考点34元素的金属性和非金属性的变化规律

考点34元素的金属性和非金属性的变化规律【知识梳理】一、元素的金属性变化规律1．判断元素金属性强弱的方法①比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度。置换反应越容易发生，元素原子的失电子能力越强，元素的金属性越强。②比较元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。一般来说，碱性越强，元素原子失电子的能力越强，元素的金属性越强。2．钠、镁、铝与水或酸反应的实验探究实验内容实验现象及方程式实验结论将一小块钠放入滴有酚酞冷水的小烧杯中常温下，反应剧烈，酚酞变红色金属失电子的能力，即金属性：Na>Mg>Al将除去氧化膜的镁条、铝片分别放入滴有酚酞冷水的试管，然后加热试管①镁与水：常温下，没有明显的变化；加热，反应缓慢，酚酞变浅红色，化学方程式Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2↓＋H2↑②铝与冷水、热水看不到明显的变化将除去氧化膜的镁条、铝片分别放入盛有少量稀盐酸的试管①镁与稀盐酸：反应剧烈，生成大量气体，离子方程式：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑②铝与稀盐酸：反应较剧烈，生成气体，离子方程式：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑3．探究NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性强弱①实验操作实验操作沉淀溶解情况沉淀逐渐溶解沉淀逐渐溶解沉淀溶解沉淀不溶解相关反应方程式Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O实验结论NaOH是强碱，Mg(OH)2是中强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，三者的碱性依次减弱Na、Mg、Al失去电子的能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱。二、元素的非金属性变化规律1．判断元素非金属性强弱的方法①比较元素的单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性。一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。②比较元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。一般来说，酸性越强，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。2．硅、磷、硫、氯元素的非金属性强弱比较原子SiPSCl最高正价＋4＋5＋6＋7最低负价－4－3－2－1单质与H2化合的条件高温较高温度需加热点燃或光照从Si到Cl，与H2化合越来越容易气态氢化物的稳定性SiH4很不稳定PH3不稳定H2S较不稳定HCl稳定从Si到Cl，气态氢化物的稳定性越来越强最高价氧化物SiO2P2O5SO3Cl2O7最高价氧化物对应水化物的酸性强弱H4SiO4或H2SiO3弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4最强无机酸从Si到Cl，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强结论从Si到Cl，元素得电子能力逐渐增强，非金属性逐渐增强3．11～17号元素金属性、非金属性变化规律的根本原因元素原子核外电子层数相同时，随着核电荷数逐渐增加，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)，这种原子结构的变化，使原子核对最外层电子的吸引能力逐渐增强，元素原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。4．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。如化学反应中，Na失去一个电子，而Al失去三个电子，但Na的金属性比Al强。难失电子的原子，不一定得电子一定容易，如稀有气体原子难失电子，也难得电子。不一定所有的非金属元素都有最高价含氧酸，氧元素和氟元素没有最高价含氧酸。由H2SO4的酸性大于HClO的酸性，不可以推断S的非金属性大于Cl的非金属性，因为HClO不是Cl元素最高价氧化物对应的水化物，无法判断两者的非金属性强弱。5．元素周期律：随着元素核电荷数的递增，元素的原子半径(稀有气体元素除外)、元素的主要化合价(最高化合价和最低化合价)、元素的金属性和非金属性均呈现周期性变化。元素的性质随着元素核电荷数的递增呈现周期性变化的规律叫作元素周期律，元素原子核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。【对点例题】例1．