《元素周期表和元素周期律的应用》教案

PAGE能力课时9元素周期表和元素周期律的应用探究任务1．探究元素周期表的分区和递变规律。2．探究“位—构—性”三者的关系及应用。元素周期表和元素周期律的应用1．元素周期表中金属元素与非金属元素的分区金属元素和非金属元素在元素周期表中有相对明确的分区现象。如图所示，虚线左下方是金属元素，虚线右上方是非金属元素。2．(1)在分界线的左侧(第ⅠA族)还包括非金属元素H。(2)元素周期表的左下方金属性最强的元素是Cs(Fr是放射性元素，不考虑)，最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是CsOH。右上方非金属性最强的元素是F，但最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是HClO4(F无正价)。(3)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。3．元素化合价的定量关系(1)主要元素的最高正化合价＝主族序数＝最外层电子数(价电子数)。(2)非金属元素的最高正化合价＝原子失去或偏移的最外层电子数＝主族序数。(3)非金属元素的最高正价和它的负化合价之和＝8。4．元素周期表和元素周期律的应用(1)利用元素周期律与元素周期表指导人类发现新元素，并根据元素周期表预测新元素的原子结构和性质。(2)在生产中的应用某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，由此可以判断()A．R的简单气态氢化物的化学式为H2RB．R一定是第ⅣA族元素C．R的简单气态氢化物比同周期其他元素的简单气态氢化物稳定D．R一定是第四周期元素A[某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，说明该元素的最高化合价为＋6价，为第ⅥA族元素中除了氧元素外的其他元素。该元素最低化合价为－2价，则R的简单气态氢化物的化学式为H2R，故A正确；R一定是第ⅥA族元素，故B错误；根据同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，简单气态氢化物的稳定性逐渐增强，R的简单气态氢化物比同周期位于其左侧其他元素的简单气态氢化物稳定，但比位于其右侧元素的简单氢化物的稳定性差，故C错误；根据题干信息不能确定元素所在的周期，故D错误。]1．锗(Ge)是第四周期第ⅣA族元素，处于元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界线处，下列对锗的相关叙述正确的是()A．锗是一种金属性很强的元素B．锗可用作半导体材料C．锗化氢(GeH4)的稳定性很强D．锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸B[锗处于元素周期表中金属元素区与非金属元素区的交界线处，则锗的金属性和非金属性都较弱，故A错误；锗既有金属性又有非金属性，常用作半导体材料，故B正确；锗元素的金属性和非金属性都较弱，则锗化氢(GeH4)的稳定性较弱，故C错误；锗和硅处于同一主族，同主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱，则硅的非金属性强于锗，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，所以锗酸的酸性比硅酸弱，锗酸为弱酸，故D错误。]2．元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是()A．元素的性质总在不断发生明显的变化B．紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素C．可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)D．可在虚线的右上方寻找耐高温材料C[同主族元素的性质是相似的，同周期元素的性质是递变的，A项错误；紧靠虚线两侧的元素既表现金属性又表现非金属性，但没有两性金属元素这一说法，B项错误；耐高温材料应该在过渡元素中寻找，D项错误。]“位—构—性”的关系及应用元素的结构、位置与性质之间的关系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，而根据元素的原子结构又可推测它在元素周期表中的位置和性质，三者之间的关系如图所示。说明：三个定量关系(1)电子层数＝周期序数(2)最外层电子数＝主族序数＝最高正化合价(O、F除外)(3)负化合价与最高正价的绝对值之和为8或2A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。(1)写出A、B、C三种元素名称__________、__________、________。(2)C在元素周期表中的位置是__________________________。(3)C的氢化物与B的氢化物的稳定性强弱顺序为________>________(填化学式)。(4)比较A、C的原子半径：A________C，写出A的气态氢化物与A的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：___________________________。[解析]据A、B、C在周期表中的位置可知，A、C处于第二周期，B处于第三周期，设B的原子序数为x，则A为x－9，C为x－7，据题意有x－9＋x－7＝x，则x＝16，即为S，那么A为N，C为F。[答案](1)氮硫氟(2)第二周期第ⅦA族(3)HFH2S(4)>NH3＋HNO3=NH4NO3[借题发挥](1)写出C单质与H2O反应的化学方程式_____________________________________________________________________________________________。(2)写B的离子结构示意图_________________________________________。(3)A、C的氢化物中还原性较强的为________(写化学式)。[答案](1)2F2＋2H2O=4HF＋O2(2)(3)NH33．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是()A．最简单气态氢化物的热稳定性：R>QB．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q>WC．原子半径：T>Q>RD．T的单质既可以与盐酸反应又能与NaOH溶液反应B[由R、T、Q、W在元素周期表中的位置可知，R位于第二周期，T、Q、W位于第三周期，T所处的周期序数与族序数相等，则T是Al元素；Q为Si元素、R为N元素、W为S元素。元素的非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，N元素的非金属性强于Si元素，则最简单氢化物的热稳定性：R>Q，故A正确；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，非金属性：Si<S，则最高价氧化物对应水化物的酸性：W>Q，故B错误；同周期元素从左到右，原子半径依次减小，同主族元素自上而下，原子半径依次增大，则原子半径的大小顺序为T>Q>R，故C正确；T为Al元素，单质铝既能与盐酸反应生成氯化铝和氢气，又能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故D正确。]