专题122 元素周期表和元素周期律的应用届高中化学同步讲义人教版必修2.docx
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专题122元素周期表和元素周期律的应用届高中化学同步讲义人教版必修2
第一章物质结构元素周期律
第二节元素周期律
第2课时元素周期表和元素周期律的应用
一、元素周期表的分区及元素化合价规律
1.金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律
请填写出图中序号所示内容。
①________ ②________ ③________ ④________
⑤________⑥________⑦________⑧________
2.元素的化合价与元素在周期表中的位置之间的关系
主族元素的最高正化合价等于原子所能____________________的最外层电子数,最高正化合价=____序数=原子____________电子数(O、F除外)。
而非金属的负化合价则等于使原子达到8电子稳定结构所需________的电子数。
所以,非金属元素的最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于____。
二、元素周期表和元素周期律的应用
1.根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的________(或________)。
2.应用于元素“________—________—________”的相互推断。
3.预测新元素
为新元素的发现及预测它们的____________________________提供线索。
4.寻找新物质
(1)在金属与非金属分界线附近寻找____________材料。
(2)研究____________________附近元素,制造新农药。
(3)在________________中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
【答案】一、1.①增强 ②减弱 ③增强 ④增强 ⑤Al ⑥Si ⑦金属 ⑧非金属
2.失去或偏移 族 最外层得到 8
二、1.强弱 大小
2.位置 结构 性质
3.原子结构和性质
4.
(1)半导体
(2)氟、氯、硫、磷
(3)过渡元素
一、元素位置、原子结构、元素性质之间的关系
1.结构与位置互推是解题的基础
(1)掌握四个关系式
①电子层数=周期数。
②质子数=原子序数。
③主族元素原子最外层电子数=主族序数。
④主族元素的最高正价=族序数,最低负价=主族序数−8。
(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律
①各周期元素种类数(分别为2、8、8、18、18、32、26)。
②稀有气体元素原子序数(分别为2、10、18、36、54、86)和所在周期(分别在第一到第六周期)。
③同族上下相邻元素原子序数的关系(相差2、8、18、32等各种情况)。
④同周期ⅡA族与ⅢA族元素原子序数差值(有1、11、25等情况)。
2.性质与位置互推是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:
(1)原子半径。
(2)元素的主要化合价。
(3)元素的金属性、非金属性。
(4)单质的氧化性、还原性。
(5)气态氢化物的稳定性。
(6)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。
(7)金属从H2O或酸中置换H2的难易程度。
3.结构与性质的互推是解题的要素
(1)电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性强弱。
(2)同主族元素最外层电子数相同,化学性质相似。
二、元素金属性、非金属性的强弱判断
1.元素金属性强弱的判断规律
本质:
原子越易失电子,则金属性就越强。
(1)根据元素周期表进行判断:
同一周期主族元素:
从左到右,随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐减弱。
同一主族元素:
从上到下,随着原子序数的递增,元素的金属性逐渐增强。
(2)在金属活动性顺序中越靠前,金属性越强。
如Zn排在Cu的前面,则金属性:
Zn>Cu。
(3)根据金属单质与水或者与酸(非氧化性酸如盐酸、稀硫酸等)反应置换出氢气的难易(或反应的剧烈)程度。
置换出氢气越容易,则金属性就越强。
如Zn与盐酸反应比Fe与盐酸反应更易置换出氢气,则金属性:
Zn>Fe。
(4)根据金属元素最高价氧化物对应水化物碱性的强弱。
碱性越强,则原金属单质的金属性就越强。
如碱性NaOH>Mg(OH)2,则金属性:
Na>Mg。
(5)一般情况下,金属单质的还原性越强,则元素的金属性就越强;对应金属阳离子的氧化性越强,则元素的金属性就越弱。
如还原性Na>Mg,则金属性:
Na>Mg,氧化性:
