高一化学新人教版同步精讲必修1第33讲周期表和周期律的应用

第33讲周期表和周期律的应用一、金属元素和非金属元素的分区1.沿着周期表中B、Si、As、Te、At跟Al、Ge、Sb、Po之间画一条虚线，虚线的左下方是金属元素，右上方是非金属元素。2.分界线附^g近的元素，既能表现出肯定的金属性，又能表现出肯定的非金属性。3.金属性最强的元素是铯元素（放射性元素除外）；非金属性最强的元素是氟元素（稀有气体不探讨）。二、元素周期表和元素周期律的应用1.依据“位—构—性”预料元素、物质的性质2.启发人们在肯定区域内找寻新物质①在金属与非金属分界线旁边找寻半导体材料，如Si、Ge、Ga等；②探讨氟、氯、硫、磷旁边的元素，制造新品种农药；③在过渡元素中找寻制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素，如Fe、Ni、Pt、Pd等。题型一：元素周期表和周期律的应用【变1-2】（2024·浙江·绍兴市教化教学探讨院模拟预料）已知前四周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如下所示，其中M的单质为淡黄色固体，常存在于火山喷口旁边。下列说法不正确的是QRZMXYA．的还原性强于 B．能从中置换出C．X、Y的单质可以作半导体材料 D．Y、Z、M的氧化物对应水化物的酸性依次增加【答案】D【分析】前四周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示，其中M的单质为淡黄色固体，常存在于火山喷口旁边，M是S，则Q是O，R是F，Z是P，Y是As，X是Ge，据此解答。【详解】依据以上分析可知X、Y、Z、M、Q和R分别是Ge、As、P、S、O、F。则A．S的非金属性强于P的，非金属性越强，相应氢化物的还原性越弱，则的还原性强于，A正确；B．氟单质是最活泼的非金属单质，与反应生成氟化氢和，B正确；C．Ge、As均位于元素周期表中金属和非金属的分界线旁边，因此其单质可以作半导体材，C正确；D．As、P、S的非金属性依次增加，其最高价氧化物对应水化物的酸性依次增加，其它氧化物的水化物的酸性不肯定增加，D错误；答案选D。【例2】（2024·辽宁试验中学高一阶段练习）如表是元素周期表的一部分，表中所列的每个字母分别代表某一元素。（1）表中所列元素中，属于短周期元素的有__种，属于主族元素的有___种。e元素在元素周期表中的位置是第__周期第__族。（2）下列___(填字母)元素的单质可能都是电的良导体。A．b、c、i B．a、g、k C．c、g、l D．d、e、f（3）i元素的最高价氧化物对应的水化物化学式为__。（4）l元素单质与b元素最高价氧化物对应的水化物溶液常温反应的离子方程式为：___。【答案】（1）911四ⅣB（2）D（3）H3PO4（4）Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O【分析】由元素周期表中元素的位置，可以a是H，b是Na，c是Mg，d是Sr，e是Ti，f是Al，g是C，h是Ge，i是P，j是O，k是Se，l是Cl，m是Ar。（1）由元素周期表中元素的位置，可以a是H，b是Na，c是Mg，d是Sr，e是Ti，f是Al，g是C，h是Ge，i是P，j是O，k是Se，l是Cl，m是Ar。第一、二、三周期为短周期，所以上述元素中H、Na、Mg、Al、C、P、O、Cl、Ar属于短周期元素，共9种；H、Na属于IA族，Mg、Sr属于IIA族，Al属于IIIA族，C、Ge属于IVA族，P属于VA族，O、Se属于VIA族，Cl属于VIIA族，即属于主族元素的有H、Na、Mg、Sr、Al、C、Ge、P、O、Se、Cl共11种；由周期表的结构和元素的位置可知e处于第四周期ⅣB族；（2）金属元素单质是电的良导体，选项中只有D中全部为金属元素，故选D；（3）i是P，最外层电子数为5，故最高正化合价为+5，其最高价氧化物对应的水化物化学式为H3PO4；（4）Cl2和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO、H2O，反应的离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。题型二：金属性/非金属性强弱推断【变3-2】（2024·吉林·东北师大附中高一阶段练习）下列事实不能作为元素的金展性或非金属性强弱推断依据的是（）A．Zn和Fe分别与稀硫酸反应，推断金属性强弱：Zn＞FeB．Mg投入CuCl2溶液中能置换出铜，Ba

