高中化学 第一章 物质结构元素周期律 第二节 元素周期律第3课时学案 新人教版必修2

第3课时元素周期表和元素周期律的应用学习目标定位1.知道元素周期表的简单分区。2.进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。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。一、元素周期表的分区及元素性质的比较1.元素周期表的金属区和非金属区(1)分界线的划分：沿着周期表中B、Si、As、Te、At跟Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线，斜线的左面是金属元素，右面是非金属元素。(2)分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。(3)周期表的左下方是金属性最强的元素，是铯元素(放射性元素除外)；右上方是非金属性最强的元素，是氟元素；最后一个纵行是0族元素。2.元素金属性强弱的比较比较金属性的强弱，其实质是看元素原子失去电子的难易程度，越易失电子，金属性越强。(1)根据元素周期表判断同一周期，从左到右，随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱；同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐增强。(2)根据元素单质及其化合物的相关性质判断金属单质与水(或酸)反应越剧烈，元素的金属性越强。如Zn与盐酸反应比Fe与盐酸反应更容易，则金属性：ZnFe；最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素的金属性越强。如碱性：NaOHMg(OH)2，则金属性：NaMg；金属单质间的置换反应。如ZnCu2=Zn2Cu，则金属性：ZnCu；元素的原子对应阳离子的氧化性越强，则元素的金属性越弱。如氧化性：Mg2Na，则金属性：MgNa。(3)根据金属活动性顺序判断一般来说，排在前面的金属元素其金属性比排在后面的强。如Fe排在Cu的前面，则金属性：FeCu。提醒金属性强弱的比较，关键是比较原子失去电子的难易，而不是失去电子数的多少。如Na失去一个电子，而Mg失去两个电子，但Na的金属性比Mg强。3.元素非金属性强弱的比较比较元素非金属性的强弱，其实质是看元素原子得到电子的难易程度，越易得电子，非金属性越强。(1)根据元素周期表判断同一周期，从左到右，随着原子序数的递增，元素的非金属性逐渐增强；同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，元素的非金属性逐渐减弱。(2)根据元素单质及其化合物的相关性质判断非金属单质越易跟H2化合，其非金属性越强。如F2与H2在暗处即可反应，Br2与H2在加热条件下才能反应，则非金属性：FBr；气态氢化物越稳定，其非金属性越强。如稳定性：HFHCl，则非金属性：FCl；最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其非金属性越强。如酸性：H2SO4H3PO4，则非金属性：SP；非金属单质间的置换反应。如Cl22KI=2KClI2，则非金属性：ClI；元素的原子对应阴离子的还原性越强，其非金属性就越弱。如还原性：S2Cl，则非金属性：ClS。4.元素的化合价与元素在周期表中的位置之间的关系主族元素的最高正化合价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数，而非金属的最低负化合价则等于使原子达到8电子稳定结构所需得到的电子数。所以，非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8。(1)最高正化合价族序数原子最外层电子数(O、F除外)。(2)最高正化合价|最低负化合价|8。归纳总结元素金属性、非金属性递变与其在周期表中的位置关系请填写出图中序号所示内容。增强减弱增强增强AlSi金属非金属提醒(1)周期表的左下方是金属性最强的元素(铯，放射性元素除外)，右上方是非金属性最强的元素(氟)。碱性最强的是CsOH，酸性最强的含氧酸是HClO4。(2)由于元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线，因此，位于分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。1.下列说法错误的是()A.作半导体材料的元素大多数位于周期表中金属元素和非金属元素的交界处B.农药中常含有的元素通常在元素周期表的右上方区域内C.构成催化剂的元素通常在元素周期表的左下方区域内D.在周期表过渡元素中寻找作耐高温和耐腐蚀的合金材料的元素答案C解析构成催化剂的元素大多为过渡金属元素，在元素周期表的中间部分。2.X、Y是元素周期表第A族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是()A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多B.