课件75张PPT。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一、第3周期元素原子得失电子能力的比较
1.钠、镁、铝三种元素失电子能力的比较
(1)实验探究
①实验图示:
a.与水反应:b.与酸反应:②置换氢气。>>③镁、铝氢氧化物性质的比较(用化学方程式表示)。
a.MgCl2溶液中加入NaOH溶液:
______________________________。
b.AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液:
______________________________;
____________________________MgCl2+2NaOH====Mg(OH)2↓+2NaClAlCl3+3NaOH====Al(OH)3↓+3NaClAl(OH)3+NaOH====Na[Al(OH)4];离子方程式: _____________________;
_________________________。?
Al(OH)3具有两性,既能与碱反应,也能与酸反应,如与
盐酸反应: __________________________;
离子方程式: _______________________。
结论:碱性强弱顺序为_______________。Al3++3OH-====Al(OH)3↓Al(OH)3+OH-====[Al(OH)4] -Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+====Al3++3H2OMg(OH)2>Al(OH)32.钠、镁、铝失电子能力的比较
钠、镁、铝失电子能力由强到弱的顺序依次为
_________。
Na>Mg>Al【巧判断】
(1)碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故还原性:Na>Mg>Al。 ( )
提示:√。由最高价氧化物的碱性NaOH>Mg(OH)2> Al(OH)3,可以得出失电子能力Na>Mg>Al。(2)熔点、硬度:Al>Na,故金属性:Na>Al。 ( )
提示:×。熔点、硬度属于物理性质,而金属性属于化学性质,二者没有必然的联系。
(3)同一周期元素的原子,半径越小越容易失去电子。 ( )
提示:×。原子半径越小,原子核对外层电子的吸引力越大,越不容易失去电子。3. 硅、磷、硫、氯四种元素原子得电子能力的比较点燃或光照增强【情境·思考】
铁在氯气中燃烧生成FeCl3,铁粉与硫粉反应生成FeS,请从原子结构角度解释原因。提示:由于S和Cl位于同一周期,电子层数相同,原子半径r(Cl)
因
1.变化规律
同周期从左到右,元素原子的得电子能力_________,失
电子能力_________。逐渐增强逐渐减弱2.同周期元素的性质递变的原因
同周期元素(稀有气体元素除外)的原子,核外电子层数
_____,随着核电荷数的递增:
相同【巧判断】
(1)PH3的稳定性比SiH4强。 ( )
提示:√。P和Si元素同位于第3周期,P的非金属性比Si强,因此PH3的稳定性比SiH4强。(2)第3周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。 ( )
提示:×。应该是最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强。(3)同周期元素X、Y,若半径:X>Y,则气态氢化物的稳定性HmX一定大于HnY。 ( )
提示:×。同周期元素X、Y,若半径:X>Y,则原子序数X
知识点一 同周期原子结构与元素性质的递变规律【重点释疑】【易错提醒】同周期元素性质递变的几个易错点
(1)相对原子质量随原子序数的递增,不呈周期性变化。
(2)根据含氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱时,必须是最高价含氧酸。(3)在元素周期表中,无氧酸的酸性变化规律与元素非金属性的变化规律不一致。其规律是左弱右强,上弱下强。如非金属性:SCl,而酸性:氢氟酸(HF)<盐酸。
(4) 同周期从左到右,金属单质的还原性、非金属阴离子的还原性逐渐减弱;非金属单质的氧化性、金属阳离子的氧化性逐渐增强。【思考·讨论】
(1)“同一周期非金属元素对应氧化物水化物的酸性从左到右依次增强”的说法正确吗?为什么?
提示:不正确。同一周期,随着原子序数的递增,非金属元素最高价氧化物对应的水化物(即最高价含氧酸)酸性逐渐增强,但低价含氧酸(如HClO)不符合此规律。(2)同周期元素的离子半径从左到右依次减小吗?以第3周期元素的离子半径说明。
提示:不是。如第3周期部分元素的离子半径由大到小的顺序为r(P3-)>r(S2-) >r(Cl-)>r(Na+)>r(Mg2+)> r(Al3+)。【案例示范】
【典例】同周期三种元素X、Y、Z的最高价氧化物对应的水
化物分别是HXO4、H2YO4、H3ZO4,下列判断正确的是( )
A.含氧酸的酸性:HXO4B.阴离子还原性按X、Y、Z顺序减弱
C.气态氢化物稳定性按X、Y、Z顺序减弱
D.原子半径按X、Y、Z顺序减小【思维建模】解此类题的常用思路为【解析】选C。HXO4、H2YO4、H3ZO4,X、Y、Z的最高正价分别为+7、+6、+5,所以X、Y、Z的原子序数依次减小,同周期元素自右向左,酸性:H3ZO4提示:不能。因为第2周期的F、O不存在最高价氧化物对应的水化物。(2)判断X、Y、Z三种元素单质的氧化性强弱。
提示:单质的氧化性为X>Y>Z。根据三种元素的最高价氧化物对应水化物的化学式可以判断三种元素的非金属性为X>Y>Z,因此单质的氧化性为X>Y>Z。(3)判断X、Y、Z三种元素气态氢化物的还原性强弱。
提示:气态氢化物的还原性同简单阴离子的还原性相同,因此为ZH3>H2Y>HX。【迁移·应用】
(2019·石家庄高一检测)X、Y为同一周期的元素,如果X的原子半径大于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YB.若X、Y均为金属元素,则X的阳离子的氧化性比Y的阳离子的氧化性强
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Y的最高价含氧酸的酸性强于X的最高价含氧酸的酸性
【解析】选B。X、Y为同一周期元素,X的原子半径大于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,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及最高价含氧酸的酸性也逐渐增强,C、D项均正确。【补偿训练】
1.(2019·天水高一检测) 下列有关第3周期主族元素的性质,从左到右递变规律不正确的是 ( )
A.原子半径逐渐减小
B.电子层数逐渐增多
C.最高正化合价逐渐增大
D.元素的非金属性逐渐增强【解析】选B。周期表中的各元素原子的电子层数=周期序数,故第3周期的元素,电子层数均为3。2.R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期的
元素,下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)( )
A.若最高价氧化物的水化物R(OH)n为强碱,则W(OH)m也
为强碱
B.若最高价氧化物的水化物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的最高正化合价为+6
D.若X的最高正化合价为+5,则5种元素都是非金属元素
【解析】选B。若R、W分别为Na、Mg,Mg(OH)2不是强碱,A错误;若HnXOm为强酸,即X的非金属性强,可知Y的非金属性更强,B正确;若Y的最低化合价为-2,为第ⅥA族元素,则Z在第ⅦA族,最高化合价为+7(氟除外),C错误;若X的最高正化合价为+5,位于第ⅤA族,则R可能为Al,D错误。【素养提升】1868年,门捷列夫经过多年的艰苦探索发现了自然界中一个极其重要的规律——元素周期律。这个规律的发现是继原子—分子论之后,近代化学史上的又一座光彩夺目的里程碑。根据提供的条件推断元素,并按要求填空:(1)已知某元素原子核外有3个电子层,其最外层电子数为7,最高价氧化物的化学式是什么?最高价氧化物对应水化物的化学式是什么?写出其最高价氧化物对应的水化物与NaOH反应的化学方程式。(证据推理与模型认知)提示:原子核外有3个电子层,其最外层电子数为7,是第3周期ⅦA族的Cl,所以最高价氧化物的化学式是Cl2O7,最高价氧化物对应的水化物是HClO4,与NaOH反应的化学方程式是HClO4+NaOH====NaClO4+H2O。(2)第3周期元素,其最外层电子数与电子层数相同。该元素最高价氧化物的化学式是什么?写出最高价氧化物对应水化物与强碱反应的离子方程式。(宏观辨识与微观探析)提示:第3周期中最外层电子数等于电子层数的是Al,所以最高价氧化物的化学式是Al2O3,其对应的水化物与强碱反应的离子方程式是Al(OH)3+OH-====[Al(OH)4]-。(3)原子序数依次递增的同周期四种元素,它们氢化物的质子数与电子数都与Ar相同,这些氢化物的化学式分别是什么?(证据推理与模型认知)
提示:质子数与电子数都与Ar相同的氢化物的化学式分别是SiH4、PH3、H2S、HCl。(4)某元素的最高正价与最低负价的代数和为4,且最高价氧化物中含氧质量分数为60%。则该元素最高价氧化物的化学式是什么?(科学探究与创新意识)
提示:最高正价与最低负价的代数和为4的是ⅥA族的元素,所以其最高价氧化物的化学式是XO3,由于其含氧量为60%,则可以计算得到元素为硫,则其最高价氧化物的化学式是SO3。知识点二 元素原子得失电子能力的判断依据
【重点释疑】
1.金属性强弱的判断
(1)据元素周期表判断。
①同一周期,从左到右:元素的金属性逐渐减弱。
②同一主族,从上到下:元素的金属性逐渐增强。(2)据金属活动性顺序判断。(3)据单质及其化合物的性质判断。
①金属单质与水或酸反应越剧烈,元素的金属性越强。
②最高价氧化物的水化物的碱性越强,元素的金属性越强。(4)金属单质间的置换反应:较活泼的金属将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来:如Zn+Cu2+====Zn2++Cu,则金属性:Zn>Cu(但活泼金属与水反应剧烈,在水溶液中不能置换出其他金属单质)。
(5)据离子的氧化性强弱判断:金属阳离子的氧化性越强,元素的金属性越弱。如氧化性:Cu2+>Fe2+,则金属性:Cu(1)据元素周期表判断。
①同一周期,从左到右:元素的非金属性逐渐增强。
②同一主族,从上到下:元素的非金属性逐渐减弱。(2)据单质及其化合物的性质判断。
①单质与氢气化合越容易(或氢化物越稳定),元素的非金属性越强。
②最高价氧化物的水化物的酸性越强,元素的非金属性越强。(3)非金属单质间的置换反应:较活泼的非金属将较不活泼的非金属从其盐溶液中置换出来:如Cl2+2Br-====2Cl-+Br2,则非金属性:Cl>Br。
(4)据离子的还原性强弱判断:非金属阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱。如还原性:Cl-I。【易错提醒】正确理解元素的金属性和非金属性
(1)元素金属性、非金属性的强弱与元素原子失去或得到电子的难易程度有关,与失去或得到电子的数目无关。如Na在反应中易失去1个电子,Al在反应中易失去3个电子,但金属性:Na>Al。(2)不能理解为某元素的金属性越强,则非金属性越弱。例:Na金属性很强,Na没有非金属性;F非金属性强,它没有金属性。
(3)通常根据最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱,而不是根据其他化合物酸性或碱性的强弱来判断。(4)不能认为失电子难的原子得电子能力一定强。例: He既难失电子,也难得电子。
【思考·讨论】
(1)元素的非金属性越强,其氧化物对应水化物的酸性越强吗?为什么?
提示:不一定。元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,若不是最高价态时,酸性不符合该规律。(2)已知H2S+Cl2====S↓+2HCl,4NH3+3O2====2N2+6H2O,据此能否确定N和O、S和Cl的非金属性强弱?
