4.2.2元素周期表和元素周期律的应用 课件（共46张PPT）人教版高中化学必修1

(共46张PPT)
第四章
第二节　第二课时　元素周期表和元素周期律的应用
知识点一 元素周期表的分区及化合价规律
知识点二 元素周期表和元素周期律的应用
目录索引
素养目标 学习要点
1.通过元素周期表的分区,进一步认识元素周期表和元素周期律的应用,建立其应用的思维模型,并能应用模型解决实际问题,形成证据推理与模型认知的学科素养。 2.通过对元素周期表、元素周期律应用的探究,体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导意义,形成科学态度与社会责任的学科素养。 两个应用:元素周期律在科技生产、理论上的应用
一个规律:化合价规律
一个关系:“位、构、性”关系
知识点一 元素周期表的分区及化合价规律
基础落实 必备知识全过关
1.金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律
(1)请填写出图中序号所示内容:
①　　　　,②　　　　,③　　　　,④　　　　。
(2)分界线附近的元素既表现出
　　　　元素的性质,又表现出
　　　　　　元素的性质。
增强
增强
增强
增强
金属
非金属
2.元素化合价与其在元素周期表中的位置关系
(1)价电子
①含义:与元素的化合价有关的电子。
副族元素的价电子包括最外层电子及次外层或倒数第三层的部分电子
②具体内容:主族元素的价电子就是　　　　　　　　　　。
(2)化合价规律
最外层电子
主族序数
最外层电子数
8
特别提醒
1.最活泼的非金属元素是F,但最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是HClO4。
2.金属元素在分界线的左下方,非金属元素在分界线右上方。
3.元素的金属性与非金属性之间没有严格的界线,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,是元素周期律的一种体现。
正误判断
(1)所有非金属元素都有最高正价+|最低负价|=8。(　　)
(2)氮元素的最高正价与最低负价绝对值之差为2。(　　)
(3)硫元素的最高正价与最低负价绝对值之差为4。(　　)
(4)在所有的氧化物中,氧均为-2价。(　　)
(5)第ⅥA族的所有元素的最高正价均为+6价。(　　)
×
提示 氢元素最高正价+|最低负价|=2。
√
√
×
提示 过氧化物(如H2O2、Na2O2)中氧为-1价。
×
提示 氧元素没有最高正价。
名师点拨
“序、价”规律
在短周期主族元素中,元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上大多保持一致,即“序奇价奇,序偶价偶”。
重难突破 能力素养全提升
探究角度1元素周期表的分区
例1如图所示,元素周期表中的金属元素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.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.根据Al的性质可知虚线两侧的单质都能与盐酸和氢氧化钠溶液反应
C
解析 虚线左下方的元素为金属元素,A错误;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,B错误;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),C正确;紧靠虚线两侧的元素都是具有一定金属性和非金属性,但不一定都能与盐酸和氢氧化钠溶液反应,D错误。
[对点训练1]
(2024·北京市房山区高一检测)部分元素在周期表中的分布如图所示(虚线为金属元素与非金属元素的分界线),下列说法不正确的是(　　)
A.B只能得电子,不能失电子
B.原子半径Ge>Si
C.As可作半导体材料
D.Po处于第六周期第ⅥA族
A
解析 B元素位于金属元素与非金属元素的分界线附近,既能得电子,又能失电子,故A错误;同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大,所以原子半径Ge>Si,故B正确;As元素位于金属元素与非金属元素的分界线附近,可作半导体材料,故C正确;Po为主族元素,原子核外有6个电子层,最外层电子数为6,处于第六周期第ⅥA族,故D正确。
探究角度2主族元素化合价的规律
例2(2024·山东聊城高一检测)某短周期主族元素R的最高正价与最低负价的代数和为4,下列叙述不正确的是(　　)
A.R是第ⅣA族元素
B.R气态氢化物化学式为H2R
C.R的最高价氧化物的化学式为RO3
D.R的气态氢化物的水溶液显酸性
A
解析 短周期的主族元素中,最高正价与最低负价代数和为4,最高正价只能是+6价,最低负价为-2价,则R是第ⅥA族的硫元素,A项不正确;S的气态氢化物的化学式为H2S,B项正确;硫的最高价氧化物的化学式为SO3,C项正确; H2S的水溶液呈弱酸性,D项正确。
【变式设问】
(1)R的最高价氧化物对应水化物的化学式为　　　。
(2)R与同周期相邻元素的简单气态氢化物的稳定性顺序为　 。
提示 H2SO4。最高正价是+6价,最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SO4。
提示 HCl>H2S>PH3。同周期主族元素自左到右非金属性增强,简单气态氢化物的稳定性增强。
