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第2課時　元素周期表和元素周期律的應用
[核心素養發展目標]　1.了解元素周期表中元素的分區,理解元素的化合價與元素在周期表的位置關系。2.了解元素周期表與元素周期律的應用,理解元素原子結構、在周期表中的位置和元素性質三者之間的關系,建立“位—構—性”關系應用的思維模型。
一、元素周期表的分區和元素化合價規律
1.元素周期表的金屬區和非金屬區
思考　結合上圖,回答下列問題:
(1)元素周期表中元素的金屬性和非金屬性有何變化規律 (在上圖中填寫)
(2)元素周期表的金屬區和非金屬區是如何分布的 并指出金屬性、非金屬性最強的元素(放射性元素除外)。
(3)位于分界線處的元素的性質有何特點
提示　(2)金屬元素位于周期表的左下方,金屬性最強的是Cs(放射性元素除外),非金屬元素位于周期表分界線的右上方,非金屬性最強的是F。
(3)分界線附近的元素既能表現出一定的金屬性,又能表現出一定的非金屬性,故元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線。
2.元素化合價與元素在周期表中位置的關系
族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
最高正價 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
最低負價 - -4 -3 -2 -1
絕對值之和 - 8 8 8 8
結合表格數據歸納化合價規律:
(1)主族元素最高正化合價=主族序數=最外層電子數。
(2)非金屬元素的化合價
①最高正價等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(O、F除外)。
②最低負價等于使它達到穩定結構所需要得到的電子數。
③最高正價+|最低負價|=8(H、O、F除外)。
知識拓展　價電子
(1)定義:可在化學反應中發生變化,與元素的化合價有關的電子。
(2)具體內容:主族元素的價電子數=最外層電子數,過渡元素的價電子包括最外層電子及次外層或倒數第三層的部分電子。
1.判斷正誤
(1)金屬元素只表現金屬性,非金屬元素只表現非金屬性 (　　)
(2)氟元素非金屬性最強,所以其最高價氧化物對應水化物的酸性最強 (　　)
(3)原子最外層電子數大于3且小于8的元素一定是非金屬元素 (　　)
(4)最外層電子數是2的元素,最高正價一定是+2價 (　　)
(5)第二周期元素的最高正價等于它所處的主族序數 (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2.已知某原子最外層有7個電子,推測下列選項不正確的是 (　　)
A.單質有氧化性
B.最高正價一定為+7價
C.是非金屬元素
D.同周期元素中原子半徑最小(稀有氣體除外)
答案　B
解析　某原子的最外層有7個電子,說明位于第ⅦA族,第ⅦA族元素得到一個電子達到穩定結構,其單質具有強氧化性,故A正確;F沒有正價,故B錯誤;第ⅦA族元素為非金屬元素,故C正確;同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外),因此鹵族元素的原子半徑是同周期元素中最小的,故D正確。
3.某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4,由此可以判斷 (　　)
A.R的簡單氣態氫化物的化學式為H2R
B.R一定是第ⅣA族元素
C.R的簡單氣態氫化物比同周期其他元素的簡單氣態氫化物穩定
D.R一定是第四周期元素
答案　A
解析　某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4,說明該元素的最高正化合價為+6價,該元素可為第ⅥA族元素中除了氧元素外的其他元素。該元素最低負化合價為-2價,則元素R的簡單氣態氫化物的化學式為H2R,故A正確;R一定是第ⅥA族元素,故B錯誤;同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強,簡單氣態氫化物的穩定性逐漸增強,故C錯誤;根據題干信息不能確定元素R所在的周期,故D錯誤。
二、元素周期表和元素周期律的應用
1.在科技生產中的應用
2.在理論上的應用
(1)比較不同周期、不同主族元素的性質
如金屬性:Mg>Al、Ca>Mg,則由堿性:Mg(OH)2>Al(OH)3、Ca(OH)2>Mg(OH)2,得堿性:Ca(OH)2>Al(OH)3。
(2)推測未知元素的某些性質
例如:①已知Ca(OH)2微溶、Mg(OH)2難溶,可推知Be(OH)2難溶。
②根據鹵族元素性質的遞變規律,可推知不常見元素砹(At)應為黑色固體,與氫氣難化合,HAt不穩定,其水溶液呈酸性,AgAt難溶于水等。
(3)解釋實驗現象,如氟氣通入氯化鈉溶液中,不是置換出氯氣,而是與水發生劇烈反應,由元素周期表的遞變規律知氟元素的非金屬性最強,氟氣是氧化性最強的非金屬單質。
(4)指導新元素的發現及預測它們的原子結構和性質。
思考1　我國著名化學家張青蓮精確地測定了鍺(Ge)、鋅等九種元素的相對原子質量,得到的新值被作為國際新標準。已知鍺的原子序數為32。
(1)寫出鍺(Ge)元素在周期表中的位置。
提示　鍺位于第四周期第ⅣA族。
(2)鍺類似于鋁,能溶于NaOH溶液,試從元素在周期表中位置的角度分析,鍺與鋁性質相似的原因。
提示　鍺和鋁相似,也是位于周期表中金屬和非金屬元素分界處附近,從而性質既有金屬性又有非金屬性。
(3)為判斷Ge(OH)4是否為兩性氫氧化物,設計實驗時,需要選用的試劑有Ge(OH)4固體,另外還要選擇什么溶液
提示　鹽酸(或稀H2SO4)、NaOH(或KOH)溶液。
思考2　已知周期表中金屬與非金屬分界線方向對角的兩主族元素性質相似,如Li與Mg、Be與Al、B和Si 相似,這一規律被稱為“對角線規則”。下列敘述正確的是　　　　(填字母)。
A.Be能和氨水反應產生H2
B.BeO為兩性氧化物
C.Li 在氧氣中的燃燒產物為Li2O2
D.H3BO3是一種強酸
答案　B
解析　由對角線規則可知:鋁不能與氨水反應生成氫氣,則鈹不能與氨水反應生成氫氣,A錯誤;氧化鋁為兩性氧化物,則氧化鈹為兩性氧化物,B正確;鎂在氧氣中的燃燒產物為氧化鎂,則鋰在氧氣中的燃燒產物為氧化鋰,不可能生成過氧化鋰,C錯誤;硅酸為弱酸,則硼酸為弱酸,D錯誤。
元素位置、原子結構、元素性質之間的關系
1.判斷正誤
(1)已知37號元素銣(Rb)和鈉元素屬于同一主族,可推測RbOH為強堿 (　　)
(2)通過元素周期律可推斷氫氧化鈹[Be(OH)2]的堿性比氫氧化鎂強 (　　)
(3)已知硒元素的氫化物的分子式為H2Se,可推知硒元素位于第ⅣA族 (　　)
(4)周期表中族序數等于周期數3倍的只有氧元素 (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
2.元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。下列說法正確的是 (　　)
A.元素的性質總在不斷地發生明顯的變化
B.緊靠虛線兩側的元素都是兩性金屬元素
C.可在虛線附近尋找半導體材料(如Ge、Si等)
D.可在虛線的右上方尋找耐高溫材料
答案　C
解析　同族元素的性質是相似的,同周期元素的性質是遞變的,A項錯誤;緊靠虛線兩側的元素既表現金屬性又表現非金屬性,但沒有兩性金屬元素這一說法,B項錯誤;耐高溫材料應該在過渡元素中尋找,D項錯誤。
3.鉈是超導材料的組成元素之一,鉈在周期表中位于第六周期,與鋁是同主族元素,元素符號是Tl,以下對鉈的性質推斷不正確的是 (　　)
A.鉈是易導電的銀白色金屬
B.能生成+3價離子
C.氧化鉈是兩性氧化物
D.Tl3+的氧化性比Al3+弱
答案　C
解析　同族元素性質有相似性,如鋁是易導電的銀白色金屬,可形成+3價離子,則鉈元素也具有上述性質,A、B正確;同主族元素隨核電荷數的遞增金屬性逐漸增強,氧化鋁是兩性氧化物,則氧化鉈是堿性氧化物而不具有兩性,C錯誤。
1.X元素能形成H2X和XO2兩種化合物,則該元素的原子序數可能是 (　　)
A.13　　　　　　B.14　　　　　　C.15　　　　　　　D.16
答案　D
