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第14 讲 元素周期律和元素周期表
【化学学科素养】
1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识物质的多样性；能从元素和原子，分子水平认识物质的组
成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念；能从宏观和微观相结合的视角分析元素周期律的递变
性。
2.证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于实验现象和事实对物质的组成、结构及其变化分析得
出元素周期律；能基于元素周期律理解元素周期表的编排方法，能运用元素周期表揭示元素周期律。
3.科学探究与创新意识：在探究同周期、同主族元素性质递变性的实验中，要明确探究目的，设计实
验方案，并在探究中学会合作，结合核外电子排布，元素第一电离能的特殊性等异常现象提出自己的见
解。
【必备知识解读】
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＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。
2．元素周期表的编排原则
(1)把电子层数相同的元素按原子序数递增顺序从左到右排成一横行，共有7 个横行。
(2)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从上到下排成一纵行，共有18 纵行。
3．元素周期表的结构
(1)周期(7 个横行，7 个周期)
短周期
长周期
序号
一
二
三
四
五
六
七
元素种类
2
8
8
18
18
32
32
0 族元素
原子序数
2
10
18
36
54
86
118
(2)族(18 个纵行，16 个族)
1
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主族
列
1
2
13
14
15
16
17
族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副族
列
3
4
5
6
7
11
12
族
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
Ⅷ族
第8、9、10，共3 个纵行
0 族
第18 纵行
【特别提醒】
①含元素种类最多的族是第ⅢB 族，共有32 种元素。
②过渡元素包括7 个副族和第Ⅷ族，全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2 个(1～2 个)。
③最外层电子数为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。
(3)元素周期表中元素的分区
①分界线：如图所示，沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，
即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。
②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。
③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。
(4)元素周期表中的特殊位置
过渡
元素
元素周期表中从第ⅢB 族到第ⅡB 族10 个纵列共60 多种元素，这些元素都是
金属元素
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
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
超铀
元素
在锕系元素中，92 号元素铀(U)以后的各种元素
4．元素周期表的三大应用
(1)科学预测
为新元素的发现及预测他们的原子结构和性质提供了线索。
(2)寻找新材料
2
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(3)用于工农业生产
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。
二、 碱金属元素
1．碱金属元素
（1）碱金属元素原子结构的特点：
①相同点：碱金属元素原子的最外层都有1 个电子，
②不同点：碱金属元素原子的核电荷数和电子层数各不相同。
（2）碱金属元素性质的相似性和递变性
①相似性：由于碱金属元素原子最外层都只有一个电子，所以都容易失去最外层电子，都表现出很强
的金属性，化合价都是+1 价。
②递变性：随着核电荷数的递增，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核
对最外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，故从锂到铯，金属性逐渐增强。
元素金属性强弱可以从其单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及它们的最高价氧化物的水
化物——氢氧化物的碱性强弱来比较。
（3）碱金属单质的性质
①化学性质：
碱金属单质都能与氧气等非金属单质反应，生成对应的金属氧化物等化合物；都能与水反应，生成对
