一、元素周期表中主族元素性质的递变规律
二、原子结构、元素性质及元素在周期表中位置三者的关系
1．原子结构与元素在周期表中的位置关系
⑴核外电子层数 == 周期数
⑵主族元素的最外层电子数 == 价电子数 == 主族序数 == 最高正价数
⑶质子数 == 原子序数 == 原子核外电子数 == 核电荷数
⑷负价绝对值 == 8 – 主族数（限ⅣA～ⅦA）
⑸原子半径越大，失电子越易，还原性越强，金属性越强，形成的最高价氧化物的相应水化物碱性越强，其离子的氧化性越弱。
⑹原子半径越小，得电子越易，氧化性越强，非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，形成的最高价氧化物的相应水化物酸性越强，其离子的还原性越弱。
2．周期表与电子排布
⑴最外层电子数等于或大于3（小于8）的一定是主族元素。
⑵最外层有1个或2个电子，则可能是ⅠA、ⅡA族元素，又可能是过渡元素或零族元素氦。
⑶最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。
⑷某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期。
⑸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。
3．从元素周期表归纳元素化合价的规律
⑴主族元素的最高正价数等于主族序数，等于主族元素原子的最外层电子数，其中氟无正价。非金属元素除氢外，均不能形成简单阳离子，金属元素不能形成简单阴离子。
⑵主族元素的最高正价数与最低负价数的绝对值之和为8，绝对值之差为0、2、4、6的主族依次为ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族。
⑶非金属元素的正价一般相差2，如氯元素正化合价有 7、 5、 3、 1等，某些金属也符合此规律，如锡元素正化合价有 4、 2价。
⑷短周期正价变化随原子序数递增，同周期有一个 1到 7价的变化（ⅠA～ⅦA）；长周期有两个 1到 7的变化（ⅠA～ⅦB，ⅠB～ⅦA）。
三、主族元素的氢化物氧化物及其对应水化物的化学式
四、元素、核素和同位素
1．概念辨析
元素是具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称。元素的种类由质子数决定，与中子数、核外电子数无关。如H和D 属于同种元素。
核素是核内具有确定数目质子和中子的原子。核素的种类是由质子数和中子数共同决定的，与核外电子无关。如35Cl和35Cl-是同种核素。
同位素是同种元素的不同核素的互称。如16O、17O、18O三种核素的质子数相同，同属氧元素，但中子数不同，它们互称同位素。因此只有同种元素的不同核素才是同位素，不同元素的核素不是同位素。
元素只能论种类不能计个数，而原子既能论种类又能计个数。
2．由不同同位素构成的物质的性质和特点
⑴不同同位素的质子数相同，核外电子数也相同，只是中子数不同，因而其化学性质基本相同。
⑵不同同位素构成的单质（如H2和D2）是不相同的单质，但其化学性质基本相同。
⑶不同同位素构成的同一类化合物（如D2O和T2O）是不同的化合物，其物理性质不同，但化学性质基本相同。
五、有关推断必备知识
1．主族元素在周期表中的特殊位置
⑴族序数等于周期数的元素：H、Be、Al
⑵族序数等于周期数2倍的元素：C、S
⑶族序数等于周期数3倍的元素：O
⑷周期数是族序数2倍的元素：Li
⑸周期数是族序数3倍的元素：Na
⑹最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si
⑺最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S
⑻除H外，原子半径最小的元素：F
⑼短周期中其离子半径最大的元素：S
⑽最高正价不等于族序数的元素：O、F
2．主族元素性质存在用途的特殊性
⑴形成化合物最多的元素；或单质是自然界硬度最大的物质的元素；或气态氢化物中含氢质量分数最大的元素：C
