2016-2017学年高一化学必修2学案：（鲁科版）第1章-第3节元素周期表的应用-第1课时 含解析

第3节　元素周期表的应用
第1课时　认识同周期元素性质的递变规律
1.以第3周期元素为例，掌握同周期元素的性质递变规律。?重点?
2.了解原子结构、元素性质及该元素在周期表中的位置三者之间的关系。
3.能运用原子结构理论初步解释同周期元素性质的递变规律。?难点?
4.初步学会应用元素周期表进行物质推断。
钠、镁、铝三种金属元素原子失电子能力比较
基础·初探]
1．钠、镁、铝与水或酸反应的实验探究
实验项目
实验内容
实验现象
实验结论
与水
反应
Na＋H2O
常温下，反应剧烈，酚酞变红色
失电子能力：Na＞Mg
Mg＋H2O
加热，反应缓慢，酚酞变浅红色
与酸的
反应
Mg＋HCl
反应剧烈，生成大量气体
失电子能力：Mg＞Al
Al＋HCl
反应较剧烈，生成气体
结论
失电子能力：钠＞镁＞铝
2.钠、镁、铝最高价氧化物对应的水化物的碱性比较
钠
镁
铝
氢氧化物比较
强碱
中强碱
两性氢氧化物
碱性逐渐减弱
结论
失电子能力：钠＞镁＞铝
(1)金属的还原性：Na>Mg>Al。(　　)
(2)金属原子最外层电子数越多越活泼。(　　)
(3)碱性：Mg(OH)2>NaOH>Al(OH)3。(　　)
(4)Na、Mg、Al的最高价氧化物对应的水化物均为强碱。(　　)
【答案】　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
核心·突破]
元素金属性强弱的判断方法
判断依据
规律
失电子的难易程度
元素的原子失电子越容易，该元素的金属性越强
元素在周期表中的位置
①同周期，从左到右，金属性逐渐减弱；
②同主族，从上到下，金属性逐渐增强
金属活动性顺序表
越靠前的金属性越强
单质
的还
原性
单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度
元素的单质与水或酸(非氧化性酸)反应置换出氢气越容易(即反应越剧烈)，该元素的金属性越强
金属单质之间
的置换反应
一种金属能把另一种金属从它的盐溶液里置换出来，表明前一种金属性较强，被置换出的金属金属性较弱
在其他条件相同的情况下，与同一种非金属单质反应
反应条件越苛刻，元素的金属性越弱；反应越剧烈，元素的金属性越强
金属阳离子的氧化性
金属阳离子(只有一种阳离子)的氧化性越弱，其对应元素的金属性越强
最高价氧化物对应
的水化物碱性强弱
最高价氧化物对应的水化物碱性越强，该元素的金属性越强
【温馨提醒】　一般可以认为：元素金属性＝金属还原性＝金属原子失电子能力。
题组·冲关]
题组1　金属性强弱的判断方法
1．能证明Al的金属性比Mg弱的实验事实是(　　)
A．Al的导电性比Mg强
B．Al的原子半径比Mg小
C．Al(OH)3能溶于NaOH溶液，而Mg(OH)2则不能
D．Mg(OH)2的溶解性比Al(OH)3的溶解性略大
【解析】　C项说明碱性Mg(OH)2>Al(OH)3，因此可以证明Mg的金属性强于Al的金属性。
【答案】　C
2．下列事实不能用于判断金属元素失电子能力强弱的是(　　)
A．金属间发生的置换反应
B．1 mol金属单质在反应中失去电子的多少
C．金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
D．金属元素的单质与水或酸置换出氢的难易
【解析】　活泼性强的金属能置换活泼性弱的金属；最高价氧化物对应水化物碱性越强，元素原子失电子能力越强；金属越活泼越容易置换出氢。
【答案】　B
3．下列叙述中一定能说明金属A比金属B的活泼性强的是(　　)
A．A原子最外层电子数比B原子的最外层电子数少
B．A原子电子层数比B原子的电子层数多
C．1 mol A从酸中置换H＋生成H2比1 mol B从酸中置换H＋生成的H2多
D．常温时，A能从水中置换出氢，而B不能
【解析】　金属性强弱不取决于原子的最外层电子数多少或电子层数的多少，A、B错误。选项C未说明与酸反应的快慢。同等条件下，与酸反应越剧烈，放出H2越快，则金属越活泼，与放出H2的多少无关。选项D正确，因为只有很活泼的金属(如K、Ca、Na)才能在常温下与水反应放出H2，而较不活泼的金属在常温下与水不反应。
【答案】　D
4．有三种金属元素A、B、C，在相同条件下，B的最高价氧化物对应的水化物的碱性比A的最高价氧化物对应的水化物的碱性强；A可以从C的盐溶液中置换出C。则这三种金属元素的失电子能力由强到弱的顺序是(　　)
A．A>B>C　　　　　 B．B>A>C
C．B>C>A D．C>B>A
【解析】　在相同条件下，B的最高价氧化物对应的水化物碱性比A的强，则B的金属性强于A；A可从C的盐溶液中置换出C，则A的金属性强于C。