应的金属氢氧化物和氢气；并且随着核电荷数的递增，碱金属单质与氧气、水等物质的反应越来越剧烈。
4Li+O2
2Li2O/2Na+O2
Na2O2/2Na+2H2O==2NaOH+H2↑/2K+2H2O==2KOH+H2↑
2.碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性(用R 表示碱金属元素)
3
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(2)递变性
具体表现如下(按从Li→Cs 的顺序)
①与O2的反应越来越剧烈，产物越来越复杂，如Li 与O2反应只能生成Li2O，Na 与O2反应还可以生
成Na2O2，而K 与O2反应能够生成KO2等。
②与H2O 的反应越来越剧烈，如K 与H2O 反应可能会发生轻微爆炸，Rb 与Cs 遇水发生剧烈爆炸。
③最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。
即碱性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
三、卤素单质的化学性质
1．卤素单质与氢气反应
F2＋H2＝2HF
在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定
Cl2＋H2
2HCl
光照或点燃发生反应，生成氯化氢较稳定
Br2＋H2
2HBr
加热至一定温度才能反应，生成的溴化氢较稳定
I2＋H2
△
2HI
不断加热才能缓慢反应；碘化氢不稳定，在同一条件下同时
分解为H2和I2，是可逆反应
随着核电荷数的增多，卤素单质（F2、Cl2、Br2、I2）与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱，生成的氢化物
的稳定性逐渐减弱：HF>HCl >HBr >HI；元素的非金属性逐渐减弱：F>Cl>Br>I。
2．卤素的特殊性
（1）氟无正价，无含氧酸；氟的化学性质特别活泼，遇水生成HF 和O2，能与稀有气体反应，氢氟酸
能腐蚀玻璃。氟化银易溶于水，无感光性。
（2）氯气易液化，次氯酸具有漂白作用，且能杀菌消毒。
（3）溴是常温下唯一液态非金属单质，溴易挥发，少量溴保存要加水液封，溴对橡胶有较强腐蚀作
用。
（4）碘为紫黑色固体，易升华，碘单质遇淀粉变蓝。
3．卤素元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性(用X 代表卤族元素)：
单质X2
化合物→最高价氧化物对应水化物(除氟外)都为强酸
(2)递变性
4
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具体表现如下：
①与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，其水溶液的酸性逐渐增强，
即：
稳定性：HF>HCl>HBr>HI；
还原性：HF<HCl<HBr<HI；
酸性：HF<HCl<HBr<HI。
②最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。
四、元素周期律及其应用
1．元素周期律
（1）元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
（2）元素周期律的实质是元素原子核外电子排布的周期性变化的结果。
2．元素周期律的两大应用
(1)比较不同周期、不同主族元素的性质
①比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱方法：
金属性：Mg>Al，Ca>Mg，则碱性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。
②比较H2O 和SiH4的稳定性强弱的方法：
非金属性：C>Si，O>C，则氢化物稳定性：H2O>CH4>SiH4。
(2)预测未知元素的某些性质
①已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶。
②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹(At)的化合物的性质为HAt 不稳定，水溶液呈酸
性，AgAt 难溶于水。
3. 元素的结构、位置与性质之间的关系
5
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说明：三个定量关系
(1)电子层数＝周期序数
(2)最外层电子数＝主族序数＝最高正化合价(O、F 除外)
(3)负化合价与最高正价的绝对值之和为8 或2
【关键能力拓展】
一、主族元素在周期表中的位置确定方法
1．依据原子序数
若已知某元素原子序数为7，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2，确定其处于第二周期，由其最外层有5 个电子确定其处在第ⅤA 族；
2．比大小定周期
比较该元素的原子序数与0 族元素的原子序数大小，找出与其相邻近的0 族元素，那么该元素就和序
数大的0 族元素处于同一周期。
3．求差值定族数
（1）若某元素原子序数比相应的0 族元素多1 或2，则该元素应处在该0 族元素所在周期的下一个周
期的 ⅠA 族或 ⅡA 族；
（2）若比相应的0 族元素少5～1 时，则应处在同周期的ⅢA～ⅦA 族；
