基础课时7 预测元素及其化合物的性质
学习目标 1.认识原子结构、元素性质以及元素在元素周期表中位置的关系。2.初步学会利用元素周期表,分析、比较、预测元素及其化合物的性质。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。
一、预测硅元素及其化合物的性质
硅元素在地壳中含量居第二位,硅的氧化物及硅酸盐构成的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。硅是信息技术的关键材料,太阳能电池板、硅芯片、集成电路、光导纤维等均为硅单质及其化合物的产品,玻璃、陶瓷、水泥等含硅酸盐的物质是传统的无机非金属材料,水晶、玛瑙等还可以做成漂亮的装饰品。
[问题讨论]
1.太阳能电池板、硅芯片、光导纤维、水晶的成分分别是什么
2.如何用二氧化硅为原料来制取硅酸 写出有关反应的化学方程式。
3.如何从原子结构的角度分析硅原子得电子能力比碳、磷原子弱
4.从物质的分类看SiO2属于哪一类 可能具有什么性质
(一)硅
1.化学性质
(1)常温下,除能与氟气、氢氟酸和强碱反应外,硅不与氧气、氯气、硫酸、硝酸、盐酸等其他物质发生反应。
①与氟气反应:Si+2F2===SiF4;
②与氢氟酸反应:Si+4HF===SiF4↑+2H2↑;
③与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。(这是唯一能与强碱溶液反应生成氢气的非金属单质)
(2)加热时,硅能与氧气、氯气等反应,高温时能与碳反应。
①Si+O2SiO2;②Si+2Cl2SiCl4;
③Si+CSiC。
2.制备与用途
在工业上,用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅,将粗硅提纯后,可以得到半导体材料的高纯硅。
(二)二氧化硅
1.化学性质
(1)二氧化硅是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性
①二氧化硅在常温时可以与碱溶液缓慢反应生成盐和水:SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O。
②二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应:SiO2+CaO CaSiO3。
③高温条件下,SiO2可与Na2CO3、CaCO3等盐反应。
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑。
(2)特性
①SiO2不溶于水,也不与水反应。
②二氧化硅在常温下与氢氟酸反应:
。
③二氧化硅中的硅为+4价,具有弱的氧化性,如在高温时,二氧化硅中的硅可以被碳置换出来:SiO2+2CSi+2CO↑。
2.二氧化硅的用途
SiO2 被用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维。光导纤维还用于能量传输、信息处理、遥测遥控和医疗器械制造等。
(三)硅酸、硅酸盐
1.硅酸(H2SiO3)
2.硅酸钠(Na2SiO3)
(1)与酸性较强的酸反应:Na2SiO3+H2O+CO2(少量)===Na2CO3+H2SiO3↓。
(2)用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。
3.硅酸盐材料
传统无机非金属材料主要是硅酸盐材料,包括陶瓷、玻璃、水泥。
陶瓷 普通玻璃 普通水泥
原 料 黏土(含水的硅酸盐或铝硅酸盐) 纯碱、石灰石和石英 主要原料:石灰石、黏土,辅助原料:适量的石膏
设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑
主要 成分 硅酸盐 硅酸钠 (Na2SiO3)、硅酸钙 (CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙( 、 硅酸二钙( )、 铝酸三钙( )
性能 硬度高、耐高温、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点
1.下列有关说法中正确的是 ( )
A.硅是非金属元素,与任何酸都不发生反应
B.SiO2溶于水生成硅酸,其水溶液显酸性
C.硅的性质很稳定,但在自然界中不存在游离态
D.二氧化硅是酸性氧化物,可以与碱反应,但是不能与酸反应
2.下列说法正确的是 ( )
A.硅是人类将太阳能转化为电能常用的材料
B.由粗硅制备纯硅的过程中不涉及氧化还原反应
C.Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑中,Si为还原剂,NaOH和H2O为氧化剂
D.硅能与盐酸反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
3.下列说法正确的是 ( )
A.SiO2既可以和NaOH溶液反应,也可以和HF溶液反应,所以SiO2是两性氧化物
B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
C.石英是良好的半导体材料,可以制成光电池
D.陶瓷的烧制不涉及化学变化
【题后归纳】
(1)Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si。
(2)非金属单质跟碱液的作用一般非金属单质既作氧化剂又作还原剂,且无H2放出,但Si与强碱溶液反应只作还原剂,且放出H2。
(3)SiO2是酸性氧化物,但它不溶于水,不与水反应。由SiO2→H2SiO3不能一步实现。
(4)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能跟氢氟酸作用。
(5)H2CO3的酸性强于H2SiO3,但在高温下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑也能发生。
二、元素周期表的应用
1.金属元素与非金属元素的分区
沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹跟铝、锗、锑、钋之间画一条虚线,虚线的左面是金属元素,右面是非金属元素。最右边一个纵列是稀有气体元素。
2.元素周期律和元素周期表的意义
(1)研究物质结构、发现 、合成
,寻找 ,预测元素及其化合物可能具有的主要性质。
(2)在科技生产中的应用
1.元素周期表和元素周期律对科学技术有指导作用。下列说法中不正确的是 ( )
A.在元素周期表左下方区域的金属元素中寻找半导体材料
B.利用元素周期表中氟、氯、硫、磷附近的元素研制新型农药
C.在过渡金属中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料
D.在周期表一定区域内寻找元素、发现物质的新用途是一种相当有效的方法
2.(2024·山东威海高一期末)元素周期表已成为化学家的得力工具,为研究物质结构、发现新元素、合成新物质、寻找新材料提供了许多有价值的指导。下列说法正确的是 ( )
A.在ⅠA族和ⅡA族的金属中寻找催化剂
B.在元素周期表中随着原子序数的递增,原子最外层电子数总是从1到8重复出现
C.33As与35Br位于同一周期,则推测酸性:
H3AsO4D.根据元素周期表推测,单质铍能与冷水剧烈反应
3.如图所示,元素周期表中的金属和非金属的分界线用虚线表示。
下列说法正确的是 ( )
A.虚线左下方的元素均为非金属元素
B.紧靠虚线两侧的元素都是具有金属性和非金属性的金属元素
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