Na+ (6)根据置换反应,如Zn+Cu2+===Zn2++Cu,则金属性: Zn>Cu。 【特别提醒】①一般来说,在氧化还原反应中,单质的氧化性越强(或离子的还原性越弱),则元素的非金属性就越强;单质的还原性越强(或离子的氧化性越弱),则元素的金属性就越强。 故一般来说,元素的金属性和非金属性的强弱判断方法与单质的氧化性和还原性的强弱判断方法是相一致的。 ②金属性强弱的比较,是比较原子失去电子的难易,而不是失去电子的多少。 如Na易失去1个电子,而Mg易失去2个电子,但Na的金属性更强。 2.元素非金属性强弱的判断规律 本质: 原子越易得电子,则非金属性就越强。 (1)根据元素周期表进行判断 同一周期主族元素: 从左到右,随着原子序数的递增,元素的非金属性逐渐增强。 同一主族元素: 从上到下,随着原子序数的递增,元素的非金属性逐渐减弱。 (2)根据非金属元素单质与H2化合的难易程度: 化合越容易,非金属性越强。 如F2与H2在黑暗中就可反应,Br2与H2在加热条件下才能反应,则非金属性: F>Br。 (3)根据形成气态氢化物的稳定性: 气态氢化物越稳定,元素的非金属性越强。 如稳定性: HF>HCl,则非金属性: F>Cl。 (4)根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱: 酸性越强,对应非金属元素的非金属性就越强。 如酸性: HClO4>HBrO4,则非金属性: Cl>Br。 (5)一般情况下,非金属单质的氧化性越强,则元素的非金属性就越强;对应阴离子的还原性越强,则元素的非金属性就越弱。 如氧化性Cl2>Br2,则非金属性: Cl>Br。 (6)根据置换反应,如Cl2+2Br−===2Cl−+Br2,则非金属性: Cl>Br。 (7)根据与同一种金属反应,生成化合物中金属元素的化合价的高低进行判断,如: Cu+Cl2 CuCl2,2Cu+S Cu2S,则非金属性: Cl>S。 典例1下表标出的是元素周期表的一部分元素,用元素符号回答下列问题: (1)表中用字母标出的14种元素中,化学性质最不活泼的是________,主族元素中金属性最强的是_______,非金属性最强是_____,常温下单质为液态的非金属元素是______;M所在的族是_________。 (2)C气态氢化物的化学式分别为_____________,A、B、C的氢化物中最稳定的是_______。 (3)第三周期中原子半径最小的是____________。 【答案】 (1)ArKFBrⅦB (2)PH3HF (3)Cl 【解析】表中14种元素按字母顺序分别是F、O、P、C、Ar、Cl、S、Al、Mg、Na、Ca、K、Tc、Br。 (1)表中用字母标出的14种元素中,化学性质最不活泼的是稀有气体Ar,主族元素中金属性最强的是碱金属元素K,非金属性最强是F,常温下单质为液态的非金属元素只有一种,就是Br;元素周期表有18列分成16个族,从左到右依次是IA、IIA、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB等等,M位于第7列,所以它所在的族是ⅦB。 (2)C气态氢化物的化学式分别为PH3,F、O、P的氢化物中最稳定的是HF。 (3)同一周期元素从左到右原子半径依次减小,所以第三周期中原子半径最小的是Cl(稀有气体的原子半径测定方法与主族元素不同,所以不参与比较)。 典例2(江苏省涟水中学2017−2018学年高一下学期第一次模拟考试)2006年俄美两国科学家共同宣布发现了第118号元素,已知第118号元素位于周期表的第七周期0族,预测第114号元素的下列叙述中,错误的是 A.位于周期表的第七周期第ⅣA族 B.肯定是非金属元素 C.原子的最外层有4个电子 D.常见的化合价有+2和+4价 【答案】B 【解析】A.已知第118号元素位于周期表的第七周期0族,则第114号元素位于周期表的第七周期第ⅣA族,A正确;B.同主族从上到下金属性逐渐增强,因此可能是金属元素,B错误;C.位于第ⅣA族,原子的最外层有4个电子,C正确;D.位于第ⅣA族,常见的化合价有+2和+4价,D正确,答案选B。 K基础 1.(辽宁省鞍山市第一中学2017−2018学年高一下学期期中考试)根据元素周期表,下列叙述中不正确的是 A.在地球上,元素的分布和它们在元素周期表中的位置有密切关系 B.在金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素 C.在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素 D.在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素 2.(黑龙江省伊春市第二中学2017−2018学年高一下学期期末考试)与元素在周期表中的位置肯定无关的是 A.元素的原子序数B.原子的核电荷数 C.原子的质子数D.原子核内的中子数 3.下列说法正确的是 A.在元素周期表中金属与非金属分界线左边的元素均为金属元素 B.Na、Mg、Al的还原性依次减弱 C.F、Cl、Br的非金属性依次增强 D.NaOH、KOH、Mg(OH)2的碱性依次减弱 4.下列关于元素周期表和元素性质的叙述正确的是 A.质子数相同的微粒之间一定互称同位素 B.ⅠA族与ⅦA族元素间形成的化合物一定是离子化合物 C.同主族元素的简单阴离子半径越大,其单质氧化性越弱 D.同周期金属元素的化合价越高,其氢氧化物的碱性越强 5.