（3）若差其他数，则由相应差数找出相应的族。
二、元素周期表中的序差规律
1．序差规律
（1）同周期相邻主族元素的“序数差”规律
①除第ⅡA 族和第ⅡA 族外，其余同周期相邻元素序数差为1。
②同周期第ⅡA 族和第ⅢA 族为相邻元素，其原子序数差为：第二、第三周期相差1，第四、五周期
6
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相差11，第六、第七周期相差25。
（2）同主族相邻元素的“序数差”规律
①第二、第三周期的同族元素原子序数相差8。
②第三、第四周期的同族元素原子序数相差有两种情况：第IA 族和第ⅡA 族相差8，其它族相差
18。
③第四、第五周期的同族元素原子序数相差18。
④第五、第六周期的同族元素原子序数镧系之前相差18，镧系之后相差32。
⑤第六、第七周期的同族元素原子序数相差32。
2．奇偶差规律
元素的原子序数与该元素在周期表中的族序数和该元素的主要化合价的奇偶性一致。若原子序数为奇
数时，主族族序数、元素的主要化合价均为奇数，反之则均为偶数（但要除去有多种价态的元素）。零族
元素的原子序数为偶数，其化合价视为0。
三、同周期、同主族元素性质的变化规律(0 族除外)
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子
结构
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
离子半径
阳离子逐渐减小
阴离子逐渐减小
r(阴离子)＞r(阳离子)
逐渐增大
性
质
化合价
最高正化合价由＋1→＋7(O、F 除外)
最低负化合价＝－(8－主族序数)
相同，最高正化合价＝
主族序数(O、F 除外)
元素的金属性
和非金属性
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
离子的氧化
性、还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化物稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应
的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
四、氢氧化铝两性氢氧化物
1．Al(OH)3的物理性
Al(OH)3是不溶于水的白色胶状沉淀，是典型的两性氢氧化物，能凝聚水中的悬浮物，又有吸附色素
的性能。
2．Al(OH)3的两性：
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当与强酸反应：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
当与强碱反应：Al(OH)3+OH-=AlO2
-+2H2O
3．Al(OH)3的制取：
(1)铝盐与碱反应：用铝盐与可溶性弱碱氨水反应制Al(OH)3：
Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4
+
制取Al(OH)3也可用铝盐与强碱作用，但应严格控制加入碱的量，因为强碱过量会使制得的Al(OH)3转
化为偏铝酸盐：Al(OH)3+OH-=AlO2
-+2H2O。所以，实验室一般不采用这种方法制Al(OH)3。
(2)偏铝酸盐与酸反应：一般用向偏铝酸盐溶液中通入CO2的方法制取Al(OH)3。
当CO2不足或适量时：CO2+2AlO2
-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO3
2-，CO2过量时：CO2+AlO2
-
+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3
-。
一般不用强酸，因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解：AlO2
-+H++H2O=Al(OH)3↓
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
五、解元素推断题的步骤与技巧
解答元素推断题，必须抓住原子结构和元素的有关性质，掌握元素周期表中主要规律，熟悉某些元素
(短周期或前20 号元素)的性质、存在和用途的特殊性，用分析推理法确定未知元素在周期表中的位置。
(1)解题步骤：
①定范围，即通过审题确定题目限制的元素范围。如短周期元素、常见元素、前20 号元素等；
②挖信息，根据题目叙述，从中找出元素原子结构特征等信息；
③建联系，元素推断一定要联系“元素周期表”，心中有“表”是推断元素的基础；
④巧整合，在上述基础上，将元素周期表结构与已知信息整合，确定元素。
(2)解题技巧：
①将推断的元素代入周期表，看是否完全符合题意；
②当推断元素有多种可能时，要重新检查题意，看是否符合题目要求。
【核心题型例解】
高频考点一 元素周期表的结构及应用
例1. （2022·广东卷）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
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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
最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
