第1课时 元素周期律
课程标准 核心素养
1.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化，认识元素周期律。2.了解元素性质与原子结构的关系。3.掌握微粒半径大小比较的规律。 宏观辨识与微观探析 深化对原子结构的认识，建立原子结构与元素性质之间的关系。
1．原子序数
(1)概念：元素在元素周期表中的序号。
(2)与其他量的关系
原子序数＝质子数＝核电荷数＝原子的核外电子数。
2．1～18号元素性质变化的规律性
(1)最外层电子的排布规律
原子序数 电子层数 最外层 电子数 达到稳定结构时 的最外层电子数
1～2 1 1―→2 2
3～10 2 1―→8 8
11～18 3 1―→8 8
结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化
(2)原子半径的变化规律
原子序数 原子半径的变化
3～9 0.152 nm―→0.064 nm大―→小(填“大”或“小”，下同)
11～17 0.186 nm―→0.099 nm大―→小
结论：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现周期性变化
(3)化合价的变化规律
原子序数 化合价的变化(常见)
1～2 ＋1(H)―→0(He)
3～10 最高正价：＋1―→＋5 (O无最高正价、F无正价) 最低负价：－4―→－1Ne：0
11～18 最高正价：＋1―→＋7 最低负价：－4―→－1Ar：0
结论：随着原子序数的递增，元素的化合价呈现周期性变化
3.元素周期律
(1)概念：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
(2)实质：元素原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化。
1．化合价与最外层电子数的关系
(1)一般，元素最高正化合价＝最外层电子数(O、F除外)；
最低负化合价＝最外层电子数－8；
|最高正化合价|＋|最低负化合价|＝8。
(2)常见元素化合价的特点
①H元素：＋1、－1、0价，如H2O、NaH、H2。
②F元素：－1、0价，如NaF、F2，氟元素无正价。
③O元素：常见有－2、－1、0价，如CaO、Na2O2、O2，氧元素无最高正价。
④金属元素只有正价。
⑤非金属元素既有正价又有负价(F和稀有气体元素除外)。
(1)非金属元素的最高正化合价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数，而它的负化合价则等于使原子达到稳定结构所需得到的电子数。
(2)稀有气体的化学性质不活泼，在通常状况下难以与其他物质发生化学反应，其元素的化合价看作0。
2．微粒半径大小的比较
(1)电子层数相同时，最外层电子数越多，原子半径越小。
(2)最外层电子数相同时，电子层数越多，原子半径越大。
(3)同种元素的微粒半径比较，核外电子数越多，微粒半径越大。
①阳离子半径小于相应原子半径，如r(Na＋)＜r(Na)。
②阴离子半径大于相应原子半径，如r(Cl－)＞r(Cl)。
③不同价态的离子，价态越高，离子半径越小，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。
(4)电子层结构相同的不同粒子，核电荷数越大，半径越小，如r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。
1．原子序数为3～9的元素，随着核电荷数的递增而逐渐增大的是( )
A．电子层数 B．最外层电子数
C．原子半径 D．最高正化合价
解析：选B。原子序数为3～9的元素，核外均为2个电子层，最外层电子数依次从1递增到7，原子半径逐渐减小，而最高正化合价从＋1递增到＋5(氧无最高正价、氟无正价)。
2．下列各组元素中，按最高化合价递增顺序排列的是( )
A．C、N、F B．Na、Mg、Al
C．F、Cl、Br D．Cl、S、P
解析：选B。由于F无正化合价，而Cl、Br最高化合价相同，故A、C项错误；Na、Mg、Al的最高化合价分别为＋1、＋2、＋3，Cl、S、P的最高化合价分别为＋7、＋6、＋5，故B项正确，D项错误。
3．元素X、Y、Z的原子序数依次增大，下列叙述一定正确的是( )
A．X、Y、Z原子的核内质子数依次增大
B．X、Y、Z的最高正化合价依次升高
C．X、Y、Z原子的原子半径依次增大
D．X、Y、Z单质的金属活动性依次增强
解析：选A。元素的原子序数等于原子核内的质子数，A正确。X、Y、Z若是同一周期的元素(稀有气体元素除外)，则原子序数依次增大，最外层电子数依次增多，最高正化合价依次升高(氧、氟除外)，否则不符合最高正化合价依次升高的规律，B不正确。X、Y、Z若是同一周期的元素(稀有气体元素除外)，原子半径随核电荷数的增大而减小，C不正确。X、Y、Z若是同一周期的元素，其单质的金属活动性随核电荷数的增大而减弱，D不正确。
4．根据表中数据，推测磷元素的原子半径可能是( )
元素 N S O Si
原子半径/10－10 m 0.70 1.06 0.66
A.0.80×10－10 m B．1.10×10－10 m
C．1.20×10－10 m D．0.65×10－10 m
解析：选B。电子层数相同时，最外层电子数越多，原子半径越小；最外层电子数相同时，电子层数越多，原子半径越大，故磷元素的原子半径介于硅、硫原子半径之间，B项正确。
5．下列微粒半径大小的比较中，正确的是( )
A．Na＋
B．S2－>Cl－>Na＋>Al3＋
C．NaD．Cs解析：选B。四种离子核外电子数相同，随着核电荷数的增多，离子半径依次减小，即微粒半径：Al3＋Cl－>Na＋>Al3＋，B正确；Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，C不正确；Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同，电子层数依次增多，原子半径依次增大，D不正确。
6．原子序数是元素在元素周期表中的序号，其数值等于该元素原子核内的核电荷数(即质子数)或原子的核外电子数。今有A、B两种元素，其原子序数分别为9和15。
(1)写出元素符号：A________，B________。
(2)A元素原子核外有________个电子层，最外层有________个电子。
(3)B元素最高正价为________，最低负价为________。
(4)A、B元素原子半径大小关系为r(A)________r(B)。
解析：A元素为氟，其原子结构示意图为?；B元素为磷，其原子结构示意图为。由于氮原子电子层数与氟原子电子层数相同，原子序数Nr(F)；又由于氮原子与磷原子最外层电子数相同，磷原子比氮原子多一个电子层，故有r(N)r(N)>r(F)。
答案：(1)F P (2)2 7 (3)＋5 －3 (4)<
课堂小结
合格考训练
1．元素周期律的实质是( )
A．相对原子质量逐渐增大
B．核电荷数逐渐增大
C．元素原子核外电子排布呈现周期性变化
D．元素的化合价呈现周期性变化
解析：选C。结构决定性质，原子核外电子排布的周期性变化，决定了元素性质的周期性变化，即为元素周期律的实质。
2．下列原子中半径最大的是( )
A．Na B．Cl
C．Al D．F
解析：选A。元素的原子核外电子层数越多，原子半径越大；当原子核外电子层数相同时，原子序数越小，原子半径越大。由于F原子核外只有2个电子层，而Na、Cl、Al原子核外都有3个电子层，其中Na的原子序数最小，所以原子半径最大的是Na，故选项A正确。
3．某元素原子的最外层电子数比次外层电子数多5个，该元素的最高正化合价为( )
A．＋5 B．＋6
C．＋7 D．无最高正化合价
解析：选D。据题意可知，该元素原子的核外电子排布为，为氟元素，无最高正化合价。
4．结合元素周期律的知识分析下列说法，其中正确的是( )
A．原子序数为15的元素的最高化合价为＋5
B．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8 重复出现
C．随着元素原子序数的递增，元素的最高化合价总是从＋1到＋7，最低化合价总是从－7到－1重复出现
D．B、C、N、O、F元素的最高正化合价依次增大
解析：选A。原子序数为15的元素最外层电子数是5，所以其最高化合价是＋5；1、2号元素的最外层电子数是从1到2的变化；3～9号元素的化合价无＋6和＋7，金属元素无负价；O无最高正价、F无正价。
5．下列各元素性质递变情况中，错误的是( )
A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多