提示:能。H2S+Cl2====S↓+2HCl说明单质的氧化性Cl2>S;4NH3+3O2====2N2+6H2O说明单质的氧化性O2>N2,故非金属性Cl>S,O>N。(3)设计一个简单易行的实验说明锌的金属性比铜强。
提示:向CuSO4溶液中插入锌片,锌能置换出铜单质,说明金属性:Zn>Cu。【案例示范】
【典例】硫、氯及其化合物对环境有着重要的影响,在化工生产和日常生活中的用途也十分广泛,如用作漂白剂、沉淀剂、农药、化肥等。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;
⑤氯原子最外层有7个电子,硫原子最外层有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【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)注意元素得电子能力强弱的判断依据;
(2)同周期元素非金属性强弱的判断依据。【解析】选A。气态氢化物稳定性越高,非金属性越强,故①可以说明;只有最高价氧化物对应的水化物酸性越强,则非金属性才越强,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不能说明;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。【迁移·应用】
1.(2019·东营高一检测)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的溶解度比Al(OH)3的溶解度略大【解析】选C。元素的金属性是指元素原子的失电子能力。金属的导电性、溶解度与元素的金属性强弱无关;原子半径大小不能作为判断元素金属性强弱的依据。2.某兴趣小组同学做了如下实验:
实验中能观察到什么现象?能否通过该实验证明氯的非金属性比硫强呢?提示:试管内有浅黄色沉淀生成;能,由于Cl2置换出了单质硫,说明Cl2的氧化性大于S,即氯的非金属性比硫强。【补偿训练】
(2019·烟台高一检测) 下列事实能说明Cl比S的非金属性强的是 ( )
①HCl比H2S稳定; ②Cl2能从Na2S溶液中置换出S;
③HClO4酸性比H2SO4 的酸性强;④Cl2与Cu反应时生成CuCl2,而S与Cu反应时只能生成Cu2S; ⑤形成简单离子时S比Cl得电子多。
A. 只有④ B. ①②③④
C. ①②④ D. ①②③④⑤
【解析】选B。①HCl比H2S稳定,则非金属性Cl>S,①正确;②Cl2能从Na2S溶液中置换出S,说明氯气的氧化性大于S,则非金属性Cl>S,②正确;③HClO4酸性比H2SO4的酸性强,则非金属性Cl>S,③正确;④与Cu反应时Cl2能生成高价铜化合物,S只能生成低价铜化合物,说明氯气的氧化性大于S,则非金属性Cl>S,④正确;⑤得电子多少与非金属性强弱无关,⑤错误;所以①②③④可以说明Cl的非金属性比S强。【课堂回眸】
课件93张PPT。第2课时
研究同主族元素的性质一、ⅠA族(除H外)元素性质的递变规律探究
1.原子结构特点
(1)原子结构(2)对比归纳
①相似性:最外层电子数都是__。
②递变性:随着核电荷数的增加,电子层数_________,
原子半径_________。1逐渐增多逐渐增大2.单质及化合物性质的递变性3.碱金属元素的性质与原子结构之间的关系
从Li→Cs,最外层电子数均为1,但随核电荷数的增加,
电子层数逐渐_____→原子半径逐渐_____→原子核对
最外层电子(1个)的引力逐渐_____→元素原子的失电
子能力逐渐_____→元素的金属性逐渐_____。增多增大减弱增强增强【情境·思考】
某兴趣小组在实验室中完成了如图所示的实验:(1)请叙述上述实验现象的异同点。
提示:相同点有:金属浮在水面上,熔成闪亮的小球,小球四处游动,发出“嘶嘶”的响声;反应后的溶液呈红色。不同点有:钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。(2)你从上述实验能得出什么样的结论?
提示:通过上述实验可以得出与水反应剧烈程度:K>Na;金属的活泼性:K>Na。 二、卤族元素性质的递变规律探究
1.卤族元素原子结构和性质的相似性7+7-1化合态HClO4HBrO4HIO4HFHClHBrHI2.卤族元素性质的递变性
(1)卤族元素单质的物理性质及递变性。黄绿深红棕紫黑增大升高(2)卤素单质的结构及化学性质递变性。3.卤族元素的性质与原子结构之间的关系
从F→I,随着核电荷数的增加,电子层数逐渐_____→原
子半径逐渐_____→原子核对最外层电子的引力逐渐
_____→元素原子的得电子能力逐渐_____→元素的非金
属性逐渐_____。增多增大减弱减弱减弱【巧判断】
(1)同主族元素自上至下,碱金属和卤族元素单质的熔、沸点都逐渐增大。 ( )
提示:×。同主族元素自上至下,碱金属单质的熔、沸点逐渐降低,卤素单质的熔、沸点逐渐增大。 (2)同主族元素随核电荷数的增加,气态氢化物的稳定性逐渐增强。 ( )
提示:×。同主族元素随核电荷数的增加,气态氢化物的稳定性逐渐减弱。三、同主族元素性质的递变规律【微思考】
你能说明同主族元素性质相似性和递变性的原因吗?
提示:同主族元素原子的最外层电子数相同,所以同主族元素性质具有相似性。同主族元素原子的电子层数逐渐增多,原子半径增大,所以元素原子失电子能力增强,得电子能力减弱,元素的金属性增强,非金属性减弱。知识点一 碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
【重点释疑】
1.相似性(R表示碱金属元素)2.递变性
随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强,金属性逐渐增强。(1) (2)碱金属的化学性质及比较【思考·讨论】
(1)K比Na活泼,K可以从钠盐溶液中置换出Na吗?为什么?
提示:不能。钾与水反应生成KOH和氢气。 (2)碱金属的阳离子没有还原性,所以有强氧化性,这句话对吗?为什么?
提示:不对。碱金属的阳离子很稳定,不具有强氧化性。【案例示范】
【典例】下列对碱金属性质的叙述中,正确的是( )
A.碱金属元素的单质具有强还原性,可置换出硫酸铜溶
液中的铜单质
B.碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C.碱金属单质都能与水反应生成碱和氢气
D.碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而升高【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)明确碱金属的物理和化学性质;
(2)明确碱金属性质上的差异性。【解析】选C。A项,碱金属元素的单质具有强还原性,但活泼的金属易与H2O反应,故不能从盐溶液中置换出不活泼的金属,错误;B项,锂在空气中燃烧生成的是氧化锂,而不是过氧化锂,错误;D项,碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低,错误;C项,碱金属都能与水反应生成对应的碱和氢气,只是反应越来越剧烈,正确。【误区警示】碱金属元素性质的差异性
同主族元素的性质,不但要记住其相似性和递变性,还要注意违背一般规律的特殊性质。
(1)碱金属单质的密度逐渐增大,但K单质的密度小于Na;Na、K都可以保存在煤油中,但Li不能保存在煤油中,而应保存在石蜡中。(2)碱金属元素只有Li与O2反应生成Li2O 一种产物,其他与O2反应的产物至少有两种。
(3)碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物中只有LiOH微溶,其他均为易溶于水的碱。 【迁移·应用】
关于碱金属元素的说法中正确的是 ( )
A.ⅠA族元素都是碱金属元素
B.Rb与K分别与酸反应,K更剧烈
C.金属钾具有强还原性,K+具有强氧化性
D.Fr常温下与水反应会发生爆炸 【解析】选D。ⅠA族元素还有氢元素,A错;Rb的金属性强于K,与酸反应,Rb更剧烈,B错;由于钾原子的最外层只有1个电子,钾单质具有较强的还原性,但是其失去电子后形成的K+最外层已经达到8电子的稳定结构,其氧化性非常弱,C错;Fr是还原性比Li、Na、K、Rb都强的金属单质,与水反应会发生爆炸,D正确。【补偿训练】
1.(2019·云南高一检测)下列有关碱金属的说法不正确的是 ( )
A.均为ⅠA族元素,最外层均有1个电子
B.单质的还原性:Li>Na>K>Rb>Cs
C.碱性:LiOHD.由Li到Cs,核电荷数依次增加,电子层数、原子半径依次增大【解析】选B。碱金属元素位于周期表第ⅠA族,主族序
数等于原子最外层电子数,最外层电子数为1,故A正确;
同主族电子层数依次增加,失电子能力越来越强,还原
性增强,单质的还原性:Li性越强形成的碱的碱性越强,LiOH加,电子层数、原子半径依次增大,故D正确。2.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是( )
A.K与H2O反应最剧烈
B.Rb比Na活泼,故Rb可以从钠盐溶液中置换出Na
C.碱金属的阳离子没有还原性,所以有强氧化性
D.从Li到Cs都易失去最外层1个电子,且失电子能力逐渐增强【解析】选D。A项,Cs与水反应最剧烈;B项,Rb先与水反应,不会置换出Na;C项,碱金属阳离子很稳定,不具有强氧化性。3.(2019·四方区高一检测)如图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系,则下列各性质中不符合图示关系的是 ( )A.还原性 B.与水反应的剧烈程度
C.熔点 D.原子半径
【解析】选C。由图可知,随着核电荷数的增大,碱金属的性质呈递增趋势,而碱金属单质的熔点随核电荷数的增大而降低。【素养提升】
社会生产、科学研究和国防建设等部门,对时间的要求特别高。它们要求时间要精准到千分之一秒,甚至百万分之一秒。为了适应这些高精度的要求,人们制造出了一系列精密的计时器具,铯钟就是其中的一种。铯钟又叫“铯原子钟”。铯属于第6周期的碱金属元素,推测金属铯与水反应的现象,写反应的方程式并判断CsOH的碱性强弱。提示:碱金属元素随电子层数的增加,金属性逐渐增强。金属铯与水能剧烈反应,甚至发生剧烈的爆炸,反应的方程式为2Cs+2H2O====2CsOH+H2↑,CsOH属于强碱。知识点二 卤素单质的相似性和递变性
【重点释疑】
1.相似性2.递变性具体情况如下:3.特殊性
(1)F2能与水反应,反应方程式为2F2+2H2O====4HF+O2。因此,F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。
(2)通常情况下,氟没有正价,所以氟没有含氧酸。(3)溶解性:通常情况下,除F2外,卤素单质在水中的溶解度都不大,但是均易溶于有机溶剂。
(4)卤素单质都有毒,液溴易挥发,保存时常用水密封。 【知识拓展】
1.卤素的特性
(1)氟元素无正价,无含氧酸。F-的还原性极弱。
(2)X2+H2O====HX+HXO而2F2+2H2O====4HF+O2(3)在常温下,Br2是唯一一种液态非金属单质。
(4)碘为紫黑色固体,易升华,淀粉遇I2变蓝色。
(5)氢氟酸为弱酸,而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。 2.溴和碘在有机溶剂中的颜色
溴和碘在有机溶剂中浓度不同,颜色不同。碘在水中一般为黄色到褐色,在有机溶剂中一般为紫色到紫红色;溴在水中一般为黄色到棕色,在有机溶剂中一般为橙色到橙红色。在一定条件下,溶液颜色可以作为判断是否有相应物质生成的依据。【思考·讨论】
(1)已知还原性I->Br->Cl->F-,试从原子结构的角度分析其原因是什么?提示:还原性即微粒失去电子的能力。按I-→Br-→Cl-→F-的顺序,离子的半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大,失去电子的能力逐渐减弱,故还原性逐渐减弱。(2)相对分子质量小的卤素单质一定可将相对分子质量大的卤素从它的卤化物溶液里置换出来吗?