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来C.X的单质比Y的单质更容易与氢气反应D.同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强答案C解析因X、Y是元素周期表中第A族的元素，若X原子的电子层数多，则说明X比Y的非金属性弱，A错误；B项事实说明Y比X更活泼，B错误；根据单质与H2化合的难易判断，X2与H2化合更容易，说明氧化性：X2Y2，则非金属性：XY，C正确；非金属元素氢化物水溶液酸性的强弱不能作为元素非金属性强弱的判断依据，D错误。二、元素周期表和元素周期律的应用1.元素在周期表中的位置与原子结构、元素性质间的关系如图所示：(1)核外电子层数周期数。(2)主族元素的最外层电子数价电子数主族序数最高正价数(O、F元素除外)。(3)质子数原子序数原子核外电子数核电荷数。(4)最低负价的绝对值8主族序数(仅限第AA族)。(5)原子半径越大，失电子越容易，单质还原性越强，其离子的氧化性越弱。(6)原子半径越小，得电子越容易，单质氧化性越强，元素非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，形成的最高价氧化物对应的水化物的酸性越强。2.判断元素金属性、非金属性的强弱金属性非金属性同主族(从上到下)依次增强依次减弱同周期(从左到右)依次减弱依次增强3.寻找新物质由于在周期表中位置靠近的元素性质相近，在周期表一定区域内寻找元素，发现物质的新用途被视为一种相当有效的方法，如在周期表中金属和非金属的分界处，可以找到半导体材料。还可以在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。元素周期表和元素周期律的应用(1)可以由元素在周期表中的位置推测其结构和性质。(2)根据元素的结构和性质，推测它在周期表中的位置。(3)指导新元素的发现及预测它们的性质。(4)指导其他与化学相关的科学技术。如在周期表中金属元素和非金属元素分界线附近，可以找到半导体材料。在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。3.X、Y、Z是三种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是()A.元素非金属性由弱到强的顺序为ZYXB.Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4C.三种元素的气态氢化物中，Z的气态氢化物最稳定D.原子半径由大到小的顺序为ZYX答案A解析X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，说明X是氧元素，则Y必然为硫元素，Z原子的核外电子数比Y原子少1，则Z为磷元素。它们在周期表中的位置如图。元素非金属性由弱到强的顺序为PSO，A项正确；S元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2SO4，B项错误；非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，因此X的气态氢化物最稳定，C项错误；根据元素周期律，原子半径由大到小的顺序为PSO，D项错误。4.锗(Ge)是第四周期A族元素，处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线上，下列叙述正确的是()A.锗是一种金属性很强的元素B.锗的单质具有半导体的性能C.锗化氢(GeH4)稳定性很强D.锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸答案B解析依据同主族元素性质递变规律可知：气态氢化物稳定性：CH4SiH4GeH4，而已知硅烷(SiH4)不稳定，故GeH4稳定性很弱；最高价氧化物对应水化物的酸性：H2CO3H4SiO4H4GeO4，H4SiO4难溶于水，故H4GeO4为难溶于水的弱酸；因为锗处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线上，所以锗单质应具有半导体的性能。思维启迪推断陌生元素性质时要从以下三个角度分析：(1)与同周期前、后元素相比较，依据同周期元素性质的递变规律推测元素的性质。(2)与同主族上、下元素相比较，依据同主族元素性质的递变规律推测元素的性质。(3)比较不同周期、不同主族元素的性质时，可借助“三角”规律进行推断。若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置，有关元素的各种性质均可排出顺序(但D不能参与排序)。原子半径：CAB；金属性：CAB；非金属性：BAC。1.下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是()原子序数为15的元素的最高化合价为3第A族元素是同周期中非金属性最强的元素第二周期A族元素的原子核电荷数和中子数一定为6原子序数为12的元素位于元素周期表的第三周期A族A. B. C. D.