元素周期表與元素周期律命題分析

元素周期表作為化學學習的基本工具，在整個中學化學中占有非常重要地位，所以也是每年高考的必考內(nèi)容之一。由于廣東高考考試說明已明確選修3不做考試要求，所以連續(xù)三年的理科綜合試卷中只在I卷選擇題中出現(xiàn)，II卷非選擇題中沒有出現(xiàn)相關(guān)試題。I卷選擇題命題重點是，以短周期元素考查元素周期律及元素“位、構(gòu)、性”三者之間的關(guān)系，考查原子半徑、化合價、金屬性、非金屬性、單質(zhì)及化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，化學鍵主要考查對概念的理解上。估計這部分內(nèi)容在2013年高考的廣東理綜卷中可能只出現(xiàn)在選擇題中，不可能以大題的形式出現(xiàn)在II卷中，如果有也可能會以小問的方式出現(xiàn)在無機題中。

一、判斷型

試題題干給出典型元素 “位置和結(jié)構(gòu)”的特征信息，要求先依據(jù)信息確定出元素，進而確定出在周期表中的位置或相對位置，在此基礎(chǔ)上判斷原子半徑、高價氧化物對應的水化物的酸或堿性大小、非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性以及所形成的化合物的化學鍵、性質(zhì)等。

【例1】X、Y、Z、W、R是5種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大。X是周期表中原子半徑最小的元素，Y原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，Z、W、R處于同一周期，R與Y處于同一族，Z、W原子的核外電子數(shù)之和與Y、R原子的核外電子數(shù)之和相等。下列說法正確的是（ ）

A. 元素Y、Z、W具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，其半徑依次增大

B. 元素X不能與元素Y形成化合物X2Y2

C. 元素Y、R分別與元素X形成的化合物的熱穩(wěn)定性：XmY>XmR

D. 元素W、R的最高價氧化物的水化物都是強酸

解析：從題目所給的條件可以看出X是H元素，Y是O元素，Z是Na元素，W是Al元素，R是S元素。所以，A項，Y、Z、W具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子（O2-、Na+、Mg2+），其半徑依次減小（判斷依據(jù)：核外電子排布相同的微粒，半徑隨著核電荷數(shù)的增加而減小）；B項，X和Y元素能形成2種化合物，X2Y（H2O）和X2Y2（H2O2）；C項，元素Y、R分別與元素X形成的化合物是氫化物，因為Y（O元素）和R（S元素）的非金屬性強弱：Y>R，所以對應的氫化物的穩(wěn)定性：XmY>XmR；W元素最高價氧化物的水化物是Al（OH）3，是兩性氫氧化物，而R元素最高價氧化物的水化物是H2SO4，是強酸。

答案：C

[變式練習1]已知W、X、Y、Z為短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性大于Z的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性，X、Y為金屬元素，X的陽離子的氧化性小于Y的陽離子的氧化性。下列說法正確的是（ ）

A. X、Y、Z、W的原子半徑依次減小

B. W與X形成的化合物中只含離子鍵

C. W的氣態(tài)氫化物的沸點一定高于Z的氣態(tài)氫化物的沸點

D.若W與Y的原子序數(shù)相差5，則二者形成化合物的化學式一定為Y2W3

解析：本題考查元素周期表和元素周期律，意在考查學生對元素周期表的熟悉程度，能推導元素及對應物質(zhì)。結(jié)合題目描述，W、X、Y、Z之間的位置關(guān)系為：[＼＼＼＼W＼X＼…＼Y＼…＼Z＼]，可知W位于第二周期，其余位于第三周期，結(jié)合位置關(guān)系：X、Y、Z 、W的半徑依次減小，A項正確；W與X形成的化合物如Na2O2分子中含有離子鍵和非極性共價鍵，B項錯誤；N、O、F元素的氫化物分子間均存在氫鍵，其沸點均比各自同主族相鄰元素的氣態(tài)氫化物的高，但若W為C，其氫化物分子間不存在氫鍵，由于相對分子質(zhì)量較小，沸點較低，C項錯誤；W與Y的原子序數(shù)相差5，二者形成的化合物可能是Mg3N2或者Al2O3，D項錯誤。

