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第二節　元素周期律
第1課時　元素性質的周期性變化規律
[核心素養發展目標]　1.了解元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價的周期性變化,認識元素周期律并理解其實質。2.會設計實驗探究同周期元素性質的變化規律,會比較元素的金屬性或非金屬性的強弱,促進“證據推理與模型認知”化學核心素養的發展。
一、核外電子排布、原子半徑和主要化合價的變化
1.原子核外電子排布的周期性變化
以原子序數為1~18的元素為例,探究原子最外層電子數的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素原子的最外層電子排布呈現由1到8的周期性變化(第一周期除外)。
2.原子半徑的周期性變化
以第二、三周期元素為例,探究元素的原子半徑的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素的原子半徑呈現由大到小的周期性變化。
提醒　原子半徑的遞變規律指同一周期第ⅠA族~第ⅦA族之間的變化規律,不包括稀有氣體元素。
思考1　試比較下列微粒的半徑大小(填“>”“<”或“=”)。
(1)Mg　　　Ca　　　K;
(2)P　　　S　　　Cl;
(3)Fe3+　　　Fe2+　　　Fe;
(4)S2-　　　Cl-　　　Na+　　　Mg2+。
提示　(1)<　<　(2)>　>　(3)<　<　(4)>　>　>
“三看法”比較微粒半徑的大小
一看層,層多徑大;
二看核,層同核多徑小;
三看電子,層同核同電子多徑大,如Cl->Cl、Fe2+>Fe3+。
3.元素化合價的周期性變化
以原子序數為1~18的元素為例,探究元素化合價的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素的化合價呈周期性變化,即每周期,最高正價為+1→+7(O無最高正價、F無正價),負價為-4→-1。
思考2　主族元素的最高化合價等于其族序數,這句話對嗎 為什么
提示　不對。主族元素形成最高化合價時,失去(或偏移)最外層的全部電子達到穩定結構,但O、F元素因原子半徑很小,非金屬性很強,所以在反應中不能失去(或偏移)最外層的全部電子,故O元素沒有最高正化合價、F元素無正價。
主族元素主要化合價的確定方法
(1)最高正價=主族序數=最外層電子數(O、F除外)。
(2)最低負價=最高正價-8(H、O、F除外)。
(3)H的最高價為+1,最低價為-1。
1.判斷正誤
(1)第二周期元素從左至右,最高正價從+1遞增到+7 (　　)
(2)原子半徑最小的元素是氫元素 (　　)
(3)氫元素除了有+1價外,也可以有-1價,如NaH (　　)
(4)主族元素的最低負價等于其族序數-8 (　　)
(5)第三周期原子半徑最大的元素為鈉 (　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
2.下列說法正確的是 (　　)
A.原子序數越大,原子半徑一定越大
B.電子層數多的原子半徑一定比電子層數少的原子半徑大
C.元素性質的周期性變化不是元素性質的簡單重復
D.按C、N、O、F的順序,元素的最高正化合價依次升高
答案　C
解析　主族元素的原子半徑隨原子序數的遞增呈周期性變化,故A錯誤;氯原子比鋰原子多一個電子層,但原子半徑:r(Li)>r(Cl),故B錯誤;元素性質的周期性變化不是簡單的重復,變化的程度不同,變化的起點和終點也不同,故C正確;氟是最活潑的非金屬元素,它只有負化合價,沒有正化合價,故D項錯誤。
3.(2024·海口長流中學高一月考)若某非金屬元素X的最高價氧化物對應的水化物的化學式為HnXOm,則X元素的族序數為　　　　,它的最高價氧化物的化學式為　　　　,氫化物的化學式為　　　　。
答案　2m-n　X2O2m-n　H(8-2m+n)X
解析　HnXOm中H為+1價,O為-2價,則X為+(2m-n)價,元素的主族序數等于最外層電子數,則X元素的族序數為2m-n;它的最高價氧化物的化學式為X2O2m-n,其最低負價為2m-n-8=-(8-2m+n),則其氫化物為H(8-2m+n)X。
二、同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規律
　　以第三周期元素為例探究元素性質的遞變規律。
1.預測:元素性質的遞變規律
第三周期元素電子層數相同,由左向右核電荷數依次增多,原子半徑依次減小,失電子的能力依次減弱,得電子的能力依次增強,預測它們的金屬性依次減弱,非金屬性依次增強。
2.實驗探究:金屬性的遞變規律
(1)Na、Mg元素金屬性強弱比較
原理 金屬與水反應置換出H2的難易程度
操作
現象 鎂條表面附著少量氣泡 劇烈反應,溶液變成淺紅色
化學反應 - Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
結論 結合Na與水的反應的現象,Na與水反應置換H2比Mg容易,則金屬性:Na>Mg
(2)Mg、Al元素金屬性強弱比較
原理 金屬的最高價氧化物對應的水化物的堿性強弱
物質 Al(OH)3 Mg(OH)2
操作
現象 A中沉淀溶解 B中沉淀溶解 C中沉淀溶解 D中沉淀不溶解
A、B、C、D試管中的離子方程式 A:Al(OH)3+3H+Al3++3H2O B:Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]- C:Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O D:不反應
結論 Al(OH)3是兩性氫氧化物,其堿性弱于Mg(OH)2(中強堿),更弱于NaOH(強堿),則金屬性:Na>Mg>Al
思考1　下列物質①NaHCO3　②Na2CO3　③Al(OH)3　④AlCl3　⑤Al　⑥Al2O3中,既能與鹽酸反應,又能與氫氧化鈉溶液反應的是　　　　　　。
答案　①③⑤⑥
解析　②Na2CO3只能與鹽酸反應生成NaCl、CO2和H2O,不能與NaOH溶液反應;④AlCl3只能與NaOH溶液反應,不能與鹽酸反應。
3.信息獲取:非金屬性的遞變規律
Si P S Cl
判斷依據 與氫氣化合 高溫 磷蒸氣與 氫氣反應 加熱 光照或 點燃
由易到難的順序是Cl、S、P、Si
判斷依據 最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中強酸 H2SO4 強酸 HClO4強酸 (酸性比 H2SO4強)
酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
結論 隨著原子序數的遞增,同周期的Si、P、S、Cl得電子的能力逐漸增強,非金屬性逐漸增強
4.元素周期律
(1)內容:元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性的變化。
(2)實質:元素性質的周期性變化是元素原子的核外電子排布周期性變化的必然結果。
思考2　從原子結構角度解釋同周期元素從左至右金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強的原因。
提示　在同一周期中,各元素的原子核外電子層數雖然相同,但從左至右,隨核電荷數的增加,原子半徑逐漸減小,原子核對最外層電子的吸引力逐漸增強,失電子能力逐漸減弱,金屬性逐漸減弱,得電子能力逐漸增強,非金屬性逐漸增強。
1.判斷正誤
(1)第三周期元素中,最高價氧化物對應水化物的酸性最強的為H2SO4 (　　)
(2)可以通過簡單氣態氫化物的穩定性比較元素的非金屬性 (　　)
(3)Al(OH)3是兩性氫氧化物,與氨水、鹽酸均可反應 (　　)
(4)鹽酸可以與Na2CO3溶液反應生成CO2,可由此推出非金屬性:Cl>C (　　)