【答案】　B
题组2　同周期金属元素性质递变规律
5．按Na、Mg、Al的顺序，元素的性质表现为递增的是(　　)
A．元素的金属性 B．原子失电子能力
C．原子得电子能力 D．阳离子的氧化性
【解析】　同周期从左到右，金属原子失电子能力减弱，金属性减弱，金属原子不能得电子，由于离子半径：Na＋>Mg2＋>Al3＋，故氧化性：Na＋【答案】　D
6．下列物质碱性最强的是(　　)
A．Fe(OH)3 B．Al(OH)3
C．NaOH D．Mg(OH)2
【解析】　根据金属活动性顺序可知活动性：Na>Mg>Al>Fe，可知NaOH碱性最强。
【答案】　C
7．对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是(　　)
A．碱性：NaOHB．原子半径：NaC．单质的还原性：NaD．离子半径：Na＋>Mg2＋>Al3＋
【答案】　D
硅、磷、硫、氯四种非金属原子得电子能力比较
基础·初探]
Si
P
S
Cl
最高正价
＋4
＋5
＋6
＋7
最低负价
－4
－3
－2
－1
单质与H2
化合的条件
高温
较高温度
需加热
点燃或光照
从Si到Cl，与H2化合越来越容易
气态氢化物
的稳定性
SiH4很不稳定
PH3不稳定
H2S较不稳定
HCl稳定
从Si到Cl，气态氢化物的稳定性越来越强
最高价氧化物
SiO2
P2O5
SO3
Cl2O7
最高价氧化物对应水化物的酸性及酸性强弱
H4SiO4或
H2SiO3弱酸
H3PO4中强酸
H2SO4强酸
HClO4最强无机酸
从Si到Cl，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强
结论
从Si到Cl，元素得电子能力逐渐增强
(1)第3周期元素的原子半径越大，得电子能力越强。(　　)
(2)不易得电子的原子一定易失电子。(　　)
(3)已知酸性：H2SO4＞H2CO3，则元素原子得电子能力：S＞C。(　　)
(4)同周期从左到右，非金属元素含氧酸的酸性逐渐增强。(　　)
【答案】　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
核心·突破]
元素原子得电子能力的判断依据
1．同周期的非金属元素，从左到右得电子能力依次增强(不包括稀有气体) 2．非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，得电子能力越强。
3．非金属元素的单质与氢化合越容易，得电子能力越强；生成的气态氢化物越稳定，得电子能力越强。
4．不同的非金属单质M和N在溶液中发生置换反应，若M能置换出N，则得电子能力M>N。
5．非金属阴离子的还原性越弱，则该元素原子得电子能力越强。
题组·冲关]
题组1　元素原子得电子能力强弱的判断方法
1．下列不能说明氯的得电子能力比硫强的事实是(　　)
①HCl比H2S稳定；②HClO氧化性比H2SO4强；③HClO4酸性比H2SO4强；④Cl2能与H2S反应生成S；⑤Cl原子最外层有7个电子，S原子最外层有6个电子；⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS。
A．②⑤　　　　　　 B．①②
C．①②④ D．①③⑤
【解析】　气态氢化物稳定性越高，非金属性越强，故①可以说明；只有最高价氧化物的水化物酸性越强，则非金属性越强，故②不能说明，③可以说明；Cl2能置换出H2S中的S，故④可以说明；最外层电子数的多少不能说明非金属性的强弱，故⑤不可以说明；⑥中Fe与Cl2、S分别反应生成FeCl3、FeS，说明非金属性Cl>S。综上所述，②⑤不能说明氯的得电子能力比硫强的事实。
【答案】　A
2．下列有关叙述：①非金属单质M能从N的化合物中置换出非金属单质N；②M原子比N原子容易得到电子；③单质M跟H2反应比N跟H2反应容易得多；④气态氢化物水溶液的酸性HmM＞HnN；⑤氧化物对应水化物的酸性HmMOx>HnNOy；⑥熔点M>N，能说明M比N的非金属性强的是(　　)
A．①②③ B．②⑤
C．①②③④⑤ D．全部
【解析】　根据非金属单质间的置换反应可推断M比N的非金属性强，故①正确；根据得电子的难易程度可以推断M比N的非金属性强，故②正确；根据单质与H2反应的难易程度可以推断M比N的非金属性强，故③正确；根据气态氢化物水溶液的酸性不能推断M、N的非金属性强弱，故④错误；如果不是最高价氧化物对应水化物的酸性则不能推断M、N的非金属性强弱，故⑤错误；熔点属于物理性质，其高低与化学性质无关，故⑥错误。综合分析应选A。
【答案】　A
3．已知非金属单质硫(S)是淡黄色固体粉末，难溶于水。为了验证氯元素的非金属性比硫元素的非金属性强，某化学实验小组设计了如下实验。
