第一章第二节第2课时 元素周期表和元素周期律的应用.docx

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第一章第二节第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

　1.知道元素周期表的简单分区。

　2.进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。

　3.了解元素的原子结构、周期表中的位置与元素性质的关系。

　4.体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导意义。

知识点一　元素周期表的分区及元素化合价规律[学生用书P16]

阅读教材P17～P18，思考并填空。

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增强　②增强　③增强　④增强　⑤Al　⑥Si　⑦金属　⑧非金属

2.元素化合价规律

1．判断正误

（1）根据元素周期律可知金属性最强的是钫，非金属性最强的是氦。

（　　）

（2）金属不可能具有非金属性，非金属不可能具有金属性。

（　　）

（3）锗元素属于金属元素，但也具有一定的非金属性。

（　　）

（4）铝元素属于两性元素，既能与酸反应又能与碱反应。

（　　）

（5）第三周期主族元素的最高正化合价等于它们主族序数。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√

2．连连看

（1）原子半径最小的元素　　　　　　　　A．Si

（2）非金属性最强的元素　　　B．H

（3）既有金属性，又有非金属性的元素C．P

（4）最低负价为－3的元素　　　D．F

（5）最高正价与最低负价绝对值之

E．S

差为4的元素

答案：

（1）－B　

（2）－D　（3）－A　（4）－C　（5）－E

3．下列说法正确的是（　　）

A．SiH4比CH4稳定

B．O2－半径比F－的小

C．Na和Cs属于第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na强

D．P和As属于第ⅤA族元素，H3PO4酸性比H3AsO4的弱

解析：

选C。

A项，非金属性：

C＞Si，故稳定性：

CH4＞SiH4；B项，O2－和F－核外电子排布相同，据“序大径小”原则知半径：

O2－＞F－；D项，非金属性：

P＞As，故酸性：

H3PO4＞H3AsO4。

　同一元素的“位—构—性”关系可表示如下：

应用“位置—结构—性质”三者的关系解答问题时要注意以下几个方面：

1．原子结构

元素在周期表中的位置

结构

位置

2．原子结构

元素的化学性质

（1）最外层电子数越少，电子层数越多→越易失电子，还原性越强。

（2）最外层电子数越多，电子层数越少→越易得电子，氧化性越强。

3．元素在周期表中的位置

原子结构和元素性质

同主族：

）,\s\do5（[从上到下（位置）]））

　（2015·高考福建卷）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，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。

下列说法不正确的是（　　）

A．原子半径：

W>Z>Y>X

B．最高价氧化物对应水化物的酸性：

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

[解析]　根据题中信息知X为N，Y为O，Z为Si，W为P。

原子半径：

Si>P>N>O，故A错误；最高价氧化物对应水化物的酸性：

HNO3>H3PO4>H2SiO3，故B正确；最简单气态氢化物的热稳定性：

H2O>NH3>PH3>SiH4，故C正确；N、P、Si的最高化合价分别与其主族序数相等，故D正确。

[答案]　A

（1）试画出例1中W的原子结构示意图，其原子结构与该元素在周期表的位置有什么关系？

（2）例1中X、Y离子还原性相对强弱顺序如何？

请解释原因。

答案：

（1）

；周期序数＝电子层数，主族序数＝最外层电子数。

（2）还原性：

N3－＞O2－；原因：

N3－离子半径大于O2－离子半径，即原子核对最外层电子吸引力：

O2－＞N3－，所以N3－容易失电子，还原性比O2－强。

　　元素化合价规律及应用

1．某元素X的气态氢化物化学式为H2X，下面的叙述不正确的是（　　）

A．该元素的原子最外电子层上有6个电子

B．该元素最高正价氧化物的化学式为XO2

C．该元素是非金属元素

D．该元素最高正价氧化物对应水化物的化学式为H2XO4

解析：

选B。

根据元素X的化学式H2X，元素X显－2价，位于周期表中第ⅥA族，原子最外层有6个电子；最高正价氧化物的化学式为XO3，最高正价氧化物对应水化物的化学式为H2XO4；存在气态氢化物的元素为非金属元素。

