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4.2 元素周期律
知识点一 同周期、同主族的递变规律
【例1】．（2020·西安市高陵区第一中学月考）下列说法正确的是
同周期(左→右) 同主族(上→下)
核电荷数 逐渐增大 逐渐增大
电子层数 相同 逐渐增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
阳离子、阴离子半径逐渐减小；
离子半径 逐渐增大
r(阴离子)>r(阳离子)
最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)
化合价 相似（最高正化合价，O、F除外)
最低负化合价由－4→－1
金属性和非金
金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱
属性
离 子 的 氧 化 阳离子的氧化性逐渐增强， 阳离子的氧化性逐渐减弱，
性、还原性 阴离子的还原性逐渐减弱 阴离子的还原性逐渐增强
气态氢化物稳 逐渐增强 逐渐减弱
定性 难→易 易→难
最高价氧化物
对应水化物的 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱
酸碱性
A．I的原子半径大于Br，HI比HBr的热稳定性强
B．P的非金属性强于Si，HPO 比HSiO 的酸性强
3 4 2 3
C．Al O 和MgO均可与NaOH溶液反应
2 3
D．SO 和SO 混合气体通入Ba(NO ) 溶液可得到BaSO 和BaSO
2 3 3 2 3 4
【答案】B
【解析】A. 非金属性Br>I，则HBr比HI的热稳定性强，A错误；
B. 非金属性P>Si，则HPO 比HSiO 的酸性强，B正确；
3 4 2 3
C. Al O 属于两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，MgO属于碱性氧化物，与NaOH溶液不反应，C错误；
2 3D. SO 在酸性环境中能被Ba(NO ) 氧化成硫酸钡，则SO 和SO 混合气体通入Ba(NO ) 溶液只得到BaSO
2 3 2 2 3 3 2 4
白色沉淀，D错误；
答案选B。
【一隅三反】
1．（2020·吉林农安·期末）下列各组性质比较错误的是
A．氢化物的热稳定性：HS＞HCl B．酸性:HClO ＞HSO
2 4 2 4
C．碱性: Mg(OH) ＞Al(OH) D．原子半径Cl＞F
2 3
【答案】A
【解析】A．氯元素的非金属性强于硫，所以氢化物的热稳定性是：HS＜HCl，A不正确；
2
B．氯元素的非金属性强于硫，故其最高价氧化物的水化物的酸性：HClO 大于HSO ，B正确；
4 2 4
C．镁的金属性强于铝，故其最高价的氧化物的水化物的碱性：Mg(OH) 大于Al(OH) ，C正确；
2 3
D．氯与氟处于同一主族，氯的原子序数较大，同一周期元素的原子半径从上到下依次增大，所以原子半
径：Cl＞F，D正确；
本题选A。
2．（2020·全国课时练习）下列叙述正确的是（ ）
A．Na、K、Ca的电子层数依次增大
B．F、Cl、Br的最外层电子数依次增多
C．Mg、Si、P的原子半径依次增大
D．B、C、N的最高正化合价依次升高
【答案】D
【解析】A. 、 的电子层数相等，A错误；
B. 、 、 的最外层电子数相等，B错误；
C. 同周期，从左到右，原子半径减小， 、 、 的原子半径依次减小，C错误；
D. B、C、N的最高正化合价分别为 、 、 ，D正确；故答案为：D。
3．（2020·全国课时练习）下列关于元素金属性和非金属性强弱比较的说法不正确的是( )
A．根据气态氢化物的热稳定性： ，可得非金属性：
B．Si与 化合所需的温度远高于S与 化合所需的温度，说明S的非金属性强于SiC．Na与冷水反应剧烈，而Mg与冷水反应缓慢，说明Na的金属性强于Mg
D．铁投入 溶液中能置换出铜，钠投入 溶液中不能置换出铜，不能由此判断钠与铁的金属
性强弱
【答案】A
【解析】A．气态氢化物的热稳定性越强，元素非金属性越强，气态氢化物的热稳定性：
，可得非金属性： ，故A错误；
B．Si与 化合所需的温度远高于S与 化合所需的温度，即Si与 化合的难度大于S与 化合的难
