2↑而Na2CO3 稳定。故选(B)
五、元素周期(律)表与元素性质(化合价)的考查
例5:短周期元素mA和nB能化合生成A的最高化合物A2B3,则m和n的关系不可能是()
A、m=n+5 B、m=n-3C、m=n+14D、m=n-6
解析:对于主族元素来说,元素的原子序数与化合价之间的关系有如下一般规律:“化合价为偶数值时,其所在的主族序数也是偶数值;化合价为奇数值时,其所在的主族序数也为奇数值。”即所谓的“价偶序偶、价奇序奇”规律。在A2B3中A为+3价(奇数),B为-2价(偶数),当B的原子序数为n(偶数)时,则A的原子序数m不可能是偶数。即m是n与一个奇数的和或差。答案选(C)(D)项。
六、周期表中核外电子排布知识与族序数之间关系的考查
例6:根据中学化学教材所附元素周期表判断,下列叙述不正确的是()
(A)K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子K层电子数相等。
(B)L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子L层电子数相等。
(C)L层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子L层电子数相等。
(D)M层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子M层电子数相等。
解析:根据核外电子排布规律,因只涉及K、L、M三层电子,所以是前三周期元素。短周期元素若某层电子数是奇数,则该层电子肯定未满,必是最外层,其电子数与族序数一致;若某层电子数是偶数,则该层电子有可能已满,不一定是最外层,不能确定其电子数是否与族序数一致,故选C。
七、周期表中族与列之间关系的考查
例7:国际无机化学命名委员会在1989年作出决定,把长式元素周期表原先的主副族及族号取消,由左至右改为18列,如碱金属元素为第1列,稀有气体元素为18列,按此规定,下列说法错误的是( )
(A)第9列元素中没有非金属元素。
(B)只有第2列元素原子最外层有2个电子。
(C)第1列和第17列元素的单质熔沸点变化趋势相反。
(D)在整个18列元素中,第3列的元素种类最多。
解析:题给新信息是取消元素周期表中的主、副族及族号,根据元素周期表的结构,(A)第9列即第Ⅷ族,无非金属元素,正确。(B)第18列氦元素的最外层也有2个电子,不正确。(C)第1列碱金属,第17列卤族元素,两者的熔、沸点变化趋势前者减小,后者增大,即相反,正确。(D)第3列即第ⅢB族,有镧系和锕系元素种类最多。答案选(B)。
八、周期表中元素金属性强弱判断的考查
例8:下列事实不能用于判断金属性强弱的是()
(A)1摩金属单质在反应中失去电子的多少。
(B)金属之间发生的置换反应。
(C)金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。
(D)金属元素的单质与水或酸置换出氢气的难易。
解析:元素金属性强弱的判断依据有:①与水(或酸)反应置换出氢气的难易;②最高价氧化物对应水化物的碱性强弱;③金属与盐溶液的置换反应;④金属阳离子的氧化性强弱。分析选项,答案应选(A)。
九、周期表中元素非金属性强弱判断的考查
例9:x、y是元素周期表中第ⅦA族的两种元素,下列叙述能说明x元素的非金属性比y元素强的是()
(A)x原子的电子层比y原子的电子层数多。(B)x的氢化物的沸点比y的氢化物的沸点低。
(C)x的气态氢化物比y的气态氢化物稳定。(D)y的单质能将x从NaX的溶液中置换出来。
解析:元素非金属性强弱的判断依据有:①与氢气反应的难易程度;②气态氢化物的稳定性;③最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱;④非金属与盐溶液的置换反应;⑤阴离子的还原性强弱。题中A选项说明y的非金属性强;(B)选项中的沸点为物理性质;(D)选项说明y的非金属性强。故(C)选项正确。
十、元素周期律和周期表在工农业生产中应用的考查
例10:在元素周期表中位于金属和非金属交界处容易找到的元素是()
(A)制催化剂的元素B)耐高温的合金元素
(C)制农药的元素 (D)半导体元素
解析:由于在周期表中位置靠近的元素性质相近,从而启发人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。如在周期表中氟、氯、硫、磷等元素的区域里寻找制农药的元素;在金属与非金属的分界处寻找半导体材料;在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料等。故选(D)
十一、有关元素周期律发展史的考查
例11:门捷列夫研究元素周期性变化时,提出元素周期律,当时主要是按①原子序数的递增;②原子量的递增;③核外电子排布;④质子数的递增中的哪一项提出的()
