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考点16 元素周期表
[题组一 基础小题]
1．W、X、Y、Z是四种常见的短周期主族元素，其原子半径随原子序数变化如右图。已知W的一种核素的质量数为16，中子数为8；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y元素的最高正价与最低负价之和为4。下列说法不正确的是( )
A．Y单质的熔点高于Z单质
B．对应简单离子半径：Y>Z>W>X
C．化合物XZW、X2W2均既含离子键，又含共价键
D．氧化物对应酸的酸性：Z>Y
答案 D
解析 根据“质量数－中子数＝质子数”得W的质子数为8，则W为O，第ⅥA族元素的最高正价和最低负价之和为4，则Y为S，根据Z是比S原子序数大的主族元素知Z为Cl，根据X的原子半径大于Y且和Ne原子序数相差1知X为Na。S单质常温常压下为固态、Cl2为气态知S的熔点高于Cl2，A正确；根据离子电子层越多半径越大知Cl－、S2－半径大于O2－、Na＋，结合电子层相同时质子数越大离子半径越小知离子半径大小顺序为S2－>Cl－>O2－>Na＋，B正确；NaClO、Na2O2
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均含共价键和离子键，C正确；最高价氧化物对应酸的酸性Z>Y，低价态氧化物对应酸的酸性不一定满足Z>Y，D错误。
2．V、W、X、Y是元素周期表中短周期元素，在周期表中的位置关系如下图所示：
Z为第四周期常见元素，该元素是人体血液中血红蛋白的组成金属元素。V的最简单氢化物为甲，W的气态氢化物为乙，甲、乙混合时有白烟生成，甲能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，W与Z可形成化合物ZW3。下列判断正确的是( )
A．原子半径：X>Y>V>W
B．X、W的质子数之和与最外层电子数之和的比值为2∶1
C．甲、乙混合时所生成的白烟为离子化合物，但其中含有共价键
D．向足量的沸水中滴入含有16.25 g ZW3的溶液可得到0.1 mol Z(OH)3
答案 C
解析 根据V、W的气态氢化物的性质，可以推断甲为NH3，乙为HCl，则V为N，W为Cl，从而可以确定Y为C，X为Al；根据Z是人体血红蛋白中存在的金属元素，则Z为Fe。选项A，原子半径：X>W>Y>V，A项错；选项B，Al、Cl的质子数之和为30，最外层电子数之和为10，二者之比为3∶1，B项错；白烟为NH4Cl，NH4Cl是离子化合物，其中N、H之间的化学键是共价键，C项正确；选项D，向沸水中加入FeCl3溶液得到的是Fe(OH)3胶体，该反应为可逆反应，溶液中的Fe3＋不可能完全转化为Fe(OH)3胶体，D项错。
3.
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短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是( )
A．最简单气态氢化物的热稳定性：R>Q
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：QQ>R
D．含T的盐溶液一定显酸性
答案 D
解析 根据元素所处的位置，可猜测T、Q、W为第三周期的元素，其中T所处的周期序数与族序数相等，则T为Al，Q为Si，W为S，R为N。非金属性：N>P>Si，故稳定性：NH3>SiH4，A正确；非金属性：S>Si，故酸性：H2SO4>H2SiO3，B正确；原子半径：Al>Si>N，C正确；NaAlO2溶液显碱性，D错误。
4．A、B、C、D、E是同周期的五种元素，A和B的最高价氧化物对应的水化物呈碱性且碱性B>A；C和D的气态氢化物的水溶液呈酸性且酸性C>D；五种元素所形成的简单离子中，E的离子半径最小，则它们的原子序数由大到小的顺序是( )
A．CDEAB B．ECDAB C．BAEDC D．BADCE
答案 A
解析 A和B的最高价氧化物对应的水化物呈碱性，推知元素A和B属于金属元素；由于碱性B>A，得知元素B的原子失电子能力强于元素A的原子，所以B的原子序数小于A的原子序数。C和D的气态氢化物的水溶液呈酸性，推知元素C和D属于非金属元素；由于酸性C>D，得知元素C的原子的得电子能力强于元素D的原子，所以原子序数D小于C。在元素周期表中，在形成简单离子时，金属元素原子失去最外层电子，形成阳离子，阳离子比原子少一层电子；同周期的非金属元素原子得电子形成阴离子，电子层数不变，阴离子半径大于原子半径。因此，五种元素原子所形成的简单离子中，位于该周期中间、能形成阳离子的元素，其原子序数应比金属元素的原子序数大，比非金属元素的原子序数小。
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5．根据中学化学教材所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是( )
A．周期表中第七周期完全排满共有32种元素
B．周期表中共有18列，其中形成化合物种类最多的元素在第14列
C．除过渡元素外周期表中最外层电子数相同的元素都位于同一族中