度，说明非金属性： ，故B正确；
C．Na与水反应比Mg与水反应剧烈，说明金属性； ，故C正确；
D．钠投入硫酸铜溶液中，钠先和水反应生成NaOH，NaOH再和硫酸铜发生复分解反应，铁能置换出硫酸
铜中的铜，说明Cu的金属性比Fe弱，两个实验不能判断Fe、Na的金属性强弱，故D正确。
故答案：A。
知识点二 粒子半径大小的比较【例2】（2020·上海交大附中高一期末）离子半径由小到大的次序是( )
A．Al3+、Mg2+、O2- B．K+、Na+、Li+
C．K+、C1-、F- D．I-、Br-、Cl-
【答案】A
【解析】A．Al3+、Mg2+、O2-三种离子具有相同的核外电子排布，故比较核电荷数，核电荷数越大，半径
越小，故Al3+、Mg2+、O2-离子半径依次增大，A符合题意；
B．K+、Na+、Li+属于同一主族元素的离子半径，从上往下依次增大，故K+、Na+、Li+依次较小，B不合题
意；
C．K+和C1-具有相同的核外电子排布，故半径K+比C1-小，根据电子层数越多，一般半径越大，故F-半径
最小，故C1-、K+、F-的半径依次减小，C不合题意；
D．I-、Br-、Cl-属于同一主族元素的离子半径，从上往下依次增大，故I-、Br-、Cl-依次减小，D不合题意；
故答案为：A。
【一隅三反】
1．（2020·吉林农安·期末）下列粒子中，半径最小的是（ ）
A．Na+ B．Na C．Mg2+ D．Cl-
【答案】C
【解析】同一元素的不同离子，核外电子数越多，半径越大，所以半径：Na＞Na+；核外电子排布相同的
微粒，核电荷数越大，半径越小，所以半径：Na+＞Mg2+；电子层越多，半径越大，所以半径：Cl＞Na+，
综上分析，半径最小的是Mg2+，答案选C。
2．（2020·全国高一课时练习）下列各微粒半径依次减小的是( )
A． 、 、 、 B． 、 、 、
C．F、 、 、 D．Al、Mg、Na、K
【答案】B
【解析】A．电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径 > > > ，选项A错
误；
B．电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，故离子半径 ＞K+＞
Mg2+＞Al3+，选项B正确；
C．电子层越多离子半径越大，原子半径小于相应的阴离子半径，故离子半径F＜F-＜Cl-＜Br-，选项C错误；
D．同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大，故微粒半径K＞Na＞Mg＞Al，选项D
错误；答案选B。
3．（2020·湖北武汉·期中）X、Y、Z 均为元素周期表中前三周期元素，Xb+、Yb−、Z(b+1)−三种简单离
子的电子层结构相同，下列说法正确的是( )
A．原子半径的大小顺序为：Z > Y > X
B．离子半径的大小顺序为：Yb− > Z(b+1)− > Xb+
C．原子序数的大小顺序为：X>Y>Z
D．气态氢化物的稳定性：H Z > H Y
(b+1) b
【答案】C
【解析】A．X处于Y、Z的下一周期，核电荷数X＞Y＞Z，X比Y和Z多一个电子层，同一周期核电荷
数越大，原子半径越小，故原子半径大小关系X＞Z＞Y，故A错误；
B．核电荷数X＞Y＞Z，电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小，故离子半径Z（b+1）-＞Yb-＞Xa+，故B
错误；
C．核电荷数X＞Y＞Z，故原子序数X＞Y＞Z，故C正确；
D．非金属性Z＜Y，非金属性越强，氢化物越稳定，故稳定性H Z＜HY，故D错误，
b+1 b
故选C。
4．（2020·全国课时练习）下列微粒半径比值大于1的是( )
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】A．同主族元素从上到下原子半径依次增大，即 ，故 ，A不合题意；
B．因 、 具有相同的电子层结构，故离子半径随核电荷数的增大而减小，即 ，
故 ，B符合题意；
C．同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，即 ，故 ，C不合题意；D．同种元素的阴离子半径>原子半径，即 ，故 ，D不合题意；