⑵空气中含量最多的元素；或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N
⑶地壳中含量最多的元素；或气态氢化物的沸点最高的元素；或氢化物在通常状况下呈液态的元素：O
⑷地壳中含量最多的金属元素：Al
⑸最活泼的非金属元素；或无正价的元素；或无含氧酸的非金属元素；或无氧酸可腐蚀玻璃的元素；或气态氢化物最稳定的元素；或阴离子的还原性最弱的元素：F
⑹最活泼的金属元素；或最高价氧化物的水化物碱性最强的元素；或阳离子氧化性最弱的元素：Cs
⑺最易着火的非金属元素的单质，其元素是：P
⑻最轻单质的元素：H；最轻的金属元素：Li
⑼单质中常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg
⑽最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al
(11)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物起化合反应的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S
(12)元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素：S
(13)元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F
(14)常见的能形成同素异形体的元素有：C、P、O、S
【知识要点】
1、元素周期表的结构；
2、元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律；
3、周期表的应用；
4、元素周期律的发现史和元素周期表的意义。
【知识点讲解】
一、元素周期表编排原则
1、把原子的电子层数相同的各种元素，按原子序数递增顺序从左到右排成横行；
2、把最外层电子数目相同的元素按电子层数递增的顺序由上到下排列成纵行。
注意：
元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素之间相互联系的规律。
二、元素周期表的结构
1、周期
将具有相同的电子层数而又按照原子序数递增的顺序排列的一系列元素称为一个周期。
这样，周期的序数即是该周期元素原子的电子层数，元素周期表中有七个横行即七个周期。（三个短周期，三个长周期，一个不完全周期。）
短周期：一、二、三周期，元素种类2、8、8。
长周期：四、五、六周期，元素种类18、18、32。
不完全周期：七周期，暂有26种元素。
2、族
把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的纵行称为族。
周期表中有十八个纵行，但第8、9、10三个纵行为一族，所以共十六个族。（七个主族，七个副族，一个第Ⅷ族，一个零族。）
主族：由长周期和短周期元素共同构成的族，共七列。
副族：只由长周期元素构成的族，共七列。
第Ⅷ族：包括第8、9、10三个纵行的元素。
0族：稀有气体元素，一列。
三、元素的性质与元素在周期表中位置的关系
1、同周期元素的原子核外电子层数虽然相同，但从左到右，核电荷数依次增大，原子核对最外层电子的引力逐渐增强，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱（表示为：①金属与水（或酸）反应置换出H2由易到难；②最高氧化物对应水化物碱性由强到弱），得电子能力逐渐增强，非金属性逐渐增强（表现为：①非金属与氢气化合的条件由难到易，生成的气态氢化物的稳定性由弱到强；②最高价氧化物对应水化物酸性的由弱到强）。
2、同主族元素的原子最外层电子数相同，从上到下，电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，所以金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱（如碱金属族和卤族元素性质的递变）。