1.用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为
①SiO2+2CSi+2CO↑ ②Si+2Cl2SiCl4 ③SiCl4+2H2Si+4HCl,其中反应①和③属于 ( )
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
2.(2023·山东枣庄高一期中)运用元素周期律分析下面的推断,其中不正确的是 ( )
A.在氧气中,铷(Rb)的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂
B.砹(At2)为有色固体,AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸
C.锂(Li)与水反应比钠与水反应剧烈
D.HBrO4的酸性比HIO4的酸性强
3.在元素周期表中,某些主族元素与其右下方紧邻的主族元素的某些性质是相似的,如铍和铝。下列关于铍及其化合物性质的推测错误的是 ( )
A.原子半径:Be>B
B.碱性:Be(OH)2C.Be(OH)2不溶于强碱
D.BeO是一种两性氧化物
4.(2024·陕西汉中高中联盟高一期末) 已知周期表中金属与非金属分界线方向对角的两主族元素性质相似,如Li与Mg、Be与Al、B和Si 相似,这一规律被称为“对角线规则”,下列叙述正确的是 ( )
A.Be能和氨水反应产生H2
B.BeO为两性氧化物
C.Li 在空气中的燃烧产物为Li2O2
D.H3BO3是一种强酸
5.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
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元素与非金属元素分界线附近
③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.金属元素与非金属元素分界线附近
基础课时7 预测元素及其化合物的性质
一、
问题讨论
1.太阳能电池板、硅芯片的成分是硅单质,光导纤维、水晶的成分是二氧化硅。
2.①SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
②Na2SiO3+2HClH2SiO3↓+2NaCl
3.硅、碳元素位于同一主族,硅原子电子层数较多,原子半径较大,原子核对最外层电子的吸引作用较弱,硅原子得电子能力比碳原子弱;硅、磷元素位于同一周期,硅原子的核电荷数较小,原子半径较大,原子核对最外层电子的吸引作用较弱,因此硅原子得电子能力比磷原子弱。
4.SiO2属于酸性氧化物;它具有酸性氧化物的通性——能与碱、碱性氧化物等反应。
探究归纳
(二)1.(2)②SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
(三)3.3CaO·SiO2) 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3
对点训练
1.C [Si可与HF反应,A错;SiO2不溶于水,B错;SiO2也可与HF反应,D错。]
2.A [硅常被用来制造太阳能电池,A项正确;粗硅提纯过程中发生的反应有Si(粗硅)+3HClSiHCl3+H2,SiHCl3+H2Si(高纯硅)+3HCl,均为氧化还原反应,B项错误;Si与NaOH溶液的反应可看成两步:①Si+3H2OH2SiO3+2H2↑,②H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O,其中①为氧化还原反应,Si为还原剂,H2O为氧化剂,②为复分解反应,NaOH既不是氧化剂,也不是还原剂,C项错误;硅不与盐酸反应,D项错误。]
3.B [SiO2是酸性氧化物,与NaOH反应生成盐和水,而与HF反应的生成物中没有盐,故A错误;向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸反应生成硅酸,硅酸是白色胶状物,故B正确;晶体硅是良好的半导体材料,可以制成光电池,将光能直接转化成电能,石英是二氧化硅,不导电,故C错误;烧制陶瓷的过程中有新物质生成,涉及化学变化,故D错误。]
二、2.(1)新元素 新物质 新材料 (2)分界线附近 催化剂
对点训练
1.A [在元素周期表金属与非金属的交界线处寻找半导体材料,A项错误;利用元素周期表中氟、氯、硫、磷附近的元素研制新型农药,B项正确;在过渡金属中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料,C项正确;在周期表一定区域内寻找元素、发现物质的新用途是一种相当有效的方法,D项正确。 ]
2.C [优良的催化剂含过渡金属元素,则在过渡元素中寻找优良的催化剂, A错误;第1周期原子最外层电子数是从1到2,B错误;同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强;同主族由上而下,金属性增强,非金属性变弱;非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性:H3AsO43.C [A项,虚线左下方的元素均为金属元素,错误;B项,紧靠虚线两侧的元素不一定都是金属元素,如硅是非金属元素,错误;C项,元素周期表中的金属元素和非金属元素分界线附近的元素往往都既具有金属性,也具有非金属性,可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等),正确;D项,在过渡元素中可寻找耐高温材料,在非金属元素中寻找制农药的元素,错误。]
课堂达标训练
1.C [由化学方程式可知,①③反应中的反应物和生成物都是一种单质和一种化合物,属于置换反应;②中的反应物是两种,生成物是一种,属于化合反应,故C项正确。]
2.C [碱金属元素从上到下金属性逐渐增强,金属性越强在氧气中燃烧的产物越复杂,金属性:Rb>Na,因此铷(Rb)的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂,故A正确;卤族元素的单质从上到下颜色逐渐加深,碘单质为有色固体,所以砹(At2)也为有色固体,溴化银和碘化银难溶于水也不溶于稀硝酸,所以AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸,故B正确;元素的金属性越强,对应的单质与水反应越剧烈,金属性:Na>Li,则钠与水反应比锂与水反应剧烈,故C错误;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强,非金属性:Br>I,则HBrO4的酸性比HIO4的酸性强,故D正确。]
3.C [Be、B为同周期主族元素,Be的原子序数比B的小,故原子半径:Be>B,A项正确;Be、Ca属于同一主族元素,Ca的原子序数比Be的大,金属性:Ca>Be,则碱性:Be(OH)24.B [Al不能与弱碱氨水反应生成氢气,则由对角线规则可知,铍不能与弱碱氨水反应生成氢气,故A错误;氧化铝为两性氧化物,则由对角线规则可知,氧化铍为两性氧化物,故B正确;镁在空气中的燃烧产物为氧化镁,则由对角线规则可知,锂在空气中的燃烧产物为氧化锂,不可能生成过氧化锂,故C错误;硅酸为弱酸,则由对角线规则可知,硼酸为弱酸,故D错误。]
5.(1)4 ⅣA (2)② (3)D
解析 根据元素周期表的结构可知,锗位于第4周期ⅣA族。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。(共61张PPT)
第 节 元素周期表的应用
第 章 原子结构 元素周期律
基础课时 预测元素及其化合物的性质
1
3
7