提示:不一定,将F2通入NaCl溶液中不能置换出Cl2,而发生反应2F2+2H2O====4HF+O2。【案例示范】
【典例】(2019·镇江高一检测) 1940年,意大利化学
家西格雷发现了第85号元素,它被命名为“砹(At)”。
在希腊文里,砹的意思是“不稳定”。西格雷后来迁居
到了美国,和美国科学家科里森、麦肯齐在加利福尼亚
大学用“原子大炮”——回旋加速器加速氦原子核,轰击金属铋209,由此制得了第85号元素——“亚碘”,即是砹。砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素,推测砹和砹的化合物正确的是 ( )A.与H2化合的能力:At2>I2
B.砹在常温下是白色固体
C.砹原子的最外层上有7个电子
D.砹易溶于水,难溶于四氯化碳【解题指南】解答本题重点注意以下两个方面:
(1)卤素单质性质的相似性。
(2)卤素单质与氢气等化合能力的递变性。【解析】选C。【迁移·应用】
1.(2019·临沂高一检测)下列说法中,不符合ⅦA族元素性质特征的是 ( )
A.从上到下元素的非金属性增强
B.易形成-1价离子
C.从上到下,最高价氧化物的水化物酸性减弱(F除外)
D.从上到下,氢化物的还原性依次增强【解析】选A。同主族元素,从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,选项A符合题意;第ⅦA族元素原子最外层有7个电子,易得1个电子形成-1价离子,选项B不符合题意;从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,所以最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱,选项C不符合题意;同主族元素,从上到下,元素的非金属性逐渐减弱,所以氢化物的还原性依次增强,选项D不符合题意。2.元素周期表中卤族元素的单质、化合物的性质从上到下呈现一定的递变性,下列叙述正确的是( )
①单质的氧化性增强 ②单质的颜色加深
③气态氢化物的稳定性增强 ④单质的沸点升高
⑤阴离子的还原性增强
A.①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.④⑤【解析】选C。①～⑤的分析如下:【补偿训练】
1.下列各组物质性质的比较中,正确的是 ( )
A.还原性:HF>HCl>HBr>HI
B.稳定性:HFC.与水反应由易到难:Cl2>Br2>I2>F2
D.密度:F2HBr>HCl>HF;B项应为HF>HCl>HBr>HI;C项应为F2>Cl2>Br2>I2。2.下列关于卤素(用X表示)及其化合物的性质的叙述,正确的是 ( )
A.其单质都能与水反应,通式为X2+H2O====HX+HXO
B.HX易溶于水,其水溶液都是强酸
C.其单质都有颜色,都有毒
D.最高价含氧酸的通式为HXO4【解析】选C。本题考查卤素及有关化合物的基本性质,解答本题,除掌握一般规律外,还要注意F2及氟的化合物的特殊性:①F2与水反应置换H2O中的氧生成O2,不像其他卤素单质;②F是最强的非金属,在化合物中不表现正价,HF的溶液表现弱酸性。【素养提升】
2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。(1)请确定铟在元素周期表中的位置?
提示:In为49号元素,根据元素周期表中元素的排布规律,In是第五周期第ⅢA族元素。(2) In的中子数与电子数的差值为多少。
提示: In的中子数为115-49=66,电子数为49,中子数与电子数的差值为66-49=17。(3)根据铟在元素周期表中的位置,判断下列对In元素性质的推测是否正确。√××√(4)若铟与铷(37Rb)同周期,试比较In(OH)3与RbOH碱性
的强弱。
提示:In是第五周期第ⅢA族元素,Rb为第五周期第ⅠA
族元素,金属性In【重点释疑】
同主族元素原子结构与性质的递变规律【思考·讨论】
(1)Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题?
提示:说明Li、Na、K活动性依次增强。 (2)Na、K为什么保存在煤油中?
提示:钠、钾保存在煤油中,以避免与空气中的O2、H2O反应。(3)利用原子结构如何解释F、Cl、Br、I得失电子能力的变化?
提示:F、Cl、Br、I最外层都有7个电子,都易得一个电子达到稳定结构,但原子半径依次增大,得电子能力逐渐减弱。 【案例示范】
【典例】(2019·潍坊高一检测)X、Y两种元素,原子序数均小于20;X、Y原子的最外层电子数相等,且原子半径XB.若HnXOm为强酸,则X的氢化物溶于水一定显酸性
C.若X元素形成的单质是X2,则Y元素形成的单质一定是Y2
D.若Y的最高正价为+m,则X的最高正价一定为+m【解题指南】解答本题时应注意以下几点:
(1)同主族元素性质的递变规律;
(2)熟悉各主族常见元素的性质,尤其第2、3周期的;
(3)注意一些元素的特殊性。【解析】选A。X、Y原子的最外层电子数相同,且原子
序数<20,说明X、Y为同一主族的元素,又X的原子半径
小于Y,说明在周期表中X位于Y的上方。A项,若X(OH)n
为强碱,则X为金属元素,根据同主族元素性质的递变规
律,Y也为金属元素,且Y元素原子的失电子能力要强于
X元素原子,Y(OH)n应该比X(OH)n的碱性更强;B项,若HnXOm为HNO3,氮元素的氢化物NH3溶于水显碱性;C项,若X元素为氧,则Y元素为硫,形成的单质是S;D项,若Y元素为氯,则X元素为氟,氯元素的最高正价为+7价,但氟元素无正价。【母题追问】(1)若Y能形成H3YO4的化合物,则X也能形成H3XO4的化合物吗?
提示:不能。若Y能形成H3YO4的化合物,则X、Y应为第ⅤA族的氮、磷元素,氮元素形成的HNO3。 (2)若Y形成氢化物的水溶液呈酸性,则X形成的氢化物的水溶液也一定呈酸性吗?
提示:不一定。若X、Y为第ⅥA族元素,H2S呈酸性,而H2O呈中性。【迁移·应用】
1.(2019·烟台高一检测)硒与氧同主族,与钾同周期。下列关于硒的叙述正确的是 ( )
A.非金属性比硫强
B.氢化物比HBr稳定
C.原子序数为34
D.最高价氧化物的水化物显碱性 【解析】选C。硒与钾同周期即与溴同周期,硒与氧同主族,则硒与溴同周期且相邻。利用同主族性质的递变规律,非金属性:硒比硫弱,选项A错误;利用同周期性质的递变规律,H2Se不如HBr稳定,选项B错误;利用已知信息推知硒原子序数为34,选项C正确;硒为非金属,其最高价氧化物的水化物显酸性,选项D错误。 2.(2019·洛阳高一检测) 下列关于物质性质递变规律的叙述不正确的是 ( )
A.原子的还原性:K>Na>Mg>Al
B.原子的氧化性:F>Cl>S>P
C.最高价含氧酸的酸性:H2CO3D.氢化物的稳定性:HCl期、同主族元素性质的递变规律来进行分析判断,选项
A、B、C正确;选项D中氢化物的稳定性应是HCl>H2S> PH3>SiH4。【课堂回眸】
课件125张PPT。第3课时
预测元素及其化合物的性质一、根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测硅的性质
1.性质的预测
(1)硅元素的原子结构及性质分析。+4-4非金属弱(2)性质预测。氧气碳酸性CO2弱于2.化学性质验证
(1)单质硅的化学性质
①常温下,硅的化学性质不活泼,只与F2、HF、强碱(如NaOH)溶液反应。
Si+__F2====____,
Si+__HF====____________,
Si+2NaOH+H2O====_____________。2SiF44SiF4↑+2H2↑Na2SiO3+2H2↑②加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)发生
反应。
Si+O2 ____。SiO2【巧判断】
(1)因为硅的化学性质不活泼,所以在自然界中有游离态的硅存在。 ( )
提示:×。硅的化学性质虽然不活泼,但是在自然界中硅元素全部以化合态的形式存在。 (2)硅单质不与任何酸发生化学反应。 ( )
提示:×。硅可以与氢氟酸发生化学反应。(2)SiO2的化学性质
①具有酸性氧化物的通性:
a.常温下SiO2与强碱溶液反应生成盐和水:
SiO2+2NaOH====___________; Na2SiO3+H2Ob.高温下SiO2与碱性氧化物反应生成盐:
SiO2+CaO ______。
②弱氧化性:SiO2+2C _____________。
③特性:与氢氟酸(HF)反应:
SiO2+__HF====___________。
此反应常被用来刻蚀_____。CaSiO3Si(粗)+2CO↑4SiF4↑+2H2O玻璃【巧判断】
(1)SiO2是酸性氧化物,所以SiO2能与H2O反应生成硅酸。 ( )
提示:×。SiO2虽然是酸性氧化物,但是不与H2O反应生成硅酸。 (2)因为SiO2能导电,所以SiO2能用于制造光导纤维。( )
提示:×。SiO2不能导电。(3)H2SiO3的化学性质。
H2SiO3是一种弱酸,具有酸的性质,但是酸性比碳酸
的弱。
验证:Na2SiO3+_______====________+Na2CO3。 CO2+H2OH2SiO3↓【微思考】
非金属性硅比碳弱,你还能用什么方式进行证明?
提示:可以用气态氢化物的稳定性进行验证,其中硅烷的稳定性不如甲烷的稳定性强。【情境·思考】
“玛瑙”早期被书写成“马脑”。因“色如马脑,故从彼名”。自佛经传入中国后,翻译人员考虑到“马脑”属玉石类,于是巧妙地译成“玛瑙”。玛瑙的主要成分为二氧化硅,由于其与水化二氧化硅(硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属,颜色可从极淡色到暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸。
提示:二氧化硅不与水反应,故应先与碱(如NaOH溶液)反应生成硅酸盐,再与酸(如盐酸)反应生成硅酸。二、元素周期表的应用
1.科学预测
根据元素在周期表中的位置,推测元素的原子结构,预测其主要性质,为研究物质结构、发现新元素、合成新物质等提供许多有价值的指导。2.在生产生活中的应用
利用元素周期表寻找新材料。
将下面左右两侧对应内容连线:【情境思考】人工合成氨是科学史上的里程碑之一。一百多年来,工业合成氨需要高温高压的苛刻条件,而自然界的生物固氮是在常温常压下进行的。因此高效的人工模拟生物固氮成为催化科学领域的圣杯。若要研制新型的高效催化剂,应该在元素周期表的什么位置寻找合适的元素?
