新教材化学人教必修一42 第2课时元素周期表和元素周期律的应用.docx

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新教材化学人教必修一42第2课时元素周期表和元素周期律的应用

第2课时　元素周期表和元素周期律的应用

[核心素养发展目标]　1.了解元素周期表中元素的分区，理解元素的化合价与元素在周期表的位置关系。

2.了解元素与元素周期律的应用，理解元素原子结构、在周期表中的位置和元素性质三者之间的关系，建立“位、构、性”关系应用的思维模型。

一、金属元素与非金属元素在周期表中的分布及性质规律

1．元素周期表与元素周期律的关系

（1）元素周期表是元素周期律的具体表现形式，反映了元素之间的内在联系。

（2）元素周期表中元素的金属性和非金属性变化的规律。

同周期元素由左向右金属性减弱，非金属性增强；同主族元素由上向下金属性增强，非金属性减弱。

2．元素周期表的金属区和非金属区

（1）金属性强的在周期表的左下方，最强的是Cs（放射性元素除外），非金属性强的在周期表的右上方（稀有气体除外），最强的是F。

（2）分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。

3．元素化合价与元素在周期表中位置的关系

（1）同主族元素的最高正价和最低负价相同（O、F除外）。

（2）主族元素最高正化合价＝主族序数＝最外层电子数。

（3）非金属元素的最高正价和最低负价的绝对值之和等于8（H最低价为－1，O、F除外）。

（1）金属元素只表现金属性，非金属元素只表现非金属性（　　）

（2）氟元素非金属性最强，所以其最高价氧化物对应水化物的酸性最强（　　）

（3）原子最外层电子数大于3且小于8的元素一定是非金属元素（　　）

（4）最外层电子数是2的元素，最高正价一定是＋2价（　　）

（5）第二周期元素的最高正价等于它所处的主族序数（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×

1．短周期主族元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4，碱性最强的是NaOH。

气态氢化物稳定性最强的是HF。

2．X元素能形成H2X和XO2两种化合物，则该元素的原子序数可能是（　　）

A．13B．14C．15D．16

答案　D

解析　根据H2X可知，X为－2价，X元素在第ⅥA族，上述四种元素属于第ⅥA族的是16号元素硫。

二、元素周期表和周期律的应用

1．预测元素及其化合物的性质

根据元素周期表和元素周期律，互相交流讨论，填写下表：

元素名称及符号

溴（Br）

原子序数

35

是金属还是非金属

非金属

原子结构示意图

最高正价

＋7

最低负价

－1

中间价

＋1、＋3、＋5

预测依据

氯元素有＋1、＋3、＋5的化合物

最高价氧化物

Br2O7

最高价氧化物的水化物

HBrO4

酸性

HClO4>HBrO4>H2SeO4

稳定性

H2Se

还原性

Se2－>Br－>Cl－

2.指导新元素的发现及预测它们的原子结构和性质

3．寻找有特殊用途的新物质

1．元素周期表在指导科学研究和生产实践方面具有十分重要的意义，请将下表中A、B两栏描述的内容对应起来。

A

B

A

B

①制半导体的元素

（a）F、Cl、Br、N、S“三角地带”

①

②制催化剂的元素

（b）金属与非金属元素的分界线附近

②

③制制冷剂的元素

（c）相对原子质量较小的元素

③

④地壳中含量较多的元素

（d）过渡元素

④

答案　（b）　（d）　（a）　（c）

2．门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”“类硅”在内的11种元素。

（1）门捷列夫预言的“类硅”，多年后被德国化学家文克勤发现，命名为锗（Ge）。

①已知主族元素锗的最高化合价为＋4价，其最高价氧化物对应的水化物为两性氢氧化物。

试比较元素的非金属性Si________Ge（用“>”或“<”表示）。

②若锗位于硅的下一周期，写出“锗”在周期表中的位置________。

根据锗在周期表中处于金属和非金属分界线附近，预测锗单质的一种用途是________。

③硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是________（填“硅”或“锗”）。

（2）“类铝”在门捷列夫预言4年后，被布瓦博德朗在一种矿石中发现，命名为镓（Ga）。

①由镓的性质推知，镓与铝同主族，且位于铝的下一周期。

试从原子结构的角度解释镓与铝性质相似的原因_________________________________________________________________。