[对点训练2]
已知某元素原子最外层有7个电子,推测下列选项不正确的是(　　)
A.单质有氧化性
B.最高正价一定为+7价
C.是非金属元素
D.同周期元素中原子半径最小
B
解析 某元素原子的最外层有7个电子,说明位于第ⅦA族,第ⅦA族元素得到一个电子达到稳定结构,其单质具有强氧化性,故A正确;F没有正价,故B错误;第ⅦA族为非金属元素,故C正确;同周期从左向右原子半径逐渐减小(稀有气体除外),因此第ⅦA族元素的原子半径是同周期中最小的,故D正确。
思维模型　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)最低负价的绝对值等于使它达到8电子稳定结构所需要得到的电子数(仅限第ⅣA族~第ⅦA族元素)。
知识点二 元素周期表和元素周期律的应用
基础落实 必备知识全过关
1.元素周期表和元素周期律在理论上的应用
(1)根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的
　　　　(或　　　　)。
(2)应用于元素“位置、　　　　、　　　　”的相互推断。
(3)预测新元素:为新元素的发现,以及预测它们的　　　　　　　　　提供线索。
强弱
大小
结构
性质
原子结构和性质
2.寻找新物质
半导体材料
催化剂
耐高温
耐腐蚀　
农药
名师点拨
同一元素的“位、构、性”关系
教材拓展
元素周期表中相互靠近的元素性质相近,有人提出Li的金属性与Mg更接近,你怎么认为
提示 同一周期从左到右金属性减弱,所以金属性Na>Mg;而同一主族从上到下金属性增强,所以Li重难突破 能力素养全提升
探究角度1元素周期表和元素周期律的应用
例1(2024·安徽合肥高一检测)元素周期表可以指导人们进行规律性的推测和判断,下列说法不正确的是(　　)
A.若aX2+和bY-的核外电子层结构相同,则原子序数:a=b+3
B.由水溶液的酸性:HCl>HF,可推断出元素的非金属性:Cl>F
C.锗与硅位于金属与非金属的交界处,都能作半导体材料
D.S和Se分别位于第ⅥA族的第三、四周期,则简单气态氢化物的稳定性:H2S>H2Se
B
解析 aX2+的核外电子数为a-2,bY-的核外电子数为b+1,由核外电子层结构相同可知a-2=b+1,则质子数即原子序数:a=b+3,A项正确;HCl和HF不是最高价含氧酸,所以不能根据二者的酸性强弱来判断元素非金属性的强弱,B项错误;锗与硅位于金属与非金属的交界处,都可以作半导体材料,C项正确;同一主族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,S的非金属性比Se强,则简单气态氢化物的稳定性:H2S>H2Se,D项正确。
[对点训练1]
下列说法错误的是(　　)
A.用作半导体材料的元素大多数位于元素周期表中金属和非金属的分界线附近
B.农药中常含有的元素通常在元素周期表的右上方区域
C.构成催化剂的元素通常在周期表的右上方区域
D.在元素周期表的过渡元素中寻找制造耐高温和耐腐蚀的合金材料的元素
C
解析 构成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。
探究角度2元素“位、构、性”的关系及应用
例2已知元素铟(49In)与铷(37Rb)同周期,下列说法不正确的是(　　)
A.In是第五周期第ⅢA族元素
BIn的中子数与电子数的差值为17
C.原子半径:In>Al
D.碱性:In(OH)3>RbOH
D
图解要点　主族元素“位—构—性”问题解题思维流程
【变式设问】
In的最高价氧化物能否溶于水
提示 In的最高价氧化物为In2O3,In2O3与Al2O3性质相似,均难溶于水。
[对点训练2]
(2024·河北石家庄高一检测)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:WB.常温常压下,Y单质为固态
C.简单气态氢化物的稳定性:ZD.X的最高价氧化物对应的水化物是强碱
W
X Y Z
D
解析 由题意可知,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,可推出W、X、Y、Z分别为N、Al、Si、P。根据电子层数越多,原子半径越大,可得原子半径:WPH3,C项正确;X的最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3是两性氢氧化物,是弱碱,D项错误。
[对点训练3]
(2024·浙江温州高一检测)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>P
B.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
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,故A、D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正确。
思维模型　“位—构—性”关系及应用
1.“位—构—性”的具体表现为:
2.“位—构—性”的具体应用:
(1)应用一:结构与位置互推
(2)应用二:性质与位置互推
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,根据元素性质可以推知元素在周期表中的位置,根据元素在周期表中的位置可以推知元素的性质。
(3)应用三:结构与性质互推