锗(Ge)是第四周期第ⅣA族元素,处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线上,下列叙述正确的是 A.锗是一种金属性很强的元素 B.锗的单质具有半导体的性能 C.锗化氢(GeH4)稳定性很强 D.锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸 6.下列不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的事实是 ①HCl比H2S稳定 ②HClO氧化性比H2SO4强 ③HClO4酸性比H2SO4强 ④Cl2能与H2S反应生成S ⑤氯原子最外层有7个电子,硫原子最外层有6个电子 A.②⑤B.①②C.①②④D.①③⑤ 7.(安徽省长丰县二中2017−2018学年度下学期高一化学期末模拟)下列事实不能作为实验判断依据的是 A.钠和镁分别与冷水反应,判断钠和镁的金属活动性强弱 B.在MgCl2与AlCl3溶液中分别加入过量的氨水,判断镁与铝的金属活动性强弱 C.硫酸和硅酸钠溶液反应出现白色沉淀,判断硫与硅的非金属活动性强弱 D.Br2与I2分别与足量的H2反应,判断溴与碘的非金属活动性强弱 8.(四川省成都市新都一中2016-2017学年高一下4月月考)元素周期表短周期的一部分如表所示.下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中,正确的是 A.D在过量的B中燃烧的主要产物为DB3 B.C的氢化物的水溶液酸性比E的强 C.D与B形成的阴离子可能有DB32−、D2B42− D.E单质中由于形成了氢键,所以很容易液化 9.(浙江省高中联盟2017−2018高一年级第二学期期中考试)X、Y、Z、M、W五种短周期元素。 X原子的质子数与电子层数相同,W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍,Y、Z、M、W在周期表中的相对位置如图所示。 下列说法不正确的是 A.原子半径: W>Y>Z>M>X B.热稳定性: XM>X2Z C.仅由X、Y、Z三种元素形成的化合物中不可能含离子键 D.WM4分子中每个原子最外层均满足8电子结构 10.下表是周期表中的一部分,根据A~I在周期表中的位置,用元素符号或化学式回答下列问题: 族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 1 A 2 D E G I 3 B C F H (1)表中元素,化学性质最不活泼的是________,只有负价而无正价的是________,氧化性最强的单质是______,还原性最强的单质是________。 (2)最高价氧化物的水化物中碱性最强的是________,酸性最强的是________,呈两性的是________。 11.A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期主族元素,A、E在元素周期表中的相对位置如图所示,A与氧元素能形成两种无色气体,C是地壳中含量最多的元素,D是地壳中含量最多的金属元素。 (1)C在元素周期表中的位置为________,其简单离子的结构示意图为________________。 (2)AE2的分子式为______________。 (3)C、D、E、F的离子半径由大到小的顺序是___________(填离子符号)。 (4)实验室制取F的单质气体的离子方程式为____________。 (5)在微电子工业中,B的简单气态氢化物的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为_____________________。 K能力 12.(江苏省涟水中学2017−2018学年高一下学期第一次模拟考试)下列说法中正确的是 A.难失电子的原子,获得电子的能力一定强 B.易得电子的原子所形成的简单阴离子,其还原性一定强 C.Be2+中的质子和电子的个数比为1: 2 D.电子层结构相同的不同离子,核电荷数越多,半径越小 13.下列叙述中,金属a的活泼性肯定比金属b的活泼性强的是 A.a原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少 B.常温时,a能从水中置换出氢,而b不能 C.1mola从酸中置换H+生成的H2比lmolb从酸中置换H+生成的H2多 D.a原子电子层数比b原子的电子层数多 14.X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中只有Z是金属,W的单质是黄色固体,X、Y、W在周期表中的相对位置关系如图。 下列说法正确的是 A.五种元素中,原子半径最大的是W B.Y的氢化物的沸点比W的氢化物的沸点低 C.Y与Z形成的化合物都可以和盐酸反应 D.Z的最高价氧化物的水化物是强碱 15.W、X、Y、Z是短周期元素,其部分性质如下表 W X Y Z 单质是淡黄色固体 与W同周期,其单质常用作半导体材料 原子最外层电子数是电子总数的2/3 第三周期原子半径最小的金属元素 下列说法正确的是 A.气态氢化物的热稳定性: X>W B.