(2023·重庆巴蜀中学期中)下列各组中化合物的性质比较，不正确的是()A．酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4B．碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3C．稳定性：PH3＞H2S＞HClD．非金属性：F＞O【答案】C【解析】元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，非金属性：Cl＞Br＞I，则酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，A项正确；元素金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强，金属性：Na＞Mg＞Al，碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，B项正确；元素非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，非金属性：Cl＞S＞P，稳定性：HCl＞H2S＞PH3，C项错误；从左到右，非金属性逐渐增强，非金属性：F＞O，D项正确。例2．镓(31Ga)与K位于元素周期表中同一周期，下列关于Ga的说法不正确的是A．质子数为31 B．原子半径比K的大C．位于元素周期表第ⅢA族 D．的碱性比强【答案】B【解析】A．镓的质子数为31，A项正确；B．同一周期原子序数越大半径越小，故K的原子半径比镓大，B项错误；C．Ga位于元素周期表第ⅢA族，C项正确；D．同主族金属元素，原子序数越大，金属性越强，元素对应的最高价水化物的碱性越强，故的碱性比强，D项正确；答案选B。【达标检测】1．（2023春·广东惠州·高一校联考阶段练习）下列有关性质的比较能用元素周期律解释的是A．酸性：HCl＞H2SO3 B．沸点：H2O＞H2SC．碱性：NaOH＞Mg(OH)2 D．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3【答案】C【解析】A．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，无氧酸的酸性和元素的非金属性无关，所以酸性HCl>H2SO3不能用元素周期律解释，故A不选；B．水分子间可以形成氢键，H2S分子间作用力为范德华力，氢键比化学键弱，但比范德华力强，氢键会使物质的沸点升高，所以H2O沸点高于H2S，不能用元素周期律解释，故B不选；C．元素的金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性：Na>Mg，则碱性：NaOH>Mg(OH)2，能用元素周期律解释，故C选；D．碳酸氢盐易分解，碳酸盐难分解，所以热稳定性：Na2CO3>NaHCO3，不能用元素周期律解释，故D不选；答案为：C。2．（2023春·山东青岛·高一青岛二中校考期中）下列关于元素周期表及周期律的叙述中错误的有①按的顺序，单质氧化性逐渐减弱，故前面的卤素单质可将后面的卤素从它们的盐溶液里置换出来②研制农药通常考虑元素周期表过渡元素③碲化氢()是无色、有毒，比稳定的气体④ⅠA族元素(除H外)全部是金属元素，第ⅢA族位于元素周期表第13纵列⑤元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素⑥Sr位于ⅡA族，推测为强碱，高温下能分解A．3个 B．4个 C．5个 D．6个【答案】B【解析】①按的顺序，单质氧化性逐渐减弱，但单质氟的活泼性很强，极易和水反应，故其单质不能将后面的卤素从它们的盐溶液里置换出来，①错误；②研制农药通常考虑元素周期表中非金属元素部分，②错误；③同主族从上到下非金属性逐渐减弱，所以碲化氢()的稳定性比的稳定性弱，③错误；④ⅠA族元素(除H外)全部是金属元素，第ⅢA族位于元素周期表第13纵列，④正确；⑤元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素常用作半导体材料，副族和第Ⅷ族元素构成过渡元素，⑤错误；⑥Sr位于ⅡA族，在钙元素的上一周期，依据同主族元素递变规律可判断推测为强碱，高温下能分解，⑥正确；答案选B。3．（2023春·江西萍乡·高一统考期中）下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是A．非金属性：O＞N＞P B．酸性：H2SO3＞H2SiO3＞H2CO3C．碱性：KOH＞NaOH＞LiOH D．热稳定性：HF＞HCl＞HBr【答案】B【解析】A．周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的非金属性增强，非金属性：O＞N＞P，故A不符；B．周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的非金属性增强，最高价氧化物对应的水化物的酸性增强，H2SO3不是硫的最高价氧化物，酸性：H2SO3＞H2SiO3＞H2CO3，不能用元素周期律解释，故B符合；C．