【答案】C
【解析】甲～戊是短周期元素，戊中的最高价氧化物对应水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若
是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S，若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为
Si、丁为P。根据层多径大，同电子层结构核多径小原则，则原子半径：丁＞戊＞乙，故A 正确；根据同
周期从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊＞丁＞丙，故B 正确；甲的氢化物可能为氨气，可能为
甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生；若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白
烟生成，故C 错误；丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸、也可能是磷酸，都一定能与强碱反应，
故D 正确。综上所述，答案为C。
【方法技巧】同主族、邻周期元素的原子序数差的关系
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 族和0 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。
【变式探究】 下表列出了A～R 共9 种元素在周期表中的位置：
下列说法正确的是
A．
中原子半径最大的是
B．每种元素形成的化合物中，含
元素的化合物最多
C．
的非金属性比
的非金属性弱
D．
的最高价氧化物对应水化物和
的最高价氧化物对应水化物之间能发生反应
【答案】D
【解析】
中原子半径最大的是B,故A 错误；碳元素形成的化合物种类最多，故B 错误；同周期
元素，从上往下，非金属性减弱，故G 的非金属性比H 的非金属性强，故C 错误；A 的最高价氧化物对应
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水化物NaOH 和D 的最高价氧化物对应水化物Al(OH)3之间能发生反应:
，
故D 正确。答案为D。
高频考点二 元素在周期表中的位置推测
例2.（2021·浙江卷）已知短周期元素X、Y、Z、M、Q 和R 在周期表中的相对位置如下所示，其中Y
的最高化合价为+3。下列说法不正确的是
A．还原性：
B．X 能从
中置换出Z
C．Y 能与
反应得到Fe
D．M 最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应
【答案】A
【解析】根据短周期元素X、Y、Z、M、Q 和R 在周期表中的相对位置，以及Y 的最高化合价为+3，
可推知，X 为：
，Y 为：
，Z 为：C，M 为：N，Q 为：S，R 为：
，据此分析答题。
为：
，
为：
，
中硫的还原性强于
中的氯元素，A 错误；
和
发生下述反应：
，B 正确；
和
发生铝热反应如下：
，C 正
确；
M 为：N，N 的最高价氧化物的水化物为：
，最低价氢化物为：
，二者发生如下反应：
，D 正确；答案为A。
【方法技巧】由稀有气体元素的原子序数确定元素在周期表中位置
原子序数－最邻近的稀有气体元素的原子序数＝ΔZ。
若ΔZ＜0，则与稀有气体元素同周期，族序数为8－|ΔZ|；
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若ΔZ＞0，则在稀有气体元素下一周期，族序数为ΔZ。
例如①35 号元素(最邻近的是36Kr)，则35－36＝－1，故周期数为4，族序数为8－|－1|＝7，即第四周
期第ⅦA 族，为溴元素。
87
②
号元素(相邻近的是86Rn)，则87－86＝1，故周期数为7，族序数为1，即第七周期第ⅠA 族，为
钫元素。
【变式探究】短周期主族元素X、Y、Z 在元素周期表中的相对位置如图所示，其中Y 原子的电子总
数等于其最外层电子数的3 倍。下列说法正确的是
A．最高正化合价：Z＞X＞Y
B．Z 的单质具有漂白性
C．Z 的最高价氧化物为ZO3
D．简单氢化物的稳定性：Y＜Z
【答案】D
【分析】Y 原子的电子总数等于其最外层电子数的3 倍，X、Y、Z 为短周期元素，则Y 位于第三周
期，设Y 最外层电子数为a，则2+8+a=3a，解得a=5，则Y 为P，Z 为Cl，X 为O；
【解析】分析可知，X 为O，Y 为P，Z 为Cl；X 为O，无最高正化合价，Y 为P，最高正价为+5，A
错误；Z 为Cl，氯气不具有漂白性，起漂泊作用的是HClO，B 错误；Z 为Cl，最高正价为+7，最高价氧化
物为Cl2O7，C 错误；Y 为P，Z 为Cl，同周期主族元素从左到右非金属性增强，非金属性：P<Cl，简单氢
化物的稳定性：PH3＜HCl，D 正确；故选D。
【变式探究】短周期元素X、Y、Z 在周期表中的位置关系如图所示，已知X 最外层电子数为2，则下
列叙述中正确的是
X
Y
Z
A．Y 的最高价氧化物的水化物可能是一种强酸
B．Z 可能是活泼的金属元素
C．Y 的氢化物稳定性大于Z 的氢化物稳定性
D．1molX 的单质可以跟足量水反应，转移的电子为2mol
【答案】C
【分析】由短周期元素在周期表中的位置可知，X 最外层电子数为2，应为He 元素，Y 为F 元素，Z