(A)仅① (B)仅②(C)仅①③(D)仅①③④
解析:化学史是学生在学习中容易忽视的重要内容,在教学中应引起高度重视。门捷列夫认为:“元素的性质随着相对原子质量的递增而呈周期性的变化。这就是元素周律”。故选(B)
十二、有关元素周期表中信息迁移的考查
例12:1999年是人选元素丰收年,一年间得到114、116和118号元素。近日传闻俄罗斯合成了第166号元素若已知原子结构规律不变,该元素应是第几周期第几族元素。
解析:此类题既考查学生对周期表的掌握,又要求学生通过已有知识,进行分析、归纳,推出各周期元素种类数的规律,再结合此规律,得出答案。
周期表中1—6周期的元素种类数分别为:2、8、8、18、18、32。概括出2、8、18、32这些数的规律为2n2,即第2、3周期元素种类数为2×22=8;
第4、5周期元素种类数为2×32=18;若原规律不变,
第6、7周期元素种类数为2×42=32;
第8、9周期元素种类数为2×52=50;
依次类推。则166号元素的原子核外各电子层排布的电子数为:2、8、18、32、50、32、18、6, 该元素应在第八周期第VIA族。
一、元素周期表中周期结构的考查
例1.甲、乙是周期表中同一主族的两种元素,若甲的原子序数为x,则乙的原子序数不可能是()
(A)x+2 (B)x+4 (C)x+8(D)x+18
解析:在元素周期表中共有7个主族,即第IA至ⅦA主族。若甲和乙相邻,则二者原子序数差为各周期所容纳的元素种数。即为2、8、18或32,若不相邻,则为各周期元素种数的和。如2+8、8+8、8+18、18+18、18+32或2+8+8、8+8+18、8+18+18、18+18+32、2+8+8+18、8+8+18+18、8+18+18+32等 。不可能是x+4,故选(B)
二、元素周期表中族结构的考查
例2.元素x、y分别位于同一周期ⅡA族和ⅢA族,若x的原子序数为a,则y的原子序数不可能是()
①a+1 ②a+8 ③a+11④a+18⑤a+25⑥a+32
(A)①③(B)②④(C)①③⑤ (D)②④⑥
解析:元素周期表有7个周期(7个横行),16个族(18个纵行)。其中第一周期没有第ⅡA族和第ⅢA族,第七周期没有第ⅢA族元素,元素x、y只能位于第2、3、4、5或6周期。在第2、3周期,因为第ⅡA族与第ⅢA族相邻,所以y= x+1;在第4、5周期,因为第ⅡA族与第ⅢA族元素之间有10个纵行的过渡元素,所以y=x+10+1=x+11;在第6周期中,因为第ⅡA与第ⅢA族之间又多了镧系元素(计15种),所以y=x+15+9+1=x+25,分析上述选项,应选(C)。
三、有关原子结构与元素在周期表中位置的考查
例3.据国外有关资料报道,在独居石(一种共生矿,化学成分Ge、La、Nb……的磷酸盐)中,查明尚未命名的116、124、126号元素,试推断其中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Ⅷ族 D、第八周期VIA族
解析:由原子核外电子排布规律知,由里向外各层所排电子数分别为:2、8、18、32、32、18、6知, 第116号元素位于第七周期第VIA族,故选(B)。
四、借助元素周期表,对元素“位、构、性”三者之间关系的考查
例4:关于ⅠA族和ⅡA族元素,下列说法正确的是()
A、在同一周期中,ⅠA族单质的熔点比ⅡA族的高。
B、浓度都是0.01mol/L时,氢氧化钾的PH比氢氧化钡的小。
C、氧化钠的熔点比氧化镁高。
D、加热时,碳酸钠比碳酸镁易分解。
解析:A选项通过Na与水的反应知,ⅠA族的熔点比ⅡA族的低;B选项KOH、Ba(OH)2都是强电解质,在水中完全电离,当溶液完全相同时,Ba(OH)2中的氢氧根离子浓度是KOH中氢氧根离子浓度的2倍;C选项中MgO可做耐火材料可知其熔点高;D选项中碳酸镁受热分解:MgCO3=MgO+CO2↑而Na2CO3 稳定。故选(B)
五、元素周期(律)表与元素性质(化合价)的考查
例5:短周期元素mA和nB能化合生成A的最高化合物A2B3,则m和n的关系不可能是()
A、m=n+5 B、m=n-3C、m=n+14D、m=n-6
解析:对于主族元素来说,元素的原子序数与化合价之间的关系有如下一般规律:“化合价为偶数值时,其所在的主族序数也是偶数值;化合价为奇数值时,其所在的主族序数也为奇数值。”即所谓的“价偶序偶、价奇序奇”规律。在A2B3中A为+3价(奇数),B为-2价(偶数),当B的原子序数为n(偶数)时,则A的原子序数m不可能是偶数。即m是n与一个奇数的和或差。答案选(C)(D)项。
六、周期表中核外电子排布知识与族序数之间关系的考查
例6:根据中学化学教材所附元素周期表判断,下列叙述不正确的是()
(A)K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子K层电子数相等。
(B)L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子L层电子数相等。
