2025版高一化学必修第一册 二十九 元素周期表和元素周期律的应用

二十九元素周期表和元素周期律的应用(30分钟65分)题组过关·夯基础题组一:元素周期表的分区和性质递变规律1.(3分)(2024·北京石景山区高一检测)下列性质的比较中,不正确的是()A.非金属性:N<O B.沸点:I2>Cl2C.原子半径:N<O D.酸性:HNO3>H2CO3【解析】选C。N、O处于同周期,同周期从左到右,主族元素的非金属性逐渐增强,故非金属性:N<O,故A正确;常温下,I2为固态,Cl2为气态,故沸点:I2>Cl2,故B正确;N、O的电子层数相同,O的核电荷数更多,微粒半径更小,故原子半径:N>O,故C错误;元素的非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,由于非金属性:N>C,则酸性:HNO3>H2CO3,故D正确。2.(3分)从原子结构角度判断,下列说法错误的是()A.稳定性:NH3>PH3>AsH3B.HNO3可以与KH2PO4反应生成H3PO4C.元素的非金属性:N>P>SD.氟元素不显正化合价【解析】选C。已知N、P、As为同一主族元素,其非金属性:N>P>As,则简单气态氢化物的稳定性:NH3>PH3>AsH3,故A正确;已知N、P为同一主族元素,其非金属性:N>P,其最高价氧化物对应的水化物的酸性为HNO3>H3PO4,依据强酸制弱酸,则HNO3可以与KH2PO4反应生成H3PO4,故B正确;根据同一周期从左往右元素的非金属性依次增强,故元素的非金属性:S>P,故C错误;由于F对电子的吸引能力最强,故氟元素不显正价,故D正确。3.(3分)(2024·重庆高一检测)下列关于H、O、Na、S、Cl、K元素及其化合物的说法正确的是()A.失去最外层电子所需的能量:K>NaB.沸点:H2S>H2OC.原子半径:r(K)>r(Cl)>r(S)>r(O)D.热稳定性:HCl>H2S【解析】选D。同一主族元素从上到下,失电子越来越容易,即K失电子比Na更容易,则所需的能量:K<Na,故A错误;常温下,H2O为液态,H2S为气态,故沸点:H2S<H2O,故B错误;电子层数越多,微粒半径越大,则K原子半径最大,O原子半径最小;当电子层数相同时,核电荷数越多,微粒半径越小,故S原子半径大于Cl原子半径,故原子半径:r(K)>r(S)>r(Cl)>r(O),故C错误;元素的非金属性越强,其简单氢化物的热稳定性越强,由于非金属性Cl>S,则热稳定性:HCl>H2S,故D正确。4.(3分)(2024·西安高一检测)已知Te为第五周期第ⅥA族元素。下列结论正确的是()①粒子半径:K+>Al3+>S2->Cl-②氢化物的稳定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4③离子的还原性:S2->Cl->Br->I-④氧化性:Cl2>S>Se>Te⑤酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3⑥非金属性:O>N>P>Si⑦金属性:Be<Mg<Ca<KA.②⑤⑦ B.②④⑥C.②④⑤⑥⑦ D.②⑥⑦【解析】选C。Al3+含有2个电子层,其他离子都含有3个电子层,则Al3+的离子半径最小;电子层数相同时,核电荷数越大离子半径越小,则粒子半径:S2->Cl->K+>Al3+,故①错误;非金属性:F>Cl>S>P>Si,则氢化物的稳定性:HF>HCl>H2S>PH3>SiH4,故②正确;非金属性:Cl>Br>I>S,则离子的还原性:S2->I->Br->Cl-,故③错误;非金属性:Cl>S>Se>Te,则单质的氧化性:Cl2>S>Se>Te,故④正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,非金属性:S>P>C>Si,所以酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3,故⑤正确;O与N、P与Si同周期,原子序数越大非金属性越强,则非金属性:O>N、P>Si,N、P同主族,原子序数越大非金属性越弱,则非金属性N>P,所以非金属性:O>N>P>Si,故⑥正确;同一周期主族元素,金属性随着原子序数的增大而减弱,则金属性:K>Ca;同一主族元素,金属性随着原子序数的增大而增强,则金属性:Be<Mg<Ca,所以这四种元素金属性:Be<Mg<Ca<K,故⑦正确。【补偿训练】下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是()A.Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多B.第二周期元素从Li到F,非金属性逐渐增强C.因为Na比K容易失去电子,所以Na比K的还原性强D.O与S为同主族元素,且O比S的非金属性强【解析】选C。A项同主族元素核电荷数增大,电子层数增多;B项同周期元素从左到右非金属性增强;D项同主族元素从上到下金属性增强,非金属性减弱,单质还原性增强,氧化性减弱。题组二:元素周期表和元素周期律的应用5.(3分)(2024·重庆高一检测)已知砷(As)的原子结构示意图如图,根据同主族元素性质的递变规律,下列关于As的描述不正确的是()A.位于第四周期第ⅤA族B.原子半径:r(As)>r(P)C.酸性:H3AsO4<H3PO4D.稳定性:AsH3>PH3【解析】选D。该原子核外有4个电子层、最外层有5个电子,所以位于第四周期第ⅤA族,故A正确;同一主族元素,原子半径随着原子序数的增大而增大,P、As位于同一主族且原子序数P<As,所以原子半径:r(As)>r(P),故B正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,非金属性P>As,所以酸性:H3AsO4<H3PO4,故C正确;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,非金属性P>As,所以稳定性:AsH3<PH3,故D错误。