1.3 课时3 预测元素及其化合物的性质 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第二册
文档属性
| 名称 | 1.3 课时3 预测元素及其化合物的性质 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 284.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-06 21:02:37 | ||
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文档简介
1.3 课时3 预测元素及其化合物的性质
【学习目标】
1.能根据学过的一些典型元素的性质预测同主族其他元素的性质。
2.了解元素周期表的应用。
【自主预习】
一、多角度认识硅及其化合物的性质
硅及其化合物 化学性质预测 预测依据
硅(Si) 硅元素位于元素周期表中第3周期ⅣA族 硅原子的最外层有4个电子,最高化合价为+4价,最低化合价为-4价, 硅的原子得电子能力比同周期磷元素 , 硅的原子得电子能力比同主族碳元素 元素原子结构的特点和元素在元素周期表中的位置
二氧 化硅 (SiO2) 具有 氧化物的性质,能与碱溶液(如NaOH溶液)反应,反应的化学方程式:SiO2+2NaOH +H2O。高温时能与碱性氧化物(如CaO)反应,反应的化学方程式:SiO2+CaOCaSiO3 物质类别
二氧化硅中硅元素的化合价为+4价,具有 ,能与某些还原剂(如碳)在高温下反应,反应的化学方程式:SiO2+2CSi+2CO↑ 元素化合价
硅酸 (H2SiO3) 具有酸的性质,能与碱溶液(如NaOH溶液)反应,反应的化学方程式:H2SiO3+2NaOH +2H2O。酸性比碳酸、磷酸 物质类别
硅酸钠 (Na2SiO3) 能与酸溶液(如HCl溶液)反应,反应的化学方程式:Na2SiO3+2HCl +2NaCl 元素在元素周期表中的位置
二、元素周期表的分区和化合价规律
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和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线,斜线的左边是 元素,右边是 元素。
(2)分界线附近的元素,既能表现出一定的原子失电子能力,又能表现出一定的原子得电子能力,故元素的原子失电子能力和原子得电子能力之间没有严格的界线。
2.元素化合价与元素在元素周期表中位置的关系
(1)主族元素最高正化合价(O、F除外)= = 。
(2)非金属元素的化合价
①最高正价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数(O、F除外)。
②最低负价等于使它达到8电子(H为2电子)稳定结构所需要得到的电子数。
③最高正价与最低负价绝对值之和等于8(O、F除外,H为2)。
三、元素周期表和元素周期律的应用
1.在科技生产中的应用
2.依据元素“位—构—性”关系推断
(1)由元素原子或离子的核外电子排布推断
核外电子排布电子层数、最外层电子数周期序数、族序数元素单质及其化合物的性质
(2)由元素单质或化合物的性质(特性)推断
元素单质及化合物的性质元素名称或符号原子结构:电子层数和最外层电子数元素在元素周期表中的位置
(3)由元素在元素周期表中的位置推断
【答案】一、弱 弱 酸性 Na2SiO3 氧化性 Na2SiO3 弱 H2SiO3↓
二、1.①增强 ②减弱 ③增强 ④增强
⑤Al ⑥Si ⑦金属 ⑧非金属 (1)金属 非金属
2.主族序数 最外层电子数
三、1.催化剂
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)石英、水晶、沙子的主要成分都是二氧化硅。 ( )
(2)SiO2是一种空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大。 ( )
(3)SiO2是制作半导体的材料,Si是制作光纤的材料。 ( )
(4)氢氟酸不能存放在玻璃瓶中,要用塑料瓶存放。 ( )
(5)SiO2既能和NaOH反应,又能和HF反应,所以二氧化硅属于两性氧化物。 ( )
(6)53号元素位于周期表中第5周期ⅦA族。 ( )
(7)在金属元素区域可以寻找制备新型农药的元素。 ( )
(8)在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀材料的元素。 ( )
(9)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。 ( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)√ (9)√
2.CO2与酸不反应,SiO2是否与酸反应
【答案】SiO2只能与氢氟酸反应。