最高价氧化物对应水化物的酸性: Y>X C.简单离子半径: Z>W D.工业上用Y单质还原Z的氧化物制备Z的单质 16.(湖南省长沙市第一中学2017−2018学年高一下学期第一次检测)A、B、C均为短周期元素,A、B同周期,其原子核外有三个电子层,A、C的最低价阴离子分别为A2−和C−,B2+和C−具有相同的电子层结构,下列说法中正确的是 A.A元素的最高正价不可能是+6价 B.原子半径: B>A>C C.离子半径: B2+>C−>A2− D.氧化性: C<A 17.短周期元素W、X、Y、Z在周期表中的位置如图,其中Y所处的周期数与族序数相等。 W最外层电子数是其内层电子数的3倍。 下列说法不正确的是 A.X、Y、Z、W的原子半径依次减小 B.气态氢化物的稳定性: W>Z C.W与X形成的化合物中只含有离子键 D.W与Y形成的化合物与NaOH溶液和盐酸都能反应 18.X、Y、Z三种短周期元素,原子半径的大小关系为: r(Y)>r(X)>r(Z),原子序数之和为16。 X、Y、Z三种元素的常见单质在适当条件下可发生下图所示变化,其中B和C均为10电子分子。 下列说法不正确的是 A.X元素位于ⅥA B.A不能溶解于B中 C.B的沸点高于C的沸点 D.A和C不可能发生氧化还原反应 19.(浙江省金华市十校2017−2018学年高一下学期期末联考)下表为元素周期表的一部分, 其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素的核电荷数为X元素的2倍。 下列说法正确的是 X Y Z W T A.X、W、Z的原子半径依次递减 B.Y、Z、W的气态气化物热稳定性依次递减 C.根据元素周期表推测T元素的单质具有半导体特性 D.最低价阴离子的失电子能力X比W强 20.下表是元素周期表的一部分,回答下列有关问题: 族 周期 IA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 2 ① ② 3 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 4 ⑩ ⑪ ⑫ (1)写出下列元素符号: ④_______;⑫________。 (2)画出原子的结构示意图: ⑤_________;⑪________。 (3)在①~⑫元素中,金属性最强的元素是_________,非金属性最强的元素是_______,最不活泼的元素是________(均填元素符号)。 (4)元素⑦与元素⑧相比,非金属性较强的是(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是(填序号)。 a.常温下⑦的单质和⑧的单质状态不同 b.⑧的氢化物比⑦的氢化物稳定 c.一定条件下⑦和⑧的单质都能与氢氧化钠溶液反应 (5)元素⑥是构成地壳的主要元素之一,其氧化物是现代光学及光纤制品的基本原料,该氧化物的化学式为____________。 21.(内蒙古集宁一中(西校区)2017−2018学年高一下学期期末考试)如表是元素周期表的一部分,参照元素在表中的位置,请用化学用语回答下列问题: (1)在上述元素最高价氧化物对应水化物中,酸性最强的是_______________,碱性最强的是_____________,显两性的是_____________。 (化学式) (2)这些元素中,化学性质最不活泼原子的原子结构示意图为__________;气态氢化物中,最稳定的是_________(化学式),②③④⑤形成的气态氢化物中沸点最高的是_______(化学式)。 (3)①和④两种元素的原子按1: 1组成的常见化合物的电子式为_____________。 (4)④、⑥、⑦、⑨的简单离子半径由大到小的顺序为___________________(用离子符号和“>”表示)。 (5)⑥和⑦的最高价氧化物对应水化物之间发生反应的化学方程式_________________。 (6)为了证明⑥和⑦两种元素的金属性强弱,下列说法或实验能提供证据的是_______。 A.比较两种元素的单质的熔点、沸点高低 B.将两种元素的单质分别与冷水反应,观察反应的剧烈程度 C.比较两种元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱 22.下表是元素周期表的一部分。 已知A、B、C、D、E、X、Y是由表中给出元素组成的常见单质或化合物,并存在如图所示的转化关系(部分生成物和反应条件已略去): (1)⑧的元素符号是______。 (2)⑤与As两种元素中,非金属性较强的是______(填元素符号)。 (3)用化学符号表示②⑤⑥⑦四种元素的简单离子半径由大到小是______________________。 (4)元素③与②的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式是________。 (5)若A为红棕色气体,则A、X、D的化学式分别为________、________、________。 K真题 23.(2018·江苏)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层只有一个电子,Z位于元素周期表ⅢA族,W与X属于同一主族。 下列说法正确的是 A.