6.(3分)(2024·石家庄高一检测)硒是人体肝脏和肾脏的组成元素。已知它与氧元素同主族,与K同周期,关于硒的说法不正确的是()A.原子序数为34B.最高价氧化物对应的水化物为H2SeO4C.Se的非金属性比Br弱D.热稳定性:H2O<H2Se【解析】选D。Se和K同一周期、和O同一主族,也与S同一主族,则Se原子核外电子数=18+10+6=34,原子核外电子数与其原子序数相等,所以Se的原子序数是34,故A正确;Se元素最高正价与其族序数相等,为+6,所以其最高价氧化物对应的水化物为H2SeO4,故B正确;同一周期,元素的非金属性随着原子序数增大而增强,Se、Br同一周期,且原子序数Se<Br,则Se的非金属性比Br弱,故C正确;非金属性:O>Se,所以热稳定性:H2O>H2Se,故D错误。7.(3分)(2024·烟台高一检测)运用元素周期律知识,预测元素的单质及其化合物性质,下列预测错误的是()A.SrSO4是难溶于水的白色固体B.H2Se比H2S易分解C.砹单质为有色固体,AgAt不溶于水也不溶于稀HNO3D.Li在氧气中燃烧,产物是Li2O2,其溶液是一种强碱【解析】选D。Sr和Ba在同一主族,BaSO4是难溶于水的白色固体,因此SrSO4是难溶于水的白色固体,故A正确;Se和S属于同主族元素,且周期表中Se位于S的下一周期,则非金属性Se<S,从而推出热稳定性:H2Se<H2S,即H2Se比H2S易分解,故B正确;At和Cl为同主族元素,AgCl不溶于水也不溶于稀HNO3,则AgAt不溶于水也不溶于稀HNO3,故C正确;Li的活泼性小于Na,则Li在氧气中燃烧产物是Li2O,不是Li2O2,故D错误。【补偿训练】(2023·杭州高一检测)硒(Se)位于第四周期,与硫元素位于同一主族,下列说法不正确的是()A.硒的原子序数为34B.硒有+6和-2两种常见价态C.硒的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO4D.H2Se的热稳定性比H2S热稳定性强【解析】选D。S和Se位于同一主族,S的原子序数是16,Se比S多18个电子,则Se的原子序数是34,故A正确;主族元素其最高化合价与其族序数相等(O、F元素除外),其最低负化合价=族序数-8,Se为第ⅥA族元素,所以其最高正化合价为+6价、最低负化合价为-2价,故B正确;硒是第四周期第ⅥA族元素,最高正价+6价,其最高价氧化物对应的水化物的化学式和硫酸类似,根据硫酸的化学式知,Se的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO4,故C正确;元素的非金属性越强,其氢化物的热稳定性越强,非金属性S>Se,所以H2Se的热稳定性比H2S的热稳定性弱,故D错误。题组三:元素金属性与非金属性强弱的比较8.(3分)下列事实正确,且能用于判断氯、硫非金属性强弱的是()A.酸性:HCl>H2S B.还原性:S2->Cl-C.沸点:S>Cl2 D.热稳定性:H2S>HCl【解析】选B。简单氢化物的酸性强弱与非金属性强弱无关,所以不能根据HCl、H2S酸性强弱判断Cl、S元素的非金属性强弱,故A错误;元素的非金属性越强,其简单阴离子的还原性越弱,还原性:S2->Cl-,则非金属性:S<Cl,故B正确;非金属单质的熔、沸点与非金属性强弱无关,所以不能根据S、Cl2的沸点高低判断非金属性强弱,故C错误;元素的非金属性越强,其简单氢化物的热稳定性越强,热稳定性:H2S<HCl,非金属性:S<Cl,故D错误。9.(3分)下列实验或事实能证明相应结论的是()A.实验Ⅰ可验证金属性:Al>MgB.实验Ⅱ可验证金属性:Cu>AlC.实验Ⅲ可验证非金属性:Cl>Br>ID.实验Ⅳ可验证非金属性:S>C>Si【解析】选D。验证元素的金属性的强弱,可由金属单质与酸反应置换出氢气的难易程度来判断,而不是与NaOH溶液反应,A不符合题意;Al的金属性强于Cu,B不符合题意;Cl2与NaBr溶液反应生成溴,使左侧棉球变为橙色,未反应的Cl2继续与KI溶液反应置换出I2,使右侧棉球变为蓝色,能证明非金属性:Cl>Br、Cl>I,但不能证明非金属性:Br>I,C不符合题意;实验Ⅳ可证明酸性H2SO4>H2CO3>H2SiO3,这三种酸为S、C、Si的最高价氧化物对应的水化物,故能验证非金属性:S>C>Si,D符合题意。10.(3分)(2024·武汉高一检测)下列实验不能作为判断依据的是()A.向Na2S溶液中滴加氯水,判断氯和硫的非金属性强弱B.向MgCl2和AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,判断镁和铝的金属性强弱C.向硅酸钠溶液中通入CO2产生白色沉淀,判断碳与硅的非金属性强弱D.根据HF和HCl的水溶液的酸性强弱,判断氟与氯的非金属性的强弱【解析】选D。向Na2S溶液中滴加氯水,溶液变浑浊,利用置换反应来判断氯比硫的非金属性强,A不符合题意;向MgCl2和AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,氢氧化镁不溶解,氢氧化铝溶解,则能判断镁比铝的金属性强,B不符合题意;向硅酸钠溶液中通入CO2产生白色沉淀,利用强酸制备弱酸原理比较最高价氧化物对应水化物的酸性来判断碳比硅的非金属性强,C不符合题意;不能根据HF和HCl的水溶液的酸性强弱来判断氟比氯的非金属性强,D符合题意。11.(12分)(2024·潍坊高一检测)学习小组设计实验探究C、Si、S、Br四种元素的非金属性强弱。回答下列问题:(1)小组同学根据元素周期表和元素周期律可分析判定非金属性强弱:C______Si(填写“>”或“<”,下同),Si______S。