3.实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞,而不用玻璃塞
【答案】玻璃中含有SiO2,SiO2会与NaOH反应生成有黏性的Na2SiO3,会使瓶塞与瓶口粘在一起,不易打开。
4.初中化学中提到,制造玻璃时发生反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑。该反应能否说明H2SiO3的酸性比H2CO3强 为什么
【答案】不能。SiO2与Na2CO3反应是在高温条件下进行的,且生成的产物是CO2气体,可以脱离反应体系,促使反应正向进行,并不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3。
5.农药六六六急性毒性较小,各同分异构体的毒性又以γ-六六六最大。六六六进入机体后主要蓄积于中枢神经和脂肪组织中,刺激大脑运动及小脑。
(1)制取农药的元素主要在元素周期表的什么位置
(2)氯元素的原子得电子能力弱于氟元素,所以其最高价氧化物对应的水化物的酸性也弱于氟元素的。这种说法是否正确
【答案】(1)在元素周期表的右上角。
(2)不正确。氟元素无正价,不存在最高价氧化物对应的水化物。
【合作探究】
任务1 预测硅及其化合物的性质
情境导入 在2023年5月23日举行的第十六届国际太阳能光伏与智慧能源大会上,内蒙古自治区包头市被全球绿色能源理事会颁授“世界绿色硅都”称号,这也是大会举办16年来唯一一次给地方政府进行授牌,惊艳了这场全球规模最大的光伏盛会。
问题生成
1.什么是半导体材料 应用最广泛的半导体材料是哪种物质
【答案】特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料;现在应用最广泛的半导体材料是硅。
2.碳与硅的最外层电子数均为4,且碳比硅活泼,如何证明碳的原子得电子能力强于硅 举例说明。
【答案】可以比较SiH4和CH4的热稳定性,也可以把二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中制得硅酸来证明(答案合理均可)。
3.如何利用二氧化硅制取纯硅
【答案】SiO2+2CSi+2CO↑,Si+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si+4HCl
4.二氧化硅是酸性氧化物,它可以跟碱反应,请用化学方程式表示该性质。
【答案】SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
5.为什么CO2和SiO2在化学性质上具有一定的相似性而物理性质差异很大
【答案】SiO2和CO2均属于酸性氧化物,故化学性质相似。CO2是由分子构成的,而SiO2是空间立体网状结构,故二者物理性质差异大。
【核心归纳】
1.硅的化学性质
(1)在常温下不活泼,但能与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4↑+2H2↑。
(2)加热条件下能与O2、Cl2等反应:Si+O2SiO2;Si+2Cl2SiCl4。
2.二氧化碳与二氧化硅的性质比较
物质 二氧化硅 二氧化碳
存在 存在于岩石、沙子、石英、水晶、硅藻土中 空气中,燃料的燃烧产物
物理性质 固体,难溶于水,熔、沸点高,硬度大 通常情况下为无色无味气体,密度比空气大
①与水反应 不反应 CO2+H2OH2CO3
②与酸反应 只与氢氟酸反应 SiO2+4HFSiF4↑+2H2O 不反应
③与碱液 (NaOH) 反应 SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2+2NaOHNa2CO3+H2O或CO2+NaOHNaHCO3
④与碱性 氧化物反应 如与CaO反应: SiO2+CaOCaSiO3 如与Na2O反应: CO2+Na2ONa2CO3
⑤与碳反应 SiO2+2CSi+2CO↑ CO2+C2CO
用途 制饰品、坩埚、光导纤维 干冰用于人工降雨
【典型例题】
【例1】 下列关于硅和二氧化硅的说法不正确的是( )。
A.晶体硅呈灰黑色,是具有金属光泽、硬而脆的固体
B.硅的化学性质很稳定,但自然界里无游离态的硅存在,常温下可与其他物质发生反应
C.硅和二氧化硅都能与NaOH溶液反应
D.工业上用焦炭在高温条件下还原二氧化硅来制备硅,说明通常情况下还原性C>Si
【答案】D
【解析】通常情况下还原性C【例2】 下列关于硅酸的说法正确的是( )。
A.硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得
B.可用反应Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸
C.因为硅酸难溶于水,所以它不能与NaOH溶液反应
D.干燥剂“硅胶”的主要化学成分是硅酸
【答案】B
【解析】A项,SiO2不溶于水,也不与水反应;C项,硅酸能溶于NaOH;D项,“硅胶”的主要成分是SiO2。
任务2 探究元素“位、构、性”的关系