(5)因為金屬鈉常失去1個電子,而鋁失去3個電子,所以鈉的金屬性小于鋁的金屬性 (　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
2.除第一周期外,下列關于同周期主族元素的變化規律的敘述不正確的是 (　　)
A.從左到右,原子半徑逐漸減小
B.從左到右,單質的氧化性逐漸減弱,還原性逐漸增強
C.從左到右,元素最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸減弱,酸性逐漸增強
D.從左到右,元素最高正化合價從+1遞變到+7(氧、氟除外),最低負化合價從-4遞變到-1
答案　B
解析　同周期主族元素從左到右,原子半徑逐漸減小,A項正確;同周期主族元素從左到右,單質的氧化性逐漸增強,還原性逐漸減弱,B項錯誤;同周期主族元素從左到右,元素的金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強,故元素最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸減弱,酸性逐漸增強,C項正確;同周期主族元素從左到右,元素的最高正化合價呈現從+1到+7(氧、氟除外),最低負化合價呈現從-4到-1的周期性變化,D項正確。
3.下列事實不能用于比較元素金屬性或非金屬性強弱的是 (　　)
A.Na比Mg與冷水反應劇烈,金屬性:Na>Mg
B.F2比O2更容易與H2化合,非金屬性:F>O
C.KOH的堿性強于 Ca(OH)2,金屬性:K>Ca
D.鹽酸的酸性強于H2SO3,非金屬性:Cl>S
答案　D
解析　依據元素周期律,金屬與水反應越劇烈,失電子能力越強,金屬性越強,Na比Mg與冷水反應劇烈,則金屬性:Na>Mg,A不符合題意;非金屬性越強,非金屬單質與氫氣化合越劇烈,F2比O2更容易與H2化合,所以非金屬性:F>O,B不符合題意;金屬性越強,其最高價氧化物對應的水化物的堿性越強,KOH的堿性強于 Ca(OH)2,所以金屬性:K>Ca,C不符合題意;非金屬性越強,最高價氧化物對應的水化物的酸性越強,雖然鹽酸的酸性強于H2SO3,但鹽酸是無氧酸,且H2SO3也不是S元素的最高價含氧酸,所以不能得出:非金屬性:Cl>S,D符合題意。
　　　　　　　　　　　 　　　　　
1.某主族元素的最高正價與最低負價的代數和為4,則該元素原子的最外層電子數為 (　　)
A.4　　　　　　　B.5　　　　　　C.6　　　　　　　D.7
答案　C
解析　設該元素的最高正價為x,最低負價為y,
則,解得x=6,y=-2,因此該原子的最外層電子數為6。
2.(2024·安徽宿州高一期末)下列性質的比較,不能用元素周期律解釋的是 (　　)
A.氧化性:Cl2>Br2>I2
B.失電子能力:K>Na>Li
C.酸性:HClO4>H2SO4>H2SO3
D.原子半徑:N>O>H
答案　C
解析　元素周期表中同主族從下到上,同周期從左到右,元素的非金屬性逐漸增強,最高價氧化物對應水化物的酸性增強,亞硫酸中硫不是最高價,酸性:HClO4>H2SO4>H2SO3,不能用元素周期律解釋,故選C。
3.下列有關微粒半徑大小關系比較中,正確的是 (　　)
A.r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+)
B.原子X與Y的原子序數:X>Y,則原子半徑一定是XC.微粒X+與Y-的核外電子排布相同,則離子半徑:X+>Y-
D.同一主族非金屬元素原子半徑:X>Y,則非金屬性:X>Y
答案　A
解析　同一元素不同粒子,核外電子數越多,半徑越大,r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+),A正確;原子X與Y的原子序數:X>Y,若X周期數遠大于Y,則原子半徑:X>Y,B錯誤;微粒X+與Y-的核外電子排布相同,則離子半徑:X+Y,則原子序數:X>Y,非金屬性:X4.C、O、Na、Al、Si、S、Cl是常見的幾種元素。請回答下列問題:
(1)C在元素周期表中的位置為　　　　　　　　,在C、O、Si、S、Cl元素形成的簡單氫化物中,穩定性最差的氫化物的化學式為　　　　　　　　。
(2)用“>”“<”或“=”填空。
離子半徑 酸性 得電子能力
O2-　　　Al3+ H2SO4　　　HClO4 35Cl　　　37Cl
(3)利用如圖所示的裝置可驗證同主族元素非金屬性的變化規律。
①儀器B的名稱為　　　　　,干燥管D的作用是　　　　。
②若要證明非金屬性:Cl>I,則A中加濃鹽酸,B中加KMnO4(KMnO4與濃鹽酸常溫下反應生成Cl2),C中加KI 淀粉溶液,觀察到C中溶液　　　　　　的現象,即可證明。從環境保護的觀點考慮,此裝置缺少尾氣處理裝置,請用離子方程式表示尾氣處理原理:　　　　。
③已知H2SiO3是白色沉淀,酸性比H2CO3弱。若要證明非金屬性:C>Si,則在A中加鹽酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液,觀察到C中溶液　　　　　　　　的現象,即可證明。但有的同學認為鹽酸具有揮發性,可進入C中干擾實驗,應在兩裝置間添加裝有　　　　　　　　溶液的洗氣瓶。
答案　(1)第二周期第ⅣA族　SiH4　(2)>　<　=　(3)①錐形瓶　防倒吸　②變藍　Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O　③有白色沉淀生成　飽和NaHCO3
解析　(1)C的原子序數為6,位于周期表中第二周期第ⅣA族。在CH4、H2O、SiH4、H2S、HCl幾種氫化物中,SiH4的穩定性最差。(2)由于O2-、Al3+具有相同的電子層結構,原子序數越小,其離子半徑越大,所以O2-的離子半徑大于Al3+的離子半徑。Cl的非金屬性大于S,所以H2SO4的酸性小于HClO4的酸性。35Cl和37Cl互為同位素,其電子排布相同,得電子能力也相同。(3)①由于Cl2與裝置C中的溶液反應后導致裝置B中壓強降低形成倒吸,干燥管D能起到防倒吸作用。②本實驗利用KMnO4與濃鹽酸反應制備氯氣,然后讓氯氣與KI 淀粉溶液反應,根據溶液顏色的變化來判斷Cl2能否從KI中置換出I2,進而比較氯和碘的非金屬性強弱。過量的氯氣會逸散到空氣中,污染環境,可用NaOH等溶液吸收。③利用強酸制弱酸的原理比較硅和碳的非金屬性強弱,制CO2過程中有雜質HCl存在,不能說明一定是CO2與Na2SiO3溶液反應生成白色沉淀,故應先用飽和NaHCO3溶液除去HCl。第二節　元素周期律
第1課時　元素性質的周期性變化規律
[核心素養發展目標]　1.了解元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價的周期性變化,認識元素周期律并理解其實質。2.會設計實驗探究同周期元素性質的變化規律,會比較元素的金屬性或非金屬性的強弱,促進“證據推理與模型認知”化學核心素養的發展。
一、核外電子排布、原子半徑和主要化合價的變化
1.原子核外電子排布的周期性變化
以原子序數為1~18的元素為例,探究原子最外層電子數的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素原子的最外層電子排布呈現______的周期性變化(第一周期除外)。
2.原子半徑的周期性變化
以第二、三周期元素為例,探究元素的原子半徑的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素的原子半徑呈現__________的周期性變化。
思考1　試比較下列微粒的半徑大小(填“>”“<”或“=”)。
(1)Mg__________Ca__________K;
(2)P　　　S　　　Cl;
(3)Fe3+　　　Fe2+　　　Fe;
(4)S2-　　　Cl-　　　Na+　　　Mg2+。
“三看法”比較微粒半徑的大小
一看層,層多徑大;
二看核,層同核多徑小;