2．元素R的最高价含氧酸的化学式为HnRO2n－2，在其气态氢化物中，R元素的化合价为（　　）

A．－10＋3n　　　　　　　　　　B．－6＋3n

C．－（12－3n）　　　D．－（4－2n）

解析：

选C。

由题意知，R元素的最高正化合价为＋[2（2n－2）－n]，即＋（3n－4），则在其气态氢化物中化合价为－[8－（3n－4）]＝－（12－3n），选C。

3．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：

元素代号

X

Y

Z

W

原子半径/pm

160

143

70

66

主要化合价

＋2

＋3

＋5、＋3、－3

－2

下列叙述正确的是（　　）

A．X、Y元素的金属性：

X

B．一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2

C．Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水

D．一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来

解析：

选D。

W是O元素，Z是N元素，Y是Al元素，X是Mg元素。

A项，元素金属性：

Mg>Al。

B项，一定条件下，N2和O2直接化合只能生成NO。

C项，Al（OH）3不溶于稀氨水。

D项，NH3在纯氧中点燃可生成N2：

4NH3＋3O2

2N2＋6H2O。

　元素“位—构—性”之间的关系

4．下表是元素周期表中短周期的一部分。

已知A元素原子的最外层电子数比其电子层数的3倍还多。

下列关于表中六种元素的说法正确的是（　　）

X

A

M

Y

Z

N

A.X的单质在空气中可以燃烧

B．X、Y、Z三种元素中Y元素形成的单核阴离子半径最大

C．其最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是A元素

D．A单质通入NaZ溶液中，根据反应现象可证明A、Z非金属性的相对强弱

解析：

选B。

由题意可知，A为第二周期元素，又因A元素原子的最外层电子数比其电子层数的3倍还多，得A的最外层电子数为7，所以A为氟元素。

X元素为氧，O2不能燃烧，只能助燃，A项错误；X、Y、Z三种元素分别为O、S、Cl，它们形成的单核阴离子中S2－的半径最大，B项正确；其最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是Z（Cl）元素，C项错误；F2通入NaCl溶液时，F2与H2O反应，不能与NaCl反应生成Cl2，D项错误。

5.

W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知（　　）

A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y

B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y

C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y

D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性

解析：

选A。

W、X、Y、Z均为短周期元素，且W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，则W为N元素，结合四种元素在周期表中的相对位置可知，X为O元素，Y为S元素，Z为Cl元素。

B项，Cl元素的非金属性强于S元素，则Cl元素最高价氧化物对应水化物的酸性一定强于S元素最高价氧化物对应水化物的酸性，但Cl元素的低价态氧化物对应水化物的酸性不一定强于S元素，如HClO的酸性比H2SO3的弱。

C项，O元素的非金属性比S元素强，O2的氧化性强于S单质，则O2－的还原性比S2－弱。

D项，Cl2中Cl元素为0价，处于中间价态，与强氧化剂（如酸性KMnO4溶液等）反应表现还原性，与强还原剂（如Fe、H2等）反应表现氧化性，Cl2与NaOH溶液的反应中，Cl2既表现氧化性又表现还原性。

6．四种短周期元素在周期表中的相对位置如图所示，其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。

X

Y

Z

W

请回答下列问题：

（1）元素Z位于周期表中第________周期第______族。

（2）这些元素的氢化物中，水溶液碱性最强的是

________________________________________________________________________

（写化学式）。

12．甲～辛等元素在周期表中的相对位置如下表。

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。

下列判断不正确的是（　　）

甲

乙

丙

丁

戊

己

辛

庚

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．单质己可作半导体材料

解析：

选A。

由戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，知戊为C，甲与戊的原子序数相差3，故甲为Li。

甲、乙、丙同主族，则乙为Na，丙为K，丁为Ca，金属性：

丁＞乙>甲，A错误；根据电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小，得原子半径：

辛>己>戊，B正确；丙、庚同属第四周期，第四周期有10种过渡元素，甲与戊的原子序数相差3，故丙与庚的原子核外电子数相差13，C正确；己为硅元素，单质硅可作半导体材料，D正确。