情境导入 1875年,法国化学家布瓦博德朗在对铝和铊的光谱性质进行研究时,意外地发现两条从未见过的紫色谱线,他肯定这是由一种新的元素产生的,到了11月,布瓦博德朗制得了纯净的这种新元素的单质——镓,这种物质最吸引人的地方是,将其放在手中,它就会自动熔化为液体。它的熔点仅有29.8 ℃。镓可以和铟、锡用于制作新型的镓铟锡温度计,代替有毒的水银温度计。
问题生成
1.镓的原子序数是31,与铝同主族,写出其在元素周期表中的位置。试从原子结构的角度解释镓与铝性质相似的原因。通常采用什么方法冶炼金属镓
【答案】镓位于第4周期ⅢA族;由于镓与铝同主族,原子最外层电子数都是3,因此镓与铝性质相似;同主族自上而下元素的原子失电子能力逐渐增强,因此镓的原子失电子能力强于铝,所以冶炼金属镓通常采用的方法是电解法。
2.镓的最高正化合价是多少 镓的最高价氧化物和氢氧化物分别是什么 写出镓的最高价氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式。
【答案】+3;Ga2O3和Ga(OH)3;Ga(OH)3+NaOHNaGaO2+2H2O。
【核心归纳】
元素的原子结构、元素位置和元素性质三者之间的关系
1.原子结构与元素在周期表中位置的关系
结构位置
2.原子结构与元素性质的关系
3.位置、结构和性质的关系
【典型例题】
【例3】 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
B.还原性:S2->Se2->Br-
C.Se在元素周期表中位于第4周期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。
【例4】 短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示,下列说法正确的是( )。
A.X、Y、Z三种元素中,X的原子得电子能力最强
B.Y的氢化物的稳定性比Z的氢化物弱
C.Y的最高正化合价为+7
D.X的单质的熔点比Z的低
【答案】D
【解析】由题目信息(短周期图示位置关系),可确定X、Y、Z三种元素分别为He、F、S。A项,原子得电子能力最强的是F,错误;B项,HF比H2S更稳定,错误;C项,元素F无正化合价,错误;D项,因常温常压下He为气体,S为固体,正确。
【解题方法】
1.结构与位置互推是解题的基础
(1)掌握四个关系式
①电子层数=周期数。
②质子数=原子序数。
③主族元素原子最外层电子数=主族序数。
④主族元素的最高正价=族序数(O、F除外),最低负价=主族序数-8(H为主族序数-2)。
(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律
①各周期元素种类数(分别为2、8、8、18、18、32、32)。
②稀有气体元素原子序数(分别为2、10、18、36、54、86、118)和所在周期(分别在第1到第7周期)。
③同族上下相邻元素原子序数的关系(相差2、8、18、32、32)。
④同周期ⅡA族与ⅢA族元素原子序数差值(有1、11、25等情况)。
2.性质与位置互推是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:
(1)原子半径。
(2)元素的主要化合价。
(3)元素的原子得失电子能力。
(4)单质的氧化性、还原性。
(5)气态氢化物的稳定性。
(6)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。
(7)金属从H2O或酸中置换氢的难易程度。
3.结构和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原子的原子失电子能力和原子得电子能力强弱。
(2)同主族元素最外层电子数相同,化学性质相似。
(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点。
(4)判断元素原子失电子能力和原子得电子能力强弱。
【随堂检测】
1.铊是超导材料的组成元素之一,铊在元素周期表中位于第6周期,与铝是同主族元素,元素符号是Tl。以下对铊的单质及其化合物的性质推断中,不正确的是( )。
A.铊是易导电的银白色金属
B.铊能生成+3价的离子
C.Tl3+的氧化性比Al3+强
D.氢氧化铊的碱性比氢氧化铝强
【答案】C
【解析】铝为银白色金属,Tl与Al同主族,则铊是易导电的银白色金属,A项正确;第ⅢA族元素的最高价为+3价,且为金属元素,则能生成+3价离子,B项正确;同主族元素从上到下原子失电子能力逐渐增强,原子失电子能力:Tl>Al,则Tl3+的氧化性比Al3+弱,C项错误;同主族元素从上到下原子失电子能力逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,则Tl(OH)3的碱性比Al(OH)3强,D项正确。
2.下列关于SiO2和CO2的说法不正确的是( )。
