4-2-2-元素周期表和元素周期律的应用(基础过关A练)(人教版2019必修第一册)(解析版)

A练——基础过关第四章物质结构元素周期律A练——基础过关第二节元素周期律课时2元素周期表和元素周期律的应用本课学习目标1.基于元素“位置-结构-性质”认识元素性质，基于物质“结构-性质-用途”认识物质性质，基于元素性质递变的本质原因认识物质世界。2.加深对分类法、归纳法等科学方法的认识，提高逻辑推理能力、论证能力，从而发展证据推理与模型认知的化学学科核心素养。3.学会运用元素周期表、元素周期律的有关知识，指导科学研究和工农业生产。课前预习导学一．元素周期律1.元素的金属性和非金属性的递变情况：图表中虚线表示金属元素和非金属元素的分界线，其左下角区域为金属元素，右上角区域为非金属元素。2.元素周期表中同周期、同主族元素原子结构和元素性质的递变规律周期表中位置同周期(左→右)同主族(上→下)原子结构核电荷数依次增加增大电子层数相同依次增加最外层电子数依次增加相同原子半径逐渐减小逐渐增大性质主要化合价最高正价由＋1→＋7(O、F除外)最低负化合价＝－(8－主族序数)相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外)元素的金属性和非金属性金属性减弱，非金属性增强金属性增强，非金属性减弱最高价氧化物对应水化物的酸、碱性最高价氧化物对应水化物的碱（酸）碱性减弱（酸性增强）最高价氧化物对应水化物的碱（酸）碱性增强（酸性减弱）气态氢化物的稳定性非金属气氢化物稳定性增强非金属气氢化物稳定性减弱原子得失电子能力原子得电子能力增强，失电子能力减弱原子得电子能力减弱，失电子能力增强【注意】以上变化规律中，不包括稀有气体元素思考题1：元素周期表中除放射性元素外，什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？Cs的金属性最强；F的非金属性最强二．元素常见化合价与元素在周期表中位置的关系1．主族元素：最高正价＝最外层电子数(价电子数)＝主族序数2．非金属主族元素化合价一般规律：(1)最低负价＝主族序数－8(2)最高正价＋|最低负价|＝8思考题2：氢元素的最高正价为＋1，最低负价是否应为－7?氢元素的最低负价为-1三．元素周期表与元素周期律的关系元素周期表是元素周期律的具体表现形式，即元素周期表是依据元素周期律而编排出来的。元素周期表中“位”、“构”、“性”三者的辩证关系1～20号元素中某些元素的特性1．与水反应最剧烈的非金属单质是F，即非金属性最强的元素是F元素；所形成的气态氢化物最稳定的是HF。2．与水反应最剧烈的金属单质是K；原子半径最大的主族元素是K元素。3．自然界中硬度最大的单质是含C元素的金刚石；最高正价与最低负价的代数和为零，且气态氢化物中含氢的百分含量最高的元素是C元素。4．常温下有颜色的气体单质是Cl2。5．原子半径最小，它的阳离子就是质子的元素为H元素；同位素之一的原子核中只有质子而没有中子的是H元素。6．最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是Cl元素。7．密度最小的金属单质是Li。8．最高价氧化物及其水化物具有两性的元素是Al元素；地壳中含量最高的金属元素是Al元素。9．地壳中含量最高的元素是O元素，次者是Si元素。四．元素周期表和周期律的应用1．便于对元素性质进行系统研究。2．为发现新元素及预测它们的原子结构和性质提供了线索。3．在周期表中金属和非金属分界线处寻找半导体材料。4．农药中含有的As、F、Cl、S、P等元素集中在周期表非金属区域。5．在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。6．在周期表一定区域内寻找元素，发现物质的新用途。当堂练习达标1．下列各组元素性质递变规律正确的是A．Na、Mg、Al原子半径依次增大 B．Li、Be、B元素的非金属性依次减弱C．P、S、Cl元素最高正价依次降低 D．Li、Na、K的金属性依次增强【答案】D【详解】A．Na、Mg、Al的电子层数相同，原子序数依次增大，则原子半径依次减小，A不正确；B．Li、Be、B为同周期元素，且原子序数依次增大，则元素的非金属性依次增强，B不正确；C．P、S、Cl的最外层电子数依次增多，则元素最高正价依次升高，C不正确；D．Li、Na、K为同主族元素，电子层数依次增多，则金属性依次增强，D正确；故选D。2．元素周期表中某区域的一些元素多用于制造半导体材料，它们是A．左下方区域的金属元素B．右上方区域的非金属元素C．金属元素和非金属元素分界线附近的元素D．稀有气体元素【答案】C【详解】A．