四、元素周期表的应用：
在学习了元素周期表之后， 要学会运用周期表推导出元素的原子结构，元素的种类，主要化合价，单质和化合物的性质。即：
具体应用如下：
1、确定元素在周期表中的位置：
例如：
原子序数为34的元素，确定其在周期表中的位置。
分析：
根据原子序数确定元素在周期表中的位置，有两种方法：
一种是：
用原子序数减去每一周期中含有的元素种类即：
34-2（第一周期元素种类）-8（第二周期元素种类）-8（第三周期元素种数）=16，
第四周期含有18种元素，所以34号元素处在周期表中的四周期的第十六纵行，即，ⅥA，所以34号元素在周期表中的位置为：四周期ⅥA，为Se。
另一种方法是：
利用记住某一族元素的原子序数来推导。例如：可以利用记住稀有气体元素的原子序数来推导。34号元素与稀有气体氪的原子序数36相近，氪在第四周期、零族，34号为氪的同周期元素，向前推前两族，即ⅥA。
2、推断元素最高价氧化物及其对应水化物，气态氢化物的化学式。
例：
在短周期元素中，如果元素气态氢化物为
，其最高氧化物水化物分子中含m个氧原子，则其最高价氧化物水化物化学式是
分析：
已知气态氢化物分子式为
，R的负价为-n；根据正负化合价绝对值之和为8可得出最高正价为8-n，又已知最高氧化物水化物分子中含m个氧原子，根据分子中正负化合价代数和为零，可推断出氢原子个数为2m n-8所以化学式为：
。
3、推断元素的金属性或非金属性及最高价氧化物对应水化物的碱性或酸性的强弱、气态氢化物稳定性、还原性的强弱。
4、比较原子半径，离子半径的大小。
① 同周期元素的原子半径随核电荷数增多，自左向右逐渐变小，如：
② 同主族元素的原子半径随电子层数的增多而增大（相同价态的离子离子半径变化规律相同）如：
③ 不同周期、不同主族元素的原子半径的比较：找参照元素，使其建立起同周期，同主族的关系，例如：比较S与F的半径，应找O做参照元素。O与F为同周期
；O与S同主族，
，所以
。
④ 对同一元素而言，原子半径大于相应的阳离子半径，阴离子半径大于原子半径。如：
。
⑤ 电子层结构相同的离子，核电荷数大的离子半径小，如：
。
五、核素、同位素
1、核素：
具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素，
H、
H、
H各为一种核素。
2、同位素：
同一元素的不同核素之间互称为同位素，如
H、
H、
H三种核素均是氢的同位素。
注意：
（1）同一元素的各种同位素由于质子数相同，电子层结构相同，仅核内中子数不同，所以，化学性质几个完全相同。
（2）天然存在的某种元素中（不论游离态、还是化合态），各种同位素所占的原子个数百分数一般是不变的。
（3）几种元素的同位素：
H的三种同位素：
H、
H（D）、
H（T），其中
H、
H是制造氢弹的材料。
U的三种同位素：
U、
U、
U、其中
U是造原子弹及核反应堆材料。
C的三种同位素：
C、
C、
C，其中
C是相对原子质量的标准原子，阿佛加德罗常数也是以12克该原子的质量做标准的。
3、元素的相对原子质量的计算方法
（1）搞清原子的质量，原子的相对质量，原子的质量数，元素相对原子质量的概念。
（2）元素的相对原子质量的计算方法
元素的相对原子质量是按各种天然同位素的原子所占一定百分比算出来的平均值，这里应注意的是：
①天然同位素，而不能是人造元素；
②原子一定百分比是指原子个数的百分比。
六、元素周期律和元素周期表的意义
1、为寻找新元素提供了理论依据；
2、指导寻找新物质（催化剂、农药等）；
3、论证了量变引起质变的辨证唯物主义观点。
【例题讲解】
第一阶梯
[例1]右为周期表短周期的一部分，若a原子最外层电子数比次外层电子数少3个，则下列说法中不正确的是（ ）
A.a、b、c最高氧化物对应水化物的酸性强弱关系是c＞b＞a
B.a的氢化物比d的氢化物稳定
C.a和d的原子结合可以形成带3个负电荷的阴离子或带1个负电荷的阴离子
D.原子半径大小顺序是c＞b＞d＞a
提示：
由a原子最外层电子数比次外层电子数少3个，可推出a原子为P原子
