高考化学考点27 元素周期律及其应用

一、元素周期律1定义元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。2实质元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。3元素周期表中主族元素性质的递变规律内容同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子半径逐渐减小逐渐增大电子层结构电子层数相同，最外层电子数逐渐增多电子层数逐渐增多，最外层电子数相同得电子能力逐渐增强逐渐减弱失电子能力逐渐减弱逐渐增强金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强非金属元素气态氢化物的形成及稳定性气态氢化物的形成越来越容易，其稳定性逐渐增强气态氢化物的形成越来越困难，其稳定性逐渐减弱4元素金属性和非金属性的比较比较金属性和非金属性的强弱，主要有以下3种方法：（1）结构比较法最外层电子数越少，电子层数越多，元素金属性越强；最外层电子数越多，电子层数越少，非金属性越强。（2）位置比较法元素周期表金属性“右弱左强，上弱下强，右上弱左下强”非金属性“左弱右强，下弱上强，左下弱右上强” 金属活动性顺序按 K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序，金属性减弱非金属活动性顺序按 F、O、Cl、Br、I、S 的顺序，非金属性减弱（3）实验比较法5微粒半径的比较二、元素周期律的应用1比较不同主族、不同周期元素及化合物的性质来源:如金属性MgAl，CaMg，则碱性Mg(OH)2Al(OH)3，Ca(OH)2Mg(OH)2，即Ca(OH)2Al(OH)3。2推测未知元素及化合物的某些性质如：已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知 Be(OH)2难溶；再如：已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)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。考向一 元素金属性和非金属性的比较典例1 不能判断甲比乙非金属性强的事实是A常温下甲能与氢气直接化合，乙不能B甲的氧化物对应的水化物酸性比乙强C甲的得电子能力比乙强D甲、乙形成的化合物中，甲显负价，乙显正价【答案】B1下列实验操作不能达到实验目的的是选项实验操作实验目的ACl2、Br2分别与H2反应比较氯、溴的非金属性强弱B向MgCl2、AlCl3溶液中分别滴加氨水比较镁、铝的金属性强弱C测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4的溶液的pH比较碳、硫的非金属性强弱DFe、Cu分别放入稀盐酸中比较铁、铜的金属性强弱过 关 秘 籍（1）通常根据元素原子在化学反应中得、失电子的难易程度判断元素非金属性或金属性的强弱，而不是根据得、失电子数的多少。（2）通常根据最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱，而不是根据其他化合物酸性或碱性的强弱来判断。（3）金属性是指金属原子失电子能力的性质，金属活动性是指在水溶液中，金属原子失去电子能力的性质，二者顺序基本一致，仅极少数例外。如金属性PbSn，而金属活动性SnPb。（4）利用原电池原理比较元素金属性时，不要忽视介质对电极反应的影响。如AlMgNaOH溶液构成原电池时，Al为负极，Mg为正极；FeCuHNO3(浓)构成原电池时，Cu为负极，Fe为正极。考向二 微粒半径大小的比较典例1 下列各组微粒半径大小顺序正确的是Ar(O)r(Cl)r(S)r(P) Br(Al3+)r(Mg2+)r(Ca2+)r(Ba2+)Cr(H+)r(Al3+)r(Mg2+)r(K+)Dr(Cs)r(K)r(Na)r(Li)【思路分析】【答案】D2X、Y、Z均为短周期元素，其中两种为金属元素，一种为非金属元素，其原子半径分别为XYZ原子半径/nm0.1540.1300.071X、Y处于同一周期，三种元素形成的简单离子具有相同的电子层结构。下列说法正确的是A原子最外层电子数：ZXYB三种元素可能为同周期元素来源:学_科_网Z_X_X_KC原子序数：YXZD离子半径：XYZ“三看”法快速判断简单微粒半径的大小一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。