三看電子,層同核同電子多徑大,如Cl->Cl、Fe2+>Fe3+。
3.元素化合價的周期性變化
以原子序數為1~18的元素為例,探究元素化合價的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素的化合價呈__________變化,即每周期,最高正價為__________(O無最高正價、F無正價),負價為__________。
思考2　主族元素的最高化合價等于其族序數,這句話對嗎 為什么
主族元素主要化合價的確定方法
(1)最高正價=主族序數=最外層電子數(O、F除外)。
(2)最低負價=最高正價-8(H、O、F除外)。
(3)H的最高價為+1,最低價為-1。
1.判斷正誤
(1)第二周期元素從左至右,最高正價從+1遞增到+7(　　)
(2)原子半徑最小的元素是氫元素(　　)
(3)氫元素除了有+1價外,也可以有-1價,如NaH(　　)
(4)主族元素的最低負價等于其族序數-8(　　)
(5)第三周期原子半徑最大的元素為鈉(　　)
2.下列說法正確的是(　　)
A.原子序數越大,原子半徑一定越大
B.電子層數多的原子半徑一定比電子層數少的原子半徑大
C.元素性質的周期性變化不是元素性質的簡單重復
D.按C、N、O、F的順序,元素的最高正化合價依次升高
3.(2024·海口長流中學高一月考)若某非金屬元素X的最高價氧化物對應的水化物的化學式為HnXOm,則X元素的族序數為　　　　,它的最高價氧化物的化學式為　　　　,氫化物的化學式為　　　　。
二、同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規律
　　以第三周期元素為例探究元素性質的遞變規律。
1.預測:元素性質的遞變規律
第三周期元素電子層數__________,由左向右核電荷數依次增多,原子半徑依次__________,失電子的能力依次__________,得電子的能力依次__________,預測它們的金屬性依次__________,非金屬性依次__________。
2.實驗探究:金屬性的遞變規律
(1)Na、Mg元素金屬性強弱比較
原理 金屬與水反應置換出H2的難易程度
操作
現象 鎂條表面附著__________ 劇烈反應,溶液變成淺紅色
化學反應 - Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
結論 結合Na與水的反應的現象,Na與水反應置換H2比Mg__________,則金屬性:__________
(2)Mg、Al元素金屬性強弱比較
原理 金屬的最高價氧化物對應的水化物的堿性強弱
物質 Al(OH)3 Mg(OH)2
操作
現象 A中沉淀__________ B中沉淀__________ C中沉淀__________ D中沉淀__________
A、B、C、D試管中的離子方程式 A:____________________ B:____________________ C:____________________ D:__________
結論 Al(OH)3是兩性氫氧化物,其堿性弱于Mg(OH)2(中強堿),更弱于NaOH(強堿),則金屬性:__________
思考1　下列物質①NaHCO3　②Na2CO3　③Al(OH)3　④AlCl3　⑤Al　⑥Al2O3中,既能與鹽酸反應,又能與氫氧化鈉溶液反應的是　　　　　　。
3.信息獲取:非金屬性的遞變規律
Si P S Cl
判斷依據 與氫氣化合 高溫 磷蒸氣與 氫氣反應 加熱 光照或 點燃
由易到難的順序是__________
判斷依據 最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中強酸 H2SO4 強酸 HClO4強酸 (酸性比 H2SO4強)
酸性:_______>________>________>________
結論 隨著原子序數的遞增,同周期的Si、P、S、Cl得電子的能力__________,非金屬性__________
4.元素周期律
(1)內容:元素的性質隨著__________的遞增而呈周期性的變化。
(2)實質:元素性質的周期性變化是元素原子的__________周期性變化的必然結果。
思考2　從原子結構角度解釋同周期元素從左至右金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強的原因。
1.判斷正誤
(1)第三周期元素中,最高價氧化物對應水化物的酸性最強的為H2SO4(　　)
(2)可以通過簡單氣態氫化物的穩定性比較元素的非金屬性(　　)
(3)Al(OH)3是兩性氫氧化物,與氨水、鹽酸均可反應(　　)
(4)鹽酸可以與Na2CO3溶液反應生成CO2,可由此推出非金屬性:Cl>C(　　)
(5)因為金屬鈉常失去1個電子,而鋁失去3個電子,所以鈉的金屬性小于鋁的金屬性(　　)
2.除第一周期外,下列關于同周期主族元素的變化規律的敘述不正確的是(　　)
A.從左到右,原子半徑逐漸減小
B.從左到右,單質的氧化性逐漸減弱,還原性逐漸增強
C.從左到右,元素最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸減弱,酸性逐漸增強
D.從左到右,元素最高正化合價從+1遞變到+7(氧、氟除外),最低負化合價從-4遞變到-1
3.下列事實不能用于比較元素金屬性或非金屬性強弱的是(　　)
A.Na比Mg與冷水反應劇烈,金屬性:Na>Mg
B.F2比O2更容易與H2化合,非金屬性:F>O
C.KOH的堿性強于 Ca(OH)2,金屬性:K>Ca
D.鹽酸的酸性強于H2SO3,非金屬性:Cl>S
　　　　　　　　　　　 　　　　　
1.某主族元素的最高正價與最低負價的代數和為4,則該元素原子的最外層電子數為(　　)
A.4　　　　　　　B.5　　　　　　C.6　　　　　　　D.7
2.(2024·安徽宿州高一期末)下列性質的比較,不能用元素周期律解釋的是(　　)
A.氧化性:Cl2>Br2>I2
B.失電子能力:K>Na>Li
C.酸性:HClO4>H2SO4>H2SO3
D.原子半徑:N>O>H
3.下列有關微粒半徑大小關系比較中,正確的是(　　)
A.r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+)
B.原子X與Y的原子序數:X>Y,則原子半徑一定是XC.微粒X+與Y-的核外電子排布相同,則離子半徑:X+>Y-
D.同一主族非金屬元素原子半徑:X>Y,則非金屬性:X>Y
4.C、O、Na、Al、Si、S、Cl是常見的幾種元素。請回答下列問題:
(1)C在元素周期表中的位置為　　　　　　　　,在C、O、Si、S、Cl元素形成的簡單氫化物中,穩定性最差的氫化物的化學式為　　　　　　　　。
(2)用“>”“<”或“=”填空。
離子半徑 酸性 得電子能力
O2-　　　Al3+ H2SO4　　　HClO4 35Cl　　　37Cl
(3)利用如圖所示的裝置可驗證同主族元素非金屬性的變化規律。
①儀器B的名稱為　　　　　,干燥管D的作用是　　　　。
②若要證明非金屬性:Cl>I,則A中加濃鹽酸,B中加KMnO4(KMnO4與濃鹽酸常溫下反應生成Cl2),C中加KI 淀粉溶液,觀察到C中溶液　　　　　　的現象,即可證明。從環境保護的觀點考慮,此裝置缺少尾氣處理裝置,請用離子方程式表示尾氣處理原理:　　　　。
③已知H2SiO3是白色沉淀,酸性比H2CO3弱。若要證明非金屬性:C>Si,則在A中加鹽酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液,觀察到C中溶液　　　　　　　　的現象,即可證明。但有的同學認為鹽酸具有揮發性,可進入C中干擾實驗,應在兩裝置間添加裝有　　　　　　　溶液的洗氣瓶。
答案精析
一、
1.由1到8
2.由大到小
思考1　(1)<　<　(2)>　>　(3)<　<
(4)>　>　>
3.周期性　+1→+7　-4→-1