B．P、S、Cl元素最高正化合价依次增大
C．N、O、F原子半径依次增大
D．P、S、Cl元素的最低负化合价依次为－3、－2、－1
解析：选C。最外层电子数分别为1、2、3，故A对；最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，故B对；在电子层数相同的情况下，核电荷数越多，半径越小，故C错；最低负化合价分别为－3、－2、－1，故D对。
6．在原子序数为11～18的元素中：
(1)原子半径最小的是(不包括Ar)________(填元素符号，下同)；只有正化合价的是________；最高正化合价与最低负化合价绝对值之差为4的是________。
(2)与冷水剧烈反应生成H2的物质是________(填物质名称)；与水反应能生成具有漂白性物质的是________(填物质名称)，反应的离子方程式是____________________________。
(3)化学性质最稳定的物质是____________(填化学式)。
解析：(1)在11～18号原子中(不包括Ar)，半径最小的是Cl；金属元素Na、Mg、Al只有正化合价；S元素最高正化合价是＋6，最低负化合价是－2，绝对值之差是4。(2)金属钠与冷水剧烈反应生成H2和NaOH；Cl2和水反应生成HCl和HClO，其中HClO有漂白性。(3)稀有气体元素Ar原子最外层有8个电子，是稳定结构，通常不与其他物质发生反应，化学性质最稳定。
答案：(1)Cl Na、Mg、Al S
(2)钠 氯气 Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO
(3)Ar
等级性测试
1．某元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为( )
A．4 B．5
C．6 D．7
解析：选C。设该元素的最高正价为x，最低负价为y，则，解得x＝6，y＝－2，因此该原子的最外层电子数为6。
2．元素X形成的离子与Ca2＋的核外电子排布相同，且X离子的半径小于S2－的半径，X元素可能为( )
A．Al B．P
C．Ar D．K
解析：选D。由题意可知，元素X形成的离子中K、L、M电子层上的电子数分别为2、8、8，与S2－的电子层结构相同，对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，故X的核电荷数应大于S的核电荷数，题中符合要求的元素是K，故D项正确。
3．下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示( )
A．电子层数 B．最外层电子数
C．最高化合价 D．原子半径
答案：B
4．下列粒子半径之比大于1的是( )
A. B.
C. D.
解析：选B。因为同一种元素的阳离子半径比其原子半径小，所以<1，故A选项错误；因为电子层数越多，原子半径越大，所以r(Mg)>r(Be)，故二者之比大于1，故B选项正确；因为电子层数相同，核电荷数越大，原子半径越小，所以r(S)5．X元素的最高化合价和最低化合价的绝对值之差为6，Y元素原子的次外层电子数与X元素原子的次外层电子数均为8个，X、Y的离子具有相同的电子排布，X、Y形成的化合物可能是( )
A．MgF2 B．MgCl2
C．CaCl2 D．CaBr2
解析：选C。根据题意知X元素最高化合价与最低化合价的关系有，得最高化合价为＋7，X是最外层为7个电子，次外层为8个电子的元素，即氯元素。题中与Cl－具有相同电子排布的Y元素的离子可能为Ca2＋、K＋、S2－，则X、Y形成的化合物可能是CaCl2或KCl，C项符合题意。
6．如图是部分1～18号元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z＞Y＞X
B．离子半径：Z＞Y＞X
C．元素R的最高正价和最低负价的代数和为6
D．Y和W的最高价氧化物对应的水化物不能相互反应
解析：选C。根据随原子序数递增化合价变化特点分析知X为O，Y为Na，Z为Al，W为S，R为Cl。电子层数越多半径越大，故O原子半径最小，电子层数相同时，原子序数越大，半径越小，则原子半径：Na＞Al，即原子半径：Na＞Al＞O，A项错误；Na、O、Al形成的离子核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故离子半径：O2－＞Na＋＞Al3＋，B项错误；Cl的最高正价和最低负价的代数和为6，C项正确；Na与S的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、H2SO4，两者能相互反应，D项错误。
7．A元素的阴离子、B元素的阴离子和C元素的阳离子具有相同的电子层结构。已知A的原子序数大于B的原子序数。则A、B、C三种元素的离子半径大小顺序是( )
A．A＞B＞C B．B＞A＞C
C．C＞A＞B D．C＞B＞A
解析：选B。原子无论是得到电子形成阴离子，还是失去电子形成阳离子，其核电荷数均不变。A元素的阴离子、B元素的阴离子和C元素的阳离子的电子层结构相同，A比B的原子序数大，则元素A、B、C的原子序数关系为C＞A＞B。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则A、B、C三种元素的离子半径大小顺序为B＞A＞C。
8．某元素R的最高正价与最低负价的绝对值之差为2，其气态氢化物中含氢的质量分数为8.8%，试推断该元素是( )
A．N B．P
C．S D．O
解析：选B。由题意知，最高正价－|最低负价|＝2 ①，最高正价＋|最低负价|＝8 ②，将②式－①式得|最低负价|＝3，该元素的最低负价为－3。元素R的气态氢化物的化学式是RH3，氢元素的质量分数为×100%＝8.8%，则Ar(R)＝31，R是磷元素。
9．图中曲线表示1～18号部分元素的原子序数(按递增顺序连续排列)与常见最高化合价之间的关系，下列叙述不正确的是( )
A．①②形成的化合物的摩尔质量可能是44 g/mol
B．①③可以按原子个数比1∶1形成化合物
C．②③形成的化合物能溶于稀盐酸
D．简单离子半径大小为②＜③
解析：选D。①的常见最高化合价为＋5价，②的常见最高化合价为0价，③的常见最高化合价为＋3价，结合原子序数知，①为N元素，②为O元素，③为Al元素。①②形成的化合物N2O的摩尔质量是44 g/mol，A正确；①③可以形成化合物AlN，原子个数比为1∶1，B正确；②③形成的化合物Al2O3能与稀盐酸反应，C正确；核外电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则简单离子半径大小为O2－＞Al3＋，D错误。
10．试比较下列微粒半径的大小(填“＞”或“＜”)。
(1)Na____Ca____K；
(2)P____S____Cl；
(3)Fe3＋____Fe2＋；
(4)Cl－____Cl；
(5)P3－____S2－____Cl－____Na＋____Mg2＋____Al3＋。
答案：(1)＜ ＜ (2)＞ ＞ (3)＜ (4)＞ (5)＞
＞ ＞ ＞ ＞
11．(1)下表是部分前18号元素的原子半径及主要化合价：
元素代号 L M Q R T
原子半径/nm 0.130 0.118 0.090 0.102 0.073
主要化合价 ＋2 ＋3 ＋2 ＋6、－2 －2
①L元素的名称是________，R元素的名称是________。
②L和M中失电子能力较强的是______________(写元素符号)。
(2)某种融雪剂主要成分为XY2，X、Y均为前20号元素，其阳离子和阴离子的电子层结构相同，且1 mol XY2含有54 mol电子。该融雪剂主要成分的化学式为______________。
解析：(1)根据主要化合价可知，L、Q最外层有2个电子，根据原子半径可知，Q是Be，L是Mg，M是Al；T只有－2价，是O，则R为S。
(2)XY2中每1 mol离子有电子：54 mol×＝18 mol，再结合化学式可判断化合物中X显＋2价，是Ca，Y显－1价，是Cl，则XY2是CaCl2。
答案：(1)①镁 硫 ②Mg (2)CaCl2
12．有A、B、C、D四种元素，它们的原子序数依次增大，由B、C、D形成的离子具有相同的电子层结构。1 mol D单质跟水剧烈反应产生11.2 L(标准状况)A气体单质，此时D转化成具有氖原子核外电子层结构的离子。B与D形成的某种化合物能与水反应产生B气体单质。
回答下列问题：
(1)这四种元素的名称：A____________、B__________、C________、D________。
(2)C原子的结构示意图：________，D离子的结构示意图：______________________。