D．L层电子数为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等
答案 C
解析 根据元素周期表的知识可知第七周期完全排满共有32种元素，A正确；形成化合物种类最多的元素是C元素，位于第ⅣA族(即第14列)，B正确；C项忽视了0族氦元素原子最外层有2个电子，不属于第ⅡA族元素，C错误；L层电子数为奇数的元素位于第二周期第ⅠA、ⅢA、ⅤA、ⅦA族，D正确。
6．下列叙述中正确的是( )
A．除零族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数
B．除短周期外，其他周期均有18种元素
C．副族元素中没有非金属元素
D．碱金属元素是指ⅠA族的所有元素
答案 C
解析 A项中F的最高化合价为0，与族序数不相等；B项中六、七周期所含元素种数均不是18种；D项中H不属于碱金属元素。
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7．如图所示原子序数为x的元素R，在周期表中位于A、B、C、D四种元素的中间，A、B、C、D四种元素的原子序数之和为下列数值，其中不可能的是( )
A．4x B．4x＋5
C．4x＋10 D．4x＋14
答案 B
解析 由元素周期表的结构可知，C与R或R与D的原子序数之差可能为8、18、32，即C、D的原子序数之和存在三种情况，2x、2x＋10或2x＋14，而A、B的原子序数之和为2x。故选项B符合题意。
8.
X、Y、Z、W均为短周期元素，若W原子的最外层电子数是其内层电子数的，如图所示。下列说法不正确的是( )
A．X元素的氢化物分子间可以形成氢键
B．Y元素的两种同素异形体常温下都是气体
C．最高价氧化物对应的水化物的酸性：W>Z
D．阴离子半径从大到小的顺序为X>Y>Z>W
答案 D
解析 X、Y、Z、W分别为N、O、S、Cl，阴离子半径从大到小的顺序是S2－>Cl－>N3－>O2－。故选D。
9．已知aX、bY是元素周期表中除稀有气体外的短周期元素，且a－b＝3，X、Y能形成化合物M，下列说法不正确的是( )
A．若X和Y处于同一周期，则X的原子半径肯定小于Y的原子半径
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B．若M属于离子化合物，则该化合物中只存在离子键，且每个原子均达到8电子稳定结构
C．若最外层电子数X>Y>2，则X的非金属性一定比Y的非金属性强
D．若X和Y处于同一周期，且M属于共价化合物，则分子中原子个数比可能为1∶2
答案 B
解析 a－b＝3说明X的原子序数大于Y的原子序数，若二者处于同一周期，由于原子序数越大，原子半径越小，故原子半径：Y>X，A项正确；离子化合物Na2O2中既含离子键又含共价键，B项错误；若X、Y分别为第三、第二周期元素，且最外层电子数X>Y>2，则不可能存在a－b＝3，故满足最外层电子数X>Y>2且a－b＝3时X、Y只能是同周期元素，而同周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强，即X的非金属性比Y的强，C项正确；若X为F，Y为C，则CF2===CF2分子中C和F原子个数比为1∶2，D项正确。
[题组二 高考小题]
10．[2016·江苏高考]短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子的最外层有6个电子，Y是迄今发现的非金属性最强的元素，在周期表中Z位于ⅠA族，W与X属于同一主族。下列说法正确的是( )
A．元素X、W的简单阴离子具有相同的电子层结构
B．由Y、Z两种元素组成的化合物是离子化合物
C．W的简单气态氢化物的热稳定性比Y的强
D．原子半径：r(X)W>Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z
D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
答案 A
解析 从元素周期表的局部图可知为第二、三周期元素，W为第三周期元素，其原子的质子数是其最外层电子数的三倍，故W是P元素，据此推出X、Y、Z分别是N、O、Si元素。根据四种元素在周期表中的位置关系，原子半径：Z>W>X>Y，A选项错误；非金属性O>N>P>Si(Y>X>W>Z)，最高价氧化物的水化物酸性HNO3>H3PO4>H2SiO3，氢化物的稳定性H2O>NH3>PH3>SiH4，B、C选项正确；主族元素除O、F外，最高化合价数等于主族序数，D选项正确。
12．[2015·广东高考](双选)甲～庚等元素在周期表中的相对位置如右表，己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性，甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数。下列判断正确的是( )
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A．丙与戊的原子序数相差28
B．气态氢化物的稳定性：庚As，所以氢化物的稳定性：HF>H2S>AsH3，B项错误；Mg在常温下与水几乎不反应，C项错误；SiO2是光导纤维的主要成分，D项正确。