思考2　不對。主族元素形成最高化合價時，失去(或偏移)最外層的全部電子達到穩定結構，但O、F元素因原子半徑很小，非金屬性很強，所以在反應中不能失去(或偏移)最外層的全部電子，故O元素沒有最高正化合價、F元素無正價。
應用體驗
1.(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
2.C
3.2m-n　X2O2m-n　H(8-2m+n)X
解析　HnXOm中H為+1價，O為-2價，則X為+(2m-n)價，元素的主族序數等于最外層電子數，則X元素的族序數為2m-n；它的最高價氧化物的化學式為X2O2m-n，其最低負價為2m-n-8=-(8-2m+n)，則其氫化物為H(8-2m+n)X。
二、
1.相同　減小　減弱　增強　減弱　增強
2.(1)少量氣泡　容易　Na>Mg　(2)溶解　溶解　溶解　不溶解　Al(OH)3+3H+Al3++3H2O　Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-　Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O　不反應　Na>Mg>Al
思考1　①③⑤⑥
3.Cl、S、P、Si　HClO4　H2SO4　H3PO4　H2SiO3　逐漸增強　逐漸增強
4.(1)原子序數　(2)核外電子排布
思考2　在同一周期中，各元素的原子核外電子層數雖然相同，但從左至右，隨核電荷數的增加，原子半徑逐漸減小，原子核對最外層電子的吸引力逐漸增強，失電子能力逐漸減弱，金屬性逐漸減弱，得電子能力逐漸增強，非金屬性逐漸增強。
應用體驗
1.(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
2.B
3.D　[依據元素周期律，金屬與水反應越劇烈，失電子能力越強，金屬性越強，Na比Mg與冷水反應劇烈，則金屬性：Na>Mg，A不符合題意；非金屬性越強，非金屬單質與氫氣化合越劇烈，F2比O2更容易與H2化合，所以非金屬性：F>O，B不符合題意；金屬性越強，其最高價氧化物對應的水化物的堿性越強，KOH的堿性強于 Ca(OH)2，所以金屬性：K>Ca，C不符合題意；非金屬性越強，最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，雖然鹽酸的酸性強于H2SO3，但鹽酸是無氧酸，且H2SO3也不是S元素的最高價含氧酸，所以不能得出：非金屬性：Cl>S，D符合題意。]
隨堂演練　知識落實
1.C　2.C
3.A　[同一元素不同粒子，核外電子數越多，半徑越大，r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+)，A正確；原子X與Y的原子序數：X>Y，若X周期數遠大于Y，則原子半徑：X>Y，B錯誤；微粒X+與Y-的核外電子排布相同，則離子半徑：X+Y，則原子序數：X>Y，非金屬性：X4.(1)第二周期第ⅣA族　SiH4　(2)>　<　=　(3)①錐形瓶　防倒吸　②變藍　Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
③有白色沉淀生成　飽和NaHCO3
解析　(1)C的原子序數為6，位于周期表中第二周期第ⅣA族。在CH4、H2O、SiH4、H2S、HCl幾種氫化物中，SiH4的穩定性最差。(2)由于O2-、Al3+具有相同的電子層結構，原子序數越小，其離子半徑越大，所以O2-的離子半徑大于Al3+的離子半徑。Cl的非金屬性大于S，所以H2SO4的酸性小于HClO4的酸性。35Cl和37Cl互為同位素，其電子排布相同，得電子能力也相同。(3)①由于Cl2與裝置C中的溶液反應后導致裝置B中壓強降低形成倒吸，干燥管D能起到防倒吸作用。②本實驗利用KMnO4與濃鹽酸反應制備氯氣，然后讓氯氣與KI 淀粉溶液反應，根據溶液顏色的變化來判斷Cl2能否從KI中置換出I2，進而比較氯和碘的非金屬性強弱。過量的氯氣會逸散到空氣中，污染環境，可用NaOH等溶液吸收。③利用強酸制弱酸的原理比較硅和碳的非金屬性強弱，制CO2過程中有雜質HCl存在，不能說明一定是CO2與Na2SiO3溶液反應生成白色沉淀，故應先用飽和NaHCO3溶液除去HCl。(共90張PPT)
元素性質的周期性變化規律
第1課時
第四章　第二節
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核心素養
發展目標
1.了解元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價的周期性變化,認識元素周期律并理解其實質。
2.會設計實驗探究同周期元素性質的變化規律,會比較元素的金屬性或非金屬性的強弱,促進“證據推理與模型認知”化學核心素養的發展。
內容索引
一、核外電子排布、原子半徑和主要化合價的變化
二、同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規律
課時對點練
隨堂演練　知識落實
核外電子排布、原子半徑和主要化合價的變化
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一
1.原子核外電子排布的周期性變化
以原子序數為1~18的元素為例,探究原子最外層電子數的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素原子的最外層電子排布呈現_______的周期性變化(第一周期除外)。
由1到8
一、核外電子排布、原子半徑和主要化合價的變化
2.原子半徑的周期性變化
以第二、三周期元素為例,探究元素的原子半徑的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素的原子半徑呈現__________的周期性變化。
由大到小
提醒　原子半徑的遞變規律指同一周期第ⅠA族~第ⅦA族之間的變化規律,不包括稀有氣體元素。
思考1　試比較下列微粒的半徑大小(填“>”“<”或“=”)。
(1)Mg Ca　 K;
(2)P S Cl;
(3)Fe3+　　Fe2+　　Fe;
(4)S2-　　Cl-　　Na+　　Mg2+。
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>
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歸納總結
“三看法”比較微粒半徑的大小
一看層,層多徑大;
二看核,層同核多徑小;
三看電子,層同核同電子多徑大,如Cl->Cl、Fe2+>Fe3+。
3.元素化合價的周期性變化
以原子序數為1~18的元素為例,探究元素化合價的變化,圖示如下:
規律:隨著原子序數的遞增,元素的化合價呈______變化,即每周期,最高正價為______(O無最高正價、F無正價),負價為______。
周期性
+1→+7
-4→-1
思考2　主族元素的最高化合價等于其族序數,這句話對嗎 為什么
提示　不對。主族元素形成最高化合價時,失去(或偏移)最外層的全部電子達到穩定結構,但O、F元素因原子半徑很小,非金屬性很強,所以在反應中不能失去(或偏移)最外層的全部電子,故O元素沒有最高正化合價、F元素無正價。
歸納總結
主族元素主要化合價的確定方法
(1)最高正價=主族序數=最外層電子數(O、F除外)。
(2)最低負價=最高正價-8(H、O、F除外)。
(3)H的最高價為+1,最低價為-1。
1.判斷正誤
(1)第二周期元素從左至右,最高正價從+1遞增到+7
(2)原子半徑最小的元素是氫元素
(3)氫元素除了有+1價外,也可以有-1價,如NaH
(4)主族元素的最低負價等于其族序數-8
(5)第三周期原子半徑最大的元素為鈉
×
√
√
×
√
2.下列說法正確的是
A.原子序數越大,原子半徑一定越大
B.電子層數多的原子半徑一定比電子層數少的原子半徑大