(3)这四种元素的原子半径由小到大的顺序为______________________。
(4)写出D单质与水反应的离子方程式：__________________________。
解析：1 mol D单质跟水剧烈反应产生11.2 L(标准状况)A气体单质，此时D转化成具有氖原子核外电子层结构的离子，可推知A为氢元素，D为钠元素。B与D形成的某种化合物能与水反应产生B气体单质，结合所学知识，可知该反应为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，即B为氧元素。根据原子序数关系，可知C为氟元素。
答案：(1)氢 氧 氟 钠
(3)H(4)2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
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第2课时 元素周期表
课程标准 核心素养
1.了解元素周期表的编排规则及结构特点。2.能描述元素在元素周期表中的位置。3.理解原子结构与元素在周期表中位置的关系。 证据推理与模型认知 构建“位”“构”“性”关系认识模型；发展对元素及其化合物化学性质的认识模型。
元素周期表的结构
1．元素周期表方格中的信息
2．元素周期表的结构
(1)元素周期表的编排原则
①横行
②纵列
(2)周期
周期 类别 周期 序数 起止元素 原子序数 包括元素种数 核外电子 层数
短周期 1 1～2 2 1
2 3～10 8 2
3 11～18 8 3
长周期 4 19～36 18 4
5 37～54 18 5
6 55～86 32 6
7 87～118 32 7
(3)族
列数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
族序数 ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
类别 主族 副族 Ⅷ族 副族 主族 0族
最外层电子数 1 2 1～2(钯除外) 3 4 5 6 7 8(He为2 )
1．元素周期表的结构：七主七副七周期，0族Ⅷ族镧锕系。
2．元素在周期表中位置的推断
(1)原子结构示意图法
(2)稀有气体原子序数(2、10、18、36、54、86、118)定位法
①比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
②求差值定族数
a．若原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。
b．若原子序数比相应的0族元素少5～1时，则应处在同周期的ⅢA～ⅦA族。
c．若原子序数与相应的0族元素相差其他数，则由相应差找出相应的族。
1．判断正误
(1)最外层电子数是2的元素，都是ⅡA族元素。( )
(2)氧元素为第ⅥA族元素，故其最高正价为＋6价。( )
(3)周期序数＝原子的电子层数，主族序数＝原子的最外层电子数。( )
(4)Fe元素位于周期表的ⅧB族。( )
(5)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．(1)写出下列元素在周期表中的位置：
Na____________；Si____________；Cl____________；
K______________；Se____________；Br____________。
(2)据报道，某些花岗岩会产生氡(Rn)，而对人体产生伤害。Rn的原子结构示意图为________________________________________________________________________，
Rn在周期表中的位置是______________。
答案：(1)第3周期ⅠA族 第3周期ⅣA族 第3周期ⅦA族 第4周期ⅠA族 第4周期ⅥA族 第4周期ⅦA族
(2) 第6周期0族
3．X、Y、Z均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z三种元素的质子数之和为40，请回答：
X
Y Z
(1)写出X、Y、Z三种元素的元素符号：
X________，Y________，Z________。
(2)写出Y在周期表中的位置：______________。
解析：(1)假设X的原子序数是a，则与X同一主族的下一周期元素的原子序数是a＋8，Y的原子序数是a＋9，Z的原子序数是a＋10。X、Y、Z三种元素的质子数之和为40，则a＋a＋9＋a＋10＝40，a＝7，所以X是N元素，Y是S元素，Z是Cl元素。
(2)S元素原子的核外电子排布是2、8、6，即元素原子核外有3个电子层，最外层有6个电子，因此在周期表中的位置是第3周期ⅥA族。
答案：(1)N S Cl (2)第3周期ⅥA族
ⅡA族、ⅤA族与过渡元素的性质
1．Ⅱ A族元素(碱土金属元素)的性质
元素 铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)
原子核外 电子排布 最外层电子数均为2，电子层数依次增多
单质的 物理性质 均为亮白色固体、具有良好的导电性
化学性质 均易失去最外层的2个电子，化学性质活泼，在自然界中都以化合态存在
2.焰色试验：多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色，亦称焰色反应，这是金属元素的物理(填“物理”或“化学”)性质。常见金属元素的焰色：钠元素为黄色、钾元素为浅紫色、钡元素为黄绿色、钙元素为砖红色、铜元素为蓝绿色。
[知识拓展] 焰色试验的操作步骤
观察K的焰色时要透过蓝色钴玻璃，以滤去黄光，排除Na元素的干扰。
3．ⅤA族元素(氮族元素)的性质
元素 氮(N)、磷(P)、砷(As)、 锑(Sb)、铋(Bi)、镆(Mc)
原子核外 电子排布 最外层电子数均为5，电子层数依次增多
化学性质 得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强
4.过渡元素的性质
元素 元素周期表中第3～12列(副族和Ⅷ族)中的元素，包括了大部分金属元素，如铁、铜、镍、银和金等
原子核外 电子排布 最外层电子数为1～2(钯除外)
单质的物 理性质 大部分单质既坚硬又有光泽，金、铜等单质具有独特的色泽；均具有良好的导电性
单质的化 学性质 多数单质比较稳定，与空气和水反应缓慢或根本不能反应
1．下列有关ⅡA族和ⅤA族的说法正确的是( )
A．两族元素在自然界中均无游离态
B．两族元素均含金属元素与非金属元素
C．“生命元素”N元素位于第2周期ⅤA族
D．“国防金属”Mg元素位于第2周期ⅡA族
解析：选C。N元素存在游离态的N2，A错；ⅡA族只含金属元素(即Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra)，B错；N元素被称为“生命元素”，位于第2周期ⅤA族，C对；Mg被称为“国防金属”，位于第3周期ⅡA族，D错。
2．下列对砷(As)的有关判断正确的是( )
A．砷原子序数为33，它与铝同主族
B．砷的原子半径小于磷的原子半径
C．剧毒药品砒霜的主要成分是As2O3，其中砷元素的化合价为＋3价
D．砷原子的得电子能力比氮原子的得电子能力强
解析：选C。砷与氮同主族，位于第ⅤA族，而铝位于第ⅢA 族，A错；砷与磷位于同一主族且在磷的下方，故原子半径砷大于磷，B错；由化学式As2O3可知砷的化合价为＋3价，C对；砷与氮同主族且电子层数比氮多，故砷的得电子能力比氮的得电子能力弱，D错。
3．小明同学在灼烧下列物质时，记录了如下现象，你认为不正确的是( )
A．Na2O—淡黄色
B．Cu(NO3)2—绿色
C．KCl—紫色(透过蓝色钴玻璃)
D．BaSO4—紫红色
解析：选D。钡元素焰色试验为黄绿色。
课堂小结
合格考训练
1．(2019·临川一中高一开学考试)如图是钛元素在元素周期表中的信息示意图。从图中获取的信息正确的是( )
A．钛元素属于非金属元素
B．钛原子的中子数为25.87
C．钛原子的核外电子数为47
D．钛原子的质子数为22
解析：选D。根据图中元素周期表中的信息示意图可以获得的信息：左上角的数字表示原子序数，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数；字母表示该元素的元素符号；中间的汉字表示元素名称；汉字下面的数字表示相对原子质量，依此进行分析判断。
2．(2019·广南第三中学高二开学考试)下列对元素周期表的认识正确的是( )
A．有9个横行，分为7个周期
B．有16个纵列，分为16个族
C．有3个短周期、4个长周期
D．非金属元素存在主族与副族中