(C)L层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子L层电子数相等。
(D)M层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子M层电子数相等。
解析:根据核外电子排布规律,因只涉及K、L、M三层电子,所以是前三周期元素。短周期元素若某层电子数是奇数,则该层电子肯定未满,必是最外层,其电子数与族序数一致;若某层电子数是偶数,则该层电子有可能已满,不一定是最外层,不能确定其电子数是否与族序数一致,故选C。
七、周期表中族与列之间关系的考查
例7:国际无机化学命名委员会在1989年作出决定,把长式元素周期表原先的主副族及族号取消,由左至右改为18列,如碱金属元素为第1列,稀有气体元素为18列,按此规定,下列说法错误的是( )
(A)第9列元素中没有非金属元素。
(B)只有第2列元素原子最外层有2个电子。
(C)第1列和第17列元素的单质熔沸点变化趋势相反。
(D)在整个18列元素中,第3列的元素种类最多。
解析:题给新信息是取消元素周期表中的主、副族及族号,根据元素周期表的结构,(A)第9列即第Ⅷ族,无非金属元素,正确。(B)第18列氦元素的最外层也有2个电子,不正确。(C)第1列碱金属,第17列卤族元素,两者的熔、沸点变化趋势前者减小,后者增大,即相反,正确。(D)第3列即第ⅢB族,有镧系和锕系元素种类最多。答案选(B)。
八、周期表中元素金属性强弱判断的考查
例8:下列事实不能用于判断金属性强弱的是()
(A)1摩金属单质在反应中失去电子的多少。
(B)金属之间发生的置换反应。
(C)金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。
(D)金属元素的单质与水或酸置换出氢气的难易。
解析:元素金属性强弱的判断依据有:①与水(或酸)反应置换出氢气的难易;②最高价氧化物对应水化物的碱性强弱;③金属与盐溶液的置换反应;④金属阳离子的氧化性强弱。分析选项,答案应选(A)。
九、周期表中元素非金属性强弱判断的考查
例9:x、y是元素周期表中第ⅦA族的两种元素,下列叙述能说明x元素的非金属性比y元素强的是()
(A)x原子的电子层比y原子的电子层数多。(B)x的氢化物的沸点比y的氢化物的沸点低。
(C)x的气态氢化物比y的气态氢化物稳定。(D)y的单质能将x从NaX的溶液中置换出来。
解析:元素非金属性强弱的判断依据有:①与氢气反应的难易程度;②气态氢化物的稳定性;③最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱;④非金属与盐溶液的置换反应;⑤阴离子的还原性强弱。题中A选项说明y的非金属性强;(B)选项中的沸点为物理性质;(D)选项说明y的非金属性强。故(C)选项正确。
十、元素周期律和周期表在工农业生产中应用的考查
例10:在元素周期表中位于金属和非金属交界处容易找到的元素是()
(A)制催化剂的元素B)耐高温的合金元素
(C)制农药的元素 (D)半导体元素
解析:由于在周期表中位置靠近的元素性质相近,从而启发人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。如在周期表中氟、氯、硫、磷等元素的区域里寻找制农药的元素;在金属与非金属的分界处寻找半导体材料;在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料等。故选(D)
十一、有关元素周期律发展史的考查
例11:门捷列夫研究元素周期性变化时,提出元素周期律,当时主要是按①原子序数的递增;②原子量的递增;③核外电子排布;④质子数的递增中的哪一项提出的()
(A)仅① (B)仅②(C)仅①③(D)仅①③④
解析:化学史是学生在学习中容易忽视的重要内容,在教学中应引起高度重视。门捷列夫认为:“元素的性质随着相对原子质量的递增而呈周期性的变化。这就是元素周律”。故选(B)
十二、有关元素周期表中信息迁移的考查
例12:1999年是人选元素丰收年,一年间得到114、116和118号元素。近日传闻俄罗斯合成了第166号元素若已知原子结构规律不变,该元素应是第几周期第几族元素。
解析:此类题既考查学生对周期表的掌握,又要求学生通过已有知识,进行分析、归纳,推出各周期元素种类数的规律,再结合此规律,得出答案。
周期表中1—6周期的元素种类数分别为:2、8、8、18、18、32。概括出2、8、18、32这些数的规律为2n2,即第2、3周期元素种类数为2×22=8;
第4、5周期元素种类数为2×32=18;若原规律不变,
第6、7周期元素种类数为2×42=32;
第8、9周期元素种类数为2×52=50;
依次类推。则166号元素的原子核外各电子层排布的电子数为:2、8、18、32、50、32、18、6, 该元素应在第八周期第VIA族。