C.元素性質的周期性變化不是元素性質的簡單重復
D.按C、N、O、F的順序,元素的最高正化合價依次升高
√
主族元素的原子半徑隨原子序數的遞增呈周期性變化,故A錯誤;
氯原子比鋰原子多一個電子層,但原子半徑:r(Li)>r(Cl),故B錯誤;
元素性質的周期性變化不是簡單的重復,變化的程度不同,變化的起點和終點也不同,故C正確;
氟是最活潑的非金屬元素,它只有負化合價,沒有正化合價,故D項錯誤。
3.(2024·海口長流中學高一月考)若某非金屬元素X的最高價氧化物對應的水化物的化學式為HnXOm,則X元素的族序數為　　　,它的最高價氧化物的化學式為　　　　,氫化物的化學式為　　　 　。
2m-n
X2O2m-n
H(8-2m+n)X
HnXOm中H為+1價,O為-2價,則X為+(2m-n)價,元素的主族序數等于最外層電子數,則X元素的族序數為2m-n;它的最高價氧化物的化學式為X2O2m-n, 其最低負價為2m-n-8=-(8-2m+n),則其氫化物為H(8-2m+n)X。
返回
>
<
二
同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規律
　　以第三周期元素為例探究元素性質的遞變規律。
1.預測:元素性質的遞變規律
第三周期元素電子層數______,由左向右核電荷數依次增多,原子半徑依次_____,失電子的能力依次_____,得電子的能力依次_____,預測它們的金屬性依次_____,非金屬性依次_____。
二、同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規律
相同
減小
減弱
增強
減弱
增強
2.實驗探究:金屬性的遞變規律
(1)Na、Mg元素金屬性強弱比較
原理 金屬與水反應置換出H2的難易程度
操作
現象 鎂條表面附著_________ 劇烈反應,溶液變成淺紅色
少量氣泡
原理 金屬與水反應置換出H2的難易程度
化學反應 - Mg+2H2O　　Mg(OH)2+H2↑
結論 結合Na與水的反應的現象,Na與水反應置換H2比Mg______,則金屬性:________
容易
Na>Mg
(2)Mg、Al元素金屬性強弱比較
原理 金屬的最高價氧化物對應的水化物的堿性強弱
物質 Al(OH)3 Mg(OH)2
操作
現象 A中沉淀_____ B中沉淀_____ C中沉淀_____
D中沉淀_______
A、B、C、D試管中的離子方程式 A:__________________ __________ B:__________________ __________ C:_____________________
_______
D:_______
結論 Al(OH)3是兩性氫氧化物,其堿性弱于Mg(OH)2(中強堿),更弱于NaOH(強堿),則金屬性:___________
溶解
溶解
溶解
不溶解
Al(OH)3+3H+===
Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-===
[Al(OH)4]-
Mg(OH)2+2H+===Mg2+
+2H2O
不反應
Na>Mg>Al
思考1　下列物質①NaHCO3　②Na2CO3　③Al(OH)3　④AlCl3　⑤Al　⑥Al2O3中,既能與鹽酸反應,又能與氫氧化鈉溶液反應的是　　 　　。
①③⑤⑥
②Na2CO3只能與鹽酸反應生成NaCl、CO2和H2O,不能與NaOH溶液反應;④AlCl3只能與NaOH溶液反應,不能與鹽酸反應。
3.信息獲取:非金屬性的遞變規律
Si P S Cl
判斷依據 與氫氣化合 高溫 磷蒸氣與 氫氣反應 加熱 光照或點燃
由易到難的順序是______________
Cl、S、P、Si
Si P S Cl
判斷依據 最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中強酸 H2SO4 強酸 HClO4強酸
(酸性比H2SO4強)
酸性:______>_______>_______>_______
結論 隨著原子序數的遞增,同周期的Si、P、S、Cl得電子的能力_________,非金屬性_________
HClO4
H2SO4
H3PO4
H2SiO3
逐漸增強
逐漸增強
4.元素周期律
(1)內容:元素的性質隨著_________的遞增而呈周期性的變化。
(2)實質:元素性質的周期性變化是元素原子的_____________周期性變化的必然結果。
原子序數
核外電子排布
思考2　從原子結構角度解釋同周期元素從左至右金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強的原因。
提示　在同一周期中,各元素的原子核外電子層數雖然相同,但從左至右,隨核電荷數的增加,原子半徑逐漸減小,原子核對最外層電子的吸引力逐漸增強,失電子能力逐漸減弱,金屬性逐漸減弱,得電子能力逐漸增強,非金屬性逐漸增強。
1.判斷正誤
(1)第三周期元素中,最高價氧化物對應水化物的酸性最強的為H2SO4
(2)可以通過簡單氣態氫化物的穩定性比較元素的非金屬性
(3)Al(OH)3是兩性氫氧化物,與氨水、鹽酸均可反應
(4)鹽酸可以與Na2CO3溶液反應生成CO2,可由此推出非金屬性:Cl>C
(5)因為金屬鈉常失去1個電子,而鋁失去3個電子,所以鈉的金屬性小于鋁的金屬性
×
√
×
×
×
2.除第一周期外,下列關于同周期主族元素的變化規律的敘述不正確的是
A.從左到右,原子半徑逐漸減小
B.從左到右,單質的氧化性逐漸減弱,還原性逐漸增強
C.從左到右,元素最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸減弱,酸性逐漸
增強
D.從左到右,元素最高正化合價從+1遞變到+7(氧、氟除外),最低負化合
價從-4遞變到-1
√
同周期主族元素從左到右,原子半徑逐漸減小,A項正確;
同周期主族元素從左到右,單質的氧化性逐漸增強,還原性逐漸減弱,B項錯誤;
同周期主族元素從左到右,元素的金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強,故元素最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸減弱,酸性逐漸增強,C項正確;
同周期主族元素從左到右,元素的最高正化合價呈現從+1到+7(氧、氟除外),最低負化合價呈現從-4到-1的周期性變化,D項正確。
3.下列事實不能用于比較元素金屬性或非金屬性強弱的是
A.Na比Mg與冷水反應劇烈,金屬性:Na>Mg
B.F2比O2更容易與H2化合,非金屬性:F>O
C.KOH的堿性強于 Ca(OH)2,金屬性:K>Ca
D.鹽酸的酸性強于H2SO3,非金屬性:Cl>S
√
依據元素周期律,金屬與水反應越劇烈,失電子能力越強,金屬性越強,Na比Mg與冷水反應劇烈,則金屬性:Na>Mg,A不符合題意;
非金屬性越強,非金屬單質與氫氣化合越劇烈,F2比O2更容易與H2化合,所以非金屬性:F>O,B不符合題意;
金屬性越強,其最高價氧化物對應的水化物的堿性越強,KOH的堿性強于 Ca(OH)2,所以金屬性:K>Ca,C不符合題意;
非金屬性越強,最高價氧化物對應的水化物的酸性越強,雖然鹽酸的酸性強于H2SO3,但鹽酸是無氧酸,且H2SO3也不是S元素的最高價含氧酸,所以不能得出:非金屬性:Cl>S,D符合題意。
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隨堂演練　知識落實
1.某主族元素的最高正價與最低負價的代數和為4,則該元素原子的最外層電子數為
A.4　　　　B.5　　　　C.6　　　　D.7
√
1
2
3
4
設該元素的最高正價為x,最低負價為y,
則,解得x=6,y=-2,因此該原子的最外層電子數為6。
1
2
3
4
2.(2024·安徽宿州高一期末)下列性質的比較,不能用元素周期律解釋的是