为S 元素。据此作答。
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【解析】Y 为F，F 的非金属性最强，F 没有正价，即没有对应的含氧酸，A 项错误；Z 为S 元素，属
于非金属元素，B 项错误；Y 为F 元素，在周期表中是非金属性最强的元素，则Y 的氢化物稳定性大于Z
的氢化物稳定性，C 项正确；X 为He 元素，性质稳定，不与水反应，D 项错误；答案选C。
高频考点三 金属性、非金属性的强弱比较
例3.（2022·浙江卷）W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素。W 和Y 同族，Y 的原子
序数是W 的2 倍，X 是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是
A.非金属性：Y＞W
B.XZ3是离子化合物
C.Y、Z 的氧化物对应的水化物均为强酸
D.X 与Y 可形成化合物X2Y3
【答案】D
【解析】X 是地壳中含量最多的金属元素，X 为Al 元素，W 和Y 同族，Y 的原子序数是W 的2 倍，
W 为O 元素，Y 为S 元素，Z 为Cl 元素，据此分析解题。非金属性同主族从上至下逐渐减弱：Y＜W，A
错误；氯化铝是共价化合物，B 错误；Y、Z 的最高价氧化物对应的水化物分别硫酸和高氯酸，两者均为强
酸，次氯酸也是氯的氧化物对应的水化合物，但次氯酸为弱酸，C 错误；根据化合物的化合价代数和为0
可知，铝与硫元素形成的化合物化学式为Al2S3，D 正确；故选D。
【方法技巧】金属性、非金属性强弱的判断方法
金属性
比较
本质
原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断
方法
①在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y 比X 的金属性强
⑥元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强
非金属
性比较
本质
原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断
方法
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
④元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强
【特别提醒】
①通常根据最高价氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素金属性或非金属性的强弱，而不是根据
其他化合物酸碱性的强弱来判断。
②非金属性强弱与单质的活泼性不完全一致；通常非金属性越强，其单质越活泼，但也有例外。如非
金属性：O>Cl，但Cl2比O2活泼，原因是O2中存在O 双键，比Cl—Cl 单键难断裂。
【举一反三】麻醉剂M 的分子结构式如图所示，其组成元素均为短周期元素。X、Y、Z、W 和E 的
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原子序数依次增大；只有Y、Z、W 在同一周期，下列说法错误的是
A．原子半径：Y>Z>W
B．非金属性：W>Z>Y
C．最简单氢化物的沸点：Z>W>Y
D．M 分子中所有原子均满足8 电子稳定结构
【答案】D
【分析】麻醉剂M 的分子结构式如图所示，其组成元素均为短周期元素。X、Y、Z、W 和E 的原子
序数依次增大；只有Y、Z、W 在同一周期，则X 为H，Y 有 四个价键，Z 有两个价键，W 有一个价键，
则Y 为C，Z 为O，W 为F，E 为Cl。
【解析】同周期从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径：Y＞Z＞W，故A 正确；同周期从左到右非
金属性逐渐增强，非金属性：W＞Z＞Y，故B 正确；H2O、HF 存在分子间氢键，水分子间氢键比HF 分子
间氢键多，因此最简单氢化物的沸点：Z＞W＞Y，故C 正确；M 分子中氢原子不满足8 电子稳定结构，故
D 错误；综上所述，答案为D。
【变式探究】化合物A 是一种常用的表面活性剂，结构如图所示。已知X、Y、Z、W、M 均为短周期
常见元素，W 是形成物质种类最多的元素，X、Y 同族，Z、M 同族，Z 原子半径在同周期最大。下列说法
错误的是
A．原子半径：Z>Y>X>M
B．非金属性：X>Y> W> M
C．X、Y、W 元素形成的氢化物中沸点最高的是X 的氢化物
D．均由X、Y、Z、M 四种元素组成常见的两种盐可以发生反应
【答案】C
【分析】由图干信息可知，已知X、Y、Z、W、M 均为短周期常见元素，W 是形成物质种类最多的元
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素，且W 能够形成4 个共价键，则W 为C，X 能形成2 个共价键，Y 能形成6 个共价键，且X、Y 同族，
故X 为O，Y 为S，Z、M 同族，Z 原子半径在同周期最大，则Z 为Na，且M 形成1 个共价键，则M 为
H，据此分析解题。
【解析】由分析可知，Z 为Na、Y 为S、X 为O、M 为H，根据同一周期从左往右原子半径依次减
小，同一主族从上往下原子半径依次增大可知，原子半径：Na＞S＞O＞H 即Z>Y>X>M，A 正确；由分析