提示:在元素周期表中的过渡元素部分寻找合适的催化剂。知识点一 硅及其化合物的特性
【重点释疑】
1.硅的特性
(1)一般情况下,非金属单质熔、沸点低,硬度小,但晶体硅熔、沸点高,硬度大;非金属单质一般不导电,但Si为半导体,有一定的导电能力。(2)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但Si却能
与HF反应:Si+4HF====SiF4↑+2H2↑。
(3)Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si:
SiO2+2C Si+2CO↑。 (4)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与碱液(如NaOH溶液)
反应只作还原剂,且放出H2:Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3 +2H2↑。2.硅的化合物的特性
(1)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接用它
与水反应来制取H2SiO3。
(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的却很
高。
(3)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能跟HF作用: SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O。(4)H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2O
====H2SiO3↓+Na2CO3,但在高温下Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑也能发生,原因是CO2是低沸点、易挥发
的气体,SiO2是高沸点、难挥发的固体。
(5)无机酸一般易溶于水,但H2SiO3却难溶于水。且易分
解:H2SiO3 SiO2+H2O。 【易错提醒】SiO2和CO2的物理性质差别很大,是由于二者结构上的差别造成的。SiO2是立体网状结构的晶体,不存在SiO2分子,而CO2是由碳、氧原子结合成的分子,微粒间的作用力远小于SiO2。这样的结构差异也决定了CO2和SiO2的化学性质有很大的不同。虽然两者都是酸性氧化物,但由于结构的稳定性,SiO2不能像CO2那样在水溶液中和气体状态时与许多物质发生反应。【思考·讨论】
(1)将少量CO2通入Na2SiO3溶液会生成白色沉淀,写出相关的化学方程式,并比较碳酸和硅酸的强弱。提示:反应方程式为H2O+CO2+Na2SiO3====Na2CO3+ H2SiO3↓,说明硅酸的酸性比碳酸的还弱。(2)根据反应SiO2+Na2CO3 CO2↑+Na2SiO3,能判断硅酸的酸性比碳酸强吗?为什么?提示:不能。“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的,不是在水溶液环境中进行的。反应能发生是因为产物CO2是气态能脱离反应体系,使反应正向进行。【案例示范】
【典例】(2019·银川高一检测)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【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)硅与二氧化硅性质都比较稳定,除氢氟酸之外,一般不与酸反应;
(2)酸性氧化物是指能与碱反应只生成盐和水的氧化物,不一定与水反应。【解析】选C。硅在常温下可以与氢氟酸反应,A项错误;SiO2不溶于水,也不能与水反应,所以B错误;自然界中没有游离态的硅,化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅酸盐, C项正确;SiO2是酸性氧化物,但是可以与氢氟酸反应,D错误。【母题追问】上题C中,如何制备单质硅?制得的硅中可能含有哪些杂质?如何提纯?提示:工业上一般用焦炭还原二氧化硅制得粗硅,粗硅中可能含有碳单质以及二氧化硅,接着让硅与氯气反应,生成四氯化硅液体,过滤,除去其中的固体杂质,然后用氢气还原所得到的四氯化硅,便得到纯净的硅。【迁移·应用】
1.2019年,华为推出了麒麟985芯片,用于新一代5G智能手机。芯片是通过专门的工艺可以在硅晶片上刻蚀出数以百万计的晶体管,被广泛应用于集成电路的制造。对硅芯片技术的掌握已经成为国家经济与技术发展的重要力量。下列说法正确的是 ( )A.硅的化学性质很稳定,常温下不能与其他物质发生反应
B.硅在自然界中的含量很大,自然界中存在大量的单质硅
C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片
D.高纯度的硅常被用来制造光导纤维【解析】选C。硅的化学性质很稳定,但在常温下能与强碱溶液、HF、F2等反应,A不正确;自然界中硅以化合态形式存在,没有单质硅,B不正确;SiO2用于制造光导纤维,而不是Si,D不正确。2.(2019·淮北高一检测)2018世界光纤光缆大会于11月5～7日在杭州召开。光缆的主要成分为SiO2。碳和硅均为第ⅣA族的元素,二者性质既有一定的相似性又有一定的递变性。下列关于SiO2和CO2的说法中,正确的是 ( )A.CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸
B.SiO2与CO2都不能与酸反应
C.SiO2与CO2(干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应
D.水晶的主要成分是SiC【解析】选C。A项,CO2与水反应,SiO2不与水反应,也不
溶于水;B项,SiO2为酸性氧化物,能与HF反应,但CO2不
与酸反应;C项,SiO2、CO2均能与NaOH溶液反应:SiO2+ 2NaOH====Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH====Na2CO3+H2O;D项,
水晶是纯净的SiO2,SiC俗称金刚砂。【补偿训练】
(2019·泉州高一检测) 现有下列五个转化,其中不可能通过一步反应实现的是 ( )
①SiO2→Na2SiO3 ②CuSO4→CuCl2
③SiO2→H2SiO3 ④CuO→Cu(OH)2
⑤Na2O2→NaOH
A.①② B.③④ C.②③④ D.②③④⑤【解析】选B。SiO2 Na2SiO3,CuSO4
CuCl2,Na2O2 NaOH。【素养提升】
在食品或者鞋子等包装盒中往往会加入变色硅胶的包装袋,以防商品受潮。变色硅胶吸水前后的颜色变化如图所示:硅胶和石英的主要成分都是SiO2,前者是结构疏松的SiO2,后者是结构致密的SiO2。二者成分相同,结构不同,化学性质相同,物理性质上表现出差别,具有不同的用途。由石英制取硅胶,经历以下三步,试写出每步反应的化学方程式。(1)用NaOH(aq)溶解石英,则溶解过程中石英发生了哪些反应?
提示:石英主要成分是酸性氧化物SiO2,与碱反应生成盐和水: 2NaOH+SiO2====Na2SiO3+H2O (2)过滤,向滤液中加入盐酸,至沉淀不再产生,此过程中发生了哪些反应?
提示:过滤,除去石英中的杂质,得滤液为Na2SiO3(aq),硅酸是弱酸,Na2SiO3与盐酸发生复分解反应: Na2SiO3+2HCl====2NaCl+H2SiO3↓。(3)微热,浓缩硅酸溶液,加热蒸干溶液,并使固体完全
分解,加热蒸干后固体物质的成分是什么?中间发生了
什么变化?
提示:微热,H2SiO3(aq)浓缩,H2SiO3聚合为胶体,加热硅
酸溶胶脱水,生成多孔硅胶: H2SiO3 H2O↑+SiO2。 知识点二 “预测元素性质”的基本方法
【重点释疑】
1.由原子序数确定元素位置的规律
只要记住了稀有气体元素的原子序数(He—2、Ne—10、Ar—18、Kr—36、Xe—54、Rn—86),就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。(1)若比相应的稀有气体元素多1或2,则应处在下周期的第ⅠA族或第ⅡA族,如88号元素:88-86=2,则应在第七周期第ⅡA族;
(2)若比相应的稀有气体元素少1～5时,则应处在同周期的第ⅦA族～第ⅢA族,如84号元素应在第六周期第ⅥA族; (3)若预测新元素,可与未发现的稀有气体元素(118号)比较,按上述方法推测知:114号元素应为第七周期第ⅣA族。2.性质与位置互推问题是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:
(1)元素的金属性、非金属性。
(2)气态氢化物的稳定性。
(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。
(4)金属与H2O或酸反应的难易程度。3.结构和性质的互推问题是解题的要素
(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原因。
(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。【思考·讨论】
(1)已知,S和Se同主族,试比较H2SO4和H2SeO4哪者酸性更强?
提示:因为S、Se同主族,自上至下,元素的非金属性减弱,最高价氧化物对应的水化物酸性减弱,故酸性:H2SO4>H2SeO4。 (2)根据元素周期律可以推知Ba(OH)2和Ca(OH)2哪者碱性更强?
提示:在元素周期表中,Ba和Ca位于同一主族,且Ba位于Ca的下方,故碱性:Ca(OH)2【典例】锗(Ge)是第四周期第ⅣA族元素,门捷列夫把它命名为类硅,处于周期表中金属区与非金属区的交界线上,用于制造晶体管及各种电子装置。主要的终端应用为光纤系统与红外线光学,也用于聚合反应的催化剂,电子用途与太阳能电力等。铜矿、铁矿、硫化矿以至岩石、泥土和泉水中都含有微量的锗。下列叙述正确的是 ( )
A.锗是一种金属性很强的元素
B.锗的单质具有半导体的性能
C.锗化氢(GeH4)稳定性很强
D.锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸【思维建模】推测元素性质的流程如下:【解析】选B。锗处于金属区与非金属区的交界线上,元素金属性和非金属性都较弱,反应中既不易得电子,也不易失去电子,常用于作半导体材料;锗化氢(GeH4)稳定性很弱;锗和硅处于同一主族,主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱,则硅的非金属性大于锗,非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,所以锗酸酸性比硅酸弱,为弱酸,碳酸溶于水,硅酸不溶于水,推知锗酸(H4GeO4)应难溶于水,故D错误。【方法规律】推断陌生元素性质的“3”个分析角度
(1)与同周期前、后元素相比较,根据同周期元素性质的递变规律推测元素的性质。
(2)与同主族上、下元素相比较,依据同主族元素性质的递变规律推测元素的性质。(3)比较不同周期、不同主族元素的性质时,可借助“三角”规律推断
若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置,有关元素的各种性质均可排出顺序(但D不能参与排序)。 ①原子半径:C>A>B;
②金属性:C>A>B;
③非金属性:B>A>C。【迁移·应用】
1.根据下列元素在元素周期表中的位置预测物质的性质,对下列物质的认识错误的是 ( )
A.铍(Be)的原子失电子能力比镁弱
B.砹(At)的氢化物不稳定
C.硒(Se)化氢比硫化氢稳定
D.氢氧化锶[Sr(OH)2]比氢氧化钙的碱性强【解析】选C。硒(Se)和硫是同主族元素,硫非金属性强,氢化物的稳定性强。2.科学家根据元素周期律和原子结构理论预测,原子序数为114的元素位于第7周期ⅣA族,称为类铅元素。下面关于它的原子结构和性质预测正确的是 ( )A.类铅元素原子的最外层电子数为6
B.其常见价态为+4、-4
C.它的金属性比铅强
D.它的原子半径比铅小【解析】选C。114号元素位于第7周期第ⅣA族,因此其最外层电子数为4,故A项错误。因同主族从上到下,金属性逐渐增强,原子半径逐渐增大,故114号类铅元素是一种典型的金属元素,且其金属性比铅强,原子半径比铅大,故C项正确,D项错误;金属元素没有负化合价,故B项错误。【补偿训练】
(2019·洛阳高一检测)某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4,由此可以判断 ( )A.R一定是第4周期元素
B.R一定是ⅣA族元素
C.R的气态氢化物比同周期其他元素气态氢化物稳定
D.R的气态氢化物化学式为H2R【解析】选D。根据最高正化合价与最低负化合价的代数和为4,推出R最高正化合价为+6,是ⅥA族元素,但不能确定其周期数;其气态氢化物可表示为H2R,其稳定性比同周期的ⅦA族的小。【素养提升】
镓是1871年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的“类铝”元素。镓的原子序数为31,属ⅢA族。镓的熔点为29.78 ℃,沸点高达2 403 ℃。镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固),它可过冷到-120 ℃。由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述不正确的是________。?
①镓是制造高温温度计的上佳材料
②镓能溶于强酸和强碱中③镓与锌、锡、铟等金属制成的合金,可用在自动救火的水龙头中
④近年来镓成为电子工业的新宠,其主要用途是制造半导体材料,被誉为“半导体家族的新成员”,这是利用了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质【提示】④。镓的熔点为29.78 ℃,沸点高达2 403 ℃;
镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固),它可过冷到
-120 ℃,因此①③正确。铝能溶于强酸和强碱中,铝是
电的良导体而不是半导体,镓是“类铝”元素,所以镓
能溶于强酸和强碱中,镓是电的良导体而不是半导体,
即②正确,④不正确。知识点三 元素“位—构—性”三者之间的关系
【重点释疑】
同一元素的“位置、结构、性质”之间的关系可表示如下:应用“位置、结构、性质”三者之间的关系解答问题时要注意以下几个方面:1.元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系2.原子结构与元素性质的关系3.元素性质与元素在周期表中位置的关系【易错提醒】元素推断的思路分析【思考·讨论】
(1)什么元素(放射性元素除外)的金属性最强?什么元素的非金属性最强?分别位于元素周期表中的什么位置?