②为判断Ga（OH）3是否为两性氢氧化物，设计实验时，需要选用的试剂有GaCl3溶液，________和________。

答案　

（1）①>　②第四周期ⅣA族　半导体材料③锗

（2）①原子最外层电子数都是3个②NaOH溶液　稀硫酸（或盐酸）

1．（2019·东北育才学校高一月考）关于元素周期表，下列叙述中不正确的是（　　）

A．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

B．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

C．在非金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素

D．在地球上元素含量的分布和它们在元素周期表中的位置有密切关系

答案　D

解析　A对，金属与非金属元素分界线附近的元素既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性，故可以寻找制备半导体材料的元素；B对，过渡金属元素具有特殊性，可在过渡元素中寻找制备催化剂和耐高温、耐腐蚀材料的元素；C对，农药中通常含有氟、氯、硫、磷、砷等元素，故可在非金属元素区域寻找制备新型农药的元素；D错，地球上元素含量的分布与其在周期表中的位置无关。

2．下列元素最高正化合价依次增大的是（　　）

A．Al、Si、P、ClB．C、N、O、F

C．Si、P、S、SeD．Si、Al、Mg、Na

答案　A

解析　B项中F没有正化合价，错误；C项中S和Se的最高正化合价相同，错误；D项中最高正化合价依次减小，错误。

3．（2019·青岛高一月考）已知某原子最外层有7个电子，推测下列选项不正确的是（　　）

A．单质有氧化性

B．最高正价一定为＋7价

C．是非金属元素

D．同周期元素中原子半径最小

答案　B

解析　某原子的最外层有7个电子，说明位于第ⅦA族，第ⅦA族元素得到一个电子达到稳定结构，其单质具有强氧化性，故A说法正确；F没有正价，故B说法错误；第ⅦA族为非金属元素，故C说法正确；同周期元素从左向右原子半径逐渐减小（稀有气体除外），因此卤族元素的原子半径是同周期元素中最小的，故D说法正确。

4．（2019·安徽省示范高中高一联考）四种短周期元素在元素周期表中的位置如图所示，T是地壳中含量最高的金属元素。

下列说法不正确的是（　　）

A．W的氢化物比R的氢化物稳定

B．T的最高价氧化物对应的水化物可能为强碱

C．Q的原子半径比T的小

D．W和Q的原子序数相差10

答案　B

解析　T是地壳中含量最高的金属元素，则T是Al元素，结合四种短周期主族元素在周期表中的相对位置推知，Q是C元素，R是P元素，W是S元素。

A对，由于元素的非金属性：

S>P，则氢化物的稳定性：

H2S>PH3；B错，T是Al元素，其最高价氧化物对应的水化物是Al（OH）3，属于弱碱；C对，Q（C）处于第二周期，T（Al）处于第三周期，则原子半径：

C

5．我国著名化学家张青莲精确地测定了锗（Ge）、锌等九种元素的相对原子质量，得到的新值被作为国际新标准。

已知锗的原子序数为32。

（1）它位于元素周期表中第______周期______族。

（2）锗类似于铝，能溶于氢氧化钠溶液，其主要原因是________（填序号）。

①它与硅位于同一主族

②它位于周期表中金属与非金属分界线附近

③它位于边界线附近

④它是两性物质

（3）材料科学是目前全世界研究的热点，为了寻找半导体材料，科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料，该区域是________（填字母）。

A．左上角

B．右上角

C．过渡元素

D．金属与非金属分界线附近

答案　

（1）四　ⅣA　

（2）②　（3）D

解析　根据元素周期表的结构可知，锗属于第四周期ⅣA族元素。

锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近，它具有某些金属元素的性质，又具有某些非金属元素的性质，它是金属元素。

A组　基础对点练

题组一　元素周期表的分区与化合价规律

1．元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。

下列说法正确的是（　　）

A．元素的性质总在不断地发生明显的变化

B．紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素

C．可在虚线附近寻找半导体材料（如Ge、Si等）

D．可在虚线的右上方寻找耐高温材料

答案　C

解析　同族元素的性质是相似的，同周期元素的性质是递变的，A项错误；紧靠虚线两侧的元素既表现金属性又表现非金属性，但没有两性金属元素这一说法，B项错误；耐高温材料应该在过渡元素中寻找，D项错误。

【考点】　元素周期表的分区

【题点】　元素周期表的分区

2．某短周期主族元素R的最高正价与最低负价的代数和为4，下列叙述中不正确的是（　　）

A．R是ⅣA族元素

B．R气态氢化物的化学式为H2R

C．R的最高价氧化物的化学式为RO3

D．R的气态氢化物的水溶液显酸性

答案　A

解析　短周期的主族元素中，最高正价与最低负价代数和为4，最高正价只能是＋6，最低负价为－2，则R是第ⅥA族的硫元素，A项错误；S的气态氢化物的化学式为H2S，B项正确；硫的最高价氧化物的化学式为SO3，C项正确；H2S的水溶液呈弱酸性，D项正确。