1.认识原子结构、元素性质以及元素在元素周期表中位置的关系。2.初步学会利用元素周期表，分析、比较、预测元素及其化合物的性质。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。
学习目标
一、预测硅元素及其化合物的性质
二、元素周期表的应用
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、预测硅元素及其化合物的性质
对点训练
自主探究
探究归纳
[问题讨论]
1.太阳能电池板、硅芯片、光导纤维、水晶的成分分别是什么
提示 太阳能电池板、硅芯片的成分是硅单质，光导纤维、水晶的成分是二
氧化硅。
2.如何用二氧化硅为原料来制取硅酸 写出有关反应的化学方程式。
提示 ①SiO2+2NaOH ===Na2SiO3+H2O
②Na2SiO3+2HCl ===H2SiO3↓+2NaCl
3.如何从原子结构的角度分析硅原子得电子能力比碳、磷原子弱
提示 硅、碳元素位于同一主族，硅原子电子层数较多，原子半径较大，原子核对最外层电子的吸引作用较弱，硅原子得电子能力比碳原子弱;硅、磷元素位于同一周期，硅原子的核电荷数较小，原子半径较大，原子核对最外层电子的吸引作用较弱，因此硅原子得电子能力比磷原子弱。
4.从物质的分类看SiO2属于哪一类 可能具有什么性质
提示 SiO2属于酸性氧化物;它具有酸性氧化物的通性——能与碱、碱性氧化物等反应。
(一)硅
1.化学性质
(1)常温下，除能与氟气、氢氟酸和强碱反应外，硅不与氧气、氯气、硫酸、硝酸、盐酸等其他物质发生反应。
①与氟气反应:Si+2F2 ===SiF4;
②与氢氟酸反应:Si+4HF === SiF4↑+2H2↑;
③与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑。(这是唯一能与强碱溶液反应生成氢气的非金属单质)
(2)加热时，硅能与氧气、氯气等反应，高温时能与碳反应。
①Si+O2 SiO2;②Si+2Cl2 SiCl4;
③Si+C SiC。
2.制备与用途
在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将 粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。
(二)二氧化硅
1.化学性质
(1)二氧化硅是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性
①二氧化硅在常温时可以与碱溶液缓慢反应生成盐和水:
SiO2+2NaOH === Na2SiO3+H2O。
②二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应:SiO2+CaO CaSiO3。
③高温条件下，SiO2可与Na2CO3、CaCO3等盐反应。
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑。
(2)特性
①SiO2不溶于水，也不与水反应。
②二氧化硅在常温下与氢氟酸反应:______________________________。
③二氧化硅中的硅为+4价，具有弱的氧化性，如在高温时，二氧化硅中的硅可以被碳置换出来:SiO2+2C Si+2CO↑。
2.二氧化硅的用途
SiO2 被用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维。光导纤维还用于能量传输、信息处理、遥测遥控和医疗器械制造等。
SiO2+4HF === SiF4↑+2H2O
(三)硅酸、硅酸盐
1.硅酸(H2SiO3)
2.硅酸钠(Na2SiO3)
(1)与酸性较强的酸反应:Na2SiO3+H2O+CO2(少量) Na2CO3+H2SiO3↓。
(2)用途:黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3.硅酸盐材料
传统无机非金属材料主要是硅酸盐材料，包括陶瓷、玻璃、水泥。
陶瓷 普通玻璃 普通水泥
原料 黏土(含水的硅酸盐或铝硅酸盐) 纯碱、石灰石和石英 主要原料:石灰石、黏土，辅助原料:适量的石膏
设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑
主要成分 硅酸盐 硅酸钠 (Na2SiO3)、硅酸钙 (CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 硅酸三钙(________________)、硅酸二钙(_________________)、铝酸三钙(_______________)
性能 硬度高、耐高温、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点
3CaO·SiO2
2CaO·SiO2
3CaO·Al2O3
1.下列有关说法中正确的是 ( )
A.硅是非金属元素，与任何酸都不发生反应
B.SiO2溶于水生成硅酸，其水溶液显酸性
C.硅的性质很稳定，但在自然界中不存在游离态
D.二氧化硅是酸性氧化物，可以与碱反应，但是不能与酸反应
解析 Si可与HF反应，A错;SiO2不溶于水，B错;SiO2也可与HF反应，D错。
C
2.下列说法正确的是 ( )
A.硅是人类将太阳能转化为电能常用的材料
B.由粗硅制备纯硅的过程中不涉及氧化还原反应
C.Si+2NaOH+H2O=== Na2SiO3+2H2↑中，Si为还原剂，NaOH和H2O为氧化剂
D.硅能与盐酸反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
A
3.下列说法正确的是 ( )
A.SiO2既可以和NaOH溶液反应，也可以和HF溶液反应，所以SiO2是两性氧化 物
B.向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶
C.石英是良好的半导体材料，可以制成光电池
D.陶瓷的烧制不涉及化学变化
解析 SiO2是酸性氧化物，与NaOH反应生成盐和水，而与HF反应的生成物中没有盐，故A错误;向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸反应生成硅酸，硅酸是白色胶状物，故B正确;晶体硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，石英是二氧化硅，不导电，故C错误;烧制陶瓷的过程中有新物质生成，涉及化学变化，故D错误。
B
【题后归纳】
(1)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si。
(2)非金属单质跟碱液的作用一般非金属单质既作氧化剂又作还原剂，且无H2
放出，但Si与强碱溶液反应只作还原剂，且放出H2。
(3)SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不与水反应。由SiO2→H2SiO3不能一
步实现。
(4)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟氢氟酸作用。
(5)H2CO3的酸性强于H2SiO3，但在高温下Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
也能发生。
二、元素周期表的应用
对点训练
1.金属元素与非金属元素的分区
沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹跟铝、锗、锑、钋之间画一条虚线，虚线的左面是金属元素，右面是非金属元素。最右边一个纵列是稀有气体元素。
2.元素周期律和元素周期表的意义
(1)研究物质结构、发现新元素、合成新物质，寻找新材料，预测元素及其化 合物可能具有的主要性质。
