2020化学新苏教必修：元素周期表及其应用含解析.doc

教学资料范本2020化学新苏教必修：元素周期表及其应用含解析编 辑：_时 间：_第3课时元素周期表及其应用学习目标核心素养建构1.知道元素周期表的编排原则以及周期、族的概念、能画出元素周期表的框架。2.会比较同周期、同主族元素的金属性和非金属性的变化规律、知道元素周期表金属元素区和非金属元素区的划分。3.了解元素周期表、元素周期律在科研和生产实践中的应用。知 识 梳 理一、元素周期表的结构1.元素周期表的编排原则(1)原子核外电子层数相同的元素、按原子序数递增的顺序从左到右排成横行。每个横行称为一个周期。(2)原子核外最外层电子数相同的元素、按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行。每个纵行称为一个族(8、9、10纵行除外)。2.元素周期表的结构(1)周期元素周期表有7个横行、每一横行称为一个周期、元素周期表共有7个周期。类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数稀有气体原子序数短周期1HHe2122LiNe82103NaAr8318长周期4KKr184365RbXe185546CsRn326867Fr118号327118元素的周期序数与原子结构之间的关系是：周期序数电子层数(2)族元素周期表有18个纵行、它们被划分为16个族、包括7个主族、7个副族、1个第族(其中第8、9、10这3个纵行称为第族)、1个0族。详细情况见下图：列数123456789101112131415161718类别主族副族族副族主族0族名称AABBBBB族BBAAAAA0族元素种数7 6 32 4 4 4 44 4 4 4 4 55 5 556主族元素的族序数与原子结构之间的关系是：主族序数最外层电子数【自主思考】1.硫元素在周期表中的位置是哪周期哪族？提示第3周期、A族。2.元素周期表中所含元素种类最多的族是A族吗？说明理由。提示不是、是B族。因为第3列第6周期和第7周期包括镧系和锕系各15种元素。3.原子序数为x的元素位于元素周期表中的第A族、则原子序数为x1的元素位于元素周期表的哪一族？提示A族或B族。原子序数为x1的元素应位于A族右侧相邻的族、在短周期中为A族、在长周期中为B族。二、主族元素性质的递变规律1.元素金属性与非金属性递变规律(1)同一周期元素(稀有气体元素除外) (2)同一主族元素2.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。【自主思考】4.根据元素周期表推断第16周期中最活泼的金属元素和非金属元素分别是什么？判断的依据是什么？提示铯、氟。按照周期表的位置及元素周期律、非金属性最强的元素应该在元素周期表右上方的主族；金属性最强的元素应该在元素周期表的左下方。5.你能说明同主族元素性质相似性和递变性的原因吗？提示同主族元素原子的最外层电子数相同、所以同主族元素性质具有相似性。同主族元素原子的电子层数从上到下逐渐增多、原子半径逐渐增大、所以元素原子失电子能力逐渐增强、得电子能力逐渐减弱、元素的金属性逐渐增强、非金属性减弱。三、元素周期表的应用预测新元素、探索新材料、合成新物质(1)在金属元素和非金属元素的交界处寻找半导体材料。(2)在过渡金属元素中寻找催化剂、并通过加入少量稀土元素改善性能。(3)在B到B族的过渡金属元素中寻找耐高温、耐腐蚀的材料、用以制造火箭、导弹、宇宙飞船等。(4)研究元素周期表右上角的元素、合成新农药。【自主思考】6.根据元素原子结构与周期表的关系、推断7号元素在元素周期表的位置。提示7号元素原子结构示意图：、位于第2周期第A族。7.请判断34号元素在元素周期表的位置。提示第4周期A族。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。()(4)第3周期元素的主族序数等于它们的最高正化合价。()(5)处于金属与非金属分界线附近的元素常用作催化剂材料。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2.下列说法中、正确的是()A.周期表中的每个主族元素中都有非金属元素B.周期表中的每个主族元素中都有金属元素C.周期表中的非金属元素都位于短周期D.周期表中的非金属元素都位于主族和0族答案D探究一、同周期、同主族元素性质的递变规律【合作交流】1.NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性逐渐_；H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性逐渐_；CH4、NH3、H2O、HF的稳定性逐渐_；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐_。