【考点】　化合价的周期性变化规律

【题点】　化合价的周期性变化规律

3．在一定条件下，RO

和I－发生反应的离子方程式为RO

＋6I－＋6H＋===R－＋3I2＋3H2O，则RO

中R元素的化合价及R所在的族是（　　）

A．＋5价，第ⅦA族B．＋5价，第ⅤA族

C．＋7价，第ⅦA族D．＋7价，第ⅤA族

答案　A

解析　根据电荷守恒可知n＝1，所以RO

中R元素的化合价是＋5价；还原产物是R－，说明R元素的最低化合价是－1价，所以R是第ⅦA族元素，A项正确。

【考点】　位构性的考查

【题点】　位构性的考查

题组二　元素周期表和元素周期律的应用

4．下列说法错误的是（　　）

A．作半导体材料的元素大多数位于周期表中金属元素和非金属元素的分界线附近

B．农药中常含有的元素通常在元素周期表的右上方区域内

C．构成催化剂的元素通常在元素周期表的左下方区域内

D．在周期表过渡元素中寻找作耐高温和耐腐蚀的合金材料的元素

答案　C

解析　构成催化剂的元素大多为过渡金属元素，在元素周期表的中间部分。

【考点】　元素周期表

【题点】　元素周期表

5．下列关于元素周期律的叙述中不正确的是（　　）

A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增强

B．P、S、Cl最高正化合价依次升高，对应简单气态氢化物的稳定性依次增强

C．同周期元素的原子半径以第ⅦA族的为最大

D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱

答案　C

解析　Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增强；P、S、Cl的最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，由于P、S、Cl的非金属性依次增强，其所对应的气态氢化物的稳定性也依次增强；除稀有气体元素外，同周期元素从左到右其原子半径逐渐减小；因Na、Mg、Al的金属性依次减弱，则它们的氢氧化物的碱性也依次减弱。

【考点】　元素周期律

【题点】　元素周期律

6．（2019·北京101中学高一期末）下列事实不能用元素周期律解释的是（　　）

A．酸性：

H2SO3>H2CO3

B．还原性：

S2－>Cl－

C．气态氢化物的稳定性：

NH3>CH4

D．Cl2从KI溶液中置换出I2

答案　A

解析　元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，H2SO3不是最高价含氧酸，不能用元素周期律解释，A选；硫的非金属性弱于氯，故还原性：

S2－>Cl－，能用元素周期律解释，B不选；N的非金属性强于C，所以气态氢化物的稳定性NH3>CH4，能用元素周期律解释，C不选；氯的非金属性强于碘，所以Cl2从KI溶液中置换出I2，能用元素周期律解释，D不选。

【考点】　元素周期律

【题点】　元素周期律

7．借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断，其中正确的是（　　）

A．已知Ca是第四周期ⅡA族的元素，故Ca（OH）2的碱性比Mg（OH）2的碱性弱

B．已知As是第四周期ⅤA族的元素，故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强

C．已知Cs的原子半径比Na的原子半径大，故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈

D．已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多，故Cl的原子半径比F的原子半径大

答案　D

解析　由碱金属元素和卤族元素的递变性可知，同主族元素从上到下金属性递增，非金属性递减，最高价氧化物对应的水化物碱性增强，金属活动性增强，非金属气态氢化物稳定性减弱，A、B、C错误；同主族元素随核电荷数增大，原子半径递增，D正确。

【考点】　元素周期律

【题点】　元素周期律

题组三　元素推断

8．已知某元素的最高化合价为＋7价，下列说法正确的是（　　）

A．该元素在元素周期表中一定处于第ⅦA族

B．该元素可以是氟元素

C．该元素的某种化合物可能具有漂白性

D．该元素的单质没有还原性

答案　C

解析　元素的最高化合价为＋7价，可能位于第ⅦA族或第ⅦB族，A项错误；氟元素没有正价，B项错误；可能为氯元素，氯元素形成的次氯酸有漂白性，C项正确；若为氯气，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，氯气既作氧化剂又作还原剂，有还原性，D项错误。