A.氧化性:Cl2>Br2>I2
B.失電子能力:K>Na>Li
C.酸性:HClO4>H2SO4>H2SO3
D.原子半徑:N>O>H
√
元素周期表中同主族從下到上,同周期從左到右,元素的非金屬性逐漸增強,最高價氧化物對應水化物的酸性增強,亞硫酸中硫不是最高價,酸性:HClO4>H2SO4>H2SO3,不能用元素周期律解釋,故選C。
3.下列有關微粒半徑大小關系比較中,正確的是
A.r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+)
B.原子X與Y的原子序數:X>Y,則原子半徑一定是XC.微粒X+與Y-的核外電子排布相同,則離子半徑:X+>Y-
D.同一主族非金屬元素原子半徑:X>Y,則非金屬性:X>Y
1
2
3
4
√
1
2
3
4
同一元素不同粒子,核外電子數越多,半徑越大,r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+),A正確;
原子X與Y的原子序數:X>Y,若X周期數遠大于Y,則原子半徑:X>Y,B錯誤;
微粒X+與Y-的核外電子排布相同,則離子半徑:X+同一主族元素隨原子序數變大,原子半徑依次變大,同一主族非金屬元素原子半徑:X>Y,則原子序數:X>Y,非金屬性:X4.C、O、Na、Al、Si、S、Cl是常見的幾種元素。請回答下列問題:
(1)C在元素周期表中的位置為　　　　　　　　,在C、O、Si、S、Cl元素形成的簡單氫化物中,穩定性最差的氫化物的化學式為　　　。
1
2
3
4
第二周期第ⅣA族
SiH4
C的原子序數為6,位于周期表中第二周期第ⅣA族。在CH4、H2O、SiH4、H2S、HCl幾種氫化物中,SiH4的穩定性最差。
1
2
3
4
(2)用“>”“<”或“=”填空。
離子半徑 酸性 得電子能力
O2-　　　Al3+ H2SO4　　　HClO4 35Cl　　　37Cl
由于O2-、Al3+具有相同的電子層結構,原子序數越小,其離子半徑越大,所以O2-的離子半徑大于Al3+的離子半徑。Cl的非金屬性大于S,所以H2SO4的酸性小于HClO4的酸性。35Cl和37Cl互為同位素,其電子排布相同,得電子能力也相同。
>
<
=
1
2
3
4
(3)利用如圖所示的裝置可驗證同主族元素非金屬性的變化規律。
①儀器B的名稱為　　 　,干燥管D的作用是　　 　。
錐形瓶
防倒吸
由于Cl2與裝置C中的溶液反應后導致裝置B中壓強降低形成倒吸,干燥管D能起到防倒吸作用。
1
2
3
4
②若要證明非金屬性:Cl>I,則A中加濃鹽酸,B中加KMnO4 (KMnO4與濃鹽酸常溫下反應生成Cl2),C中加KI 淀粉溶液,觀察到C中溶液　　　的現象,即可證明。從環境保護的觀點考慮,此裝置缺少尾氣處理裝置,請用離子方程式表示尾氣處理原理:　　　　 。
變藍
Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
1
2
3
4
本實驗利用KMnO4與濃鹽酸反應制備氯氣,然后讓氯氣與KI 淀粉溶液反應,根據溶液顏色的變化來判斷Cl2能否從KI中置換出I2,進而比較氯和碘的非金屬性強弱。過量的氯氣會逸散到空氣中,污染環境,可用NaOH等溶液吸收。
1
2
3
4
③已知H2SiO3是白色沉淀,酸性比H2CO3弱。若要證明非金屬性:C>Si,則在A中加鹽酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液,觀察到C中溶液　　　　　　　　的現象,即可證明。但有的同學認為鹽酸具有揮發性,可進入C中干擾實驗,應在兩裝置間添加裝有　　　　　　溶液的洗氣瓶。
有白色沉淀生成
飽和NaHCO3
1
2
3
4
返回
利用強酸制弱酸的原理比較硅和碳的非金屬性強弱,制CO2過程中有雜質HCl存在,不能說明一定是CO2與Na2SiO3溶液反應生成白色沉淀,故應先用飽和NaHCO3溶液除去HCl。
課時對點練
題組一　1~18號元素性質的周期性變化規律
1.如圖表示1~18號元素原子結構或性質隨核電荷數遞增的變化。該圖中縱坐標表示
A.電子層數
B.最外層電子數
C.最高化合價
D.原子半徑
√
1
2
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5
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2
3
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6
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2.下列說法正確的是
A.隨著元素原子序數的遞增,P、S、Cl、Ar的最高正化合價依次升高
B.隨著元素原子序數的遞增,Na、Mg、Al、Si的最低負化合價依次降低
C.原子序數為15的元素最高化合價為+3
D.隨著原子序數的遞增,第三周期主族元素的最高正化合價依次升高
√
1
2
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5
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7
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14
A項,P、S、Cl的最高正化合價依次升高,但是Ar為稀有氣體,主要化合價為0,錯誤;
C項,P的最高化合價為+5,錯誤;
D項,第三周期主族元素從Na到Cl的最高正化合價從+1到+7,依次升高,正確。
1
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3.下列各組元素中,按從左到右的順序,原子序數遞增,元素的最高正化合價也遞增的是
A.C、N、O、F B.Na、Be、B、C
C.H、Li、Na、Mg D.Na、Mg、Al、Si
√
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5
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4.下列粒子半徑大小順序正確的是
A.Na+B.S2->Cl->Na+>Al3+
C.NaD.Cs√
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14
四種離子核外電子排布相同,隨著核電荷數的增加,離子半徑依次減小,即Al3+由于S2-、Cl-比Na+、Al3+多一個電子層,則S2-、Cl-的半徑比Na+、Al3+的大,而S2-、Cl-和Na+、Al3+分別為核外電子排布相同的離子,則核電荷數越大,離子半徑越小,故S2->Cl->Na+>Al3+,B正確;
Na、Mg、Al、S屬于同周期元素,隨著核電荷數的增加,原子半徑依次減小,C錯誤;
1
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14
Cs、Rb、K、Na屬于同主族元素,同主族元素隨著核電荷數增加,原子半徑依次增大,D錯誤。
1
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14
題組二　元素周期律
5.元素性質呈周期性變化的決定因素是
A.元素原子半徑大小呈周期性變化
B.元素相對原子質量依次增大
C.元素原子核外電子排布呈周期性變化
D.元素的最高正化合價呈周期性變化
√
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2
3
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5
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14