解析：选C。元素周期表有7个横行，分为7个周期；有18个纵列，分为16个族，其中7个主族、7个副族、1个Ⅷ族和1个0族；有7个周期，其中1、2、3为短周期，4、5、6、7为长周期；副族中没有非金属元素，非金属元素全部是主族或0族元素。
3．(2019·盈江第一高级中学高二开学考试)下列元素不属于主族元素的是( )
A．磷 B．钙
C．锌 D．硅
解析：选C。磷位于周期表第ⅤA族，属于主族元素；钙位于周期表第ⅡA族，属于主族元素；锌位于周期表第ⅡB族，不属于主族元素；硅位于周期表第ⅣA族，属于主族元素。
4．(2019·安徽高一期末)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年，联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”。下列有关化学元素周期表的说法正确的是( )
A．元素周期表共有16个纵列
B．第ⅦA元素的非金属性自上而下逐渐减弱
C．主族元素均呈现与其族序数相同的最高化合价
D．第3周期主族元素的原子半径自左向右依次增大
解析：选B。元素周期表共有18个纵列，分为16个族；第ⅦA元素为卤族元素，非金属性自上而下逐渐减弱；氧元素没有最高正化合价，氟元素没有正化合价；第3周期主族元素的原子半径自左向右依次减小。
5．下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数，Y为元素的有关性质)。把与下面元素有关的性质相符的曲线标号填入相应的空格中：
(1)第ⅡA族元素的最外层电子数____________；
(2)第3周期主族元素的最高正化合价____________；
(3)F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径____________。
解析：(1)第ⅡA族元素的最外层电子数相等；(2)第3周期主族元素的最高正化合价从左到右依次升高；(3)四种离子有相同的电子层结构，核电荷数越小，离子半径越大。
答案：(1)b (2)c (3)a
6．元素周期表是学习和研究化学的重要工具。如下表所示是元素周期表的部分信息：
(1)地壳中含量最多的金属元素的原子序数是________。
(2)分析元素周期表的规律可推知，表中X的元素符号为________。
(3)Ca在元素周期表中的位置为________________。
(4)写出一个由原子序数分别为1、7、17的三种元素组成的常见化合物的化学式：__________________。
解析：(1)地壳中含量最多的金属元素是Al，其原子序数为13。(2)由元素周期表的规律可推知，X应为S。(3)Ca 位于元素周期表中第4周期第ⅡA族。(4)H、N、Cl三种元素组成的常见化合物为NH4Cl。
答案：(1)13 (2)S (3)第4周期第ⅡA族
(4)NH4Cl
等级性测试
1．(2019·湖南高一期末)某金属元素的一个原子失去两个电子后，转变为具有Ne原子的电子层结构的离子，则该金属元素在元素周期表中的位置是( )
A．第3周期ⅠA族
B．第3周期ⅡA族
C．第4周期ⅠA族
D．第4周期ⅡA族
解析：选B。Ne为10号元素，其原子结构示意图为，该金属离子得到2个电子推出该金属元素的原子结构示意图为即该金属元素位于第3周期ⅡA族，故选项B正确。
2．(2019·巴中中学高一期中)如图是周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量数，B元素的原子核内质子数等于中子数，下列叙述正确的是( )
A C
B
A．B为第2周期的元素
B．C为第ⅤA族元素
C．三种元素不全是非金属元素
D．C是化学性质最活泼的非金属元素
解析：选D。由周期表中短周期的一部分，设A的质子数为x，则B的质子数为x＋9，C的质子数为x＋2，由A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量数，B元素的原子核内质子数等于中子数可知，x＋(x＋9)＋(x＋2)＝2(x＋9)，解得x＝7，则A为N元素，B为S元素，C为F元素。B为S元素，是第3周期的元素，A项错误；C为F元素，为第ⅦA族元素，B项错误；N、S、F都是非金属元素，C项错误；F为第ⅦA族元素，极易得电子，F元素是化学性质最活泼的非金属元素，D项正确。
3．(2019·哈尔滨六中高一期末)“嫦娥一号”需完成的四大科学目标之一是探测下列14种元素在月球的含量和分布：K、Th、U、O、Si、Mg、Al、Ca、Fe、Ti、Na、Mn、Cr、Gd，其中属于短周期元素的有( )
A．4种 B．5种
C．6种 D．7种
解析：选B。短周期即1、2、3周期，K、Th、U、O、Si、Mg、Al、Ca、Fe、Ti、Na、Mn、Cr、Gd中O、Si、Mg、Al、Na位于短周期。
4．(2019·重庆高一期末)下列各表是元素周期表的一部分，表中数字表示的原子序数与其在周期表中的位置相符合的是( )
解析：选D。1号元素和2号元素不应只隔1纵列，且1号元素与11号元素之间还有一周期的元素，还要有一横行；4号元素(Be)和13号元素(Al)中间应有10纵列过渡元素；10号元素(Ne)为0族元素，与15、16号元素不在同一周期；9、17、35号元素是第ⅦA族元素，16号元素是第3周期第ⅥA族元素，18号元素是第3周期0族元素，中间一行的16、17、18号元素是第3周期元素，符合位置关系，D正确。
5．已知In的原子结构示意图为，则下列关于In的说法不正确的是( )
A．In为长周期元素
B．In为过渡元素
C．In是第5周期ⅢA族元素
D．In在反应中容易失电子
解析：选B。从该元素的原子结构示意图可知，该元素有5个电子层，最外层有3个电子，故该元素在第5周期ⅢA族，所以A、C正确，B不正确；该元素最外层有3个电子，在反应中易失去3个电子而达到稳定结构，所以D正确。
6．0.75 mol RO中共有30 mol电子，则R在元素周期表中的位置是( )
A．第2周期ⅤA族 B．第3周期ⅣA族
C．第2周期ⅥA族 D．第3周期ⅦA族
解析：选B。设R的原子序数为x，则RO核外共有电子数为x＋3×8＋2＝x＋26，由题意得：(x＋26)×0.75 mol＝30 mol，则x＝14，即R为硅元素，Si原子核外有3个电子层，最外层有4个电子，因此硅元素位于元素周期表中第3周期ⅣA族。
7．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4周期ⅥA族
D．Se、Br位于同一主族
解析：选C。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，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4周期ⅥA族，C项正确。
8．我国的纳米基础研究能力已跻身世界前列，例如曾制得一种合成纳米材料，其化学式为RN。已知该化合物中的Rn＋核外有28个电子。则R元素位于元素周期表的( )
A．第3周期ⅤA族
B．第4周期ⅤA族
C．第5周期ⅢA族
D．第4周期ⅢA族
解析：选D。化合物RN中N是－3价，则R是＋3价，已知该化合物中的R3＋核外有28个电子，则R的原子序数是28＋3＝31，所以R是Ga元素，位于元素周期表的第4周期ⅢA族。
9．短周期中有X、Y、Z三种元素，Z可分别与X、Y组成化合物XZ2、ZY2，这三种元素原子的核外电子数之和为30，每个XZ2分子的核外电子总数为38，由此可推知X、Y、Z依次为( )
A．Na、F、O B．N、O、P
C．C、F、O D．C、O、S
解析：选D。短周期中的X、Y、Z三种元素，令它们的核外电子数分别为a、b、c，三种元素原子的核外电子数之和为30，每个XZ2分子的核外电子总数为38，则a＋b＋c＝30，a＋2c＝38，故c－b＝8，且Y与Z可以形成ZY2，可推知Y为O元素，Z为S元素，故X原子的核外电子数＝30－8－16＝6，X为C元素。
10.短周期元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示，下列判断正确的是( )
A．X是最活泼的非金属元素
B．Y的最高化合价为＋7
C．Z原子的最外层电子数是6
D．3种元素的单质分子都是双原子分子
解析：选C。由于X、Y、Z都属于短周期元素，则X一定在第 1周期，而第1周期只有两种元素，X一定是He，不难判断出Y、Z分别为F、S。He为稀有气体元素，化学性质非常稳定，是单原子分子，A、D错误；F是最活泼的非金属元素，没有正价，B错误；S原子的最外层电子数是6，C正确。
11．(2019·安徽高一开学考试)结合元素周期表，用化学用语回答下列问题：
(1)表中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的上边界。