(1)装置A制取的物质是________，反应方程式是______________________________
________________________________________________________________________。
(2)装置B的作用是________；装置C中的现象是________，反应离子方程式是
________________________________________________________________________，
由此说明非金属性强弱是________。
(3)D中盛装溶液是________，作用是________，离子方程式是______________
________________________________________________________。
【解析】　为证明Cl和S的非金属性强弱，且C中盛有Na2S溶液，则可知装置A制备Cl2。装置B可除去Cl2中的HCl气体。Cl2与Na2S反应生成淡黄色固体S，离子方程式为Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－，说明非金属性Cl>S。Cl2有毒，必须进行尾气吸收，装置D中NaOH溶液是吸收多余的Cl2。
【答案】　(1)Cl2　MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)除去Cl2中HCl　有淡黄色沉淀生成
Cl2＋S2－===2Cl－＋S↓　Cl>S
(3)NaOH溶液　吸收多余Cl2，防止空气污染
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
【误区警示】　元素非金属性强弱判断误区警示
?1?不能根据得电子的多少来判断非金属性强弱。
?2?不能根据气态氢化物水溶液的酸性强弱判断非金属性强弱。,?3?必须是最高价氧化物对应水化物酸性比较才能说明非金属性的强弱。
题组2　同周期元素非金属性递变规律
4．按C、N、O、F的顺序，元素的性质表现为递增的是(　　)
A．元素的金属性　　　 B．原子失电子的能力
C．原子得电子的能力 D．单质的还原性
【答案】　C
5．下列元素的单质中，最易跟氢气反应生成氢化物的是(　　)
A．硼 B．氮
C．氟 D．碳
【解析】　同周期元素从左到右与H2化合的能力逐渐增强。
【答案】　C
6．同周期的三种元素X、Y、Z，它们的最高价氧化物对应的水化物分别是HXO4、H2YO4、H3ZO4，则下列判断正确的是(　　)
A．含氧酸的酸性：H3ZO4>H2YO4>HXO4
B．得电子能力：XC．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序增强
D．元素的最低负价的绝对值按X、Y、Z顺序增大
【解析】　由HXO4、H2YO4、H3ZO4可确定X、Y、Z的最高化合价分别为＋7、＋6、＋5，在周期表中的位置由左到右依次为Z、Y、X，即非金属性为ZH2YO4>H3ZO4；气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3；X、Y、Z最低负价绝对值依次为1、2、3。
【答案】　D
7．用“>”或“<”回答下列问题：
(1)酸性：H2CO3________H2SiO3，
H2SiO3________H3PO4。
(2)气态氢化物稳定性：H2O________H2S，
H2S________HCl。
(3)气态氢化物还原性：H2O________H2S，
H2S________HCl。
(4)酸性：H2SO4________H2SO3，HClO4________HClO。
(5)从以上比较中可以归纳出：
①元素的非金属性越强，其对应最高价氧化物的水化物的酸性越________；
②元素的________性越强，其对应气态氢化物的稳定性越________；
③非金属性越强的元素形成的气态氢化物，其还原性越________；
④同种非金属元素形成的含氧酸，其成酸元素价态越高，其酸性也越________。
【解析】　根据元素在周期表中的位置，可判断出金属性、非金属性强弱，进一步确定气态氢化物的稳定性，最高价氧化物对应水化物的酸碱性等，然后归纳出结论。
【答案】　(1)>　<　(2)>　<　(3)<　>　(4)>　>　(5)①强　②非金属　强　③弱　④强
同周期元素的原子得失电子能力的变化规律
基础·初探]
1．规律：同一周期，从左往右，随着原子序数的递增，元素原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。
2．理论解释
同周期元素性质的递变与元素原子的核外电子排布是否有关？
