2018高中化學 專題1 微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣 第一單元 原子核外電子排布與元素周期律 第4課時 元素周期表的應用 蘇教版必修2.doc

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第4課時　元素周期表的應用 知識條目 必考要求 加試要求 1.主族元素在周期表中位置、原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)三者的關(guān)系 c c 2.元素周期表的發(fā)展史、意義及作用 a b 能力要求 1.會比較同周期、同主族元素的金屬性和非金屬性的變化規(guī)律，知道元素周期表金屬元素區(qū)和非金屬元素區(qū)的劃分。2.明確元素“位—構(gòu)—性”三者之間的關(guān)系及其在元素推斷中的應用。3.感受元素周期表、元素周期律在科研和生產(chǎn)實踐中的應用。 一、元素周期表的分區(qū)及元素性質(zhì)的比較 1．元素周期表的金屬區(qū)和非金屬區(qū) (1)分界線的劃分：沿著周期表中B、Si、As、Te、At跟Al、Ge、Sb、Po之間畫一條斜線，斜線的左面是金屬元素，右面是非金屬元素。 (2)分界線附近的元素，既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)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。 (3)周期表的左下方是金屬性最強的元素，是銫元素(放射性元素除外)；右上方是非金屬性最強的元素，是氟元素；最后一個縱行是0族元素。 2．同周期(從左到右)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 3．同主族(自上而下)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 4．元素的化合價與元素在周期表中的位置之間的關(guān)系 主族元素的最高正化合價等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(shù)，而非金屬的最低負化合價則等于使原子達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需得到的電子數(shù)。所以，非金屬元素的最高正化合價和它的最低負化合價的絕對值之和等于8。 (1)最高正化合價＝族序數(shù)＝原子最外層電子數(shù)(O、F除外)。 (2)最高正化合價＋|最低負化合價|＝8。 歸納總結(jié) 元素金屬性、非金屬性遞變與其在周期表中的位置關(guān)系 請?zhí)顚懗鰣D中序號所示內(nèi)容。 ①增強　②減弱?、墼鰪姟、茉鰪姟、軦l　⑥Si?、呓饘佟、喾墙饘? 提醒　(1)周期表的左下方是金屬性最強的元素(銫，放射性元素除外)，右上方是非金屬性最強的元素(氟)。堿性最強的是CsOH，酸性最強的含氧酸是HClO4。 (2)由于元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線，因此，位于分界線附近的元素，既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。 1．下列說法錯誤的是(　　) A．作半導體材料的元素大多數(shù)位于周期表中金屬元素和非金屬元素的交界處 B．農(nóng)藥中常含有的元素通常在元素周期表的右上方區(qū)域內(nèi) C．構(gòu)成催化劑的元素通常在元素周期表的左下方區(qū)域內(nèi) D．在周期表過渡元素中尋找作耐高溫和耐腐蝕的合金材料的元素 答案　C 解析　構(gòu)成催化劑的元素大多為過渡金屬元素，在元素周期表的中間部分。 2．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的兩種元素。下列敘述能說明X的非金屬性比Y強的是(　　) A．X原子的電子層數(shù)比Y原子的電子層數(shù)多 B．Y的單質(zhì)能將X從NaX的溶液中置換出來 C．X的單質(zhì)比Y的單質(zhì)更容易與氫氣反應 D．同濃度下X的氫化物水溶液比Y的氫化物水溶液的酸性強 答案　C 解析　因X、Y是元素周期表中第ⅦA族的元素，若X原子的電子層數(shù)多，則說明X比Y的非金屬性弱，A錯誤；B項說明Y比X更活潑，B錯誤；根據(jù)單質(zhì)與H2化合的難易判斷，X2與H2化合更容易，說明氧化性：X2>Y2，則非金屬性：X>Y，C正確；非金屬元素氫化物水溶液酸性的強弱不能作為元素非金屬性強弱的判斷依據(jù)，D錯誤。 二、元素周期表和元素周期律的應用 1．