(2)在科技生产中的应用
1.元素周期表和元素周期律对科学技术有指导作用。下列说法中不正确的是 ( )
A.在元素周期表左下方区域的金属元素中寻找半导体材料
B.利用元素周期表中氟、氯、硫、磷附近的元素研制新型农药
C.在过渡金属中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料
D.在周期表一定区域内寻找元素、发现物质的新用途是一种相当有效的方法
解析 在元素周期表金属与非金属的交界线处寻找半导体材料，A项错误;利用元素周期表中氟、氯、硫、磷附近的元素研制新型农药，B项正确;在过渡金属中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料，C项正确;在周期表一定区域内寻找元素、发现物质的新用途是一种相当有效的方法，D项正确。
A
2.(2024·山东威海高一期末)元素周期表已成为化学家的得力工具，为研究物质结构、发现新元素、合成新物质、寻找新材料提供了许多有价值的指导。下列说法正确的是 ( )
A.在ⅠA族和ⅡA族的金属中寻找催化剂
B.在元素周期表中随着原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现
C.33As与35Br位于同一周期，则推测酸性:H3AsO4D.根据元素周期表推测，单质铍能与冷水剧烈反应
C
解析 优良的催化剂含过渡金属元素，则在过渡元素中寻找优良的催化剂， A错误;第1周期原子最外层电子数是从1到2，B错误;同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强;同主族由上而下，金属性增强，非金属性变弱;非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性:H3AsO4C
解析 A项，虚线左下方的元素均为金属元素，错误;B项，紧靠虚线两侧的元素不一定都是金属元素，如硅是非金属元素，错误;C项，元素周期表中的金属元素和非金属元素分界线附近的元素往往都既具有金属性，也具有非金属性，可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)，正确;D项，在过渡元素中可寻找耐高温材料，在非金属元素中寻找制农药的元素，错误。
课堂达标训练
1.用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
解析 由化学方程式可知，①③反应中的反应物和生成物都是一种单质和一种化合物，属于置换反应;②中的反应物是两种，生成物是一种，属于化合反应，故C项正确。
C
2.(2023·山东枣庄高一期中)运用元素周期律分析下面的推断，其中不正确的是 ( )
A.在氧气中，铷(Rb)的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂
B.砹(At2)为有色固体，AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸
C.锂(Li)与水反应比钠与水反应剧烈
D.HBrO4的酸性比HIO4的酸性强
C
解析 碱金属元素从上到下金属性逐渐增强，金属性越强在氧气中燃烧的产物越复杂，金属性:Rb>Na，因此铷(Rb)的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂，故A正确;卤族元素的单质从上到下颜色逐渐加深，碘单质为有色固体，所以砹(At2)也为有色固体，溴化银和碘化银难溶于水也不溶于稀硝酸，所以AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸，故B正确;元素的金属性越强，对应的单质与水反应越剧烈，金属性:Na>Li，则钠与水反应比锂与水反应剧烈，故C错误;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强，非金属性:Br>I，则HBrO4的酸性比HIO4的酸性强，故D正确。
3.在元素周期表中，某些主族元素与其右下方紧邻的主族元素的某些性质是相 似的，如铍和铝。下列关于铍及其化合物性质的推测错误的是 ( )
A.原子半径:Be>B
B.碱性:Be(OH)2C.Be(OH)2不溶于强碱
D.BeO是一种两性氧化物
解析 Be、B为同周期主族元素，Be的原子序数比B的小，故原子半径:Be>B，A项正确;Be、Ca属于同一主族元素，Ca的原子序数比Be的大，金属性:Ca>Be，则碱性:Be(OH)2C
4.(2024·陕西汉中高中联盟高一期末) 已知周期表中金属与非金属分界线方向对角的两主族元素性质相似，如Li与Mg、Be与Al、B和Si 相似，这一规律被称为“对角线规则”，下列叙述正确的是 ( )
A.Be能和氨水反应产生H2
B.BeO为两性氧化物
C.Li 在空气中的燃烧产物为Li2O2
D.H3BO3是一种强酸
B
解析 Al不能与弱碱氨水反应生成氢气，则由对角线规则可知，铍不能与弱碱氨水反应生成氢气，故A错误;氧化铝为两性氧化物，则由对角线规则可知，氧化铍为两性氧化物，故B正确;镁在空气中的燃烧产物为氧化镁，则由对角线规则可知，锂在空气中的燃烧产物为氧化锂，不可能生成过氧化锂，故C错误;硅酸为弱酸，则由对角线规则可知，硼酸为弱酸，故D错误。
5.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 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元素与非金属元素分界线附近
③它是两性物质
4
ⅣA
②
(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.金属元素与非金属元素分界线附近
解析 根据元素周期表的结构可知，锗位于第4周期ⅣA族。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。
D
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.下列说法正确的是( )
A.SiO2溶于水显酸性
B.二氧化碳通入水玻璃中可以得到白色沉淀
C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸的酸性比碳酸强
D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
解析 SiO2不溶于水，是酸性氧化物，不溶于一般的酸，但SiO2能溶于氢氟
酸。判断酸性强弱是在溶液中进行的，故C不能作为判定酸性强弱的依据。
B
2.下列说法正确的是 ( )
A.硅酸钠可用作木材防火剂;二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
B.碳酸钠可用于治疗胃酸过多;高压钠灯发出的黄光透雾能力强，可用于道路 和广场照明
C.水泥、玻璃、水晶都是硅酸盐制品;石英、光导纤维主要成分是SiO2
D.镁可用于制造信号弹和焰火;高温SO2可被催化氧化生成SO3
解析 硅酸钠可用于阻燃剂，用硅酸钠浸泡的木材可防火，二氧化硅是酸性氧化物，不溶于水，但可溶于氢氟酸，故A错误;碳酸钠的碱性较强，常用碳酸氢钠治疗胃酸过多，故B错误;水晶的主要成分是SiO2，不属于硅酸盐，故C错误;镁可用于制造信号弹和焰火;高温SO2可被催化氧化生成SO3，故D正确。
D
3.(2024·四川成都七中高一阶段测试)元素周期律的发现是近代化学史上的一座 里程碑。下列事实不能用元素周期律解释的是 ( )
A.Na2CO3溶液中加盐酸，产生气泡
B.Al(OH)3可溶于NaOH溶液，而Mg(OH)2不溶
C.气态氢化物的稳定性:HF>HI