可知， X 为O、Y 为S、W 为C、M 为H，根据同一周期从左往右非金属性依次增强，同一主族从上往下
非金属性依次减弱可知，非金属性：O＞S＞C＞H 即X>Y> W> M，B 正确；由分析可知， X 为O、Y 为
S、W 为C ，由于C 的氢化物有很多，随着碳原子数增多其沸点依次升高，故X、Y、W 元素形成的氢化
物中的沸点中沸点最高的不一定是H2O，也可能是碳氢化合物，C 错误；由分析可知， X 为O、Y 为S、Z
为Na、M 为H，均由X、Y、Z、M 四种元素组成常见的两种盐NaHSO3和NaHSO4可以发生反应，反应原
理为：NaHSO3+NaHSO4=Na2SO4+H2O+SO2↑，D 正确；故答案为C。
高频考点四 粒子半径的大小比较
例4.（2023·全国甲卷第11 题）W、X、Y、Z 为短周期主族元素，原子序数依次增大，最外层电子数
之和为19。Y 的最外层电子数与其K 层电子数相等，WX2是形成酸雨的物质之一。下列说法正确的是
A. 原子半径：
B. 简单氢化物的沸点：
C. Y 与X 可形成离子化合物
D. Z 的最高价含氧酸是弱酸
【答案】C
【解析】W、X、Y、Z 为短周期主族元素，原子序数依次增大，WX2是形成酸雨的物质之一，根据原
子序数的规律，则W 为N，X 为O，Y 的最外层电子数与其K 层电子数相等，又因为Y 的原子序数大于氧
的，则Y 电子层为3 层，最外层电子数为2，所以Y 为Mg，四种元素最外层电子数之和为19，则Z 的最
外层电子数为6，Z 为S，据此解答。X 为O，W 为N，同周期从左往右，原子半径依次减小，所以半径大
小为W＞X，A 错误；X 为O，Z 为S，X 的简单氢化物为H2O，含有分子间氢键，Z 的简单氢化物为
H2S，没有氢键，所以简单氢化物的沸点为X＞Z，B 错误；Y 为Mg，X 为O，他们可形成MgO，为离子
化合物，C 正确；Z 为S，硫的最高价含氧酸为硫酸，是强酸，D 错误；故选C。
【方法技巧】粒子半径大小的比较方法
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【变式探究】（2023·全国乙卷第10 题）一种矿物由短周期元素W、X、Y 组成，溶于稀盐酸有无色
无味气体生成。W、X、Y 原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构。下列叙述正确的
是
A. X 的常见化合价有-1 和-2
B. 原子半径大小为 Y＞X＞W
C. YX 的水合物具有两性
D. W 单质只有4 种同素异形体
【答案】A
【解析】W、X、Y 为短周期元素，原子序数依次增大，简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构，则
它们均为10 电子微粒， X 为O，Y 为Mg，W、X、Y 组成的物质能溶于稀盐酸有无色无味的气体产生，
则W 为C，产生的气体为二氧化碳，据此解答。X 为O，氧的常见价态有-1 价和-2 价，如H2O2和H2O，A
正确；W 为C，X 为O，Y 为Mg，同主族时电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越
小，原子半径越大，所以原子半径大小为：Y＞W＞X，B 错误；Y 为Mg，X 为O，他们可形成MgO，水
合物为Mg(OH)2，Mg(OH)2只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所以YX 的水合物没有两性，C 错
误；W 为C，碳的同素异形体有：金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，种类不止四种，D 错
误；故选A。
【变式探究】已知X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中仅X 和Z 同主族，X 的
最外层电子数是次外层电子数的一半，W 的地壳中含量最多的金属，X、Y、Z、W 的最外层电子数之和为
10.下列叙述错误的是
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A．最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：Z>X
B．简单离子半径：Z>W>Y
C．W 的氧化物是两性化合物
D．Y 的最高价氧化物对应水化物与Y 的简单氢化物反应生成的化合物中含有离子键、共价键
【答案】B
【分析】已知X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的短周期主族元素，X 的最外层电子数是次外层电子
数的一半，则X 为Li，其中仅X 和Z 同主族，Z 为Na，W 的地壳中含量最多的金属，则W 为Al，X、
Y、Z、W 的最外层电子数之和为10，则Y 为N。
【解析】同周期从左到右金属性逐渐减弱，其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，因此最高价
氧化物对应水化物的碱性强弱：Z＞X，故A 正确；根据同电子层结构核多径小，则简单离子半径：Y ＞Z
＞W，故B 错误；W 的氧化物为氧化铝，是两性氧化物，故C 正确；Y 的最高价氧化物对应水化物(硝酸)
与Y 的简单氢化物(氨气)反应生成的化合物(硝酸铵)中含有离子键、共价键，故D 正确。综上所述，答案
为B。
高频考点五 根据元素周期律预测元素的性质