4．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。元素Z的单质通常为黄绿色气体，元素W的单质能在元素Z的单质中燃烧，发出苍白色火焰。元素Y是地壳中含量最高的元素，元素X的最外层电子数是其周期序数的2倍。下列说法正确的是()A．X的最高价氧化物的水化物为强酸B．元素的非金属性Z>X>YC．原于半径的大小W<X<YD．Y的氢化物常温常压下为液态D[短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。元素Z的单质通常为黄绿色气体，Z是氯，元素W的单质能在元素Z的单质中燃烧，发出苍白色火焰，W是H。元素Y是地壳中含量最高的元素，Y是O。元素X的最外层电子数是其周期序数的2倍，原子序数介于H与O之间，应该是C。]元素推断突破口(1)元素的典型特征推断①形成化合物种类最多的元素、形成的某种单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素为C。②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素为N。③地壳中含量最多的元素、氢化物在通常情况下呈液态的元素为O。④单质最轻的元素为H；最轻的金属单质为Li。⑤单质在常温下呈液态的非金属元素为Br；金属元素为Hg。⑥最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的短周期元素为Al。(2)由特定物质的特性推断①有颜色的气体：F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、O3(淡蓝色)。②有毒的气体：F2、Cl2、NO2、SO2、CO、NO、H2S。③在空气中能产生白雾的气体：HCl、HBr、HI。④能使湿润的品红试纸褪色的气体：Cl2、O3等。⑤在空气中燃烧时火焰呈蓝色或淡蓝色的气体：H2、CO、CH4。⑥能使带火星的木条复燃的气体：O2(常见的)。⑦铁的化合物的颜色：FeO(黑色)、Fe3O4(黑色)、Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)2(白色)、Fe(OH)3(红褐色)、FeS(黑色)、FeCl3(棕黄色)、Fe2＋(溶液中为浅绿色)、Fe3＋(溶液中为黄色)。⑧铜的化合物的颜色：Cu2O(暗红色)、CuO(黑色)、Cu(OH)2(蓝色)、CuSO4(白色)、CuSO4·5H2O(蓝色)。⑨银的化合物的颜色：AgCl(白色)、AgBr(淡黄色)、AgI(黄色)、Ag2S(黑色)。⑩有漂白性的物质：O3、Na2O2、H2O2。(3)综合利用“位、构、性”的关系推断这类题目综合性强，难度较大，但若熟练掌握元素周期律的实质和元素周期表的结构知识，这一类问题便能顺利解决。(4)由典例转化关系推断①Naeq\o(→,\s\up10(O2))Na2Oeq\o(→,\s\up10(O2))Na2O2②Ceq\o(→,\s\up10(O2))COeq\o(→,\s\up10(O2))CO2③AlCl3eq\o(→,\s\up10(OH－))Al(OH)3eq\o(→,\s\up10(OH－))AlOeq\o\al(－,2)④Feeq\o(→,\s\up10(H＋))Fe2＋eq\o(→,\s\up10(Cl2))Fe3＋⑤HCleq\o(→,\s\up10(MnO2))Cl2eq\o(→,\s\up10(H2O))HClO1．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．第三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．同一主族元素的原子、最外层电子数相同，化学性质完全相同[答案]B2．2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“”，tián)，Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是()A．Ts是第七周期第ⅦA族元素B．Ts的同位素原子具有相同的电子数C．Ts在同主族元素中非金属性最弱D．HTs易溶于水，稳定性强，还原性强D[元素周期表中第七周期0族为118号元素。117号元素位于118号左侧，即第ⅦA族，所以Ts是第七周期第ⅦA族元素，A正确；同位素是同种元素的不同原子，因此Ts的同位素原子具有相同的电子数，B正确；同主族元素从上到下非金属性依次减弱，所以Ts在同主族元素中非金属性最弱，C正确；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性减弱，所以HTs的稳定性较弱，D错误。]3．1934年约里奥­居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核eq\o\al(4,2)He)轰击金属原子eq\o\al(W,Z)X，得到核素eq\o\al(30,Z＋2)Y，开创了人造放射性核素的先河：eq\o\al(W,Z)X＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,Z＋2)Y＋eq\o\al(1,0)n其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是()A．eq\o\al(W,Z)X的相对原子质量为26B．X、Y均可形成三氯化物C．X的原子半径小于Y的D．Y仅有一种含氧酸B[由eq\o\al(W,Z)X＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,Z＋2)Y＋eq\o\al(1,0)n可得W＋4＝30＋1，则W＝27，设X的最外层电子数为x，结合题给信息可知，x＋x＋2＝8，解得x＝3，又X为金属原子，可得Z＝13，X为Al，Y为P。eq\o\al(27,13)Al的相对原子质量为27，A项错误；X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为AlCl3、PCl3，B项正确；根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小知，X(Al)的原子半径大于Y(P)的，C项错误；Y(P)有多种含氧酸，如H3PO3和H3PO4等，D项错误。]4．四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．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的强B．原子半径：Z<MC．X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强D．X的最高化合价与负化合价的代数和为0C[根据四种短周期元素的位置关系，可推断出Y、Z位于第二周期，M、X位于第三周期；又只有M是金属元素，由此可判断X、Y、Z、M分别是Si、N、O和Al。硝酸是强酸，硅酸是弱酸，A项正确；原子半径：O<N<Si<Al，B项正确；O的非金属性强于Si，对应简单气态氢化物热稳定性：H2O>SiH4，C项错误；Si的正化合价为＋4，负化合价为－4，二者代数和为0，D项正确。]5．(素养题)A、B、C、D、E、F、G均为短周期元素，原子序数依次递增。A元素原子核内无中子，B元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，D是地壳中含量最多的元素，E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的主族元素。