提示减弱增强增强减弱【点拨提升】元素周期表中元素性质递变规律(稀有气体除外)内容同周期(左右)同主族(上下)原子结构电子层数相同增多最外层电子数1个8个(第1周期12)相同原子半径逐渐减小逐渐增大元素性质原子得电子能力逐渐增强逐渐减弱原子失电子能力逐渐减弱逐渐增强元素的金属性逐渐减弱逐渐增强元素的非金属性逐渐增强逐渐减弱金属单质还原性逐渐减弱逐渐增强非金属单质氧化性逐渐增强逐渐减弱元素的主要化合价最高正价由17(O、F除外)、最低负价由41最高正价数主族序数(O、F除外)非金属气态氢化物形成难易易难稳定性逐渐增强逐渐减弱还原性逐渐减弱逐渐增强最高价氧化物的水化物酸性逐渐增强逐渐减弱碱性逐渐减弱逐渐增强金属阳离子氧化性逐渐增强逐渐减弱非金属阴离子还原性逐渐减弱逐渐增强【典题例证1】同周期三种元素X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物分别是HXO4、H2YO4、H3ZO4、下列判断正确的是()A.含氧酸的酸性HXO4H2YO4H3ZO4B.阴离子还原性按X、Y、Z顺序减弱C.气态氢化物稳定性按X、Y、Z顺序减弱D.原子半径按X、Y、Z顺序减小解析由题意可知X、Y、Z的最高正价分别为7、6、5、所以X、Y、Z的原子序数依次减小、酸性：H3ZO4H2YO4HXO4、A不正确；阴离子的还原性：XY2Z3、B不正确；气态氢化物的稳定性：ZH3H2YHX、C正确；原子半径：XYZ、D不正确。答案C方法思路(1)解答元素化学性质强弱比较题时、先根据题目信息确定元素在周期表中的相对位置、再根据元素性质的递变规律比较。(2)解答利用元素周期律推断元素性质、应熟悉下列关系：金属性强单质还原性强最高价氧化物对应的水化物碱性强；非金属性强单质氧化性强最高价含氧酸酸性强气态氢化物稳定性强阴离子或气态氢化物还原性弱。【学以致用1】借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断、其中正确的是()A.已知Ca是第4周期A族的元素、故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱B.已知As是第4周期A族的元素、故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大、故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数大、故Cl的原子半径比F的原子半径大解析由碱金属元素和卤族元素的递变性可知、同主族元素从上到下金属性递增、非金属性递减、最高价氧化物对应的水化物碱性增强、金属活动性增强、非金属气态氢化物稳定性减弱、A、B、C错误；同主族随核电荷数增大、原子半径递增、D正确。答案D探究二、元素周期表中位构性的关系【合作交流】2.表示的元素在周期表位置如何？得失电子难易怎样？最高化合价为多少？提示第4周期A族、易得电子、6价。【点拨提升】元素原子结构、元素在周期表中的位置和元素的主要性质三者之间的关系如下：具体表现：(1)结构与位置的关系：结构位置(2)结构与性质的关系：结构性质(3)位置、结构和性质的关系：【典题例证2】四种短周期元素在周期表中的位置如图、其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是()A.原子半径ZMB.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱C.X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小D.Z位于元素周期表中第2周期第A族解析依据M、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置、根据同周期或同主族元素原子结构和元素性质的递变规律进行判断A、B、C三个选项、Y非金属性大于X、B项错误； D选项、要先根据题给信息(只有M是金属元素)推断出Z元素、然后作出判断。答案B【学以致用2】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项不正确。答案A1.下列关于元素周期表的说法正确的是()A.元素周期表中的族可以简称为“七主七副一0一”共16列B.元素周期表中B族到B族共10个纵行的元素都是金属元素C.元素周期表中每个短周期都含有8种元素D.元素周期表中所有元素都是从自然界中发现的解析元素周期表中共有16个族、但是共有18列、A错；第一周期含有2种元素、C错；有些元素是人工合成的、D错。答案B2.在元素周期表中、从左到右共有18个纵行。第1纵行(除氢以外)为碱金属元素、稀有气体元素是第18纵行。下列说法正确的是()A.铝元素位于第3纵行B.过渡元素在周期表中占10个纵行C.第17纵行所有元素的化合价都有7价D.第16纵行元素都是非金属元素解析第17纵行中F无正价、第16纵行中的钋(Po)为金属元素、铝位于第13纵行、从第3纵行到第12纵行共10个纵行为过渡元素。答案B3.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。下列说法正确的是()A.同一元素不可能既表现金属性、又表现非金属性B.第3周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数C.短周期元素形成离子后、最外层都达到8电子稳定结构D.