解析　H2X中X呈-2價,則最高正價為+6價,位于第ⅥA族。
2.2019年,我國青年化學家雷曉光被遴選為“青年化學家元素周期表”氮元素的代言人。下列與氮元素有關的說法正確的是 (　　)
A.NH3的電子數為10
B.Si3N4中N為+3價
C.14N與14C互為同位素
D.NH3的熱穩定性比HF的強
答案　A
解析　NH3的電子數為7+1×3=10,故A正確;Si3N4中Si為+4價,N為-3價,故B錯誤;同一元素的不同核素互為同位素,14N與14C是不同元素的不同核素,不互為同位素,故C錯誤;元素的非金屬性越強,其對應的簡單氣態氫化物的熱穩定性越強,氮的非金屬性小于氟,故NH3的熱穩定性比HF的弱,故D錯誤。
3.砷為第四周期第ⅤA族元素,根據它在元素周期表中的位置推測,砷不可能具有的性質是 (　　)
A.砷在通常狀況下是固體
B.砷可以有-3、+3、+5等多種化合價
C.五氧化二砷對應的水化物的酸性比磷酸弱
D.砷的還原性比磷弱
答案　D
解析　砷為第四周期第ⅤA族元素,在磷的下一周期,根據同主族元素性質的變化規律可知:它為固體,有-3、+3、+5等多種化合價,五氧化二砷對應的水化物的酸性比磷酸弱,A、B、C正確;砷的還原性比磷強,D錯誤。
4.A、B、C為短周期元素,在周期表中所處的位置如圖所示。A、C兩元素的原子核外電子數之和等于B原子的質子數。
(1)寫出A、B、C三種元素的名稱:　　　　、
　　　　　　　、　　　　　　　。
(2)C在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。
(3)C的簡單氣態氫化物與B的簡單氣態氫化物的穩定性強弱順序為　　　　　>　　　　　　(填化學式)。
(4)比較A、C的原子半徑:A　　　　　C,寫出A的簡單氣態氫化物與A的最高價氧化物對應水化物反應的化學方程式:　　　　
　　　　。
答案　(1)氮　硫　氟　(2)第二周期第ⅦA族　(3)HF　H2S　(4)>　NH3+HNO3NH4NO3
解析　據A、B、C在周期表中的位置可知,A、C處于第二周期,B處于第三周期,設B的原子序數為x,則A為x-9,C為x-7,據題意有x-9+x-7=x,則x=16,即B為S,A為N,C為F。
課時對點練
[分值:100分]
(選擇題1~8題,每小題5分,9~12題,每小題6分,共64分)
題組一　元素周期表的分區和化合價變化規律
1.下列關于元素的化合價的說法正確的是 (　　)
A.所有非金屬元素都有最高正價+|最低負價|=8
B.氮元素的最高正價與最低負價絕對值之差為2
C.在所有的氧化物中,氧均為-2價
D.第ⅦA族的所有元素的最高正價均為+7價
答案　B
解析　氫元素最高正價+|最低負價|=2,A項錯誤;氮元素的最高正價為+5價,最低負價為-3價,B項正確;過氧化物(如H2O2、Na2O2)中,氧為-1價,C項錯誤;氟元素沒有正價,D項錯誤。
2.元素在周期表中的位置反映了元素的原子結構和元素的性質。下列說法正確的是 (　　)
A.同一元素不可能既表現金屬性,又表現非金屬性
B.第三周期主族元素的最高正化合價等于它的主族序數
C.短周期元素形成離子后,最外層都達到8電子穩定結構
D.同一主族元素的原子最外層電子數相同,化學性質完全相同
答案　B
解析　元素周期表中處于金屬與非金屬分界處的元素通常表現一定的金屬性與非金屬性,A項錯誤;第三周期主族元素的最高正價等于最外層電子數,即等于主族序數,B項正確;氫原子變成氫離子后,H+沒有電子,Li原子失去電子變成Li+后,最外層達到2電子結構,C項錯誤;同一主族元素的原子最外層電子數相同,化學性質具有相似性和遞變性,不完全相同,D項錯誤。
3.(2023·長沙高一檢測)元素的原子結構決定其性質和在周期表中的位置。下列說法正確的是 (　　)
A.元素原子的最外層電子數等于元素的最高化合價
B.多電子原子中,在離核較近的區域內運動的電子能量較高
C.P、S、Cl得電子能力和最高價氧化物對應水化物的酸性均依次增強
D.元素周期表中位于金屬和非金屬的分界線附近的元素屬于過渡元素
答案　C
解析　O無最高正價,F沒有正價,A錯誤;多電子原子中,能量低的電子在離核較近的區域內運動,B錯誤;P、S、Cl的非金屬性依次增強,得電子能力與最高價含氧酸(H3PO4、H2SO4、HClO4)的酸性均依次增強,C正確;過渡元素是副族的十列元素,D錯誤。
題組二　元素周期表和元素周期律的應用
4.鎂、鋰在元素周期表中具有特殊“對角線”關系,它們的性質相似。例如,它們的單質在過量氧氣中燃燒時均只生成正常的氧化物等,下列關于鋰的敘述不正確的是 (　　)
A.Li2SO4能溶于水
B.LiOH是易溶于水、受熱不分解的強堿
C.Li與稀硫酸反應有H2生成
D.Li2CO3受熱分解,生成Li2O和CO2
答案　B
解析　由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性質推測相應的Li及其化合物的性質。MgSO4易溶于水,Mg(OH)2是難溶、易分解的中強堿,Mg與稀硫酸反應有H2生成,MgCO3受熱易分解生成MgO和CO2,故B項不正確。
5.運用元素周期律分析下面的推斷,其中正確的是 (　　)
A.硒化氫是無色、有毒、比硫化氫穩定的氣體
B.砹化銀不溶于水但易溶于稀硝酸
C.硫酸鐳是易溶于水的白色固體
D.鍺單質是一種優良的半導體材料
答案　D
解析　Se元素在S元素的下一周期,屬于同主族元素,則S的非金屬性比Se強,所以硫化氫的穩定性大于硒化氫,A錯誤;鐳是第ⅡA族元素,從上到下,硫酸鹽的溶解度逐漸減小,硫酸鋇是難溶于水的白色固體,則硫酸鐳也是難溶于水的白色固體,C錯誤;因為Si是半導體材料,與Si相鄰的元素鍺也是位于金屬與非金屬的交界處,所以鍺單質也是優良的半導體材料,D正確。
6.硒(Se)位于元素周期表中第四周期第ⅥA族,可用作光敏材料、電解錳的催化劑,也是動植物必需的營養元素。下列有關硒的說法錯誤的是 (　　)
A.74Se、76Se互為同位素
B.H2O的穩定性小于H2Se
C.H2SO4的酸性比H2SeO4強
D.將O2通入H2Se的水溶液中可得Se
答案　B
解析　同位素是指質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子,74Se、76Se符合同位素的概念,故A正確;同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,簡單氫化物的穩定性逐漸減弱,O的非金屬性強于Se,H2O的穩定性大于H2Se,故B錯誤;同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱,S的非金屬性強于Se,H2SO4的酸性比H2SeO4強,故C正確;同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,非金屬性強的元素的單質能置換非金屬性弱的元素的單質,O的非金屬性強于Se,所以將O2通入H2Se的水溶液中可得Se,故D正確。
題組三　元素“位—構—性”關系的應用
7.如圖顯示了元素周期表中的一部分,其中①~⑦為短周期元素,已知③與氫元素能組成生活中最常見的化合物,下列有關敘述錯誤的是 (　　)
A.最高價氧化物對應水化物的酸性:①<②
B.③與氫元素可形成10電子化合物且呈中性
C.離子半徑:⑤>④
D.⑦位于金屬與非金屬分界處,可作半導體材料
答案　C
解析　③與氫元素能組成生活中最常見的化合物,應為H2O,故③為O,根據元素在周期表中的位置:②為N,①為C,④為Na,⑤為Mg,⑦為Si,⑥為Cl。同周期元素從左往右非金屬性逐漸增強,故非金屬性:N>C,最高價氧化物對應水化物的酸性:H2CO3Mg2+,C錯誤;Si位于金屬與非金屬分界處,可作半導體材料,D正確。
8.(2024·無錫高一期末)如圖是元素周期表的一部分,下列說法正確的是 (　　)
A.原子半徑:Se>As>P
B.酸性:H2SO4>H3AsO4>H3PO4
C.熱穩定性: HClD.上表中,元素Pb的金屬性最強
答案　D
解析　根據層多徑大,同電子層結構核大徑小,則原子半徑:As>Se>P,A錯誤; 據元素非金屬性越強,其最高價氧化物對應水化物酸性越強,則酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4,B錯誤;據元素非金屬性越強,其簡單氫化物穩定性越強,則穩定性:HI9.在一定條件下,R和I-發生反應的離子方程式為R+6I-+6H+R-+3I2+3H2O,則R中R元素的化合價及R所在的族是 (　　)