答案C解析原子序数为15的元素是P，最高化合价为5价，错误；在元素周期表中，同一周期随原子序数递增非金属性逐渐增强，正确；C的质子数为6，但中子数不一定为6，因为C存在14C、13C等同位素，错误；原子序数为12的元素为Mg，正确。2.镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系，它们的性质相似。例如，它们的单质在过量氧气中燃烧时均只生成正常的氧化物等，下列关于锂的叙述不正确的是()A.Li2SO4能溶于水B.LiOH是易溶于水、受热不分解的强碱C.Li遇浓硫酸不产生“钝化”现象D.Li2CO3受热分解，生成Li2O和CO2答案B解析根据题中信息，将镁的有关性质进行迁移应用，可推测锂的有关性质。由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性质推测相应的Li及其化合物的性质。MgSO4易溶于水，Mg(OH)2是难溶、易分解的中强碱，Mg与浓硫酸能发生反应，MgCO3受热易分解生成MgO和CO2，故B项不正确。3.下列不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的事实是()HCl比H2S稳定HClO氧化性比H2SO4强HClO4酸性比H2SO4强Cl2能与H2S反应生成S氯原子最外层有7个电子，硫原子最外层有6个电子A. B. C. D.答案A解析判断元素的非金属性强弱是根据元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱(即最高价含氧酸)，而不是氧化性强弱，故错，对；最外层电子数多的非金属性不一定强，如最外层电子数IO，但非金属性II的是()A.Cl22I=2ClI2 B.稳定性：HClHIC.酸性：HClO4HIO4 D.酸性：HClO3HIO3答案D解析元素的非金属性越强，对应单质的氧化性越强，Cl22I=2ClI2，说明Cl2的氧化性大于I2，元素的非金属性Cl大于I，A正确；元素的非金属性越强，对应氢化物的稳定性越强，氯化氢比碘化氢稳定，可说明氯元素的非金属性比碘元素强，B正确；元素的非金属性越强，对应最高价氧化物的水化物的酸性越强，酸性：HClO4HIO4，可说明氯元素的非金属性比碘元素强，C正确；酸性：HClO3HIO3，不能说明非金属性ClI，因为两种酸不是最高价含氧酸，D错误。5.X、Y两元素是同周期的非金属主族元素，如果X原子半径比Y的大，下面说法正确的是()A.最高价氧化物对应水化物的酸性，X的比Y的强B.X的非金属性比Y的强C.X的阴离子比Y的阴离子还原性强D.X的气态氢化物比Y的稳定答案C解析X原子半径比Y的大，说明X在Y的左边，原子序数X比Y小，X的非金属性比Y的弱，因此最高价氧化物对应水化物的酸性X比Y的弱，X的阴离子比Y的阴离子还原性强，X的气态氢化物不如Y的稳定。题组三元素“位构性”之间的关系6.Se、Br两种元素的部分信息如图所示，下列说法正确的是()A.原子半径：BrSePB.还原性：S2Se2BrC.Se在元素周期表中位于第四周期A族D.Se、Br位于同一主族答案C解析由图示信息可知Se为34号元素，Br为35号元素，Se和Br位于同一周期且Se位于Br的左侧，原子半径：SeBr，故A、D项错误；Se和S位于同一主族，且Se位于S的下一周期，故还原性：Se2S2，B项错误；由图示信息可知Se位于第四周期A族，C正确。7.短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，下列说法正确的是()A.X、Y、Z三种元素中，X的非金属性最强B.Y的氢化物的稳定性比Z的氢化物弱C.Y的最高正化合价为7价D.X单质的熔点比Z的低答案D解析由题目信息(短周期图示位置关系)，可确定X、Y、Z三种元素分别为He、F、S。A项，非金属性最强的是F，错误；B项，HF比H2S更稳定，错误；C项，元素F无正化合价，错误；D项，因常温常压下He为气体，S为固体，正确。8.如图是元素周期表的一部分，关于元素X、Y、Z的叙述正确的是()X的气态氢化物与Y的最高价氧化物对应的水化物能发生反应生成盐Y、Z的气态氢化物的水溶液的酸性：Y_。答案(1)B(2)ArF(3)Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OAl(OH)33H=Al33H2O(4)NaOHMg(OH)212.元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。下图是元素周期表的一部分。(1)阴影部分元素在元素周期表中的位置为第_族。(2)根据元素周期律预测：H3AsO4属于强酸还是弱酸？_。(3)C和Si元素的氢化物都可以燃烧，但Si元素的氢化物在空气中可以自燃，试写出其完全燃烧的化学方程式：_。(4)试比较S、O、F三种元素的原子半径大小：_(填元素符号)。答案(1)A(2)弱酸(3)SiH42O2SiO22H2O(4)SOF解析(1)图中阴影部分为氮族元素，即第A族。(2)在周期表中，砷元素的非金属性比磷元素弱，磷酸属于中强酸，故H3AsO4属于弱酸。(3)甲烷(CH4)燃烧产生二氧化碳和水，硅烷(SiH4)的性质与甲烷相似，它在空气中燃烧的产物应该是水和硅的氧化物，即Si