9．短周期元素A、B、C原子序数依次增大，A3－与B2－、C＋电子层结构相同，则下列说法中不正确的是（　　）

A．三种元素可组成CAB2和CAB3型化合物

B．离子半径：

C＋＞B2－＞A3－

C．H2B在同主族元素气态氢化物中最稳定

D．B的某种单质可用于杀菌消毒

答案　B

解析　三种短周期元素A、B、C的原子序数依次增大，A3－与B2－、C＋的电子层结构相同，A、B在第二周期，C在第三周期，则A为N元素，B为O元素，C为Na元素。

三种元素可组成化合物NaNO2和NaNO3，故A项正确；核外电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则离子半径：

A3－＞B2－＞C＋，故B项错误；O为第ⅥA族中非金属性最强的元素，则对应的气态氢化物最稳定，故C项正确；O元素的单质臭氧具有强氧化性，可用于杀菌消毒，故D项正确。

【考点】　元素的推断

【题点】　元素的推断与位构性的考查

10．根据元素周期表回答下列问题：

（1）在上面元素周期表中，全部是金属元素的区域为________（填字母）。

A．Ⅰ区B．Ⅱ区C．Ⅲ区D．Ⅳ区

（2）a～m中，化学性质最不活泼的是________元素（填元素符号，下同）。

只有负化合价而无正化合价的是______________。

（3）最高价氧化物对应水化物呈两性的是______________________________（填化学式，下同），写出它分别与a、l的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：

_____________________、

_______________________________________________________________________________。

（4）a、c的最高价氧化物对应水化物的碱性____________>____________。

答案　

（1）B　

（2）Ar　F

（3）Al（OH）3　Al（OH）3＋OH－===AlO

＋2H2O

Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

（4）NaOH　Mg（OH）2

B组　综合强化练

1．（2019·惠州月考）元素周期表中前三周期部分元素的原子序数与常见价态的关系图如下。

若用原子序数表示对应元素，下列说法中不正确的是（　　）

A．a与d的非金属性比较：

d

B．原子半径大小：

b＞c＞a＞d＞e

C．a可以形成两种氢化物

D．b、c、e的最高价氧化物对应水化物之间均可反应

答案　B

解析　根据分析可知，a为O，b为Na，c为Al，d为P，e为Cl，同一主族从上到下非金属性逐渐减弱，同一周期从左向右非金属性逐渐增强，则非金属性：

O＞S＞P，即非金属性：

a＞d，故A正确；同一周期从左向右原子半径逐渐减小，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径大小为：

b＞c＞d＞e＞a，故B错误；O可以形成H2O和H2O2两种氢化物，故C正确；Na、Al、Cl的最高价氧化物对应水化物分别为NaOH、氢氧化铝和高氯酸，由于氢氧化铝为两性氢氧化物，则NaOH、氢氧化铝和高氯酸之间均可反应，故D正确。

【考点】　位、构、性的考查

【题点】　位、构、性的考查

2．（2019·北师大附中高一期中）下列有关元素周期表和周期律的说法中，正确的是（　　）

A．F元素是原子半径最小的非金属元素

B．碳、硅位于金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料

C．X、Y属于同周期元素，若原子序数X

D．门捷列夫元素周期表有7个主族，7个副族，1个0族，1个Ⅷ族，共16纵列

答案　C

解析　F元素是第二周期主族元素中原子半径最小的非金属元素，但原子半径最小的非金属元素是氢元素，故A错误；碳不位于金属与非金属的交界处，碳的单质石墨能导电，是导体，而硅位于金属与非金属的交界处，可以做半导体材料，故B错误；X、Y属于同周期元素，若原子序数X

【考点】　元素周期表

【题点】　元素周期表

3．同一周期中，X、Y、Z三种元素，其气态氢化物稳定性按X、Y、Z的顺序不断增强，下列说法正确的是（　　）

A．非金属性：

X＞Y＞Z

B．原子半径：

X＞Y＞Z

C．它们氧化物对应水化物的酸性按X、Y、Z的顺序增强

D．气态氢化物的还原性按X、Y、Z的顺序增强

答案　B

解析　同周期三种元素的气态氢化物稳定性不断增强，它们的原子序数逐渐增大，根据元素周期律可推知非金属性：

X＜Y＜Z，A项错误；原子半径：

X＞Y＞Z，B项正确；最高价氧化物对应水化物的酸性按X、Y、Z的顺序增强，C项错误；气态氢化物的还原性按X、Y、Z的顺序减弱，D项错误。

【考点】　元素周期律

【题点】　元素周期律

4．（2019·哈尔滨尚志中学期中）四种主族元素的离子aXm＋、bYn＋、cZn－和dRm－（a、b、c、d为元素的原子序数），它们具有相同的电子层结构，若m＞n，则对下列叙述的判断正确的是（　　）

