2017-2018学年同步学习讲义之高一化学苏教浙江专版必修2：专题1 微观结构与物质的多样性 第一单元 第4课时

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第4课时元素周期表的应用知识条目必考要求加试要求1。主族元素在周期表中位置、原子结构、元素性质三者的关系cc2.元素周期表的发展史、意义及作用ab能力要求1.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.2.明确元素“位—构-性"三者之间的关系及其在元素推断中的应用。3。感受元素周期表、元素周期律在科研和生产实践中的应用。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．同周期（从左到右）元素性质的递变规律3．同主族(自上而下）元素性质的递变规律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。①增强②减弱③增强④增强⑤Al⑥Si⑦金属⑧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ⅦA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ⅦA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：X2〉Y2,则非金属性:X>Y，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ⅣA～ⅦA族）。（5）原子半径越大，失电子越容易,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，氧化性越强，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Z＜Y＜XB．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Z＜Y＜X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P＜S＜O，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P＞S＞O，D项错误。4．锗(Ge)是第4周期ⅣA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：CH4>SiH4>GeH4，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：H2CO3>H4SiO4〉H4GeO4,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)。①原子半径:C〉A>B；②金属性：C〉A>B；③非金属性：B〉A>C。1．第ⅡA族元素从第2周期到第6周期的元素分别是Be(铍）、Mg（镁）、Ca（钙)、Sr(锶)、Ba(钡)。下列关于第ⅡA族元素预言可能正确的是()①常温下,单质铍能与水剧烈反应放出H2②常温下,单质钡能与水剧烈反应放出H2③Be（OH）2易溶于水④Ba（OH)2易溶于水⑤SrCO3易溶于水A．①②③ B．③⑤C．②④ D．①②③④⑤答案C解析第ⅡA族，从上到下，金属性逐渐增强，常温下,单质铍与水反应不剧烈，Be（OH）2难溶于水，SrCO3也难溶于水。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．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答案B解析单质的氧化性越强,其元素的非金属性越强，可以判断非金属性强弱；单质的沸点属于物理性质，与元素的非金属性无关,不能判断非金属性强弱；单质与氢气化合越容易,则元素的非金属性越强，可以判断非金属性强弱；最高价氧化物对应的水化物酸性越强，其元素的非金属性越强，可以判断非金属性强弱.故选B.4．元素周期表在指导科学研究和生产实践方面具有十分重要的意义，请将下表中A、B两栏描述的内容对应起来。ABAB①制半导体的元素（a）ⅣB至ⅥB的过渡元素①②制催化剂的元素（b）F、Cl、Br、N、S“三角地带”②③制耐高温材料的元素（c）金属与非金属元素分界线附近③④制制冷剂的元素（d）相对原子质量较小的元素④⑤地壳中含量较多的元素（e）过渡元素⑤答案①－(c)；②－(e）；③－(a)；④－(b);⑤－(d)5．（1)在下面元素周期表中全部是金属元素的区域为______.（2)有人认为形成化合物最多的元素不是第ⅣA族的碳元素，而是另一种短周期元素。请你根据学过的化学知识判断，这一元素是________(写元素符号)。（3）现有甲、乙两种短周期元素，室温下，甲元素单质在冷的浓硫酸或空气中,表面都生成致密的氧化膜，乙元素原子核外M电子层与K电子层上的电子数相等。①用元素符号将甲、乙两元素填写在上面元素周期表中对应的位置;②甲、乙两元素相比较，金属性较强的是________(填名称)，可以验证该结论的实验是________（填字母）。