元素性质的周期性变化规律(新人教版必修第一册)(解析版)

4.2.1元素性质的周期性变化规律考点精讲考点1：元素的金属性、非金属性强弱判断规律1．金属性强弱的判断依据（1）元素的单质与水或酸置换出氢气的反应越容易进行，则其金属性越强。（2）元素的最高价氧化物的水化物的碱性越强，则其金属性越强。（3）金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应，若A置换出B，则A的金属性强于B。（4）在金属活动性顺序表中，前面的金属性强于后面的。（5）金属阳离子的氧化性越强，则其单质的还原性越弱，元素的金属性越弱(注：Fe的阳离子仅指Fe2＋)。2．非金属性强弱的判断依据（1）非金属元素的单质与氢气化合生成气态氢化物的反应越容易进行，则其非金属性越强。（2）非金属元素气态氢化物的稳定性越强，则元素的非金属性越强。（3）元素的最高价氧化物的水化物的酸性越强，则其非金属性越强。（4）非金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应，若A置换出B，并且A体现出氧化性，则A的非金属性强于B。（5）非金属阴离子的还原性越强，则其单质的氧化性越弱，元素的非金属性越弱。【针对训练】1．下列实验不能达到实验目的的是()选项实验操作实验目的ACl2、Br2分别与H2反应比较氯、溴的非金属性强弱B向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3比较镁、铝的金属性强弱C测定等物质的量浓度的H2CO3、H2SO4溶液的pH比较碳、硫的非金属性强弱DFe、Cu分别放入盐酸中比较铁、铜的金属性强弱【解析】BCl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱，A项正确；MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀，无法比较二者的金属性强弱，B项错误；H2CO3、H2SO4分别为C、S的最高价氧化物对应的水化物，酸性越强，元素非金属性越强，所以通过测定相同浓度的溶液的pH可判断二者非金属性强弱，C项正确；利用Fe、Cu放入盐酸中所产生的现象不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱，D项正确。2．下列事实不能作为实验判断依据的是()A．钠和镁分别与冷水反应，判断金属性强弱B．铁投入CuSO4溶液中，能置换出铜，钠投入CuSO4溶液中，不能置换出铜，判断钠与铁的金属性强弱C．酸性：H2CO3＜H2SO4，判断硫与碳的非金属性强弱D．Br2与I2分别与足量的H2反应，判断溴与碘的非金属性强弱【解析】BA项符合金属与水反应判断金属性强弱的依据；因Na的金属性太强，与溶液反应时会先与H2O反应，故B项不能作为判断依据；C项中根据H2CO3、H2SO4都是最高价含氧酸，由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳强；D项所述符合，根据非金属单质与H2反应难易程度判断非金属性强弱的依据。考点2：粒子半径大小的比较——“四同”规律1．同周期——“序大径小”（1）规律：同周期，从左往右，原子半径逐渐减小。（2）举例：第三周期中：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。2．同主族——“序大径大”（1）规律：同主族，从上到下，原子(或离子)半径逐渐增大。（2）举例：碱金属：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)，r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)。3．同元素（1）同种元素的原子和离子半径比较——“阴大阳小”。某原子与其离子半径比较，其阴离子半径大于该原子半径，阳离子半径小于该原子半径。如：r(Na＋)＜r(Na)；r(Cl－)＞r(Cl)。（2）同种元素不同价态的阳离子半径比较规律——“数大径小”。带电荷数越多，粒子半径越小。如：r(Fe3＋)＜r(Fe2＋)＜r(Fe)。4．同结构——“序大径小”（1）规律：电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小。（2）举例：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。【技巧与方法】所带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。例：比较rMg2＋与rK＋可选rNa＋为参照，可知rK＋＞rNa＋＞rMg2＋。【针对训练】3．下列各组微粒半径比较，错误的是()A．Cl－<Br－<I－B．Al3＋>Mg2＋>Na＋C．Rb>K>Na D．