A.+5價,第ⅦA族 B.+5價,第ⅤA族
C.+7價,第ⅦA族 D.+7價,第ⅤA族
答案　A
解析　根據電荷守恒可知n=1,所以R中R元素的化合價是+5價;還原產物是R-,說明R元素的最低化合價是-1價,所以R是第ⅦA族元素,A項正確。
10.(2023·重慶高一期末)元素周期表和元素周期律可以指導人們進行規律性地推測和判斷。下列說法不正確的是 (　　)
A.若X+和Y2-的核外電子層結構相同,則原子序數:X>Y
B.原子最外層電子數為2的元素一定位于元素周期表的第ⅡA族
C.硅、鍺都位于金屬與非金屬的分界處,都可以作半導體材料
D.Cs和Ba分別位第六周期第ⅠA族和第ⅡA族,堿性:CsOH>Ba(OH)2
答案　B
解析　X+和Y2-的核外電子層結構相同,則離子核外電子數相同,設核外電子數為n,則X的原子序數為n+1,Y的原子序數為n-2,原子序數X>Y,A正確;第ⅡA族元素原子最外層電子數為2,但He核外只有2個電子,He處于0族,過渡元素中也存在最外層電子數為2的元素,B錯誤;硅、鍺都位于金屬和非金屬的分界處,既有一定的金屬性也有一定的非金屬性,都可以作半導體材料,C正確。
11.借助堿金屬和鹵族元素的遞變性分析下面的推斷,其中正確的是 (　　)
A.已知Ca是第四周期第ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的堿性比Mg(OH)2的堿性弱
B.已知As是第四周期第ⅤA族的元素,故AsH3的穩定性比NH3的穩定性強
C.已知Cs的原子半徑比Na的原子半徑大,故Cs與水反應不如Na與水反應劇烈
D.已知Cl的核電荷數比F的核電荷數大,故Cl的原子半徑比F的原子半徑大
答案　D
解析　由堿金屬元素和鹵族元素的遞變性可知,同主族元素從上到下金屬性遞增,非金屬性遞減,最高價氧化物對應的水化物堿性增強,非金屬簡單氫化物穩定性減弱,A、B、C錯誤;同主族元素隨核電荷數增大,原子半徑遞增,D正確。
12.(2024·云南昭通高一期末)X、Y、Z、M、N、Q皆為短周期主族元素,其原子半徑與主要化合價的關系如圖所示,下列說法正確的是 (　　)
A.金屬性:N>Q
B.最高價氧化物對應水化物的酸性:MC.簡單離子半徑:Q>N>X
D.原子序數:Z>M>X>Y
答案　D
解析　根據示意圖可知X只有-2價,是氧元素。Y的主要化合價是-4價和+4價,Z的最高價是+7價,Y原子半徑大于氧原子,小于Z原子,所以Y是碳元素,Z是氯元素。M的主要化合價是-2價和+6價,原子半徑大于氯原子,則M是硫元素。N的最高價是+3價,則N是鋁元素。Q的主要化合價是+1價,原子半徑最大,則Q是鈉元素。金屬性:AlC,則酸性:H2SO4>H2CO3,B錯誤;簡單離子半徑:O2->Na+>Al3+,C錯誤;原子序數:Cl>S>O>C,即Z>M >X>Y,D正確。
13.(10分)(2024·山東濟寧高一期末)四種短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大。W與Y同族,且Y的原子序數是W的2倍;X的原子核外電子層數是其最外層電子數的3倍。回答下列問題:
(1)W在周期表中的位置為　　　　　。
(2)W、X、Y的簡單離子半徑由大到小的順序為　　　　　(用離子符號表示)。
(3)W、X形成的兩種化合物的化學式為　　　　。
(4)元素Y、Z中非金屬性較強的是　　　　　(用元素符號表示),下列說法能說明這一事實的是　　　　　(填字母)。
a.常溫時兩種元素的單質狀態不同
b.簡單氫化物的穩定性:Z>Y
c.氧化物對應水化物的酸性:Z>Y
d.簡單離子的還原性:Y>Z
答案　(1)第二周期第ⅥA族　(2)S2->O2->Na+　(3)Na2O、Na2O2　(4)Cl　bd
解析　四種短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大,W與Y同族,且Y的原子序數是W的2倍,則W為O元素、Y為S元素;Z的原子序數最大,故Z為Cl元素;X的原子核外電子層數是其最外層電子數的3倍,則X為Na元素。(1)氧元素位于元素周期表中第二周期第ⅥA族。(2)氧離子、硫離子和鈉離子的離子半徑的大小順序為S2->O2->Na+。(3)鈉元素和氧元素可以形成化合物Na2O、Na2O2。(4)同周期元素,從左到右元素的非金屬性逐漸增強,則硫元素非金屬性弱于氯元素。常溫時非金屬元素單質的物理性質與非金屬性強弱無關,a錯誤;判斷元素的非金屬性,必須利用最高價氧化物對應水化物的酸性,c錯誤。
14.(8分)A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的短周期主族元素,A、E在元素周期表中的相對位置如圖,A與氧元素能形成兩種無色氣體,C是地殼中含量最多的元素,D是地殼中含量最多的金屬元素。
(1)D在元素周期表中的位置為　　　　。
(2)C、E的單質沸點較低的是　　　　　　　　　(填化學式)。
(3)C、D、E、F的簡單離子半徑由大到小的順序是　　　　　　　　　　(填離子符號)。
(4)H2O2不僅可以用于家庭消毒以預防病毒感染,還可以在微電子工業中作刻蝕劑。B的簡單氣態氫化物的水溶液可用作H2O2的清除劑,所發生反應的產物不污染環境,其反應的化學方程式為　　　
　　　　。
答案　(1)第三周期第ⅢA族　(2)O2　(3)S2->Cl->O2->Al3+　(4)2NH3·H2O+3H2O2N2↑+8H2O(或2NH3+3H2O2N2+6H2O)
解析　A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的短周期主族元素,A與氧元素能形成兩種無色氣體,該無色氣體為CO、CO2,則A為C元素;結合A、E在元素周期表中的相對位置可知E為S元素,F只能為Cl元素;C是地殼中含量最多的元素,則C為O元素,B只能為N元素;D是地殼中含量最多的金屬元素,則D為Al元素,據此分析解答。(2)常溫下S為固體、氧氣為氣體,則C、E的單質沸點較低的是O2。(3)電子層數越多,離子半徑越大,具有相同核外電子排布的離子,原子序數大的離子半徑小,則C、D、E、F的離子半徑由大到小的順序是S2->Cl->O2->Al3+。(4)B的簡單氣態氫化物為NH3,其水溶液可作H2O2的清除劑,所發生反應的產物不污染環境,則反應生成氮氣與水,反應的化學方程式為2NH3·H2O+3H2O2N2↑+8H2O或2NH3+3H2O2N2+6H2O。
15.(18分)下表為元素周期表的一部分,請參照元素①~⑨在表中的位置,回答下列問題:
(1)表中用于半導體材料的元素在周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)寫出短周期非金屬性最強的元素的離子結構示意圖:　　　　　　　　　　　　　。
(3)③④⑤三種元素離子半徑從大到小的順序是　　　　　　　　　　　(填離子符號)。
(4)②③④的簡單氫化物中穩定性最強的是　　　　　　　　　　　(填化學式)。
(5)在一定條件下,利用置換反應可實現物質之間的轉化(僅限于①~⑨中涉及的元素)。
①同族元素之間,則反應可能為　　　
　　　　。
②不同族元素之間,則反應可能為　　　
　　　　。
(以上反應各寫一個化學方程式即可)
(6)將⑨的單質通入石蕊溶液中發生的顏色變化如下圖,請在方框內填寫出導致該階段顏色變化的主要粒子符號。
答案　(1)第三周期第ⅣA族　(2)
(3)O2->F->Na+　(4)HF
(5)①2Na+2H2O2NaOH+H2↑
②Mg+2HClMgCl2+H2↑(或2Mg+CO22MgO+C)
(6)H+　HClO　Cl2
解析　根據各元素在周期表中的相對位置可知,①為H元素、②為C元素、③為O元素、④為F元素、⑤為Na元素、⑥為Mg元素、⑦為Si元素、⑧為S元素、⑨為Cl元素。(2)短周期非金屬性最強的元素為F,F-的結構示意圖為。(3)具有相同電子層結構的離子半徑隨著原子序數的增大而減小,所以③④⑤三種元素的離子半徑由大到小的順序為O2->F->Na+。(6)⑨為Cl元素,其單質為氯氣,將氯氣通入石蕊溶液中反應生成HCl、HClO,溶液呈酸性,H+使溶液變紅色,HClO具有漂白性,又使溶液紅色褪去,溶液中最終溶解有氯氣,使溶液呈黃綠色。第2課時　元素周期表和元素周期律的應用
