第28课元素周期表和元素周期律的应用（原卷版）

第28课元素周期表和元素周期律的应用001学习目标1．知道元素周期表的简单分区，进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。2．能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构，分析、预测、比较元素及其化合物的性质，建立“位、构、性”关系应用的思维模型。3．体会元素周期律(表)在学习元素及其化合物知识及科学研究中的重要作用。002预习导学自主梳理一、金属元素与非金属元素在周期表中的分布及性质规律1．元素周期表与元素周期律的关系（1）元素周期表是_________________的具体表现形式，反映了元素之间的内在联系。（2）元素周期表中元素的金属性和非金属性变化的规律同周期元素从左到右金属性逐渐_______，非金属性逐渐_______；同主族元素从上到下金属性逐渐_______，非金属性逐渐_______。2．元素周期表的金属区和非金属区（1）金属性强的元素在周期表的_______方，最强的是_____(放射性元素除外)；非金属性强的元素在周期表的_______方(稀有气体除外)，最强的是_____。（2）分界线附近的元素，既能表现出一定的_________，又能表现出一定的_________，故元素的_________与_________之间没有严格的界线。3．元素化合价与元素在周期表中位置的关系（1）价电子①定义：可在化学反应中发生变化，与元素的化合价有关的电子。②具体内容：主族元素的价电子＝_________________________，过渡元素的价电子包括最外层电子及次外层或倒数第三层的部分电子。（2）化合价规律①主族元素：最高正化合价＝_______________＝___________________(O、F除外)。②非金属主族元素化合价一般规律：最低负价＝_______________(H除外)；最高正价＋|最低负价|＝_____。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_______(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。4．一定区域内寻找新物质①金属与非金属分界线eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(寻找),\s\do4(→))),\s\do6())_________材料，如Si、Ge、Ga等。②过渡元素eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(寻找),\s\do4(→))),\s\do6())__________和耐高温、耐腐蚀合金的元素，如Fe、Ni、Pt、Pd等。③周期表右上角(氟、氯、硫、磷、砷等元素)eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(寻找),\s\do4(→))),\s\do6())制造________的元素。预习检测1．（2023年江苏省江阴高级中学期末）在元素周期表中金属与非金属的分界处，可以找到A．合金 B．半导体材料 C．催化剂 D．农药2．（2022年河北廊坊期末）根据元素在元素周期表中的位置，下列判断错误的是A．酸性：H3PO4＞HNO3 B．碱性：KOH＞Mg(OH)2C．非金属性：Br＞I D．稳定性：H2O＜HF3．（2022年广西桂林期末）镓(Ga)元素位于元素周期表第四周期，与铝同主族。以下对镓(Ga)的相关说法正确的是A．Ga是一种不活泼的金属B．Ga(OH)3的碱性比Al(OH)3弱C．Ga单质的还原性比Al单质强D．Ga3＋的氧化性比Al3＋强4．（2022年北京市东城区期末）1991年，我国化学家张青莲用同位素质谱法准确测得铟元素(In)的原子量为114.818±0.003，被国际原子量委员会采用为新标准。已知In位于元素周期表第5周期ⅢA族。下列说法不正确的是A．In的金属性强于Al B．In的原子结构示意图为C．In为过渡元素 D．In的最高价为＋3价5．（2022年黑龙江省大庆铁人中学期末）元素周期表中第116号元素已由俄罗斯科学家找到。假设第116号元素的元素符号为R，则下列有关叙述中正确的是A．R的非金属性比S强 B．R元素原子的内层电子共有110个C．R是过渡金属元素 D．R元素原子的最高价氧化物的水化物为强酸6．（2022年江苏省天一中学期末）砷为第四周期第VA族元素，根据它在元素周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质是A．砷在通常情况下是固体B．可以存在－3、＋3、＋5等多种化合价C．砷的最高价氧化物对应水化物的酸性比H3PO4弱D．砷的气态氢化物比磷的气态氢化物稳定►环节一元素周期表和元素周期律的应用情境材料奥地利首都维也纳一家矿场监督牟勒是第一个提取出碲的人。奥地利首都维也纳一家矿场监督牟勒是第一个提取出碲的人。1782年牟勒从一种被当地人称为“奇异金”的矿石中提取出碲。16年后，德国矿物学家克拉普罗特(M．