答案：A

二、表格型

試題題干以表格的形式給出元素的原子半徑和主要化合價，要求依據(jù)負化合價和原子半徑的大小確定出非金屬元素，進而依據(jù)正化合價和原子半徑的遞變規(guī)律確定出其余元素以及在周期表中的相對位置，最后依據(jù)同周期和同主族的遞變規(guī)律判斷元素特征、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的正誤。在解答時，關(guān)鍵是抓住元素性質(zhì)和元素在周期表中的位置的關(guān)系，從原子半徑的變化和元素的最高正價和最低負價入手尋求突破。

【例2】幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價如下表：

下列敘述正確的是

A. X、Y元素的金屬性 X

B. 一定條件下，Z單質(zhì)與W的常見單質(zhì)直接生成ZW2

C. Y的最高價氧化物對應的水化物能溶于稀氨水

D. 一定條件下，W單質(zhì)可以將Z單質(zhì)從其氫化物中置換出來

解析：此題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律知識。根據(jù)題給數(shù)據(jù)，X、Y的化合價不同，但原子半徑相差較小，可知兩者位于同一周期相鄰主族，故金屬性X>Y，A錯誤；根據(jù)Z、W的原子半徑相差不大，化合價不同，且W只有負價，則其可能是O，Z是N，兩者的單質(zhì)直接生成NO，B錯誤；據(jù)此判斷可知X是Mg，Y是Al；Y的最高價氧化物的水化物是氫氧化鋁，其不溶于氨水，C錯誤；一定條件下，氧氣可以和氨氣反應生成水和氮氣，D正確。

答案：D

[變式練習2]根據(jù)下表信息，判斷以下敘述正確的是（ ）

A. 氫化物的沸點為H2T

B. 單質(zhì)與稀鹽酸反應的速率為L

C. M與T形成的化合物具有兩性

D. L2+與R2-的核外電子數(shù)相等

解析：由短周期元素T、R主要化合價均有-2價可知T、R均為ⅥA族，由于T沒有正化合價且原子半徑R>T，可推知R為S，T為O；依據(jù)L、M主要化合價為+2可知L、M均為IIA族，由于原子半徑L>Q，可推知L為Mg， Q為Be；由于M主要化合價為+3，且原子半徑大于Q，可推知為A。氫化物的沸點在同一主族中隨最外層電子層數(shù)增多而升高，但水分子間具有氫鍵，較為特殊，因此H2O的沸點高于H2S，A錯誤；屬性越強，單質(zhì)與稀鹽酸反應就越快，同主族元素金屬性從上至下依次增強，因此Mg>Be，B錯誤；M、T形成的化合物為Al2O3，能與酸和堿反應生成對應的鹽，是兩性化合物，C正確；L2+與R2-的最外層電子數(shù)相等，均為8個；但核外電子數(shù)不相等，Mg2+為10個，S2-為18個，D錯誤。

答案：C

三、位置型

試題以周期表截圖的形式給出元素在周期表中的相對位置，要求能夠結(jié)合同周期和同主族的遞變規(guī)律判斷元素特征、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的正誤。

【例3】短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相對位置如圖所示，其中T所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等。下列判斷不正確的是（ ）

A. 最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：R>Q

B. 最高價氧化物對應水化物的酸性：Q

C. 原子半徑：T>Q>R

D. 含T的鹽溶液一定顯酸性

解析：根據(jù)元素所處的位置，可猜測T、Q、W為第三周期的元素，其中T所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等，則T為Al，Q為Si，W為S，R為N元素。用具體元素可判斷A，B，C三個選項都正確，D選項中含鋁離子的鹽溶液是顯酸性，但NaAlO2溶液就是顯堿性的，可用排除法得出答案。