元素周期表中有金属元素和非金属元素，其中金属元素位于元素周期表的左边，可以用来做导体材料，A项错误；B．非金属元素一般位于元素周期表的右边，氢元素除外，非金属元素一般不导电，是绝缘体材料，B项错误；C．在金属与非金属元素交界处的元素大多数可用于制作半导体材料，C项正确；D．稀有气体元素属于非金属元素，它们的性质更稳定，一般不用来做半导体材料，D项错误；答案选：C。3．下列关于过渡元素及其单质的说法正确的是A．过渡元素包括12列元素B．过渡元素中既含有金属元素，也含非金属元素C．所有的过渡元素的单质都具有良好的导电性D．过渡金属元素的单质比较稳定，与空气和水不发生反应【答案】C【详解】A．过渡元素包括第3~12列共10列元素，故A错误；B．过渡元素中只含有金属元素，不含非金属元素，故B错误；C．过渡元素中只含有金属元素，单质都具有良好的导电性，故C正确；D．多数过渡金属元素的单质比较稳定，与空气和水反应缓慢或不发生反应，故D错误；选C。4．应用元素周期律分析下列推断，其中错误的是①电子层数相同的元素的最高正价随原子序数的增大而升高②电子层数为2的非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性③原子核外有3层电子的金属元素的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A．①② B．①③ C．②③ D．只有③【答案】A【详解】O无最高正价，F无正价，①错误；氮元素的氢化物是氨，水溶液呈碱性，②错误。原子核外有3层电子指第三周期的金属元素，同周期随着原子序数增大，金属性减弱，金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性也减弱，③正确；故选：A。5．以下有关原子结构、元素周期律及元素周期表的叙述正确的是()A．所有主族元素原子的最外层电子数都等于元素的最高正化合价B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较低C．第IA族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低D．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【答案】B【详解】A．并不是所有主族元素原子的最外层电子数都等于元素的最高正化合价，如O无最高正价，F无正价，A错误；B．多电子原子中，电子是分层排布的，能量低的电子总是优先进入离核较近的区域内运动，故离核近的区域运动的电子能量较低，B正确；C．第IA族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低，H2的熔点低于Li，C错误；D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于两性元素，可以用于作良好的半导体材料，D错误；故答案为：B。6．根据元素周期表和元素周期律分析下面的判断，其中正确的是（）A．铍(Be)原子失电子能力比镁强B．B的金属性比Al强C．硒(Se)化氢比硫化氢稳定D．氢氧化锶[Sr(OH)2]比氢氧化钙的碱性强【答案】D【解析】A.同主族从上向下金属性增强，则铍(Be)原子失电子能力比镁弱，A项错误；B.B和Al同主族，位于Al的上一周期，则其金属性比Al弱，B项错误；C.硒(Se)与S同主族，位于S的下一周期，非金属性：S>Se，故硒(Se)化氢不如硫化氢稳定，C项错误；D.Sr与Ca同主族，位于Ca的下一周期，金属性比较：Sr>Ca，则氢氧化锶[Sr(OH)2]比氢氧化钙的碱性强，D项正确；答案选D。7．下列各组微粒半径大小的比较中，不正确的是（）A．r(K)>r(Na)>r(Li) B．r(Mg2＋)>r(Na＋)>r(F－)C．r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋) D．r(Br－)>r(Cl－)>r(F－)【答案】B【解析】A.同一主族的元素，从上到下，原子核外电子层数逐渐增多，所以原子半径逐渐增大，所以原子半径：r(K)>r(Na)>r(Li)，A正确；B.对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：r(Mg2＋)<r(Na＋)<r(F－)，B错误；C.对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，C正确；D.对于同一主族的元素形成的阴离子，从上到下，离子核外电子层数逐渐增多，所以离子半径逐渐增大，所以离子半径：r(Br－)>r(Cl－)>r(F－)，D正确；故正确选项是B。