提示:铯的金属性最强,氟的非金属性最强,分别位于元素周期表的左下角和右上角。 (2)如果已知X、Y为周期表中相邻的两元素,且它们的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为X>Y,能否确定它们的相对位置?提示:可根据元素非金属性的变化规律确定它们的相对位置。由已知条件可确定非金属性为X>Y,所以,如果它们同周期,则X在Y的右面;如果它们同主族,则X在Y的上面。【案例示范】
【典例】(2019·全国卷Ⅱ)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。如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.气态氢化物热稳定性:ZD.X的最高价氧化物的水化物是强碱【思维建模】解答元素推断题的常见思路为:【解析】选D。主族元素的最高化合价与最外层电子数相等,由“W与X的最高化合价之和为8”可知,W为N,X为Al,Y为Si,Z为P。原子半径:N(2019·厦门高一检测)短周期元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如表所示,下面判断正确的是( )A.原子半径:丙<丁<戊
B.金属性:甲>丙
C.氢氧化物碱性:丙>丁>戊
D.最外层电子数:甲>乙【解析】选C。同周期元素原子半径从左至右是依次减小的,故A项错误;同主族元素金属性自上而下是增强的,故B项错误;同周期元素的金属性从左至右越来越弱,故对应氢氧化物的碱性是逐渐减弱的,故C项正确;同周期元素的原子最外层电子数从左到右越来越多,故D项错误。【补偿训练】
(2019·东莞高一检测) a、b、c、d为短周期元素,a的原子中只有1个电子,b2-和c+离子的电子层结构相同,d与b同族。下列叙述错误的是 ( )A.a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1
B.b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C.c的原子半径是这些元素中最大的
D.d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性【解析】选A。由题中所给的信息可知,a为H,b为O,c为Na,d为S。A项中,H与Na可以形成化合物NaH,H的化合价为-1;B项中,O与其他三种元素可以形成H2O、H2O2、Na2O、Na2O2、SO2、SO3等二元化合物;C项中,四种元素原子半径大小顺序为Na>S>O>H;D项中,H与S形成化合物H2S,其水溶液呈弱酸性。【课堂回眸】
【核心整合】
1.同周期、同主族元素性质的预测2.元素“位—构—性”三者之间的关系【素养迁移】
1.1782年,奥地利首都维也纳一家矿场监督缪勒(Franz Joseph Muller)是第一个提取出碲的人,他在罗马尼亚的一个矿坑中发现当地人称为“奇异金”的矿石提取出碲。碲(Te)是与O、S同主族的元素,位于第五周期。据此,推断碲的相关性质错误的是 ( )
A.碲的单质在常温下是固态
B.碲的常见化合价是-2、+4、+6
C.碲可能作半导体材料
D.碲的氢化物H2Te很稳定【解析】选D。第ⅥA族,从上到下,非金属性逐渐减弱,所以H2Te不稳定。2.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是 ( )A.元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B.原子半径的大小顺序为r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W)>r(Q)
C.离子Y2-和Z3+的核外电子数和电子层数都不相同
D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比元素Q的强【解析】选A。X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。X(N)的最高正价为+5价,Z(Al)的最高正价为+3价,X(N)、Z(Al)的最高正价之和为8,A项正确;原子半径r(Z)>r(X),B项错误;Y2-为O2-,Z3+为Al3+,它们的核外电子数和电子层数均相同,C项错误;元素W的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,其酸性比Q的最高价氧化物对应的水化物HClO4弱,D项错误。3.古诗云:“唯有儿时不可忘,持艾簪蒲额头王。”意思是说端午节这天,孩子们拿了艾叶,戴上菖蒲,额头上用雄黄酒写了“王”字,以辟邪防疫。雄黄是一种矿物质,俗称“鸡冠石”,其主要成分是硫化砷,As位于元素周期表第ⅤA族,另外Sr、Tl、Se在生活中有广泛应用,在周期表中分别位于第ⅡA、ⅢA、ⅥA族,请应用元素周期律科学地推断它们的化合物的性质。下列说法正确的是 ( )
A.Sr(锶)的碳酸盐难溶于水
B.Tl(铊)的氢氧化物是两性氢氧化物
C.H2Se比H2S更稳定
D.H3AsO4酸性比H3PO4强【解析】选A。Sr与Ca同主族,化合物性质相似,碳酸钙不溶于水,则Sr(锶)的碳酸盐难溶于水,故A正确;Al与Tl同主族,金属性Tl强,则Tl(铊)的氢氧化物是强碱,故B错误;S、Se同主族,非金属性S>Se,则H2S比H2Se更稳定,故C错误;P、As同主族,非金属性P>As,则H3AsO4酸性比H3PO4弱,故D错误。4.锂广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等行业。随着电脑、数码相机、手机、移动电动工具等电子产品的不断发展,电池行业已经成为锂最大的消费领域。镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系,它们的性质相似。例如,它们的单质在过量氧气中燃烧时均只生成正常的氧化物等。下列关于锂的叙述不正确的是 ( )A.Li2SO4能溶于水
B.LiOH是易溶于水、受热不分解的强碱
C.Li遇浓硫酸不产生“钝化”现象
D.Li2CO3受热分解,生成Li2O和CO2【解析】选B。根据题中信息,将镁的有关性质进行迁移应用,可推测锂的有关性质。由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性质推测相应的Li及其化合物的性质。MgSO4易溶于水,Mg(OH)2是难溶、易分解的中强碱,Mg与浓硫酸能发生反应,MgCO3受热易分解生成MgO和CO2,故B项不正确。5.(2019·潍坊高一检测)近年来,我国在超导研究方面居世界领先地位,铊(Tl)是超导体的组成成分之一,铊位于第六周期ⅢA族。下列对铊的性质推导可能正确的是 ( )
①铊是易导电的银白色金属
②Tl(OH)3是两性氢氧化物
③Tl3+的氧化能力比Al3+的强
④单质能跟稀硝酸反应生成硝酸盐
A.①④ B.②③ C.只有① D.只有④【解析】选A。铊位于第六周期ⅢA族,与Al同主族,同主族元素,随着原子序数增大,元素原子失电子能力逐渐增强,金属离子的氧化性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。故①④正确。【补偿训练】
碳硅硫净化器是一种利用物理处理方法,使处理过的水在工业、民用循环、冷却水系统应用中,能彻底防止和清除碳酸钙、硅酸钙、硫酸钙结垢问题。下面是研究碳、硅、硫性质的相似性和递变性的实验,请回答相关问题。(1)请判断:硫、碳、硅的非金属性由强到弱的顺序是什么?
提示:硫>碳>硅。 (2)请从下列给出的试剂中选择合理的实验试剂,利用所给装置验证你的结论(提示:H2SiO3难溶于水)。
实验试剂:浓盐酸、稀硫酸、饱和H2SO3溶液、大理石、Na2CO3粉末、Na2SiO3溶液。实验装置如图所示。①甲乙丙三个仪器中各盛放什么试剂?
提示:稀硫酸、Na2CO3粉末、Na2SiO3溶液。
②乙仪器中的现象有哪些?
提示:产生大量气泡。③H2SO4、H2CO3、H2SiO3三者酸性大小的关系是什么?
提示:H2SO4>H2CO3>H2SiO3。
课堂检测·素养达标
1.(2019·泰安高一检测)下列物质能与盐酸反应且反应最慢的是 ( )
A.Al B.Mg C.K D.S
【解析】选A。元素的金属性越弱,其单质与酸反应时反应越慢。单质硫与盐酸不反应,铝的金属性比镁、钾都弱,故A项正确。
2.(2019·惠州高一检测) 下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是
( )
A.酸性:H2SO4>H3PO4
B.非金属性:Cl>Br
C.碱性:NaOH>Mg(OH)2
D.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
【解析】选D。元素的非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:S>P,则酸性:H2SO4>H3PO4,能用元素周期律解释,故A不选;同主族元素从上到下非金属性依次减弱,则非金属性:Cl>Br,能用元素周期律解释,故B不选;元素的金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,金属性:Na>Mg,则碱性:NaOH>Mg(OH)2,能用元素周期律解释,故C不选;碳酸氢盐易分解,碳酸盐难分解,所以热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,不能用元素周期律解释。
3.已知同周期X、Y、Z三种元素的单质与等量H2化合时,释放出的能量大小关系为X>Y>Z,下列判断不正确的是 ( )
A.元素原子得电子能力:X>Y>Z
B.原子半径:XC.阴离子还原性:Z>Y>X
D.气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序逐渐增强
【解析】选D。由“已知”可判断非金属性:X>Y>Z,气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序逐渐减弱。
4.卤族元素位于元素周期表第ⅦA族,应用广泛,其中的一个作用就是可以制造卤素大灯。卤素大灯是新一代白炽灯,充有溴、碘等卤族元素或卤化物的钨灯,虽然这种灯亮度欠佳(很多司机称它为“蜡烛灯”) ,但这种灯的造价低,穿透力强,所以应用最广泛,目前国内在售车型基本上用的都是卤素灯。X、Y是卤族元素中的两种元素,下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是 ( )
A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低
C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
【解析】选C。X原子的电子层数多于Y的,因此在同族中X在Y的下方,根据同主族元素由上向下,非金属性减弱可知,X的非金属性比Y弱,故A错误;氢化物的沸点与非金属性没有必然的联系,故B错误;X的气态氢化物稳定,说明其非金属性强,例如:稳定性HF>HCl>HBr>HI,故C正确;Y单质能够将X的离子从其盐溶液中置换出来,说明Y的非金属性强于X,与题干相反,故D错误。
5.(2019·宁德高一检测) 按C、N、O、F的排列顺序,下列递变规律错误的是
( )
A.原子半径逐渐减小
B.元素原子得电子能力逐渐增强
C.最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强
D.气态氢化物稳定性逐渐增强
【解析】选C。C、N、O、F属同一周期的元素,且原子序数依次增大,原子半径逐渐减小,得电子能力依次增强;气态氢化物稳定性依次增强;F无正价,也无最高价氧化物对应的水化物,故无法比较。
6.(2019·吉大附中高一检测)请根据周期表中第3周期元素相关知识回答下列问题(除稀有气体元素外):
(1)按原子序数递增的顺序,以下说法正确的是________(填字母)。?
a.原子半径和离子半径均减小
b.金属性减弱,非金属性增强
c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强
d.单质的熔点降低
(2)原子半径最小的元素的原子结构示意图为________,金属性最强的元素是________(填元素符号);氧化性最弱的简单阳离子是________(填离子符号)。?
(3)最不稳定的气态氢化物是________(填化学式)。?
(4)最高价氧化物对应水化物中,碱性最强的是________(填化学式,下同),酸性最强的是________,显两性的是________,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____________________、_____________________。?
【解析】(1)除稀有气体外,第3周期元素随原子序数的递增原子半径逐渐减小,而离子半径不一定减小,如r(Na+)(2)第3周期元素(Ar除外)从左到右原子半径逐渐减小,元素的金属性逐渐减弱,金属阳离子的氧化性增强,原子半径最小的元素是Cl,金属性最强的是Na,Na+的氧化性最弱。
(3)非金属性最弱的非金属元素Si的气态氢化物最不稳定。
(4)金属性最强的钠对应的NaOH的碱性最强,非金属性最强的氯对应的HClO4的酸性最强。
答案:(1)b (2) Na Na+ (3)SiH4
(4)NaOH HClO4 Al(OH)3
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
【补偿训练】
某学习小组为了探究第三周期元素金属性的强弱变化规律设计了以下实验,据此回答:
实验一:
(1)图甲中观察到的现象是什么?由此得出的结论是什么?
提示:加热前,镁条表面附着少量无色气泡,加热至沸腾后,有较多气泡冒出,溶液变为浅红色。由此说明镁与冷水几乎不反应,但能与热水反应。
(2)图乙的两支试管中出现的现象有何不同?你得出怎样的结论?
提示:放有镁条的试管冒出气泡的速率比放有铝条的试管快。说明镁的失电子能力比铝的强。
实验二:
(3)甲、乙、丙实验过程中的实验现象分别是什么?
提示:甲:溶液中出现白色沉淀;乙:溶液中出现白色沉淀,后又逐渐溶解消失;丙:加氨水后出现白色沉淀,加盐酸后沉淀又溶解消失。
(4)由上述实验,你会得出什么结论?
