高一化学人教必修二学案1-2-3元素周期表和元素周期律的应用

第3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化合价规律1．元素周期表的金属区和非金属区(1)分界线的划分：沿着周期表中B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线，斜线的左面是金属元素，右面是非金属元素。(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)周期表的左下方是金属性最强的元素，是铯元素(放射性元素除外)；右上方是非金属性最强的元素，是氟元素；最后一个纵行是0族元素。2．元素化合价与元素在周期表中位置的关系(1)主族元素最高正化合价＝主族序数＝最外层电子数。(2)非金属元素的化合价①最高正价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数。②最低负价等于使它达到8电子稳定结构所需要得到的电子数。③最高正价与最低负价绝对值之和等于8。素。(2)O、F原子半径小，原子核对外层电子的吸引能力强。F无正化合价，O无最高正价。例1下列对非金属元素(除稀有气体外)的相关判断正确的是()①非金属元素都是主族元素②单质在反应中都只能作氧化剂③氢化物常温下都是气态，所以都叫气态氢化物④氧化物常温下都可以与水反应生成酸⑤非金属元素R所形成的含氧酸盐(MaROb)中的R元素必定呈现正价A．②⑤B．①③C．①⑤D．②③④考点周期表的分区及化合价规律题点周期表中元素性质变化规律答案C解析①非金属元素(除稀有气体外)都是主族元素，正确；②单质在反应中不一定都只能作氧化剂，也可以作还原剂，错误；③氢化物常温下不一定都是气态，例如水是液态，错误；④氧化物常温下不一定都可以与水反应生成酸，例如二氧化硅，错误；⑤非金属元素R所形成的含氧酸盐(MaROb)中的R元素必定呈现正价，正确。例2下列元素最高正化合价依次增大的是()A．Al、Si、P、Cl B．C、N、O、FC．Si、P、S、Se D．Si、Al、Mg、Na考点元素周期表的分区及化合价规律题点化合价变化规律答案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。思维启迪(1)金属元素无负价，金属元素不能形成简单的阴离子；非金属元素除氢外，均不能形成简单的阳离子。(2)F无正化合价，O无最高正化合价。二、元素周期表和周期律的应用1．在生产生活中的应用例3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。ABAB①制半导体的元素(a)F、Cl、Br、N、S“三角地带”①②制催化剂的元素(b)金属与非金属元素的分界线附近②③制制冷剂的元素(c)相对原子质量较小的元素③④地壳中含量较多的元素(d)过渡元素④考点元素周期表和元素周期律的应用题点元素周期表在生产生活中的应用答案(b)(d)(a)(c)2．“位、构、性”关系模型(1)原子结构与元素在周期表中位置的关系结构eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(电子层数＝周期序数,最外层电子数＝主族序数))位置(2)原子结构与元素性质的关系结构eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(最外层电子数越少,电子层数越多))越易失电子单质还原性越强,\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(最外层电子数越多,电子层数越少))越易得电子单质氧化性越强))性质(3)位置、结构和性质的关系同周期(左→右)→最外层电子数递增→非金属性增强、金属性减弱同主族(上→下)→电子层数递增→非金属性减弱、金属性增强例4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＞QB．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q＜WC．原子半径：T＞Q＞RD．单质T与NaOH溶液不反应考点元素周期表和周期律的应用题点元素综合推断题答案D解析短周期元素中周期序数与族序数相等的元素是H、Be和Al，根据T在周期表中的相对位置，它只能是第三周期的Al，据此可以判断出其他元素如表所示：R(N)T(Al)Q(Si)W(S)氮元素的非金属性比硅元素的强，所以NH3比SiH4稳定，A正确；硫元素的非金属性比硅元素的强，所以H2SO4比H2SiO3的酸性强，B正确；同一周期随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，所以原子半径：Al＞Si＞P，同一主族随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，所以原子半径：P＞N，即Al＞Si＞P＞N，C正确；Al既能与酸反应，又能与NaOH溶液反应，D错误。思维启迪——陌生元素性质的推断(1)与同周期前、后元素相比较，依据同周期元素性质的递变规律推测元素的性质。(2)与同主族上、下元素相比较，依据同主族元素性质的递变规律推测元素的性质。(3)比较不同周期、不同主族元素的性质时，可借助“三角”规律进行推断。若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置，有关元素的各种性质均可排出顺序(但D不能参与排序)。①原子半径：C>A>B；②金属性：C>A>B；③非金属性：B>A>C。例5表中元素①～⑧均为短周期元素：①②③④⑤⑥⑦⑧原子半径/nm最外层电子数623常见化合价＋1－3、＋5－3、＋5焰色反应黄色单质的颜色黄绿色结合表中的有关信息，下列说法正确的是()A．