故答案为：B 。
知识点三 周期表（律）的应用
【例3】（2020·江苏吴江中学期末）下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑨九种元素，回答以下
问题：
族
周期 IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
1 ①
2 ② ③ ④ ⑤
3 ⑥ ⑦ ⑧ ⑨(1)①⑥形成的简单化合物的电子式为______________。
(2)②与④形成的某种气体能产生温室效应，其结构式为______________。
(3)③⑤⑦元素原子形成简单离子的离子半径由大到小的顺序为________________(填离子符号)。
(4)在这些元素形成的氧化物中，不溶于水，但既能与强酸反应又能与强碱溶液反应的是________(填化学
式)。
(5)元素⑥与元素⑦相比，金属性较强的是________(填元素符号)，下列表述中能证明这一事实的是
________(填字母)。
a.⑥单质的熔点比⑦单质低
b.⑥单质与水反应比⑦单质剧烈
c.⑥最高价氧化物对应的水化物的碱性比⑦强
d.⑥的化合价比⑦低
(6)⑧的低价氧化物通入⑨单质的水溶液中，发生反应的化学方程式为
_________________________________________________________________。
(7)比较⑧、⑨气态氢化物的稳定性：________>________(填化学式)，除了可以通过比较⑧、⑨气态氢化物
的稳定性来验证⑧、⑨的非金属性外，请你再设计一个简单的实验，来验证元素⑧与⑨的非金属性强弱：
___________________________。
【答案】（1）Na+ [H：]-
（2） O=C=O
（3） N3-> F-> Al3+
（4） Al O
2 3
（5） Na bc
（6） SO ＋Cl＋2HO=HSO ＋2HCl
2 2 2 2 4
（7） HCl H S
2
（8） 在NaS的溶液中通入Cl，若溶液变浑浊，证明Cl的非金属性强于S，反应的化学方程式为NaS＋
2 2 2
Cl=S↓＋2NaCl(其他合理答案亦可)
2
【解析】(1)①⑥形成的简单化合物为NaH，NaH是离子化合物，电子式是Na+ [H：]-；
(2) ②与④形成的能产生温室效应的气体为CO，其结构式为O=C=O；
2
(3)电子层结构相同的离子随着核电荷数的增多，离子半径逐渐减小，离子半径由大到小的顺序是N3-> F->
Al3+；(4)在这些元素形成的氧化物中，Al O 是两性氧化物，不溶于水，既与强酸反应，又与强碱溶液反应；
2 3
(5)同周期元素从左到右金属性减弱，元素Na与元素Al相比，金属性较强的是Na；
a.单质的熔点与金属性无关，故不选a；
b.金属性越强，单质越易与水反应，Na与水反应比Al剧烈，说明金属性Na大于Al，故选b；
c.金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，Na最高价氧化物对应的水化物的碱性比Al强，
说明金属性Na大于Al，故选c；
d.只根据Na的化合价比Al低，不能说明金属性Na大于Al，故不选d；
(6) S的低价氧化物是SO ，SO 通入氯水中， SO 与Cl 反应生成盐酸和硫酸，化学方程式为SO ＋Cl＋
2 2 2 2 2 2
2HO===H SO ＋2HCl；
2 2 4
(7)非金属性越强气态氢化物越稳定，由于Cl的非金属性强于S，所以HCl的稳定性大于HS；
2
(8)可以通过非金属单质间的置换反应来证明元素非金属性的强弱。在NaS的水溶液中通入Cl，若溶液变
2 2
浑浊，证明Cl的非金属性强于S，反应的化学方程式为NaS＋Cl===S↓＋2NaCl。
2 2
【一隅三反】
1．（2020·全国课时练习）如图是部分短周期元素的常见化合价与原子序数的关系：
（1）元素 在元素周期表中的位置是__________________。
（2）其中金属性最强的元素是______（用元素符号表示，下同），非金属性最强的元素是______。
（3） 、 、 的半径由大到小的顺序是__________（用离子符号表示）。
（4）最简单氢化物的稳定性： ______ （填“ ”或“ ”）。