①最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要因素。
②原子半径决定了元素单质的性质;离子半径决定了元素组成化合物的性质。
③同主族元素最外层电子数相同,性质相似。
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题组1元素周期表和元素周期律的应用
1.(2024·湖南浏阳高一检测)人体所需元素中,有一种对人类智力起重要作用的主族元素R。已知R元素处于第五周期,其最高价氧化物的化学式为R2O7,则R元素的名称为(　　)
A.氟 B.氯 C.溴 D.碘
D
解析 主族元素最高正化合价与其族序数相等,R元素的最高价氧化物的化学式为R2O7,则其最高正化合价为+7价,则R位于第ⅦA族,已知R元素处于第五周期,所以R为I元素。
2.下列根据元素周期表和元素周期律得出的推断,正确的是(　　)
A.金属元素原子最外层电子数越少,该金属失电子能力越强
B.若存在简单阴离子R2-,则R一定位于第ⅥA族
C.P和As都是第ⅤA族元素,则PH3的还原性比AsH3的还原性强
D.铅位于元素周期表中金属与非金属的交界处,可作半导体材料
B
解析 金属元素原子最外层电子数越少,该金属失电子能力不一定越强,例如锂的金属性弱于钡,A错误;若存在简单阴离子R2-,R的最低价是-2价,则R一定位于第ⅥA族,B正确;P和As都是第ⅤA族元素,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,氢化物的还原性逐渐增强,则PH3的还原性比AsH3的还原性弱,C错误;铅位于第六周期第ⅣA族,不是位于元素周期表中金属和非金属的交界处,铅是典型的金属,不可作半导体材料,D错误。
3.(2024·山东潍坊高一检测)元素的原子结构决定其性质和在元素周期表中的位置。下列说法正确的是(　　)
A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C.P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应水化物的酸性均依次增强
D.元素周期表中位于金属和非金属的分界线附近的元素属于过渡元素
C
解析 O无最高正价,F没有正价,A错误;多电子原子中,能量低的电子在离核较近的区域内运动,B错误;P、S、Cl的非金属性依次增强,得电子能力与最高价含氧酸(H3PO4、H2SO4、HClO4)的酸性均依次增强,C正确;过渡元素是元素周期表中第3纵列到第12纵列的元素,D错误。
题组2“位—构—性”关系的应用
4.A+、B2+、C-、D2-四种离子具有相同的电子层结构,现有以下排列顺序,其中按核电荷数由大到小排列的是(　　)
A.B2+>A+>C->D2- B.D2->C->A+>B2+
C.C->D2->A+>B2+ D.B2+>A+>D2->C-
A
解析 A+、B2+、C-、D2-四种离子具有相同的电子层结构,有“阴上阳下”的规则,即位置关系为 ,因此按核电荷数由大到小排列的是B2+>A+>C->D2-,故A符合题意。
5.X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在元素周期表中的相对位置如图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,下列说法中正确的是(　　)
A.原子半径:W>Z>Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性Z比W强
C.Y的简单气态氢化物的稳定性比Z的弱
D.四种元素的单质中,Z的熔、沸点最高
D
解析 Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍,则Y为O,故X为N,Z为S,W为Cl。原子半径:S>Cl>N>O,A项错误;HClO4的酸性比H2SO4的酸性强,B项错误;H2O比H2S稳定,C项错误;常温下,S单质为固体,其他几种元素的单质为气体,D项正确。
6.元素周期表是学习化学的重要工具,它隐含着许多信息和规律。下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价(已知铍的原子半径为0.089 nm)。
元素代号 A B C D E
原子半径/nm 0.160 0.143 0.102 0.099 0.074
主要化合价 +2 +3 +6、-2 -1 -2
(1)用元素代号标出它们在元素周期表中对应的位置(以下为元素周期表的一部分)。
(2)B元素处于元素周期表中第　　　　　周期第　　　　　族。
(3)C、D的简单离子的半径由大到小顺序为　　　　　(填离子符号)。
(4)上述五种元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是
　　　　　　　(填化学式)。
(5)C、E形成的常见化合物为　　　　　(填化学式)。
三
ⅢA
S2->Cl-　
HClO4　
SO2、SO3
解析 (1)由主要化合价和原子半径知A为Mg,B为Al,C为S,D为Cl,E为O。(2)B处于元素周期表中第三周期第ⅢA族。(3)C、D的简单离子分别为S2-、Cl-,半径大小为S2->Cl-。(4)最高价氧化物对应的水化物分别为Mg(OH)2、Al(OH)3、H2SO4、HClO4,其中HClO4酸性最强。(5)S与O形成的常见化合物有SO2和SO3。