(2)表中所列元素，属于短周期元素的有____________，属于主族元素的有________种；i元素位于第________周期________族。
(3)元素f是第________周期________族元素，请在如图方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。
(4)在元素周期表中，同一族(纵列)的元素具有相似的化学性质。则下列各组元素具有相似化学性质的是________(填字母)。
A．He和Ne B．B和Mg
C．Al和Si D．F和Cl
解析：(1)第1周期有2种元素，第2、3周期各有8种元素，则元素周期表的上边界补全后如下图：
(2)元素周期表中前3周期为短周期，表中所列元素，属于短周期元素的有H、C、Na、Mg、Al、S、Ar，属于主族元素的有H、C、Na、Mg、Al、S共6种；i元素为锌，在元素周期表中位于第4周期ⅡB族。
(3)元素f为S元素，位于第3周期ⅥA族，原子序数为16，相对原子质量为32，根据要求可写为。
(4)A.He和Ne均为稀有气体元素，化学性质均比较稳定，符合题意，正确；B.B和Mg的最外层电子数分别为3和2，化学性质不相似，错误；C.Al和Si的最外层电子数分别是3和4，化学性质不相似，错误；D.F和Cl同为卤族元素，最外层电子数均为7，易得电子，化学性质相似，正确。
答案：
(1)
(2)H、C、Na、Mg、Al、S、Ar 6 4 ⅡB
(3)3 ⅥA
(4)AD
12．A、B、C、D、E五种元素在周期表中所处的相对位置如图所示，其中A、B、C位于短周期。又知A、C两元素的原子核外电子数之和等于B元素原子的质子数，B元素原子核内质子数和中子数相等。
请回答下列问题：
(1)A、B、C三种元素的名称分别为________、________、________。
(2)B元素位于元素周期表中第________周期________族。
(3)与C元素位于同主族的另一种短周期元素的元素符号是________。
(4)A元素的单质与H2反应的化学方程式为______________________。
(5)E的元素符号是________；D的原子序数为________。
解析：设A与C中间的元素的原子序数为x，则A、B、C元素的原子序数分别为x－1、x＋8、x＋1，则x－1＋x＋1＝x＋8，x＝8，则A为氮元素，B为硫元素，C为氟元素。据此即可解答。
答案：(1)氮 硫 氟 (2)3 ⅥA
(3)Cl (4)N2＋3H22NH3
(5)Br 33
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第1课时 认识同周期元素性质的递变规律
课程标准 核心素养
1.以第3周期元素为例，掌握同周期元素性质的递变规律。2.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。3.通过“第3周期元素原子得失电子能力的比较”的探究，培养设计实验和实验操作的能力。 1.宏观辨识与微观探析建立原子结构、元素性质与物质性质之间的认识模型。2.证据推理与模型认知构建“位”“构”“性”关系认识模型，发展对元素及其化合物化学性质的认识模型。3.科学探究与创新意识形成实验探究元素性质递变规律、比较物质性质的思路，提高基于理论进行预测、提出假设的能力和基于实验事实概括、推理得出结论的能力。
元素原子得失电子能力的比较
1．判断元素原子失电子能力强弱的间接方法
(1)比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度。置换反应越容易发生，说明元素原子失电子的能力越强。
(2)比较元素最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。一般来说，碱性越强，说明元素原子失电子的能力越强。
2．判断元素原子得电子能力强弱的间接方法
(1)比较元素的单质与氢气化合的难易程度，以及生成的气态氢化物的稳定性。一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，说明元素原子得电子的能力越强。
(2)比较元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。一般来说，酸性越强，说明元素原子得电子的能力越强。
元素金属性和非金属性强弱的判断方法
1．判断正误
(1)很难失电子的原子一定易得到电子。( )
(2)酸性：HCl＞H3PO4，故得电子能力：Cl＞P。( )
(3)碱性：NaOH＞Mg(OH)2，故失电子能力：Na＞Mg。( )
(4)元素原子得电子越多，非金属性越强；失电子越多，金属性越强。( )
(5)热稳定性：NH3＜H2O，故非金属性：N＜O。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2．现有金属元素A、B、C，B的最高价氧化物的水化物碱性比A的最高价氧化物的水化物碱性强；A可以从C的盐溶液中置换出C。则这三种元素的金属性由强到弱的顺序正确的是( )
A．A>B>C B．B>A>C
C．B>C>A D．C>B>A
解析：选B。B的最高价氧化物的水化物碱性比A的最高价氧化物的水化物碱性强，则元素B的金属性比元素A的强；A可以从C的盐溶液中置换出C，则元素A的金属性比元素C的强。
3．下列叙述能说明氯元素原子得电子能力比硫元素原子强的是( )
①HCl的溶解度比H2S大 ②盐酸的酸性比氢硫酸强 ③HCl的稳定性比H2S强 ④HCl的还原性比H2S强
⑤HClO的酸性比H2SO4强 ⑥Cl2与铁反应生成FeCl3，而S与铁反应生成FeS ⑦Cl2能与H2S反应生成S ⑧在元素周期表中Cl与S同周期且Cl在S的右侧 ⑨还原性：Cl－A．③④⑤⑦⑧⑨ B．③⑥⑦⑧
C．③⑥⑦⑧⑨ D．①②③④⑤⑥⑦⑧⑨
解析：选C。不能根据氢化物的溶解度、酸性来比较元素原子的得电子能力强弱，①②错误；HCl的稳定性比H2S强，说明Cl元素原子的得电子能力强，③正确；H2S的还原性比HCl强，④错误；比较原子得电子能力的强弱，可比较元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，HClO不是最高价含氧酸，⑤错误；非金属单质在相同条件下与变价金属反应，产物中变价金属元素的价态越高，说明非金属元素原子的得电子能力越强，⑥正确；Cl2与H2S反应置换出S，说明Cl2的氧化性强，则Cl元素原子的得电子能力强，⑦正确；同周期元素自左向右，元素得电子能力增强，⑧正确；阴离子的还原性越强，对应元素原子的得电子能力越弱，⑨正确。
认识同周期元素性质的递变规律
1．第3周期元素原子得失电子能力的比较
(1)钠、镁、铝原子失电子能力的比较
元素 Na Mg Al
单质 与水 反应 与冷水剧烈反应 与冷水不反应，与沸水缓慢反应 与冷水、沸水均不反应
单质 与盐酸 反应 反应非常剧烈，放出大量气泡 反应剧烈，放出大量气泡 反应较剧烈，缓慢放出气泡
最高价氧化物对应水化物的碱性 NaOH强碱 Mg(OH)2中强碱 Al(OH)3两性氢 氧化物
结论
(2)硅、磷、硫、氯原子得电子能力的比较
元素 Si P S Cl
单质与H2化合 条件 高温 较高温度 加热 点燃或光照
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
最高价 氧化物 对应水 化物的 酸性 H2 SiO3弱酸 H 3PO4中强酸 H2 SO4强酸 HClO4最强无机 含氧酸
结论
2.同周期主族元素得失电子能力的递变规律
(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
同周期主族元素，从左到右，原子的核外电子层数相同，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的吸引力逐渐增强，原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。
3．元素周期表中金属元素与非金属元素的分区
分界线附近的元素既能表现出一定的金属元素的性质，又能表现出一定的非金属元素的性质。例如，硅元素属于非金属元素，锗元素属于金属元素，但它们的单质均具有半导体的性质。
同周期主族元素原子结构与性质的递变规律
项目 同周期(从左到右，稀有气体元素除外)
最外层电子数 1→7(第1周期除外)
主要化合价 最高正价＋1→＋7(O、F除外)， 最低负价－4→－1
原子半径 逐渐减小
原子得失 电子能力 失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强
单质的氧化 性、还原性 还原性逐渐减弱，氧化性逐渐增强
