2020化学新人教必修：元素周期表和元素周期律的应用含解析.doc

教学资料范本2020化学新人教必修：元素周期表和元素周期律的应用含解析编 辑：_时 间：_第2课时元素周期表和元素周期律的应用学习目标核心素养建构1.了解元素周期表的简单分区。2认识周期表是元素周期律的具体表现形式。3体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导意义。知 识 梳 理一、元素周期表的分区及元素化合价规律1金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律虚线附近的元素既表现出一定的金属性、又表现出一定的非金属性。【自主思考】1据周期表中元素的金属性和非金属性递变规律分析：什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？分别位于元素周期表中的什么位置？提示铯的金属性最强、氟的非金属性最强、分别位于元素周期表的左下角和右上角。2元素的化合价与元素在周期表中的位置之间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负化合价的绝对值之和等于8。(1)最高正化合价主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。【自主思考】2元素最高正价和最低负价的代数和分别为6、4、2、0、则其分别属于哪一主族？提示A、A、A、A二、元素周期表和元素周期律的应用1根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的强弱(或大小)。2应用于元素“位置结构性质”的相互推断。3预测新元素为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。4寻找新物质(1)在金属与非金属分界线附近寻找半导体材料。(2)研究氟、氯、硫、磷附近元素、制造新农药。(3)在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。效 果 自 测1判断正误、正确的打“”、错误的打“”。(1)根据元素周期律可知金属性最强的是钫、非金属性最强的是氦()(2)金属不可能具有非金属性、非金属不可能具有金属性()(3)锗元素属于金属元素、但也具有一定的非金属性()答案(1)(2)(3)2将下面左右两侧对应内容连线答案探究一、元素的性质、结构及在周期表中位置的关系【合作交流】1元素在周期表中的位置与原子结构有何必然联系？提示原子有几个电子层、元素就位于第几周期；主族元素的原子的最外电子层有几个电子、元素就位于第几主族。2原子结构与元素性质之间有何关系？提示3如何根据元素在周期表中的位置推测原子结构和元素的性质？(从同周期、同主族两方面分析)提示(1)同主族元素从上到下：原子半径逐渐增大、金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱、主要化合价相似、得电子能力逐渐减弱、失电子能力逐渐增强。(2)同周期元素从左到右：原子半径逐渐减小、金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强、最高正化合价逐渐增大、得电子能力逐渐增强、失电子能力逐渐减弱。4如果已知X、Y为周期表中相邻的两元素、且它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性大小为：XY、能否确定它们的相对位置？提示可根据元素非金属性的变化规律确定它们的相对位置。由已知条件可确定非金属性为XY、所以、如果它们位于同周期、则X在Y的右面；如果它们位于同主族、则X在Y的上面。【点拨提升】1同一元素的“位、构、性”关系可表示如下：具体表现为：(1)结构与位置的关系。结构位置(2)结构与性质的关系：(3)位置、结构和性质的关系：2元素周期律的具体应用(1)预测未知元素的性质。依据：同主族元素性质的递变规律。如已知卤族元素的性质递变规律、可推知未知元素砹(At)的单质应为有色固体、与氢难化合、HAt不稳定、水溶液呈酸性、AgAt不溶于水等。(2)比较元素的性质。依据：元素周期律。如比较H2SO4和H2SeO4的酸性强弱、因为S、Se同主族、自上至下、元素的非金属性逐渐减弱、最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐减弱、故酸性：H2SO4H2SeO4。(3)解释实验现象：如氟气通入氯化钠溶液中、不是置换出氯气、而是与水发生剧烈反应、由元素周期表的递变规律知氟元素的非金属性最强、氟气是氧化性最强的非金属单质。(4)寻找新材料：如在金属元素与非金属元素的分界线附近的元素中寻找半导体材料。【典题例证1】X、Y、W、Z为四种短周期主族元素、在周期表中的位置如图所示、W原子的最外层电子数与电子层数相同、下列说法正确的是()XYWZA.X只能形成一种氢化物BW、X、Y的原子半径依次增大CX的简单氢化物的热稳定性比Y的小DW的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水解析由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置可知、X、Y处于第二周期、W、Z处于第三周期、W原子的最外层电子数与电子层数相同、则W为Al、可推知X为C、Y为N、Z为S。