D.Cl2从NaBr溶液中置换出Br2
A
解析 Cl的非金属性比C强，依据元素周期律，可证明HClO4的酸性比H2CO3强，但不能证明HCl的酸性比H2CO3强，所以不能用元素周期律解释“Na2CO3溶液中加盐酸，产生气泡”的实验事实，A符合题意;Mg与Al为同周期元素，Mg在Al的左边，依据元素周期律，Mg的金属性强于Al，氢氧化镁不具有两性，而氢氧化铝具有两性能和氢氧化钠溶液反应，能用元素周期律解释，B不符合题意;F与I为同主族元素，F在I的上方，依据元素周期律，非金属性F大于I，所以气态氢化物的稳定性:HF>HI，能用元素周期律解释，C不符合题意;Br和Cl为同主族元素，依据元素周期律，Br的非金属性小于Cl，所以Cl2从NaBr溶液中置换出Br2，能用元素周期律解释，D不符合题意。
4.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述正确的是 ( )
A.晶体硅可做光导纤维
B.SiO2可与水反应制备硅胶
C.玻璃、水泥、陶瓷都是硅酸盐产品
D.SiO2 与 NaOH 和 HF 均可反应，属于两性氧化物
解析 二氧化硅可做光导纤维，A项错误;SiO2与水不反应，B项错误;玻璃、 水泥、陶瓷都是硅酸盐产品，C项正确;SiO2+2NaOH=== Na2SiO3+H2O，SiO2+4HF===SiF4+2H2O,SiF4不属于盐，则二氧化硅是酸性氧化物，D项错误。
C
5.下列说法正确的是 ( )
A.陶瓷、玻璃、水晶、玛瑙的主要成分都是硅酸盐
B.SiO2和CO2都是酸性氧化物，不能和酸反应
C.氢氟酸不能存放在带有橡皮塞的玻璃瓶中
D.将SO2气体依次通过NaHCO3、硅酸钠溶液可以证明酸性强弱顺 序:H2SO4>H2CO3>H2SiO3
解析 水晶和玛瑙的主要成分是二氧化硅，不属于硅酸盐，A错误;二氧化硅能与氢氟酸反应，B错误;氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃瓶中，一般盛放在塑料瓶中， C正确;将SO2气体通入NaHCO3、硅酸钠溶液证明的是H2SO3的酸性，D错误。
C
6.运用元素周期律分析下列推断，其中错误的是 ( )
A.铍的氧化物的水化物可能具有两性
B.砹单质是一种有色固体，砹化氢很不稳定
C.硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体
D.硫酸锶难溶于水
解析 A项，铍在元素周期表中位于第2周期ⅡA族，处于金属与非金属交界区，其氧化物的水化物可能具有两性，正确;B项，砹是卤族元素，从氟到砹，元素的非金属性逐渐减弱，氢化物的稳定性逐渐减弱，砹化氢很不稳定，卤素单质的颜色逐渐加深，砹单质是一种有色固体，正确;C项，由于元素的非金属性S>Se，所以相应的氢化物的稳定性H2Se比H2S弱，错误;D项，锶为ⅡA族的元素，同一主族的元素形成的化合物性质相似，CaSO4微溶于水，BaSO4难溶于水，可见硫酸锶难溶于水，正确。
C
7.(2024·辽宁沈阳120中学高一质量监测)下列关于元素周期表及周期律的叙述，其中不正确的有 ( )
①一般在过渡元素中寻找一些化学反应新型催化剂
②酸性:HClO4>H2SO4>H2SiO3，不能用元素周期律解释
③第3周期简单离子半径最小的元素是氯元素
④按F2→I2的顺序单质氧化性逐渐减弱，故前面的卤素单质可将后面的卤素从 它们的盐溶液里置换出来
⑤元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
C
⑥砹(At)为ⅦA元素，推测单质砹为有色固体，HAt不稳定，AgAt不溶于水也不 溶于稀硝酸
⑦ⅠA族元素全部是金属元素，ⅢA族位于元素周期表第3纵列
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
解析 ①过渡元素中的重金属元素通常可以作为一些化学反应新型催化剂，正确;②非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，非金属性Cl>S>Si，酸性:HClO4>H2SO4>H2SiO3，能用元素周期律解释，错误;③离子核外电子层数越多，离子半径越大，核外电子排布相同时离子半径随原子序数的增大而减小，
则第3周期简单离子半径最小的元素是铝元素，错误;④排在前面的卤素单质可将排在后面的卤素从它的盐溶液中置换出来，但由于氟气极易和水反应生成氢氟酸和氧气，所以氟气除外，错误;⑤过渡元素是指元素周期表中的副族元素，全部由金属元素构成，可在金属与非金属分界线处的元素中寻找半导体材料，错误;⑥氟、氯、溴、碘、砹处于同一主族，从上到下非金属性逐渐减弱，相对原子质量逐渐增大，根据元素周期律可知，碘单质已为紫黑色固体，因此砹也为有色固体;碘化氢不稳定，则砹化氢也不稳定;卤化银都不溶于水和硝酸，则砹化银也不溶于水和硝酸，正确;⑦ⅠA族元素中H是非金属元素，ⅢA族位于元素周期表第13纵列，错误。
8.(2024·山东烟台高一期末) X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元 素。已知X、Y、Z、W的质子数之和为49，X、Y、Z最外层电子数之和为10，X最外层电子数比Y、Z最外层电子数之和多2。下列说法错误的是 ( )
A.离子半径:W>X>Y>Z
B.Z单质可与铁的氧化物反应
C.W、X均可形成18e-微粒
D.Y2X2中阴阳离子个数比为1∶1
D
解析 X、Y、Z最外层电子数之和为10，X最外层电子数比Y、Z最外层电子数之和多2，则X为ⅥA族元素，Y、Z位于ⅠA族和ⅢA族，X、Y、Z、W的质子数之和为49，X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，则X、Y、Z、W分别为O、Na、Al、Cl。X、Y、Z、W对应离子分别为O2-、Na+、Al3+、Cl-，离子电子层数越多半径越大，电子层数相同核电荷数越大半径小，离子半径:W>X>Y>Z，故A正确;Al可以从铁的氧化物通过铝热反应置换出铁单质，故B正确;HCl、Cl-、H2O2均是18e-微粒，故C正确;Na2O2中阴离子为过氧根离子，因此Na2O2中阴阳离子个数比为1∶2，故D错误。
9.(2024·山东威海高一期末)X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表中相对位置如图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，下列说法错误的是 ( )
A.四种元素的单质中，Z的单质熔点、沸点最高
B.ZY2和WY2均具有漂白性，漂白原理不同
C.氧化物对应水化物的酸性:W>Z>X
D.X、Z的简单氢化物均能与各自某种氧化物对应的水化物发生反应
C
X Y
Z W
解析 根据题给信息知，X、Y、Z、W均为短周期元素， Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，则Y为氧元素，根据四种元素在周期表中的位置可知，X为氮元素，Z为硫元素，W为氯元素。4种元素的单质中，常温下Z的单质硫是固体，其余均是气体，单质硫的熔、沸点最高，A正确;ZY2为SO2，WY2为ClO2，二者都有漂白性，但二氧化硫为化合型漂白，二氧化氯为氧化型漂白，漂白原理不同，B正确;非金属性越强，则其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，氧化物对应水化物的酸性无法判断，C错误;X为氮元素，简单氢化物为氨气，显碱性，可与N的氧化物五氧化二氮的水化物硝酸反应，Z为硫元素，简单氢化物为硫化氢，具有还原性，可与S的氧化物二氧化硫的水化物亚硫酸反应生成硫单质沉淀，D正确。