提示:由上述实验可得出:①碱性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,Al(OH)3为两性氢氧化物。②三种金属单质失电子能力:Na>Mg>Al。
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课堂检测·素养达标
1.人体液的渗透压平衡主要通过钠离子和氯离子进行调节,钠离子的另一个重要作用是调节神经元轴突膜内外的电荷,钠离子与钾离子的浓度差变化是神经冲动传递的物质基础,世界卫生组织建议每人每日摄入1～2克钠盐,钾离子也参与调节渗透压与轴突膜内外的电荷,人体中心脏、肝脏、脾脏等器官中钾比较富集。
下列与碱金属元素有关的比较中不正确的是 ( )
A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B.还原性:K>Na,故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠
C.熔、沸点:Li>Na>K
D.碱性:LiOH【解析】选B。锂的活泼性比钠弱,与水反应不如钠剧烈,A项正确;还原性K>Na>Li,但K不能置换出NaCl溶液中的Na,而是与H2O反应,B项不正确;碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,即Li>Na>K>Rb>Cs,C项正确;从Li到Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强,即碱性:LiOH【补偿训练】
下列有关单质钾的说法正确的是 ( )
①在氯气中燃烧时能产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)
②与CuCl2溶液反应时能置换出铜
③与水反应时钾最后有可能发生燃烧
④与NH4Cl溶液反应时生成的气体中有NH3
A.①②④ B.①③④
C.③④ D.②③
【解析】选B。钾元素的焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃),①正确;钾与盐溶液反应时首先与水剧烈反应生成碱与氢气,生成的碱再与盐发生复分解反应,②错误,④正确;与水反应时钾的反应现象比钠更剧烈,在相同时间内放出的热量更多,温度升高得更多,故钾有可能燃烧,③正确。
2.(2019·南宁高一检测)下列关于碱金属的原子结构和性质的叙述中不正确的是 ( )
A.碱金属元素原子最外层都只有1个电子,在化学反应中容易失去最外层这个电子
B.都是强还原剂
C.都能在O2中燃烧生成过氧化物
D.都能与水反应生成强碱
【解析】选C。碱金属元素原子最外层均只有1个电子,在化学反应中易失去最外层电子,表现强还原性,都能与H2O反应生成强碱;在O2中点燃时,4Li+O2 2Li2O,2Na+O2Na2O2,K、Rb、Cs在O2中点燃时生成的氧化物更复杂,故C项错。
3.(2019·北京师大附中高一检测)下列有关卤族元素从上到下的变化的说法中,正确的是 ( )
A.原子半径逐渐增大
B.阴离子还原性逐渐减弱
C.都有最高价氧化物的水化物,化学式为HXO4
D.与氢气越来越容易化合,氢化物的稳定性逐渐增强
【解析】选A。同一主族从上到下,电子层逐渐增多,所以原子半径逐渐增大,故A正确;同一主族从上到下,非金属性依次减弱,单质氧化性依次减弱,阴离子还原性逐渐增强,故B错误;F没有正价,无最高价氧化物的水化物,故C错误;同一主族从上到下,非金属性依次减弱,与氢气越来越难化合,气态氢化物的稳定性依次减弱,故D错误。
4.(2019·石家庄高一检测) 已知16S、34Se位于同一主族,下列关系正确的
是 ( )
A.热稳定性:H2Se>H2S>HCl B.原子半径:Se>P>Si
C.酸性:H3PO4>H2SO4>H2SeO4 D.还原性:Se2->Br->Cl-
【解析】选D。Se、S、Cl的非金属性逐渐增强,其气态氢化物的稳定性逐渐增强,A错误;P、Si是同周期元素,核电荷数越小半径越大,所以P【补偿训练】
下列各组微粒中,氧化性依次增强,且半径依次减小的是 ( )
A.O、Cl、S、P
B.K+、Mg2+、Al3+、H+
C.I-、Br-、Cl-、S2-
D.Al3+、Mg2+、Ca2+、Ba2+
【解析】选B。非金属性Cl>S>P,故氧化性Cl>S>P,自左而右原子半径减小,电子层数越多原子半径越大,故原子半径:OMg>Al>H,故离子氧化性K+Mg2+>Al3+>H+,故B正确;非金属性SBr->S2->Cl-,故C错误;金属性AlMg2+>Ca2+>Ba2+,电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,电子层数越多离子半径越大,故离子半径:Al3+< Mg2+5.(2019·咸阳高一检测)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示,其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法不正确的是 ( )
A.原子半径:W>Z>Y>X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>W>Z
C.最简单气态氢化物的热稳定性:Y>X>W>Z
D.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
【解析】选A。从元素周期表的局部图可知,X、Y、Z、W为2、3周期元素,W位于第3周期,W原子的质子数是其最外层电子数的三倍,故W是磷元素,据此推出X、Y、Z分别是氮、氧、硅。根据四种元素在周期表中的位置关系可知,原子半径:Z>W>X>Y,A项错误;非金属性:O>N>P>Si,最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3,即X>W>Z,氢化物的热稳定性:H2O>NH3>PH3>SiH4,即Y>X>W>Z,B、C项正确;主族元素除O、F外,其他元素最高化合价都等于其主族序数,D项正确。
6.(新思维·新考向)元素在元素周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的性质,如氮族元素是位于元素周期表ⅤA 族的元素,在生活中有广泛应用,如用N2作防腐气体,液氮还可用作制冷剂,P可用于制造农药等。如图是元素周期表的一部分。
(1)阴影部分中的元素N在元素周期表中的位置是什么?根据元素周期律,预测H3AsO4与 H3PO4酸性强弱的关系是什么?
(2)元素硫的最高正价和最低负价的代数和是多少?在一定条件下,S与H2反应有一定难度,请判断:在相同条件下Se与H2反应的难度比S与H2反应的难度更大还是更小?
(3)Br2具有较强的氧化性,SO2具有较强的还原性,将SO2气体通入溴水后,溶液中存在的主要离子有哪些?
【解析】(1)同一主族,元素的非金属性从上到下逐渐减弱,故酸性:H3PO4>H3AsO4。
(2)S的最高正价为+6,最低负价是-2,二者代数和是4,元素非金属性越强,与氢气化合越容易。
(3)在溶液中,Br2与SO2反应生成H2SO4和HBr。
答案:(1)第2周期第ⅤA族,酸性:H3PO4>H3AsO4
(2)4 更大
(3)H+、Br-、S
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课堂检测·素养达标
1.(2019·石嘴山高一检测)坩埚一般用来灼烧药品,下图是实验室中常见的坩埚,其中用来盛放熔融烧碱应选用的器皿是 ( )
A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚
C.生铁坩埚 D.陶瓷坩埚
【解析】选C。实验中选用器皿,既要考虑器皿材料的熔点,又要考虑材料与所盛物质之间能否反应。石英、普通玻璃、陶瓷中均含有SiO2,高温下,烧碱能与SiO2反应而使坩埚腐蚀:SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,铁在高温下不与NaOH反应。
2.(2019·泰安高一检测)关于硅的化学性质的叙述中,不正确的是 ( )
A.在常温下,不与任何酸反应
B.在常温下,可与强碱溶液反应
C.在加热条件下,能与氧气反应
D.单质硅的还原性比碳的还原性强
【解析】选A。A项,Si+4HFSiF4↑+2H2↑;B项,Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑;C项,Si+O2SiO2;D项,碳和硅是同一主族的,同一主族的从上到下,还原性逐渐增强,所以单质硅的还原性比碳的强。
3.(教材改编)铍是一种灰白色的碱土金属,铍及其化合物都有剧毒。铍既能溶于酸也能溶于碱液,是两性金属,铍主要用于制备合金。2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,铍在一类致癌物清单中。
关于铍及其化合物的说法正确的是 ( )
A.铍元素的原子半径小于硼元素的原子半径
B.相同条件下,单质铍与酸反应比单质锂与酸反应剧烈
C.氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的碱性弱
D.单质铍能与冷水剧烈反应
【解析】选C。铍与硼位于同一周期,同一周期从左到右原子半径逐渐减小,A不正确;单质铍与单质锂位于同一周期,从左到右金属性逐渐减弱,与酸反应的剧烈程度越来越不剧烈,B不正确;铍与钙位于同一主族,同主族从上到下金属性逐渐增强,故氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的碱性弱,C正确;单质铍的金属性比镁弱,故单质铍不能与冷水剧烈反应,D不正确。
4.碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,下列对其性质的预言中,错误的是 ( )
A.在碱金属元素中它具有最大的原子半径
B.它的氢氧化物化学式为FrOH,是一种极强的碱
C.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的氧化物
D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸
【解析】选C。碱金属中Fr位于第7周期,原子半径最大,故A说法正确;Fr为碱金属,其氢氧化物为FrOH,同主族从上到下最高价氧化物对应水化物碱性增强,即FrOH碱性最强,故B说法正确;Fr的金属性非常强,在空气中燃烧,得到的氧化物非常复杂,故C说法错误;Fr单质金属性是碱金属中最强的,与水反应生成相应的碱和氢气,与水反应非常剧烈,故D说法正确。
【补偿训练】
(2019·江苏高考)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是地壳中含量最多的元素,Y原子的最外层有2个电子,Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料,W与X位于同一主族。下列说法正确的是 ( )
A.原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)
B.由X、Y组成的化合物是离子化合物
C.Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强
D.W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
【解析】选B。“X是地壳中含量最多的元素”,则X为O,“Y原子的最外层有2个电子”,Y的原子序数大于X,则Y为Mg,“Z的单质晶体是应用最广泛的半导体材料”,则Z为Si,“W与X位于同一主族”,则W为S。A项,原子半径:Mg>Si>S>O,错误;B项,MgO为离子化合物,正确;C项,非金属性Si弱于S,则酸性H2SiO3弱于H2SO4,错误;D项,非金属性S弱于O,则热稳定性H2S弱于H2O,错误。
5.(2019·南阳高一检测)如表是元素周期表的一部分,回答下列有关问题:
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2
①
②
3
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
4
⑩
(1)在①～元素中,金属性最强的元素是________,非金属性最强的元素是________,最不活泼的元素是________。(均填元素符号)?
(2)元素⑦与元素⑧相比,非金属性较强的是________(用元素符号表示)。?
(3)第3周期中原子半径最大的元素是________(填元素符号),跟它同周期的原子半径最小的元素是________(填元素符号),它们可以形成的化合物的化学式为________。?
【解析】由题目给出的各元素在元素周期表中的位置,可以判断①～元素分别为N、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Ca、Br。
(1)在元素周期表中同一周期从左到右元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同一主族从上到下元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。因此在①～元素中最活泼的金属元素为⑩号元素K,最活泼的非金属元素为②号元素F,最不活泼的元素为⑨号元素Ar。
(2)元素⑦为S,元素⑧为Cl,其非金属性强弱为Cl>S。
(3)第3周期元素原子半径从左到右依次减小(除稀有气体元素外),因此原子半径最大的为Na,最小的为Cl,它们可形成NaCl。
答案:(1)K F Ar (2)Cl (3)Na Cl NaCl
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课时素养评价 七
预测元素及其化合物的性质
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)
1.我国科学家制得了SiO2超分子纳米管,微观结构如图。下列叙述正确的是
( )
A.SiO2与干冰的物理性质相似
B.SiO2耐腐蚀,不与任何酸反应
C.工业上用SiO2制备粗硅
D.光纤主要成分是SiO2,具有导电性
【解析】选C。SiO2熔点高,硬度大,而CO2熔点低,常温下为气体,A项错误;SiO2能与氢氟酸发生反应,B项错误;SiO2无导电性,D项错误。
【补偿训练】
1.(2019·滨州高一检测)用胶头滴管向用石蜡围成的“Spark”凹槽内注入某溶液,即可在玻璃上刻蚀出“Spark”的字样,则该溶液是 ( )
A.盐酸 B.氢氟酸
C.烧碱溶液 D.饱和食盐水
【解析】选B。能腐蚀玻璃的是氢氟酸。
2.元素周期表中的金属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.事物的性质总在不断发生明显的变化
B.紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素
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
【解析】选C。同族元素的性质是相似的,同周期元素的性质是递变的,A项错误;紧靠虚线两侧的元素既表现金属性又表现非金属性,但没有两性金属元素这一说法,B项错误;耐高温材料应该在过渡元素中寻找,D项错误。
2.(2019·丽水高一检测)“世界硒都”——恩施,硒资源相对丰富和集中,属于高硒区,该地盛产富硒茶,含有人体所必需的硒元素,有一定的保健作用。
已知硒元素与氧元素同族,与钙元素同周期。下列关于硒的描述不正确的是
( )
A.原子序数为24
B.最高价氧化物是SeO3,是酸性氧化物
C.原子半径比钙小
D.气态氢化物的化学式是H2Se,稳定性比HCl差
【解析】选A。根据题意可知该元素在第4周期ⅥA族,原子序数为16+18=34,A项错误;最高价氧化物化学式为SeO3,是酸性氧化物,B项正确;同周期从左到右,原子半径依次减小,C项正确;氢化物稳定性:HCl>H2S>H2Se,D项正确。
3.元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置如图所示,其中R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸,则下列判断正确的是 ( )
A.非金属性:ZB.R与Q的电子数相差26
C.气态氢化物稳定性:RD.最高价氧化物对应水化物的酸性:T【解析】选B。根据R单质与H2在暗处即可化合并爆炸可推知R为氟元素,T为氯元素,Q为溴元素,X为硫元素,Z为氩元素。根据元素周期律,同一周期自左向右元素的非金属性增强,A项错误;氟元素与溴元素电子数相差26,B项正确;同一主族从上到下元素的非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,C项、D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共9分)
4.(2019·南京高一检测)四种短周期元素在周期表中的相对位置如图所示,其中Z元素原子次外层电子总数是其最外层电子数的2倍。
X
Y
Z
W
请回答下列问题:
(1)元素Z位于周期表中第________周期________族;?