。
参考答案：B、D
提示：
由
推出a为P，则b为S，c为Cl，d为O。根据周期表中元素性质及其变化规律可知A是正确的，而B、D是不正确的。根据元素性质可知P和O原子结合可以形成PO43-或PO3-，故C也是正确的。
说明：
本题关键是确定a原子为何种原子。
[例2]已知a为第ⅡA族元素，b为第ⅢA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且a、b为同一周期元素，则下列关系错误的是（ ）
A.n=m 1 B.n=m 11 C.n=m 25 D.n=m 10
提示：
元素周期表有七个周期，十六个族。其中第1周期没有ⅡA族、ⅢA族，第7周期没有ⅢA族元素。
参考答案：D
提示：
在第2、3周期中，第ⅡA族与第ⅢA族元素相邻，所以n=m 1，故A正确。在第4、5周期中，第ⅡA族与第ⅢA族之间有10个纵行的过渡元素，所以n=m 10 1=m 11，故B正确。在第6周期中，因第ⅡA族与第ⅢA族之间又比第4、5周期多了镧系元素（镧除外），计14种，所以n=m 11 14=m 25，故C正确。
说明：
本题易错选C，原因是未考虑第6周期比第4、5周期多出的镧系元素。
[例3]主族元素在周期表中的位置取决于该元素原子的（ ）
A.原子量和核外电子数 B.电子层数和最外层电子数
C.原子量和最外层电子数 D.电子层数和次外层电子数
提示：
某主族元素在周期表中的位置由两个方面决定，是周期，二是族序数。
参考答案：B
说明：
本题可用排除法，即原子量与在周期表中的位置无关，排除A、C选项。由最外层电子数=主族族序数，而排除D。
第二阶梯
[例1]右图为周期表中短周期的一部分，A、B、C三元素原子的核外电子数之和等于B元素的质量数，B原子核内质子数和中子数相等。
回答：
（1）A、B、C三种元素的名称分别是 。
（2）写出B元素气态氢化物的电子式 ，其水溶液为 酸，它 （能、不能）长期保存，因为 。
提示：
由题干信息，A、B、C为短周期元素，则A、C与B相差一个周期8种元素。依题意确定出三者中的任一种，则本题迎刃而解。
参考答案：
说明：
本题关键是确定出A、B、C三者的序数关系。
[例2]A、B、C、D四种短周期元素的原子序数依次增大。A、D同主族，B、C同周期。A、B组成的化合物甲为气态，其中A、B原子个数比为4∶1，由A、C组成的两种化合物乙和丙都为液态，乙中A、C原子个数比为1∶1，丙中为2∶1。由D、C组成的两种化合物丁和戊都为固体，丁中D、C的原子个数比为1∶1，戊中为2∶1。
（1）写出化学式：甲 、乙 、丙 、丁 、戊 。
（2）写出A的最高价氧化物与丁发生反应的化学方程式 。
提示：
由题干信息A、C原子个数比乙中为1∶1，丙中为2∶1，D、C组成的丁和戊，原子个数比分别为1∶1和2∶1，则在已学的知识中只为H、O；Na、O可组成这两种比例的化合物。
参考答案：
甲.CH4，乙.H2O2，丙.H2O，丁.Na2O2，戊.Na2O。
2Na2O2 2H2O=4NaOH O2↑。
说明：
此题的突破口在于“A、C组成的乙和丙原子个数比分别为1∶1，2∶1，且均为液态；D、C组成的丁、戊原子个数比分别为1∶1，2∶1且为固态。”在已学的知识中，只有H2O2、H2O，Na2O2，Na2O两种可能，再根据其它条件验证。
[例3]下表是元素周期表的一部分，针对表中①∽(13)种元素，均用化学符号（包括元素符号、离子符号、化学式等）填写下列空白。
（1）在这些元素中，化学性质最不活泼的是 ，这种原子的原子结构示意图为 ；和该原子电子层结构相同的阳离子是 ，阴离子是 。
（2）在这些元素中，非金属元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的化合物是 。在金属元素氧化物对应的水化物中，碱性最强的化合物是 。⑨的氢氧化物与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 。