【提示】　同周期元素性质的递变与元素原子的核外电子排布有关系，因为同周期从左到右元素的原子半径逐渐减小，核对核外电子的吸引力逐渐增强，导致得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱。
合作·探究]
探究背景]
某同学做同周期元素性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下表：
实验方案
实验现象
①钠与滴有酚酞试液的冷水反应
②用砂纸打磨后的镁带与沸水反应，再向反应液中滴加酚酞
③铝条与2 mol·L－1的盐酸反应
④镁带与2 mol·L－1的盐酸反应
⑤向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水
A.浮在水面上，熔成小球，四处游动，逐渐缩小，溶液变红色
B.反应不十分剧烈，产生的气体可燃
C.产生气体，气体可燃，溶液变浅红色
D.生成淡黄色沉淀
E.剧烈反应，产生的气体可燃
探究问题]
1．该实验的目的是什么？
【提示】　证明同周期元素金属性、非金属性递变规律。(合理说法均可)
2．请找出①～⑤各组实验对应的实验现象？
【提示】　①—A　②—C　③—B　④—E　⑤—D
3．通过上述实验，你能得出什么结论？
【提示】　同周期元素随原子序数增大，元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
核心·突破]
同周期元素性质递变规律
项目
同周期(从左到右稀有气体除外)
最外层电子数
由1逐渐增加到7
主要化合价
最高正价＋1→＋7(O、F除外)，负价－4→－1
原子半径
逐渐减小
原子得、失电子能力
失电子能力减弱，得电子能力增强
单质的氧化性、还原性
还原性减弱，氧化性增强
最高价氧化物对应
的水化物的酸碱性
碱性减弱，酸性增强
气态氢化物
生成由难到易，稳定性由弱到强
【温馨提醒】　同周期元素原子最外层电子数越少，原子半径越大，原子核对最外层电子的束缚能力越小，最外层电子就越易失去，同周期从左到右，最外层电子数增多，原子半径减小，所以，从左到右金属活泼性减弱。
题组·冲关]
题组1　同周期元素性质递变规律
1．下列所述变化规律正确的是(　　)
A．Na、Mg、Al还原性依次增强
B．HCl、PH3、H2S稳定性依次减弱
C．Al(OH)3、Mg(OH)2、NaOH碱性依次减弱
D．S2－、Cl－、K＋、Ca2＋的离子半径依次减小
【解析】　Na、Mg、Al还原性依次减弱，A错；HCl、H2S、PH3稳定性依次减弱，B错；Al(OH)3、Mg(OH)2、NaOH碱性依次增强，C错；S2－、Cl－、K＋、Ca2＋核外电子排布相同，随原子序数递增离子半径逐渐减小，D对。
【答案】　D
2．下列关于第3周期元素的相关内容叙述不正确的是(　　)
A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增强
B．P、S、Cl最高正价依次升高，对应的气态氢化物的稳定性依次增强
C．第3周期ⅦA族元素的原子半径最大
D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱
【解析】　Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增强；P、S、Cl的最高正价分别为＋5、＋6、＋7，依次升高，由于P、S、Cl的得电子能力依次增强，其所对应的气态氢化物稳定性也依次增强，除稀有气体外，第3周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，因此这一周期ⅦA族元素的原子半径最小；因Na、Mg、Al的失电子能力依次减弱，则它们的氢氧化物的碱性应依次减弱。
【答案】　C
3．X、Y为同一周期的元素，如果X原子半径大于Y的原子半径，则下列说法不正确的是(　　)
A．若X、Y均为金属元素，则X的金属性强于Y
B．若X、Y均为金属元素，则X的阳离子的氧化性比Y的阳离子氧化性强
C．若X、Y均为非金属元素，则Y的气态氢化物比X的气态氢化物稳定
D．若X、Y均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性Y强于X
【解析】　X、Y为同一周期的元素，X原子半径大于Y的原子半径，则X的原子序数小于Y的原子序数，即Y在X的右边。依据同周期元素的性质递变规律知，若X、Y均为金属元素，从X到Y，金属性逐渐减弱，元素原子的还原性逐渐减弱，其形成的阳离子氧化性增强，故A项正确，B项错误；若X、Y均为非金属元素，同周期元素的非金属性逐渐增强，气态氢化物的稳定性也逐渐增强，故C、D项均正确。
【答案】　B
