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第31 讲 元素周期表、元素的性质
[复习目标] 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 元素周期表的结构与价层电子排布
1．元素周期表的编排原则
(1)周期：把____________相同的元素，按________________的顺序从左到右排成的横行。
(2)族：把不同横行中__________相同的元素，按__________的顺序从上而下排成的纵列。
2．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
主族
ⅤA
ⅥA
ⅦA
排布特点
②0 族元素的价层电子排布：He 为1s2；其他为ns2np6。
③过渡元素(镧系、锕系元素除外)的价层电子排布：(n－1)d1～10ns1～2。
(3)原子结构与元素周期表分区的关系
①元素周期表分区
1
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②各区价层电子排布特点
分区
价层电子排布
s 区
ns1～2
p 区
ns2np1～6(除He 外)
d 区
(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)
ds 区
(n－1)d10ns1～2
f 区
(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
(4)金属与非金属的分界线
①分界线：沿着元素周期表中______________与________________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。
②各区位置：分界线左下方为____________，分界线右上方为____________。
③分界线附近元素的性质：既能表现出一定的________，又能表现出一定的________。
3．元素周期表应用
(1)科学预测：为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。
(2)寻找新材料
1．所有非金属元素都分布在p 区( )
2．价层电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA 族，是p 区元素( )
3．价层电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA 族，是s 区元素( )
4．最外层有2 个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4，短周期元素中分别为C、Si 和O、S(
)
一、元素周期表的结构
1．请在下表中画出元素周期表的轮廓，并在表中按要求完成下列问题：
2
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(1)标出族序数、周期序数。
(2)将主族元素前六周期的元素符号补充完整。
(3)画出金属与非金属的分界线，并用阴影表示出过渡元素的位置。
(4)标出镧系、锕系的位置。
(5)写出各周期元素的种类。
(6)写出稀有气体元素的原子序数，标出113 号～117 号元素的位置。
二、元素周期表的应用
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( )
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
3．确定下列指定元素的原子序数
(1)甲、乙是元素周期表中同一周期的第 ⅡA 族和第ⅦA 族元素，原子序数分别为m、n，
则m、n 的关系为___________________________________________________________。
(2)甲、乙是元素周期表中同一主族相邻周期的两种元素(其中甲在上一周期)，若甲的原子序
数为x，则乙的原子序数可能是____________________________________________。
(3)若A、B 是相邻周期同主族元素(A 在B 的上一周期)，A、B 所在周期分别有m 种和n 种
元素，A 的原子序数为x，B 的原子序数为y，则x、y 的关系为______________________。
(4)下列各表为元素周期表中的一部分，表中数字为原子序数，其中M 的原子序数为37 的是
________________________________________________________________________
(填字母)。
3
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元素周期表中原子序数差的关系
(1)同周期主族元素原子序数差的关系
①短周期元素原子序数差＝族序数差。
②长周期元素，两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差；两元素分布在过渡
元素两侧时，第四或五周期元素：原子序数差＝族序数差＋10，第六或七周期元素：原子序
数差＝族序数差＋24。
(2)同主族、邻周期元素原子序数差的关系
①第ⅠA 族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差2、8、8、18、18、32。
②第 ⅡA 族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32。
③第 ⅢA～ⅦA 族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32、32。
④0 族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32、32。
考点二 元素周期律 电离能、电负性
1．元素周期律
2．主族元素周期性变化规律
项目
同周期(从左到右)
同主族(从上到下)
原子结构
电子层数
最外层电
子数
依次增加
原子半径
元素性质
金属性
非金属性
化合价
最高正化合价：＋1→＋
7(O、F 除外)，负化合价＝
相同，最高正化合价＝
____________(O、F 除外)
4
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______(H 为－1 价)
化合物性质
最高价氧
化物对应
水化物的
酸碱性
酸性____________，
碱性____________
酸性__________，
碱性__________
简单气态
氢化物的
稳定性
3.电离能
(1)含义
第一电离能：气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的____________，符
号：____，单位：______。
(2)规律
①同周期元素：从左往右，元素第一电离能呈______的趋势，其中第ⅡA 族、第ⅤA 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______。
③同种原子：逐级电离能越来越大。
(3)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；反之金属性越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素的I2≫I1，所以钠元素的化
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渐增大，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．电负性
(1)含义
不同元素的原子____________________的标度。元素的电负性越大，表示其原子对键合电子
的吸引力________。
(2)标准
以氟的电负性为____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
体元素未计)。
(3)变化规律
①在元素周期表中，同周期元素从左至右，元素的电负性逐渐________，同主族元素从上至
下，元素的电负性逐渐________。
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②金属元素的电负性一般________，非金属元素的电负性一般________，而位于非金属三角
区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8 左右，它们既有金属性又有非金属性。
(4)应用
5．定性判断金属性、非金属性的一般方法
金属性
①单质与水或非氧化性酸反应制取氢气越容易，金属性越强
②单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
非金属性
①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
1．元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大( )
2．元素的氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强，碱性越强，金属性越强( )
3．元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强，其水溶液的酸性越强，还原性越弱( )
4．元素的原子得电子越多，非金属性越强，失电子越多，金属性越强( )
5．同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小( )
一、微粒半径、元素金属性和非金属性比较
1．比较下列微粒半径的大小(用“＞”或“＜”填空)：
(1)Si________N________F。
(2)Li________Na________K。
(3)Na＋________Mg2＋________Al3＋。
(4)F－________Cl－________Br－。
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(5)Cl－________O2－________Na＋。
(6)H－________Li＋________H＋。
2．根据元素周期律比较下列各组性质(用“>”或“<”填空)：
(1)金属性：K________Na________Mg；
非金属性：F________O________S。
(2)碱性：Mg(OH)2________Ca(OH)2__________________________________KOH。