（3）在这些元素中，最稳定的气态氢化物是 ，元素⑩的氢化物跟元素②的单质反应的现象是 ，该反应的化学方程式为 。在该反应中，氧化剂是 ，还原剂是 。高温灼烧该反应后的溶液时，火焰呈 色。
第三阶梯
[例1]砷为第四周期ⅤA族元素，根据它在元素周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质是（ ）
A.砷在通常状况下是固体
B.可以有 3、-3、 5等多种化合价
C.As2O5对应水化物酸性比H3PO4弱
D.砷的还原性比磷弱
提示：
由砷在周期表中的位置可知砷与磷同主族，且在磷的下一周期。磷为固体，砷示为固体，磷有-3、 3、 5等多种化合价，砷为非金属，与磷的主要化合价相同。同一主族由上到下非金属性依次减弱，故含氧酸的酸性依次减弱，单质的还原性依次增强。
参考答案：D
说明：
本题关键是由砷在周期表中的位置，找出砷相邻的同主族元素，再根据同主族元素的性质递变规律确定砷的性质。
[例2]国际无机化学命名委员会最近作出决定：把长式周期表原先的主副族取消，由左到右改为18列。如碱金属为第Ⅰ列，稀有气体为第18列，按此规定，下列说法错误的是（ ）。
A.第9列中没有非金属元素
B.只有第2列元素的最外层有2个电子
C.第1列元素和第17列元素的单质熔、沸点变化趋势相反
D.在18列元素中，第3列元素形成的化合物种类最多
提示：
本题是信息给予题，从内容上看所给出的新信息是科学新变化新发展。在题目中给出了周期表中纵行名称的新规定，只有对周期表结构很熟悉，胸有成竹，才能使原有的分类和新规定联系起来，从而使问题得到解决。选项A中，第9列元素即第Ⅷ族元素，属过渡金属，全部是金属元素；选项B中，第2列元素即ⅡA族元素，最外层上有2个电子，但零族的He及Fe等过渡元素最外层上也是2个电子；选项C中，第1列即碱金属元素，其单质是金属晶体，从上到下，金属键逐渐减弱，熔、沸点逐渐降低，第17列为卤族元素，其单质是分子晶体，从上到下，分子间作用力逐渐增大，熔、沸点逐渐升高；选项D中第3列元素即ⅢB族元素，虽然有32种元素（包括镧学和锕系），但远远不如第14列的碳族元素形成的有机化合物的种类多。
参考答案：B、D
说明：
本题考查的是对元素周期表的结构是否理解。
[例3]某元素X的核外电子数等于核内中子数，将3.2g该元素单质与氧气充分作用，可得到6.4g化合物XO2，该元素在周期表中的位置是（ ）
A.第三周期 B.第二周期 C.第ⅣA族 D.第ⅥA族
提示：
本题关键是由3.2g该元素单质与氧气反应可得到6.4g化合物XO2，先求出X为何种元素。
参考答案：A、D
提示：
本题需通过计算，先求出X元素的原子量，再根据核外电子数等于中子数，推知该元素的质子数等于中子数，推得质子数即知该元素的种类，进而确定其在周期表中的位置。设X原子量为M：
，M=32，质子数=
，为硫元素。其在周期表中位于第三周期第ⅥA族。
说明：
要想确定元素在周期表中的位置，只需确定该元素的质子数。
[例4]下列各组排列顺序正确的是（ ）
（A）原子半径：
（B）热稳定性：
（C）离子半径：
（D）还原性：
分析：
（A）所以原子半径Al＞Si，而Si＞C，所以Al＞C；类似，由于
，而
，所以
，故正确。
（B）同周期元素气态氢化物的稳定性从左到右逐渐增强，同主族元素气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，所以应该是热稳定性：HF＞NH3＞PH3。
（C）对于电子层结构相同的离子，核电荷数大的离子半径小，故正确。
（D）同周期元素从左到右，还原性逐渐减弱，所以应该是
。
答案：（A）（C）
[例5]X、Y两种元素组成XY型离子化合物。两种离子的核外电子数之和为20，则X、Y两种元素所处的周期是（ ）
（A）一种在第一周期，另一种在第二周期；
（B）一种在第二周期，另一种在第三周期；
（C）一种在第三周期，另一种在第四周期；
（D）在同一周期。
分析：
已知离子化合物XY，两种离子的核外电子数之和为20，即X与Y两元素的原子序数之和为20，所以X与Y的平均原子序数为
。根据平均值法，X与Y的原子序数应一个比10大，另一个比10小。
答案：（B）