元素在周期表中的位置與原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)間的關(guān)系如圖所示： (1)核外電子層數(shù)＝周期數(shù)。 (2)主族元素的最外層電子數(shù)＝價電子數(shù)＝主族序數(shù)＝最高正價數(shù)(O、F元素除外)。 (3)質(zhì)子數(shù)＝原子序數(shù)＝原子核外電子數(shù)＝核電荷數(shù)。 (4)最低負價的絕對值＝8－主族序數(shù)(僅限第ⅣA～ⅦA族)。 (5)原子半徑越大，失電子越容易，還原性越強，其離子的氧化性越弱。 (6)原子半徑越小，得電子越容易，氧化性越強，非金屬性越強，形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，形成的最高價氧化物對應的水化物的酸性越強。 2．判斷元素金屬性、非金屬性的強弱 金屬性 非金屬性 同主族(從上到下) 依次增強 依次減弱 同周期(從左到右) 依次減弱 依次增強 3.尋找新物質(zhì) 由于在周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相近，在周期表一定區(qū)域內(nèi)尋找元素，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的新用途被視為一種相當有效的方法，如在周期表中金屬和非金屬的分界處，可以找到半導體材料。還可以在過渡元素中尋找催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。 　元素周期表和元素周期律的應用 (1)可以由元素在周期表中的位置推測其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。(2)根據(jù)元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，推測它在周期表中的位置。 (3)指導新元素的發(fā)現(xiàn)及預測它們的性質(zhì)。 (4)指導其他與化學相關(guān)的科學技術(shù)。如在周期表中金屬元素和非金屬元素分界線附近，可以找到半導體材料。在過渡元素中尋找催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。 3．X、Y、Z是三種短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z處于同一周期。X原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍。Z原子的核外電子數(shù)比Y原子少1。下列說法正確的是(　　) A．元素非金屬性由弱到強的順序為Z＜Y＜X B．Y元素最高價氧化物對應水化物的化學式可表示為H3YO4 C．三種元素的氣態(tài)氫化物中，Z的氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定 D．原子半徑由大到小的順序為Z＜Y＜X 答案　A 解析　X原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，說明X是氧元素，則Y必然為硫元素，Z原子的核外電子數(shù)比Y原子少1，則Z為磷元素。它們在周期表中的位置如圖。元素非金屬性由弱到強的順序為P＜S＜O，A項正確；S元素最高價氧化物對應水化物的化學式可表示為H2SO4，B項錯誤；非金屬性越強，其氫化物的穩(wěn)定性越強，因此X的氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定，C項錯誤；根據(jù)元素周期律，原子半徑由大到小的順序為P＞S＞O，D項錯誤。 4．鍺(Ge)是第4周期ⅣA族元素，處于元素周期表中金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上，下列敘述正確的是(　　) A．鍺是一種金屬性很強的元素 B．鍺的單質(zhì)具有半導體的性能 C．鍺化氫(GeH4)穩(wěn)定性很強 D．鍺酸(H4GeO4)是難溶于水的強酸 答案　B 解析　依據(jù)同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律可知：氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：CH4>SiH4>GeH4，而已知硅烷(SiH4)不穩(wěn)定， 故GeH4穩(wěn)定性很弱；最高價氧化物對應水化物的酸性：H2CO3>H4SiO4>H4GeO4，H4SiO4難溶于水，故H4GeO4為難溶于水的弱酸；因為鍺處于元素周期表中金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上，所以鍺單質(zhì)應具有半導體的性能。 