元素的金属性 和非金属性 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强
最高价氧化物 对应水化物的 酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强
气态氢化物 生成由难到易，稳定性由弱到强
原子的失电子能力越强，对应单质的还原性越强；原子的得电子能力越强，对应单质的氧化性越强。
1．判断正误
(1)得电子能力：C＞N＞O＞F。( )
(2)失电子能力：Na＞Mg＞Al。( )
(3)稳定性：CH4＞NH3＞H2O＞HF。( )
(4)碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3。( )
(5)酸性：H2SiO3＞H3PO4＞H2SO4＞HClO4。( )
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
2．四种短周期元素在周期表中的位置如图所示。T的最高价氧化物对应的水化物是酸性最强的无机含氧酸。下列推断正确的是( )
X Y Z T
A.原子半径：X＜Y＜Z＜T
B．气态氢化物的还原性：Z＜T
C．X的氢氧化物既能与酸反应，又能与碱反应
D．Y和T可以组成多种化合物
解析：选C。由题意可知T为Cl，再根据其他元素在周期表中的位置可以推出Z为S、Y为Si、X为Al。四种元素位于同一周期，电子层数相同，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径大小关系为T＜Z＜Y＜X，A项错误；Z、T分别为S、Cl，它们的非金属性强弱顺序为Cl＞S，非金属性越强，气态氢化物的还原性越弱，所以气态氢化物的还原性强弱关系为Z＞T，B项错误；X为Al，Al(OH)3具有两性，既能与酸反应，又能与碱反应，C项正确；Y和T只能组成四氯化硅，D项错误。
3．A、B、C、D、E是同一周期的五种主族元素，A和B的最高价氧化物对应水化物显碱性，且碱性：B＞A；C、D两种元素对应的简单气态氢化物的稳定性：C＞D；E是这五种元素中形成的简单离子中半径最小的元素。则它们的原子序数由小到大的顺序是( )
A．B＜A＜C＜D＜E B．A＜E＜B＜C＜D
C．E＜B＜A＜C＜D D．B＜A＜E＜D＜C
解析：选D。因A、B、C、D、E是同一周期的五种主族元素，A和B的最高价氧化物对应水化物显碱性，且碱性：B＞A，则金属性：B＞A；C、D两种元素对应简单气态氢化物的稳定性：C＞D，则非金属性：C＞D；由同周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强，则A、B、C、D的原子序数由小到大的顺序为B＜A＜D＜C；E是这五种元素中形成的简单离子中半径最小的元素，A、B、E均为金属元素，离子具有相同的电子排布，根据离子半径的比较规律：“序大径小”，则三者中E的原子序数最大；故这五种元素的原子序数由小到大的顺序为B＜A＜E＜D＜C。
课堂小结
合格考训练
1．已知同周期的X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序为HZO4>H2YO4>H3XO4，下列说法中正确的是( )
A．三种元素的原子序数按Z、Y、X的顺序增大
B．单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱
C．原子半径按X、Y、Z的顺序增大
D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序增强
解析：选D。由三种元素最高价氧化物的水化物的化学式可知，X、Y、Z的最高正价分别为＋5、＋6、＋7，它们分别处在同一周期的ⅤA、ⅥA、ⅦA族，故三种元素的原子序数XY>Z；单质的氧化性X2．下列事实不能用于判断元素金属性强弱的是( )
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：选B。金属单质在反应中失去电子的多少不能用于判断元素金属性强弱。例如：与酸反应时，1 mol Al失电子数比1 mol Mg多，但Al的金属性比Mg弱。
3．已知33As、35Br位于同一周期。下列关系正确的是( )
A．原子半径：As>Br
B．热稳定性：AsH3>HBr
C．还原性：As3－D．酸性：H3AsO4>HBrO4
答案：A
4．下列元素的单质中，最容易跟氢气反应生成氢化物的是( )
A．硼 B．氮
C．氟 D．碳
解析：选C。四种元素均位于第2周期，同周期从左往右非金属性逐渐增强，结合氢气生成氢化物越来越容易，所以答案为C。
5．下列氧化物按其水化物的酸性由弱到强的顺序排列的是( )
A．SiO2B．SiO2C．P2O5D．P2O5解析：选B。Si、P、S、Cl四种元素位于第3周期，从左往右依次排列，非金属性依次增强，最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强，所以答案为B。
6．用“>”或“<”填空。
(1)酸性：H2SiO3________H3PO4。
(2)碱性：Mg(OH)2________Al(OH)3。
(3)气态氢化物稳定性：H2S________HCl。
(4)还原性：H2S________HCl。
(5)酸性：HClO4________HClO。
从以上答案中可以归纳出：
①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越________。
②元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越________。
③元素的________性越强，其对应的气态氢化物的稳定性越________。
④非金属性越强的元素，形成的气态氢化物的还原性越________。
⑤同种非金属元素形成的含氧酸中，该非金属元素的价态越高，其酸性越________。
答案：(1)< (2)> (3)< (4)> (5)>
①强 ②强 ③非金属 强 ④弱 ⑤强
等级性测试
1．甲、乙两种非金属元素：①甲单质比乙单质容易与H2化合；②甲单质能与乙的阴离子发生置换反应；③甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应的水化物酸性强；④与某金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；⑤甲的单质水溶性比乙的强。能说明甲比乙的非金属性强的是( )
A．④ B．⑤
C．①②③ D．①②③④
解析：选C。元素非金属性越强，其单质越容易与H2化合，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，①③正确；非金属性强的元素的单质能置换出非金属性弱的元素的单质，②正确。
2．X、Y是同周期非金属元素，已知X原子比Y原子半径大，则下列叙述正确的是( )
A．X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Y的强
B．X的阴离子比Y的阴离子的还原性强
C．X的失电子能力比Y的弱
D．X的气态氢化物比Y的稳定
解析：选B。根据题干条件判断X、Y在元素周期表中的相对位置为
X…Y
)；再根据同周期元素性质的递变规律，判断只有B项正确。
3．下列能判断元素甲的金属性一定比乙强的有( )
①甲单质能与乙的盐溶液反应并置换出乙 ②甲、乙两元素原子的最外层电子数相同，且甲的原子半径小于乙
③甲、乙两短周期元素原子的电子层数相同，且甲的原子序数小于乙 ④甲、乙两元素的最高价氧化物对应水化物的碱性甲大于乙 ⑤两单质分别与氯气反应生成阳离子时，甲失去的电子数比乙多
A．①②③④⑤ B．②
C．②⑤ D．①③④
解析：选D。①相对活泼的金属能将相对不活泼的金属从其盐溶液中置换出来；②同主族元素，原子序数越大，原子半径越大，金属性越强；③同周期元素，原子序数越小，金属性越强；④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素的金属性越强；⑤相同条件下与同种氧化剂反应，越易失去电子，元素金属性越强，但与失去电子数目的多少无关。
4．下列排列顺序正确的是( )
①热稳定性：H2O>HF>H2S
②原子半径：Na>Mg>O
③酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4
④得电子能力：CA．①③ B．②④
C．①④ D．②③