A.SiO2的沸点比CO2高
B.CO2与SiO2化学式虽然相似,但CO2与SiO2的物理性质有很大区别
C.CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸
D.CO2和SiO2均能与氢氧化钠溶液反应生成相应的盐和水
【答案】C
【解析】由常温下二氧化硅为固体,而二氧化碳为气体可知,A项正确;由CO2与SiO2的状态可知,B项正确;CO2可溶于水生成H2CO3,但SiO2不溶于水也不与水反应,C项错误。
3.砷为第4周期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.砷在通常状况下是固体
B.可以有-3、+3、+5等多种化合价
C.As2O5对应水化物的酸性比H3PO4弱
D.砷的氧化性比磷强
【答案】D
【解析】由砷在周期表中的位置可知砷与磷同主族,且在磷的下一周期。磷为固体,砷应为固体;磷有-3、+3、+5等多种化合价,砷为非金属,与磷的主要化合价相同;同一主族元素,由上到下原子得电子能力逐渐减弱,故最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱。
4.元素周期表中元素硫、氯、硒的位置如图所示,请根据元素周期表、元素周期律有关知识,预测元素及化合物的性质。
(1)原子半径:Cl (填“>”或“<”,下同),S Se。
(2)原子得电子能力:Cl S Se。
(3)单质的氧化性:Cl2 S Se。
(4)气态氢化物的稳定性:HCl H2S H2Se。
(5)最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4 H2SO4。
(6)SO2和SO3都是酸性氧化物,都能与碱反应生成相应的盐,试写出SeO2和SeO3分别与氢氧化钠反应的化学方程式 ,
。
【答案】(1)< <
(2)> >
(3)> >
(4)> >
(5)>
(6)2NaOH+SeO2Na2SeO3+H2O 2NaOH+SeO3Na2SeO4+H2O
5.根据元素周期表1~20号元素的性质和递变规律,回答下列问题:
(1)属于金属元素的有 种,其中原子失电子能力最强的元素与氧结合成的化合物为 (填两种化合物的化学式)。
(2)正化合价最高的元素是 ,其最高正化合价为 。
(3)单质既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是 ,其最高价氧化物对应的水化物具有 (填“酸性”、“碱性”或“两性”)。
(4)第3周期中,原子半径最大的是(稀有气体元素除外) 。
(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性: (填化学式)> 。
【答案】(1)7 K2O、K2O2(KO2也可以)
(2)氯(或Cl) +7 (3)Al 两性
(4)Na (5)NH3 SiH4
2
【学习目标】
1.能根据学过的一些典型元素的性质预测同主族其他元素的性质。
2.了解元素周期表的应用。
【自主预习】
一、多角度认识硅及其化合物的性质
硅及其化合物 化学性质预测 预测依据
硅(Si) 硅元素位于元素周期表中第3周期ⅣA族 硅原子的最外层有4个电子,最高化合价为+4价,最低化合价为-4价, 硅的原子得电子能力比同周期磷元素 , 硅的原子得电子能力比同主族碳元素 元素原子结构的特点和元素在元素周期表中的位置
二氧 化硅 (SiO2) 具有 氧化物的性质,能与碱溶液(如NaOH溶液)反应,反应的化学方程式:SiO2+2NaOH +H2O。高温时能与碱性氧化物(如CaO)反应,反应的化学方程式:SiO2+CaOCaSiO3 物质类别
二氧化硅中硅元素的化合价为+4价,具有 ,能与某些还原剂(如碳)在高温下反应,反应的化学方程式:SiO2+2CSi+2CO↑ 元素化合价
硅酸 (H2SiO3) 具有酸的性质,能与碱溶液(如NaOH溶液)反应,反应的化学方程式:H2SiO3+2NaOH +2H2O。酸性比碳酸、磷酸 物质类别
硅酸钠 (Na2SiO3) 能与酸溶液(如HCl溶液)反应,反应的化学方程式:Na2SiO3+2HCl +2NaCl 元素在元素周期表中的位置
二、元素周期表的分区和化合价规律
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和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线,斜线的左边是 元素,右边是 元素。
(2)分界线附近的元素,既能表现出一定的原子失电子能力,又能表现出一定的原子得电子能力,故元素的原子失电子能力和原子得电子能力之间没有严格的界线。
2.元素化合价与元素在元素周期表中位置的关系
(1)主族元素最高正化合价(O、F除外)= = 。
(2)非金属元素的化合价
①最高正价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数(O、F除外)。
