2024-2025学年人教版必修第一册 4.2.2元素周期表和元素周期律的应用 学案（含答案）

第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
素养要求
1.了解元素周期表的分区，理解元素的化合价与元素周期表的位置关系。
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，建立元素确定的思维模型。
3．能结合有关资料说明元素周期律(表)对合成新物质、制造新材料的指导作用，培养“科学态度与社会责任”的学科核心素养。
分点突破一　元素周期表和元素周期律的应用
1．金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律
(1)
(2)第二、三、四、五、六周期主族元素中，依次有______________种金属元素，有______________种非金属元素。
(3)分界线附近元素的性质：既表现一定的________性，又能表现出一定的________性。
2．元素的化合价与元素在周期表中的位置关系
(1)价电子：与元素________有密切关系的电子。
①主族元素价电子：原子的________电子。
②过渡元素价电子：原子的________________电子。
(2)化合价规律(氧、氟除外)
①主族元素：元素的最高正化合价＝________＝______________。
②非金属元素：________________＋|最低负化合价|＝8。(H的最高正价与最低负价绝对值之和为2)
3．元素周期表和元素周期律的应用
(1)对化学研究的指导作用
(2)对社会生产的指导作用
①在周期表中金属与非金属的分界处可以找到________材料，如硅、锗、镓等。
②研究周期表中与________________等元素位置靠近的元素，制造新品种农药。
③在________中寻找制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素。
特别提醒　(1)在分界线左侧还有一种非金属元素——氢。
(2)元素周期表中左下方是金属性最强的元素Cs(Fr是放射性元素，除外)，碱性最强的碱是CsOH；右上方是非金属性最强的元素F，但无机含氧酸中酸性最强的为HClO4。
(3)由于金属元素与非金属元素之间没有严格的界限，因此位于分界线附近的元素既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)氮元素的最高正价与最低负价绝对值之差为2。(　　)
(2)第ⅥA族的所有元素的最高正价均为＋6价。(　　)
(3)元素的原子得电子越多，非金属性越强；失电子越多，金属性越强。(　　)
(4)原子最外层电子数大于3(小于8)的元素一定是非金属元素。(　　)
(5)元素周期表中位于金属与非金属元素分界线附近的元素属于过渡元素。(　　)
2．某主族元素R的最高化合价与最低化合价的代数和为4，下列叙述不正确的是 (　　)
A．R的气态氢化物为RH2
B．R的最高价氧化物对应的水化物为H2RO4
C．R可能是第ⅥA族元素
D．R的最高价氧化物为RO3
3．镭是元素周期表中第七周期第ⅡA族元素，下列关于镭的性质描述中不正确的是(　　)
A．在化合物中呈＋2价
B．单质能和水反应，放出氢气
C．镭比钙的金属性弱
D．碳酸镭难溶于水
4．现有下列短周期元素性质的数据，下列说法正确的是(　　)
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
原子半径 (10－10 m) 0.74 1.60 1.52 1.10 0.99 1.86 0.75 0.82
最高或最 低化合价 －2 ＋2 ＋1 ＋5； －3 ＋7； －1 ＋1 ＋5； －3 ＋3
A.⑧号元素为铝元素
B．②、③ 2种元素处于同一周期
C．上述8种元素中元素⑤的最高价氧化物对应的水化物的酸性最强
D.④元素的气态氢化物的稳定性比⑦元素的氢化物强
5．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分界线附近
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
6．我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等九种元素的相对原子质量，得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。
(1)它位于元素周期表中第________周期第________族。
(2)锗类似于铝，能溶于氢氧化钠溶液，其主要原因是________(填序号)。
①它与硅位于同一主族
②它位于周期表中金属与非金属分界线附近
③它位于边界线附近
④它是两性物质
(3)材料科学是目前全世界研究的热点，为了寻找半导体材料，科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料，该区域是________(填字母)。
A．左上角
B．右上角
C．过渡元素
D．金属与非金属分界线附近
分点突破二　元素“位、构、性”关系及应用
“位、构、性”三角关系
1．原子结构元素在周期表中的位置。
原子结构位置。
2．原子结构元素的化学性质。
原子结构性质。
3．元素在周期表中的位置体现,或推测原子结构和元素性质。