同一主族的元素的原子、最外层电子数相同、化学性质完全相同解析第3周期的Al元素、既有金属性、又有非金属性、故A错；H最外层无电子、Li最外层有2个电子、因此并非所有的短周期元素原子形成离子后、最外层都达到8电子稳定结构、故C错；同主族元素的原子、化学性质有相似性、但并不完全相同、故D错。答案B4.下列说法正确的是()A.碱性：NaOHMg(OH)2ClBrI、则酸性HFHClHBrHID.氟元素为非金属性最强的元素、氟无正价解析由于金属性：NaMgAl、故碱性：NaOHMg(OH)2Al(OH)3、A错；第A族中的氢元素为非金属元素、不具有金属性、B错；元素非金属性强、可说明其最高价含氧酸酸性强、C错。答案D5.已知A、B、C、D、E是短周期中的5种元素、它们的原子序数依次增大。A是元素周期表中原子半径最小的元素、C、D在元素周期表中处于相邻的位置、B原子的最外层电子数是内层电子数的2倍。E与D同主族；E的单质为黄色晶体、易溶于二硫化碳。回答下列问题：(1)D在周期表中的位置是_。(2)画出E的阴离子的结构示意图：_。(3)写出一种由A、B、C、D四种元素组成的离子化合物的化学式：_。写出一种由A、C、D三种元素组成的共价化合物的化学式：_。(4)将9 g B单质在足量的D单质中燃烧、所得气体通入1 L 1 mol/L NaOH溶液中、完全吸收后、溶液中大量存在的阴离子是_。解析A的原子半径是元素周期表中所有元素原子中最小的、则A为氢元素；B原子的最外层电子数是内层电子数的2倍、则B为碳元素；E的单质为黄色晶体、易溶于二硫化碳、E为硫元素；E元素与D元素同主族、则D为氧元素；C、D在元素周期表中处于相邻的位置、C原子序数小于氧元素、则C为氮元素。(1)D是氧元素、其位于第2周期A族；(2)E的阴离子为S2、结构示意图为；(3)H、C、N、O四种元素组成的离子化合物为NH4HCO3或(NH4)2CO3、H、N、O组成的共价化合物为HNO3或HNO2；(4)9 g碳单质的物质的量是0.75 mol、在足量的氧气中燃烧、生成0.75 mol CO2、NaOH的物质的量为1 L1 mol/L1 mol、二氧化碳与氢氧化钠的物质的量之比为34、发生反应CO22NaOH=Na2CO3H2O和Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3、所以溶液中大量存在的阴离子是CO和HCO。答案(1)第2周期A族(2)(3)NH4HCO3或(NH4)2CO3HNO3(或HNO2)(4)CO和HCO课时作业基础巩固1.下列有关元素周期表中“周期”的说法错误的是()A.元素周期表中有四个长周期、三个短周期B.同一周期主族元素原子的核外电子层数相同C.同一周期主族元素原子的最外层电子数不同D.元素周期表中每个周期均从金属元素开始、以非金属元素结束解析第一周期中的氢元素不是金属元素、D项错误。答案D2.下列递变规律不正确的是()A.HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强B.钠、镁、铝的还原性依次减弱C.HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱D.P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次升高解析非金属性：ClSP、元素的非金属性越强、最高价氧化物对应水化物的酸性越强、则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱、故A项错误；金属性：NaMgAl、元素的金属性越强、对应单质的还原性越强、则钠、镁、铝的还原性依次减弱、故B项正确；非金属性：ClSP、元素的非金属性越强、对应的气态氢化物越稳定、故C项正确；P、S、Cl三种元素原子的最外层电子数分别为5、6、7、最高正化合价分别为5、6、7、故D项正确。答案A3.下列叙述正确的是()A.A族某元素的原子序数为a、则原子序数为a1的元素一定位于A族B.除短周期外、其他周期均有32种元素C.原子最外层只有2个电子的元素可能是金属元素、也可能是非金属元素D.Ca是碱金属元素解析A族某元素的原子序数为a、若该元素为短周期元素、则原子序数为a1的元素位于A族、若该元素为长周期元素、则原子序数为a1的元素位于B族、A项错误；第4、5周期各有18种元素、B项错误；碱金属元素是指A族中除H以外的所有元素、Ca是A族元素、D项错误。答案C4.下列选项各截取了元素周期表的一部分、图中数字为原子序数、其中M为37的是()A. B.C. D.解析M为37、所代表的元素位于元素周期表中第5周期A族。A项、17号、53号元素均为第A族元素、图中M为36、所代表的元素为Kr、故A项错误；B项、19号、55号元素均处于第A族、则M为38、所代表的元素应处于第A族、故B项错误；C项、20号、56号元素均处于第A族、20号元素为钙元素、处于第4周期A族、则M为37、所代表的元素处于第5周期A族、故C项正确；D项、26号、28号元素为第族元素、图中M为45、所代表的元素处于第族、故D项错误。答案C5.