投入CuCl2溶液中不能置换出铜，推断金属性强弱：Mg＞BaC．酸性：H2SiO3<HClO4，

推断非金属性强弱：Cl＞

SiD．依据O2、S分别与H2反应的难易程度，推断非金属性强弱：O＞S【答案】B【详解】A.Zn和Fe分别与稀硫酸反应，通过反应的猛烈程度可以推断金属性强弱：Zn＞Fe，A正确；B.Ba投入到氯化铜溶液中，钡与水反应，不发生金属间的置换反应，则不能比较Ba、Mg的金属性强弱，B错误；C.最高价含氧酸的酸性越强，对应元素的非金属性越强，酸性：H2SiO3<HClO4，可以推断非金属性强弱：Cl＞Si，C正确；D.非金属单质与氢气化合的难易程度，可比较非金属性强弱，氧气与氢气反应比硫与氢气反应猛烈，可推断非金属性：O＞S，D正确；答案选B。题型三：元素性质的预料【变4】（2024·河南·新乡市铁路高级中学高一阶段练习）应用元素周期律的有关学问，可以预料我们不熟识的一些元素的单质及其化合物的性质。下列预料中正确的是①第2周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性②砹(At)单质为有色固体，AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸③Li在氧气中猛烈燃烧，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．②④ B．②③④ C．①③⑤ D．②④⑤【答案】A【详解】①第2周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，HF水溶液为酸性、NH3水溶液呈碱性，CH4难溶于水，故错误；②与碘类比，砹(At)单质为有色固体，AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸，故正确；③Li在氧气中猛烈燃烧，产物是Li2O，其溶液是一种强碱，故错误；④与钡类比，硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体，故正确；⑤硒化氢(H2Se)是无色、有毒、没有H2S稳定的气体，故错误；故选A。题型四：元素推断与元素周期律【变6-2】（2024·辽宁沈阳·高一阶段练习）W、X、Y、Z为元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，W的单原子阳离子的水溶液中能使紫色石蕊试液显红色，X的最外层电子数为次外层电子数的三倍，Y的单质遇水猛烈反应生成H2，Z位于第三周期VIIA族。下列说法正确的是A．Y的单质在空气中燃烧后的产物中阳离子和阴离子的个数比为1：1B．Al在YXW的水溶液中不反应C．Z的单质具有强氧化性，可以和KSCN溶液一起用于检测Fe2+D．检验水溶液中Z的单原子阴离子的方法是在溶液中滴加AgNO3，看是否产生白色沉淀【答案】C【分析】W、X、Y、Z为元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，W的单原子阳离子的水溶液中能使紫色石蕊试液显红色，H+能使石蕊试液显红色，故W是H元素；X的最外层电子数为次外层电子数的三倍，X为O元素；Y的单质遇水猛烈反应生成H2，活泼金属与水反应产生氢气，故Y是Na元素；Z位于第三周期VIIA族，Z是Cl元素；据此分析解答。【详解】A．Na燃烧产物是Na2O2，是由Na+与以2：1的个数比构成，A错误；B．Al单质能与NaOH溶液反应，生成NaAlO2和H2，B错误；C．检验Fe2+，向取样中先滴加KSCN试剂，溶液为浅绿色，再滴加氯水，溶液变为血红色，证明原溶液中有Fe2+存在，C正确；D．检验Cl-，需滴加硝酸酸化，再滴加AgNO3溶液进行鉴定，D错误；答案选C。【例8】（2024·全国·高一课时练习）随原子序数递增，八种原子序数小于20的元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的改变如下图所示。

