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第20 讲 元素周期表 元素周期律
1.掌握元素周期表的编排原则和整体结构。
2.掌握元素周期律的内容和本质。
3.掌握元素的原子半径、金属性、非金属性、第一电离能、电负性等的变化规律。
考点一 元素周期表及其应用
1．原子序数
按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号。
原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数＝质量数－中子数。
2．编排原则
同一周期元素
同一主族元素
3．元素周期表的结构
元素周期表
4.原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系
原子的最大能层数＝周期序数
(2)原子结构与族的关系
①主族元素的价层电子排布特点
主族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
排布特点
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
主族
ⅤA
ⅥA
ⅦA
排布特点
ns2np3
ns2np4
ns2np5
②0 族元素的价层电子排布：He 为1s2；其他为ns2np6。
③过渡元素(副族和第Ⅷ族)的价层电子排布：(n－1)d1～10ns1～2。
5．元素周期表中的特殊位置
(1)按元素种类
任务目标
必备知识
1
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a．分界线：沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条虚线，即为金属元
素区和非金属元素区的分界线。
b．各区位置：分界线左下方为金属元素区，分界线右上方为非金属元素区。
c．分界线附近元素的性质：既表现金属元素的性质，又表现非金属元素的性质。
(2)按价层电子排布
各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点
分区
元素分布
价电子排布
元素性质特点
s 区
ⅠA、
ⅡA 族
ns1～2
除氢外都是活泼金属元
素；通常是最外层电子参
与反应
p 区
ⅢA 族～
ⅦA 族、0 族
ns2np1～6
(除He 外)
通常是最外层电子参与反
应
d 区
ⅢB 族～ⅦB 族、
Ⅷ族(除镧系锕系外)
(n－1)d1～9ns1～2
(Pd 除外)
d 轨道可以不同程度地参
与化学键的形成
ds 区
ⅠB 族、ⅡB 族
(n－1)d10ns1～2
金属元素
f 区
镧系、锕系
(n－2)f0～14
(n－1)d0～2ns2
镧系元素化学性质相近，
锕系元素化学性质相近
(3)过渡元素：元素周期表中从第ⅢB 族到第ⅡB 族10 个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。
(4)镧系：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。
(5)锕系：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。
2
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(6)超铀元素：在锕系元素中，92 号元素铀(U)以后的各种元素。
6.元素周期表的应用
特别提醒：
(1)含元素种类最多的族是ⅢB 族，共有32 种元素。
(2)过渡元素包括7 个副族和第Ⅷ族，全部都是金属元素，原子最外层电子不超过2 个(1～2 个)。
(3)最外层电子为3～7 个的原子一定属于主族元素，且最外层电子数即为主族的族序数。
(4)同一周期ⅡA 族与ⅢA 族元素的原子序数可能相差1(2、3 周期)或11(4、5 周期)或25(6、7 周期)。
(5)过渡元素：元素周期表中部从ⅢB 族到ⅡB 族10 列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。
(6)镧系：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。
(7)锕系：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。
(8)元素周期表结构巧记口诀
横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七已排满。
纵列称为族，共有十六族，一八依次现，一零再一遍。
一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三纵算一族，占去8、9、10。
镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB 族。
1.A、B、C 均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示。已知B、C 元素的原子序数之和是A
元素原子序数的4 倍，则A、B、C 分别为( )
A．Be、Na、Ar
B．B、Mg、Si
C．O、P、Cl
D．C、Ar、P
【答案】C
【解析】 设A 的原子序数为x，则B 的原子序数为x＋8－1，C 的原子序数为x＋8＋1，由(x＋8－1)＋(x
＋8＋1)＝4x，解得x＝8，所以A 为O 元素，B 为P 元素，C 为Cl 元素。
2．部分元素在周期表中的分布如图所示(虚线为金属元素与非金属元素的分界线)，下列说法不正确的是(
)
要点突破
3
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A．B 只能得电子，不能失电子
B．原子半径：Ge＞Si
C．As 可作半导体材料
D．Po 处于第六周期第ⅥA 族
【答案】A