【解析】探究C、Si、S、Br四种元素的非金属性强弱,稀硫酸与碳酸钠等反应产生的二氧化碳能与硅酸钠反应产生白色胶状沉淀硅酸,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,对应非金属性越强。(1)根据元素周期表和元素周期律可知,同主族从上而下元素非金属性逐渐减弱,故非金属性:C>Si;同周期从左到右主族元素非金属性逐渐增强,故非金属性:Si<S。(2)小组同学设计如图实验装置比较C、Si、S的非金属性强弱。已知H2SiO3是一种不溶于水的白色胶状沉淀。①设计此实验的依据是________。

②试剂A的名称是__________。

③实验开始后,试剂Na2SiO3发生反应的离子方程式为__。

【解析】(2)①稀硫酸与碳酸钠等反应产生的二氧化碳能与硅酸钠反应产生白色胶状沉淀硅酸,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,对应非金属性越强,设计此实验的依据是比较最高价含氧酸的酸性强弱。②试剂A的名称是碳酸钠(合理即可)。③实验开始后,产生的二氧化碳与硅酸盐反应生成硅酸沉淀和碳酸盐,试剂B发生反应的离子方程式为CO2+SiO32-+H2O===H2SiO3(3)小组同学通过化学实验证明了非金属性:Br>S。(提示:Br2+Na2S===2NaBr+S↓;供选择的试剂:氯水、溴水、溴化钠溶液、新制Na2S溶液、四氯化碳、酚酞溶液。)①完成实验需要的最合适试剂为________。