13．[2015·山东高考]短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是( )
A．原子半径：XW
答案 C
解析 设Z的原子序数为n，则Y、W的原子序数分别为n－1和n＋9，由于Y、W的原子序数之和是Z的3倍，则n－1＋n＋9＝3n，解得n＝8，则X、Y、Z、W分别为Si、N、O、Cl。元素原子半径：Si>N>O，故A项错误；非金属性：O>Si，则气态氢化物的稳定性：H2O>SiH4，B项错误；O、Cl分别与Mg形成MgO、MgCl2
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，二者均是离子化合物，C项正确；最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4>HNO3，D项错误。
14．[2015·浙江高考]右表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( )
A．X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C．YX2晶体熔化、液态WX3汽化均需克服分子间作用力
D．根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性
答案 D
解析 W元素原子的核电荷数为X元素的2倍，结合题意和各元素在周期表中的位置，可推知，X为O，W为S，Z为P，Y为Si，T为As。原子半径O、S、P依次递增，O、S、P的非金属性逐渐减弱，故其气态氢化物的热稳定性依次减弱，A选项错误；S在自然界中能以游离态存在，B选项错误；YX2为SiO2，SiO2晶体是原子晶体，其熔化需克服共价键，C选项错误；周期表中As位于金属和非金属的分界处，故As既具有一定的非金属性，又具有一定的金属性，具有半导体的性质，As2O3中As的化合价为＋3价，处于中间价态，具有氧化性和还原性，D选项正确。
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15．[2014·广东高考](双选)甲～辛等元素在周期表中的相对位置如右表。甲与戊的原子序数相差3，戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，丁与辛属同周期元素，下列判断正确的是( )
A．金属性：甲>乙>丁
B．原子半径：辛>己>戊
C．丙与庚的原子核外电子数相差13
D．乙的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物
答案 BC
解析 金刚石是最硬的物质，根据戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，说明戊是C，则己为Si，庚为Ge，辛是Ga，甲、乙、丙分别是Li、Na、K，丁为Ca。Li、Na、Ca这三种金属元素中，Li的金属性最弱，Ca的金属性最强，A项错误；由周期表的应用可知，原子半径：Ga>Ge>Si>C，B项正确；原子的原子序数等于核外电子数，K的原子序数为19，Ge的原子序数为32，相差13，C项正确；Na在空气中燃烧生成Na2O2，Na2O2中除含离子键外还含共价键，D项错误。
[题组三 模拟小题]
16．[2017·潍坊月考]短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示，第三周期中Z元素的简单离子半径最小，下列说法不正确的是( )
A．Y元素气态氢化物的稳定性高于X元素的气态氢化物
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B．形成的简单离子半径W>Q>Z>X
C．最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是Q
D．X的最高价氧化物对应的水化物和X的氢化物形成的化合物含有离子键、共价键
答案 B
解析 第三周期Z元素简单离子半径最小，故Z是Al，则X、Y、W、Q分别是N、O、S、Cl。氧的非金属性比氮强，H2O的稳定性比NH3强，A项正确；简单离子半径S2－>Cl－>N3－>Al3＋，B项错误；HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸，C项正确；X的最高价氧化物对应的水化物和X氢化物形成的化合物为NH4NO3，含离子键和共价键，D项正确。
17．[2017·潍坊调研]下列说法正确的是( )
A．同一主族相邻两个周期的元素的原子序数差一定等于上一周期所含元素种类
B．短周期元素中某元素的原子序数不可能是同主族元素原子序数的2倍
C．L层上的电子数为奇数的元素一定是主族元素
D．目前使用的元素周期表中，最长的周期含36种元素
答案 C
解析 如稀有气体中的He、Ne，原子序数之差为8，但上一周期(第一周期)的元素只有2个，A项错误；短周期元素O和S，原子序数分别为8和16，后者是前者的2倍，B项错误；L层即为原子核外第2层，该电子层上的电子数为奇数的情况有1个、3个、5个、7个四种，分析可知L层上的电子数为奇数的元素一定是主族元素，C项正确；目前使用的元素周期表中，最长的周期为第六、七周期，都含32种元素，D项错误。