答案：D

[變式練習3]短周期金屬元素甲～戊在元素周期表中的相對位置如右表所示，下面判斷正確的是（ ）

A. 原子半徑： 丙<丁<戊

B. 金屬性：甲>丙

C. 氫氧化物堿性：丙>丁>戊

D. 最外層電子數(shù)：甲>乙

解析：同周期元素原子半徑是減小的，A錯誤；同主族元素金屬性自上而下是增強的，B錯誤；同周期的元素的金屬性越來越弱，故對應堿的堿性也是減弱的，C正確；同周期的最外層電子數(shù)越來越多，D錯誤。

答案：C

四、圖示型

試題以坐標圖的形式給出原子序數(shù)、化合價（或原子半徑）的關(guān)系，要求依據(jù)某種特征確定元素，考查考生的接受、吸收、整合化學信息的能力，以及元素在周期表中的位置、元素及其化合物的主要性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的綜合推斷能力。

【例4】如圖①所示是部分短周期元素化合價與原子序數(shù)的關(guān)系圖，下列說法正確的是（ ）

A. 原子半徑：Z>Y>X

B. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：R>W

C. WX3和水反應形成的化合物是離子化合物

D. Y和Z兩者最高價氧化物對應的水化物能相互反應

解析：本題綜合考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律，短周期主族元素的最高正價=主族序數(shù)（F、O除外）、非金屬元素的最低負價=主族序數(shù)-8（H除外），由化合價隨原子序數(shù)變化關(guān)系推斷，圖中11種元素依次為第二周期第ⅣA～第ⅦA族的碳、氮、氧、氟，第三周期第ⅠA族～第ⅦA族的鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯，所以X、Y、Z、W和R分別為氧、鈉、鋁、硫和氯。隨著原子序數(shù)的遞增，同周期主族元素的原子半徑遞減，同主族元素的原子半徑遞增，則原子半徑：Na>Al>S>O，因此Y>Z>X，故A錯；隨著原子序數(shù)的遞增，同周期主族元素的非金屬性遞增，則非金屬性：Cl>S，非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，則穩(wěn)定性：HCl>H2S，故B正確；WX3是SO3，它和水發(fā)生如下反應：“SO3+H2O=H2SO4”，生成的硫酸（H2SO4）是共價化合物，故C錯；Y和Z是Na和Al，它們的最高價氧化物對應水化物分別是NaOH、Al（OH）3，前者是強堿，后者是兩性氫氧化物，二者發(fā)生如下反應：“NaOH+Al（OH）3=NaAlO2+2H2O”，故D正確。

答案：BD

[變式練習4]如圖②是某短周期主族元素最高價氧化物水化物某相同濃度稀溶液與原子半徑的關(guān)系示意圖，則下列說法正確的是（ ）

A. 原子序數(shù)：W>Z>X

B. 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：N>R

C. Y和W形成共價化合物

D. X和Z兩者最高價氧化物對應的水化物能相互反應

解析：由題給圖示七種短周期元素均可形成最高價氧化物對應水化物，可以判斷得到這七種元素位于第三周期，由X、Y、Z、M、N、W、R的最高價氧化物水化物稀溶液pH變化依次減小可知X為Na、Y為Mg、Z為Al、M為Si、N為P、W為S、R為Cl。由同周期元素從左到右原子序數(shù)依次增大，可以確定原子序數(shù)：W（S）>Z（Al）>X（Na）正確，A正確；由同周期元素從左到右非金屬性依次增強，氫化物穩(wěn)定性依次增強，可以確定氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：N（P）>R（Cl）錯誤，B錯誤；Mg為活潑金屬元素，S為活潑非金屬元素，MgS為離子化合物，C錯誤；Al（OH）3為兩性氫氧化物，既能與強酸反應又能與強堿反應，D正確。

答案：AD