解析：选B。①元素的非金属性越强，其对应的氢化物越稳定，非金属性：F＞O＞S，所以热稳定性：HF＞H2O＞H2S，故①错误；②同周期元素的原子半径从左至右逐渐减小，故原子半径：Na＞Mg，O在Na和Mg的上一周期，半径最小，故②正确；③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越强，非金属性：Cl＞S＞P，则酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4，故③错误；④同周期从左向右，元素的非金属性逐渐增强，得电子能力逐渐增强，非金属性：F＞O＞N＞C，故得电子能力：F＞O＞N＞C，故④正确。
5．下列有关说法正确的是( )
A．H2SO4的酸性比HClO的酸性强，所以S的非金属性比Cl强
B．Mg(OH)2是中强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，所以Al比Mg活泼
C．H2S 300 ℃时开始分解，H2O 1 000 ℃时开始分解，说明O的非金属性比S强
D．Na和Mg与酸都能剧烈反应放出氢气，故无法比较它们的金属性强弱
解析：选C。A项，比较元素非金属性强弱时，应比较最高价氧化物对应水化物的酸性；B项，Mg比Al活泼；D项，Na与酸反应比Mg更剧烈，故金属性：Na>Mg。
6．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。元素的单质与H2化合时，其非金属性越强，化合时反应越剧烈，释放的能量越多，故非金属性：X>Y>Z，气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序逐渐减弱。
7．同一短周期的元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，下列叙述正确的是( )
A．单质的活泼性：W＜X＜Y＜Z
B．原子最外层电子数：W＜X＜Y＜Z
C．单质的氧化能力：W＜X＜Y＜Z
D．元素的最高正化合价：W＜X＜Y＜Z
解析：选B。同一短周期的元素原子，从左至右最外层电子数依次增大，B项正确；若Z为0族元素，则Z的单质最不活泼且氧化能力最弱，A、C项错误；若Z为F，F无正价，D项错误。
8．A、B代表两种非金属元素，下列不能说明A的非金属性比B强的是( )
A．B的简单阴离子(B2－)的还原性强于A的简单阴离子(A－)的还原性
B．A的含氧酸比B的含氧酸的酸性强
C．A的单质A2能将B的阴离子(B2－)氧化，并发生置换反应
D．A、B的单质分别与Fe化合时，前者产物中Fe的化合价为＋3价，后者产物中Fe的化合价为＋2价
解析：选B。元素的非金属性越强，对应的阴离子的还原性越弱，B的阴离子(B2－)的还原性强于A的阴离子(A－)的还原性，可说明非金属性A＞B；元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性越强，A的含氧酸比B的含氧酸的酸性强，但不一定是最高价含氧酸，所以不能确定A、B的非金属性强弱；元素的非金属性越强，对应的单质的氧化性越强，A的单质A2能将B的阴离子(B2－)氧化，并发生置换反应，可说明非金属性A＞B；A、B的单质分别与Fe化合时，前者产物中Fe为＋3价，后者产物中Fe为＋2价，可说明非金属性A＞B。
9．对四种元素G、L、M、R的单质进行如下实验：
G L M R
和冷水反应 无反应 慢慢反应 未试验 未试验
和2 mol·L－1HCl反应 溶解并 放出气体 溶解并 放出气体 无反应 无反应
和Rn＋的水 溶液反应 溶解并 形成沉淀 未试验 溶解并 形成沉淀 未试验
根据表中所给的实验结果，判断这四种元素金属活动性由强到弱的顺序正确的是( )
A．L、G、R、M B．G、L、M、R
C．L、G、M、R D．L、R、G、M
解析：选C。可从实验现象及结果推断。从与冷水反应情况可知，L比G的金属活动性强；从与2 mol·L－1HCl反应可知，G、L是较活泼的金属，M、R是不活泼金属，不与HCl反应；M在Rn＋的溶液中溶解并形成沉淀，即M置换出R，M比R活泼，故选C。
10．下表为元素周期表的一部分。
碳 氮 Y
X 硫 Z
回答下列问题：
(1)Z元素在周期表中的位置为________。
(2)表中元素原子半径最大的是________(写元素符号)。
(3)下列事实能说明Y元素的非金属性比S元素的非金属性强的是________。
a．Y单质与H2S溶液反应，溶液变浑浊
b．在氧化还原反应中，1 mol Y单质比1 mol S得电子多
c．Y和S两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高
解析：(1)Z(Cl)在周期表中的位置为第3周期ⅦA族。
(2)X(Si)、S、Z(Cl)的电子层数相同，比C、N、Y(O)多一个电子层，且根据“序大径小”的规律知Si原子半径最大。(3)a.置换反应说明氧化性：O2>S，故非金属性：O>S；b.得电子数的多少不能说明元素非金属性的强弱；c.氢化物分解所需的温度越高，说明氢化物越稳定，故非金属性：O>S。
答案：(1)第3周期ⅦA族 (2)Si (3)ac
11．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同一短周期元素，W、X是金属元素，Y、Z是非金属元素。
(1)W、X的最高价氧化物对应的水化物可以相互反应生成盐和水，该反应的离子方程式为____________________________________。
(2)W与Y可形成化合物W2Y，该化合物的化学式为______________。
(3)Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中，发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(4)比较Y、Z气态氢化物的稳定性：________>______。(用化学式表示)
解析：(1)W、X的最高价氧化物对应的水化物可以相互反应生成盐和水，则W为Na、X为Al，其离子方程式为Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
(2)由W2Y的化学式，可确定Y为S，其化学式为Na2S。
(3)SO2和Cl2反应的化学方程式为SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。
(4)非金属性：Cl>S，故氢化物稳定性：HCl>H2S。
答案：(1)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
(2)Na2S (3)SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl
(4)HCl H2S
12．请判断：硫、碳、硅的非金属性由强到弱的顺序为______________。
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)甲仪器中盛________，乙仪器中盛________，丙仪器中盛________。
(2)乙仪器中的现象是_______________________________________________________。
(3)结论：酸性_______________________________________________________
(由强到弱排列)。
解析：根据硫、碳、硅的气态氢化物的稳定性强弱或它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，可以比较这三种元素的非金属性强弱。结合题目中提供的试剂可知，应通过比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来验证这三种元素的非金属性强弱。
答案：硫>碳>硅
(1)稀硫酸 Na2CO3粉末 Na2SiO3溶液
(2)产生大量气泡
(3)H2SO4>H2CO3>H2SiO3
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第2课时 研究同主族元素的性质
课程标准 核心素养
1.以ⅠA、ⅦA族为例，掌握同主族元素性质的递变规律。2.能运用原子结构理论初步解释同主族元素性质的递变规律。 1.宏观辨识与微观探析 建立原子结构、元素性质与物质性质之间的认识模型。2.证据推理与模型认知构建“位”“构”“性”关系认识模型，发展对元素及其化合物化学性质的认识模型。3.科学探究与创新意识形成实验探究元素性质递变规律、比较物质性质的思路方法，提高基于理论进行预测、提出假设的能力和基于实验事实概括、推理得出结论的能力。
碱金属元素的原子结构与性质