例5.（2022·全国甲卷）Q、X、Y、Z 是原子序数依次增大的短周期主族元素，其最外层电子数之和为
19。Q 与X、Y、Z 位于不同周期，X、Y 相邻，Y 原子最外层电子数是Q 原子内层电子数的2 倍。下列说
法正确的是
A．非金属性：
B．单质的熔点：
C．简单氢化物的佛点：
D．最高价含氧酸的酸性：
【答案】D
【解析】Q、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素，Q 与X、Y、Z 不在同一周期，Y 原子
最外层电子数为Q 元原子内层电子数的2 倍，则Q 应为第二周期元素，X、Y、Z 位于第三周期，Y 的最外
层电子数为4，则Y 为Si 元素，X、Y 相邻，且X 的原子序数小于Y，则X 为Al 元素，Q、X、Y、Z 的最
外层电子数之和为19，则Q、Z 的最外层电子数之和为19-3-4=12，主族元素的最外层电子数最多为7，若
Q 的最外层电子数为7，为F 元素，Z 的最外层电子数为5，为P 元素，若Q 的最外层电子数为6，为O 元
素，则Z 的最外层电子数为6，为S 元素，若Q 的最外层电子数为5，为N 元素，Z 的最外层电子数为7，
为Cl 元素；综上所述，Q 为N 或O 或F，X 为Al，Y 为Si，Z 为Cl 或S 或P，据此分析解题。X 为Al，Q
为N 或O 或F，同一周期从左往右元素非金属性依次增强，同一主族从上往下依次减弱，故非金属性：
Q>X，A 错误；由分析可知，X 为Al 属于金属晶体，Y 为Si 属于原子晶体或共价晶体，故单质熔点
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Si>Al，即Y>X，B 错误；含有氢键的物质沸点升高，由分析可知Q 为N 或O 或F，其简单氢化物为H2O
或NH3或HF，Z 为Cl 或S 或P，其简单氢化物为HCl 或H2S 或PH3，由于前者物质中存在分子间氢键，而
后者物质中不存在，故沸点Q>Z，C 错误；元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，P、S、Cl
的非金属性均强于Si，因此最高价含氧酸酸性：Z>Y，D 正确；故答案为D。
【方法技巧】依据周期律预测元素性质的流程
对于同一主族的陌生元素，首先确定它在元素周期表中的位置，然后确定它是金属元素还是非金属元
素，再根据同族元素性质的相似性、递变性及同周期元素的性质变化规律(元素周期律)，来推测该元素及
其化合物的性质。如已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)的单质应为有色固体，与H2难化合，
HAt 不稳定，HAt 水溶液呈酸性，AgAt 不溶于水等。
【变式探究】前四周期主族元素X、Y、Z、W、T 的原子序数依次增大，其中X 与Y 同主族，X 是构
成生命体基本骨架的元素，Z 的最高价氧化物对应的水化物为二元强酸，用W 原子轰击
发生反应：
，T 单质常温下为液态。下列说法错误的是
A．基态W 原子有6 种不同能量的电子
B．X 单质的熔点一定大于Y 单质的
C．简单离子半径：W<Z<T
D．简单氢化物的稳定性：Y<Z
【答案】B
【分析】用W 原子轰击
可发生反应：
，根据反应判断，W 的质子数为
，则W 为Ca；X、Y、Z、W、T 的原子序数依次增大，X 是构成生命体基本骨架的重
要元素，则X 为C；X 与Y 位于同一主族，则Y 为Si；Z 的最高价氧化物对应的水化物为二元强酸，则Z
为S；T 单质为非金属，常温下为液体，则T 为Br，据此回答。
【解析】基态Ca 的核外电子排布式为
，即W 有6 种不同能量的电子，A 正确；X
为C，其单质若为石墨时其熔点低于硅单质，B 错误；钙离子和硫离子核外有三个电子层且排布相同，但
原子质子数钙大于硫，所以离子半径硫离子>钙离子，又溴离子核外有四个电子层，其离子半径最大，即
简单离子半径W<Z<T，C 正确；硫的非金属性大于硅，元素非金属性越强其气态氢化物越稳定，即简单氢
化物的稳定性Y<Z，D 正确；故选B。
【变式探究】有三种短周期主族元素X、Y、Z，它们原子的最外层电子数之和为10，X 与Z 同族，Y
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最外层电子数等于X 次外层电子数，且Y 原子半径大于Z。下列叙述不正确的是
A．最高价氧化物对应的水化物的酸性：X 大于Z
B．简单氢化物热稳定性：Z 小于X
C．X 所形成的氧化物均是酸性氧化物
D．Y 的单质能与浓硝酸反应
【答案】C
【分析】X、Z 同族，则X、Z 的最外层电子数相同，Y 的最外层电子数等于X 次外层电子数，则Y 的
最外层电子数为8 或2，因为Y 为主族元素，则Y 的最外层电子数为2，设X 的最外层电子数a，则有
a+a+2=10，a=4，则X 为C、Z 为Si，Y 为Mg，以此分析；
【解析】非金属越强，对于的最高价氧化物的水化物酸性越强，则H2CO3 酸性＞HSiO3，A 正确；非
金属越强，气态氢化物热稳定性越强，Z 小于X，B 正确；X 为C 元素，形成的CO 不属于酸性氧化物，C
错误；Mg 能溶解于浓硝酸中，D 正确；故答案为：C。
高频考点六 位、构、性关系的综合推断
例6.（2022·海南卷）短周期主族元素X、Y、Z、W 的原子序数依次增大，X、Y 同周期并相邻，Y 是
组成水的元素之一，Z 在同周期主族元素中金属性最强，W 原子在同周期主族元素中原子半径最小，下列
判断正确的是
A.
