5.1.2　元素周期表　元素周期表的应用 学案（含答案）高中化学 苏教版（2019） 必修 第一册

5.1.2　元素周期表　元素周期表的应用
1. 知道周期与族的概念，能描述元素周期表的结构。
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。
3. 知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和主族元素性质的递变规律。
4. 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。
5. 感受元素周期律与周期表在化学学习、科学研究和生产实践中的价值。
门捷列夫为研究元素性质的规律，把每种元素的主要性质和相对原子质量写在一张张卡片上，对已知的几十种元素反复进行排列，比较其性质，探索其联系。1869年3月他发表论文指出“按元素相对原子质量大小排列起来，元素性质明显呈现周期性”，并将已发现的63种元素排出一张元素周期表。
1. 门捷列夫第一张元素周期表的制作过程中，使用了哪些科学方法？
2. 门捷列夫认为元素的性质是由什么决定的？
3. 现代元素周期表的排序依据是什么？
4. 根据所提供的信息，举例说明为什么现代元素周期表不再按相对原子质量排列？
1. 画出1～18号元素的原子结构示意图，并与元素周期表进行对照分析，说说元素周期表中周期与族是按什么规则排列的。
2. 仔细观察元素周期表，与同学交流以下几个问题。
(1) 元素周期表包含几个周期？每个周期有多少种元素？根据周期包含元素的多少，如何将这些周期进行分类？
(2) 元素周期表共有多少列？多少个族？这些族包括哪些类型？写出这些族从左往右的排列顺序。
(3) 从构成各族的周期看，族的类型与周期的类型有什么关系？
(4) 有些族有别称，写出下列族的别称，并记住这些族元素的名称与元素符号。
族 ⅠA（除H外） ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0族
别称
阅读下列材料，然后进行探究并得出结论。
元素单质和化合物的性质可以帮助判断元素金属性、非金属性的强弱：元素的金属性越强，其单质越容易从水或酸中置换出氢气，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强；元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强。
1. 回忆钠与氧气、水的反应现象，完成金属钾与氧气、水反应的实验，填写下表。
与氧气反应 与水反应 金属性强弱
钠
钾
2. 卤素单质非金属性的比较。
①下表为卤素单质与氢气化合的条件及生成氢化物的稳定性，请比较卤素的非金属性。
与氢气的化合 非金属性强弱
氟 在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定
氯 光照或点燃发生反应，生成的氯化氢较稳定
溴 加热至一定温度才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定
碘 不断加热才能缓慢反应，碘化氢不稳定，在同一条件下同时分解为H2和I2，是可逆反应
②完成下列实验，观察现象并填写下表。
实验 现象 离子方程式
a. 将少量氯水加入盛有NaBr溶液的试管中，振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置
b. 将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置
由该实验分析、比较卤素单质的氧化性和卤素非金属性强弱。
3. 根据你的探究结论，在图中的4个箭头旁方框中，用简要的文字说明元素金属性、非金属性的递变规律。
4. 阅读教材，了解元素周期律中蕴含的思想。
1. 根据元素在元素周期表中的位置，推断元素性质。
门捷列夫据其提出的元素周期律，所画出的元素周期表，尚有许多空格。他认为这些空格是一些有待发现的未知元素。下表列出了门捷列夫对“类铝”的预言及其被验证的结果。让我们站在巨人的肩膀上进行进一步探究。
“类铝”的位置
类铝（1871年门捷列夫的预言） 镓（1875年布瓦博德朗发现镓后测定）
相对原子质量约为68 比重约为5.9～6.0 熔点应很低 单质及其氢氧化物能溶于强酸或强碱中 相对原子质量为69.72 比重等于5.94 熔点为30.15 ℃ 单质及其氢氧化物为两性，能溶于强酸或强碱中
(1) 写出镓(Ga)、氢氧化镓分别与强酸、强碱反应的离子方程式。
(2) 镓常被用于制作砷化镓（As为ⅤA族元素）激光二极管，写出砷化镓的化学式：　　　　。
2. 元素周期表可以有效地指导人们寻找新材料和稀有矿产。某元素通常与它的同族元素、同周期相邻元素的性质相似， 在自然界往往以共生矿的形式存在。 当希望找到一种有价值的稀有元素时，就可以根据其在元素周期表中上下左右位置的元素，定向选择那些地壳中含量较大或分布比较集中的元素的矿床，往往获得事半功倍的效果。