特别提醒　“位、构、性”中的三个规律
(1)“三角形”规律
所谓“三角形”，即A、B处于同周期，A、C处于同主族(图中ABC位置)，可推出三者原子结构、性质方面的规律。如原子序数：C>B>A；原子半径：r(C)>r(A)>r(B)。
A、B、C若为非金属元素，则非金属性：B>A>C；单质的氧化性：B>A>C；气态氢化物的稳定性：B>A>C；阴离子的还原性：C>A>B。
若A、B、C为金属，则金属性：C>A>B；单质的还原性：C>A>B；最高价氧化物对应水化物的碱性：C>A>B；阳离子的氧化性：B>A>C。
(2)“对角线”规律
在第二、第三周期中，某些元素处于不同的主族。但其化学性质却很相似，如Li与Mg、Be与Al、B与Si等，这一规律称为“对角线”规律[注意：此对角线只能是左上右下的对角线，即第二周期第N主族元素与第三周期第(N＋1)主族元素的性质相似](图中A、D位置)。应用此规律可根据已知元素及其化合物的性质，推导未知元素及其化合物的性质。
(3)两性规律
周期数等于其主族序数的元素一般具有两性，由此可推断元素及其化合物的性质。
[即学即练]
1．[2023·潍坊高一检测]2022年是门捷列夫发现元素周期表153周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是(　　)
A.原子半径：W＜X
B．常温常压下，Y单质为固态
C．简单气态氢化物热稳定性：ZD．X的最高价氧化物对应的水化物是强碱
2．金属元素(前18号)甲～戊在元素周期表中的相对位置如图所示，下列判断中正确的是(　　)
甲 乙
丙 丁 戊
A.原子半径：丙<丁<戊
B．金属性：甲>丙
C．氢氧化物碱性：丙>丁>戊
D．最外层电子数：甲>乙
3．X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素，部分信息如下表所示：
X Y Z M R Q
原子半径/nm 0.186 0.074 0.099 0.143
主要化合价 －4，＋4 －2 －1，＋7 ＋3
其他 阳离子核 外无电子 半导体 材料　 焰色试验 呈黄色
(1)R在元素周期表中的位置是________；R在自然界中有质量数为35和37的两种核素，它们之间的关系为________。
(2)Z的单质与水反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)Y与R相比，非金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列事实能证明这一结论的是________(填字母)。
a．常温下Y的单质呈固态，R的单质呈气态
b．稳定性：XR>YX4
c．最高价氧化物对应的水化物的酸性：HRO4>H2YO3
(4)根据表中数据推测Y的原子半径的范围：________nm(5)甲、乙是上述部分元素的最高价氧化物对应的水化物，且甲＋乙―→丙＋水，则丙的化学式为________(写一种即可)。
1．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．同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同
2．某元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2XO3。这种元素的气态氢化物的化学式是(　　)
A．HX B．H2X
C．XH3 D．XH4
3.已知短周期主族元素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．原子半径：Z>Y>X
B．X元素位于第二周期
C．气态氢化物的稳定性：X>Y>Z
D．最高价氧化物对应的水化物的酸性：Y>Z>X
4．下列各图曲线分别表示物质的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，γ为元素的有关性质)，下列选项中的对应关系错误的是(　　)
A．图①可以表示F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋四种离子的离子半径大小关系
B．图②可以表示第ⅡA族元素的最外层电子数
C．图③可以表示第ⅤA族元素氢化物的还原性关系
D．图④可以表示第三周期中的非金属元素的氢化物的稳定性
5．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物，r是元素Y的常见单质，能使带火星的木条复燃，q为一元强碱，q、s的焰色均呈黄色。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：W＜X＜Y＜Z
B．Y的简单氢化物的稳定性比X的弱
C．元素非金属性：X＜Y
D．由W、X、Y、Z四种元素只能组成一种化合物
6．下表是周期表中的一部分，根据A～I在元素周期表中位置，用元素符号或化学式回答下列问题：
(1)表中元素，化学性质最不活泼的是________，只有负价而无正价的是__________，氧化性最强的单质是__________，还原性最强的单质是________。
(2)元素的最高价氧化物对应的水化物中，碱性最强的是________，酸性最强的是__________，呈两性的是________。
(3)A分别与D、E、F、G、H形成的简单常见化合物的化学式分别为______________，最稳定的是________。