有X、Y、Z三种主族元素、若X元素的阴离子与Y、Z元素的阳离子具有相同的电子层结构、且Y元素的阳离子半径大于Z元素的阳离子半径、则此三种元素的原子序数大小顺序是()A.YZX B.XYZC.ZYX D.YXZ解析微粒半径大小比较要三看：(1)看电子层数、(2)看核外电子数、(3)看核电荷数。电子层结构相同的微粒半径越大、核电荷数越小。所以原子序数为YZ。又知道Y、Z失去一个电子层和X具有相同的电子层结构、因此原子序数大小顺序为XYXB.最高价氧化物对应的水化物的酸性：RWC.简单气态氢化物的稳定性：XWD.单质与水(或酸)反应的剧烈程度：ZY解析由图中化合价可知、X的化合价为2价、没有正化合价、故X为O元素、Y的化合价为1价、处于A族、原子序数大于O元素、故Y为Na元素、Z的化合价为3价、为Al元素、W的化合价为6、2价、故W为S元素、R的最高正价为7价、应为Cl元素。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、故原子半径NaO、故A正确；S、Cl同周期、自左而右非金属性逐渐增强、最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强、故B正确；O、S同主族、自上而下非金属性逐渐减弱、非金属性逐渐减弱、简单气态氢化物的稳定性逐渐减弱、故C正确；Na、Al同周期、自左而右金属性逐渐减弱、单质与水或酸反应的剧烈程度逐渐减弱、故D错误。答案D8.下列说法错误的是()A.Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多B.第2周期元素从Li到F、非金属性逐渐增强C.Na与K为同主族元素、且Na比K的还原性强D.O与S为同主族元素、且O比S的非金属性强解析元素周期表中、根据同周期元素性质的递变规律可知、第2周期元素从Li到F、非金属性逐渐增强；根据同主族元素性质的递变规律可知、O的非金属性比S的强、K的还原性比Na的强、C项错误。答案C9.X、Y、R、M均为短周期元素、X、Y同周期、X、Y两种元素最高价氧化物对应水化物化学式分别为H2XO4和HYO4。R、M同主族、R与冷水即可反应、M与热水反应缓慢。下列关系正确的是()A.原子半径XYB.氢化物稳定性H2XHYC.原子核内质子数RMD.溶液碱性R(OH)2Y、非金属性：YX、氢化物稳定性：HYH2X、B错误；R与冷水即可反应、M与热水反应缓慢、说明R、M的金属性为MR、R排在M的下面、原子核内质子数MR、溶液碱性M(OH)2R(OH)2。答案A10.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：元素代号XYZW原子半径/pm1601437066主要化合价235、3、32下列叙述正确的是()A.X、Y元素的金属性XAl、故A错；N2O22NO、故B错；Al(OH)3只溶于强碱、而不溶于氨水、故C错；因O的非金属性比N强、故反应4NH33O22N26H2O可以发生。答案D能力提升11.结合元素周期表回答下列问题：(1)表中的实线是元素周期表的部分边界、请在图中用实线补全元素周期表的边界。(2)表中所列元素、属于短周期元素的有_(填字母、下同)、属于主族元素的有_；g元素位于第_周期第_族；i元素位于第_周期第_族。(3)元素f是第_周期第_族元素、请在下边方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。解析(1)根据元素周期表的结构知：第1周期有2种元素、第2、3周期各有8种元素、分列于第1、2、1318列、第4、5、6、7周期为长周期、包括118列。由此可画出周期表的边界。(2)画出周期表的边界、对照周期表、很容易找出各元素在周期表中的位置。(3)第3周期、第A族元素为硫、原子序数为16、相对原子质量为32。答案(1)(2)a、b、c、d、e、f、ga、b、c、d、e、f304B(3)3A12.A、B、C为短周期元素、它们的位置关系如图所示：已知B、C两元素的原子序数之和是A元素的原子序数的4倍、则A、B、C的元素符号分别为：A_、B_、C_。A的原子结构示意图为_、B在周期表中的位置是_、C的简单离子结构示意图为_、A的最简单氢化物的分子式为_。B、C的最高价氧化物对应水化物的分子式分别为_、_、它们的酸性_比_强。解析由于A、B、C均为短周期元素、且根据其位置可判断A不可能是第1周期的氢或氦元素、A应为第2周期元素、B、C为第3周期元素。设A的原子序数为x、B的原子序数为x81x7、C的原子序数为x81x9。根据B、C两元素的原子序数之和是A元素的原子序数的4倍、可得4xx7x9、解得x8。答案OPCl第3周期A族H2OH3PO4HClO4HClO4H3PO413.下表为元素周期表的一部分。族周期AAAAAAA0234(1)表中元素_的非金属性最强；元素_的金属性最强；元素_的单质室温下呈液态(填写元素符号)。(2)表中元素的原子结构示意图是_。(3)表中元素、氢化物的稳定性顺序为_。(填写化学式)(4)表中元素最高价氧化物对应水化物的酸性最强的化学式是_；碱性最强的化学式是_。解析据元素周期表中同主族元素性质递变规律可知F的非金属性最强、K的金属性最强、单质在室温下呈液态的是Br2。元素为Na、原子结构示意图为