8．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【详解】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。9．X元素的简单阳离子和Y元素的简单阴离子的核外电子层结构相同，下列叙述正确的是A．简单离子半径： B．原子半径：C．原子序数： D．原子最外层电子数：【答案】D【分析】X元素的简单阳离子和Y元素的简单阴离子的核外电子层结构相同，则X在Y的下一周期。【详解】A．具有相同核外电子层结构的离子，核电荷数越大，离子半径越小，由分析可知，X元素的核电荷数大于Y，则离子半径：，A错误；B．电子层数越多，原子半径越大，X位于Y的下一个周期，则原子半径：，B错误；C．由分析可知原子序数：，C错误；D．同周期元素从左到右，最外层电子数依次增大，X形成阳离子，Y形成阴离子，则X最外层电子数小于4，Y最外层电子数大于4，所以原子最外层电子数：，D正确；答案选D。10．砷(As)为第四周期第ⅤA族元素，根据元素周期表和元素周期律的知识，下列有关推测不正确的是()A．砷有－3、＋3、＋5等多种化合价B．原子半径：As＞PC．酸性：H3AsO4＞H2SO4D．热稳定性：HBr＞AsH3【答案】C【解析】砷为第ⅤA族元素，可以有－3、＋3、＋5等多种化合价，故A正确；同主族元素从上到下原子半径增大，原子半径：As＞P，故B正确；同主族元素从上到下非金属性减弱，非金属性：P＞As，则H3AsO4的酸性比H3PO4弱，同周期元素从左到右非金属性增强，H2SO4酸性大于H3PO4，酸性：H3AsO4＜H2SO4，故C错误；非金属性：Br＞As，热稳定性：HBr＞AsH3，故D正确。11．今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是()A．原子半径：W<XB．常温常压下，Y单质为固态C．气态氢化物热稳定性：Z<WD．X的最高价氧化物的水化物是强碱【答案】D【解析】由题意，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8，可推出W、X、Y、Z分别为N、Al、Si、P。A对：根据电子层数越多，原子半径越大，可得原子半径：W<X；B对：常温常压下，硅单质为固态；C对：同一主族由下到上简单气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以热稳定性：NH3＞PH3；D错：X的最高价氧化物的水化物Al(OH)3是弱碱。12．现有下列短周期元素的数据(已知Be的原子半径为0.089nm)：①②③④⑤⑥⑦⑧原子半径(nm)0.0740.1600.1520.1100.0990.1860.0750.082最高正化合价＋2＋1＋5＋7＋1＋5＋3最低负化合价－2－3－1－3（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)（2）元素①和⑥能形成两种化合物，写出其中较稳定的化合物与水反应的离子方程式：____。（3）含锂材料在社会中广泛应用，如各种储氢材料(Li2NH等)、便携式电源材料(LiCoO2等)。根据下列要求回答问题：①Li和Li作核反应堆最佳热载体，LiH和LiD用作高温堆减速剂。下列说法正确的是____。A．Li和Li互为同位素B．Li和Li属于同种核素C．LiH和LiD的化学性质不同D．LiH和LiD是同种物质②下列说法不正确的是____。A．碱性：Be(OH)2<LiOH<NaOH<KOHB．半径：K>Na>Li>Li+C．氧化性：Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+D．金属性：Cs>Rb>K>Na>Li>Be【答案】第二周期，第ⅢA族；Li和Na、N和P；；AD；C。【解析】元素周期律，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元素；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，所以④和⑦分别是P、N元素，⑤的最高正化合价为+7，最低负化合价为-1，则⑤为Cl元素。即元素依次为O、Mg、Li、P、Cl、Na、N、B，（1）⑧号元素为B，其在周期表中的位置是第二周期，第ⅢA族；上述元素处于同一主族的有Li和Na、N和P；（2）元素①和⑥能形成较稳定的化合物是Na2O,则与水反应的离子方程式为；（3）A.Li和Li质子数相同，中子数不同互为同位素，A正确；B.Li和Li属于同位素，为不同的核素，B错误；C.LiH和LiD是由同种元素构成的化合物，化学性质基本相同，C错误；D.LiH和LiD是同种元素构成的化合物，是同种物质，D正确。