请回答下列问题：(1)C在元素周期表中的位置为________，G的原子结构示意图是________。(2)D与E按原子个数比1∶1形成化合物甲，其化学式为____________，向甲中滴加足量水时发生反应的化学方程式是_____________________________。(3)E、F、G形成的简单离子，半径由大到小顺序是________________________。(用离子符号表示)(4)B、C、D的简单氢化物的还原性强弱顺序为______________(填分子式，下同)热稳定强弱顺序为______________。(5)F、G的最高价氧化物的水化物的分子式为________________，酸性较强为________________。[解析](1)由题给信息知A为H，B为C，D为O，E为Na，F为S，G为Cl，由B、D可知C为N。(2)Na与O可形成Na2O、Na2O2，Na2O2与H2O反应的化学方程式为2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑。(3)Na＋核外电子排布示意图为，Cl－、S2－核外电子排布示意图为，故离子半径：S2－>Cl－>Na＋。(4)非金属性越强，气态氢化物的还原性越弱，热稳定性越强。(5)非金属性越强，最高价含氧酸酸性越强。[答案](1)第二周期第ⅤA族(2)Na2O22Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(3)S2－>Cl－>Na＋(4)CH4>NH3>H2O，H2O>NH3>CH4(5)H2SO4、HClO4HClO4课后训练巩固提升1.依据门捷列夫的元素周期表,人们总结出下面的元素化学性质的变化规律。该表中元素化学性质的变化表明()A.同周期元素的性质是相似的B.元素周期表中右上角的氦元素是非金属性最强的元素C.第ⅠA族元素的金属性肯定比同周期的第ⅡA族元素的金属性弱D.物质量变到一定程度必然引起质变答案:D解析:根据同周期元素性质递变,而同主族元素性质相似判断,A项错误;氦是稀有气体,性质比较稳定,氟是非金属性最强的元素,B项错误;C项不符合同周期元素的递变规律,错误。2.关于元素周期律和元素周期表的下列说法,正确的是()A.目前发现的所有元素占据了周期表里的全部位置,不可能再有新的元素被发现B.元素的性质随着原子序数的增加而呈周期性变化C.俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献D.同一主族的元素从上到下,金属性呈周期性变化答案:B解析:元素周期律是元素性质随原子序数的递增而发生周期性变化的规律,B项正确;俄国化学家门捷列夫为元素周期表的建立作出了巨大贡献;有些元素还有待于发现,新元素不断被发现,因此不能说不可能再有新元素被发现;在元素周期表中,同一主族的元素从上到下,由于原子半径逐渐增大,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,属递变性变化而不是周期性变化。3.下列说法错误的是()A.在金属与非金属的分界处可以找到半导体材料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.制造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制造耐高温和耐腐蚀合金的元素答案:C解析:制造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。4.碲(Te)是与O、S同主族的元素,位于第五周期。据此,推断碲的相关性质错误的是()A.碲的单质在常温下是固态B.碲的常见化合价是-2价、+4价、+6价C.碲可能作半导体材料D.碲的氢化物H2Te很稳定答案:D解析:第ⅥA族,从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,所以H2Te不稳定。5.Se、Br两种元素的部分信息如图所示,下列说法正确的是()A.原子半径:Br>Se>PB.还原性:S2->Se2->Br-C.Se在元素周期表中位于第四周期第ⅥA族D.Se、Br位于同一主族答案:C解析:由图示信息可知Se为34号元素,Br为35号元素,Se和Br位于同一周期且Se位于Br的左侧,原子半径:Se>Br,A、D两项错误;Se和S位于同一主族,且Se位于S的下一周期,故还原性:Se2->S2-,B项错误;由图示信息可知Se位于第四周期第ⅥA族,C项正确。6.铊(Tl)是超导体的组成成分之一,铊位于第六周期第ⅢA族,下列对铊的性质推导可能正确的是()①铊是易导电的银白色金属②Tl(OH)3是两性氢氧化物③Tl3+的氧化能力比Al3+的强④单质与稀硝酸反应生成硝酸盐A.①④ B.②③ C.① D.④答案:A解析:铊位于第六周期第ⅢA族,与Al同族,同主族元素,随着原子序数增大,原子失电子能力逐渐增强,离子的氧化性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。故①④正确。7.锗是一种重要的半导体材料,用于制造晶体管及各种电子装置,锗(Ge)是第四周期第ⅣA族元素,位于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:锗位于金属元素与非金属元素的分界线附近,金属性和非金属性都较弱,反应中既不易得到电子,也不易失去电子,常用于做半导体材料;锗化氢(GeH4)稳定性很弱;锗和硅位于同一主族,主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱,则硅的非金属性强于锗的,非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,所以锗酸的酸性比硅酸弱,为弱酸。碳酸溶于水,硅酸不溶于水,推知锗酸(H4GeO4)难溶于水。8.利用元素周期律分析,下列说法错误的是()A.Ra位于元素周期表中第七周期第ⅡA族,Ra(OH)2的碱性比Mg(OH)2的强B.As位于元素周期表中第四周期第ⅤA族,AsH3的还原性比NH3的弱C.Cs的原子半径比Na的大,其与水反应比Na与水反应更剧烈D.Cl的核电荷数比Al的大,其原子半径比Al的小答案:B解析:同主族元素从上到下,随着原子序数的增大,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,第ⅡA族元素Mg和Ra,原子序数:Ra>Mg,则碱性Ra(OH)2>Mg(OH)2,A项正确;第ⅤA族元素N和As,原子序数:N<As,则单质的氧化性N2>As,其氢化物的还原性NH3<AsH3,B项错误;Cs比Na更易失去电子,与水反应比Na与水反应更剧烈,C项正确;Al和Cl属于同周期元素,且原子序数Al<Cl,则原子半径Al>Cl,D项正确。9.已知砷的元素符号为As,原子结构示意图如下,则下列对砷的结构及性质的说法错误的是()A.砷元素的原子序数是33B.砷的最高价氧化物对应水化物是一种强酸C.三氧化二砷既有氧化性又有还原性D.非金属性:As<Br答案:B解析:原子序数=核外电子数,所以砷元素的原子序数是33,A项正确;砷的最高价氧化物对应水化物的酸性比H3PO4的酸性弱,B项错误;三氧化二砷中的As为+3价,属于中间价态,所以既有氧化性又有还原性,C项正确;砷与溴在同周期,并且原子序数Br>As,所以非金属性Br>As,D项正确。10.回答下列问题:(1)酸性:H2CO3H2SiO3。