(1) 元素周期表是元素周期律的具体表现形式，是很多领域研究的工具，请你查阅有关资料，在下表中将有关“应用领域”和对应的“重点关注的元素”连接起来。
应用领域 重点关注的元素
①寻找新型半导体材料 ②寻找优良催化剂 ③研制耐高温、耐腐蚀的合金材料 ④研制新型农药的有效元素 ①周期表中的过渡元素 ②金属与非金属分界线附近 ③F、Cl、S、P元素的位置附近
(2) 镧系元素及钪、钇共17种元素统称为稀土元素，它们的化学性质十分相似，多共生在同一矿物中。因其在自然界中含量少，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生的形式存在，故叫“稀土”。稀土常被称为“工业维生素”，是制造精密制导武器、雷达和夜视镜等各种武器装备不可缺少的元素。我国是稀土资源大国，储量约占世界储量的80%。
①请找出镧系元素和钪、钇元素在元素周期表中的位置。
②通过上网或查找图书资料，了解我国在稀土元素的提取和应用方面的卓越成就。
1. [2024无锡期末]“中国紫”硅酸铜钡(BaCuSi2O6)被认为是人工制造的。下列元素都属于短周期元素的是(　　)
A. Si和O B. Ba和Si C. Cu和O D. Ba和Cu
2. [2025苏州期末]中国“祝融号”火星探测器探测发现火星上存在矿物MgxFe2－xSiO4。该物质所含元素属于第二周期的是(　　)
A. Mg B. Si C. Fe D. O
3. [南通如皋期末]铁原子结构示意图及元素周期表中铁元素的部分信息如下图。下列有关说法正确的是(　　)
　　　
A. 铁元素位于元素周期表的第六周期
B. Fe3+的电子数为24
C. 1 mol铁的质量为55.85 g
D. 加热条件下，铁与硫反应生成Fe2S3
4. [无锡期末]某元素R位于元素周期表的第四周期ⅡA族。下列说法错误的是(　　)
A. R的单质具有强还原性　 B. R的单质能够和水发生反应
C. R元素最高化合价为＋2价　 D. R在自然界中以单质的形式存在
5. [2025江苏名校协作体联考]下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是(　　)
A. 原子半径：r(Br)>r(Cl)>r(Na) B. 碱性：NaOH>Mg(OH)2
C. 最外层电子数：Br>Cl>Mg D. 热稳定性：HBr>HCl
6. 下列有关元素周期表和周期律的说法中，正确的是(　　)
A. F元素是原子半径最小的非金属元素
B. 碳、硅位于金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料
C. X、Y属于同周期元素，若原子序数：XD. 门捷列夫元素周期表有7个主族、7个副族、1个0族、1个Ⅷ族，共16列
7. [2024无锡期末]下列说法正确的是(　　)
A. 碱性：Ca(OH)2C. 原子半径：PO
8. [2024常州期末]W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。常温下，四种元素的单质中，仅W和X的单质为气体，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍。下列叙述错误的是(　　)
A. 原子半径：Y>Z>W
B. Y的氧化物不与强碱反应
C. Z的气态氢化物的稳定性比H2O的弱
D. X的最高价氧化物的水化物酸性比H2CO3强
9. [2025苏州期末]K2Mg(SO4)2被称为“植物生长和高产的营养剂”。下列相关说法正确的是(　　)
A. 热稳定性：H2S>H2O B. 离子半径：r(Mg2+)>r(O2-)
C. 最外层电子数：N(S)＝N(O) D. 单质与水反应的剧烈程度：Mg>K
10. 如图是元素周期表的短周期部分。
(1) ①～⑦中金属性最强的元素位于周期表第　　　　周期　　　　族。
(2) 元素⑥的原子结构示意图为　　　　。
(3) ④与⑤形成的常见化合物的化学式为　　　　。
(4) 元素①②③⑤⑦中，原子半径由大到小的顺序是　　　　　　　　（填序号）。
(5) 元素③⑥的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式为______
　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.1.2　元素周期表　元素周期表的应用
【活动方案】
活动一：
1. 归纳与分类的方法。
2. 相对原子质量。
3. 原子序数(或核电荷数或质子数)。
4. 元素的性质主要取决于元素原子核外电子排布(与其原子的质子数等有关)。而不是相对原子质量。如14C、14N的相对原子质量相等，但其质子数不同、性质不同。
活动二：
1.