[核心素養發展目標]　1.了解元素周期表中元素的分區,理解元素的化合價與元素在周期表的位置關系。2.了解元素周期表與元素周期律的應用,理解元素原子結構、在周期表中的位置和元素性質三者之間的關系,建立“位—構—性”關系應用的思維模型。
一、元素周期表的分區和元素化合價規律
1.元素周期表的金屬區和非金屬區
思考　結合上圖,回答下列問題:
(1)元素周期表中元素的金屬性和非金屬性有何變化規律 (在上圖中填寫)
(2)元素周期表的金屬區和非金屬區是如何分布的 并指出金屬性、非金屬性最強的元素(放射性元素除外)。
(3)位于分界線處的元素的性質有何特點
2.元素化合價與元素在周期表中位置的關系
族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
最高正價 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
最低負價 - -4 -3 -2 -1
絕對值之和 - 8 8 8 8
結合表格數據歸納化合價規律:
(1)主族元素最高正化合價=__________=__________。
(2)非金屬元素的化合價
①最高正價等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(O、F除外)。
②最低負價等于使它達到穩定結構所需要得到的電子數。
③最高正價+|最低負價|=__________(H、O、F除外)。
知識拓展　價電子
(1)定義:可在化學反應中發生變化,與元素的化合價有關的電子。
(2)具體內容:主族元素的價電子數=最外層電子數,過渡元素的價電子包括最外層電子及次外層或倒數第三層的部分電子。
1.判斷正誤
(1)金屬元素只表現金屬性,非金屬元素只表現非金屬性(　　)
(2)氟元素非金屬性最強,所以其最高價氧化物對應水化物的酸性最強(　　)
(3)原子最外層電子數大于3且小于8的元素一定是非金屬元素(　　)
(4)最外層電子數是2的元素,最高正價一定是+2價(　　)
(5)第二周期元素的最高正價等于它所處的主族序數(　　)
2.已知某原子最外層有7個電子,推測下列選項不正確的是(　　)
A.單質有氧化性 B.最高正價一定為+7價
C.是非金屬元素 D.同周期元素中原子半徑最小(稀有氣體除外)
3.某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4,由此可以判斷(　　)
A.R的簡單氣態氫化物的化學式為H2R
B.R一定是第ⅣA族元素
C.R的簡單氣態氫化物比同周期其他元素的簡單氣態氫化物穩定
D.R一定是第四周期元素
二、元素周期表和元素周期律的應用
1.在科技生產中的應用
2.在理論上的應用
(1)比較不同周期、不同主族元素的性質
如金屬性:Mg>Al、Ca>Mg,則由堿性:Mg(OH)2__________Al(OH)3、Ca(OH)2__________Mg(OH)2,得堿性:Ca(OH)2__________Al(OH)3。
(2)推測未知元素的某些性質
例如:①已知Ca(OH)2微溶、Mg(OH)2難溶,可推知Be(OH)2__________溶。
②根據鹵族元素性質的遞變規律,可推知不常見元素砹(At)應為_________色固體,與氫氣__________化合,HAt不穩定,其水溶液呈__________性,AgAt__________溶于水等。
(3)解釋實驗現象,如氟氣通入氯化鈉溶液中,不是置換出氯氣,而是與水發生劇烈反應,由元素周期表的遞變規律知氟元素的非金屬性最強,氟氣是氧化性最強的非金屬單質。
(4)指導新元素的發現及預測它們的原子結構和性質。
思考1　我國著名化學家張青蓮精確地測定了鍺(Ge)、鋅等九種元素的相對原子質量,得到的新值被作為國際新標準。已知鍺的原子序數為32。
(1)寫出鍺(Ge)元素在周期表中的位置。
(2)鍺類似于鋁,能溶于NaOH溶液,試從元素在周期表中位置的角度分析,鍺與鋁性質相似的原因。
(3)為判斷Ge(OH)4是否為兩性氫氧化物,設計實驗時,需要選用的試劑有Ge(OH)4固體,另外還要選擇什么溶液
思考2　已知周期表中金屬與非金屬分界線方向對角的兩主族元素性質相似,如Li與Mg、Be與Al、B和Si 相似,這一規律被稱為“對角線規則”。下列敘述正確的是　　　　(填字母)。
A.Be能和氨水反應產生H2
B.BeO為兩性氧化物
C.Li 在氧氣中的燃燒產物為Li2O2
D.H3BO3是一種強酸
元素位置、原子結構、元素性質之間的關系
1.判斷正誤
(1)已知37號元素銣(Rb)和鈉元素屬于同一主族,可推測RbOH為強堿(　　)
(2)通過元素周期律可推斷氫氧化鈹[Be(OH)2]的堿性比氫氧化鎂強(　　)
(3)已知硒元素的氫化物的分子式為H2Se,可推知硒元素位于第ⅣA族(　　)
(4)周期表中族序數等于周期數3倍的只有氧元素(　　)
2.元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。下列說法正確的是(　　)
A.元素的性質總在不斷地發生明顯的變化
B.緊靠虛線兩側的元素都是兩性金屬元素
C.可在虛線附近尋找半導體材料(如Ge、Si等)
D.可在虛線的右上方尋找耐高溫材料
3.鉈是超導材料的組成元素之一,鉈在周期表中位于第六周期,與鋁是同主族元素,元素符號是Tl,以下對鉈的性質推斷不正確的是(　　)
A.鉈是易導電的銀白色金屬
B.能生成+3價離子
C.氧化鉈是兩性氧化物
D.Tl3+的氧化性比Al3+弱
1.X元素能形成H2X和XO2兩種化合物,則該元素的原子序數可能是(　　)
A.13　　　　　　B.14　　　　　　C.15　　　　　　　D.16
2.2019年,我國青年化學家雷曉光被遴選為“青年化學家元素周期表”氮元素的代言人。下列與氮元素有關的說法正確的是(　　)
A.NH3的電子數為10
B.Si3N4中N為+3價
C.14N與14C互為同位素
D.NH3的熱穩定性比HF的強
3.砷為第四周期第ⅤA族元素,根據它在元素周期表中的位置推測,砷不可能具有的性質是(　　)
A.砷在通常狀況下是固體
B.砷可以有-3、+3、+5等多種化合價
C.五氧化二砷對應的水化物的酸性比磷酸弱
D.砷的還原性比磷弱
4.A、B、C為短周期元素,在周期表中所處的位置如圖所示。A、C兩元素的原子核外電子數之和等于B原子的質子數。
(1)寫出A、B、C三種元素的名稱:　　　　、 　　　　　　　、　　　　　　　。
(2)C在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。
(3)C的簡單氣態氫化物與B的簡單氣態氫化物的穩定性強弱順序為　　　　　>　　　　　　(填化學式)。
(4)比較A、C的原子半徑:A　　　　　C,寫出A的簡單氣態氫化物與A的最高價氧化物對應水化物反應的化學方程式:　　　　 　　　　。
答案精析
一、
1.思考　(1)增強　非金屬　金屬　增強　增強　增強
(2)金屬元素位于周期表的左下方，金屬性最強的是Cs(放射性元素除外)，非金屬元素位于周期表分界線的右上方，非金屬性最強的是F。
(3)分界線附近的元素既能表現出一定的金屬性，又能表現出一定的非金屬性，故元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線。
2.(1)主族序數　最外層電子數　(2)③8
應用體驗
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2.B　[某原子的最外層有7個電子，說明位于第ⅦA族，第ⅦA族元素得到一個電子達到穩定結構，其單質具有強氧化性，故A正確；F沒有正價，故B錯誤；第ⅦA族元素為非金屬元素，故C正確；同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外)，因此鹵族元素的原子半徑是同周期元素中最小的，故D正確。]
3.A　[某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4，說明該元素的最高正化合價為+6價，該元素可為第ⅥA族元素中除了氧元素外的其他元素。該元素最低負化合價為-2價，則元素R的簡單氣態氫化物的化學式為H2R，故A正確；R一定是第ⅥA族元素，故B錯誤；同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強，簡單氣態氫化物的穩定性逐漸增強，故C錯誤；根據題干信息不能確定元素R所在的周期，故D錯誤。]