P>S>O【解析】BCl－、Br－、I－最外层电子数相同，Cl－、Br－、I－电子层数依次增多，所以离子半径Cl－<Br－<I－，故A正确；Al3＋、Mg2＋、Na＋核外电子排布相同，Al3＋、Mg2＋、Na＋核电荷数依次减小，所以离子半径Al3＋<Mg2＋<Na＋，故B错误；Rb、K、Na最外层电子数相同，Rb、K、Na电子层数依次减少，所以原子半径Rb>K>Na，故C正确；P、S电子层数相同，核电荷数P<S，所以原子半径P>S；S、O最外层电子数相同，电子层数S>O，所以原子半径S>O，所以P>S>O，故D正确。4．下列微粒半径大小的比较中，正确的是()A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋C．Na＜Mg＜Al＜SD．Cs＜Rb＜K＜Na【解析】B四种离子核外电子数相同，随着核电荷数的增多，离子半径依次减小，即微粒半径：Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜O2－，A项错；因S2－、Cl－比Na＋、Al3＋多一个电子层，则S2－、Cl－半径比Na＋、Al3＋大，再根据“序小径大”的规则，则微粒半径：S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋，B项正确；Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，C项错；Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同，电子层数依次增多，半径依次增大，D项错。考点达标1．下列正确的组合是()①砷(As)位于元素周期表第ⅤA族，其最高价氧化物对应水化物的酸性比硝酸弱②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③气态氢化物的水溶液的酸性H2S弱于HCl④非金属元素的气态氢化物溶于水后，均形成无氧酸A．①③④ B．①②④C．①③ D．②③【解析】C①非金属性As<N，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，正确；②铊(Tl)与铝同主族，随原子序数的增大，金属性增强，则金属性Tl>Al，则Tl能与酸反应，但不与氢氧化钠溶液反应，错误；③非金属性S<Cl，元素的非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，正确；④非金属元素N，其氢化物为氨气，氨气溶于水，水溶液为碱性，错误。2．运用元素周期律分析下面的推断，其中推断错误的是()A．氢氧化铍[Be(OH)2]的碱性比氢氧化镁弱B．砹(At)为有色固体，HAt不稳定C．硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体D．硒化氢(H2Se)是无色、有毒，比H2S稳定的气体【解析】DA项，Be和Mg同主族，金属性不如镁的强，故Be(OH)2的碱性比Mg(OH)2弱；B项，卤族元素的单质从上到下，颜色加深，氢化物越来越不稳定；C项，Sr和Ba同主族，化学性质相似，故SrSO4也难溶于水；D项，Se的非金属性不如S强，故H2Se不如H2S稳定。3．下列叙述中，正确的是()A．所有主族中都有非金属元素B．同周期元素中，ⅦA族元素的原子半径最大C．过渡元素都是金属元素D．ⅥA族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子【解析】CⅡA族为碱金属元素，全为金属，其他主族中均有非金属元素，选项A错误；同周期元素中，ⅦA族元素的原子半径最小，选项B错误；元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列为过渡元素，过渡元素都是金属元素，选项C正确；ⅥA族元素的原子，其半径越小，越容易得到电子，选项D错误。4．下列说法正确的是()A．Li是最活泼金属，F是最活泼非金属B．Mg(OH)2碱性比Ca(OH)2强C．元素周期表有7个主族，8个副族，1个0族，共16纵列D．X2＋的核外电子数目为18，则X在第四周期ⅡA族【解析】D最活泼的金属是Cs(放射性元素除外)，最活泼的非金属是F，A项错误；同主族从上到下元素的最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，所以Mg(OH)2碱性比Ca(OH)2弱，错误；元素周期表共有18纵列，其中7个主族，8个副族，1个0族，一个Ⅷ族占三列，C项错误；X2＋的核外电子数目为18，则X的质子数为20，是钙元素，在第四周期ⅡA族，D项正确。5．下列叙述中金属M的活泼性肯定比金属N的活泼性强的是()A．M原子的最外层电子数比N原子的最外层电子数少B．常温时，M能从水中置换出氢，而N不能C．1molM从酸中置换H＋生成的H2比1molN从酸中置换H＋生成的H2多D．M的氧化物对应水化物的碱性比N的氧化物对应水化物的碱性强【解析】B最外层电子数的多少以及从酸中置换出H2的多少与金属元素的金属性的强弱无关，A、C两项错误；金属的活泼性越强，越易与水反应，常温时，M能从水中置换出氢，而N不能，说明金属的活泼性M比N活泼，B项正确；由元素的最高价氧化物的水化物的碱性强弱来判断金属性的强弱，而不是氧化物对应水化物，D项错误。