所以正确的为AD。②A.同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐变强，碱性减弱；同主族元素从上到下，最高价氧化物对应水化物的酸性减弱。所以碱性：Be(OH)2<LiOH<NaOH<KOH，A项正确；B.同主族元素，从上到下，原子半径逐渐变大，Li+因为失去了最外层电子，所以半径小于Li，即半径：K>Na>Li>Li+，B项正确；C.由于同主族元素从上到下元素的还原性变强，所以氧化性：Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+，C项错误；D.由于同主族元素从上到下元素的金属性变强，金属性：Cs>Rb>K>Na>Li>Be，D项正确。所以不正确的选C。课后作业检测见下页课后作业检测1．下列说法正确的是A．最外层电子数为1的元素的金属性比为2的元素的金属性强B．元素性质的周期性变化是由原子核外电子排布的周期性变化所决定的C．电子层数相同时，非金属元素的氧化物对应水化物的酸性随最外层电子数增大依次增强D．原子核外电子层数为3的元素的离子半径随最外层电子数增大逐渐减小【答案】B【详解】A．只有电子层数相同时最外层电子数为1的元素的金属性才一定比为2的元素的金属性强，A错误；B．元素性质的周期性变化是由原子核外电子排布的周期性变化所决定的，B正确；C．电子层数相同时非金属元素最高价氧化物对应的水化物的酸性随最外层电子数增大依次增强，C错误；D．原子核外电子层数为3的元素的阳离子半径随最外层电子数增大逐渐减小，阴离子半径也逐渐减小，但阳离子半径小于阴离子半径，D错误。故选：B。2．请运用元素周期表的有关理论分析判断，下面几种元素及其化合物性质的推断中正确的是()A．铊(Tl)的氧化物的水化物可能具有两性B．砹(At)为无色固体，HAt不稳定，AgAt具有感光性，且不溶于水C．硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体D．H2Se是无色、有毒、比H2S稳定的气体【答案】C【解析】同主族元素从上到下金属性增强，Tl的金属性大于Al的金属性，则铊(Tl)的氧化物的水化物为强碱，故A错误；同主族元素从上到下非金属性减弱，且化合物性质相似，则砹(At)为有色固体，HAt不稳定，AgAt具有感光性，且不溶于水，故B错误；硫酸钡、硫酸钙均不溶于水，则硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体，故C正确；非金属性：S＞Se，可知H2Se是无色、有毒、不如H2S稳定的气体，故D错误。3．三种元素的微粒Xm−、Yn+、Zp+都有相同的电子层结构，已知m=n＞p，则它们核内质子数(依次用X′、Y′、Z′表示)的关系为A．X′=Y′=Z′ B．Y′＞Z′＞X′ C．X′＞Z′＞Y D．Z′=Y′＞X′【答案】B【详解】三种元素的微粒Xm−、Yn+、Zp+都有相同的电子层结构，设它们的离子核外电子数为A，则它们的质子数分别为X′=A-m、Y′=A+n，Z′=A+p，已知m=n＞p，则Y′＞Z′＞X′，故选B。4．部分元素在周期表中的分布如图所示(虚线为金属元素与非金属元素的分界线)，下列说法不正确的是

A．虚线左侧是金属元素 B．At处于第六周期ⅥA族C．Si、Ge可作半导体材料 D．As既有金属性又有非金属性【答案】B【详解】A．由周期表的结构可知，位于金属元素与非金属元素的分界线左侧的元素是金属元素，右侧的是非金属元素，故A正确；B．At元素的原子序数为85，位于元素周期表第六周期ⅦA族，故B错误；C．由周期表的结构可知，位于金属元素与非金属元素的分界线附近的Si、Ge可作半导体材料，故C正确；D．由周期表的结构可知，位于金属元素与非金属元素的分界线附近的As元素既有金属性又有非金属性，故D正确；故选B。5．X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素，其原子半径与主要化合价的关系如图所示。下列说法错误是