二、
2.(1)>　>　>　(2)①難　②黑　難　酸　難
思考1　(1)鍺位于第四周期第ⅣA族。
(2)鍺和鋁相似，也是位于周期表中金屬和非金屬元素分界處附近，從而性質既有金屬性又有非金屬性。
(3)鹽酸(或稀H2SO4)、NaOH(或KOH)溶液。
思考2　B　[由對角線規則可知：鋁不能與氨水反應生成氫氣，則鈹不能與氨水反應生成氫氣，A錯誤；氧化鋁為兩性氧化物，則氧化鈹為兩性氧化物，B正確；鎂在氧氣中的燃燒產物為氧化鎂，則鋰在氧氣中的燃燒產物為氧化鋰，不可能生成過氧化鋰，C錯誤；硅酸為弱酸，則硼酸為弱酸，D錯誤。]
應用體驗
1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
2.C　[同族元素的性質是相似的，同周期元素的性質是遞變的，A項錯誤；緊靠虛線兩側的元素既表現金屬性又表現非金屬性，但沒有兩性金屬元素這一說法，B項錯誤；耐高溫材料應該在過渡元素中尋找，D項錯誤。]
3.C　[同族元素性質有相似性，如鋁是易導電的銀白色金屬，可形成+3價離子，則鉈元素也具有上述性質，A、B正確；同主族元素隨核電荷數的遞增金屬性逐漸增強，氧化鋁是兩性氧化物，則氧化鉈是堿性氧化物而不具有兩性，C錯誤。]
隨堂演練　知識落實
1.D　[H2X中X呈-2價，則最高正價為+6價，位于第ⅥA族。]
2.A　[NH3的電子數為7+1×3=10，故A正確；Si3N4中Si為+4價，N為-3價，故B錯誤；同一元素的不同核素互為同位素，14N與14C是不同元素的不同核素，不互為同位素，故C錯誤；元素的非金屬性越強，其對應的簡單氣態氫化物的熱穩定性越強，氮的非金屬性小于氟，故NH3的熱穩定性比HF的弱，故D錯誤。]
3.D　[砷為第四周期第ⅤA族元素，在磷的下一周期，根據同主族元素性質的變化規律可知：它為固體，有-3、+3、+5等多種化合價，五氧化二砷對應的水化物的酸性比磷酸弱，A、B、C正確；砷的還原性比磷強，D錯誤。]
4.(1)氮　硫　氟
(2)第二周期第ⅦA族
(3)HF　H2S
(4)>　NH3+HNO3NH4NO3
解析　據A、B、C在周期表中的位置可知，A、C處于第二周期，B處于第三周期，設B的原子序數為x，則A為x-9，C為x-7，據題意有x-9+x-7=x，則x=16，即B為S，A為N，C為F。(共83張PPT)
元素周期表和元素周期律的應用
第2課時
第四章　第二節
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核心素養
發展目標
1.了解元素周期表中元素的分區,理解元素的化合價與元素在周期表的位置關系。
2.了解元素周期表與元素周期律的應用,理解元素原子結構、在周期表中的位置和元素性質三者之間的關系,建立“位—構—性”關系應用的思維模型。
內容索引
一、元素周期表的分區和元素化合價規律
二、元素周期表和元素周期律的應用
課時對點練
隨堂演練　知識落實
元素周期表的分區和元素化合價規律
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一
1.元素周期表的金屬區和非金屬區
一、元素周期表的分區和元素化合價規律
增強
非金屬
金屬
增強
增
強
增
強
思考　結合右圖,回答下列問題:
(1)元素周期表中元素的金屬性和非金屬性有何變化規律 (在右圖中填寫)
增強
非金屬
金屬
增強
增
強
增
強
(2)元素周期表的金屬區和非金屬區是如何分布的 并指出金屬性、非金屬性最強的元素(放射性元素除外)。
提示　金屬元素位于周期表的左下方,金屬性最強的是Cs(放射性元素除外),非金屬元素位于周期表分界線的右上方,非金屬性最強的是F。
增強
非金屬
金屬
增強
增
強
增
強
(3)位于分界線處的元素的性質有何特點
提示　分界線附近的元素既能表現出一定的金屬性,又能表現出一定的非金屬性,故元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線。
2.元素化合價與元素在周期表中位置的關系
族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
最高正價 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
最低負價 - -4 -3 -2 -1
絕對值之和 - 8 8 8 8
結合表格數據歸納化合價規律:
(1)主族元素最高正化合價=_________=_____________。
主族序數
最外層電子數
(2)非金屬元素的化合價
①最高正價等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(O、F除外)。
②最低負價等于使它達到穩定結構所需要得到的電子數。
③最高正價+|最低負價|=______(H、O、F除外)。
8
族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
最高正價 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7
最低負價 - -4 -3 -2 -1
絕對值之和 - 8 8 8 8
知識拓展　價電子
(1)定義:可在化學反應中發生變化,與元素的化合價有關的電子。
(2)具體內容:主族元素的價電子數=最外層電子數,過渡元素的價電子包括最外層電子及次外層或倒數第三層的部分電子。
1.判斷正誤
(1)金屬元素只表現金屬性,非金屬元素只表現非金屬性
(2)氟元素非金屬性最強,所以其最高價氧化物對應水化物的酸性最強
(3)原子最外層電子數大于3且小于8的元素一定是非金屬元素
(4)最外層電子數是2的元素,最高正價一定是+2價
(5)第二周期元素的最高正價等于它所處的主族序數
×
×
×
×
×
2.已知某原子最外層有7個電子,推測下列選項不正確的是
A.單質有氧化性
B.最高正價一定為+7價
C.是非金屬元素
D.同周期元素中原子半徑最小(稀有氣體除外)
√
某原子的最外層有7個電子,說明位于第ⅦA族,第ⅦA族元素得到一個電子達到穩定結構,其單質具有強氧化性,故A正確;
F沒有正價,故B錯誤;
第ⅦA族元素為非金屬元素,故C正確;
同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外),因此鹵族元素的原子半徑是同周期元素中最小的,故D正確。
3.某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4,由此可以判斷
A.R的簡單氣態氫化物的化學式為H2R
B.R一定是第ⅣA族元素
C.R的簡單氣態氫化物比同周期其他元素的簡單氣態氫化物穩定
D.R一定是第四周期元素
√
某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4,說明該元素的最高正化合價為+6價,該元素可為第ⅥA族元素中除了氧元素外的其他元素。該元素最低負化合價為-2價,則元素R的簡單氣態氫化物的化學式為H2R,故A正確;
R一定是第ⅥA族元素,故B錯誤;
同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強,簡單氣態氫化物的穩定性逐漸增強,故C錯誤;
根據題干信息不能確定元素R所在的周期,故D錯誤。
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二
元素周期表和元素周期律的應用
1.在科技生產中的應用
二、元素周期表和元素周期律的應用
2.在理論上的應用
(1)比較不同周期、不同主族元素的性質
如金屬性:Mg>Al、Ca>Mg,則由堿性:Mg(OH)2____Al(OH)3、Ca(OH)2 ____Mg(OH)2,得堿性:Ca(OH)2____Al(OH)3。
>
>
>
(2)推測未知元素的某些性質
例如:①已知Ca(OH)2微溶、Mg(OH)2難溶,可推知Be(OH)2____溶。
②根據鹵族元素性質的遞變規律,可推知不常見元素砹(At)應為____色固體,與氫氣___化合,HAt不穩定,其水溶液呈___性,AgAt____溶于水等。