C与氢元素生成的氢化物为烃类物质、有很多种、A项错误；同周期元素原子的核电荷数越大、原子半径越小、原子核外电子层数越多、原子半径越大、则W、X、Y的原子半径依次减小、B项错误；非金属性：NC、元素的非金属性越强、对应的氢化物越稳定、C项正确；氢氧化铝与弱碱NH3H2O不反应、D项错误。答案C【学以致用1】已知同周期X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4H2YO4H3XO4、下列判断正确的是()A原子半径按X、Y、Z的顺序逐渐减小B单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱C三种元素阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序增强D气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱解析同周期X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4H2YO4H3XO4、知X、Y、Z的原子序数为XYYXB.X元素位于第2周期C.气态氢化物的稳定性：XYZD.最高价氧化物水化物的酸性：YZX解析由X、Y、Z为短周期元素及三者位置可推测X元素位于第2周期、B正确；原子半径：ZXY、A错误；非金属性越强、对应的气态氢化物越稳定、最高价氧化物对应的水化物酸性越强、因非金属性：YXZ、则气态氢化物稳定性：YXZ、最高价氧化物对应水化物的酸性：YXZ、C、D错误。答案B5元素周期表是学习化学的重要工具、它隐含着许多信息和规律。下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价(已知铍的原子半径为0.089 nm)。元素代号ABCDE原子半径/nm0.160.1430.1020.0990.074主要化合价236、212(1)用元素代号标出它们在周期表中对应位置(以下为周期表的一部分)。(2)B元素处于周期表中第_周期第_族。(3)C、D的简单离子的半径由大到小顺序为_(填离子符号)。(4)上述五种元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是_(填化学式)。(5)C、E形成的化合物为_(填化学式)。解析(1)由主要化合价和原子半径知A为Mg、B为Al、C为S、D为Cl、E为O。(2)B处于周期表中第三周期第A族。(3)C、D的简单离子分别为S2、Cl、半径大小为：S2Cl。(4)最高价氧化物对应的水化物分别为Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SO4、HClO4、其中HClO4酸性最强。(5)S与O形成的化合物有SO2和SO3。答案(1)(2)三A(3)S2Cl(4)HClO4(5)SO2、SO3课时作业1元素周期表可以指导人们进行规律性的推测和判断、下列说法不正确的是()A若和的核外电子层结构相同、则原子序数：ab3B由水溶液的酸性：HClHF、可推断出元素的非金属性：ClFC锗与硅位于金属与非金属的交界处、都能作半导体材料DS和Se分别位于第A族的第三、四周期、则氢化物的稳定性：H2SH2Se解析的核外电子数为a2、的核外电子数为b1、由核外电子层结构相同可知a2b1、则ab3、A项正确；HCl和HF不是最高价含氧酸、所以不能根据二者酸性强弱来判断元素非金属性的强弱、B项错误；锗与硅位于金属与非金属的交界处、都可以作半导体材料、C项正确；同一主族元素从上到下、元素的非金属性逐渐减弱、S的非金属性比Se强、则氢化物的稳定性：H2SH2Se、D项正确。答案B2.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。答案B3已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大、X元素原子的最外层电子数是内层电子数的3倍、Y与X能形成两种化合物、Z所在的周期序数与族序数相同。下列说法正确的是()AY的单质能从Z的盐溶液中置换出ZB氢化物的热稳定性：XWCY、Z两元素只能形成阳离子D简单离子的半径大小：WYZX解析由题给信息可知、X、Y、Z分别为O、Na、Al、W是Si、P、S、Cl中的一种。A项、钠不能从铝的盐溶液中置换出金属铝、A项错误；B项、氧元素的非金属性比氟以外的其他元素的非金属性强、故氢化物的稳定性：XW、B项正确；C项、铝能形成AlO、C项错误；D项、O2、Na、Al3的电子层结构相同、核电荷数越少、离子半径越大、故O2的半径比Na、Al3大、D项错误。答案B4.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置如图所示、其中Y所处的周期序数与主族序数之和为8。