(2)这些元素的氢化物中,稳定性最差的是________(写化学式);?
(3)XW2的名称为________;?
(4)写出X的单质与W的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式: __________________________;?
(5)X的最高价氧化物对应的水化物比Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性________,能证明这一事实的有关反应的离子方程式为__。?
【解析】根据四种元素的相对位置判断X、Y为第2周期元素,Z、W为第3周期元素;根据Z原子结构特点判断Z为Si,那么推出X为C,Y为N,W为S。
(1)元素Z为Si,因此位于元素周期表第3周期,第ⅣA族。
(2)根据同周期、同主族元素性质的递变规律可以得知,Z(Si)元素的非金属性最弱,因此其气态氢化物的稳定性最差。
(3)X为C,W为S,因此XW2为CS2,名称为二硫化碳;
(4)W为S,其最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,因此C与浓硫酸反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(5)根据同周期元素性质的递变规律可知X的最高价氧化物对应的水化物(H2CO3)比Y的最高价氧化物对应的水化物(HNO3)的酸性要弱,可以通过强酸制弱酸的原理证明,用HNO3与碳酸盐反应即可。
答案:(1)3 ⅣA (2)SiH4 (3)二硫化碳
(4)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(5)弱 2H++CCO2↑+H2O(其他合理答案也可)
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
5.如图所示的表为元素周期表短周期的一部分,下列有关A、B、C、D四种元素的叙述正确的是 ( )
A.原子半径大小比较为A>B>C>D
B.生成的氢化物稳定性为A>B>C>D
C.A与C形成的阴离子可能有A
D.A、B、C、D的单质常温下均不导电
【解析】选C。由A、B、C、D在元素周期表中的位置可以得到四种元素分别为C、N、O、P。在同一主族中,随着原子序数的增加原子半径逐渐增大,故D>B,A错误;氢化物的稳定性与非金属性有关,非金属性越强氢化物的稳定性就越强,在同一周期中,随着原子序数的增加非金属性逐渐增强,所以氢化物的稳定性逐渐增强,即氢化物稳定性为C>B>A,B错误;C与O可以形成C,C正确;碳元素形成的石墨单质在常温下可以导电,D错误。
6.短周期主族元素 W、 X、 Y、 Z 的原子序数依次增大,W的最外层电子数是内层电子数的3倍,X所在的周期数是最外层电子数的3倍,由 W、 X、 Y 三种元素形成的一种盐溶于水后,加入盐酸,产生的无色气体能使品红褪色。下列说法正确的是 ( )
A.W与X可形成至少两种化合物
B.X的简单离子与 Z 的简单离子具有相同的电子层结构
C.最高价氧化物对应水化物的酸性: Y>Z
D.简单气态氢化物的稳定性: W【解析】选A。W的最外层电子数是内层电子数的3倍,W为氧元素;X所在的周期数是最外层电子数的3倍,X为钠,由 W、 X、 Y 三种元素形成的一种盐溶于水后,加入盐酸,产生的无色气体能使品红褪色,该盐为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐,所以Y为硫元素;短周期主族元素 W、 X、 Y、 Z 的原子序数依次增大,Z为氯元素;A项,氧与钠可以形成氧化钠、过氧化钠等至少两种化合物,正确;B项,Na+核外有2层电子层,Cl-核外有3层电子层,两种离子的电子层结构不同,错误;C项,元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性就越强,非金属性:Cl>S,因此酸性HClO4>H2SO4,错误;D项,元素的非金属性越强,氢化物越稳定,非金属性O>S,所以简单气态氢化物的稳定性:H2O>H2S,错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
7.(2019·天津高考节选)氮、磷、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc)为元素周期表中原子序数依次增大的同族元素。回答下列问题:
(1)砷在元素周期表中的位置______?Mc的中子数为________。?
(2)氮和磷氢化物性质的比较:热稳定性:NH3?
PH3(填“>”“<”)。
(3)PH3和NH3与卤化氢的反应相似,产物的结构和性质也相似。下列对PH3与HI反应产物的推断正确的是________(填序号)。?
a.不能与NaOH反应 b.含离子键、共价键
c.能与水反应
【解析】(1)砷在第四周期ⅤA族Mc的中子数是288-115=173。(2)氮的非金属性大于磷的非金属性,热稳定性NH3大于PH3。(3)PH3与HI反应生成PH4I同氯化铵相似,能与氢氧化钠溶液反应,含离子键、共价键,能发生水解。
答案:(1)第四周期ⅤA族 173 (2)> (3) b、c
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课时素养评价 五
认识同周期元素性质的递变规律
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括4小题,每小题6分,共24分)
1.(2019·邢台高一检测) 下列排列顺序错误的是 ( )
A.原子半径:OB.稳定性:PH3>H2S>HCl
C.酸性:H3PO4D.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
【解析】选B。A项,O电子层数比S少,半径比S小,S与Na电子层数相同,Na核电荷数较小,半径较大;P、S、Cl同周期,原子序数依次增大,氢化物稳定性依次增强;最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强;Na、Mg、Al同周期,原子序数依次增大,最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱。
2.(原创)硫、磷等非金属夹杂物对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐腐蚀等性能有很大影响。下列能说明非金属性S强于P的是( )
A.单质S的颜色比白磷的颜色深
B.白磷能在常温下自燃,而S不能
C.酸性:H2SD.酸性:H2SO4>H3PO4
【解析】选D。物理性质不能作为非金属性强弱的比较依据;P4的自燃是其着火点低的缘故,与非金属性无关;H2S不是S的最高价氧化物对应的水化物,也不能作为比较的依据。
3.(2019·镇江高一检测)X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在周期表中的位置如图所示。已知Y原子的最外层电子数是次外层电子数的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>W>X
C.氢化物的稳定性:X>Y>Z
D.四种元素的单质中,Z单质的熔、沸点最高
【解析】选D。由元素在周期表中的位置,结合元素周期表的结构可知,X、Y、Z、W分别位于第二、三周期,利用Y原子的核外电子排布可知Y为O,则元素X、Z、W分别为N、S、Cl。原子半径:S>Cl>N>O;非金属性越强,则最高价氧化物对应水化物的酸性越强、氢化物的稳定性越强,故酸性:HClO4>H2SO4,氢化物的稳定性:H2O>NH3;常温下,N、O、Cl的单质为气体,S的单质为固体。
【补偿训练】
(2019·茂名高一检测)下表分别是含元素X、Y的物质性质的比较及得出的结论,其中结论不正确的是 ( )
选项
物质性质的比较
结论
A
最高价氧化物的水化物X(OH)m比Y(OH)m的碱性强
金属性X比Y强
B
气态氢化物HmX比HmY的热稳定性强
非金属性X比Y强
C
X的最高化合价比Y的最高化合价高
金属性X比Y强
D
常温下,X(金属)单质与盐酸反应比Y(金属)单质与水反应剧烈
不能确定X与Y的金属性强弱
【解析】选C。金属元素的最高价氧化物的水化物碱性越强,该元素的金属性越强,A项正确;非金属元素气态氢化物的热稳定性越强,该元素的非金属性越强,B项正确;元素的金属性与元素的最高化合价的高低无关,C项错误;两种不同的金属单质分别与盐酸、水反应,反应的剧烈程度不能说明X与Y的金属性强弱,D项正确。
4.(2019·曲靖高一检测)某同学设计如下元素周期表,以下说法正确的是 ( )
A.X、Y、Z元素分别为N、P、O
B.白格中都是主族元素,灰格中都是副族元素
C.原子半径:Z>X>Y
D.X、Y、Z的气态氢化物中最稳定的是Y的氢化物
【解析】选A。从元素周期表中找出规律,左侧第二周期原子序数应是3、5、6、7,右侧第二周期原子序数应为4、8、9、10,左侧第三周期原子序数应为11、13、14、15,右侧第三周期原子序数应为12、16、17、18,故X、Y、Z三种元素分别是N、P、O,A正确;白格中的He、Ne、Ar都是稀有气体,属于0族,不属于主族元素,B错误;原子半径大小:P>N>O,C错误;非金属性越强,其氢化物越稳定,非金属性:O>N>P,最稳定的是O的氢化物,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共8分)
5.(2019·白城高一检测)A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大,它们的简单离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等,D原子的K、L层电子数之和等于其电子总数的一半。
请回答下列问题:
(1)4种元素的符号依次是A________,B________,C__________,D________。它们的原子半径由大到小的顺序是____________________________。?
(2)试写出4种元素的简单离子的结构示意图。
A________________,B________________,?
C________________,D________________。?
它们简单离子的半径由大到小的顺序是________。?
(3)它们的最高价氧化物对应的水化物的化学式分别是__________,分别比较酸性和碱性的强弱:______________。?
(4)能够形成气态氢化物的化学式为________,其稳定性顺序是________,理由是__。?
【解析】A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等,所以A的核电荷数为2+8+6=16,故A为S。D原子的K、L层电子数之和等于其电子总数的一半,所以D原子的核电荷数是(2+8)×2=20,D为Ca。根据核电荷数依次增大,它们的简单离子的电子层数相同且最外层电子数均为8,可以判断出B为Cl,C为K。S、Cl分别位于第3周期第ⅥA族、第ⅦA族,K、Ca位于第4周期第ⅠA族、第ⅡA族,故r(K)>r(Ca)>r(S)>r(Cl),其简单离子的核外电子排布相同,根据“序小径大”的原则可知r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)。根据元素周期律可比较其最高价氧化物对应的水化物的酸性和碱性的强弱及气态氢化物的稳定性。
答案:(1)S Cl K Ca r(K)>r(Ca)>r(S)>r(Cl)
(2)
r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)
(3)H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2
酸性:HClO4>H2SO4,碱性:KOH>Ca(OH)2
(4)HCl、H2S HCl>H2S Cl和S位于同一周期,根据同周期元素性质的递变规律可知非金属性:SH2S
【补偿训练】
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的元素符号分别是什么?
提示: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,C为S,D为Cl。
(2)C在元素周期表中的位置是什么?
提示:第3周期ⅥA族。
(3)A、B最高价氧化物对应的水化物的碱性大小关系是什么?(用化学式表示)。
提示:NaOH>Al(OH)3。
(4)C、D氢化物的稳定性强弱的大小关系是什么?(用化学式表示)。
提示:H2S一、选择题(本题包括1小题,共6分)
6.砷盐是有毒的物质,多由药物生产过程所使用的无机试剂引入。因此在多种药物中要求检查,常采用古蔡法检查药物中微量的砷盐,其中应用的一种重要器材为溴化汞试纸,已知33As、35Br位于同一周期。下列关系正确的是 ( )
A.原子半径:AsHBr
C.还原性:As3->Br- D.酸性:H3AsO4>HBrO4
【解析】选C。同周期元素(稀有气体元素除外),从左向右原子半径依次减小,Br的原子半径小于As的原子半径,A错误;同周期元素,从左向右,非金属性依次增强,气态氢化物的稳定性依次增强,AsH3的稳定性小于HBr,B错误;阴离子的还原性与元素非金属性相反,所以As3-、Br-的还原性逐渐减弱,C项正确;非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,H3AsO4的酸性弱于HBrO4,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
7.(2019·烟台高一检测)某同学设计实验探究碳、硅元素的非金属性的相对强弱。根据要求完成下列各题:
实验装置:
(1)填写所示仪器名称:B____________;?
(2)实验步骤:连接仪器,____________,加药品后,打开 a,然后滴入浓硫酸,加热;?