周期表中同主族从上到下，同周期从右到左，元素的金属性增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性增强，碱性：KOH＞NaOH＞LiOH，故C不符；D．周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的非金属性增强，元素的氢化物稳定性增强，热稳定性：HF＞HCl＞HBr，故D不符；故选B。4．（2023春·福建宁德·高一校联考期中）T、Q、R、W四种元素在元素周期表中所处位置如图，已知W能与氧元素形成化合物WO2，WO2中氧的质量分数为50%，且W原子中质子数等于中子数。下列说法错误的是QRTWA．简单气态氢化物的稳定性：Q<RB．T的最高价氧化物能与强酸溶液反应C．WO2分子中所有原子最外层均能满足8电子稳定结构D．Q与氧元素形成的化合物的种类不止一种【答案】C【分析】W能与氧元素形成化合物WO2，WO2中氧的质量分数为50%，则W的相对原子质量为32，W原子中质子数等于中子数，则W的质子数为16，W是S元素；根据T、Q、R、W四种元素在元素周期表中所处位置，可知T、Q、R分别是Al元素、C元素、N元素。【解析】A．同周期元素从左到右非金属性增强，简单气态氢化物的稳定性增强，稳定性：CH4<NH3，故A正确；B．Al2O3与盐酸反应生成氯化铝和水，故B正确；C．SO2分子中有一个的大π键，不满足8电子稳定结构，故C错误；D．C与氧元素形成的化合物有CO、CO2，故D正确；选C。5．（2023春·北京西城·高一北师大实验中学校考期中）下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是A．酸性： B．碱性：C．热稳定性， D．非金属性，【答案】A【解析】A．同周期从左到右元素的非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，则酸性由强到弱：HClO4＞H2SO4＞H2SiO3，A项错误；B．周期表中同主族从上到下，同周期从右到左，元素的金属性增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性增强，碱性：，B项正确；C．非金属性越强，氢化物的稳定性越强，非金属性O>S＞P，故热稳定性，C项正确；D．同周期元素，从左到右元素的非金属性依次增强，则元素的非金属性强弱顺序为F>O>N，故D不符合题意；故选A。6．（2023春·福建南平·高一统考期中）W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图。已知W在地壳中含量最高；X遇水剧烈反应；Y的单质可用于光伏发电；Z的最外层电子数比次外层电子数少1个。下列说法错误的是A．简单离子半径：X<WB．简单气态氢化物的稳定性：Y<ZC．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>ZD．形成的化合物中，各原子均达到8电子稳定结构【答案】C【分析】W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图。已知W在地壳中含量最高，则W为O；X遇水剧烈反应，其原子半径最大，则X为Na；Y的单质可用于光伏发电，则Y为Si；Z的最外层电子数比次外层电子数少1个，则Z最外层含有7个电子，其原子序数大于Si，则Z为Cl元素，以此分析解答。【解析】结合分析可知，W为O，X为Na，Y为Si，Z为Cl元素。A．电子层相同时，核电荷数越大离子半径越小，则简单离子半径：Na+＜O2，故A正确；B．非金属性Si＜Cl，则简单气态氢化物的稳定性：SiH4＜HCl，故B正确；C．非金属性Si＜Cl，最高价氧化物对应水化物的酸性：H2SiO3>HClO4，故C错误；D．Si、Cl形成的二元化合物为四氯化硅，四氯化硅分子中Si、Cl原子均满足8电子稳定结构，故D正确；故选C。7．（2023春·广东惠州·高一校联考阶段练习）继2022年诺贝尔生理或医学奖授予开发“古DNA技术”的科学家之后，最近科学家发现了迄今为止“最古老”DNA分子。DNA由C、H、O、N和P组成。下列说法错误的是A．DNA由短周期元素组成 B．上述元素中氢化物最稳定是H2O2C．热稳定性：H2O＞NH3＞PH3 D．酸性：H3PO4＞H2CO3【答案】B【解析】A．DNA由C、H、O、N和P组成，都为短周期元素，A正确；B．C、H、O、N和P元素中，O的非金属性最强，氢化物最稳定是，B错误；C．因为非金属性：，所以氢化物的热稳定性：，C正确；D．非金属性：，所以最高价含氧酸的酸性：，D正确；故选B。8．（2023春·江西南昌·高一南昌二中校考阶段练习）短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大。R元素的原子半径是短周期主族元素中最大；甲是由X、Y、Z、Q四种元素组成的酸式盐，甲中阳离子是一种5核10电子微粒：乙为上述五种元素中某种元素的最高价氧化物对应的水化物，甲与足量乙的溶液在一定条件下反应生成丙、丁、戊三种物质，室温下只有丁是气体。