13．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的位置如下表所示，其中X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半，则下列说法中正确的是（　　）

X

Y

Z

W

Q

A．钠与W可能形成Na2W2化合物

B．由Z与Y组成的物质在熔融时能导电

C．W得电子能力比Q强

D．X有多种同素异形体，而Y不存在同素异形体

解析：

选A。

X元素的原子内层电子数是最外层电子数的一半，而原子的最外层电子数不超过8个，则X为C元素，结合五种元素的相对位置关系，从而可知，Y为O元素，Z为Si元素，W为S元素，Q为Cl元素。

O和S元素同处ⅥA族，类比Na和O元素形成化合物Na2O2，推测Na和S元素可形成化合物Na2S2，A项正确。

Si和O元素形成的SiO2为共价化合物，在熔融状态下不导电，B项错。

Cl元素的非金属性比S元素的强，则Cl原子得电子能力比S原子强，C项错。

C元素可形成金刚石、石墨、C60等多种同素异形体，O元素可形成O2、O3等同素异形体，D项错。

14．如图是元素周期表中原子序数小于20的9种元素单质的沸点与原子序数的关系，图中原子序数是连续的。

试根据上图，回答下列问题：

（1）组成H的元素在周期表中的位置是________________________________________________________________________。

（2）组成A～I的元素中，最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是________（写化学式，下同）；气态氢化物最稳定的是________；上述两种物质在水溶液中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。

（3）E、F两种元素相比，非金属性较强的是________（写元素符号），请你列举一个事实加以说明：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

解答本题的关键是，根据沸点变化趋势，找出对应的元素。

突破口在于：

沸点低于0℃的物质常温下是气体。

在图中，有原子序数相连的两种元素的单质常温下是气体，这两种单质只能是Cl2、Ar，则图中A～I各点依次表示Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl2、Ar、K。

（1）H是Ar，Ar元素位于第三周期0族。

（2）组成A～I的元素中，金属性最强的是K，非金属性最强的是Cl。

（3）P和S中，S的非金属性较强。

可通过比较其最高价含氧酸的酸性来比较其非金属性。

答案：

（1）第三周期0族

（2）KOH　HCl　H＋＋OH－===H2O

（3）S　H2SO4是强酸而H3PO4是中强酸（或酸性H2SO4＞H3PO4）（答案合理即可）

15．A、B、C、D、E、F为六种20号以前的元素，其核电荷数依次增大，A、B同周期，两者相隔一种元素；B、E同主族相邻，A、B、E三种元素的核电荷数之和为30。

C是所有短周期中金属性最强的元素，C、F能形成CF型化合物。

元素D的最高价氢氧化物是两性氢氧化物。

请回答：

（1）写出各元素名称：

A________；B________；C________________________________________________________________________；

D________；E________；F________。

（2）A、E、F最高价氧化物的水化物酸性由强到弱的顺序：

________________________。

比较C、D最高价氧化物的水化物碱性由强到弱的顺序：

________________________________________________________________________。

（3）比较A、B气态氢化物的稳定性：

________。

比较E、F氢化物的还原性：

____________。

解析：

由A、B、E为20号以前的元素，其核电荷数依次增大，A、B同周期，两者相隔一种元素，B、E同主族相邻，A、B、E三种元素的核电荷数之和为30，所以设元素B的核电荷数为x，则元素A的核电荷数为x－2，元素E的核电荷数为x＋8，故3x＋6＝30，解得，x＝8，因此，元素A为碳，B为氧，E为硫。