18．[2016·邯郸质检]下表是元素周期表的一部分，下列有关说法不正确的是( )
族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
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周期
二
a
b
三
c
d
e
f
A．元素a是制备一种高效电池的重要材料
B．由b元素形成的单质不一定是原子晶体
C．c、d两元素的单质构成原电池两电极时，d可能为负极
D．e、f的含氧酸的酸性依次增强
答案 D
解析 由题给元素周期表可知，a为Li，b为C，c为Mg，d为Al，e为S，f为Cl。Li是制备高效电池的重要材料，A项正确；由C形成的金刚石是原子晶体，由C形成的石墨不是原子晶体，B项正确；如果镁和铝在氢氧化钠溶液中形成原电池，铝为负极，C项正确；e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强，D项错误。
[题组一 基础大题]
19．如下图所示，虚线框中每一列、每一行分别对应元素周期表中的一列和一行，但它的列数和行数都多于元素周期表。
(1)请在下面的虚线框中用实线画出周期表第一至第六周期的轮廓，并画出金属元素与非金属元素的分界线。要求：左上角第一个小格是第一周期第ⅠA族元素。
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(2)X、Y、Z、M、N为短周期的五种主族元素，其中X、Z同主族，Y、Z同周期，M与X、Y既不同主族、也不同周期。X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍，Y的最高化合价与最低化合价的代数和等于6。N是短周期主族元素中原子半径最大的非金属元素。请在上表中将X、Y、Z、M、N五种元素的元素符号填写在相应的位置。
(3)上题中，Y与Z相比，非金属性较强的元素是________(填元素符号)，写出一个可证明该结论的反应的离子方程式_______________________________________________________。
(4)化合物NY4中的化学键类型是__________，用电子式表示NY4的形成过程：__________________________。
答案 (1)、(2)见下图
(3)Cl S2－＋Cl2===S↓＋2Cl－(或H2S＋Cl2===S↓＋2H＋＋2Cl－)
(4)共价键
解析 (2)易判断X是O，则Z是S。根据化合价判断出Y是Cl。短周期主族元素中原子半径最大的非金属元素是Si，故N是Si。M与O、Cl既不同主族，也不同周期，则M为H。
(3)根据元素周期律可知Cl的非金属性强于S。可通过氯气置换出硫的反应来验证。
(4)Si与Cl都是非金属元素，二者形成的化学键属于共价键。
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20．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种元素，试回答下列问题：
(1)元素“q”在周期表中的位置是_______________________。
(2)画出“m”的原子结构示意图：_____________________。
(3)第三周期8种元素按其单质熔点(℃)大小顺序的柱形图如下，其中“1”代表________(填元素符号，下同)，“7”代表________。
(4)b、c、d、e、f的氢化物的沸点(℃)直角坐标图如下，序列“5”氢化物的化学式为________，序列“1”氢化物的电子式为________。
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答案 (1)第四周期第Ⅷ族
(2)
(3)Ar Al
(4)CH4 Li＋[H]－
解析 (3)熔、沸点不需要学生记忆，但可根据物质的状态比较高低，根据柱形图可知“1”、“2”熔点在0 ℃以下，则常温下为气态的应是氯气和氩气，结合“氯气易液化”的性质推断氯气比氩气熔、沸点高，得出“1”为氩气，熔点最高的“8”为硅，熔点其次的“7”为铝，再低一点的“6”为镁。
(4)氢化物中“1”的沸点在1300 ℃左右，由此推断其为离子化合物，写电子式时必须注意。
[题组二 高考大题]
21．[2016·天津高考]下表为元素周期表的一部分。
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回答下列问题：
(1)Z元素在周期表中的位置为____________________。
(2)表中元素原子半径最大的是(写元素符号)________。
(3)下列事实能说明Y元素的非金属性比S元素的非金属性强的是________。
a．Y单质与H2S溶液反应，溶液变浑浊
b．在氧化还原反应中，1 mol Y单质比1 mol S得电子多
c．Y和S两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高