将电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序排在同一周期；将最外层电子数相同的元素，排在同一族。
2. (1) 元素周期表包含7个周期。第一周期有2种元素，第二、三周期有8种元素，第四、五周期各有18种元素，第六、七周期各有32种元素。第一～三周期是短周期，第四～七周期是长周期。
(2) 共有18列，16个族；包含7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个0族。这些族从左往右的排列顺序：ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0族。
(3) 主族、0族由短周期元素和长周期元素共同构成；副族、Ⅷ族完全由长周期元素构成。
(4) 碱金属元素　碳族元素　氮族元素　氧族元素
卤族元素　稀有气体元素
活动三：
1. 加热燃烧　反应剧烈　加热剧烈燃烧　反应剧烈，伴有轻微爆炸和燃烧　钾>钠
2. ①氟＞氯＞溴＞碘　②溶液呈橙色，静置后下层溶液呈橙红色　Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
溶液呈黄色，静置后下层溶液呈紫红色　Br2＋2I－===2Br－＋I2　单质氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2；非金属性：氟＞氯＞溴＞碘。
3. ①金属性减弱，非金属性增强　②金属性增强，非金属性减弱　③金属性增强　④非金属性增强
活动四：
1. (1) 2Ga＋6H＋===2Ga3+＋3H2↑
2Ga＋2OH－＋6H2O===2[Ga(OH)4]－＋3H2↑
Ga(OH)3＋3H＋===Ga3+＋3H2O
Ga(OH)3＋OH－===[Ga(OH)4]－
(2) GaAs
2. (1) ①—②；②—①；③—①；④—③。　(2) ①第四～六周期ⅢB族　②略。
【课堂反馈】
1. A　第一、二、三周期的元素属于短周期元素。Si是第三周期的元素，O是第二周期的元素，Si和O都是短周期元素，A正确；Ba、Cu不是短周期元素，B、C、D错误。
2. D　Mg、Si是第三周期的元素，A、B错误。Fe是第四周期元素，C错误。
3. C　铁元素有4个电子层，位于第四周期，A错误；铁为26号元素，质子数＝核外电子数＝26，Fe3+的核外电子数为23，B错误；加热条件下，铁与硫反应生成FeS，D错误。
4. D　元素R位于周期表Mg的下方，为钙元素，是活泼金属，有强还原性，能与水反应，在自然界中以化合态形式存在。
5. B　同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，故半径r(Br)>r(Na)>r(Cl)，A错误；同周期主族元素从左到右，金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应的水化物的碱性也逐渐减弱，故碱性NaOH>Mg(OH)2，B正确；同主族元素原子的最外层电子数相同，即最外层电子数Br＝Cl，C错误；同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，简单氢化物的热稳定性逐渐减弱，则热稳定性HBr6. C
7. A　同主族元素从上到下金属性逐渐增强，金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，则碱性Ca(OH)2S，C错误；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，同周期主族元素自左向右非金属性逐渐增强，则非金属性P8. B　常温下常见气体单质为H2、N2、O2、F2和Cl2。W为氢，若X为氮，则Z为硫，Y为铝；若X为氧，则Z为氯，不符合题意(只有W和X的单质为气体)。原子半径Al>S>H，A正确；Y的氧化物为Al2O3，为两性氧化物，可溶于强酸强碱，B错误；非金属性SH2CO3，D正确。
9. C　同周期主族元素从左到右，非金属性逐渐增强，故非金属性O>S，则热稳定性H2S10. (1) 三　ⅡA　(2) 　(3) MgF2　(4) ⑤⑦②③①　(5) Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O