②最低负价等于使它达到8电子(H为2电子)稳定结构所需要得到的电子数。
③最高正价与最低负价绝对值之和等于8(O、F除外,H为2)。
三、元素周期表和元素周期律的应用
1.在科技生产中的应用
2.依据元素“位—构—性”关系推断
(1)由元素原子或离子的核外电子排布推断
核外电子排布电子层数、最外层电子数周期序数、族序数元素单质及其化合物的性质
(2)由元素单质或化合物的性质(特性)推断
元素单质及化合物的性质元素名称或符号原子结构:电子层数和最外层电子数元素在元素周期表中的位置
(3)由元素在元素周期表中的位置推断
【答案】一、弱 弱 酸性 Na2SiO3 氧化性 Na2SiO3 弱 H2SiO3↓
二、1.①增强 ②减弱 ③增强 ④增强
⑤Al ⑥Si ⑦金属 ⑧非金属 (1)金属 非金属
2.主族序数 最外层电子数
三、1.催化剂
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)石英、水晶、沙子的主要成分都是二氧化硅。 ( )
(2)SiO2是一种空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大。 ( )
(3)SiO2是制作半导体的材料,Si是制作光纤的材料。 ( )
(4)氢氟酸不能存放在玻璃瓶中,要用塑料瓶存放。 ( )
(5)SiO2既能和NaOH反应,又能和HF反应,所以二氧化硅属于两性氧化物。 ( )
(6)53号元素位于周期表中第5周期ⅦA族。 ( )
(7)在金属元素区域可以寻找制备新型农药的元素。 ( )
(8)在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀材料的元素。 ( )
(9)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。 ( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)√ (9)√
2.CO2与酸不反应,SiO2是否与酸反应
【答案】SiO2只能与氢氟酸反应。
3.实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞,而不用玻璃塞
【答案】玻璃中含有SiO2,SiO2会与NaOH反应生成有黏性的Na2SiO3,会使瓶塞与瓶口粘在一起,不易打开。
4.初中化学中提到,制造玻璃时发生反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑。该反应能否说明H2SiO3的酸性比H2CO3强 为什么
【答案】不能。SiO2与Na2CO3反应是在高温条件下进行的,且生成的产物是CO2气体,可以脱离反应体系,促使反应正向进行,并不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3。
5.农药六六六急性毒性较小,各同分异构体的毒性又以γ-六六六最大。六六六进入机体后主要蓄积于中枢神经和脂肪组织中,刺激大脑运动及小脑。
(1)制取农药的元素主要在元素周期表的什么位置
(2)氯元素的原子得电子能力弱于氟元素,所以其最高价氧化物对应的水化物的酸性也弱于氟元素的。这种说法是否正确
【答案】(1)在元素周期表的右上角。
(2)不正确。氟元素无正价,不存在最高价氧化物对应的水化物。
【合作探究】
任务1 预测硅及其化合物的性质
情境导入 在2023年5月23日举行的第十六届国际太阳能光伏与智慧能源大会上,内蒙古自治区包头市被全球绿色能源理事会颁授“世界绿色硅都”称号,这也是大会举办16年来唯一一次给地方政府进行授牌,惊艳了这场全球规模最大的光伏盛会。
问题生成
1.什么是半导体材料 应用最广泛的半导体材料是哪种物质
【答案】特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料;现在应用最广泛的半导体材料是硅。
2.碳与硅的最外层电子数均为4,且碳比硅活泼,如何证明碳的原子得电子能力强于硅 举例说明。
【答案】可以比较SiH4和CH4的热稳定性,也可以把二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中制得硅酸来证明(答案合理均可)。
3.如何利用二氧化硅制取纯硅
【答案】SiO2+2CSi+2CO↑,Si+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si+4HCl
4.二氧化硅是酸性氧化物,它可以跟碱反应,请用化学方程式表示该性质。
【答案】SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
5.为什么CO2和SiO2在化学性质上具有一定的相似性而物理性质差异很大
【答案】SiO2和CO2均属于酸性氧化物,故化学性质相似。CO2是由分子构成的,而SiO2是空间立体网状结构,故二者物理性质差异大。
【核心归纳】
1.硅的化学性质
