5.1 第3课时 元素周期表的应用 学案（含解析） 2023-2024学年高一化学苏教版（2020）必修第一册

5.1 第3课时　元素周期表的应用
【学习目标】
1.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。
2.能结合有关资料说明元素周期律(表)对合成新物质、寻找新材料的指导作用。
3.通过1~18号元素性质的实验探究,得出“位置-结构-性质”之间的关系,培养学生科学探究与创新意识的学科素养。
【合作探究】
任务　元素周期表的应用
【新知生成】
1.帮助我们更好地学习和研究化学
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置,而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特点,我们可以根据元素在周期表中的　　　　,推测元素的　　　　,预测其　　　　。
2.借助元素周期表研究、合成有特定性质的新物质
(1)在金属和非金属的分界线附近寻找半导体材料,如　　　　等。
(2)在过渡元素(　　　　)中寻找各种优良的　　　　和耐高温、耐腐蚀的材料。
3.已知某元素原子结构示意图为,分析该元素在周期表中的位置,预测该元素的性质。
4.总结元素原子结构、元素在周期表中的位置和元素的主要性质三者之间的关系。
【答案】1.位置　原子结构　主要性质　2.(1)锗、硒、硅　(2)副族和Ⅷ族　催化剂　3.第四周期ⅥA族。该元素属于非金属元素,其单质的氧化性比硫弱;最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱;常见的化合价有-2价、+4价、+6价,其中-2价及+4价的化合物具有较强的还原性等。
4.
【核心突破】
典例　已知W、X、Y三种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示,其中,W、X、Y三种元素原子核外电子数之和等于X的质量数,X原子核内质子数和中子数相等。下列叙述不正确的是(　　)。
A.三种元素原子半径:WB.W的最高价氧化物对应的水化物具有强酸性,气态氢化物的水溶液具有弱碱性
C.X元素的氧化物、氢化物的水溶液都呈酸性
D.Y是非金属性最强的元素
【答案】A
【解析】设X的质子数为Z,因为W、X、Y三种元素都是短周期元素,所以W的质子数为(Z-9),核外电子数为(Z-9);Y的质子数为(Z-7),核外电子数为(Z-7)。而X原子核内质子数和中子数相等,则X原子的质量数为2Z,所以(Z-9)+Z+(Z-7)=2Z,解得Z=16。因此X是硫元素,W是氮元素,Y是氟元素。它们的原子半径大小顺序为r(S)>r(N)>r(F)。氮元素的最高价氧化物对应的水化物是硝酸,它是一种强酸,氮元素的气态氢化物是氨气(NH3),NH3溶于水生成的一水合氨是一种弱碱。硫元素的氧化物有SO2、SO3,它们的水溶液分别是亚硫酸、硫酸溶液,均显酸性;硫元素的氢化物是硫化氢,其水溶液是氢硫酸,显酸性。Y是F,是非金属性最强的元素。
归纳总结
建立“位、构、性”关系模型
1.结构与位置的关系
结构位置
2.结构与性质的关系
结构性质
3.位置、结构和性质的关系
训练　短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.元素X和元素Z的最高正化合价的数值之和等于8
B.原子半径:r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W)>r(Q)
C.Y2-和Z3+的核外电子数和电子层数都不相同
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Q
【答案】A
【解析】据图可以推出,X为N元素,Y为O元素,Z为Al元素,W为S元素,Q为Cl元素。N的最高正化合价为+5,Al的最高正化合价为+3,其数值之和为8,A项正确;原子半径应为r(Z)>r(W)>r(Q)>r(X)>r(Y),B项错误;O2-与Al3+的核外电子数和电子层数均相同,C项错误;S的最高价氧化物对应水化物(H2SO4)的酸性弱于Cl的最高价氧化物对应水化物(HClO4)的酸性,D项错误。
课堂小结
【随堂检测】
1. 在元素周期表中金属与非金属分界线附近能找到(　　)。
A.制农药的元素
B.制半导体的元素
C.制催化剂的元素
D.制耐高温合金材料的元素
【答案】B
【解析】在周期表中金属与非金属分界线附近的元素既有金属性,又有非金属性,可用作半导体材料。
2.“神舟十一号”飞船使用的砷化镓(GaAs)太阳能电池是我国自主研发、生产的产品。在元素周期表中P与As同主族,Al与Ga同主族,Ga与As同周期,下列说法错误的是(　　)。
A.酸性:H3AsO4B.还原性:AsH3>PH3
C.原子半径:Ga>As
D.失电子能力:Ga【答案】D
【解析】P与As同主族,电子层数As比P多,故非金属性:AsPH3,B项正确;Ga、As同周期,且As的核电荷数更大,故原子半径:Ga>As,C项正确;Ga的原子半径大、核电荷数更小,故失电子能力:Ga>As,D项错误。
3.短周期中三种元素a、b、c在周期表中的位置如图所示,下列有关这三种元素的叙述正确的是(　　)。
A.a是一种活泼的非金属元素
B.c的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸
C.b的氢化物不稳定
D.b元素的最高化合价为+7价
【答案】B
4.元素周期表与元素周期律在学习、研究中有很重要的作用。下表是5种元素的相关信息,W、X都位于第三周期。
元素 信息
Q 地壳中含量最高的元素
W 最高化合价为+7
X 在本周期中原子半径最大
Y 焰色反应(透过蓝色钴玻璃)火焰呈紫色
(1)Q在周期表中的位置是　　　　　　　　,W元素的名称为　　　　。
(2)写出W单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)Q、W、X、Y四种元素的原子半径由小到大的顺序为　　　　　　　　(用元素符号表示)。
(4)Q、W、X的简单离子半径由大到小的顺序为　　　　　　　　。
(5)W的最高价氧化物对应的水化物的化学式是　　　　　　　。
(6)Y单质与水反应的离子方程式是　 。
【答案】(1)第二周期ⅥA族　氯
(2)Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(3)O(4)Cl->O2->Na+
(5)HClO4
(6)2K+2H2O2K++2OH-+H2↑
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