難
黑
難
酸
難
(3)解釋實驗現象,如氟氣通入氯化鈉溶液中,不是置換出氯氣,而是與水發生劇烈反應,由元素周期表的遞變規律知氟元素的非金屬性最強,氟氣是氧化性最強的非金屬單質。
(4)指導新元素的發現及預測它們的原子結構和性質。
思考1　我國著名化學家張青蓮精確地測定了鍺(Ge)、鋅等九種元素的相對原子質量,得到的新值被作為國際新標準。已知鍺的原子序數為32。
(1)寫出鍺(Ge)元素在周期表中的位置。
提示　鍺位于第四周期第ⅣA族。
(2)鍺類似于鋁,能溶于NaOH溶液,試從元素在周期表中位置的角度分析,鍺與鋁性質相似的原因。
提示　鍺和鋁相似,也是位于周期表中金屬和非金屬元素分界處附近,從而性質既有金屬性又有非金屬性。
(3)為判斷Ge(OH)4是否為兩性氫氧化物,設計實驗時,需要選用的試劑有Ge(OH)4固體,另外還要選擇什么溶液
提示　鹽酸(或稀H2SO4)、NaOH(或KOH)溶液。
思考2　已知周期表中金屬與非金屬分界線方向對角的兩主族元素性質相似,如Li與Mg、Be與Al、B和Si 相似,這一規律被稱為“對角線規則”。下列敘述正確的是　　(填字母)。
A.Be能和氨水反應產生H2
B.BeO為兩性氧化物
C.Li 在氧氣中的燃燒產物為Li2O2
D.H3BO3是一種強酸
B
由對角線規則可知:鋁不能與氨水反應生成氫氣,則鈹不能與氨水反應生成氫氣,A錯誤;
氧化鋁為兩性氧化物,則氧化鈹為兩性氧化物,B正確;
鎂在氧氣中的燃燒產物為氧化鎂,則鋰在氧氣中的燃燒產物為氧化鋰,不可能生成過氧化鋰,C錯誤;
硅酸為弱酸,則硼酸為弱酸,D錯誤。
歸納總結
元素位置、原子結構、元素性質之間的關系
1.判斷正誤
(1)已知37號元素銣(Rb)和鈉元素屬于同一主族,可推測RbOH為強堿
(2)通過元素周期律可推斷氫氧化鈹[Be(OH)2]的堿性比氫氧化鎂強
(3)已知硒元素的氫化物的分子式為H2Se,可推知硒元素位于第ⅣA族
(4)周期表中族序數等于周期數3倍的只有氧元素
×
×
√
√
2.元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。下列說法正確的是
A.元素的性質總在不斷
地發生明顯的變化
B.緊靠虛線兩側的元素
都是兩性金屬元素
C.可在虛線附近尋找半導體材料(如Ge、Si等)
D.可在虛線的右上方尋找耐高溫材料
√
同族元素的性質是相似
的,同周期元素的性質是
遞變的,A項錯誤;
緊靠虛線兩側的元素既
表現金屬性又表現非金
屬性,但沒有兩性金屬元素這一說法,B項錯誤;
耐高溫材料應該在過渡元素中尋找,D項錯誤。
3.鉈是超導材料的組成元素之一,鉈在周期表中位于第六周期,與鋁是同主族元素,元素符號是Tl,以下對鉈的性質推斷不正確的是
A.鉈是易導電的銀白色金屬
B.能生成+3價離子
C.氧化鉈是兩性氧化物
D.Tl3+的氧化性比Al3+弱
√
同族元素性質有相似性,如鋁是易導電的銀白色金屬,可形成+3價離子,則鉈元素也具有上述性質,A、B正確;
同主族元素隨核電荷數的遞增金屬性逐漸增強,氧化鋁是兩性氧化物,則氧化鉈是堿性氧化物而不具有兩性,C錯誤。
返回
隨堂演練　知識落實
1.X元素能形成H2X和XO2兩種化合物,則該元素的原子序數可能是
A.13　　　　B.14　　　　C.15　　　　D.16
√
1
2
3
4
H2X中X呈-2價,則最高正價為+6價,位于第ⅥA族。
1
2
3
4
2.2019年,我國青年化學家雷曉光被遴選為“青年化學家元素周期表”氮元素的代言人。下列與氮元素有關的說法正確的是
A.NH3的電子數為10
B.Si3N4中N為+3價
C.14N與14C互為同位素
D.NH3的熱穩定性比HF的強
√
1
2
3
4
NH3的電子數為7+1×3=10,故A正確;
Si3N4中Si為+4價,N為-3價,故B錯誤;
同一元素的不同核素互為同位素,14N與14C是不同元素的不同核素,不互為同位素,故C錯誤;
元素的非金屬性越強,其對應的簡單氣態氫化物的熱穩定性越強,氮的非金屬性小于氟,故NH3的熱穩定性比HF的弱,故D錯誤。
3.砷為第四周期第ⅤA族元素,根據它在元素周期表中的位置推測,砷不可能具有的性質是
A.砷在通常狀況下是固體
B.砷可以有-3、+3、+5等多種化合價
C.五氧化二砷對應的水化物的酸性比磷酸弱
D.砷的還原性比磷弱
1
2
3
4
√
1
2
3
4
砷為第四周期第ⅤA族元素,在磷的下一周期,根據同主族元素性質的變化規律可知:它為固體,有-3、+3、+5等多種化合價,五氧化二砷對應的水化物的酸性比磷酸弱,A、B、C正確;
砷的還原性比磷強,D錯誤。
4.A、B、C為短周期元素,在周期表中所處的位置如圖所示。A、C兩元素的原子核外電子數之和等于B原子的質子數。
(1)寫出A、B、C三種元素的名稱:　　、 　　、　　。
(2)C在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。
(3)C的簡單氣態氫化物與B的簡單氣態氫化物的穩定性強弱順序為　　>
　　　(填化學式)。
(4)比較A、C的原子半徑:A　　　C,寫出A的簡單氣態氫化物與A的最高價氧化物對應水化物反應的化學方程式:　　　　 　 　　　。
1
2
3
4
氮
硫
氟
第二周期第ⅦA族
HF
H2S
>
NH3+HNO3===NH4NO3
1
2
3
4
返回
據A、B、C在周期表中的位置可知,A、C處于第二周期,B處于第三周期,設B的原子序數為x,則A為x-9,C為x-7,據題意有x-9+x-7=x,則x=16,即B為S,A為N,C為F。
課時對點練
題組一　元素周期表的分區和化合價變化規律
1.下列關于元素的化合價的說法正確的是
A.所有非金屬元素都有最高正價+|最低負價|=8
B.氮元素的最高正價與最低負價絕對值之差為2
C.在所有的氧化物中,氧均為-2價
D.第ⅦA族的所有元素的最高正價均為+7價
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
氫元素最高正價+|最低負價|=2,A項錯誤;
氮元素的最高正價為+5價,最低負價為-3價,B項正確;
過氧化物(如H2O2、Na2O2)中,氧為-1價,C項錯誤;
氟元素沒有正價,D項錯誤。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
15
14
2.元素在周期表中的位置反映了元素的原子結構和元素的性質。下列說法正確的是
A.同一元素不可能既表現金屬性,又表現非金屬性
B.第三周期主族元素的最高正化合價等于它的主族序數
C.短周期元素形成離子后,最外層都達到8電子穩定結構
D.同一主族元素的原子最外層電子數相同,化學性質完全相同
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
15
14
元素周期表中處于金屬與非金屬分界處的元素通常表現一定的金屬性與非金屬性,A項錯誤;
第三周期主族元素的最高正價等于最外層電子數,即等于主族序數,B項正確;
氫原子變成氫離子后,H+沒有電子,Li原子失去電子變成Li+后,最外層達到2電子結構,C項錯誤;
同一主族元素的原子最外層電子數相同,化學性質具有相似性和遞變性,不完全相同,D項錯誤。
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3.(2023·長沙高一檢測)元素的原子結構決定其性質和在周期表中的位置。下列說法正確的是
A.元素原子的最外層電子數等于元素的最高化合價
B.多電子原子中,在離核較近的區域內運動的電子能量較高
C.P、S、Cl得電子能力和最高價氧化物對應水化物的酸性均依次增強
D.元素周期表中位于金屬和非金屬的分界線附近的元素屬于過渡元素
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O無最高正價,F沒有正價,A錯誤;
多電子原子中,能量低的電子在離核較近的區域內運動,B錯誤;
P、S、Cl的非金屬性依次增強,得電子能力與最高價含氧酸(H3PO4、H2SO4、HClO4)的酸性均依次增強,C正確;
過渡元素是副族的十列元素,D錯誤。
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題組二　元素周期表和元素周期律的應用