(1)在常温下不活泼,但能与氢氟酸反应:Si+4HFSiF4↑+2H2↑。
(2)加热条件下能与O2、Cl2等反应:Si+O2SiO2;Si+2Cl2SiCl4。
2.二氧化碳与二氧化硅的性质比较
物质 二氧化硅 二氧化碳
存在 存在于岩石、沙子、石英、水晶、硅藻土中 空气中,燃料的燃烧产物
物理性质 固体,难溶于水,熔、沸点高,硬度大 通常情况下为无色无味气体,密度比空气大
①与水反应 不反应 CO2+H2OH2CO3
②与酸反应 只与氢氟酸反应 SiO2+4HFSiF4↑+2H2O 不反应
③与碱液 (NaOH) 反应 SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2+2NaOHNa2CO3+H2O或CO2+NaOHNaHCO3
④与碱性 氧化物反应 如与CaO反应: SiO2+CaOCaSiO3 如与Na2O反应: CO2+Na2ONa2CO3
⑤与碳反应 SiO2+2CSi+2CO↑ CO2+C2CO
用途 制饰品、坩埚、光导纤维 干冰用于人工降雨
【典型例题】
【例1】 下列关于硅和二氧化硅的说法不正确的是( )。
A.晶体硅呈灰黑色,是具有金属光泽、硬而脆的固体
B.硅的化学性质很稳定,但自然界里无游离态的硅存在,常温下可与其他物质发生反应
C.硅和二氧化硅都能与NaOH溶液反应
D.工业上用焦炭在高温条件下还原二氧化硅来制备硅,说明通常情况下还原性C>Si
【答案】D
【解析】通常情况下还原性C
A.硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得
B.可用反应Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸
C.因为硅酸难溶于水,所以它不能与NaOH溶液反应
D.干燥剂“硅胶”的主要化学成分是硅酸
【答案】B
【解析】A项,SiO2不溶于水,也不与水反应;C项,硅酸能溶于NaOH;D项,“硅胶”的主要成分是SiO2。
任务2 探究元素“位、构、性”的关系
情境导入 1875年,法国化学家布瓦博德朗在对铝和铊的光谱性质进行研究时,意外地发现两条从未见过的紫色谱线,他肯定这是由一种新的元素产生的,到了11月,布瓦博德朗制得了纯净的这种新元素的单质——镓,这种物质最吸引人的地方是,将其放在手中,它就会自动熔化为液体。它的熔点仅有29.8 ℃。镓可以和铟、锡用于制作新型的镓铟锡温度计,代替有毒的水银温度计。
问题生成
1.镓的原子序数是31,与铝同主族,写出其在元素周期表中的位置。试从原子结构的角度解释镓与铝性质相似的原因。通常采用什么方法冶炼金属镓
【答案】镓位于第4周期ⅢA族;由于镓与铝同主族,原子最外层电子数都是3,因此镓与铝性质相似;同主族自上而下元素的原子失电子能力逐渐增强,因此镓的原子失电子能力强于铝,所以冶炼金属镓通常采用的方法是电解法。
2.镓的最高正化合价是多少 镓的最高价氧化物和氢氧化物分别是什么 写出镓的最高价氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式。
【答案】+3;Ga2O3和Ga(OH)3;Ga(OH)3+NaOHNaGaO2+2H2O。
【核心归纳】
元素的原子结构、元素位置和元素性质三者之间的关系
1.原子结构与元素在周期表中位置的关系
结构位置
2.原子结构与元素性质的关系
3.位置、结构和性质的关系
【典型例题】
【例3】 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
B.还原性:S2->Se2->Br-
C.Se在元素周期表中位于第4周期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。
【例4】 短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示,下列说法正确的是( )。
A.X、Y、Z三种元素中,X的原子得电子能力最强
B.Y的氢化物的稳定性比Z的氢化物弱
C.Y的最高正化合价为+7
D.X的单质的熔点比Z的低
【答案】D
【解析】由题目信息(短周期图示位置关系),可确定X、Y、Z三种元素分别为He、F、S。A项,原子得电子能力最强的是F,错误;B项,HF比H2S更稳定,错误;C项,元素F无正化合价,错误;D项,因常温常压下He为气体,S为固体,正确。
【解题方法】
1.结构与位置互推是解题的基础
(1)掌握四个关系式
①电子层数=周期数。
②质子数=原子序数。
③主族元素原子最外层电子数=主族序数。
④主族元素的最高正价=族序数(O、F除外),最低负价=主族序数-8(H为主族序数-2)。
(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律
①各周期元素种类数(分别为2、8、8、18、18、32、32)。
②稀有气体元素原子序数(分别为2、10、18、36、54、86、118)和所在周期(分别在第1到第7周期)。