[例6]X、Y、Z均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如图所示：
X
Y
Z
已知X、Y、Z三元素原子的质子数之和为31，则X的最高价氧化物的电子式为 ；Y原子的结构简图为 ；Z的最高氧化物对应水化物
溶液反应的离子方程式为 。
分析：
本题的关键是确定X、Y、Z三种元素，根据三种元素在周期表中的位置，可设Z的原子序数为m，则X的原子序数为(m-8 1)，Y的原子序数为m-1， 则(m-8 1) m (m-1)=31，解得m=13，故可确定Z为Al，X为C，Y为Mg。
答案：
；
；
[例7]已知主族元素X的 1价阳离子最外层有2个电子；该阳离子有6个电子层。由此推知下列说法中正确的是（ ）
（A）X元素位于元素周期表中的第六周期，IIIA族；
（B）
和
一样，是两性氢氧化物；
（C）X元素的还原性比铝元素弱；
（D）离子半径
。
分析：
由于X元素的 1价阳离子最外层有2个电子，且有6个电子层，所以X元素的原子有6个电子层，最外层有3个电子，因此位于周期表中第六周期IIIA族，由于第六周期元素，金属性很强，其最高氧化物的水化物不会是两性氢氧化物。还原性肯定比铝强。
仅有五个电子层，
仍有六个电子层，所以离子半径
。
答案：（A）
检测题
1．下列碱金属单质中，密度最大，熔、沸点最低是
A.锂 B.钾 C.铷 D.钠
2．下列叙述中错误的是
A.原子半径是Li<><><><>
B.同种碱金属元素的离子半径比原子半径小
C.碱金属离子的氧化性是Li <> <> <>
D.碱金属单质的密度是Li<><><>
3．焰色反应属于
A.元素的性质
B.单质的性质
C.离子的性质
D.化合物的性质
4．钾合金16.3g投入足量的水中，共收集到气体0.5g，则钠、钾的物质的量之比为
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.2:3
5．不能大量共存的离子组是
A.Na HCO3- CO32- I-
B.Rb SO42- Mg2 Ba2
C.Li OH- SO42- HCO3-
D.K Na OH- CO32-
6．X元素的最高氧化物对应水化物的化学式为H2XO4，则X元素是
A.是氧族中的任何一种元素
B.一定位于ⅥA族
C.其气态氢化物化学式为H4R
D.非金属性强于同周期的卤族元素
7．A、B都是短周期元素，原子半径B＞A，它们可形成化合物AB2，由此可得出正确结论是
A.A、B可能在同一周期
B.A在B的下一周期
C.A肯定是金属元素
D.A可能在第二周期的ⅡA族或ⅣA族。
8．X、Y是短周期元素，两者组成化合物XY2，已知X的原子序数为n，则Y的原子序数可能为
①n 1 ②n 2 ③n 5 ④n 10 ⑤n-3 ⑥n-6 ⑦n-8
A.① ③ ⑤ B.④ ⑤ ⑥ C.③ ⑤ ⑥ D.全部
9．a元素的阳离子、b元素的阳离子和c元素的阴离子都具有相同的电子层结构，a的阳离子半径大于b的阳离子半径，则a、b、c三种元素的原子序数大小应符合
A.a＜b＜c B.b＜c＜a C.a＜c＜b D.c＜a＜b
10．已知元素X的原子序数小于元素Y的原子序数，X、Y间形成的常见化合物的分子式可表示为Y2X和Y2X2。则这两种元素的原子序数之和等于
A.16 B.17 C.18 D.19
11．下列说法正确的是
A.主族元素的最高正价一定等于族序数
B.ⅠA族元素就是碱金属元素
C.同主族元素由上到下熔、沸点逐渐升高
D.同主族元素由上到下原子半径逐渐增大
12．元素X的原子比元素Y的原子多一层电子，X、Y的单质都能与水激烈反应放出气体，所生成的两种气体混合点燃，会发生爆炸，X、Y形成的离子都与氖原子有相同的电子层结构，则X、Y可能是
A.Na和Cl B.K和Cl C.Na和F D.Ca和Cl
答案：
1、C 2、C 3、A 4、D 5、BC 6、B 7、D 8、D 9、D 10、D 11、D 12、C
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