1元素周期律揭示元素性质的递变规律，既有相似性又有递变性，下列递变规律正确的是A.第2周期元素氢化物的稳定性顺序是HFH2O，所以第3周期元素氢化物的稳定性顺序也是HClH2SB.A族元素氢化物的熔点顺序是SiH4CH4，所以A族元素氢化物的熔点顺序也是H2SH2OC.A族元素的非金属性是FCl，所以A族元素氢化物的酸性也是HFHClD.镁比铝活泼，工业上用电解熔融氧化铝制备铝，所以工业上也用电解熔融氧化镁制备镁2已知短周期元素的四种离子A2、B、C3、D具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是A原子序数：DCBAB原子半径：BACDC离子半径：C3DA2BD氧化性：A2B，还原性：C3D3下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是A密度：NaKB0.1 molL1溶液的pH：NaOHLiOHC还原性：IBrDMg、Al与同浓度盐酸反应，Mg更剧烈4下列比较正确的是A.离子半径：Na+Mg2+Al3+Cl-；原子半径：NaMgAlClB.稳定性：HFH2ONH3CH4；还原性：HFH2ONH3KOHMg(OH)2NaOH；金属性：CsKMgNaD.酸性：HClOH2SO4H2CO3；非金属性：ClSC5可以验证硫元素比氯元素的非金属性弱的事实是硫和氢气在加热条件下能形成硫化氢，硫化氢在300 左右分解；氯气和氢气在点燃或光照下生成氯化氢，氯化氢很难分解向氢硫酸中滴入氯水有单质硫生成硫、氯气分别与铜和铁的反应产物是 FeS、Cu2S、FeCl3、CuCl2高氯酸(HClO4)的酸性强于硫酸的盐酸的酸性强于氢硫酸的A.B.只有C.只有D.6短周期元素W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W的单质是空气中体积分数最大的气体，W与Y最外层电子数之和为X最外层电子数的2倍，X、Y、Z简单离子的电子层结构相同，Z最外层电子数等于最内层电子数。下列说法正确的是A元素非金属性由强到弱的顺序：Y、X、WBW的简单气态氢化物比Y的简单气态氢化物稳定C原子半径由大到小的顺序：Z、Y、X、WDWX与ZX中的化学键类型相同7如图所示是氯气的制备以及氯、溴、碘的非金属性比较实验，充分反应一段时间后，打开装置D的活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡，观察实验现象，下列说法正确的是A.F2不能与NaCl溶液反应置换出氯气B.装置B中可盛放水吸收氯气中的HCl气体C.装置E下层呈现紫红色D.装置E中有机试剂层呈现紫红色，能说明非金属性：BrI8短周期主族元素M、N、R、T的原子半径与族序数关系如图所示：（已知：100.7=0.2）下列推断不正确的是A常压下，单质R的熔点高于单质T的熔点BR、T的简单离子都会破坏水的电离平衡CN2M2与R2M3中所含化学键的类型完全相同DN、R、T的最高价氧化物对应的水化物之间能相互反应9有四种短周期元素(除稀有气体之外)X、Y、M、N，其中X是短周期中金属性最强的元素；Y原子的最外层电子数是最内层电子数的3倍，是电子层数的2倍；M的单质是一种有色气体，可用于自来水的消毒；N的最高价氧化物对应的水化物是药物胃舒平的有效成分，该药物用于治疗胃酸过多。下列说法正确的是AX有两种常见氧化物，所含的化学键类型完全相同BN与M形成的化合物的水溶液显酸性C离子半径：NX，YMD气态氢化物的稳定性：YM10已知短周期元素A、B、C、D最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W。A是短周期中原子半径最大的元素。常温下X、Z、W均可与Y反应，A、C、D的原子序数及0.1 mol/L X、Z、W溶液的pH如图所示。下列说法正确的是AB的离子半径大于A的离子半径BC氢化物稳定性大于D氢化物稳定性CX、W两物质含有的化学键类型相同DB原子的电子层数与最外层电子数相等11某研究性学习小组设计了一组实验来探究元素周期律。甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1所示的装置来一次性完成同主族元素碳与硅的非金属性强弱比较的实验。乙同学设计了如图2所示的装置来验证卤族元素性质的递变规律，A、B、C三处分别是蘸有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润的红色试纸。