回答下列问题：(1)用于文物年头测定的元素，其核素符号为___________。(2)元素d、e、f、g简洁离子的半径由大到小的依次为___________(用离子符号表示)。(3)元素f的单质与元素e的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为___________。(4)元素h的单质的氧化性强于元素g的单质的氧化性的事实是___________(用离子方程式表示)。【答案】【分析】依据所给图示可知，x原子核外电子层数为1，y、z、d电子层数为2，e、f、g、h电子层数为3，再依据它们的化合价，可推知x为H，y、z、d分别为C、N、O，e、f、g、h分别为、、S、。【详解】依据分析可知：x为H，y、z、d分别为C、N、O，e、f、g、h分别为、、S、。(1)用于文物年头测定的元素，其核素符号为。(2)电子层数越多，离子半径越大，具有相同电子排布的离子中核电荷数大的离子半径小，则离子半径。(3)元素f的单质与元素e的最高价氧化物对应的水化物反应生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为。(4)单质之间的置换反应可比较氧化性的强弱，如。【题1】（2024·广西·平果二中高一期中）下列试验不能作为推断依据的是A．钠和镁分别与冷水反应，推断钠和镁金属性强弱B．依据HF和HCl的水溶液的酸性强弱推断氟与氯的非金属性的强弱C．比较Mg(OH)2与Al(OH)3的碱性强弱，推断镁与铝的金属性强弱D．往硅酸钠溶液中通入CO2产生白色沉淀，推断碳酸与硅酸的酸性强弱【答案】B【详解】A．钠与冷水比镁与冷水反应猛烈，因此钠的金属性强于镁，故A正确；

B．氢氟酸是弱酸，而盐酸是强酸，但是氟的非金属性要比氯的非金属性强，故Ｂ错误；C．金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱的碱性越强，镁的金属性强于铝，则碱性强弱：Mg(OH)2>Al(OH)3，故C正确；

D．强酸制弱酸，往硅酸钠溶液中通入CO2产生白色沉淀，说明碳酸的酸性强于硅酸的酸性,故D正确；故答案：B。【题2】（2024·云南省永善县第一中学高二期中）X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，下列说法正确的是A．原子半径： B．氧化物对应水化物的酸性W比Z强C．Y的简洁气态氢化物的稳定性较Z的弱 D．四种元素的单质中，Z的熔、沸点最高【答案】D【分析】X、Y、Z、W均为短周期元素，Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，则Y原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，所以Y为O元素，依据X、Y、Z、W在周期表中相对位置可知，X为N元素，Z为S元素，W为Cl元素，据此分析解答。【详解】依据分析可知，X为N，Y为O，Z为S，W为Cl元素。