10.硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ， 工艺师常用 (填物质名称)来雕刻玻璃。
(2)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作 。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是 。
A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
(3)工业上常利用反应2C+SiO2 Si+2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质是 (填化学式，下同)，氧化剂是 。
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
氢氟酸
防火剂
D
C
SiO2
解析 (1)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOH ===Na2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸，因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(2)Na2SiO3水溶液又称水玻璃，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2，故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应，故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(3)题给反应中C(碳)被氧化，SiO2中+4价的硅被还原，因此SiO2作氧化剂。
C
B级 素养培优练
11.制造芯片的高纯硅(Si)可以用下述方法制取(反应条件略)。下列说法不正确的是( )
A.SiO2和SiCl4中Si的化合价均为+4
B.反应①、③均为置换反应
C.SiO2和CO都属于酸性氧化物，均能与NaOH溶液反应
D.利用产物的沸点不同实现由粗硅到高纯硅的提纯
解析 SiO2中氧元素-2价，Si为+4价，SiCl4中Cl是-1价，Si为+4，A正确;反应①③属于置换反应，B正确;SiO2属于酸性氧化物，能与NaOH溶液反应，CO属于不成盐氧化物，C错误;SiCl4常温下是气体，沸点低易从粗硅杂质中分离，产物HCl易挥发，从高纯硅中分离，均是利用产物的沸点不同，实现由粗硅到高纯硅的提纯，D正确。
12.(2024·河北邢台质检联盟高一月考)已知:a、b、c、d为四种短周期主族元素。其中a元素存在一种没有中子的原子，b原子的L层电子数为4，c2的密度是相同状况下氢气密度的16倍，d与c同主族。下列说法中正确的是 ( )
A.c的最高正价为+6价
B.原子半径:d>b>c>a
C.最简单氢化物的沸点:b>c
D.a、c、d形成的化合物属于强酸
B
解析 a、b、c、d为四种短周期主族元素。其中a元素存在一种没有中子的原子，a为H元素;b原子的L层电子数为4，b为C元素;c2的密度是相同状况下氢气密度的16倍，c为O元素;d与c同主族，d为S元素。 c为氧元素，氧没有+6价，故A错误;周期表中同主族从上到下，同周期从右到左，原子半径增大，原子半径:S>C>O>H，故B正确;水分子间形成氢键，最简单氢化物的沸点:H2O>CH4，故C错误;a、c、d形成的化合物H2SO4属于强酸，H2SO3属于弱酸，故D错误。
13.(2024·河南安阳一中高一月考)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法不正确的是 ( )
A.气态氢化物的稳定性:R>W
B.X与Y可以形成原子个数比为1∶1和1∶2的两种化合物
C.由X、Y、Z、W、R五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2-
D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
C
解析 在短周期元素中，既有+7价又有-1价的，只有Cl，R为Cl元素;X的化合价为-2价，没有正化合价，故X为O;Y的化合价为+1价，处于第3周期，所以Y为Na;Z位于第3周期且化合价为+3价，Z为Al;W的化合价有+6价和-2价，W应为S。因非金属性Cl>S，故HCl的热稳定性比H2S强，A正确;氧元素和钠元素可以形成过氧化钠、氧化钠两种化合物，其原子个数比分别为1∶1和1∶2，B正确;电子层结构相同的离子，核电荷数越大其离子半径越小，所以有S2->Cl-、O2->Na+>Al3+;离子电子层越多，离子半径越大，故离子半径S2->Cl->O2->Na+>Al3+，所以五种元素形成的简单离子中半径最小的是Al3+，C错误;氢氧化钠和氢氧化铝可以发生反应NaOH+Al(OH)3 === Na[Al(OH)4] ，D正确。
14.元素周期律是指导我们学习元素及其化合物知识的重要工具。已知部分氧族
元素的知识如下表所示:
氧族元素 8O(氧) 16S(硫) 34Se(硒) 52Te(碲)
单质熔点/℃ -218.4 113 450
单质沸点/℃ -183 444.6 685 1 390
元素主要化合价 -2 -2、+4、+6 -2、+4、+6
回答下列问题:
(1)硫元素在元素周期表中的位置是 ,硒原子最外层电子为 。
(2)依据元素周期律和表中知识，预测单质硒的熔点范围为 ℃<硒< ℃，元素碲的主要化合价可能有 价。
(3)从物质类别和硫元素的价态分析，在一定条件下，SO2能与下列物质发生反应，在横线上写出反应产物中含硫物质的化学式:①NaOH溶液: ，②H2S: ，③Na2O2: 。
(4)已知硒最高价氧化物对应的硒酸是强酸，写出能证明硒酸比碳酸强的离子方程式: 。
第3周期ⅥA族
6
113
450
-2、+4、+6
Na2SO3
S
Na2SO4
2H++C === CO2↑+H2O或H++HC === CO2↑+H2O
(5)氢硒酸(H2Se)有较强的还原性，因此长期露置在空气中易变质出现浑浊，可能发生反应的化学方程式为 。
解析 (1)硫元素为16号元素，在元素周期表中的位置是第3周期ⅥA族;硒为34号元素，最外层电子数为6。(2)氧族元素的单质熔点逐渐升高，则单质硒的熔点范围为113 ℃<硒<450 ℃;同族元素的主要化合价基本相同，元素碲的主要化合价为-2、+4、+6价。(4)已知硒的最高价氧化物对应的水化物为硒酸，是强酸，碳酸为弱酸，则用硒酸与碳酸钠(或碳酸氢钠)反应生成二氧化碳和水证明硒酸比碳酸强，离子方程式为2H++C ===CO2↑+H2O(H++HC===CO2↑+H2O)。(5)氢硒酸(H2Se)有较强的还原性，长期露置在空气中被氧气氧化为Se固体，化学方程式为2H2Se+O2===2Se↓+2H2O。
2H2Se+O2 === 2Se↓+2H2O基础课时7 预测元素及其化合物的性质
(分值:70分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~9题,每小题4分)
1.下列说法正确的是 ( )
SiO2溶于水显酸性
二氧化碳通入水玻璃中可以得到白色沉淀
因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强
二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸
2.下列说法正确的是 ( )
硅酸钠可用作木材防火剂;二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸
碳酸钠可用于治疗胃酸过多;高压钠灯发出的黄光透雾能力强,可用于道路和广场照明
水泥、玻璃、水晶都是硅酸盐制品;石英、光导纤维主要成分是SiO2