①a－b＝m－n

②元素的原子序数a＞b＞c＞d

③元素非金属性Z＞R

④最高价氧化物对应水化物的碱性X＞Y

A．②③B．③

C．①②③④D．①②③

答案　D

解析　金属元素的原子失去电子变为阳离子，非金属元素的原子获得电子变为阴离子，原子失去或获得的电子越多，其所带的电荷就越多，根据题意可得：

a－m＝b－n，整理可得a－b＝m－n，①正确；由于这几种离子的电子层结构相同，aXm＋、bYn＋是阳离子，失去的电子m>n，所以原子序数a＞b；cZn－和dRm－是阴离子，得到的电子m>n，所以原子序数c>d，阳离子的原子序数大于阴离子的原子序数，所以元素的原子序数a>b>c>d，②正确；同一周期的元素，原子序数越大，元素非金属性越强，由于Z的原子序数大于R的原子序数，所以非金属性Z＞R，③正确；同一周期的元素，原子序数越大，元素的金属性就越弱，原子序数X＞Y，所以最高价氧化物对应水化物的碱性Y＞X，④错误。

【考点】　元素的推断

【题点】　元素的推断与位构性的考查

5．（2019·城阳三中期中）X、Y、Z、W四种短周期主族元素的原子序数依次增大，X在短周期主族元素中原子半径最大，Y是地壳中含量最高的金属元素，Z的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4。

下列说法正确的是（　　）

A．X的单质和水反应的离子方程式为：

X＋H2O===X－＋OH－＋H2↑

B．气态氢化物的稳定性：

Z＜W

C．最高价氧化物对应水化物的碱性：

X＜Y

D．Y的氧化物是碱性氧化物

答案　B

解析　X在短周期主族元素中原子半径最大，即X为Na，Y是地壳中含量最高的金属元素，即Y为Al，Z的最高正化合价与最低负化合价代数和为4，即Z为S，四种元素原子序数依次增大，即W为Cl，然后进行分析；Na与H2O反应的离子方程式为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，故A错误；同周期元素从左向右非金属性增强，即HCl比H2S稳定，故B正确；金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，同周期元素从左向右金属性逐渐减弱，即Na的金属性强于Al，NaOH的碱性强于Al（OH）3，故C错误；Al2O3为两性氧化物，故D错误。

【考点】　元素的推断

【题点】　元素的推断与位构性的考查

6．如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法不正确的是（　　）

A．原子半径：

Z>Y>X

B．气态氢化物的稳定性：

R>W

C．WX3为酸性氧化物

D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应

答案　A

解析　X没有最高正价，则X为氧元素。

根据短周期元素的主族序数＝元素的最高正价数可推断：

Y为钠元素，Z为铝元素，W为硫元素，R为氯元素。

原子半径：

Y（Na）>Z（Al）>X（O），A不正确；气态氢化物稳定性：

R（HCl）>W（H2S），B正确；WX3（SO3）与H2O化合生成H2SO4,SO3是酸性氧化物，C正确；Y（Na）和Z（Al）对应的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH与Al（OH）3，二者能发生反应：

NaOH＋Al（OH）3===NaAlO2＋2H2O，D正确。

7．（2020·北京顺义区高一检测）下表列出了①～⑪种元素在元素周期表中的位置：

族

周期　　

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

一

①

二

②

③

④

⑤

三

⑥

⑦

⑧

⑨

⑩

四

⑪

请按要求回答下列问题：

（1）画出这11种元素中，非金属性最强的元素的原子结构示意图________________________。

（2）元素④⑤⑩分别和①形成的气体化合物中，最稳定的是（填化合物的化学式）____________。

（3）元素⑨⑩⑪的最高价氧化物的水化物中，酸性最强的是（填化合物的化学式）____________。

（4）在盛有水的小烧杯中加入元素⑩的单质，发生反应的离子方程式：

____________________。

（5）请从原子结构的角度解释，解释元素⑩的非金属性比元素⑪强的原因_________________。

答案　

（1）

（2）HF　（3）HClO4　（4）Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO　（5）Cl和Br在同一主族，Br比Cl多一个电子层，Br原子半径大，得电子能力弱

解析　由元素在周期表中的位置可知，①为H、②为C、③为N、④为O、⑤为F、⑥为Na、⑦为Mg、⑧为Al、⑨为