C是所有短周期中金属性最强的元素，故元素C为钠，又有C、F能形成CF型化合物，故F为氯元素，而元素D的最高价氢氧化物是两性氢氧化物，故D是铝元素。

答案：

（1）碳　氧　钠　铝　硫　氯　

（2）HClO4＞H2SO4＞H2CO3　NaOH＞Al（OH）3　（3）H2O＞CH4　H2S＞HCl

（3）X和W最高价氧化物对应水化物的酸性较强的是______________________（写化学式）。

（4）Y的最高价氧化物的化学式为

________________________________________________________________________。

解析：

根据周期表结构知，Z只能是第三周期元素，设其最外层电子数为x，则有2＋8＋x＝3x，x＝5，即Z为P元素，可以判断X是C元素，Y是N元素，W是S元素。

（1）P位于第三周期第ⅤA族；

（2）元素的气态氢化物分别是CH4、NH3、PH3和H2S，水溶液碱性最强的是NH3；

（3）C和S最高价氧化物对应水化物分别为H2CO3和H2SO4，H2SO4酸性较强；

（4）N元素最高正价为＋5价，最高价氧化物的化学式为N2O5。

答案：

（1）三　ⅤA　

（2）NH3　（3）H2SO4　（4）N2O5

知识点二　元素周期表和元素周期律的应用[学生用书P18]

阅读教材P18，思考并填空。

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强弱（或大小）。

2．应用于元素“位置—结构—性质”的相互推断。

3．预测新元素：

为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。

4．寻找新物质：

（1）在金属与非金属分界线附近寻找半导体材料。

（2）研究氟、氯、硫、磷附近元素，制造新农药。

（3）在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。

1．连连看

答案：

①－c　②－a　③－b

2．判断正误

（1）F、Cl同主族，类比Cl2的性质可推出F2在反应中既可作氧化剂，也可作还原剂。

（　　）

（2）锗也可以作半导体材料。

（　　）

（3）在周期表中的氯、硫、磷附近探索研制农药的元素，所以这几种元素的化合物都有毒。

（　　）

（4）根据Ba（OH）2易溶，Ca（OH）2微溶，Mg（OH）2难溶，推知Be（OH）2难溶。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√

3．依据元素周期律及元素周期表知识，下列推断正确的是（　　）

A．酸性：

H2SiO3＞H2CO3

B．热稳定性：

H2Se＞H2S＞H2O

C．碱性：

CsOH＞Ca（OH）2

D．若离子半径：

R2－＞M＋，则原子序数：

R＞M

解析：

选C。

由于非金属性：

C＞Si，故酸性：

H2SiO3＜H2CO3，A错误；非金属性：

O＞S＞Se，则热稳定性：

H2Se＜H2S＜H2O，B错误；由于金属性：

Cs＞K＞Ca，故碱性：

CsOH＞KOH＞Ca（OH）2，C正确；在电子层数相同的情况下，原子序数小的微粒半径大，D错误。

元素推断题的“突破口”

（1）主族元素在周期表中的特殊位置

①族序数等于周期数的元素：

H、Be、Al。

②族序数等于周期数2倍的元素：

C、S。

③族序数等于周期数3倍的元素：

O。

④周期数是族序数2倍的短周期元素：

Li。

⑤周期数是族序数3倍的短周期元素：

Na。

⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：

H、C、Si。

⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：

S。

⑧除H外，原子半径最小的元素：

F。

⑨最高价不等于族序数的元素：

O、F。

（2）主族元素性质、存在和用途的特殊性

①形成化合物最多的元素（或单质是自然界硬度最大的元素、气态氢化物中氢的质量分数最大的元素）：

C。

②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。

③氢化物在通常状况下呈液态的元素：

O。

④最活泼的非金属元素（或无含氧酸的非金属元素、其无氧酸可腐蚀玻璃的元素、其气态氢化物最稳定的元素、阴离子的还原性最弱的元素）：

F。

⑤最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素：

Cl。

⑥最易着火的非金属元素的单质，其元素是：

P。

⑦最轻单质所含的元素：

H；最轻金属单质所含的元素：

Li。

⑧单质常温下呈液态的元素：

Br、Hg。

⑨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：

Al。

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。

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。

常见的能形成同素异形体的元素：

C、P、O、S。

　元素推断题解题关键是找“突破口”，物质的特殊性质、反应，特殊反应现象、条件等均可作为“突破口”。

　A、B、C、D四种元素，它们原子的核电荷数均小于18，且依次递增，A原子核内仅有一个质子；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等；A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍。