是非极性分子
B. 简单氢化物沸点：
C. Y 与Z 形成的化合物是离子化合物
D. X、Y、Z 三种元素组成的化合物水溶液呈酸性
【答案】C
【解析】X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Y 同周期并相邻，且Y 是组成水
的元素之一，则Y 为O 元素，X 为N 元素，Z 在同周期主族元素中金属性最强，则Z 为Na 元素，W 原子
在同周期主族元素中原子半径最小，则W 为Cl 元素，据此分析解答。由分析，X 为N 元素，W 为Cl 元
素，NCl3分子的空间构型为三角锥形，其正负电荷的中心不重合，属于极性分子，A 错误；H2O 和NH3均
含有氢键，但H2O 分子形成
氢键更多，故沸点H2O＞NH3，B 错误；Y 为O 元素，Z 为Na 元素，两者形
成的化合物为Na2O、Na2O2均为离子化合物，C 正确；N、O、Na 三种元素组成的化合物NaNO3呈中性、
NaNO2呈碱性，D 错误；故选C。
【归纳总结】
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1．元素周期表中短周期的特殊结构的应用
(1)元素周期表中第一周期只有两种元素H 和He，H 元素所在的第ⅠA 族为元素周期表的左侧边界，
第ⅠA 族左侧无元素分布。
(2)He 为0 族元素，0 族元素为元素周期表的右侧边界，0 族元素右侧没有元素分布。
利用这个关系可以确定元素所在的周期和族。
2．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置
族序数等于周期数的元素
H、Be、Al
族序数等于周期数2 倍的元素
C、S
族序数等于周期数3 倍的元素
O
周期数是族序数2 倍的元素
Li、Ca
周期数是族序数3 倍的元素
Na、Ba
最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素
H、C、Si
最高正价是最低负价绝对值3 倍的短周期元素
S
除H 外，原子半径最小的元素
F
【变式探究】 短周期元素W、X、Y、Z 的原子序数依次增加。W、X、Y 简单离子的电子层结构相
同，X 元素在短周期主族元素中原子半径最大；W 的简单氢化物常温下呈液态，Y 的氧化物和氯化物熔融
时都能导电，X、Y 和Z 原子的最外层电子数之和为10。下列说法正确的是
A．原子半径：W＜Y＜Z
B．W、Z 形成的化合物可做消毒剂
C．W 和Z 的简单氢化物的沸点：W＜Z
D．W、X、Z 三种元素组成的化合物水溶液一定显碱性
【答案】B
【分析】X 元素在短周期主族元素中原子半径最大，应为Na 元素，W 的简单氢化物常温下呈液态，
应为O 元素，Y 的氧化物和氯化物熔融时都能导电，为Mg 元素，X、Y 和Z 原子的最外层电子数之和为
10，则Z 的最外层电子数为10-1-2=7，应为Cl 元素。由以上分析可知W 为O 元素，X 为Na 元素，Y 为
Mg 元素，Z 为Cl 元素，以此解答该题.
【解析】Y 为Mg 元素，Z 为Cl 元素，Mg、Cl 位于相同周期，原子序数越大，半径越小，故A 错
误；W 为O 元素，Z 为Cl 元素，W、Z 形成的化合物ClO2可做消毒剂，故B 正确；W 为O 元素，Z 为Cl
元素，W 的简单氢化物H2O 存在分子间氢键，所以熔沸点更高，故C 错误；如为NaClO4，为强酸强碱
盐，溶液呈中性，故D 错误；故答案为B。
【变式探究】W、X、Y、Z 是元素周期表中前四周期元素，其中X 是组成人体血红蛋白的核心金属元
素，Y 的一种单质可以作为工业润滑剂，Z 的单质中含有共价三键，W 是前四周期主族元素中原子半径最
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大的。下列说法错误的是
A．最高价氧化物对应水化物的碱性：W＞X，最高价氧化物对应水化物的酸性：Z＞Y
B．一定条件下，W、X、Y 元素的单质均能与水发生反应，且有1 种共同的产物
C．和同主族下一周期的元素相比，Z 元素简单氢化物的沸点较高
D．和同主族上一周期的元素相比，W 单质的熔、沸点更低，密度更大
【答案】D
【分析】W、X、Y、Z 是元素周期表中前四周期元素，其中X 是组成人体血红蛋白的核心金属元素，
则X 是Fe 元素；Y 的一种单质可以作为工业润滑剂，则Y 是C 元素；Z 的单质中含有共价三键，则Z 是N
元素；W 是前四周期主族元素中原子半径最大的，则W 是K 元素，然后根据元素周期律及物质的性质分
析解答。
【解析】根据上述元素分析可知X 是Fe，Y 是C，Z 是N，W 是K 元素。元素的金属性越强，其最高
价氧化物对应水化物的碱性越强。元素的金属性：K＞Fe，则最高价氧化物对应水化物的碱性：K＞Fe，即
W＞X；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素的非金属性：N＞C，则最高
价氧化物对应水化物的酸性：N＞C，即Z＞Y，A 正确；W 是K，X 是Fe，Y 是C，K 与H2O 在常温下剧
烈反应产生KOH、H2，炽热的Fe 与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2；C 与H2O 在高温下反应产生
CO、H2，因此W、X、Y 元素的单质均能与水发生反应且均有H2生成，B 正确；由分析知，Z 为N 元素，
其简单氢化物NH3能形成分子间氢键，沸点较高，C 正确；W 是K，K 属于碱金属元素，对于碱金属元
素，由于从上到下原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，因此物质的熔沸点逐渐降低，碱金属的密度呈增
大趋势，但K 的密度反常，比Na 的小，因此和同主族上一周期的元素相比，W 单质的熔、沸点更低，密
度更小，D 错误；故合理选项是D。
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