(2)碱性:Mg(OH)2Al(OH)3。

(3)气态氢化物稳定性:H2SHCl。

(4)还原性:H2OH2S,H2SHCl。

根据以上内容可以归纳出:①元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越。

②元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越。

③元素非金属性越强,其对应气态氢化物的稳定性越。

④元素非金属性越强,其对应气态氢化物的还原性越。

答案:(1)>(2)>(3)<(4)<>①强②强③强④弱解析:(1)可根据元素非金属性强弱判断对应酸的酸性强弱;(2)金属性强弱顺序为Mg>Al,所以碱性强弱顺序为Mg(OH)2>Al(OH)3;(3)非金属性:Cl>S,所以氢化物的稳定性:HCl>H2S;(4)还原性:H2O<H2S,H2S>HCl。选考奠基素养提升1.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是()A.原子半径:X<Y<ZB.气态氢化物的稳定性:X>ZC.一定条件下Z、W都能与Mg反应形成化合物D.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>W答案:C解析:设元素Y的原子序数为y,则y+y+10=3×(y+1),解得y=7,则Y为氮元素、X为硅元素、Z为氧元素、W为氯元素。原子半径:Z<Y<X,A项错误;气态氢化物的稳定性:X<Z,B项错误;氧元素、氯元素都能与Mg形成化合物,分别为MgO和MgCl2,C项正确;最高价氧化物对应水化物的酸性:Y<W,D项错误。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