元素⑥、②、⑧的金属性逐渐增强B．元素的非金属性：⑤＜④C．元素③、⑥都是碱金属元素D．元素⑧的单质是半导体答案C解析由④、⑦的常见化合价及原子半径可以推出④为P，⑦为N；①比⑦的半径略小，且最外层有6个电子，则①为O；⑥的焰色反应为黄色，则⑥为Na；③的常见化合价为＋1，且在8种元素中③的原子半径不是最小，则③应为Li，故②应为Mg；⑤的单质的颜色为黄绿色，则⑤为Cl；⑧的最外层有3个电子，结合原子半径，可知⑧为Al，元素⑥、②、⑧的金属性逐渐减弱，A项错误；元素的非金属性：⑤(Cl)＞④(P)，B错误；铝不是半导体，而是电的良导体，D项错误。例6W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数的变化如图。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的非金属性在同周期元素中最强。下列说法不正确的是()A．对应的简单离子的半径：X＜WB．对应的简单气态氢化物的稳定性：Y＜ZC．元素X、Z和W能形成多种化合物D．Y的最高价氧化物对应的水化物具有强酸性答案D解析根据题目所给信息可推出W为O，X为Na，Y为Si，Z为Cl。核外电子数相同的简单离子，原子序数越大，半径越小，可知对应的简单离子的半径：Na＋＜O2－，A项正确；元素的非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，故HCl的稳定性强于SiH4，B项正确；Na、Cl、O三种元素可以形成NaClO、NaClO3、NaClO4等多种化合物，C项正确；H2SiO3具有弱酸性，D项错误。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)最外层电子数相同的元素性质一定相似()(2)锗元素属于金属元素，但也具有一定的非金属性()(3)元素R的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2RO4，则其气态氢化物为H2R()(4)第三周期元素的最高正价等于它所处的主族序数()(5)元素所在的主族序数与最外层电子数之比为1的元素都是金属元素()(6)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数()(7)原子最外层电子数大于3(小于8)的元素一定是非金属元素()(8)某元素的离子的最外层与次外层电子数相同，该元素一定位于第三周期()(9)第三周期元素的主族序数等于它们的最高正化合价()考点元素周期表、周期律的应用题点元素周期表、周期律的综合应用答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)×(7)×(8)×(9)√2．(2018·河北深州高一月考)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考点元素周期律的应用题点同族元素的性质变化答案B解析某原子的最外层有7个电子，说明位于ⅦA族，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中最小的，故D说法正确。3．如图所示是元素周期表的一部分，下列说法中正确的是()A．元素的简单离子半径大小：④＞⑤＞②B．气态氢化物的稳定性：⑤＞②C．最高价氧化物对应水化物的酸性：⑥＞⑤D．元素的最高正化合价：③＝⑥考点元素推断题点由周期表中的位置推断元素答案C解析元素①～⑥分别为N、O、F、Al、S、Cl。离子半径：S2－＞O2－＞Al3＋，A项错误；非金属性越强则对应气态氢化物越稳定，最高价氧化物对应水化物的酸性也越强，故稳定性：H2O＞H2S，酸性：HClO4＞H2SO4，B项错误，C项正确；F无正价，D项错误。4．已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性。下列说法正确的是()A．X、Y、Z、W的原子半径依次减小B．W与Z只能形成一种化合物C．Z的最高价氧化物对应的水化物一定能溶于水D．若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3考点元素推断题点元素综合推断答案A解析结合题目描述，W、X、Y、Z之间的位置关系为eq\f(W,XYZ)，可知W位于第二周期，X、Y、Z位于第三周期，结合位置关系可知X、Y、Z、W的原子半径依次减小，A项正确；若W为氧元素，Z为硫元素，可形成SO2、SO3两种化合物，B项错误；如果W为碳元素，则Z为硅元素，硅的最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3，难溶于水，C项错误；W与Y的原子序数相差5，若W为氮元素，Y为镁元素，则二者形成化合物的化学式为Mg3N2，D项错误。5．(1)X元素的原子核外有2个电子层，其中L层有5个电子，该元素在周期表中的位置为__________________，其气态氢化物的化学式为______________，最高价氧化物的化学式为____________，该元素最高价氧化物对应水化物的化学式为__________________。(2)R为1～18号元素中的一种非金属元素，若其最高价氧化物对应水化物的化学式为HnROm，则此时R元素的化合价为____________，R原子的最外层电子数为________，其气态氢化物的化学式为__________。考点周期表的分区及化合价规律题点元素位置与化学式的关系答案(1)第二周期ⅤA族NH3N2O5HNO3(2)＋(2m－n)2m－nH8－2m＋nR解析(1)由X元素的原子结构可知，X为氮元素，其气态氢化物的化学式为NH3，最高价氧化物的化学式为N2O5，最高价氧化物对应水化物的化学式为HNO3。