4.鎂、鋰在元素周期表中具有特殊“對角線”關系,它們的性質相似。例如,它們的單質在過量氧氣中燃燒時均只生成正常的氧化物等,下列關于鋰的敘述不正確的是
A.Li2SO4能溶于水
B.LiOH是易溶于水、受熱不分解的強堿
C.Li與稀硫酸反應有H2生成
D.Li2CO3受熱分解,生成Li2O和CO2
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由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性質推測相應的Li及其化合物的性質。MgSO4易溶于水,Mg(OH)2是難溶、易分解的中強堿,Mg與稀硫酸反應有H2生成,MgCO3受熱易分解生成MgO和CO2,故B項不正確。
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5.運用元素周期律分析下面的推斷,其中正確的是
A.硒化氫是無色、有毒、比硫化氫穩定的氣體
B.砹化銀不溶于水但易溶于稀硝酸
C.硫酸鐳是易溶于水的白色固體
D.鍺單質是一種優良的半導體材料
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Se元素在S元素的下一周期,屬于同主族元素,則S的非金屬性比Se強,所以硫化氫的穩定性大于硒化氫,A錯誤;
鐳是第ⅡA族元素,從上到下,硫酸鹽的溶解度逐漸減小,硫酸鋇是難溶于水的白色固體,則硫酸鐳也是難溶于水的白色固體,C錯誤;
因為Si是半導體材料,與Si相鄰的元素鍺也是位于金屬與非金屬的交界處,所以鍺單質也是優良的半導體材料,D正確。
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6.硒(Se)位于元素周期表中第四周期第ⅥA族,可用作光敏材料、電解錳的催化劑,也是動植物必需的營養元素。下列有關硒的說法錯誤的是
A.74Se、76Se互為同位素
B.H2O的穩定性小于H2Se
C.H2SO4的酸性比H2SeO4強
D.將O2通入H2Se的水溶液中可得Se
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同位素是指質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子,74Se、76Se符合同位素的概念,故A正確;
同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,簡單氫化物的穩定性逐漸減弱,O的非金屬性強于Se,H2O的穩定性大于H2Se,故B錯誤;
同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱,S的非金屬性強于Se,H2SO4的酸性比H2SeO4強,故C正確;
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同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱,非金屬性強的元素的單質能置換非金屬性弱的元素的單質,O的非金屬性強于Se,所以將O2通入H2Se的水溶液中可得Se,故D正確。
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題組三　元素“位—構—性”關系的應用
7.如圖顯示了元素周期表中的一部分,其中①~⑦為短周期元素,已知③與氫元素能組成生活中最常見的化合物,下列有關敘述錯誤的是
A.最高價氧化物對應水化物的酸性:①<②
B.③與氫元素可形成10電子化合物且呈中性
C.離子半徑:⑤>④
D.⑦位于金屬與非金屬分界處,可作半導體材料
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③與氫元素能組成生活中最常見的化合物,
應為H2O,故③為O,根據元素在周期表中的
位置:②為N,①為C,④為Na,⑤為Mg,⑦為Si,
⑥為Cl。同周期元素從左往右非金屬性逐漸增強,故非金屬性:N>C,最高價氧化物對應水化物的酸性:H2CO3③與氫元素形成的10電子化合物為H2O,呈中性,B正確;
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核外電子排布相同,核電荷數越大離子半徑
越小,故離子半徑:Na+>Mg2+,C錯誤;
Si位于金屬與非金屬分界處,可作半導體材
料,D正確。
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8.(2024·無錫高一期末)如圖是元素周期表的一部分,下列說法正確的是
A.原子半徑:Se>As>P
B.酸性:H2SO4>H3AsO4>H3PO4
C.熱穩定性: HClD.右表中,元素Pb的金屬性最強
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根據層多徑大,同電子層結構核大徑小,則原子半徑:
As>Se>P,A錯誤;
據元素非金屬性越強,其最高價氧化物對應水化物
酸性越強,則酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4,B錯誤;
據元素非金屬性越強,其簡單氫化物穩定性越強,則穩定性:HI根據同主族元素從上到下,金屬性逐漸增強,同周期元素從左至右,金屬性逐漸減弱,因此上表中,元素Pb的金屬性最強,D正確。
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9.在一定條件下,R和I-發生反應的離子方程式為R+6I-+6H+===R-+3I2+3H2O,則R中R元素的化合價及R所在的族是
A.+5價,第ⅦA族 B.+5價,第ⅤA族
C.+7價,第ⅦA族 D.+7價,第ⅤA族
√
根據電荷守恒可知n=1,所以R中R元素的化合價是+5價;還原產物是R-,說明R元素的最低化合價是-1價,所以R是第ⅦA族元素,A項正確。
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10.(2023·重慶高一期末)元素周期表和元素周期律可以指導人們進行規律性地推測和判斷。下列說法不正確的是
A.若X+和Y2-的核外電子層結構相同,則原子序數:X>Y
B.原子最外層電子數為2的元素一定位于元素周期表的第ⅡA族
C.硅、鍺都位于金屬與非金屬的分界處,都可以作半導體材料
D.Cs和Ba分別位第六周期第ⅠA族和第ⅡA族,堿性:CsOH>Ba(OH)2
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X+和Y2-的核外電子層結構相同,則離子核外電子數相同,設核外電子數為n,則X的原子序數為n+1,Y的原子序數為n-2,原子序數X>Y,A正確;
第ⅡA族元素原子最外層電子數為2,但He核外只有2個電子,He處于0族,過渡元素中也存在最外層電子數為2的元素,B錯誤;
硅、鍺都位于金屬和非金屬的分界處,既有一定的金屬性也有一定的非金屬性,都可以作半導體材料,C正確。
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11.借助堿金屬和鹵族元素的遞變性分析下面的推斷,其中正確的是
A.已知Ca是第四周期第ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的堿性比Mg(OH)2的堿
性弱
B.已知As是第四周期第ⅤA族的元素,故AsH3的穩定性比NH3的穩定性強
C.已知Cs的原子半徑比Na的原子半徑大,故Cs與水反應不如Na與水反應
劇烈
D.已知Cl的核電荷數比F的核電荷數大,故Cl的原子半徑比F的原子半徑大
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由堿金屬元素和鹵族元素的遞變性可知,同主族元素從上到下金屬性遞增,非金屬性遞減,最高價氧化物對應的水化物堿性增強,非金屬簡單氫化物穩定性減弱,A、B、C錯誤;
同主族元素隨核電荷數增大,原子半徑遞增,D正確。
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12.(2024·云南昭通高一期末)X、Y、Z、M、N、Q皆為短周期主族元素,其原子半徑與主要化合價的關系如圖所示,下列說法正確的是