(4)X与Z两元素的单质反应生成1 mol X的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为－69 ℃和58 ℃。写出该反应的热化学方程式：___________________。
(5)碳与镁形成的1 mol化合物Q与水反应，生成2 mol Mg(OH)2和1 mol烃，该烃分子中碳氢质量比为9∶1，烃的电子式为_____________。Q与水反应的化学方程式为_____________________________________。
(6)铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应，生成的盐只有硫酸铜，同时生成的两种气体均由上表中两种元素组成，气体的相对分子质量都小于50。为防止污染，将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐，消耗1 L 2.2 mol·L－1 NaOH溶液和1 mol O2，则两种气体的分子式及物质的量分别为________________________，生成硫酸铜物质的量为________。
答案 (1)第三周期第ⅦA族
(2)Si
(3)ac
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(4)Si(s)＋2Cl2(g)===SiCl4(l) ΔH＝－687 kJ·mol－1
(5)
Mg2C3＋4H2O===2Mg(OH)2＋C3H4↑
(6)NO 0.9 mol，NO2 1.3 mol 2 mol
解析 根据各元素在周期表中的位置不难推出X为硅元素，Y为氧元素，Z为氯元素。
(3)Y单质与H2S溶液反应的化学方程式为O2＋2H2S===2S↓＋2H2O，根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，O2的氧化性大于S，故O元素的非金属性比S元素的非金属性强，a项正确；氧化性的强弱与氧化剂得电子的多少无关，而与得电子的难易程度有关，b项错误；H2O比H2S的热分解温度高，说明H2O比H2S的稳定性强，从而可知O元素比S元素的非金属性强，c项正确。
(4)Si和Cl2反应生成SiCl4，SiCl4的熔点为－69 ℃，沸点为58 ℃，说明室温下SiCl4为液体，生成1 mol液态SiCl4放热687 kJ，据此可写出反应的热化学方程式。
(5)m(C)∶m(H)＝9∶1，则n(C)∶n(H)＝∶＝3∶4；设化合物Q的化学式为Mg2Cx，则其与水反应的化学方程式为Mg2Cx＋4H2O===2Mg(OH)2＋(C3H4)n，由此可得n＝1，x＝3，所以烃的分子式为C3H4，为丙炔，其电子式为。
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(6)Cu与H2SO4和HNO3的混合酸反应，生成的盐只有CuSO4，说明HNO3全部被还原，生成的两种气体的相对分子质量都小于50，说明这两种气体是NO和NO2，设NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y，NO和NO2在NaOH溶液中被O2完全氧化为NaNO3，由原子守恒知x＋y＝2.2 mol①，由得失电子守恒知3x＋y＝4 mol②，联立①②解方程组可得x＝0.9 mol，y＝1.3 mol。再由得失电子守恒知2n(Cu)＝4 mol，则n(Cu)＝2 mol，n(CuSO4)＝2 mol。
[题组三 模拟大题]
22.
[2017·北京海淀模拟]W、X、Y、Z、M、Q均为除稀有气体外的短周期元素，其原子序数依次增大，X的最外层电子数是W的4倍，Z与M的最低负化合价相同，X、M在周期表中的位置如图所示。
(1)X在周期表中的位置为________________，Q的元素名称为__________。
(2)Z与W形成的4核离子的电子式为____________。
(3)由W、Y、Z、M组成的离子化合物在溶液中相互反应的离子方程式为________________________。
(4)X、Y可分别与Z以原子个数比1∶1形成化合物丙和丁。在催化剂存在的条件下，丙与丁发生可逆反应，生成单质Y2和另一种化合物戊。写出该反应的化学方程式：
__________________________________________________，
该反应的平衡常数表达式为________________。
答案 (1)第二周期第ⅣA族 氯
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(2)
(3)SO＋2H＋===SO2↑＋H2O
(或HSO＋H＋===SO2↑＋H2O等其他合理答案也可)
(4)2CO＋2NON2＋2CO2
K＝
解析 由于W、X、Y、Z、M、Q为除稀有气体外的短周期元素，且X的最外层电子数是W的4倍，则X只能是C元素。Y、Z、M、Q依次是N元素、O元素、S元素、Cl元素。Z与W能形成4核离子，说明W不是Li元素而是H元素。
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