（1）试推断它们各是什么元素，写出它们的元素符号：

A________，B________，C________，D________。

（2）画出D的离子结构示意图________，B元素在周期表中的位置是________________。

（3）由这四种元素组成的三核10电子的分子为______，四核10电子的分子是________。

（4）试写出一个证明B、C非金属性强弱的化学方程式：

____________________________________________________________________________________。

[解析]　由A原子核内只有一个质子，可确定A是氢元素。

由D元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍可知D为氧元素，进一步可确定B是碳元素，C是氮元素。

三核10电子的分子是H2O，四核10电子的分子是NH3。

[答案]　

（1）H　C　N　O　

（2）

第二周期第ⅣA族　（3）H2O　NH3　（4）CaCO3＋2HNO3===Ca（NO3）2＋CO2↑＋H2O

　例2中：

（1）若A、D两元素能组成18电子的分子，则该分子式如何书写？

（2）B、C、D气态氢化物的稳定性相对大小顺序是什么？

答案：

（1）H2O2。

（2）稳定性：

H2O＞NH3＞CH4。

　　元素周期律和元素周期表的应用

1．如图是元素周期表的轮廓图，图中标出了四个不同的区域。

人们寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料的区域应是（　　）

解析：

选B。

在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。

2．运用元素周期律分析下面推断，其中不正确的是（　　）

①H－的半径比Li＋的半径大

②砹（At）为有色固体，HAt不稳定

③锂（Li）在氧气中剧烈燃烧，产物是Li2O2，其溶液是一种强碱

④硫酸锶（SrSO4）是难溶于水的白色固体

⑤硒化氢（H2Se）是无色、有毒、比H2S稳定的气体

A．①②④　　　　　　　　　　　B．③⑤

C．②④⑤　　　D．③④

解析：

选B。

H－和Li＋具有相同的电子层结构，所以原子序数小的H－半径大（“序小径大”）；HAt的稳定性比HI还差；锂（Li）在氧气中剧烈燃烧，产物是Li2O；SrSO4类似BaSO4；H2Se是无色、有毒、稳定性比H2S差的气体。

3．镭是元素周期表中第七周期第ⅡA族元素，关于其叙述不正确的是（　　）

A．镭在化合物中呈＋2价

B．单质能与水反应生成H2

C．镭的金属性比钙弱

D．碳酸镭难溶于水

解析：

选C。

镭与钙均为第ⅡA族元素，且原子序数：

镭>钙，故金属性：

镭>钙。

4．A、B、C、D、E是五种常见短周期元素，D元素与A、B、C三种元素均可按1∶1、1∶2（或2∶1）的原子个数比组成X、Y两类物质；E的某种价态的含氧酸在一定条件下分解可得到D的单质D2，且E的最高正化合价为＋7。

回答下列问题：

（1）由上述条件可以推出的元素是________________________（写出其代号及名称）。

（2）若上述X、Y类物质间存在转化关系：

X＋Y―→Z（化合物）＋D2，且参与反应的X、Y中各元素原子的最外层电子数均为8，则该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________

______________________。

（3）若A与B或C均能形成10电子微粒，则该微粒不可能是________（填序号）。

A．CH4　　　B．NH

C．H2O　　　D．HF

（4）若A、B、D三种元素能形成常见的酸M和碱N，已知N只能存在于溶液中，又知M与N反应可得到农业上常用的一种化肥，则M、N的化学式分别为

_______________________________________________________________________。

解析：

（1）容易判断出E是Cl。

氯的某种价态的含氧酸在一定条件下分解可得到D的单质（D2），则D是氧。

氧与A、B、C均可按原子数目比为1∶1、1∶2（或2∶1）形成X、Y两类物质，则可判断A、B、C可能是H、C、N或Na。

因此，D、E能够确定，但A、B、C不能确定。

（2）根据上述分析知，X、Y可能是H2O2、H2O，CO、CO2，NO、NO2（N2O4），Na2O2、Na2O。

这些物质中，相互反应生成氧气的有Na2O2与H2O、Na2O2与CO2，由于H2O分子中H原子最外层电子数不是8，所以排除。

（3）A、B、C中没有O和F，因此符合要求的10