結構決定性質,即原子的核外電子排布尤其是最外層電子排布決定了元素的性質。
1
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14
6.比較鎂和鋁元素金屬性強弱的方法正確的是
A.將空氣中放置已久的兩種元素的單質分別與熱水作用,比較產生氣泡的
快慢
B.比較兩種金屬的熔點
C.氫氧化鎂的堿性比氫氧化鋁強
D.將形狀、大小相同的兩種金屬單質與足量鹽酸反應,比較產生氣體的量
√
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2
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6
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14
將空氣中久置的鎂和鋁分別置于熱水中,由于二者表面有氧化膜,所以不與水反應,均無現象,故A錯誤;
熔點屬于物理性質,不能用于比較元素的金屬性,故B錯誤;
最高價氧化物對應水化物的堿性越強,則對應元素的金屬性越強,因為堿性:Mg(OH)2>Al(OH)3,可說明鎂、鋁金屬性依次減弱,故C正確;
比較產生氣體的量,不能判斷金屬性強弱,應比較金屬和酸反應的劇烈程度,故D錯誤。
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7.(2023·溫州高一期中)硫的非金屬性不如氧強,下列敘述不能說明這一事實的是
A.S+O2　　SO2,O2是氧化劑,S是還原劑
B.硫是淡黃色固體,氧氣是無色氣體
C.H2S　 　H2+S、2H2O　 　2H2↑+O2↑
D.硫化氫溶液露置在空氣中易變渾濁
√
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S+O2　　SO2,O2是氧化劑,S是還原劑,說明氧氣的氧化性強于S,而單質的氧化性越強,元素的非金屬性越強,即能說明S的非金屬性不如O強,故A不選;
硫是淡黃色固體、氧氣是無色氣體與元素的非金屬性強弱無關,不能說明S的非金屬性不如O強,故B選;
1
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H2S　 　H2+S、2H2O　　 　2H2↑+O2↑,說明水比硫化氫更穩定,而氫化物的穩定性越強,元素的非金屬性越強,即能說明S的非金屬性不如O強,故C不選;
硫化氫溶液在空氣中變渾濁,是由于氧氣將硫化氫氧化為硫單質,氧氣做氧化劑,S為氧化產物,氧氣的氧化性強于S,而單質的氧化性越強,元素的非金屬性越強,即能說明S的非金屬性不如O強,故D不選。
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8.(2024·河北唐山高一期末)根據元素周期律,對下列事實進行推測,其中推測不合理的是
選項 事實 推測
A Li與水反應緩慢,Na與水反應較快 Rb(第ⅠA族元素的單質)與水反應更劇烈
B H2SO4是強酸,HClO4也是強酸 H3PO4屬于強酸
C F2的沸點為-188.1 ℃,Cl2的沸點為-34.6 ℃ Br2的沸點大于-34.6 ℃
D F2與H2在暗處劇烈化合,Cl2與H2光照或點燃時反應 Br2與H2反應需要加熱到一定溫度
√
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H3PO4屬于中強酸,故選B。
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9.(2024·烏魯木齊高一期末)已知X、Y、Z、W原子序數都不超過18,它們的離子aX(n+1)+、bYn+、cZ(n+1)-、dWn-具有相同的電子層結構,則下列說法正確的是
A.原子序數:a>b>d>c
B.離子半徑:X(n+1)+>Yn+>Z(n+1)->Wn-
C.離子氧化性:Yn+>X(n+1)+
D.單質氧化性:Z>W
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由題意知,aX(n+1)+、bYn+、cZ(n+1)-、dWn-具有相同的電子層結構,則X、Y為第三周期元素,Z、W為第二周期元素,且X在Y的右邊,Z在W的左邊,則原子序數:a>b>d>c,A正確;
具有相同電子層結構的離子,原子序數越大,離子半徑越小,則離子半徑:Z(n+1)->Wn->Yn+>X(n+1)+,B錯誤;
元素的金屬性越強,對應離子的氧化性越弱,則離子氧化性:Yn+根據原子序數:d>c,故單質的氧化性:W>Z,D錯誤。
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10.五種短周期元素X、Y、Z、M、W的原子序數與其常見化合價的關系如圖所示,下列敘述正確的是
A.元素X可能為氫或鋰
B.原子半徑:r(Y)>r(M)
C.Z的最高價氧化物對應的水化物不能溶解在
氫氧化鉀溶液中
D.H3MO4的酸性比HWO4的強
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X的常見化合價為+1,其原子序數小于其他四種元素,則元素X可能為H或Li;Z的常見化合價為+3,M的常見化合價為-3,原子序數:M>Z,則M為P,Z為Al;W的常見化合價為-1,其原子序數最大,則W為Cl。元素X可能為H或Li,A項正確;
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N和P為同主族元素,電子層數越多,原子半徑越大,則原子半徑:r(N)Al(OH)3為兩性氫氧化物,能溶解在KOH溶液中,C項錯誤;
非金屬性:P11.某學習小組探究元素周期律,設計了如圖所示裝置,以完成非金屬性強弱比較的研究,下列各組實驗中所選用試劑與實驗目的相匹配的是
實驗 序號 試劑 實驗目的:證明非金屬性強弱
a b c
① 濃鹽酸 二氧化錳 溴化鈉溶液 Cl>Br
② 濃鹽酸 碳酸鈉 硅酸鈉溶液 Cl>C>Si
③ 稀硝酸 石灰石 硅酸鈉溶液 N>C>Si
④ 稀硫酸 純堿 硅酸鈉溶液 S>C>Si
A.④　　　　B.①②④　　　　C.①③　　　　D.③④
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濃鹽酸和二氧化錳反應制取氯氣,需要加熱,故①不選;
鹽酸是無氧酸,鹽酸的酸性強于碳酸,不能證明非金屬
性:Cl>C,碳酸鈉和濃鹽酸反應制取的二氧化碳中含有
氯化氫,氯化氫也能和硅酸鈉反應生成硅酸沉淀,不能
說明非金屬性:C>Si,故②不選;
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稀硝酸和石灰石反應生成二氧化碳,證明非金屬性:
N>C,硝酸易揮發,石灰石和硝酸反應制取的二氧化
碳中含有硝酸蒸氣,硝酸蒸氣也能和硅酸鈉反應生
成硅酸沉淀,不能說明非金屬性:C>Si,故③不選;
稀硫酸和碳酸鈉反應生成二氧化碳,證明非金屬性:S>C,二氧化碳和硅酸鈉反應生成硅酸沉淀,說明非金屬性:C>Si,故④選。
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12.如圖表示部分短周期元素的原子半徑和最高正價、最低負價隨原子序數的變化情況,下列有關說法正確的是
A.最高正價的順序:g>c>b
B.形成的簡單離子半徑:d>e>b>c
C.d與c形成的化合物中陰、陽離子個數比不一定為1∶2
D.簡單氣態氫化物的穩定性:g>f>a
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由原子半徑大小可知,a、b、c位于第二
周期,d、e、f、g位于第三周期,結合化合
價可知,a為C,b為N,c為O,d為Na,e為Al,f為
S,g為Cl,以此分析解答。
Cl的最高正價為+7價,N的最高正價為+5價,O沒有最高正價,故A錯誤;
