化学同步精练精析：112 元素周期律（苏教版必修2）

1.1.2 元素周期律
【典例导悟】
【典例1】下列说法中正确的是
A.元素性质的周期性变化是指原子半径、元素的主要化合价及原子核外电子排布的周期性变化
B.元素性质的周期性变化决定于元素原子结构的周期性变化
C.从Li F, Na Cl，元素的最高化合价均呈现从 +1价 +7价的变化
D.电子层数相同的原子核外电子排布，其最外层电子数均从1个到8个呈现周期性变化
【思路点拨】解答本题需要注意以下三点：
（1）元素周期律的本质。
（2）元素周期律的内容。
（3）个别元素的特殊性，如F无正价。
【变式训练】
1.按C、N、O、F的顺序，其元素的性质表现为递增的是（ ）
A．金属性 B．失电子能力
C．得电子能力 D．单质还原性
【解析】选C。C、N、O、F具有相同的电子层数，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的吸引能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱，单质还原性逐渐减弱；得电子能力逐渐增强，非金属性逐渐增强，单质氧化性逐渐增强。
2.现代无机化学理论的基石之一——元素周期律，是1869年门捷列夫在总结前人经验的基础上发现的，对新元素的发现、化学理论和实验等研究工作起到了指导作用。元素周期律揭示的规律包括以下的内容：①元素的性质随相对原子质量的递增作周期性的变化；②元素的性质是元素原子序数的周期性函数；③事物的量变可以引起质变；④元素性质的递变只取决于其核电荷数的递变，与原子结构无关。其中正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．①④ D．①②③④
【解析】选B。元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化的规律，叫元素周期律，它是哲学中“量变引起质变”观点在科学中的具体体现。
【典例2】下列叙述中能肯定A金属比B金属活泼性强的是
A．A原子的最外层电子数比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+ 生成的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】选B。Cu被X2氧化成+2价而只能被Y氧化成+1价，说明Cu被X2氧化的程度大，即X2的氧化性强；Z2能够把X－氧化成X2，说明Z2的氧化性强，所以氧化性：Z2＞X2＞Y。而单质的氧化性越强，其对应元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性也越强，所以酸性：HZO4＞HXO4＞H2YO4。
【学业达标训练】
1.F与Cl的原子半径，前者和后者的关系是（ ）
A．大于 B．小于
C．等于 D．不能确定
【解析】选B。F原子与Cl原子最外层都有7个电子，最外层电子数相同的元素，随着原子序数的递增原子半径逐渐增大，所以Cl的原子半径大。
2．下列元素的最高价氧化物对应水化物的酸性最弱的是（ ）
A．Si B．P C．S D．Cl
【解析】选A。电子层数相同的元素，随着原子序数的递增，非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强。因为原子序数Cl＞S＞P＞Si，所以最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3。
3．下列元素都具有相同的最外层电子数，则它们形成的单质中，最容易跟氢气反应生成气态氢化物的是（ ）
A．F B．Cl C．Br D．I
【解析】选A。具有相同的最外层电子数的元素，随着原子序数的递增，非金属性逐渐减弱，单质和氢气化合的条件越来越高，越来越不易生成气态氢化物。
4．碱性介于KOH和Mg（OH）2之间的氢氧化物是（ ）
A．NaOH B．Al（OH）3
C．Zn（OH）2 D．Fe（OH）3
【解析】选A。金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强。根据金属活动性顺序表可知，金属性K＞Na＞Mg＞Al＞Zn＞Fe，所以最高价氧化物对应水化物的碱性KOH＞NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3＞Zn（OH）2＞
Fe（OH）3。
5．（2010·南通高一检测）元素性质呈周期性变化的决定因素是（ ）
A.元素原子相对原子质量依次递增
B.元素原子半径大小呈周期性变化
C.元素原子核外电子排布呈周期性变化
D.元素的最高正化合价呈周期性变化
【解析】选C。物质的性质是由结构决定的，所以元素性质的周期性变化的根本原因是元素原子核外电子排布的周期性变化。
6.不能作为判断元素的非金属性强弱依据的是（ ）
A．元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱
B．元素的单质跟氢气反应生成气态氢化物的难易程度
C．非金属元素对应的气态氢化物的稳定性
D．非金属元素单质的熔点和沸点的高低
【解析】选D。判断非金属性强弱的一般依据是：最高价氧化物对应水化物的酸性强弱、单质跟氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性。熔点和沸点不能作为判断元素的非金属性强弱的依据。
7．（2010·南京高一检测）下列排列顺序不正确的是（ ）
A．原子半径：钠＞硫＞氯
B．最高价氧化物对应的水化物的酸性：
HClO4＞H2SO4＞H3PO4
C．最高正化合价：氯＞硫＞磷
D．热稳定性：碘化氢＞溴化氢＞氯化氢
【解析】选D。钠、磷、硫、氯是具有相同电子层数的元素，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，最外层电子数逐渐增多，最高正化合价逐渐增大，最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱。因为非金属性Cl＞Br＞I，所以气态氢化物的稳定性HCl＞HBr＞HI。
8．某元素的气态氢化物的化学式是H2X，且X在其最高价氧化物中的质量分数为40%，该元素是（ ）
A．C B．N C．Si D．S
9．A元素原子M电子层上有7个电子，B元素与A元素具有相同的电子层数，B元素的原子最外电子层只有1个电子。
（1）画出B元素的原子结构示意图_________。
（2）A的最高价氧化物对应的水化物的化学式为_______
___________________________。
（3）实验室制取A的单质时，可以用B的最高价氧化物对应的水化物吸收尾气，该反应的化学方程式是________
__________________________________ 。
（4）B与水反应的离子方程式__________________ 。
【解析】A元素原子各个电子层上的电子数依次为2、8、7，为氯元素，其最高价氧化物对应的水化物是高氯酸。B元素原子各个电子层上的电子数依次为2、8、1，为钠元素，其最高价氧化物对应的水化物是NaOH。
10．有下列四种微粒： 。
（2）微粒中质子数小于中子数的是____________。
（3）在化合物中呈现的化合价的数值最多的是______。
（4）能形成X2Y2型化合物的是__________，能形成X3Y2型化合物的是__________。
【解析】（1）Na与Mg属于同一周期的元素，从左到右，随着原子序数的递增原子半径逐渐减小，所以Na的原子半径比Mg的大。同理，N的原子半径比O的大。Na与Mg有三个电子层，N和O有两个电子层，电子层数越多，原子半径越大，所以原子半径Na＞Mg＞N＞O；（3）氮元素有－3价、0价、+1价、+2价、+3价、+4价、+5价多种化合价；
（4）各元素之间可以形成如下化合物：Na2O、Na2O2、Na3N、MgO、Mg3N2、NO、NO2、N2O4等化合物，符合题意的是Na2O2和Mg3N2。
答案：（1）②＞③＞④＞① （2）①② （3）④
（4）①② ③④
【素能综合检测】
一、选择题（本题包括5个小题，每小题4分，共20分）
1．（2010·淮阴高一检测）某元素的原子序数为7，对它的认识有错误的是（ ）
A．它的原子有2个电子层，最外层有5个电子
B．它的最高正价为+5，最低负价为－3
C．它的最高价氧化物对应水化物是一种强酸
D．它的非金属性比磷弱比氧强
2．HCl和PH3的稳定性相比前者和后者的关系为（ ）
A．大于 B．等于 C．小于 D．不能确定
【解析】选A。Cl的非金属性比P的强，非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，所以HCl比PH3稳定。
3．（2010·南通高一检测）下列各组顺序的排列不正确的是（ ）
A.离子半径：F->Na+>Mg2+>Al3+
B.热稳定性：HCl>H2S>PH3
C.酸性强弱：H2CO3D.碱性强弱：NaOH>KOH>CsOH
【解析】选D。核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小，A选项正确；同周期元素气态氢化物从左到右稳定性增强，B选项正确；非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，C选项正确；同主族元素，从上到下金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，所以碱性NaOH4.下列说法正确的是（ ）
A.原子的半径越小，其原子序数越大
B.最外层电子数少的原子一定比最外层电子数多的原子易失电子
C.金属性、非金属性强弱从根本上取决于其原子核外电子的排布情况
D.元素的化合价越高，其金属性越强