思維啟迪　推斷陌生元素性質(zhì)時要從以下三個角度分析： (1)與同周期前、后元素相比較，依據(jù)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律推測元素的性質(zhì)。 (2)與同主族上、下元素相比較，依據(jù)同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律推測元素的性質(zhì)。 (3)比較不同周期、不同主族元素的性質(zhì)時，可借助“三角”規(guī)律進行推斷。 若A、B、C三種元素位于元素周期表中如圖所示位置，有關(guān)元素的各種性質(zhì)均可排出順序(但D不能參與排序)。 ①原子半徑：C>A>B； ②金屬性：C>A>B； ③非金屬性：B>A>C。 1．第ⅡA族元素從第2周期到第6周期的元素分別是Be(鈹)、Mg(鎂)、Ca(鈣)、Sr(鍶)、Ba(鋇)。下列關(guān)于第ⅡA族元素預言可能正確的是(　　) ①常溫下，單質(zhì)鈹能與水劇烈反應放出H2?、诔叵?，單質(zhì)鋇能與水劇烈反應放出H2?、跙e(OH)2易溶于水 ④Ba(OH)2易溶于水?、軸rCO3易溶于水 A．①②③ B．③⑤ C．②④ D．①②③④⑤ 答案　C 解析　第ⅡA族，從上到下，金屬性逐漸增強，常溫下，單質(zhì)鈹與水反應不劇烈，Be(OH)2難溶于水，SrCO3也難溶于水。 2．鎂、鋰在元素周期表中具有特殊“對角線”關(guān)系，它們的性質(zhì)相似。例如，它們的單質(zhì)在過量氧氣中燃燒時均只生成正常的氧化物等，下列關(guān)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遇濃硫酸不產(chǎn)生“鈍化”現(xiàn)象 D．Li2CO3受熱分解，生成Li2O和CO2 答案　B 解析　根據(jù)題中信息，將鎂的有關(guān)性質(zhì)進行遷移應用，可推測鋰的有關(guān)性質(zhì)。由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性質(zhì)推測相應的Li及其化合物的性質(zhì)。MgSO4易溶于水，Mg(OH)2是難溶、易分解的中強堿，Mg與濃硫酸能發(fā)生反應，MgCO3受熱易分解生成MgO和CO2，故B項不正確。 3．不能作為判斷硫、氯兩種元素非金屬性強弱的依據(jù)是(　　) A．單質(zhì)氧化性的強弱 B．單質(zhì)沸點的高低 C．單質(zhì)與氫氣化合的難易 D．最高價氧化物對應的水化物酸性的強弱 答案　B 解析　單質(zhì)的氧化性越強，其元素的非金屬性越強，可以判斷非金屬性強弱；單質(zhì)的沸點屬于物理性質(zhì)，與元素的非金屬性無關(guān)，不能判斷非金屬性強弱；單質(zhì)與氫氣化合越容易，則元素的非金屬性越強，可以判斷非金屬性強弱；最高價氧化物對應的水化物酸性越強，其元素的非金屬性越強，可以判斷非金屬性強弱。故選B。 4．元素周期表在指導科學研究和生產(chǎn)實踐方面具有十分重要的意義，請將下表中A、B兩欄描述的內(nèi)容對應起來。 A B A B ①制半導體的元素 (a)ⅣB至ⅥB的過渡元素 ① ②制催化劑的元素 (b)F、Cl、Br、N、S “三角地帶” ② ③制耐高溫材料的元素 (c)金屬與非金屬元素分界線附近 ③ ④制制冷劑的元素 (d)相對原子質(zhì)量較小的元素 ④ ⑤地殼中含量較多的元素 (e)過渡元素 ⑤ 答案?、伲?c)；②－(e)；③－(a)；④－(b)；⑤－(d) 5．(1)在下面元素周期表中全部是金屬元素的區(qū)域為______。 (2)有人認為形成化合物最多的元素不是第ⅣA族的碳元素，而是另一種短周期元素。請你根據(jù)學過的化學知識判斷，這一元素是________(寫元素符號)。 (3)現(xiàn)有甲、乙兩種短周期元素，室溫下，甲元素單質(zhì)在冷的濃硫酸或空氣中，表面都生成致密的氧化膜，乙元素原子核外M電子層與K電子層上的電子數(shù)相等。 ①用元素符號將甲、乙兩元素填寫在上面元素周期表中對應的位置； ②甲、乙兩元素相比較，金屬性較強的是________(填名稱)，可以驗證該結(jié)論的實驗是________(填字母)。 a．將在空氣中放置已久的這兩種元素的塊狀單質(zhì)分別放入熱水中 b．將這兩種元素的單質(zhì)粉末分別和同濃度的鹽酸反應 c．將這兩種元素的單質(zhì)粉末分別和熱水作用，并滴入酚酞溶液 d．比較這兩種元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性 答案　(1)B　(2)H　(3)①見下表中?、阪V　bc 解析　(1)A區(qū)域包括ⅠA、ⅡA族元素，含有氫元素；B區(qū)域包括過渡元素，全都是金屬元素；C區(qū)域包括ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素；D區(qū)域?qū)儆谙∮袣怏w元素。