已知常温下浓盐酸与高锰酸钾反应能够生成氯气。可供选择的试剂有：大理石、碳酸钠粉末、浓盐酸、稀硝酸、硅酸钠溶液图1图2根据图1回答：（1）甲同学设计实验的依据是。从所给试剂中选出最合适的物质：A，B，C。(写化学式)（2）烧瓶中发生反应的离子方程式为 ；烧杯中发生反应的离子方程式为 。根据图2回答：（3）乙同学的实验原理是 。（4）B处的实验现象是 。（5）B处主要发生的反应的离子方程式为 。（6）乙同学设计的装置能否验证卤族元素性质的递变规律?(填“能”或“不能”)，理由是 。12018天津卷下列有关物质性质的比较，结论正确的是A溶解度：Na2CO3NaHCO3B热稳定性：HClPH3C沸点：C2H5SHC2H5OHD碱性：LiOHcbaB4种元素中b的金属性最强Cc的氧化物的水化物是强碱Dd单质的氧化性比a单质的氧化性强32017天津根据元素周期表和元素周期律，判断下列叙述不正确的是A气态氢化物的稳定性：H2ONH3SiH4B氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物C图1所示实验可证明元素的非金属性：ClCSiD用中文“”（o）命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族42016全国四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X的简单离子具有相同电子层结构，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W与Y同族，Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是A简单离子半径：WXZBW与X形成的化合物溶于水后溶液呈碱性C气态氢化物的热稳定性：WZ52015上海不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是A单质氧化性的强弱B单质沸点的高低C单质与氢气化合的难易D最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱62015全国W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是A单质的沸点：WXB阴离子的还原性：WZC氧化物的水化物的酸性：YYX，故A、B错误；由位置可知，原子序数YXZ，故C正确；具有相同电子层结构的离子，原子序数大的离子半径小，则离子半径ZXY，故D错误。1【答案】A【解析】非金属性：FO、ClS，故稳定性：HFH2O、HClH2S，A项正确；H2O分子间存在氢键，使氢化物的熔点出现反常，故熔点：H2SH2O，B项错误；HF为弱酸，而HCl为强酸，故酸性：HFN，则Y的简单气态氢化物比W的简单气态氢化物稳定，B错误；电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越多，半径越小，则原子半径由大到小的顺序：Z、W、X、Y，C错误；WX中是共价键，ZX中是离子键，D错误。&网7【答案】A【解析】A项，F2极易与水反应生成氟化氢和氧气，所以F2不能与NaCl溶液反应置换出氯气，正确。B项，氯气易与水反应生成次氯酸和盐酸，所以不能用水吸收氯气中的杂质，错误。C项，苯的密度比水的小，应在上层，所以装置E上层呈现紫红色，错误。D项，溴单质和碘化钾反应生成碘单质，但过量氯气也会氧化碘离子生成碘单质，造成干扰，所以不能证明非金属性：BrI，错误。8【答案】C 9【答案】B【解析】X为短周期中金属性最强的元素，为钠元素，Y原子的最外层电子数是最内层电子数的3倍，是电子层数的2倍，说明最外层电子数为6，是硫元素，M的单质是一种有色气体，可以用于自来水消毒，为氯元素，N的最高价氧化物对应的水化物是药物胃舒平的有效成分，是铝元素。钠的氧化物有氧化钠和过氧化钠两种物质，氧化钠只有离子键，过氧化钠有离子键和共价键，A错误；氯化铝溶液中，铝离子水解使溶液显酸性，B正确；铝离子半径小于钠离子半径，C错误；硫化氢的稳定性比氯化氢弱，D错误。