A．同周期随原子序数增大原子半径减小，电子层越多原子半径越大，则原子半径：Z＞W＞X＞Y，故A错误；

B．非金属性W＞Z，则最高价氧化物对应水化物的酸性：W＞Z，B项没有指明是最高价氧化物对应的水化物，故B错误；

C．非金属性：Y＞Z，则Y的气态氢化物的稳定性较Z的强，故C错误；

D．S单质为固体，其他元素的单质为气体，Z的熔、沸点最高，故D正确；

故选：D。【题4】（2024·山西·康杰中学高二期中）M、N、X、Y为前二十号主族元素，M的一种原子的质子数等于中子数，由该原子构成M2气体标准状况下的密度为，M、X位于相邻主族，常温下X的单质为固体；N、Y位于同一周期，Y是前二十号主族元素中原子半径最大的元素。下列叙述正确的是A．原子半径比较：M<N B．金属性比较：N>YC．Y不与冷水发生反应 D．最简洁氢化物稳定性比较：X>M【答案】A【分析】M2的摩尔质量为，则M原子的摩尔质量为16g•mol-1，M的质子数即为8，M是O元素；M为VIA族元素，相邻主族为VA族和VIIA族，两族中属于前二十号元素的只有P元素单质常温下为固体，所以X是P元素；同周期左侧IA族元素原子半径最大，同主族周期数越大元素原子半径越大，所以Y元素为第四周期IA族19号元素K元素；N与Y元素同周期，又要满意前二十号元素，所以N为20号元素Ca元素；【详解】A．同主族元素原子序数递增，原子半径增大，同周期主族元素，原子序数递增，原子半径递减，所以原子半径由大到小应为Ca>Be>O，即M<N，描述正确，符合题意；B．同周期原子序数递增，金属性下降，所以K元素金属性更高，Y>N，描述错误，不符题意；C．Na单质可与冷水反应放出氢气，K元素金属性强于Na元素，故K单质也可与冷水放生反应，描述错误，不符题意；D．P元素非金属性弱于O元素，故PH3稳定性弱于H2O，描述错误，不符题意；综上，本题选A。【题5】（2024·湖南·双峰县第一中学高二开学考试）应用元素周期律的有关学问,可以预料我们不熟识的一些元素的单质及其化合物的性质。下列预料中正确的是①Be的最高价氧化物的水化物可能具有两性②Tl(对应元素位于第IIIA族)与盐酸和NaOH溶液作用均能产生氢气③At(第VIIA族元素)的单质为有色固体,AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸④Li在氧气中猛烈燃烧,产物是,其溶液是一种强碱溶液⑤(Sr位于第IIA族)是难溶于水的白色固体⑥是无色、有毒、比稳定的气体A．①②③④ B．②④⑥ C．①③⑤ D．②④⑤【答案】C【详解】①元素周期表中Be和Al处于对角线位置上，处于对角线的元素具有相像性，所以BeO、Be(OH)2可能均有两性，故①正确；②铊(Tl)与铝同主族，其单质能与盐酸反应，由于铊比铝活泼没有两性，所以不能与氢氧化钠反应，故②错误；③卤素单质都是有色物质，且随着原子序数增大其单质颜色加深，AgX中只有AgF易溶于水，其它卤化银既不属于水也不溶于稀硝酸，所以卤族元素At的单质为有色固体，AgAt可能不溶于水也不溶于稀硝酸，故③正确；④Li的活泼性小于Na，Li在氧气中燃烧生成Li2O，不会生成Li2O2，故④错误；⑤第IIA元素硫酸盐性质的递变规律，硫酸钡(BaSO4)是难溶于水的白色固体，则硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体，故⑤正确；⑥非金属性越强，气态氢化物越稳定，非金属性：S＞Se，则氢化物稳定性为：H2S＞H2Se，故⑥错误；所以正确的为：①③⑤；答案选C。【题6】（2024·全国·高三专题练习）X、Y、Z、M、Q、R是6种短周期元素，其原子半径及主要化合价如表：元素代号XYZMQR原子半径/nm0.1600.1430.1020.0890.0740.037主要化合价+2+3+6，-2+2-2+1（1）X、Y、Q各自形成简洁离子，其中离子半径最大的是__(填离子符号)。（2）周期表中有些处于对角线(左上→右下)位置的元素，它们的单质及其化合物的性质相像，则M的氧化物与强碱溶液反应的离子方程式___。【答案】（1）O2-（2）BeO+2OH-=BeO+H2O【分析】同一周期，左到右，原子半径减小，同一主族，从上到下，原子半径增大；五种元素为1-18号元素，上述分析可以知道，X为Mg，Y为Al，Z为S，M为Be，Q为O，R为H。（1）Mg2+、Al3+和O2-的核外电子数相同，核电荷数越小半径越大，故离子半径最大的为O2-。（2）Be的氧化物具有两性，能与氢氧化钠反应生成铍酸钠和氢气，反应式为BeO+2OH-=BeO+H2O。【练1】（2024·全国·高一课时练习）下列关于元素金属性和非金属性强弱比较的说法不正确的是（）A．将大理石加入稀盐酸中，能产生气体，说明Cl的非金属性强于CB．Si与化合所需温度远高于S与化合所需温度，说明S的非金属性强于SiC．Na与冷水反应猛烈，而Mg与冷水反应缓慢，说明Na的金属性强于MgD．Fe投入溶液中，能置换出Cu，说明Fe的金属性比Cu的强【答案】A【详解】A．盐酸中的溶质HCl不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物，虽然HCl的酸性比碳酸的强，但不能作为Cl、C非金属性强弱的推断依据，A错误；B．单质与越易化合，元素的非金属性越强，B正确；C．单质与水越易反应生成碱和，其金属性越强，C正确；D．较活泼的金属单质可将较不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来，D正确；故选A。【练2】（2024·广东·揭阳市揭东区教化局教研室高三期中）短周期元素X、Y、Z中，其中X、Y位于同一主族，Y、Z位于同一周期。X是地壳中含量最高的元素，Z原子的核外电子数比Y原子少1个，下列比较正确的是A．原子半径： B．元素非金属性：C．气态氢化物的稳定性： D．最高价氧化物水化物的酸性：【答案】C【分析】X是地壳中含量最高的元素，即X为O，X和Y位于同一主族，且三种元素均为短周期，即Y为S，Z原子的核外电子数比Y原子少1个，即Z为P，据此分析；【详解】A．同主族从上到下，原子半径增大，即r(S)＞r(O)，故A错误；B．同主族从上到下，非金属性减弱，即O的非金属性强于S，故B错误；C．同周期从左向右非金属性增大，S的非金属性强于P，非金属性越强，其气态氢化物越稳定，即H2S比PH3稳定，故C正确；D．非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强，硫酸的酸性强于磷酸，故D错误；答案为C。【练3】（2024·浙江省开化中学高二期中）四种短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，已知四种元素的原子最外层电子数之和为21，下列说法不正确的是A．X位于其次周期第ⅣA族B．Z和W的最简洁氢化物的热稳定性Z＞WC．W的氧化物对应水化物的酸性肯定比Y的强D．简洁离子半径：【答案】C【分析】四种短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，X、Y、Z处于其次周期，W处于第三周期，设Y原子的最外层电子数为a，X、Z、W原子的最外层电子数分别为a-1、a+1、a+1，则a-1+a+a+1+a+1=21，解得a=5，则Y为N元素，X为C，Z为O，W为S，以此分析解答。【详解】结合分析可知，X为C，Y为N，Z为O，W为S元素，