A.金屬性:N>Q
B.最高價氧化物對應水化物的酸性:MC.簡單離子半徑:Q>N>X
D.原子序數:Z>M>X>Y
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根據示意圖可知X只有-2價,是氧元素。Y的
主要化合價是-4價和+4價,Z的最高價是+7價,
Y原子半徑大于氧原子,小于Z原子,所以Y是
碳元素,Z是氯元素。M的主要化合價是-2價
和+6價,原子半徑大于氯原子,則M是硫元素。N的最高價是+3價,則N是鋁元素。Q的主要化合價是+1價,原子半徑最大,則Q是鈉元素。金屬性:Al1
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非金屬性:S>C,則酸性:H2SO4>H2CO3,B錯誤;
簡單離子半徑:O2->Na+>Al3+,C錯誤;
原子序數:Cl>S>O>C,即Z>M >X>Y,D正確。
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13.(2024·山東濟寧高一期末)四種短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大。W與Y同族,且Y的原子序數是W的2倍;X的原子核外電子層數是其最外層電子數的3倍。回答下列問題:
(1)W在周期表中的位置為　　 　　　。
第二周期第ⅥA族
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四種短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大,W與Y同族,且Y的原子序數是W的2倍,則W為O元素、Y為S元素;Z的原子序數最大,故Z為Cl元素;X的原子核外電子層數是其最外層電子數的3倍,則X為Na元素。氧元素位于元素周期表中第二周期第ⅥA族。
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(2)W、X、Y的簡單離子半徑由大到小的順序為　　 　　　(用離子符號表示)。
S2->O2->Na+
氧離子、硫離子和鈉離子的離子半徑的大小順序為S2->O2->Na+。
(3)W、X形成的兩種化合物的化學式為　 　 　　。
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Na2O、Na2O2
鈉元素和氧元素可以形成化合物Na2O、Na2O2。
(4)元素Y、Z中非金屬性較強的是　　(用元素符號表示),下列說法能說明這一事實的是　　(填字母)。
a.常溫時兩種元素的單質狀態不同
b.簡單氫化物的穩定性:Z>Y
c.氧化物對應水化物的酸性:Z>Y
d.簡單離子的還原性:Y>Z
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Cl
bd
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同周期元素,從左到右元素的非金屬性逐漸增強,則硫元素非金屬性弱于氯元素。常溫時非金屬元素單質的物理性質與非金屬性強弱無關,a錯誤;
判斷元素的非金屬性,必須利用最高價氧化物對應水化物的酸性,c錯誤。
14.A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的短周期主族元素,A、E在元素周期表中的相對位置如圖,A與氧元素能形成兩種無色氣體,C是地殼中含量最多的元素,D是地殼中含量最多的金屬元素。
(1)D在元素周期表中的位置為　　　 　。
(2)C、E的單質沸點較低的是　　　(填化學式)。
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第三周期第ⅢA族
O2
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A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的短周期主族
元素,A與氧元素能形成兩種無色氣體,該無色氣體為CO、
CO2,則A為C元素;結合A、E在元素周期表中的相對位置可知E為S元素,F只能為Cl元素;C是地殼中含量最多的元素,則C為O元素,B只能為N元素;D是地殼中含量最多的金屬元素,則D為Al元素,據此分析解答。常溫下S為固體、氧氣為氣體,則C、E的單質沸點較低的是O2。
(3)C、D、E、F的簡單離子半徑由大到小的順序是
_______________(填離子符號)。
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S2->Cl->O2->Al3+
電子層數越多,離子半徑越大,具有相同核外電子排布的離子,原子序數大的離子半徑小,則C、D、E、F的離子半徑由大到小的順序是S2->Cl->O2->Al3+。
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(4)H2O2不僅可以用于家庭消毒以預防病毒感染,還可以在
微電子工業中作刻蝕劑。B的簡單氣態氫化物的水溶液可
用作H2O2的清除劑,所發生反應的產物不污染環境,其反應的化學方程式為　　　 　　　 　。
2NH3·H2O+3H2O2===N2↑+8H2O(或2NH3+3H2O2===N2+6H2O)
B的簡單氣態氫化物為NH3,其水溶液可作H2O2的清除劑,所發生反應的產物不污染環境,則反應生成氮氣與水,反應的化學方程式為2NH3·H2O +3H2O2===N2↑+8H2O或2NH3+3H2O2===N2+6H2O。
15.下表為元素周期表的一部分,請參照元素①~⑨在表中的位置,回答下列問題:
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(1)表中用于半導體材料的元素在周期表中的位置是　 　　　　　　。
(2)寫出短周期非金屬性最強的元素的離子結構示意圖:　　　。
第三周期第ⅣA族
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根據各元素在周期表中的相對位置可知,①為H元素、②為C元素、③為O元素、④為F元素、⑤為Na元素、⑥為Mg元素、⑦為Si元素、⑧為S元素、⑨為Cl元素。短周期非金屬性最強的元素為F,F-的結構示意
圖為 。
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(3)③④⑤三種元素離子半徑從大到小的順序是　　　 　(填離子符號)。
O2->F->Na+
具有相同電子層結構的離子半徑隨著原子序數的增大而減小,所以③④⑤三種元素的離子半徑由大到小的順序為O2->F->Na+。
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(4)②③④的簡單氫化物中穩定性最強的是　　　(填化學式)。
(5)在一定條件下,利用置換反應可實現物質之間的轉化(僅限于①~⑨中涉及的元素)。
①同族元素之間,則反應可能為　　　 　 　　　。
②不同族元素之間,則反應可能為　　　 　
　　 。 (以上反應各寫一個化學方程式即可)
HF
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
Mg+2HCl===MgCl2+H2↑(或2Mg+CO2
2MgO+C)
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(6)將⑨的單質通入石蕊溶液中發生的顏色變化如下圖,請在方框內填寫出導致該階段顏色變化的主要粒子符號。
H+
HClO
Cl2
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⑨為Cl元素,其單質為氯氣,將氯氣通入石蕊溶液中反應生成HCl、HClO, 溶液呈酸性,H+使溶液變紅色,HClO具有漂白性,又使溶液紅色褪去,溶液中最終溶解有氯氣,使溶液呈黃綠色。
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