(3)问题探究:(已知酸性强弱:亚硫酸 >碳酸)
①铜与浓硫酸反应的化学方程式是?__?__?__?__;?
装置E中酸性KMnO4溶液的作用是?__?__?__?__;?
②能说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强的实验现象是?__?__?__;?
试管F中发生反应的离子方程式为?__?__?__?__;?
③依据试管 D 中的反应,能否证明S的非金属性强于C的非金属性:______(填 “能”或“否”)。?
【解析】(1)B名称是圆底烧瓶;
(2)连接好仪器后,要检验装置的气密性,然后装药品,否则易导致实验失败;
(3)①铜与浓硫酸在加热条件下发生反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;二氧化硫具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,所以可以用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫气体;
②E试管中的溶液褪色不完全,说明进入F的气体中没有二氧化硫,F试管中出现白色沉淀,说明二氧化碳与硅酸钠反应生成了硅酸沉淀,说明碳元素的非金属性比硅元素非金属性强;反应的离子方程式为CO2+Si+H2OH2SiO3↓+C或2CO2+2H2O+SrH2SiO3↓+2HC;
③元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,不能根据其非最高价氧化物的水化物酸性强弱判断非金属性强弱,亚硫酸不是硫元素的最高价氧化物的水化物,所以不能据此判断非金属性强弱。
答案:(1)圆底烧瓶 (2)检查装置的气密性
(3)① Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 吸收SO2 ②E试管中的溶液褪色不完全,F试管中出现白色沉淀 CO2+H2O+SiH2SiO3↓+C(或 2CO2+2H2O+SiH2SiO3↓+2HC) ③否
【补偿训练】
A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期元素。已知:A、C、F三种原子的最外层共有11个电子,且这三种元素的最高价氧化物对应的水化物之间两两皆能反应,均生成盐和水;D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4;E元素原子次外层电子数比最外层电子数多3。
(1)写出下列元素的符号:
A__________,D__________,E__________。 ?
(2)B的单质在F的单质中燃烧的现象是?___________,?
反应的化学方程式是________________。 ?
(3)A、C两种元素形成的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式是__。 ?
【解析】D元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4,D为2、8、4;E元素原子次外层电子数比最外层电子数多3,E为2、8、5;A、C、F的原子序数依次增大,三种原子的最外层共有11个电子,且这三种元素的最高价氧化物对应的水化物之间两两皆能反应,均生成盐和水,则C只能是铝,A是钠,F是氯,B是镁。
答案:(1)Na Si P
(2)剧烈燃烧,发出耀眼的白光
Mg+Cl2MgCl2
(3)OH-+Al(OH)3[Al(OH)4]-
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课时素养评价 六
研究同主族元素的性质
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)
1.(2019·聊城高一检测)锂(Li)是一种银白色的金属元素,质软,是密度最小的金属。用于原子反应堆、制轻合金及电池等,锂电池或锂离子电池备受人们推崇。
锂(Li)不可能具有的性质是 ( )
A.锂在空气中燃烧只会生成氧化锂
B.锂很软,用小刀可以切割
C.锂的熔点比金属铯高
D.金属锂可以保存在煤油或液体石蜡中
【解析】选D。锂较其他碱金属活泼性差,燃烧不生成过氧化物,只生成氧化锂,A正确;碱金属都很软,可用小刀切割,B正确;碱金属Li→Cs熔点逐渐降低,C正确;金属锂的密度比煤油小,所以不能保存在煤油中,D不正确。
2.下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是 ( )
A.Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多
B.第2周期元素从Li到F,非金属性逐渐增强
C.因为Na比K容易失去电子,所以Na比K的还原性强
D.O与S为同主族元素,且O比S的非金属性强
【解析】选C。Li、Na、K属同一主族,核外电子层数随着核电荷数增加而增多,故A正确;同周期元素的原子从左到右,元素非金属性逐渐增强,故B正确;Na与K比较,K更易失电子,还原性更强,故C错误;同主族元素的原子从上到下非金属性逐渐减弱,O与S同主族,O的非金属性强,故D正确。
【补偿训练】
下列事实不能作为实验判断依据的是 ( )
A.钠和镁分别与冷水反应,判断金属性强弱
B.铁投入CuSO4溶液中,能置换出铜,钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜,判断钠与铁的金属性强弱
C.酸性H2CO3D.Br2与I2分别与足量的H2反应,判断溴与碘的非金属性强弱
【解析】选B。A项符合金属与水反应判断金属性强弱的依据;因Na的金属性太强,与盐溶液反应时先与H2O反应,故B项不能作为判断依据;C项中根据H2CO3、H2SO4都是最高价含氧酸,由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳强;D项所述符合根据非金属单质与H2反应难易判断非金属性强弱的依据。
3.P、S、Cl、As、Br五种元素在元素周期表中的位置如图所示。下列比较关系正确的是 ( )
P
S
Cl
As
Br
A.原子半径:As>Cl>P
B.热稳定性:HCl>AsH3>HBr
C.还原性:As3->S2->Cl-
D.酸性:H3AsO4>H2SO4>H3PO4
【解析】选C。A项,原子半径:As>P>Cl,错误;B项,非金属性:Cl>Br>As,热稳定性:HCl>HBr>AsH3,错误;C项,非金属性:Cl>S>As,对应阴离子的还原性:As3->S2-
>Cl-,正确;D项,非金属性:S>P>As,其最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SO4>
H3PO4>H3AsO4,错误。
【延伸探究】(1)写出这五种元素中形成的最高价含氧酸酸性最强的物质的化学式。
提示:HClO4。根据同周期和同主族元素性质的递变规律,可以判断这五种元素中得电子能力最强的为氯元素,因此HClO4是这五种元素中形成的最高价含氧酸的酸性最强的物质。
(2)比较S2-、Cl-、Br-的离子半径。
提示:r(Br-)>r(S2-)>r(Cl-)。
(3)写出能比较Cl、Br得电子能力强弱的反应的离子方程式。
提示:Cl2+2Br-2Cl-+Br2。
二、非选择题(本题包括1小题,共9分)
4.(2019·秦皇岛高一检测) A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次递增,且均属于短周期元素,已知A是非金属元素,其电子层数与最外层电子数相等。Bn+和C(n+1)+与氖原子具有相同的电子层结构,且C是两性元素。Dn-、E(n-1)-与氩原子具有相同的电子层结构。
(1)写出这五种元素的元素符号
A.________;B.________;C.________;?
D.________;E.________。?
(2)写出E单质与NaOH溶液反应的化学方程式: _____________。?
(3)比较A、B、C、D、E的半径大小____________________。?
【解析】短周期元素中电子层数与最外层电子数相等的有H、Be、Al。其中H为非金属元素,所以A为H。由于C为两性元素,则Bn+、C(n+1)+分别为Mg2+、Al3+。由于n=2,则Dn-、E(n-1)-分别为S2-、Cl-。因此A、B、C、D、E分别为H、Mg、Al、S、Cl。A元素原子半径最小,B、C、D、E同周期,原子序数越大,其半径越小。
答案:(1)H Mg Al S Cl
(2)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O
(3)r(A)一、选择题(本题包括2小题,每小题4分,共8分)
5.(2019·福州高一检测) 在元素周期表的主族元素中,甲元素与乙、丙、丁三种元素上下紧密相邻或左右紧密相邻,丙元素的原子序数等于甲、乙两种元素的原子序数之和,四种元素原子的最外层电子数之和为20。下列说法正确的是
( )
A.甲、乙、丙、丁四种元素均为短周期元素
B.气态氢化物的稳定性比较:甲>乙
C.最高价氧化物对应的水化物的酸性比较:甲<丙
D.元素丁形成的化合物种类比元素乙形成的少
【解析】选A。从位置关系进行讨论,根据四种元素原子的最外层电子数之和求解可能的元素,根据“丙元素的原子序数等于甲、乙两种元素的原子序数之和”确定最终的元素。甲、乙、丙、丁依次是N、O、P、C。气态氢化物的稳定性:H2O>NH3;最高价氧化物对应的水化物的酸性:HNO3>H3PO4;碳元素形成的化合物种类最多。
【互动探究】
(1)上述元素形成的简单氢化物中最稳定的是哪一种?
提示:上述四种元素中氧原子得电子能力最强,形成的简单气态氢化物中H2O最稳定。
(2)如何通过简单的实验证明丙原子得电子的能力强于丁?
提示:丙、丁分别为P、C,可以通过比较H3PO4与H2CO3的酸性强弱来证明。取适量H3PO4溶液滴入NaHCO3溶液中,有气体生成,说明酸性:H3PO4大于H2CO3,证明原子得电子能力:P>C。
6.(2019·百色高一检测)下列关于ⅦA族元素的说法中不符合递变规律的是
( )
A.F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱
B.F-、Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强
C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
D.HF、HCl、HBr、HI水溶液的酸性逐渐减弱
【解析】选D。从F到I原子半径逐渐增大,单质的氧化性逐渐减弱,则其对应阴离子的还原性逐渐增强,故A、B两项均正确;从F到I,其气态氢化物的热稳定性逐渐减弱,C项正确;F-半径较小,与H+结合稳定,HF在水中难以电离出H+,为弱酸,故酸性强弱关系为HF二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
7.(2019·南通高一检测)现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
元素编号
元素性质或原子结构
T
M层上有6个电子
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性
Z
元素最高正化合价是+7价
(1)元素X的一种同位素可用于测定文物年代,这种同位素的元素符号是________。?
(2)元素Y与氢元素形成一种离子Y,写出某溶液中含该微粒的检验方法: _____________。?
(3)元素Z与元素T相比,得电子能力较强的是________(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是________。?
①常温下Z的单质和T的单质状态不同
②Z的氢化物比T的氢化物稳定
③一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是____________,理由是_______________________。?
【解析】(1)由题意知T为硫,X为碳,Y为氮,Z为氯。碳元素的一种核素C可用于测定文物年代。
(2)常利用铵盐与碱共热产生碱性气体NH3的方法检验N的存在。
(3)元素Cl与S相比,非金属性较强的应为Cl,可用两者氢化物的稳定性进行比较。
(4)T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应的水化物依次是H2SO4、H2CO3、HNO3、HClO4,其中H2CO3是弱酸。
答案:(1C (2)往该溶液中加入NaOH溶液然后加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,如果试纸变蓝,证明溶液中含N (3)Cl ② (4)H2CO3 H2CO3是弱酸
【补偿训练】
(2019·贵州高一检测)现有A、B、X、Y、Z五种短周期元素,原子序数依次增大。它们的性质或原子结构如表所示:
元素
性质或原子结构
A
原子核内只有一个质子
B
单质是空气中含量最多的气体
X
原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍
Y
短周期元素中原子半径最大的元素
Z
最高正化合价与最低负化合价的代数和为6
请回答:
(1)X元素在元素周期表中的位置是__________,X、Y形成单核离子半径大小顺序为__________。?
(2)Z单质通入Y的最高价氧化物对应水化物的溶液中,可以得到漂白液,该反应的离子方程式为????????????????__。?
(3)化合物甲由A和B两种元素组成且质量比为3∶14。甲与X单质在催化剂、加热条件下发生的反应是工业上制取硝酸的基础,写出该反应的化学方程式_???????????????_。?
【解析】原子核内只有1个质子,A为H;空气中含量最多的气体是N2,B为N;X原子最外层电子数是次外层的3倍,X是O;短周期元素原子半径最大的是Na,Y为Na;最高正化合价与最低负化合价代数和为6的是Cl(短周期),Z为Cl。X、Y形成单核离子是O2-和Na+,它们的核外电子层排布相同,核电荷数越大,则半径越小。化合物中N、H原子个数之比为∶=1∶3。甲为NH3,其催化氧化方程式是4NH3+5O24NO+6H2O。
答案:(1)第2周期ⅥA族 O2->Na+
(2)Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O
(3)4NH3+5O24NO+6H2O
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