6．四种主族元素的离子aXm＋、bYn＋、cZn－和dRm－，它们具有相同的电子层结构，若m＞n，则下列叙述正确的是()①a－b＝n－m②元素的原子序数：a＞b＞c＞d③元素非金属性：Z＞R④最高价氧化物对应的水化物的碱性：X＞YA．只有③ B．①②③④C．①②③ D．②③【解析】D根据题意可得：①a－m＝b－n，整理可得a－b＝m－n，错误；由于这几种离子的电子层结构相同，aXm＋、bYn＋是阳离子，失去的电子m>n，所以原子序数a＞b；cZn－和dRm－是阴离子，得到的电子m>n，所以原子序数c>d，阳离子的原子序数大于阴离子的原子序数。所以元素的原子序数a>b>c>d，正确；③同一周期的元素，原子序数越大，元素非金属性越强，由于Z的原子序数大于R的原子序数，所以非金属性Z＞R，正确；④同一周期的元素，原子序数越大，元素的金属性就越弱，原子序数X＞Y，所以最高价氧化物对应水化物的碱性Y＞X，错误。7．下图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法不正确的是()A．气态氢化物的稳定性：R>WB．X与Y可以形成原子个数比为1∶1和1∶2的两种离子化合物C．由X、Y、Z、W、R五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2－D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应【解析】C在短周期元素中，既有＋7价又有－1价的，只有Cl元素，R为Cl元素；X的化合价为－2价，没有正化合价，故X为O元素，Y的化合价为＋1价，处于第三周期，所以Y为Na元素；Z位于第三周期且化合价为＋3价，Z为Al元素，W的化合价为＋6和－2价，W应为S元素。8．R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素，下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)()A．若R(OH)n为强碱，则W(OH)n＋1也为强碱B．若HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素C．若Y的最低化合价为－2，则Z的最高正化合价为＋6D．若X的最高正化合价为＋5，则五种元素都是非金属元素【解析】B同一短周期元素，随着原子序数的递增，元素的金属性依次减弱，形成的最高价氧化物对应的水化物的碱性依次减弱，A项错；X元素的氧化物对应的水化物HnXOm是强酸，说明X是活泼性非金属，而Y和X在同一周期且位于X的右边，Y的非金属性比X的非金属性更强，因此B项正确；当Y为氧时，Z为氟，氟没有正价，当Y为硫时，Z为氯，氯的最高正价为＋7，因此C项错；当Y为第三周期时，X为磷，R为铝，铝是金属元素，D项错。巩固提升9．某同学在研究元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(见下表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。实验方案实验现象①将镁条用砂纸打磨后，放入试管中，加入少量水后，加热至水沸腾；再向溶液中滴加酚酞溶液A.浮在水面上，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”声，随之消失，溶液变成红色②向新制的Na2S溶液中滴加新制的氯水B.有气体产生，溶液变成浅红色③将一小块金属钠放入滴有酚酞溶液的冷水中C.剧烈反应，迅速产生大量无色气体④将镁条投入稀盐酸中D.反应不十分剧烈，产生无色气体⑤将铝条投入稀盐酸中E.生成白色胶状沉淀，继而沉淀消失⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量F.生成淡黄色沉淀请你帮助该同学整理并完成实验报告。（1）实验目的：研究________元素性质递变规律。（2）实验用品：试剂：金属钠、镁条、铝条、稀盐酸、新制氯水、新制Na2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液、酚酞溶液等。仪器：________、________、________、试管夹、胶头滴管、镊子、小刀、玻璃片、砂纸、火柴等。（3）实验内容：(填写与实验方案对应的实验现象的编号和①②的化学方程式及此实验的结论)实验方案①②③④⑤⑥实验现象(填A～F)①___________________________________________________；②___________________________________________________；此实验的结论：______________________________________。（4）请用原子结构的知识简单解释上述实验结论：_____________