所以選B。 (2)認為形成化合物種類最多的元素是碳元素，是因為它能形成種類繁多的有機物，而有機物中除了碳元素外，大多含氫元素，而氫元素除了形成有機物外，在無機物中的酸、堿、部分鹽類、氫化物等類型的物質(zhì)中都含有。 (3)①室溫下，短周期元素甲的單質(zhì)在冷的濃硫酸或空氣中，表面都生成致密的氧化膜，可以判斷出甲元素是鋁。根據(jù)核外電子排布規(guī)律，乙元素原子核外M電子層與K電子層上的電子數(shù)相等，核外電子排布為2、8、2，因此乙元素為鎂。金屬性鎂強于鋁。②a選項中，在空氣中放置已久的鎂和鋁，表面均可形成氧化膜，所以錯誤；b、c選項均是判斷金屬性強弱的依據(jù)，所以正確；d選項中，鎂、鋁屬于活潑金屬，不能形成氣態(tài)氫化物，所以錯誤。 [基礎(chǔ)過關(guān)] 題組一　元素化合價、原子半徑與元素在周期表中的位置的關(guān)系 1．X元素最高價氧化物對應的水化物為HXO3，它的氣態(tài)氫化物為(　　) A．HX B．H2X C．XH3 D．XH4 答案　C 解析　X的最高價氧化物對應的水化物為HXO3，則X的最高正價為＋5價，從而可知X的最低負價為－3價，其氣態(tài)氫化物為XH3。 2．X、Y、Z均為短周期元素、X、Y處于同一周期，X、Z的最低價離子分別為X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)。下列說法正確的是(　　) A．原子最外層電子數(shù)：X＞Y＞Z B．單質(zhì)沸點：X＞Y＞Z C．離子半徑：X2－＞Y＋＞Z－ D．原子序數(shù)：X＞Y＞Z 答案　D 解析　依題意，不難確定X、Y、Z分別是S、Na、F。原子最外層電子數(shù)F＞S＞Na(Z＞X＞Y)，A錯誤；單質(zhì)沸點Na＞S＞F2(Y＞X＞Z)，B錯誤；離子半徑S2－＞F－＞Na＋(X2－＞Z－＞Y＋)，C錯誤；原子序數(shù)S＞Na＞F(X＞Y＞Z)，D正確。 題組二　元素金屬性、非金屬性變化規(guī)律在周期表中的體現(xiàn) 3．碲(Te)是與O、S同主族的元素，位于第5周期。據(jù)此，推斷碲的相關(guān)性質(zhì)錯誤的是(　　) A．碲的單質(zhì)在常溫下是固態(tài) B．碲的常見化合價是－2、＋4、＋6 C．碲可能作半導體材料 D．碲的氫化物H2Te很穩(wěn)定 答案　D 解析　第ⅥA族，從上到下，非金屬性逐漸減弱，所以H2Te不穩(wěn)定。 4．下列事實不能說明非金屬性Cl>I的是(　　) A．Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 B．穩(wěn)定性：HCl>HI C．酸性：HClO4>HIO4 D．酸性：HClO3>HIO3 答案　D 解析　元素的非金屬性越強，對應單質(zhì)的氧化性越強，Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，說明Cl2的氧化性大于I2，元素的非金屬性Cl大于I，A正確；元素的非金屬性越強，對應氫化物的穩(wěn)定性越強，氯化氫比碘化氫穩(wěn)定，可說明氯元素的非金屬性比碘元素強，B正確；元素的非金屬性越強，對應最高價氧化物的水化物的酸性越強，酸性：HClO4>HIO4，可說明氯元素的非金屬性比碘元素強，C正確；酸性：HClO3>HIO3，不能說明非金屬性Cl>I，因為兩種酸不是最高價含氧酸，D錯誤。 5．如圖是元素周期表短周期的一部分，下列說法正確的是(　　) A．最高價氧化物對應水化物的酸性：④＞⑤ B．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：④＞② C．單質(zhì)⑤遇足量元素①的氫化物有白煙產(chǎn)生 D．元素的最高正化合價：③＝⑤ 答案　C 解析　根據(jù)元素在周期表上的位置，可知元素①、②、③、④、⑤分別為N、O、F、S、Cl，元素非金屬性越強，其最高價氧化物對應水化物的酸性越強，即⑤＞④，故A錯誤；元素非金屬性越強，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，所以氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：②＞④，故B錯誤；單質(zhì)⑤是氯氣，元素①的氫化物是氨氣，氯氣能將氨氣氧化生成氮氣和氯化氫，氯化氫與氨氣反應生成氯化銨，所以有白煙產(chǎn)生，故C正確；③是F，無正價，⑤是Cl，最高正價是＋7，故D錯誤。 題組三　元素“位—構(gòu)—性”之間的關(guān)系 6．Se、Br兩種元素的部分信息如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．