(2)R元素的最高正化合价为＋(2m－n)，则R原子的最外层电子数为2m－n，最低负价的绝对值为8－2m＋n，其气态氢化物的化学式为H8－2m＋nR。[对点训练]题组一元素周期表的分区及化合价规律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．事物的性质总在不断的发生明显的变化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考点元素周期表的分区及化合价规律题点周期表中元素性质变化规律答案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。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是第ⅣA族元素B．R的气态氢化物化学式为H2RC．R能形成两种氧化物RO2和RO3D．R的气态氢化物的水溶液显酸性考点元素周期表的分区及化合价规律题点元素在周期表中位置与化学式的关系答案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；硫可以形成SO2和SO3，C项正确；H2S的水溶液呈弱酸性，D项正确。题组二元素周期律的应用3．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交界线附近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考点元素周期律的应用题点元素周期表在生产生活中的应用答案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。4．碲(Te)是与O、S同主族的元素，位于第五周期。据此，推断碲的相关性质错误的是()A．碲的单质在常温下是固态B．碲的常见化合价是－2、＋4、＋6C．碲可能作半导体材料D．碲的氢化物H2Te很稳定考点元素周期律题点同族元素性质的变化与比较答案D解析第ⅥA族，从上到下，非金属性逐渐减弱，所以H2Te不稳定。5．Se、Br两种元素的部分信息如图所示，下列说法正确的是()A．原子半径：Br>Se>PB．还原性：S2－>Se2－>Br－C．Se在元素周期表中位于第四周期ⅥA族D．Se、Br位于同一主族考点元素周期律的应用题点同周期元素的性质变化与比较答案C解析由图示信息可知Se为34号元素，Br为35号元素，Se和Br位于同一周期且Se位于Br的左侧，原子半径：Se>Br，故A、D项错误；Se和S位于同一主族，且Se位于S的下一周期，故还原性：Se2－>S2－，B项错误；由图示信息可知Se位于第四周期ⅥA族，C项正确。6．(2018·寿光高一4月月考)近年来，我国在超导研究方面居世界领先地位，铊(Tl)是超导体的组成成分之一，铊位于第六周期ⅢA族，下列对铊的性质推导可能正确的是()①铊是易导电的银白色金属②Tl(OH)3是两性氢氧化物③Tl3＋的氧化能力比Al3＋的强④单质能跟稀HNO3反应生成硝酸盐A．①④ B．②③C．只有① D．只有④考点元素周期律的应用题点元素性质的预测答案A解析铊位于第六周期ⅢA族，与Al同族，同主族元素，随着原子序数增大，元素原子失电子能力逐渐增强，金属离子的氧化性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。故①④正确。7．镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系，它们的性质相似。例如，它们的单质在过量氧气中燃烧时均只生成正常的氧化物等，下列关于锂的叙述不正确的是()A．Li2SO4能溶于水B．LiOH是易溶于水、受热不分解的强碱C．Li遇浓硫酸不产生“钝化”现象D．Li2CO3受热分解，生成Li2O和CO2考点元素周期律的应用题点利用“对角线”关系推断元素的性质答案B解析根据题中信息，将镁的有关性质进行迁移应用，可推测锂的有关性质。由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性质推测相应的Li及其化合物的性质。MgSO4易溶于水，Mg(OH)2是难溶、易分解的中强碱，Mg与浓硫酸能发生反应，MgCO3受热易分解生成MgO和CO2，故B项不正确。8．利用元素周期律分析，下列说法错误的是()A．Ra位于元素周期表中第七周期ⅡA族，Ra(OH)2的碱性比Mg(OH)2的强B．As位于元素周期表中第四周期ⅤA族，AsH3的还原性比NH3的弱C．Cs的原子半径比Na的大，其与水反应比Na与水反应更剧烈D．Cl的核电荷数比Al的大，其原子半径比Al的小考点元素周期律的应用题点元素周期律的综合应用答案B解析同主族元素从上到下，随着原子序数的增大，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，第ⅡA族元素Mg和Ra，原子序数：Mg＜Ra，则碱性：Ra(OH)2＞Mg(OH)2，A正确；第ⅤA族元素N和As，原子序数：N＜As，则单质的氧化性：N2＞As，其氢化物的还原性：NH3＜AsH3，B错误；Cs比Na更易失去电子，其与水反应比Na与水反应更剧烈，C正确；Al和Cl属于同周期元素，且原子序数：Al＜Cl，则原子半径：Al＞Cl，D正确。题组三元素推断9．(2018·福建德化三校联考)已知砷元素符号为As，原子结构示意图如下，则下列对砷的结构及性质的说法错误的是()A．砷元素的原子序数是33B．砷的最高价氧化物对应水化物是一种强酸C．三氧化二砷既有氧化性又有还原性D．砷的非金属性比溴弱考点元素周期表和周期律的应用题点由原子结构推断元素的性质答案B解析原子序数＝核外电子数，所以砷元素的原子序数是33，故A正确；砷的最高价氧化物是As2O5，对应的水化物是HAsO3不是强酸，故B错误；三氧化二砷中的As为＋3价，属于中间价，所以既有氧化性又有还原性，故C正确；砷与溴在同周期，并且溴的原子序数比砷大，所以砷的非金属性比溴弱，故D正确。