【解析】选C。本题主要考查了对元素周期律及其实质的理解，对于电子层数相同的元素的原子，其原子序数增大，原子半径减小（稀有气体元素除外），而对于电子层数不同的原子间不存在此递变规律。对于电子层数相同的元素的原子，随核电荷数的增加，金属性减弱，即越不易失电子，但电子层数不同的元素的原子间不存在此关系，如H与Mg。元素的化合价高，其金属性不一定强，如Al与Na。
5．三种最外层电子数相同的非金属元素A、B、C，其氢化物的化学式分别是HxA、HxB、HxC，经测定HxA在500 ℃时有1%分解，HxB在150 ℃时有10%分解，HxC在1 000 ℃时仍未分解。判断A、B、C三种元素的原子序数大小关系（ ）
A．C＞A＞B B．A＞C＞B
C．B＞A＞C D．A＞B＞C
【解析】选C。非金属元素形成的氢化物越难分解，说明气态氢化物越稳定，相应元素的非金属性越强，对于最外层电子数相同的非金属元素，非金属性越强，原子序数越小。
二、非选择题（本题包括3个小题，共30分）
6．（10分）（2010·义乌高一检测）根据周期表对角线规则，金属Be与Al单质及其化合物性质相似。试回答下列问题：
（1）写出Be与NaOH溶液反应生成Na2BeO2的离子方程式__
___________________________________。
（2）Be（OH）2与Mg（OH）2可用_______试剂鉴别，其反应离子方程式为________________。
（3）Li和Mg根据对角线规则，性质也相似，则Li在空气中燃烧，主要产物的化学式是__________；同时还有少量_________生成。
【解析】根据题意，处于对角线关系上的元素，性质相似。Be和Al互为对角线关系，化学性质与Al的相似，Li和Mg互为对角线关系，化学性质与Mg的相似，所以可以分别类比Al及Mg的单质及其化合物性质，推测Be及Li的单质及其化合物性质。
（1）因为2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑，所以Be与NaOH溶液反应的化学方程式为Be+2NaOH===Na2BeO2+H2↑。
（2）Be（OH）2与Al（OH）3的性质相似，都是两性氢氧化物，既溶于强酸溶液，又溶于强碱溶液。
（3）镁在空气中燃烧，主要和空气中的氧气反应生成MgO，还能和氮气反应生成少量的Mg3N2，所以Li在空气中燃烧生成Li2O和Li3N。
7.（8分）（思维拓展题）有A、B、C、D四种元素，其原子序数大小关系为A＞B＞C＞D。已知：将0.5 mol A元素的最高价离子还原成中性原子时，需得到6.02×1023个电子。当A的单质同盐酸充分反应时可放出0.02 g氢气，用去0.4 g A单质。B元素原子的核外电子层数和A相同，并知B元素的原子半径比A大。C元素形成的氧化物既能溶于强酸，也能溶于强碱。D元素与氢气生成的化合物的化学式为DH3，其最高价氧化物中氧元素的质量分数为74.07%。试回答：
（1）元素符号：A_______，B_______，C_______，D_______。
（2）鉴定某物质中含有B元素的最简单的实验是______。
（3）A、B、C三种元素最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱的顺序是（用化学式表示）_____________。
答案：（1）Ca K Al N （2）焰色反应
（3）KOH＞Ca（OH）2＞Al（OH）3
答案：（1）Ca K Al N （2）焰色反应
（3）KOH＞Ca（OH）2＞Al（OH）3
［实验·探究］
8.（12分）某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律。
（Ⅰ）甲同学在a、b、c三只烧杯里分别加入50 mL水，再分别滴加几滴酚酞溶液，依次加入大小相近的锂、钠、钾块，观察现象。
甲同学设计实验的目的是________________________，
反应最剧烈的烧杯是_______________ （填字母） 。
（Ⅱ）乙同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了下图装置以验证氮、碳、硅元素的非金属性强弱。
乙同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，常温下可与铜反应；B是块状固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色沉淀生成。
（1）写出所选用物质的化学式：
A：________；B： ________ ；C： ________ 。
（2）写出烧杯中发生反应的离子方程式：_________ _____________。
【解析】（Ⅰ）锂、钠、钾属于同一主族的金属，比较它们分别和水反应的现象，目的是验证它们金属性的强弱，钾最活泼，和水反应最剧烈。
（Ⅱ）因为酸性HNO3>H2CO3>H2SiO3，硝酸常温下可与铜反应，所以A是硝酸，根据“强酸制弱酸”原理可以判断B为CaCO3，C为可溶性硅酸盐。