H．Klaproth)将矿石溶解在王水中，用过量碱使溶液部分沉淀，除去金和铁等，在沉淀中发现这一新元素，并将其命名为tellurium(碲)，元素符号定为Te。这一词来自拉丁文tellus（地球）。已知：Te与O、S同主族。问题探究1．运用元素周期律判断常温下碲的状态，单质碲能作半导体材料吗？请说明你判断的依据。2．碲元素的常见价态有哪些？写出其氢化物和最高价氧化物对应水化物的化学式。3．元素周期表在预测新元素、发现新物质方面起着巨大的作用。随着社会的发展，对新型农药的需求量越来越大。若要寻找新型农药，可在周期表的哪个位置进行探索？要点归纳一、元素周期表和元素周期律的应用1．元素周期表的分区及应用（1）元素周期表的金属区和非金属区金属元素在分界线的左侧，但分界线的左侧并不都是金属元素，如氢元素属于非金属元素元素周期表的左下方元素的金属性最强，右上方元素的(稀有气体元素除外)非金属性最强由于元素的金属性和非金属性没有严格的界限，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（2）元素化合价与其在周期表中位置的关系①O、F原子半径小，原子核对外层电子的吸引能力强，F无正化合价，O无最高正价。②元素的最高正价和最低负价的绝对值之差与族序数的关系：最高正价－|最低负价|6420主族族序数ⅦAⅥAⅤAⅣA2．依据元素在周期表中的位置，确定其化合物的化学式知道元素在周期表中的主族序数后，根据化合价规律即可写出其化合物的化学式(以R代表元素)ⅣAⅤAⅥAⅦA氢化物RH4RH3H2RHR最高价氧化物RO2R2O5RO3R2O7最高价含氧酸H4RO4或H2RO3H3RO4或HRO3H2RO4HRO43．预测元素及其化合物的性质（1）由元素在周期表中的位置推测其原子结构和性质：如铅(Pb)位于第六周期第ⅣA族，则可推知铅的主要化合价为＋2、＋4，可预测铅是活泼金属，能置换出酸中的氢等。（2）门捷列夫的预言门捷列夫在研究元素周期表时，科学地预言了11种当时尚未发现的元素，为它们在周期表中留下空位。例如，他认为在铝的下方有一个与铝类似的元素“类铝”，并预测了它的性质。1875年，法国化学家发现了这种元素，将它命名为镓。门捷列夫还预言了锗的存在和性质，多年后也得到了证实。陌生元素的性质的推断（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不能参与排列)。如原子半径：C＞A＞B；金属性：C＞A＞B；非金属性：B＞A＞C。典例精讲【例1】（2023年甘肃省庆阳市期末）元素周期表中某区域的一些元素多用于制造催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金，该区域是A．稀有气体元素区域B．过渡元素区域C．右上方的非金属元素区域D．金属元素和非金属元素分界线附近的元素区域【例2】（2022年重庆主城区六校期末）已知硒(34Se)的最外层有6个电子，依据元素周期表和周期律的知识，下列错误的是A．非金属性：O＞S＞Se B．还原性：H2Se＞H2S＞HClC．热稳定性：H2Se＞H2O＞HF D．酸性：HClO4＞H2SO4＞H2SeO4【例3】（2022年浙江杭州高级中学钱塘学校高一期末）镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示。下列判断不合理的是A．Al、Ga的价层电子数相同B．向GaCl3溶液中逐滴加入足量氨水，先生成沉淀，后沉淀溶解C．金属镓可与NaOH溶液反应生成NaGaO2和氢气D．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3►环节二元素的位置、结构、性质之间的关系及应用情境材料有有A、B、C、D、E五种元素，质子数都小于18。B原子的最外层电子数是其电子层数的3倍；C原子失去1个电子所得到的微粒具有与氖原子相同的电子层结构；D是地壳中含量最多的金属元素；E的最高正价与最低负价的代数和为6；A单质可以在E单质中燃烧，生成AE，燃烧时火焰呈苍白色。问题探究1．原子半径C______D(“大”或“小”)。2．B在元素周期中的位置为________________，D的离子结构示意图是_____________。3．C、E两元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为______________________________。要点归纳二、元素的“位一构一性”关系及应用1．关系结构与位置的关系结构eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(电子层数＝周期序数,最外层电子数＝主族序数))位置结构与性质的关系结构eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(最外层电子数越少,电子层数越多))\a\vs4\al(越易失电子,还原性越强),\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(最外层电子数越多,电子层数越少))\a\vs4\al(越易得电子,氧化性越强)))性质位置、结构和性质的关系同周期(左→右)→最外层电子数递增→非金属性增强、金属性减弱同主放(上→下)→电子层数递增→非金属性减弱、金属性增强2．