下列说法错误的是A．简单离子半径：Z>Q>RB．R与Q可形成核电荷数为62的化合物C．丙和戊的混合物可能呈酸性D．Z与R形成的化合物中，有一种可以与水反应生成两种碱【答案】B【分析】短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大。R元素的原子半径是短周期主族元素中最大，R是Na元素；甲是由X、Y、Z、Q四种元素组成的酸式盐，则X是H元素；甲中阳离子是一种5核10电子微粒，该微粒为：乙为上述五种元素中某种元素的最高价氧化物对应的水化物，甲与足量乙的溶液在一定条件下反应生成丙、丁、戊三种物质，室温下只有丁是气体，丁是CO2，甲是NH4HCO3、乙是HNO3，所以Y是C元素、Z是N元素、Q是O元素。【解析】A．电子层数相同，质子数越多半径越小，简单离子半径：N3>O2>Na+，故A正确；B．Na与O可形成Na2O、Na2O2，核电荷数都不是62，故B错误；C．NH4HCO3、HNO3反应生成硝酸铵、二氧化碳、水，丙和戊的混合物是NH4NO3溶液，呈酸性，故C正确；D．N与Na可形成的化合物Na3N，Na3N与水反应生成氢氧化钠、，故D正确；选B。9．（2023春·山东青岛·高一统考期中）如图是元素周期表的一部分，下列说法中正确的是A．元素①位于第2周期ⅥA族B．氢化物稳定性：④>②C．最高价氧化物对应水化物的酸性：⑤>④D．最高正价③=⑤【答案】C【分析】由各元素在周期表中的相对位置可知，①为N元素、②为O元素、③为F元素、④为S元素、⑤为Cl元素。【解析】A．氮元素位于元素周期表第2周期ⅤA族，故A错误；B．同主族元素，从上到下元素的非金属性依次减弱，氢化物稳定性依次减弱，则硫化氢的稳定性弱于水，故B错误；C．同周期元素，从左到右元素的非金属性依次增强，最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，则高氯酸的酸性强于硫酸，故C正确；D．周期表中处于右上角的氟元素的非金属性最强，不存在正化合价，故D错误；故选C。10．（2023春·四川成都·高一树德中学校考阶段练习）几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表所示，下列说法正确的是元素代号XYZMR原子半径()主要化合价+2+1+4，4+5，3+6，2A．最简单氢化物的稳定性：Z>RB．氢化物的沸点高低顺序为：M>ZC．煤的干馏产品中含M的简单氢化物D．最高价氧化物对应水化物的碱性强弱顺序为：X>Y【答案】B【分析】短周期元素中，R有+6、−2价，处于ⅥA族元素，则R为S元素、X、Y化合价分别为+2、+1价，则分别处于ⅡA族、IA族，且原子半径Y＞X＞硫，故X为Mg、Y为Na；M有+5、−3价，处于ⅤA族，原子半径小于硫的，故M为N元素，Z半径大于M小于X、Y，且化合价+4、4，则Z为C，据此分析解答；【解析】A．Z、R分别为C、S，非金属性C＜S，则气态氢化物稳定性：CH4＜H2S，，A不正确；B．M、Z分别为C、N，氨气可以形成分子间氢键，氢化物的沸点高低顺序为：NH3>CH4，B正确；C．M为C，煤干馏得到的产品主要有焦炭、煤焦油、粗苯、焦炉煤气、粗氨水等，不含C的简单氢化物，C不正确；D．X、Y、Z分别为Mg、Na，最高价氧化物的水化物分别为Mg(OH)3、NaOH，对应水化物的碱性强弱顺序为：Mg(OH)3<NaOH，D不正确；故选B。11．（2023春·福建厦门·高一福建省厦门第二中学校考阶段练习）下表列出了①~⑤五种元素在周期表中的位置：

族周期ⅠA01①ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2②③3④⑤⑥按要求回答下列问题：(1)元素⑥的最高正化合价是___________。(2)元素⑤在周期表中的位置是___________。(3)元素②和元素③的非金属性强弱关系是②___________③(选填“＞”或“＜”)；表中所列六种元素的单质，常温下为有色气体的是___________(填化学式)。(4)①~⑥六种元素中原子半径最大的是___________(填元素符号)。②③两种元素的最简单氢化物中最稳定的是___________(填化学式)(5)元素③与元素④能形成原子个数比为1：1的化合物Y，Y在常温下为固态，焰色反应为黄色，常用与呼吸面具中做供氧剂。写出Y与水反应的化学方程式：___________。【答案】(1)+7(2)第三周期ⅢA族(3)＜Cl2(4)NaH2O(5)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑【分析】根据各元素在元素周期表中的位置可知，①~⑥号元素分别为H、C、O、Na、Al、Cl。【解析】（1）元素⑥为Cl元素，最外层有7个电子，最高正化合价为+7价；（2）元素⑤为Al元素，位于第三周期ⅢA族；（3）同周期自左至右非金属性增强，所以非金属性②＜③；六种元素的单质，常温下为有色气体的是Cl2；（4）电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，所以原子半