下列说法错误的是()A.Z元素的氧化物对应水化物的酸性一定弱于WB.4种元素中Z的原子半径最大C.X、Z、W中最简单气态氢化物稳定性最弱的是ZD.X、Y、Z的原子均能与氢原子形成四原子分子解析根据题图、短周期元素X、Y位于第2周期、Z、W位于第3周期、Y所处的周期序数与主族序数之和为8、则Y为O；所以X为N、Z为P、W为Cl。A项、Z元素的氧化物对应水化物可能为H3PO4和H3PO3、W元素的氧化物对应水化物可能为HClO4、HClO3、HClO等多种含氧酸、其中H3PO4的酸性大于HClO、错误；B项、根据原子半径变化规律、P的原子半径最大、正确；C项、N、P、Cl中非金属性最弱的是P、所以P的最简单氢化物稳定性最弱、正确；D项、X、Y、Z的原子可分别与氢原子形成NH3、H2O2、PH3、均为四原子分子、正确。答案A5.a、b、c、d为短周期元素、a的原子中只有1个电子、b2和c离子的电子层结构相同、d与b同族。下列叙述错误的是()A.a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为1B.b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物C.c的原子半径是这些元素中最大的D.d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性解析由“a的原子中只有1个电子”知、a为氢元素；由“b、c为短周期元素且b2和c的电子层结构相同”知、b为氧元素、c为钠元素；又由“d为短周期元素且d与b同族”知d为硫元素。A项、氢与氧、硫形成的化合物H2O、H2O2、H2S中氢的化合价均为1、氢与钠形成的化合物NaH中氢的化合价为1价、错误；B项、氧与氢可形成H2O、H2O2、氧与钠可形成Na2O、Na2O2、氧与硫可形成SO2、SO3、正确；C项、根据同主族、同周期原子半径递变规律知、H、O、Na、S的原子半径大小为NaSOH、正确；D项、硫和氢形成的化合物H2S的溶液、由于H2S的电离H2S%&HHS、使溶液呈弱酸性、正确。答案A6运用元素周期律分析下面的推断、其中错误的是()铍(Be)的氧化物的水化物可能具有两性铊(Tl)既能与盐酸作用产生氢气、又能与NaOH溶液反应放出氢气砹(At2)为有色固体、HAt不稳定、AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸锂(Li)在氧气中剧烈燃烧、产物是Li2O2、锂溶于水生成一种强碱硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体A BC D解析铍(Be)的氧化物的水化物和铝的氧化物的水化物氢氧化铝性质相似、可能具有两性、故正确；铊(Tl)和铝位于同一主族、同主族元素从上到下、金属性逐渐增强、Tl只能和酸反应放出氢气、故错误；根据卤族元素单质的递变规律以及对应银盐的性质变化规律、可以推知砹(At2)为有色固体、HAt不稳定、AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸、故正确；根据钠和锂的性质的递变规律和性质的相似性、可以推知锂(Li)在氧气中剧烈燃烧、产物是Li2O、锂溶于水生成一种强碱、故错误；根据第A族元素对应硫酸盐的性质的递变规律、可以推知硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体、故正确；硒化氢(H2Se)是无色、有毒、不如H2S稳定的气体、故错误。答案B7某同学设计如下元素周期表、以下说法正确的是()AX、Y、Z元素分别为N、P、OB白格中都是主族元素、灰格中都是副族元素C原子半径：ZXYDX、Y、Z的气态氢化物中最稳定的是Y的氢化物解析从元素周期表中找出规律、左侧第二周期原子序数应是3、5、6、7、右侧第二周期原子序数应为4、8、9、10、左侧第三周期原子序数应为11、13、14、15、右侧第三周期原子序数应为12、16、17、18、故X、Y、Z三种元素分别是N、P、O、A正确；白格中的He、Ne、Ar都是稀有气体、0族的、不属于主族元素、B错误；原子半径大小：PNO、C错误；非金属性越强、其氢化物越稳定、非金属性：ONP、最稳定的是O的氢化物、D错误。答案A8(1)X元素的原子核外有2个电子层、其中L层有5个电子、该元素在周期表中的位置为_、最高价氧化物的化学式为_、该元素的氢化物和最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式为_。(2)Y为短周期元素、若其最高价氧化物对应水化物的化学式为HYO3、则此时Y元素的化合价为_、Y原子的最外层电子数为_、其气态氢化物的化学式为_。解析(1)由X元素的原子结构可知、X为氮元素、其最高价氧化物的化学式为N2O5、其气态氢化物的化学式为NH3、该元素最高价氧化物对应水化物的化学式为HNO3。(2)Y元素的最高价为5价、则Y原子的最外层电子数为5、其气态氢化物的化学式为YH3。答案(1)第二周期第A族N2O5NH3HNO3=NH4NO3(2)5价5YH39A、B、C、D、E五种短周期主族元素、前三种元素在周期表中的位置如图所示：、A、B、C三种元素中有两种元素的最高价氧化物对应的水化物是强酸、D元素的原子半径在短周期元素中最大、E是最高正价为1的非金属元素。(1)C在周期表中的位置是_。