A．Q位于第三周期IA族B．X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是盐或碱C．Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸D．简单离子半径：【答案】D【分析】X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素，根据原子半径与主要化合价的关系图，X有+1价，其原子半径最小，则X为H；Y只有-2价，则Y为O；M存在+7、-1价，则M为Cl；Z存在+5、-3价，其原子半径小于Cl，而大于O，则Z为N元素；Q只有+1价，R只有+2价，且原子半径R＞Q＞M(Cl)，则R为Ca，Q为Na元素，以此分析解答。【详解】根据上述分析可知，X为H，Y为O，Z为N，M为Cl，Q为Na，R为Ca元素。A．Na的原子序数为11，在周期表中位于第三周期ⅠA族，故A正确；B．X、Y、Z三种元素组成的化合物可为HNO3、NH3•H2O或NH4NO3，分别为酸、碱、盐，故B正确；C．Z为N、M为Cl，Z与M的最高价氧化物对应水化物分别为硝酸、高氯酸，均为强酸，故C正确；D．一般而言，电子层数越多，半径越大，电子层数相同，原子序数越大，半径越小，则简单离子半径：M-＞R2+＞Q+，故D错误；故选D。6．某元素X最高价含氧酸的相对分子质量为98，且X的氢化物的分子式不是H2X，则下列说法正确的是A．X的最高价含氧酸的分子式可表示为H3XO4B．X是第二周期ⅤA族元素C．X是第二周期ⅥA族元素D．X的最高正化合价为+4【答案】A【分析】某元素X最高价含氧酸的相对分子质量为98，则酸为硫酸或磷酸，即X为P或S，由X的氢化物的化学式不是H2X，则X应为P，以此解答该题．【详解】由分析知X应为P，

A．X的最高价含氧酸的化学式可表示为H3PO4，故A正确；

B．X为P，位于第三周期ⅤA族，故B错误；

C．X为P，位于第三周期ⅤA族，故C错误；

D．X的最高化合价为+5，故D错误；

故选：A。7．根据元素周期律，对下列事实进行推测，其中推测不合理的是选项事实推测AMg与冷水反应缓慢，Ca与冷水反应较快Ba(第IIA族元素的单质)与冷水反应更快BSi是半导体材料，Ge也是半导体材料该族元素的单质都是半导体材料CHCl在1500℃时分解，HI在230℃时分解HBr的分解温度介于二者之间DSi与H2高温时反应，S是H2加热能反应P与H2高温时能反应【答案】B【详解】A．从Mg、Ca与水反应的剧烈程度推断，金属性越强，金属与水反应越剧烈。Mg、Ca、Ba位于同主族，由上到下金属性逐渐增强，所以Ba的金属性比Ca强，与水反应比Ca还剧烈，故A合理；B．Si、Ge都是第ⅣA族的元素，同主族元素从上到下，金属性依次增强，非金属性依次减弱，所以第ⅣA族的元素的单质不是都能作半导体材料，碳就不是半导体材料，故B不合理；C．同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，所形成共价键的键能依次减弱，Br的非金属性介于Cl和I之间，所以HBr的分解温度介于二者之间，故C合理；D．同周期元素从左往右，非金属性依次增强，P的非金属性介于Si和S之间，与H2反应的难易也应介于二者之间，所以P与H2在高温时能反应，故D合理；故答案：B。8．有X、Y、Z三种短周期元素，原子半径由大到小的顺序为Y＞X＞Z，原子序数之和为16．三种元素的常见单质在适当条件下可发生如图所示的变化，其中B和C均为10电子分子．有关判断不正确的是（）A．X元素位于ⅥA族 B．A不能溶解于B中C．B的沸点高于C的沸点 D．A和C不可能发生氧化还原反应【答案】D【解析】B和C为化合物，且属于10电子分子，说明是氢化物，可能是HF、H2O、NH3、CH4中的两个，根据原子半径顺序，Z为H，原子序数之和为16，且单质X和单质Y能发生反应，即Y为N，X为O。A、根据上述分析，X为O，位于第二周期第VIA族，故A说法正确；B、A为NO，B为H2O，NO不溶于水，故B说法正确；C、H2O常温下为液态，C为NH3，常温下为气态，因此H2O的沸点高于NH3，故C说法正确；D、根据化合价的变化规律可知，NO和NH3一定条件下可以发生6NO＋4NH3=5N2＋6H2O，故D说法错误。故选D。9．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层只有一个电子，Z位于元素周期表ⅢA族，W与X属于同一主族。下列说法正确的是（）A．原子半径：r(W)>r(Z)>r(Y)B．由X、Y组成的化合物中均不含共价键C．Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱D．X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强【答案】D【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大；X是地壳中含量最多的元素，X为O元素；Y原子的