②完成实验所需要的最合适仪器有________。

③实验现象为________。

【解析】(3)小组同学通过化学实验证明了非金属性:Br>S,可以利用溴单质将硫置换出来,溴水与新制Na2S溶液反应,产生浑浊,故:①完成实验需要的最合适试剂为溴水、新制Na2S溶液;②完成实验所需要的最合适仪器有试管、胶头滴管;③实验现象为溶液变浑浊。答案:(1)><(2)①比较最高价含氧酸的酸性强弱②碳酸钠(合理即可)③CO2+SiO32-+H2O===H2SiO3↓+CO32-(3)①溴水、新制Na2综合应用·拓思维12.(3分)(2024·洛阳高一检测)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.Si与H2化合所需温度远高于S与H2化合的温度,说明S的非金属性强于SiB.大理石与稀盐酸能产生CO2气体,说明Cl的非金属性强于CC.Na与冷水剧烈反应而Mg与冷水反应缓慢,说明Na的金属性强于MgD.石灰乳能溶于盐酸,不能和NaOH反应,Be(OH)2与盐酸和NaOH都能反应,说明Ca的金属性强于Be【解析】选B。Si与H2化合所需温度远高于S与H2化合所需温度,说明S更容易与氢气反应,则S的非金属性强于Si,故A正确;高氯酸的酸性比碳酸强,可以说明Cl的非金属性比C强,而盐酸是无氧酸,所以不能判断C、Cl非金属性的强弱,故B错误;金属性越强,其单质与水反应越剧烈,Na与冷水反应剧烈,而Mg与冷水反应缓慢,说明Na的金属性强于Mg,故C正确;石灰乳能溶于盐酸,Be(OH)2与盐酸和NaOH都能反应,说明Be(OH)2显两性,而石灰乳的主要成分Ca(OH)2是碱,即Ca的金属性强于Be,故D正确。13.(3分)(2024·菏泽高一检测)以下验证元素的金属性、非金属性强弱的实验,所用物品不合理的是()A.比较钾、钠:Na、K、H2OB.比较镁、铝:MgCl2溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液C.比较氯、碳:浓盐酸、碳酸钠、澄清石灰水D.比较溴、碘:溴水、KI-淀粉试纸【解析】选C。金属单质与水反应越剧烈,则金属性越强,则可以根据比较钾、钠与H2O反应的剧烈程度,判断金属性,故A正确;氢氧化物的碱性越强,金属性越强,氢氧化镁不溶于氢氧化钠溶液,氢氧化铝能溶于氢氧化钠溶液,所以氢氧化镁的碱性强,则Mg的金属性强,故B正确;碳酸钠与浓盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,说明酸性:盐酸>碳酸,由于最高价含氧酸的酸性越强,元素的非金属性越强,盐酸是无氧酸,则不能比较氯、碳非金属性的强弱,故C错误;单质的氧化性越强,元素的非金属性越强,溴水滴到KI-淀粉试纸上,试纸变蓝色说明溴单质的氧化性大于碘单质,则Br的非金属性强,故D正确。14.(3分)如图是1~18号元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系图。下列说法不正确的是()A.氢化物沸点:H2X>H2RB.含氧酸酸性:HWO>H2RO4C.气态氢化物的稳定性:HY>HW>H2RD.原子半径:Z>R>X>Y【解析】选B。根据图中元素原子最外层电子数与原子序数的关系可知,X为O元素,Y为F元素,Z为Na元素,R为S元素,W为Cl元素,以此解题。H2X为H2O,H2R为H2S,结合常温下H2O为液态,H2S为气态,可知沸点:H2O>H2S,A正确;HWO为HClO,HClO为弱酸,H2RO4为H2SO4,H2SO4为强酸,酸性:HClO<H2SO4,B错误;非金属性:F>Cl>S,所以氢化物的稳定性HF>HCl>H2S,C正确;原子半径Na>S,O>F,Na原子、S原子均为3个电子层,O原子、F原子均为2个电子层,D正确。【补偿训练】我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等多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。

【解析】(1)根据元素周期表可知,锗位于第四周期ⅣA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【解析】(2)锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近,它既具有某些金属元素的性质,又具有某些非金属元素的性质,是金属元素;(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【解析】(3)用于制造半导体材料的元素既具有金属性又具有非金属性,左上方区域的元素,除氢元素外都是金属元素,它们的金属性较强,不具有非金属性,氢只具有非金属性,故A错误;右上方区域的非金属元素的非金属性很强,不具有金属性,故B错误;过渡元素中均为金属元素,不能用于制造半导体材料,故C错误;金属和非金属分界线附近的元素,既具有金属性又具有非金属性,则可用于制造半导体材料,故D正确。答案:(1)四ⅣA(2)②(3)D迁移创新·提素能15.(14分)现有下列短周期元素的数据(已知Be的原子半径为0.089nm):序号原子半径(nm)最高正化合价最低负化合价①0.074—-2②0.160+2—③0.152+1—④0.110+5-3⑤0.099+7-1⑥0.186+1—⑦0.075+5-3⑧0.082+3—(1)⑧号元素在周期表中的位置是__________;上述元素处于同一主族的有__________(用元素符号表示)。

【解析】同周期从左到右,原子半径逐渐变小;同主族从上到下,原子半径逐渐变大。通过表中原子半径及Be的原子半径为0.089nm,元素①、⑦、⑧的原子半径比Be小,推断元素①、⑦、⑧为第二周期元素,根据最高正化合价,推出①、⑦、⑧分别为O、N、B;③和⑥的最高正化合价为+1,且⑥的半径比③大,推断③和⑥分别为Li、Na;②的原子半径比⑥小,且最高正化合价为+2,则②为Mg;④和⑦的最高正化合价都为+5,且④的原子半径比⑦大,⑦是N,所以④是P,⑤的最高正化合价为+7,最低负化合价为-1,则⑤为Cl。即元素依次为O、Mg、Li