4．(2016·长春高一检测)如图所示为元素周期表中短周期的一部分。若a原子的最外层上有5个电子，则下列说法中不正确的是(　　)
A．d的单质可与b的氢化物的水溶液反应
B．a的最高价氧化物对应的水化物比b的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱
C．b的氢化物比c的氢化物稳定
D．原子半径：a>b>c
【解析】　由图可推a、b、c、d分别为P、S、Cl、O，则b的氢化物为H2S，c的氢化物为HCl，c的氢化物比b的氢化物稳定，故C项符合题意。
【答案】　C
题组2　同周期元素性质综合应用
5．R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期中的元素，下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)(　　)
A．若R(OH)n为强碱，则W(OH)n＋1也为强碱
B．若HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素
C．若Y的最低化合价为－2，则Z的最高化合价为＋6
D．若X的最高化合价为＋5，则五种元素都是非金属元素
【解析】　同一短周期元素，随着原子序数的递增，元素的金属性依次减弱，形成的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱，A项错误；X元素的氧化物对应的水化物HnXOm是强酸，说明X是活泼非金属，而Y和X在同一周期且位于X的右边，则Y的非金属性比X的非金属性更强，B项正确；当Y为氧时，Z为氟，氟没有正价，当Y为硫时，Z为氯，氯的最高正价为＋7，C项错误；当X为磷时，R为铝，铝是金属元素，D项错误。
【答案】　B
6．(2016·唐山高一检测)短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　)
A．最简单气态氢化物的热稳定性：R>Q
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：QC．原子半径：T>Q>R
D．含T的盐溶液一定显酸性
【解析】　依题意可知：T是铝，Q是硅，R是氮，W是硫。A项，N的非金属性强于P，P的非金属性强于Si，正确；B项，S的非金属性强于Si，正确；C项，同一周期，从左到右，原子半径依次减小，N的原子半径小于P，正确；D项，例如四羟基合铝酸钠的水溶液显碱性，错误。
【答案】　D
7．在第3周期中，从水或酸中置换氢能力最强的元素的符号为______，化学性质最稳定的元素的符号是______ ，最高价氧化物对应水化物中酸性最强的物质的化学式是________，碱性最强的物质的化学式是________，显两性的氢氧化物的化学式是________，该两性氢氧化物与盐酸、烧碱溶液分别反应的离子方程式为__________ 、____________ ；原子半径最大的金属元素的名称是________；原子半径最小的元素的原子结构示意图为__________ 。
【解析】　第3周期有Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar 8种元素，依据同周期元素性质的递变规律，根据题目要求，规范填空。
【答案】　Na　Ar　HClO4　NaOH　Al(OH)3
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
Al(OH)3＋OH－===Al(OH)4]－
钠　
8．A、B、C、D为同一短周期的4种元素，A为该周期原子半径最大的元素，B的氧化物既可溶于强酸溶液又可溶于强碱溶液。C、D离子的电子层结构与氩原子相同，C点燃时与氧气反应生成的氧化物可与C的气态氢化物反应得到C的单质，D的单质在常温下为气态。
(1)A、B、C、D的元素符号分别为：A______ 、B______ 、C______ 、D______ 。
(2)C在元素周期表中位于第________周期______族。
(3)A、B最高价氧化物对应的水化物的碱性大小____________(用化学式表示)，C、D氢化物的稳定性强弱______________(用化学式表示)。
【解析】　B的氧化物具有两性，可能是Al。C、D离子的电子层结构与氩原子相同，且C为非金属元素，故4种元素在第3周期，A原子半径最大，所以A为Na，B为Al，D为Cl，C为S(因第3周期中只有SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O)。
【答案】　(1)Na　Al　S　Cl　(2)3　ⅥA
(3)NaOH＞Al(OH)3　H2S＜HCl