10【答案】D【解析】A是短周期中原子半径最大的元素，则A为Na元素，则X为NaOH；0.1 mol/L的W溶液pH=1，则W为一元含氧酸，且D的原子序数大于Na元素，则D为Cl元素、W为HClO4；0.1 mol/L的Z溶液pH=0.7，则氢离子浓度为100.7 mol/L=0.2 mol/L，故Z为二元强酸，且C的原子序数大于Na元素，则C为S元素、Z为H2SO4；常温下X、Z、W均可与Y反应，则Y为两性氢氧化物，则Y为Al(OH)3、B为Al元素，Na+、Al3+电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径Na+Al3+，故A错误；非金属性ClS，故氢化物稳定性HClH2S，故B错误；NaOH含有离子键、共价键，HClO4只含有共价键，两者含有化学键不全相同，故C错误；B为Al元素，原子核外有3个电子层，最外层电子数为3，其电子层数与最外层电子数相等，故D正确。11【答案】（1）较强酸制较弱酸HNO3CaCO3Na2SiO3（2）CaCO3+2H+Ca2+CO2+H2O+2CO2+2H2OH2SiO3+2或+CO2+H2O H2SiO3+（3）强氧化剂生成弱氧化剂(或活泼的非金属单质置换不活泼的非金属单质)（4）湿润的淀粉KI试纸变蓝（5）2I-+Cl22Cl-+I2（6）不能不能验证Br2的氧化性强于I2【解析】（1）由题意可知，可以通过比较C、Si的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断碳和硅两种元素的非金属性强弱。观察图1，B为块状固体，则可判断B为大理石，应采用稀硝酸(不能使用浓盐酸，因为浓盐酸有挥发性)与大理石反应制取CO2，则A是HNO3，B是CaCO3，C是Na2SiO3。（2）烧瓶中发生的是大理石与稀硝酸之间的反应，反应的离子方程式是CaCO3+2H+Ca2+CO2+H2O。烧杯中发生的是硅酸钠和二氧化碳之间的反应，反应的离子方程式是+CO2+H2OH2SiO3+(CO2不足)，或+2CO2+2H2OH2SiO3+2 (CO2过量)。&网（3）浓盐酸与高锰酸钾反应会生成氯气，氯气经过B处会与KI反应生成I2，由此可知，验证卤族元素性质的递变规律的实验原理是强氧化剂生成弱氧化剂(或活泼的非金属单质可置换出不活泼的非金属单质)。（4）氯气在B处与KI反应生成单质碘，碘单质与淀粉作用使其变蓝。（5）B处主要发生的是氯气与KI的反应，其离子方程式是Cl2+2I- 2Cl-+I2。【备注】比较非金属性强弱，可比较元素的最高价含氧酸的酸性强弱，若非最高价含氧酸，则可能出现错误。例如，HClO的酸性弱于碳酸，但Cl的非金属性强于C。1【答案】C B同周期由左向右非金属的气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以稳定性应该是：HClPH3。选项B错误。CC2H5OH分子中有羟基，可以形成分子间的氢键，从而提高物质的沸点。选项C正确。D同周期由左向右最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱，所以碱性应该是：LiOHBe(OH)2。选项D错误。点睛：解决此类问题，一个是要熟悉各种常见的规律，比如元素周期律等；另外还要注意到一些反常的规律。例如：本题的选项A，比较碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度，一般碳酸盐比碳酸氢盐的溶解度小，碳酸钙难溶，而碳酸氢钙可溶，但是碳酸钠却比碳酸氢钠溶解度大。此外，比如，碱金属由上向下单质密度增大，但是钾反常等等。&网2【答案】B【解析】a、b、c、d分别为O、Na或Mg、Al、S。A、一般电子层数越多，半径越大，同周期从左向右原子半径减小，因此半径大小顺序是Na(Mg)AlSO，故A错误；B、同周期从左向右金属性减弱，因此Na或Mg在4种元素中金属性最强，故B正确；C、c的氧化物的水化物为氢氧化铝，为两性氢氧化物，属于弱碱，故C错误；D、同主族从上到下非金属性减弱，因此S的氧化性比氧气弱，故D错误。【名师点睛】本题考查元素周期表和元素周期律的知识，首先根据题目信息判断出元素名称，再根据元素周期律进行知识的判断，这就需要掌握（非）金属性的强弱、微粒半径的大小比较等知识，因此平时夯实基础知识是关键，同时应注意知识的灵活运用，审清题意。元素周期表、元素周期律是学习化学的工具和基本规律。元素周期表反映了元素的原子结构、元素的性质及相互转化关系的规律，是根据元素周期律的具体表现形式，元素周期律是元素周期表排布的依据。元素的原子半径、元素的化合价、元素的金属性、非金属性、原子核外电子排布都随着原子序数的递增而呈周期性的变化。同一周期的元素原子核外电子层数相同，从左到右原子序数逐渐增大；同一主族的元素，原子最外层电子数相同，从上到下原子核外电子层数逐渐增大。原子核外电子排