【解析】 B 元素位于金属元素与非金属元素的分界线附近，既能得电子，又能失电子，故A 错误；同一
主族元素从上到下原子半径逐渐增大，所以原子半径：Ge＞Si，故B 正确；As 元素位于金属元素与非金属
元素的分界线附近，可作半导体材料，故C 正确；Po 为主族元素，原子有6 个电子层，最外层电子数为
6，处于第六周期第ⅥA 族，故D 正确。
3．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3 ④1s22s22p5
则下列有关比较中正确的是( )
A．第一电离能：④>③>②>①
B．原子半径：④>③>②>①
C．电负性：④>③>②>①
D．最高正化合价：④>③＝②>①
【答案】A
【解析】①～④四种元素分别为S、P、N、F，第一电离能F>N、P>S，又由于第一电离能N>P，所以A
项正确；原子半径N>F，B 项错误；电负性S>P，即①>②，C 项错误；F 无正化合价，D 项错误。
考点二 元素周期律 电离能 电负性
1．元素周期律
必备知识
4
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2．主族元素的周期性变化规律
项目
同周期(从左→右)
同主族(从上→下)
原子核外电子排布
能层数相同，最外层电子数逐
渐增多
最外层电子数相同能层数递增
原子半径
逐渐减小(0 族除外)
逐渐增大
元素主要化合价
最高正价由＋1→＋7(O、F 除
外)；最低负价由－4→－1
最高正价＝主族序数(O、F 除
外)；非金属最低负价＝主族
序数－8
原子得、失电子能力
得电子能力逐渐增强
失电力能力逐渐减弱
得电力能力逐渐减弱
失电子能力逐渐增强
元素的第
一电离能
增大的趋势
逐渐减小
元素的电负性
逐渐增大
逐渐减小
元素金属
性、非金属性
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
3.电离能
(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，通常用I1表
示，单位：kJ·mol－1。
(2)规律
①同周期元素：从左至右第一电离能总体呈现增大的趋势。其中第ⅡA 族与第ⅢA 族，第ⅤA 族与第ⅥA
族元素的第一电离能出现反常。
②同族元素：从上到下第一电离能逐渐变小。
③同种原子：逐级电离能越来越大。
(3)电离能的应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
②判断元素的化合价(I1、I2……表示各级电离能)
如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n。如钠元素I2≫I1，所以钠元素的常见化合价为
＋1。
③判断核外电子的分层排布情况
多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层
数就可能发生变化。
④反映元素原子的核外电子排布特点
同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当能量相同的原子轨道在全空、半充满
和全充满状态时，第一电离能就会反常的大，如I1(N)>I1(O)，I1(Mg)>I1(Al)。
4．电负性
(1)含义：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。元素的电负性越大，表示其原子对键合电子的吸引力
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越大。
(2)标准：以氟的电负性为4.0 和锂的电负性为1.0 作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未
计)。
(3)变化规律
①同周期元素从左至右，元素的电负性逐渐变大；
②同族元素从上至下，元素的电负性逐渐变小。
(4)电负性的应用
5．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素有些性质是相似的，如
。
特别提醒：一个原子的逐级电离能逐渐增大的原因：
随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸引力也越
来越大，消耗的能量越来越多。
1．根据下表中五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，下列说法不正确的是 ( )
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
A.T 的氯化物最可能的化学式为TCl3
B．氦元素最有可能与Q 元素位于同一族
C．在同周期表中，最可能处于同一族的是R 和U
要点突破
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D．U 元素最有可能为K，R 元素最有可能为Li
【答案】D
【解析】 当In＋1≫In时，元素的最高化合价为＋n，故R 和U 最高为＋1，S 最高价为＋2 价，T 最高为＋3
价，A，C 正确；由表中数据可知，Q 元素各电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故Q 最可能
为稀有气体元素，化学性质和物理性质最像氦，所以氦元素最有可能与Q 元素位于同一族，B 正确；R 出
现了I4，而锂核外只有3 个电子，D 不正确。
2．已知33As、34Se、35Br 位于同一周期，下列关系正确的是( )
A．电负性：As>Cl>P
B．热稳定性：HCl>HBr>AsH3
C．第一电离能：Br>Se>As
D．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4
【答案】B
【解析】电负性Cl＞P＞As，A 错误；非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越强，B 正确；第一电离能