A．碳的原子序数为6，在周期表中位于其次周期第ⅣA族，故A正确；

B．Z为O，W为S，同主族从上到下非金属性减弱，则最简洁氢化物的热稳定性Z＞W，故B正确；

C．没有指出元素最高价，无法比较N、S的氧化物对应水化物的酸性强弱，如硝酸的酸性大于亚硫酸，硫酸的酸性大于亚硝酸，故C错误；

D．电子层越多离子半径越大，电子层结构相同时，核电荷数越大离子半径越小，则简洁离子半径：，故D正确；故选：C。【练4】（2024·陕西·高二期中）短周期主族元素X、Y、Z、W、R的原子序数依次增大，X原子的质子数与电子层数相同，Y和W的原子序数相差8，W原子最外层电子数是最内层电子数的3倍，Y、Z、R三种原子的最外层电子数之和为16。下列说法正确的是A．离子半径： B．阳离子的氧化性：C．氧化物的水化物的酸性： D．X和Y形成的化合物只有一种【答案】B【详解】A．X为氢元素，W为硫元素，Y为氧元素，R为氯元素。则Z最外层电子数为3，Z为铝元素。半径小于，A项错误；B．铝的还原性强于，则的氧化性弱于，B项正确；C．没有说明是否为最高价氧化物的水化物，如的酸性弱于，C项错误；D．H和O形成、，D项错误。故选B。【练5】（2024·四川省大竹中学高一阶段练习）应用元素周期律分析下列推断，其中正确的组合是①第三周期金属元素最高价氧化物对应的水化物，其碱性随原子序数的增大而减弱②砹(At)是第ⅦA族元素，其氢化物的稳定性弱于HCl③其次周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性④铊(Tl)与铝同主族，其单质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应A．①②④ B．③④ C．①③④ D．①②【答案】D【