核外電子排布相同時,核電荷數越大離子半徑越小,則簡單離子半徑:b>c>d>e,故B錯誤;
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鈉元素與氧元素可以形成氧化鈉和過氧化鈉,陰、陽離子個數比均為1∶2,故C錯誤;
非金屬性越強,簡單氫化物越穩定,非金屬性:Cl>S>C,因此簡單氣態氫化物的穩定性:g>f>a,故D正確。
13.下表為元素周期表的一部分。
請回答下列問題:
(1)⑦⑧⑨三種元素最高價氧化物對應的水化物中酸性最強的是
　　　 (填化學式)。
HClO4
元素的非金屬性越強,其最高價氧化物對應的水化物酸性越強,P、S、Cl三種元素的非金屬性依次增強,故三種元素的最高價氧化物對應的水化物中,酸性最強的是HClO4。
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(2)③⑥⑨三種元素的簡單離子半徑由大到小排序為__________
(填離子符號)。
Cl->O2->Al3+
O2-、Al3+具有相同的電子層結構,Al3+的核電荷數更大,原子核對核外電子吸引更強,故離子半徑:O2->Al3+,Cl-比O2-多一個電子層,則離子半徑:Cl->O2-,故離子半徑由大到小的順序為Cl->O2->Al3+。
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(3)元素④和⑥的最高價氧化物對應的水化物反應的離子方程式為　　　 　。
OH-+Al(OH)3===[Al(OH)4]-
元素④和⑥的最高價氧化物對應的水化物分別為NaOH、Al(OH)3,二者反應生成Na[Al(OH)4],反應的離子方程式為OH-+Al(OH)3===[Al(OH)4]-。
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(4)從原子結構的角度分析④與⑤的金屬性強弱:_____________
______________________________________________________________________________________________。
Na原子半徑比
Mg大,Na的核電荷數比Mg小,Na原子核對最外層電子的吸引力較弱,更易失電子,故Na的金屬性比Mg強　
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(5)②、⑦的簡單氣態氫化物中較穩定的是_____(填化學式),判斷依據是____________________
________。
NH3
N元素的非金屬性比
P元素強
元素非金屬性越強,則相應的簡單氣態氫化物越穩定,非金屬性:N>P,則簡單氣態氫化物中較穩定的是NH3。
14.為紀念元素周期表誕生150周年,IUPAC等向世界介紹118位優秀青年化學家,并形成一張“青年化學家元素周期表”。中國學者雷曉光、姜雪峰、劉莊分別成為“N、S、Hg”元素的代言人。回答下列問題:
(1)硒(Se)與硫位于同一主族,均是生命必需元素。下列推斷正確的是_________
(填字母)。
A.硒元素的最低負化合價為-2
B.硒的氧化物對應的水化物屬于強酸
C.穩定性:H2Se>H2O
D.二氧化硒(SeO2)既有氧化性也有還原性
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硒(Se)與硫位于同一主族,最外層均有6個電子,且均為非金屬元素,最低價均為-2價,A正確;
硒的氧化物對應的水化物有H2SeO3和H2SeO4,H2SeO3屬于弱酸,B錯誤;
O的非金屬性強于Se,故H2O的穩定性強于H2Se,C錯誤;
硒(Se)的最高價為+6價,最低價為-2價,SeO2中Se的化合價為+4價,處于中間價態,既有氧化性又有還原性,D正確。
(2)氮是自然界各種生物體生命活動不可缺少的重要元素,磷(P)、砷(As)也是氮族元素。
①砷有多種同位素原子,其中穩定的核素是75As,它的中子數比質子數多　　。
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砷為第33號元素,質子數為33,中子數為75-33=42,故中子數比質子數多9。
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②下列關于第ⅤA族元素及其化合物的說法正確的是　　　(填字母)。
A.熱穩定性:NH3>PH3
B.酸性:HNO3>H3AsO4
C.As的氧化物的水化物是強堿
D.形成的簡單離子半徑隨著原子序數遞增而減小
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元素非金屬性越強,簡單氣態氫化物的穩定性越強,N的非金屬性比P強,因此熱穩定性:NH3>PH3,A正確;
元素非金屬性越強,最高價氧化物對應的水化物酸性越強,N的非金屬性比As強,因此酸性:HNO3>H3AsO4,B正確;
As為非金屬元素,其氧化物的水化物屬于酸,C錯誤;
第ⅤA族元素隨原子序數增大,其簡單離子電子層數依次增多,離子半徑依次增大,D錯誤。
15.某同學為了驗證元素周期律相關的結論,自己設計了一套實驗方案,并記錄了有關實驗現象。
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實驗方案 實驗現象
①將氯氣通入Na2S溶液中 有淡黃色固體(S)生成
②取一小塊金屬鎂,用砂紙磨去表面的氧化膜后,放入試管中,加入2 mL水,觀察現象,記錄為現象Ⅰ,過一會兒,加熱試管至液體沸騰,觀察現象,記錄為現象Ⅱ 現象Ⅰ:無明顯變化
現象Ⅱ:金屬鎂逐漸溶解,有氣體生成
③將溴水滴入NaI溶液中,充分反應后加入淀粉溶液 溶液變藍
④將一小塊金屬鈉放入冷水中 鈉浮在水面上,熔成小球,四處游動,逐漸消失
回答下列問題:
(1)實驗①相關反應的離子方程式為　　　 　　　　。 由實驗①可知,Cl、S的非金屬性由強到弱的順序為　　　　(用元素符號表示,下同)。由實驗③可知,Br、I的非金屬性由強到弱的順序為　　　。
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S2-+Cl2===2Cl-+S↓
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將氯氣通入Na2S溶液中,氯氣將S2-氧化成S單質,反應的離子方程式為S2-+Cl2===2Cl-+S↓,單質氧化性越強,元素非金屬性越強,故非金屬性:Cl>S;實驗③中將溴水滴入NaI溶液中,充分反應后加入淀粉溶液,溶液變藍,說明Br2將I-氧化成I2,非金屬性:Br>I。
(2)由實驗②和實驗④知,堿性:NaOH　　(填“>”或“<”)Mg(OH)2。
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實驗②現象可以表明Mg與冷水不反應,與熱水反應,實驗④中Na與冷水劇烈反應,由實驗②和實驗④中反應的劇烈程度可知,Na與水反應比Mg與水反應更劇烈,則金屬性:MgMg(OH)2。
(3)同主族元素自上而下,元素的非金屬性逐漸　　　(填“增強”或“減弱”,下同);同周期元素,原子序數逐漸增大,金屬性逐漸　　　　,非金屬性逐漸　　　。由此可知,H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由強到弱的順序為　　　　　　 　　　　(填化學式,下同),常見簡單氫化物NH3、H2O、HF、H2S中穩定性最強的是　　　。
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減弱
減弱
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