应为Br＞As＞Se，C 错误；非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，故酸性H2SO4＞H3PO4＞
H3AsO4，D 错误。
3． X、Y 为两种元素的原子，X 的阴离子与Y 的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知( )
A．X 的原子半径大于Y 的原子半径
B．X 的电负性大于Y 的电负性
C．X 阴离子的半径小于Y 阳离子的半径
D．X 的第一电离能小于Y 的第一电离能
【答案】B
【解析】X 的阴离子与Y 的阳离子具有相同的电子层结构，则Y 在周期表中位于X 的下一周期，且X 为非
金属元素，Y 为金属元素，Y 比X 多一个电子层，故原子半径Y>X，电负性X>Y，A 错误、B 正确；电子
层结构相同，核电荷数越多，粒子半径越小，C 错误；X 为非金属元素，易得电子形成阴离子，Y 为金属
元素，易失电子形成阳离子，第一电离能X>Y，D 错误。
考点三 “位—构—性”关系的分析应用
1．根据核外电子的排布三大规律推断元素
(1)最外层电子规律
最外层电子数(N)
3≤N<8
N＝1 或2
N＞次外层电子数
元素在周期表中的
ⅢA 族～ⅦA
第ⅠA 族、第ⅡA
第二周期(Li、Be)
必备知识
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位置
族
族、第Ⅷ族、副
族、0 族元素氦
除外
(2)“阴三、阳四”规律
某元素阴离子最外层电子数与次外层电子数相等，该元素位于第三周期；若为阳离子，
则位于第四周期。如S2－、K＋最外层电子数与次外层电子数相等，则S 位于第三周期，K 位
于第四周期。
(3)“阴上、阳下”规律
电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离
子的下一周期。如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层结构相同，则Na、Mg、Al 位于O、F
的下一周期。
2．依据物质结构推断元素
突破口是元素的价态。
(1)常见非金属元素。H、Cl、F：一价，形成一个共价键；O、S：二价，形成两个共价键；
N、P：三价，形成三个共价键；C、Si：四价，形成四个共价键。
(2)常见金属元素。K、Na、Li：形成＋1 价阳离子；Ca、Mg：形成＋2 价阳离子。
1． W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素，W 的原子核外只有6 个电子，X＋和Y3＋的电子
层结构相同，Z－的电子数比Y3＋多8 个，下列叙述正确的是( )
A．W 在自然界只有一种核素
B．半径大小：X＋＞Y3＋＞Z－
C．第一电离能：Y＞X
D．X 的最高价氧化物对应的水化物为弱碱
【答案】C
【解析】 W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素，W 的原子核外只有6 个电子，则W 为
C 元素；X＋和Y3＋的电子层结构相同，则X 为Na 元素，Y 为Al 元素；Z－的电子数比Y3＋多8 个，则Z 为
Cl 元素。C 在自然界有多种核素，如12C、14C 等，故A 错误；Na＋和Al3＋的电子层结构相同，核电荷数大
离子半径小，Cl－比Na＋和Al3＋多一个电子层，离子半径最大，则离子半径大小：Al3＋<Na＋<Cl－，故B 错
误；第一电离能：Al＞Na，故C 正确；Na 的最高价氧化物对应的水化物是NaOH，为强碱，故D 错误。
2． X、Y、Z、W 是短周期同一周期的主族元素，原子序数依次增大；基态X 的价层电子轨道表示式为
，Z 最外层电子数是其次外层电子数的3 倍；四种元素与锂组成的化合物结构如图(箭头表示配
位键)。下列说法正确的是( )
要点突破
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A．四种元素中第一电离能最大的是Z
B．Y 和Z 形成的化合物常温下均易溶于水
C．X 的最高价氧化物的水化物是一种强酸
D．Z 和W 分别与氢元素形成的10 电子化合物的沸点：前者高于后者
【答案】D
【解析】 X 为B 元素，Y 为C 元素，Z 为O 元素，W 为F 元素。A.元素的非金属性越强，其第一电离能
越大，非金属性F＞O＞C＞B，则第一电离能最大的为F(W)，故A 错误；B.O、C 形成的化合物CO 难溶
于水，故B 错误；C.B 的最高价氧化物的水化物为硼酸，硼酸为弱酸，故C 错误；D.O、F 与氢元素形成
10 电子化合物分别为H2O、HF，常温下H2O 为液态，而HF 为气态，则沸点：H2O＞HF，故D 正确。
3．科学家利用原子序数依次增大的相邻周期同主族元素V、W、Y、Z 制造出了“糖葫芦”分子，结构简
式如图所示，其中W、X 位于同一短周期，且X 是所在周期中原子半径最小的元素。下列说法错误的是(
)
A．1 个“糖葫芦”分子中含有89 个σ 键
B．原子半径：W＜Y＜Z
C．最简单氢化物的沸点：W＜Y＜V
D．最高价含氧酸酸性：W＜X＜V
【答案】D
【解析】 V 为N 元素，W 为P 元素，X 为Cl 元素，Y 为As 元素，Z 为Sb 元素。A.双键中含有1 个σ 键，
每个苯环6 个碳碳σ 键，结合图示可知，每个“糖葫芦”分子中含有89 个σ 键，故A 正确；B.同一主族从
上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：W＜Y＜Z，故B 正确；C.氨气分子间存在氢键，导致氨气的沸点
最高，则最简单氢化物的沸点：W＜Y＜V，则C 正确；D.非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，非金
属性P＜N＜Cl，则最高价含氧酸酸性：W＜V＜X，故D 错误。
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