10．某元素X的气态氢化物与该元素的最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，则该元素不可能具有的性质是()A．在周期表中处于第三周期ⅦA族B．在周期表中处于第二周期ⅤA族C．该氢化物比PH3稳定D．常见化合价有－3、＋2、＋3、＋5等考点元素周期表和周期律的应用题点由元素的性质推断元素答案A解析X为N元素，处于第二周期ⅤA族，A项错误，B项正确；非金属性：N＞P，则X的氢化物比PH3稳定，C项正确；N元素的常见化合价有－3、＋2、＋3、＋5等，D项正确。11．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()YZXW：X＜Y＜ZB．气态氢化物的稳定性：X＞ZC．一定条件下Z、W都能与Mg反应形成化合物D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＞W考点元素推断题点由周期表中的位置推断元素答案C解析设元素Y的原子序数为y，则y＋y＋10＝3×(y＋1)，解得y＝7，则Y为氮元素、X为硅元素、Z为氧元素、W为氯元素。原子半径：Z＜Y＜X，A错误；气态氢化物的稳定性：X＜Z，B错误；氧元素、氯元素都能与Mg形成化合物，分别为MgO和MgCl2，C正确；最高价氧化物对应水化物的酸性：Y＜W，D错误。12．X、Y、Z是三种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是()A．元素非金属性由弱到强的顺序为Z＜Y＜XB．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4C．三种元素的气态氢化物中，Z的气态氢化物最稳定D．原子半径由大到小的顺序为Z＜Y＜X考点元素推断题点元素综合推断答案A解析X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，说明X是氧元素，则Y必然为硫元素，Z原子的核外电子数比Y原子少1，则Z为磷元素。它们在周期表中的位置如图。元素非金属性由弱到强的顺序为P＜S＜O，A项正确；S元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2SO4，B项错误；非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，因此X的气态氢化物最稳定，C项错误；根据元素周期律，原子半径由大到小的顺序为P＞S＞O，D项错误。[综合强化]13．(2018·福建永安4月联考)下表为元素周期表的一部分，表中序号分别代表某一元素。请回答下列问题。族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02⑦⑧⑩3①③⑤⑥⑨4②④(1)①～⑩中，最活泼的金属元素是________(写元素符号，下同)，最不活泼的元素是________。(2)①⑧的简单离子，其半径更大的是________(写离子符号)。(3)⑧⑨的气态氢化物，更稳定的是____________(填化学式)。(4)元素的非金属性：⑥________⑦(填“＞”或“＜”)。(5)①～⑨的最高价氧化物的水化物中：酸性最强的是____________(填化学式)；碱性最强的是__________________(填化学式)，该碱与⑤的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。考点元素周期表和周期律的应用题点元素周期表和周期律的综合应用答案(1)KNe(2)F－(3)HF(4)＜(5)HClO4KOHAl(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O解析(1)由表知最活泼的金属元素是在元素周期表中第ⅠA族，最下方的②为K元素，最不活泼的元素在元素周期表中的0族元素，由表知eq\o(○,\s\up1(10))为Ne。(2)由表知①为Na、⑧为F，他们的简单离子Na＋、F－的核外电子排布相同，且钠的原子序数比氟大，所以r(Na＋)＜r(F－)。(3)由表知⑧为F、⑨为Cl两者的气态氢化物分别为HF、HCl，根据非金属性越强其气态氢化物更稳定，所以HF更稳定。(4)⑥为Si，⑦为N元素，根据元素周期律，元素的非金属性：Si＜P＜N，所以Si＜N。(5)由表知①～⑨中最强的非金属元素是⑨为Cl，其最高价氧化物的水化物是HClO4，属于强酸并且酸性最强。由表知①～⑨中最强的金属元素是②为K，其最高价氧化物的水化物是KOH，属于强碱。由表知⑤为铝，最高价氧化物的水化物Al(OH)3与KOH反应的离子反应方程式为Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。14．(2018·吉林辽源4月月考)元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下图是元素周期表的一部分：(1)根据元素周期律，请你预测，H3AsO4、H3PO4的酸性强弱：H3AsO4________H3PO4(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)根据NaH的存在，有人提议可把氢元素放在第ⅦA族，那么根据其最高正价与最低负价的绝对值相等，又可把氢元素放在周期表中的第______族。(3)元素甲是第三周期金属元素中原子半径最小的元素，该元素的离子与过量氨水反应的离子方程式：___________________________________________