应用（1）结构与位置的互推是解题的核心①掌握四个基本关系对于原子：a．质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数。b．电子层数＝周期序数。c．最外层电子数＝主族序数。d．主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)；最低负价＝主族序数－8(H除外)。②掌握周期表中“序、层”规律若一种阳离子和阴离子的电子层结构相同，则“阴前右”“阳后左”，即阴离子对应元素在前一周期右侧，阳离子对应元素在后一周期左侧。（2）性质与位置的互推是解题的关键①根据元素的金属性和非金属性变化规律，推断元素在周期表中处于同周期、同主族的相对位置关系。②根据元素在周期表中的位置，推断元素的性质变化，如金属性和非金属性、简单氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物的酸性(或碱性)等。（3）结构与性质的互推是解题的要素①电子层数和最外层电子数决定元素的金属性和非金属性强弱。②同主族元素原子的最外层电子数相同，其化学性质具有相似性。③正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点。元素“位、构、性”规律中的特例(1)元素周期表中的周期一般是从金属元素开始，但第一周期例外，是从氢元素开始。(2)非金属单质一般不导电，但石墨是导体，晶体硅是半导体。(3)氟无正价，氧无最高正价；在Na2O2中氧显－1价；在NaH中氢显－1价。(4)所有元素中，碳元素形成的化合物种类最多。典例精讲【例4】（2023年江苏如皋3月月考）X、Y、Z和W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。X元素的原子最外层电子数是次外层的2倍，Y的单质是空气中含量最高的气体，Z是地壳中含量最高的金属，W的单质可由电解海水中含量最高的盐获得。下列说法正确的是A．原子半径：r(W)＞r(Z)＞r(Y)＞r(X)B．X的最高价氧化物对应水化物为强酸C．Y的简单氢化物与W的简单氯化物可以反应生成盐D．Z的金属性在同周期元素中最强【例5】（2023年河南省洛阳市期末）X、Y、Z、W为短周期元素，X2－和Y＋核外电子排布相同，X、Z位于同一主族，Y、Z、W位于同一周期，W的最外层电子数是X、Y最外层电子数之和。下列说法不正确的是A．X、Y、Z、W核电荷数逐渐增大B．对应单质的氧化性：X＞ZC．最高价氧化物对应水化物的酸性：W＞ZD．离子半径X＜Y004课堂总结元素综合推断的思维模型元素位置、原子结构、元素性质之间的关系00503强化训练1．（2023年天津市河北区期末）元素周期表中某区域的一些元素多用于制造半导体材料，它们是A．左下方区域的金属元素B．右上方区域的非金属元素C．金属元素和非金属元素分界线附近的元素D．稀有气体元素2．（2023年安徽省皖弱地区联考期末）铬是人体必不可少的一种微量元素，它能维持人体多种生理机能，主要分布于皮肤、大脑、骨骼、肌肉、肾上腺当中。铬的金属性位于锌和铁之间，根据元素周期律的知识，下列有关铬的性质说法不正确的是A．铬与冷水能发生剧烈反应 B．Cr(OH)3的碱性比NaOH的弱C．Cr2O3能与HCl反应 D．铬能与稀盐酸发生反应3．（2023年北京市石景山区期末）硒(34Se)位于第四周期第VIA族，由元素周期表和周期律的知识，下列不正确的是A．热稳定性：H2Se＞H2O＞HF B．还原性：H2Se＞H2S＞HClC．非金属性：O＞S＞Se D．酸性：HClO4＞H2SO4＞H2SeO44．（2023年河北省定州市期末改编）下列说法不正确的是A．某短周期元素最外层有2个电子，则其一定是第ⅡA族元素B．在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素C．周期表包含元素最多的族是第IIIB族D．117号元素Ts位于周期表的第七周期第ⅦA族5．（2022年江苏省徐州市期末）短周期主族元素M、N、X、Y、Z的原子序数依次增大。M与X同主族，N原子的最外层电子数是电子层数的3倍，M的原子半径小于N的原子半径，Z的原子半径是同周期元素中最小的，Y原子的电子层数与最外层电子数相等。下列叙述正确的是A．原子半径：r(Y)＜r(X)＜r(N)B．元素M与N只能形成一种化合物C．用电解法可制备M、X二种元素的单质D．元素X最高价氧化物的水化物的碱性比Y的强6．（2023年江苏省江阴高级中学期末）短周期主族元素A、B、C、D的原子序数依次增大，A、C的原子序数相差8，A原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍，B单质的焰色试验结果为黄色。下列说法错误的是A．阴离子的还原性：An－＞Cn－B．元素A与B可形成两种化合物C．最高价氧化物对应的水化物的酸性：C＜DD．原子半径的大小顺序：r(B)＞r(C)＞r(D)＞r(A)7．（2023年辽宁