a．将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入热水中b．将这两种元素的单质粉末分别和同浓度的盐酸反应c．将这两种元素的单质粉末分别和热水作用，并滴入酚酞溶液d．比较这两种元素的气态氢化物的稳定性答案（1）B（2)H(3）①见下表中②镁bc解析（1)A区域包括ⅠA、ⅡA族元素，含有氢元素；B区域包括过渡元素，全都是金属元素；C区域包括ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素；D区域属于稀有气体元素。所以选B。（2）认为形成化合物种类最多的元素是碳元素，是因为它能形成种类繁多的有机物,而有机物中除了碳元素外，大多含氢元素，而氢元素除了形成有机物外，在无机物中的酸、碱、部分盐类、氢化物等类型的物质中都含有。（3)①室温下，短周期元素甲的单质在冷的浓硫酸或空气中，表面都生成致密的氧化膜,可以判断出甲元素是铝.根据核外电子排布规律,乙元素原子核外M电子层与K电子层上的电子数相等，核外电子排布为2、8、2，因此乙元素为镁。金属性镁强于铝.②a选项中，在空气中放置已久的镁和铝，表面均可形成氧化膜，所以错误；b、c选项均是判断金属性强弱的依据，所以正确；d选项中，镁、铝属于活泼金属，不能形成气态氢化物，所以错误.［基础过关]题组一元素周期表中原子结构的递变规律1．（2017·台州市月考）下列各组元素按最高正价递增顺序排列的是（)A．C、N、O、F B．Li、C、N、SC．Li、Na、Be、Mg D．F、Cl、Br、I答案B解析F无正价，O无最高正价，同周期元素从左向右最外层电子数增大，最高正价增大,结合最外层电子数＝最高正价来解答。2．X元素最高价氧化物对应的水化物为HXO3，它的气态氢化物为（）A．HXB．H2XC．XH3D．XH4答案C解析X的最高价氧化物对应的水化物为HXO3，则X的最高正价为＋5价，从而可知X的最低负价为－3价，其气态氢化物为XH3。3．X、Y、Z均为短周期元素、X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－,Y＋和Z－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：X＞Y＞ZB．单质沸点：X＞Y＞ZC．离子半径：X2－＞Y＋＞Z－D．原子序数：X＞Y＞Z答案D解析依题意，不难确定X、Y、Z分别是S、Na、F。原子最外层电子数F＞S＞Na(Z＞X＞Y)，A错误；单质沸点Na＞S＞F2（Y＞X＞Z），B错误；离子半径S2－＞F－＞Na＋(X2－＞Z－＞Y＋）,C错误；原子序数S＞Na＞F（X＞Y＞Z），D正确。题组二元素周期表中元素性质的递变规律4．(2017·温州市期中）下列元素非金属性最强的是()A．SB．OC．SiD．P答案B解析同一周期元素,元素的非金属性随着原子序数增大而增强,同一主族元素，元素的非金属性随着原子序数增大而减弱，据此分析解答。5．（2017·杭州市期中联考)已知33As、35Br位于同一周期.下列关系中正确的是（）A．原子半径：As〉Cl〉PB．热稳定性：HCl〉AsH3〉HBrC．还原性：As3－〉S2－>Cl－D．酸性：H3AsO4〉H2SO4〉H3PO4答案C解析同周期元素(稀有气体元素除外），从左向右原子半径依次减小，Cl的原子半径小于P的原子半径，A错误；同周期元素，从左向右非金属性依次增强,气态氢化物的稳定性依次增强，AsH3的稳定性小于HBr，B错误；As、S、Cl的非金属性逐渐增强，所以As3－、S2－、Cl－的还原性逐渐减弱，C正确；同主族元素,自上而下非金属性依次减弱，最高价氧化物对应的水化物的酸性依次减弱,H3AsO4的酸性弱于H3PO4，D错误。6．（2017·湖州市期中)硒为第4周期ⅥA族元素,根据它在元素周期表中位置推测，硒不可能具有的性质是（)A．硒的氧化性比硫弱B．可以存在至少三种以上的化合价C．SeO3对应水化物的酸性比HBrO4弱D．硒化氢的分子式为SeH3答案D解析硒(Se）是元素周期表中第4周期ⅥA族元素，与氧同族,利用同主族元素的性质变化规律来解答。7．(2017·宁波市期中)R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素，下列说法一定正确的是（m、n均为正整数）()A．若R(OH)n为强碱，则W(OH)n＋1也为强碱B．若最高价氧化物的水化物HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素C．若Y的最低化合价为－2，则Z的最高正化合价为＋6D．若X的最高正化合价为＋5,则五种元素都是非金属元素答案B解析A项，同周期元素从左到右元素的金属性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性减弱；B项，HnXOm为强酸，则X为N或S，同周期元素从左到右元素非金属性逐渐增强；C项，若Y的最低化合价为－2，则Y处于ⅥA族；D项，若X的最高正化合价为＋5，当X为P,则R一定为金属元素。题组三元素“位一构一性"之间的关系8．（2017·湖州市期中)X、Y为同周期元素，如果X的原子半径大于Y,则下列判断不正确的是()A．