镁可用于制造信号弹和焰火;高温SO2可被催化氧化生成SO3
3.(2024·四川成都七中高一阶段测试)元素周期律的发现是近代化学史上的一座里程碑。下列事实不能用元素周期律解释的是 ( )
Na2CO3溶液中加盐酸,产生气泡
Al(OH)3可溶于NaOH溶液,而Mg(OH)2不溶
气态氢化物的稳定性:HF>HI
Cl2从NaBr溶液中置换出Br2
4.硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙述正确的是 ( )
晶体硅可做光导纤维
SiO2可与水反应制备硅胶
玻璃、水泥、陶瓷都是硅酸盐产品
SiO2与NaOH和HF均可反应,属于两性氧化物
5.下列说法正确的是 ( )
陶瓷、玻璃、水晶、玛瑙的主要成分都是硅酸盐
SiO2和CO2都是酸性氧化物,不能和酸反应
氢氟酸不能存放在带有橡皮塞的玻璃瓶中
将SO2气体依次通过NaHCO3、硅酸钠溶液可以证明酸性强弱顺序:H2SO4>H2CO3>H2SiO3
6.运用元素周期律分析下列推断,其中错误的是 ( )
铍的氧化物的水化物可能具有两性
砹单质是一种有色固体,砹化氢很不稳定
硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体
硫酸锶难溶于水
7.(2024·辽宁沈阳120中学高一质量监测)下列关于元素周期表及周期律的叙述,其中不正确的有 ( )
①一般在过渡元素中寻找一些化学反应新型催化剂
②酸性:HClO4>H2SO4>H2SiO3,不能用元素周期律解释
③第3周期简单离子半径最小的元素是氯元素
④按F2→I2的顺序单质氧化性逐渐减弱,故前面的卤素单质可将后面的卤素从它们的盐溶液里置换出来
⑤元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
⑥砹(At)为ⅦA元素,推测单质砹为有色固体,HAt不稳定,AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸
⑦ⅠA族元素全部是金属元素,ⅢA族位于元素周期表第3纵列
3个 4个 5个 6个
8.(2024·山东烟台高一期末) X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。已知X、Y、Z、W的质子数之和为49,X、Y、Z最外层电子数之和为10,X最外层电子数比Y、Z最外层电子数之和多2。下列说法错误的是 ( )
离子半径:W>X>Y>Z
Z单质可与铁的氧化物反应
W、X均可形成18e-微粒
Y2X2中阴阳离子个数比为1∶1
9.(2024·山东威海高一期末)X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在周期表中相对位置如图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,下列说法错误的是 ( )
X Y
Z W
四种元素的单质中,Z的单质熔点、沸点最高
ZY2和WY2均具有漂白性,漂白原理不同
氧化物对应水化物的酸性:W>Z>X
X、Z的简单氢化物均能与各自某种氧化物对应的水化物发生反应
10.(10分)硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
(1)(4分)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ,
工艺师常用 (填物质名称)来雕刻玻璃。
(2)(2分)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作 。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得,高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是 。
A.普通玻璃坩埚 B.石英玻璃坩埚
C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚
(3)(4分)工业上常利用反应2C+SiO2Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质是 (填化学式,下同),氧化剂是 。
B级 素养培优练
(11~13题,每小题4分)
11.制造芯片的高纯硅(Si)可以用下述方法制取(反应条件略)。下列说法不正确的是 ( )
SiO2和SiCl4中Si的化合价均为+4
反应①、③均为置换反应
SiO2和CO都属于酸性氧化物,均能与NaOH溶液反应
利用产物的沸点不同实现由粗硅到高纯硅的提纯
12.(2024·河北邢台质检联盟高一月考)已知:a、b、c、d为四种短周期主族元素。其中a元素存在一种没有中子的原子,b原子的L层电子数为4,c2的密度是相同状况下氢气密度的16倍,d与c同主族。下列说法中正确的是 ( )
c的最高正价为+6价
原子半径:d>b>c>a
最简单氢化物的沸点:b>c
a、c、d形成的化合物属于强酸
13.(2024·河南安阳一中高一月考)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列说法不正确的是 ( )
气态氢化物的稳定性:R>W
X与Y可以形成原子个数比为1∶1和1∶2的两种化合物
由X、Y、Z、W、R五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2-
Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
14.(12分)元素周期律是指导我们学习元素及其化合物知识的重要工具。已知部分氧族元素的知识如下表所示:
氧族元素 8O(氧) 16S(硫) 34Se(硒) 52Te(碲)
单质熔点/℃ -218.4 113 450
单质沸点/℃ -183 444.6 685 1 390
元素主要 化合价 -2 -2、+4、 +6 -2、+4、 +6
回答下列问题:
(1)(2分)硫元素在元素周期表中的位置是 ,
硒原子最外层电子数为 。
(2)(3分)依据元素周期律和表中知识,预测单质硒的熔点范围为 ℃<硒< ℃,元素碲的主要化合价可能有 价。
(3)(3分)从物质类别和硫元素的价态分析,在一定条件下,SO2能与下列物质发生反应,在横线上写出反应产物中含硫物质的化学式:①NaOH溶液: ,
②H2S: ,③Na2O2: 。
(4)(2分)已知硒最高价氧化物对应的硒酸是强酸,写出能证明硒酸比碳酸强的离子方程式: 。
(5)(2分)氢硒酸(H2Se)有较强的还原性,因此长期露置在空气中易变质出现浑浊,可能发生反应的化学方程式为 。
基础课时7 预测元素及其化合物的性质
1.B [SiO2不溶于水,是酸性氧化物,不溶于一般的酸,但SiO2能溶于氢氟酸。判断酸性强弱是在溶液中进行的,故C不能作为判定酸性强弱的依据。]
2.D [硅酸钠可用于阻燃剂,用硅酸钠浸泡的木材可防火,二氧化硅是酸性氧化物,不溶于水,但可溶于氢氟酸,故A错误;碳酸钠的碱性较强,常用碳酸氢钠治疗胃酸过多,故B错误;水晶的主要成分是SiO2,不属于硅酸盐,故C错误;镁可用于制造信号弹和焰火;高温SO2可被催化氧化生成SO3,故D正确。]
3.A [Cl的非金属性比C强,依据元素周期律,可证明HClO4的酸性比H2CO3强,但不能证明HCl的酸性比H2CO3强,所以不能用元素周期律解释“Na2CO3溶液中加盐酸,产生气泡”的实验事实,A符合题意;Mg与Al为同周期元素,Mg在Al的左边,依据元素周期律,Mg的金属性强于Al,氢氧化镁不具有两性,而氢氧化铝具有两性能和氢氧化钠溶液反应,能用元素周期律解释,B不符合题意;F与I为同主族元素,F在I的上方,依据元素周期律,非金属性F大于I,所以气态氢化物的稳定性:HF>HI,能用元素周期律解释,C不符合题意;Br和Cl为同主族元素,依据元素周期律,Br的非金属性小于Cl,所以Cl2从NaBr溶液中置换出Br2,能用元素周期律解释,D不符合题意。]