(2)A、B、C三种元素中两种元素所形成的两种强酸的分子式分别为_；上述五种元素形成的简单离子中、电子层结构相同的离子的半径由大到小的顺序为_。(3)举例说明C的非金属性比B的非金属性强：_。(4)D的单质与E所形成的最常见化合物能发生剧烈反应、写出相应的离子方程式：_；A、E之间形成的最简单化合物(过量)与C的单质混合后可得到一种单质和一种盐、对应的化学方程式为_。解析由题给信息可知、D是钠元素、E是氢元素、由A、B、C三种元素形成酸的情况可知、A是氮元素、B是硫元素、C是氟元素。N3、F、Na三种离子的电子层结构相同、核电荷数越大、离子半径越小。F2与NH3之间发生置换反应时生成的单质是N2、盐是NH4F。答案(1)第二周期第A族(2)HNO3、H2SO4N3FNa(3)HF比H2S稳定(其他合理答案也可)(4)2Na2H2O=2NaH22OH8NH33F2=6NH4FN210A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的主族元素、常温下A、B、E的单质呈气态、B的原子最外层电子数是其电子层数的3倍、C的单质制成的高压灯发出的黄光透雾力强、射程远、B、C、D的最外层电子数之和为10。(1)元素D位于第_周期_族。(2)A、B可形成一种10电子的阳离子X、X的电子式为_。(3)过量的单质E与湿润的Na2CO3反应可制备高效漂白剂E2B、产物中同时含有能使澄清石灰水变浑浊的气体、反应的化学方程式为_。(4)向一定体积的DE3溶液中滴入5 molL1的NaOH溶液、产生沉淀的质量与NaOH溶液体积的关系如图所示、则a_。解析A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的主族元素、由“B的原子最外层电子数是其电子层数的3倍”推出B为O、由“C的单质制成的高压灯发出的黄光透雾力强、射程远”推出C为Na、结合“B、C、D的最外层电子数之和为10”可知D为Al、结合“常温下A、B、E的单质呈气态”及(2)中“A、B可形成一种10电子的阳离子”推出A为H、E为Cl。(1)Al位于元素周期表的第三周期第A族。(2)H、O形成的10电子的阳离子为H3O、H3O的电子式为OH,H H。(3)分析题给条件知、反应物为Cl2和Na2CO3、生成物为Cl2O、CO2和NaCl、发生反应的化学方程为2Cl2Na2CO3=Cl2O2NaClCO2。(4)AlCl3溶液中滴入NaOH溶液、生成的沉淀为Al(OH)3。由图可知、加入30 mL NaOH溶液和加入70 mL NaOH溶液时Al(OH)3物质的量都为0.05 mol。设一定体积的AlCl3溶液中含有AlCl3的物质的量为x mol、由Al33OH=Al(OH)3可知、当x mol AlCl3全部反应时、消耗3x mol NaOH、生成x mol Al(OH)3、继续加入NaOH溶液至70 mL时、由Al(OH)3OH=AlO2H2O可知、消耗(x0.05)mol Al(OH)3、消耗(x0.05)mol NaOH、所以3x(x0.05)50.07、解得x0.1、所以a0.1 mol78 gmol17.8 g。答案(1)三A(2)OH,H H(3)2Cl2Na2CO3=Cl2O2NaClCO2(4)7.811下表是元素周期表的一部分、回答相关的问题。族周期AAAAAA0二三(1)写出的元素符号_。(2)在这些元素中、最活泼的金属元素与水反应的离子方程式：_。(3)在这些元素中、最高价氧化物的水化物酸性最强的是_(填相应化学式、下同)、碱性最强的是_。(4)这些元素中(除外)、原子半径最小的是_(填元素符号、下同)、原子半径最大的是_。(5)的单质与的最高价氧化物的水化物的溶液反应、其产物之一是OX2、(O、X分别表示氧和的元素符号、即OX2代表该化学式)、该反应的离子方程式为(方程式中用具体元素符号表示)_ _。(6)的低价氧化物通入足量Ba(NO3)2溶液中的离子方程式：_。解析(1)由元素在周期表中位置、可知为N、为F、为Na、为Mg、为Al、为Si、为S、为Cl、为Ar。(2)最活泼的金属为Na、与水反应生成NaOH与H2。 (3)最高价氧化物的水化物酸性最强的是HClO4、Na的金属性最强、故碱性最强的是NaOH。(4)同周期自左而右原子半径逐渐减小、同主族自上而下原子半径逐渐增大、故F原子半径最小、Na原子半径最大。(5)F2与NaOH反应生成OF2、由电荷守恒可知生成NaF、同时生成水、离子方程式为：2F22OH=OF22FH2O。(6)二氧化硫通入足量硝酸钡溶液中、酸性条件下硝酸根具有强氧化性、反应生成BaSO4沉淀与NO、反应的离子方程式为：3SO22NO3Ba22H2O=3BaSO42NO4H。答案(1)Mg(2)2Na2H2O=2Na 2OHH2(3)HClO4 NaOH(4)F Na(5)2F22OH=OF22FH2O(6)3SO22NO3Ba22H2O=3BaSO42NO4H12X、Y、Z、W为四种常见元素、其中X、Y、Z为短周期元素。有关信息如表所示。原子或分子相关信息单质及其化合物相关信息XZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸YY原子的最外层电子数等于电子层数Y的氧化物是典型的两性氧化物、可用于制造一种极有前途的高温材料ZZ原子的最外层电子数是次外层电