（5） 、 、 元素最高价氧化物对应水化物的酸性：_____（用化学式表示，下同） ______ ______。
（6） 与 形成的具有强氧化性的化合物为______（填化学式），该化合物与 反应的化学方程式为
________________________，其中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。【答案】（1）第2周期第ⅣA族
（2）
（3）
（4）<
（5）
（6）
【解析】(1)A为碳元素，原子有2个电子层，最外层电子数为4，处于周期表中第二周期ⅣA族；
(2)金属性最强的元素为Na，非金属性最强的为O；
(3)电子层教越多，离子半径越大；电子层结构相同的离子，核电荷数越小，离子半径越大，故离子半径：
。
(4)元素的非金属性： ，则最简单氢化物的稳定性： 。
(5)由于元素的非金属性： ，则最高价氧化物对应水化物的酸性：
。
(6) 和 元素形成的具有强氧化性的化合物是 ， 是 ，二者发生反应的化学方程式为
，其中 既是氧化剂又是还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比
为 。
2．（2020·全国课时练习）根据短周期元素的信息回答问题。
元素信息
A 第3周期第ⅥA族
B 族序数是周期数的3倍C 原子序数是11
D D3+与Ne电子数相同
（1）写出A、B的元素符号____________、_________，C、D的元素的名称__________、_____________。
（2）写出B、C单质在加热时反应的方程式____________________________________
（3）从原子结构角度分析A与B的______________相同，C与D的_______________相同。
【答案】（1）S O 钠 铝
（2） 、
（3） 最外层电子数 电子层数
【解析】（1）由上述分析可知，A为S；B为O；C为钠；D为铝；
（2）钠与氧气在加热时生成过氧化钠，反应方程式为： ；铝单质与氧气在加热时反应
生成氧化铝，其反应方程式为： ；
（3）A为S，B为O，二者同主族，C为Na、D为Al，二者同周期，从原子结构的角度分析，A原子与B
原子的最外层电子数相同；C原子与D原子的电子层数相同。
3.．（2020·全国课时练习）已知铷( )是37号元素，其相对原子质量是85.5，与钠同主族，回答下列问
题：
(1)铷位于第_________周期，其原子半径比钠元素的原子半径_________(填“大”或“小”)。
(2)铷单质性质活泼，写出它在氯气中燃烧的化学方程式：__________。铷单质易与水反应，反应的离子方
程式为_______，实验表明，铷与水反应比钠与水反应_________(填“剧烈”或“缓慢”)。
(3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似，写出过氧化铷与 反应的化学方程式：_______。
(4)现有铷和另一种碱金属形成的合金 ，当该合金与足量水反应时，可得到 (标准状况下)氢气，
则另一种碱金属可能是________(填序号)。
a. b. c. d.
【答案】（1）五 大
（2） 剧烈（3）
（4）ab
【解析】(1) 据元素周期表的结构知，第4周期0族元素的原子序数为36，故37号元素铷( )位于第五周
期ⅠA；
(2) 元素位于同主族时，从上到下，随着核电荷数增大，电子层数增多，原子半径递增，故铷原子半径大，
同一主族元素，化学性质相似，则铷与氯气反应生成氯化铷，化学方程式为： 、铷
单质与水反应生成氢氧化铷和氢气，离子方程式为： ，同一主族，从上
到下，金属性递增，则铷的还原性比钠强，与水反应比钠剧烈；
(3) 同主族元素的同类化合物的化学性质相似，则过氧化铷与 反应，可根据过氧化钠和二氧化碳的反
应类推，过氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，则过氧化铷和二氧化碳反应生成碳酸铷和氧气，化
学方程式为： ；
(4)由生成氢气的量可知， 合金共失去 电子， 纯铷失去的电子少于 ，故 的另一种
碱金属与水反应失去的电子应多于 ，结合各碱金属元素的相对原子质量可知 、 符合要求，故
选ab。