4.C [二氧化硅可做光导纤维,A项错误;SiO2与水不反应,B项错误;玻璃、水泥、陶瓷都是硅酸盐产品,C项正确;SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,SiO2+4HFSiF4+2H2O,SiF4不属于盐,则二氧化硅是酸性氧化物,D项错误。]
5.C [水晶和玛瑙的主要成分是二氧化硅,不属于硅酸盐,A错误;二氧化硅能与氢氟酸反应,B错误;氢氟酸能腐蚀玻璃,不能盛放在玻璃瓶中,一般盛放在塑料瓶中, C正确;将SO2气体通入NaHCO3、硅酸钠溶液证明的是H2SO3的酸性,D错误。]
6.C [A项,铍在元素周期表中位于第2周期ⅡA族,处于金属与非金属交界区,其氧化物的水化物可能具有两性,正确;B项,砹是卤族元素,从氟到砹,元素的非金属性逐渐减弱,氢化物的稳定性逐渐减弱,砹化氢很不稳定,卤素单质的颜色逐渐加深,砹单质是一种有色固体,正确;C项,由于元素的非金属性S>Se,所以相应的氢化物的稳定性H2Se比H2S弱,错误;D项,锶为ⅡA族的元素,同一主族的元素形成的化合物性质相似,CaSO4微溶于水,BaSO4难溶于水,可见硫酸锶难溶于水,正确。]
7.C [①过渡元素中的重金属元素通常可以作为一些化学反应新型催化剂,正确;②非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,非金属性Cl>S>Si,酸性:HClO4>H2SO4>H2SiO3,能用元素周期律解释,错误;③离子核外电子层数越多,离子半径越大,核外电子排布相同时离子半径随原子序数的增大而减小,则第3周期简单离子半径最小的元素是铝元素,错误;④排在前面的卤素单质可将排在后面的卤素从它的盐溶液中置换出来,但由于氟气极易和水反应生成氢氟酸和氧气,所以氟气除外,错误;⑤过渡元素是指元素周期表中的副族元素,全部由金属元素构成,可在金属与非金属分界线处的元素中寻找半导体材料,错误;⑥氟、氯、溴、碘、砹处于同一主族,从上到下非金属性逐渐减弱,相对原子质量逐渐增大,根据元素周期律可知,碘单质已为紫黑色固体,因此砹也为有色固体;碘化氢不稳定,则砹化氢也不稳定;卤化银都不溶于水和硝酸,则砹化银也不溶于水和硝酸,正确;⑦ⅠA族元素中H是非金属元素,ⅢA族位于元素周期表第13纵列,错误。]
8.D [X、Y、Z最外层电子数之和为10,X最外层电子数比Y、Z最外层电子数之和多2,则X为ⅥA族元素,Y、Z位于ⅠA族和ⅢA族,X、Y、Z、W的质子数之和为49,X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,则X、Y、Z、W分别为O、Na、Al、Cl。X、Y、Z、W对应离子分别为O2-、Na+、Al3+、Cl-,离子电子层数越多半径越大,电子层数相同核电荷数越大半径小,离子半径:W>X>Y>Z,故A正确;Al可以从铁的氧化物通过铝热反应置换出铁单质,故B正确;HCl、Cl-、H2O2均是18e-微粒,故C正确;Na2O2中阴离子为过氧根离子,因此Na2O2中阴阳离子个数比为1∶2,故D错误。]
9.C [根据题给信息知,X、Y、Z、W均为短周期元素, Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则Y为氧元素,根据四种元素在周期表中的位置可知,X为氮元素,Z为硫元素,W为氯元素。4种元素的单质中,常温下Z的单质硫是固体,其余均是气体,单质硫的熔、沸点最高,A正确;ZY2为SO2,WY2为ClO2,二者都有漂白性,但二氧化硫为化合型漂白,二氧化氯为氧化型漂白,漂白原理不同,B正确;非金属性越强,则其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,氧化物对应水化物的酸性无法判断,C错误;X为氮元素,简单氢化物为氨气,显碱性,可与N的氧化物五氧化二氮的水化物硝酸反应,Z为硫元素,简单氢化物为硫化氢,具有还原性,可与S的氧化物二氧化硫的水化物亚硫酸反应生成硫单质沉淀,D正确。]
10.(1)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O 氢氟酸 (2)防火剂 D (3)C SiO2
解析 (1)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。由于SiO2能溶于氢氟酸,因此工艺师常用氢氟酸来雕刻玻璃。(2)Na2SiO3水溶液又称水玻璃,具有阻燃的功能,因此可用作防火剂。SiO2和Na2CO3在高温下反应生成Na2SiO3和CO2,故含SiO2的材料(普通玻璃、石英玻璃)以及Al2O3等都能与Na2CO3在高温下反应,故不能用以上材质的坩埚熔融纯碱。(3)题给反应中C(碳)被氧化,SiO2中+4价的硅被还原,因此SiO2作氧化剂。
11.C [SiO2中氧元素-2价,Si为+4价,SiCl4中Cl是-1价,Si为+4,A正确;反应①③属于置换反应,B正确;SiO2属于酸性氧化物,能与NaOH溶液反应,CO属于不成盐氧化物,C错误;SiCl4常温下是气体,沸点低易从粗硅杂质中分离,产物HCl易挥发,从高纯硅中分离,均是利用产物的沸点不同,实现由粗硅到高纯硅的提纯,D正确。]
12.B [a、b、c、d为四种短周期主族元素。其中a元素存在一种没有中子的原子,a为H元素;b原子的L层电子数为4,b为C元素;c2的密度是相同状况下氢气密度的16倍,c为O元素;d与c同主族,d为S元素。 c为氧元素,氧没有+6价,故A错误;周期表中同主族从上到下,同周期从右到左,原子半径增大,原子半径:S>C>O>H,故B正确;水分子间形成氢键,最简单氢化物的沸点:H2O>CH4,故C错误;a、c、d形成的化合物H2SO4属于强酸,H2SO3属于弱酸,故D错误。]
13.C [在短周期元素中,既有+7价又有-1价的,只有Cl,R为Cl元素;X的化合价为-2价,没有正化合价,故X为O;Y的化合价为+1价,处于第3周期,所以Y为Na;Z位于第3周期且化合价为+3价,Z为Al;W的化合价有+6价和-2价,W应为S。因非金属性Cl>S,故HCl的热稳定性比H2S强,A正确;氧元素和钠元素可以形成过氧化钠、氧化钠两种化合物,其原子个数比分别为1∶1和1∶2,B正确;电子层结构相同的离子,核电荷数越大其离子半径越小,所以有S2->Cl-、O2->Na+>Al3+;离子电子层越多,离子半径越大,故离子半径S2->Cl->O2->Na+>Al3+,所以五种元素形成的简单离子中半径最小的是Al3+,C错误;氢氧化钠和氢氧化铝可以发生反应NaOH+Al(OH)3Na[Al(OH)4],D正确。]
14.(1)第3周期ⅥA族 6 (2)113 450 -2、+4、+6
(3)①Na2SO3 ②S ③Na2SO4
(4)2H++CCO2↑+H2O
或H++HCCO2↑+H2O
(5)2H2Se+O22Se↓+2H2O
解析 (1)硫元素为16号元素,在元素周期表中的位置是第3周期ⅥA族;硒为34号元素,最外层电子数为6。(2)氧族元素的单质熔点逐渐升高,则单质硒的熔点范围为113 ℃<硒<450 ℃;同族元素的主要化合价基本相同,元素碲的主要化合价为-2、+4、+6价。(4)已知硒的最高价氧化物对应的水化物为硒酸,是强酸,碳酸为弱酸,则用硒酸与碳酸钠(或碳酸氢钠)反应生成二氧化碳和水证明硒酸比碳酸强,离子方程式为2H++CCO2↑+H2O(H++HCCO2↑+H2O)。(5)氢硒酸(H2Se)有较强的还原性,长期露置在空气中被氧气氧化为Se固体,化学方程式为2H2Se+O22Se↓+2H2O。