原子半徑：Br>Se>P B．還原性：S2－>Se2－>Br－ C．Se在元素周期表中位于第4周期ⅥA族 D．Se、Br位于同一主族 答案　C 解析　由圖示信息可知Se為34號元素，Br為35號元素，Se和Br位于同一周期且Se位于Br的左側(cè)，原子半徑：Se>Br，故A、D項錯誤；Se和S位于同一主族，且Se位于S的下一周期，故還原性：Se2－>S2－，B項錯誤；由圖示信息可知Se位于第4周期ⅥA族，C正確。 7．幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價如下表： 元素代號 X Y Z W 原子半徑/pm 160 143 70 66 主要化合價 ＋2 ＋3 ＋5、＋3、－3 －2 下列敘述正確的是(　　) A．X、Y元素的金屬性：X________________。 答案　(1)B　(2)Ar　F (3)Al(OH)3　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O　Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O (4)NaOH　Mg(OH)2 13．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)。下圖是元素周期表的一部分。 (1)陰影部分元素在元素周期表中的位置為第____族。 (2)根據(jù)元素周期律預測：H3AsO4屬于強酸還是弱酸？________。 (3)C和Si元素的氫化物都可以燃燒，但Si元素的氫化物在空氣中可以自燃，試寫出其完全燃燒的化學方程式：______________________________________________。 (4)試比較S、O、F三種元素的原子半徑大?。篲_______(填元素符號)。 答案　(1)ⅤA　(2)弱酸　(3)SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O　(4)S>O>F 解析　(1)圖中陰影部分為氮族元素，即第ⅤA族。 (2)在周期表中，砷元素的非金屬性比磷元素弱，磷酸屬于中強酸，故H3AsO4屬于弱酸。 (3)甲烷(CH4)燃燒產(chǎn)生二氧化碳和水，硅烷(SiH4)的性質(zhì)與甲烷相似，它在空氣中燃燒的產(chǎn)物應該是水和硅的氧化物，即SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O。 (4)S與O同主族，原子序數(shù)S>O，故原子半徑S>O；O與F同周期，原子序數(shù)OF，所以原子半徑：S>O>F。 14．現(xiàn)有部分短周期元素的性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)如下表： 元素編號 元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu) T M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍 X 最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍 Y 常溫下單質(zhì)為雙原子分子，其氫化物水溶液呈堿性 Z 元素最高正價是＋7價 (1)元素X位于元素周期表的第________周期______族，它的一種核素可測定文物年代，這種核素的符號是________。 (2)元素Y的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________，與氫元素可形成一種離子YH，寫出某溶液中含有該微粒的檢驗方法：______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)元素Z與元素T相比，非金屬性較強的是________(用元素符號表示)，下列表述中能證明這一事實的是______(填字母)。 a．常溫下Z的單質(zhì)和T的單質(zhì)狀態(tài)不同 b．Z的氫化物比T的氫化物穩(wěn)定 c．一定條件下Z和T的單質(zhì)都能與氫氧化鈉溶液反應 (4)探尋物質(zhì)的性質(zhì)差異性是學習的重要方法之一。T、X、Y、Z四種元素的最高價氧化物對應的水化物中化學性質(zhì)明顯不同于其他三種的是________，理由是___________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2　ⅣA　C (2)　取適量溶液于試管中，然后加入濃NaOH溶液，加熱，若產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，可以證明該溶液中含有NH(答案合理即可) (3)Cl　b　(4)H2CO3　H2CO3是弱酸(或非氧化性酸)