原子半径: r(W)>r(Z)>r(Y) B.由X、Y组成的化合物中均不含共价键 C.Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱 D.X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强 24.(2018·新课标II)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。 W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体;Y的周期数是族序数的3倍;Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。 下列叙述正确的是 A.X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物 B.Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键 C.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构 D.W的氧化物对应的水化物均为强酸 25.(2018·新课标I)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且均不大于20。 W、X、Z最外层电子数之和为10;W与Y同族;W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应,其生成物可腐蚀玻璃。 下列说法正确的是 A.常温常压下X的单质为气态 B.Z的氢化物为离子化合物 C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性 D.W与Y具有相同的最高化合价 26.(2017·新课标全国Ⅰ)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的简单氢化物可用作制冷剂,Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。 由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后,加入稀盐酸,有黄色沉淀析出,同时有刺激性气体产生。 下列说法不正确的是 A.X的简单氢化物的热稳定性比W的强 B.Y的简单离子与X的具有相同的电子层结构 C.Y与Z形成的化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红 D.Z与X属于同一主族,与Y属于同一周期 27.(2017·新课标全国Ⅲ)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外电子数之和为21。 下列关系正确的是 W X Y Z A.氢化物沸点: W B.氧化物对应水化物的酸性: Y>W C.化合物熔点: Y2X3 D.简单离子的半径: Y 28.(2017·江苏)短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,其中只有Y、Z处于同一周期且相邻,Z是地壳中含量最多的元素,W是短周期中金属性最强的元素。 下列说法正确的是 A.原子半径: r(X) B.W的最高价氧化物的水化物是一种弱碱 C.Y的单质的氧化性比Z的强 D.X、Y、Z三种元素可以组成共价化合物和离子化合物 29.(2016·新课标全国Ⅲ)四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X的简单离子具有相同电子层结构,X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的,W与Y同族,Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。 下列说法正确的是 A.简单离子半径: W B.W与X形成的化合物溶于水后溶液呈碱性 C.气态氢化物的热稳定性: W D.最高价氧化物的水化物的酸性: Y>Z 1.【答案】B 2.【答案】D 【解析】元素周期表分为7个横行,即7个周期和18个纵行,其中7个主族、7个副族、1个Ⅷ族和1个0族,结合周期和族的含义解答。 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。 把不同横行中最外层电子数相同的元素按原子序数递增的顺序从上到下排成一纵行,共有18纵行。 因此与元素在周期表中的位置有关的是元素的原子序数,又因为原子序数=核电荷数=质子数,所以原子的核电荷数和原子的质子数也与元素在周期表中的位置有关,肯定无关的是原子核内的中子数。 答案选D。 3.【答案】B 【解析】在元素周期表中金属在分界线左边,但分界线左边的并不都是金属元素,如氢元素,A错;Na、Mg、Al位于同一周期,根据元素周期律,其还原性依次减弱,B正确;F、Cl、Br位于同一主族,根据元素周期律,其非金属
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