(4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半径最大的是________。
第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
分点突破一　元素周期表和元素周期律的应用
1．(1)增强　增强　Al　Si　(2)2、3、4、5、6　5、4、3、2、1　
(3)金属　非金属
2．(1)化合价　①最外层　②最外层电子及次外层或倒数第三层的部分　(2)①族序数　最外层电子数　②最高正化合价
3．(2)①半导体　②氟、氯、硫、磷、砷　③过渡元素
即学即练
1．答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
2．答案：A
3．解析：镭是第七周期第ⅡA族元素，最外层有2个电子，所以镭在化合物中的化合价为＋2价，A正确；Ca能与水反应放出H2，则比Ca活泼的镭也能与水反应放出H2，B正确；镭的金属性比钙强，C错误；BaCO3难溶于水，则碳酸镭也难溶于水，D正确。
答案：C
4．解析：首先依据元素的原子半径和化合价推知⑤为Cl元素，④和⑦分别为P和N元素，①为O元素，②为Mg元素，③为Li元素，⑥为Na元素。⑧号元素的原子半径小于④号元素磷，不可能是Al元素而只能是B元素(也不是可能显＋3价的N、P元素)。由Mg和Li不同周期、HClO4的酸性最强、PH3的稳定性比NH3弱，可判断答案为C。
答案：C
5．答案：C
6．解析：根据元素周期表的结构可知，锗属于第四周期第ⅣA族元素。锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近，它具有某些金属元素的性质，又具有某些非金属元素的性质，它是金属元素。
答案：(1)四　ⅣA　(2)②　(3)D
分点突破二　元素“位、构、性”关系及应用
即学即练
1．答案：D
2．解析：丙、丁、戊同周期，原子半径：丙>丁>戊；甲、丙同主族，金属性：甲<丙；氢氧化物碱性：丙>丁>戊；甲、乙同周期，最外层电子数：甲<乙。
答案：C
3．解析：由题中所给信息可知，X为H，Y为Si，Z为Na，M为O，R为Cl，根据原子半径和Q的主要化合价为＋3，可知Q为Al。(4)由同周期元素原子半径的递变规律，知rCl答案：(1)第三周期第ⅦA族　互为同位素　(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　(3)Cl　bc
(4)0.099　0.143　(5)Na[Al(OH)4]
随堂演练全通关
1．解析：有些非金属元素，如Si既有非金属性也有金属性，故A错误；H＋最外层无电子，Li＋最外层2个电子，因此并非所有的短周期元素原子形成离子后，最外层都达到8电子稳定结构，故C错误；同主族元素的原子，化学性质有相似性，但并不完全相同，故D错误。
答案：B
2．解析：由H2XO3知X呈＋4价，则最外层有4个电子，其最低负价为－4价，氢化物为XH4，故选D。
答案：D
3．解析：由X、Y、Z为短周期元素及三者位置可推测X元素位于第二周期，B正确；原子半径Z>X>Y，A错误；非金属性越强，对应的气态氢化物越稳定，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，因非金属性Y>X>Z，则气态氢化物稳定性Y>X>Z，最高价氧化物对应水化物的酸性Y>X>Z(X、Y不是O、F)，若X、Y为O、F则无最高价氧化物，C、D错误。
答案：B
4．解析：A.F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋四种离子具有相同的核外电子排布，核电荷数大的离子半径小，则图中γ随Z的增大而减小，故A正确；B.第ⅡA族元素的最外层电子数均为2，则图中Z变大时γ不变，故B正确；C.第ⅤA族元素氢化物分别为NH3、PH3、AsH3、SbH3、BiH3，还原性依次增强，图像与此不符，故C错误；D.同周期元素从左到右，非金属性逐渐增强，对应氢化物稳定性逐渐增强，故D正确。
答案：C
5．解析：r是元素Y的常见单质，能使带火星的木条复燃，应为O2，q为一元强碱，且焰色为黄色，可知q为NaOH，s的焰色试验也呈黄色，可知n为Na2O2，m为H2O，p为CO2，s为Na2CO3，由组成元素的原子序数关系可知，W为H，X为C，Y为O，Z为Na。C、O位于同一周期，C的原子半径大于O，故A错误；X为C，Y为O，C、O为同周期元素，元素非金属性：C＜O，其简单氢化物的稳定性H2O＞CH4，故B错误，C正确；由W、X、Y、Z四种元素可组成NaHCO3、CH3COONa等，故D错误。
答案：C
6．解析：根据元素在元素周期表中位置，可推出A～I元素分别为H、Na、Al、C、N、P、F、S、Ne。联系相应递变规律，这些元素中，Ne是稀有气体，性质最稳定；氟元素原子得电子能力最强，只有负价没有正价，其单质氧化性最强，气态氢化物最稳定；钠元素原子失电子能力最强，其单质还原性最强；最高价氧化物对应水化物中碱性最强的是NaOH，H2SO4酸性最强，Al(OH)3呈两性。原子的电子层数越多，半径越大；电子层数相同的原子，核电荷数越大，半径越小，故原子半径最大的是Na。
答案：(1)Ne　F　F2　Na
(2)NaOH　H2SO4　Al(OH)3
(3)CH4、NH3、PH3、HF、H2S　HF
(4)Na