(3)酸性：HClO4________H2SO4________HClO。
(4)热稳定性：CH4________NH3________H2O。
(5)还原性：HBr________HCl，I－________S2－。
(6)氧化性：Fe3＋________Cu2＋________Fe2＋。
3．A、B、C 为三种短周期元素，A、B 同周期，A、C 的最低价离子分别为A2－、C－，B2＋
与C－具有相同的电子层结构，下列叙述不正确的是( )
A．原子序数：A>B>C
B．原子半径：C>B>A
C．离子半径：A2－>C－>B2＋
D．原子最外层电子数：C>A>B
电子层结构相同的微粒半径大小规律
电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子半径(包括阴、阳离子)随核电荷数的增加而减小，
如O2－>F－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。可归纳为电子层排布相同的离子，(表中位置)阴离子在阳离子
前一周期，原子序数大的半径小，概括为“阴前阳下，序大径小”。
二、“10e－”“18e－”微粒的应用
4．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。
回答下列问题：
(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：________________________。
等电子微粒的判断方法
(1)“10 电子”微粒：
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(2)“18 电子”微粒：
三、电离能、电负性的变化规律及应用
5．下表列出了某短周期元素R 的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)。
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1 500
7 700
10 500
下列关于元素R 的判断中一定正确的是( )
A．R 的最高正价为＋3 价
B．R 元素位于元素周期表中第ⅡB 族
C．R 元素第一电离能大于同周期相邻元素
D．R 元素基态原子的电子排布式为1s22s2
6．(1)C、N、O、S 四种元素中，第一电离能最大的是__________________。
(2)观察下面四种镧系元素的电离能数据，判断最有可能显示＋3 价的元素是________(填元
素名称)。
几种镧系元素的电离能(单位：kJ·mol－1)
元素
I1
I2
I3
I4
Yb(镱)
604
1 217
4 494
5 014
Lu(镥)
532
1 390
4 111
4 987
La(镧)
538
1 067
1 850
5 419
Ce(铈)
527
1 047
1 949
3 547
7.根据信息回答下列问题：
不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：
如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子
间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：
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元素
符号
Li
Be
B
C
O
F
Na
Al
Si
P
S
Cl
电负
性值
1.0
1.5
2.0
2.5
3.5
4.0
0.9
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0
(1)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg 元素的电负性值的最小范围：________________。
(2)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系： __________________________。
(3)推测AlF3、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物：
AlF3__________________，AlCl3_________________________________________，
AlBr3________________。
答题规范(3) 电离能规范答题的两个类型
1．电离能与原子结构
答题策略：从原子核对最外层电子的吸引力来判断。
答题模板：A 原子比B 原子的半径大，且A 原子的核电荷数比B 原子的小，所以A 原子对
最外层电子的吸引力小于B, 故第一电离能A 小于B。
2．电离能与半充满、全充满
答题策略：能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)时，比较稳定，
难失电子。
答题模板：A 原子的价层电子排布式为×××，处于半充满(全充满)，比较稳定，难失电子，
×××电离能大。
1 ．请结合核外电子排布相关知识解释，第一电离能：C 小于O ，原因是：
_________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(1)第一电离能N 大于O，原因是： _____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知电离能：I2(Ti)＝1 310 kJ·mol－1，I2(K)＝3 051 kJ·mol－1。I2(Ti)<I2(K)，其原因为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
。
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1．(2021·北京，4)下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是( )
A．酸性：HClO4＞H2SO3＞H2SiO3
B．碱性：KOH＞NaOH＞LiOH
C．热稳定性：H2O＞H2S＞PH3
D．非金属性：F＞O＞N
2．(2020·江苏，9)下列关于Na、Mg、Cl、Br 元素及其化合物的说法正确的是( )
A．NaOH 的碱性比Mg(OH)2的强
B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱
C．原子半径r：r(Br)＞r(Cl)＞r(Mg)＞r(Na)
D．原子的最外层电子数n：n(Na)＜n(Mg)＜n(Cl)＜n(Br)
3．(2022·广东，7)甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高
价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
A．原子半径：丁＞戊＞乙
B．非金属性：戊＞丁＞丙
C．甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D．丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
4．(1)[2020·全国卷Ⅰ，35(2)]Li 及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>
I1(Na)，原因是_________________________________________________________。
I1(Be)> I1(B)> I1(Li)，原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
I1/(kJ·mol－1)
Li
520
Be
900
B
801
Na
496
Mg
738
Al
578
(2)[2018·全国卷Ⅲ，35(2)]黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn 和Cu 组成。第一电
离能I1(Zn)________(填“大于”或“小于”)I1(Cu)。原因是____________________
________________________________________________________________________。
(3)[2016·全国卷Ⅱ，37(3)节选]元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 958 kJ·mol－1，INi＝1 753
kJ·
mol－1，ICu＞INi的原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)[2016· 全国卷Ⅲ，37(2)] 根据元素周期律，原子半径Ga________As ，第一电离能
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Ga__________(填“大于”或“小于”)As。
5．(1)[2022·山东，16(1)]基态Ni 原子的价层电子排布式为________，在元素周期表中位置
为________。
(2)[2022·河北，17(1)(2)]①基态S 原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为________。
②Cu 与Zn 相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是________ ，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)[2022· 全国甲卷，35(1)(2)]①基态F 原子的价层电子排布图( 轨道表示式) 为
________________________________________________________________________。
②图a、b、c 分别表示C、N、O 和F 的逐级电离能I 变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电
离能的变化图是________(填标号)，判断的根据是_____________________________
________________________________________________________________________；
第三电离能的变化图是________(填标号)。
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