若X、Y均为金属元素，则X的金属性强于YB．若X、Y均为金属元素,则X的阳离子氧化性比Y的阳离子氧化性强C．若X、Y均为非金属元素，则Y的气态氢化物比X的稳定D．若X、Y均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性Y强于X答案B解析同周期元素的原子，从左到右原子半径逐渐减小,元素的金属性从强到弱,气态氢化物越来越稳定，最高价氧化物对应的水化物酸性越来越强.9．（2017·茅盾中学月考)元素A的阳离子与元素B的阴离子具有相同的电子层结构。以下关于A、B元素性质的比较中，正确的是(）①原子半径：A＜B②原子序数：A＞B③原子最外层电子数：B＞A④元素所在的周期数:A＞B⑤A的最高正价与B的最低负价的绝对值相等A．①② B．②③④C．④⑤ D．②⑤答案B解析A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期，原子序数A较大；电子层越多，原子半径越大；A形成阳离子,元素B形成阴离子，所以最外层电子数A＜B；B元素最高化合价等于其最外层电子数，且B元素最高正化合价＋｜最低负化合价｜＝8，A元素的最高化合价等于其最外层电子数，据此判断B元素与A元素化合价关系。10．(2017·温州市期中）a、b、c为短周期元素，在周期表中所处位置如表所示。a、c两元素的原子核外电子数之和等于b原子的质子数。b原子核内质子数和中子数相等.则下列说法正确的是（)acbA.a的气态氢化物的水溶液呈酸性B．c的气态氢化物的稳定性最强C．b的氧化物的水化物是强酸D．三种元素的原子半径c最大答案B解析a、b、c为短周期元素，根据元素在周期表中位置知,a、c位于第2周期、b位于第3周期，设b原子序数为x，则a原子序数为x－9、c原子序数为x－7，a、c两元素的原子核外电子数之和等于b原子的质子数，b原子核内质子数和中子数相等,则x－9＋x－7＝x,则x＝16，所以b是S元素,则a是N元素、c是F元素，结合对应单质、化合物的性质以及元素周期律知识解答该题。11．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()①X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②Y、Z的气态氢化物的水溶液的酸性：Y〈Z③Z的单质在常温下是液体，可与铁粉反应④Z的原子序数比Y大19⑤Z所在的周期中含有32种元素A．①②③④ B．①②③④⑤C．只有③ D．只有①④答案A解析根据元素周期表的结构，可知R为He、X为N、Y为S、Z为Br；2NH3＋H2SO4=(NH4）2SO4；氢硫酸的酸性小于氢溴酸；Br2在常温下是液体,能与铁粉反应;Br的原子序数为35，S的原子序数为16;Br处于第4周期，该周期包括18种元素.题组四元素周期表在科研、生产中的应用12．(2017·安吉县上墅私立高级中学月考)在元素周期表中位于非金属元素处最容易找到的材料是()A．制催化剂的材料B．耐高温、耐腐蚀的合金材料C．制农药的材料D．半导体材料答案C13．(2017·台州市月考)下列有关元素周期表的意义与作用错误的是（）A．根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构B．指导新元素的发现和合成，预测新元素的性质C．在金属与非金属的分界线附近寻找半导体材料D．在零族元素中寻找耐腐蚀的金属材料答案D[能力提升］14．根据元素周期表回答下列问题:(1)在上面元素周期表中，全部是金属元素的区域为________（填字母)。A．Ⅰ区B．Ⅱ区C．Ⅲ区D．Ⅳ区(2)a～m中，化学性质最不活泼的是__________元素（填元素符号，下同），只有负化合价而无正化合价的是________.（3)最高价氧化物对应水化物呈两性的是________（填化学式，下同)，写出它分别与a、l的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式：_____________________________________、________________________________________________________________________。（4)a、c的最高价氧化物对应水化物的碱性__________〉________________。答案(1）B（2)ArF(3)Al(OH)3Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2）＋2H2OAl（OH）3＋3H＋=Al3＋＋3H2O(4）NaOHMg（OH）215．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）ⅤA(2）弱酸(3）SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O（4)S〉O>F解析(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SiH4＋2O2=SiO2＋2H2O。（4）S与O同