③同族上下相邻元素原子序数的关系(相差2、8、18、32、32)。
④同周期ⅡA族与ⅢA族元素原子序数差值(有1、11、25等情况)。
2.性质与位置互推是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:
(1)原子半径。
(2)元素的主要化合价。
(3)元素的原子得失电子能力。
(4)单质的氧化性、还原性。
(5)气态氢化物的稳定性。
(6)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。
(7)金属从H2O或酸中置换氢的难易程度。
3.结构和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原子的原子失电子能力和原子得电子能力强弱。
(2)同主族元素最外层电子数相同,化学性质相似。
(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点。
(4)判断元素原子失电子能力和原子得电子能力强弱。
【随堂检测】
1.铊是超导材料的组成元素之一,铊在元素周期表中位于第6周期,与铝是同主族元素,元素符号是Tl。以下对铊的单质及其化合物的性质推断中,不正确的是( )。
A.铊是易导电的银白色金属
B.铊能生成+3价的离子
C.Tl3+的氧化性比Al3+强
D.氢氧化铊的碱性比氢氧化铝强
【答案】C
【解析】铝为银白色金属,Tl与Al同主族,则铊是易导电的银白色金属,A项正确;第ⅢA族元素的最高价为+3价,且为金属元素,则能生成+3价离子,B项正确;同主族元素从上到下原子失电子能力逐渐增强,原子失电子能力:Tl>Al,则Tl3+的氧化性比Al3+弱,C项错误;同主族元素从上到下原子失电子能力逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,则Tl(OH)3的碱性比Al(OH)3强,D项正确。
2.下列关于SiO2和CO2的说法不正确的是( )。
A.SiO2的沸点比CO2高
B.CO2与SiO2化学式虽然相似,但CO2与SiO2的物理性质有很大区别
C.CO2和SiO2均能和水反应生成相应的酸
D.CO2和SiO2均能与氢氧化钠溶液反应生成相应的盐和水
【答案】C
【解析】由常温下二氧化硅为固体,而二氧化碳为气体可知,A项正确;由CO2与SiO2的状态可知,B项正确;CO2可溶于水生成H2CO3,但SiO2不溶于水也不与水反应,C项错误。
3.砷为第4周期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.砷在通常状况下是固体
B.可以有-3、+3、+5等多种化合价
C.As2O5对应水化物的酸性比H3PO4弱
D.砷的氧化性比磷强
【答案】D
【解析】由砷在周期表中的位置可知砷与磷同主族,且在磷的下一周期。磷为固体,砷应为固体;磷有-3、+3、+5等多种化合价,砷为非金属,与磷的主要化合价相同;同一主族元素,由上到下原子得电子能力逐渐减弱,故最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱。
4.元素周期表中元素硫、氯、硒的位置如图所示,请根据元素周期表、元素周期律有关知识,预测元素及化合物的性质。
(1)原子半径:Cl (填“>”或“<”,下同),S Se。
(2)原子得电子能力:Cl S Se。
(3)单质的氧化性:Cl2 S Se。
(4)气态氢化物的稳定性:HCl H2S H2Se。
(5)最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4 H2SO4。
(6)SO2和SO3都是酸性氧化物,都能与碱反应生成相应的盐,试写出SeO2和SeO3分别与氢氧化钠反应的化学方程式 ,
。
【答案】(1)< <
(2)> >
(3)> >
(4)> >
(5)>
(6)2NaOH+SeO2Na2SeO3+H2O 2NaOH+SeO3Na2SeO4+H2O
5.根据元素周期表1~20号元素的性质和递变规律,回答下列问题:
(1)属于金属元素的有 种,其中原子失电子能力最强的元素与氧结合成的化合物为 (填两种化合物的化学式)。
(2)正化合价最高的元素是 ,其最高正化合价为 。
(3)单质既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应的是 ,其最高价氧化物对应的水化物具有 (填“酸性”、“碱性”或“两性”)。
(4)第3周期中,原子半径最大的是(稀有气体元素除外) 。
(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性: (填化学式)> 。
【答案】(1)7 K2O、K2O2(KO2也可以)
(2)氯(或Cl) +7 (3)Al 两性
(4)Na (5)NH3 SiH4
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