碱金属元素原子结构和性质的相似性与递变性
(1)
(2)递变性
结构和性质 递变规律
原子半径
单质的还原性
与H2O或O2反 应的剧烈程度
最高价氧化物对 应水化物的碱性
同主族(从上到下)元素性质的递变规律
3．碱金属元素单质的物理性质
(1)除铯(略带金色光泽固体)外，其余碱金属单质都是银白色固体；都比较软、有延展性、密度较小、导热性和导电性较好。
(2)从锂到铯单质的熔、沸点逐渐降低。
元素周期表中元素性质的变化规律
结构与性质 同周期 (左→右， 主族元素) 同主族 (上→下)
结 构 电子层数 相同 递增
最外层电子数 递增 相同
核内质子数 递增 递增
性质及应用 原子半径 递减 递增
失电子能力(金属性) 减弱 增强
得电子能力(非金属性) 增强 减弱
最高价氧化物对应 水化物的酸性 增强 减弱
最高价氧化物对应 水化物的碱性 减弱 增强
气态氢化物的热稳定性 增强 减弱
气态氢化物的还原性 减弱 增强
铯(钫是放射性元素，不予考虑)是最活泼的金属元素；ⅠA族中碱金属元素不包括氢。
1．判断正误
(1)金属性：Li＞Na＞K＞Rb。( )
(2)碱性：LiOH＞NaOH＞KOH＞RbOH。( )
(3)稳定性：NH3＞PH3，还原性：SiH4＞CH4。( )
(4)酸性：HNO3(5)离子半径：O2－>F－>Cl－>S2－。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．下列关于碱金属元素的说法正确的是( )
①原子结构的相同点是最外层电子数相同，都为1
②原子结构的不同点是随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大
③具有相似的化学性质，都是活泼金属
④都具有强还原性，在化合物中显＋1价
⑤化学性质有差别，从Li到Cs，失电子能力逐渐增强
A．①③④ B．①③⑤
C．②④⑤ D．①②③④⑤
解析：选D。碱金属元素原子的最外层都有1个电子，都易失去1个电子，具有强还原性，显＋1价，①③④正确；从Li到Cs，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的束缚力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，②⑤正确。
3．第4周期某主族元素的原子，它的最外电子层上有两个电子，下列关于此元素的叙述正确的是( )
A．原子半径比钾的原子半径大
B．氯化物难溶于水
C．原子半径比镁的原子半径小
D．碳酸盐难溶于水
解析：选D。由最外电子层上有2个电子可知该元素为第4周期ⅡA族元素，即钙元素。结合元素周期律、元素性质的递变规律和元素化合物的性质，即可得到答案。
卤族元素的原子结构与性质
1．结构和性质的相似性
2．结构和性质的递变性
结构和性质 递变规律
原子半径
单质的氧化性
阴离子的 还原性
与H2化合的 难易程度
氢化物的 稳定性
最高价氧化物对 应水化物的酸性 (F除外)
卤素单质的物理性质
单质 颜色 状态 水溶液 颜色 有机溶剂中的颜色 熔、沸点
F2 淡黄绿色 气体 — — 从氟到碘，熔、沸点逐渐升高
Cl2 黄绿色 气体 浅黄绿色 黄绿色
Br2 深红棕色 液体 橙黄色 橙色→橙红色
I2 紫黑色 固体 深黄色→褐色 深紫色→紫红色
卤素单质的化学性质
(1)都能与H2反应。
(2)都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3；Fe＋I2FeI2。
(3)
(4)能与冷的稀碱溶液反应：X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O(F2、I2除外)。
(5)卤素单质间的置换反应
将氯水滴入溴化钠溶液：2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。
将溴水滴入碘化钾溶液：2KI＋Br2===2KBr＋I2。
卤族元素的特殊性
氟 (1)氟元素无正价，非金属性最强，F－的还原性最弱； (2)2F2＋2H2O===4HF＋O2，暗处即爆炸； (3)HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中； (4)HF有毒； (5)在HX中HF沸点最高(HF分子间存在氢键，将在今后学到)
溴 (1)Br2是深红棕色液体，易挥发； (2)Br2易溶于有机溶剂； (3)保存液溴的试剂瓶中加水，进行水封，不能用橡胶塞
碘 (1)淀粉遇I2变蓝色； (2)I2加热时易升华； (3)I2易溶于有机溶剂； (4)食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大
随着卤族元素原子半径的增大，下列递变规律正确的是( )
A．单质的熔点逐渐降低
B．卤素离子的还原性逐渐增强
C．气态氢化物的稳定性逐渐增强
D．单质的氧化性逐渐增强
解析：选B。随着卤族元素原子半径的增大，卤素单质的熔、沸点逐渐升高，故A错误；卤素离子的还原性逐渐增强，故B正确；气态氢化物的稳定性逐渐减弱，故C错误；单质的氧化性逐渐减弱，故D错误。
下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是( )
A．卤素单质的最外层电子数都是7
B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小
C．其单质都有颜色，都有毒
D．其最高价含氧酸的通式都为HXO4
解析：选C。卤素原子的最外层电子数都是7，A错误；从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次增大，B错误；其单质都有颜色，都有毒，C正确；F元素无正价，不存在含氧酸，D错误。
3．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素，X的非金属性比Y强。则下列叙述中正确的是( )
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应
D．X的气态氢化物的酸性一定比Y的气态氢化物的酸性强
解析：选C。同一主族，自上而下，元素非金属性逐渐减弱。不要混淆最高价含氧酸的酸性与气态氢化物的酸性，如酸性：HClHBrO4。
课堂小结
合格考训练
1．下列碱金属元素的性质从上到下递变规律正确的是( )
A．金属性逐渐增强
B．化合价逐渐升高
C．失电子能力逐渐减弱
D．最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱
解析：选A。元素周期表中，从上到下碱金属元素的金属性逐渐增强，A正确；化合价均是＋1价，B错误；从上到下碱金属元素的失电子能力逐渐增强，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，C、D错误。
2．下列递变情况中正确的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次降低
B．HF、HCl、HBr、HI的还原性依次减弱
C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D．HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增强
解析：选D。F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高，A错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，对应氢化物的还原性逐渐增强，则HF、HCl、HBr、HI的还原性依次增强，B错误；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，则HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，C错误；HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增强，D正确。
3．第5周期某主族元素的原子，它的最外电子层只有1个电子，下列描述正确的是( )
A．其单质在常温下跟水反应不如钠剧烈
B．其原子半径比钾原子半径小
C．其碳酸盐易溶于水
D．其氢氧化物不能使氢氧化铝溶解
解析：选C。由题意可知该元素在元素周期表的第5周期ⅠA族，是Rb。据同主族元素性质的递变性，Rb比Na活泼，与水反应更剧烈，A错误；同主族自上而下原子半径逐渐增大，Rb的半径比K大，B错误；因Na2CO3、K2CO3易溶于水，推断出Rb2CO3易溶于水，C正确；RbOH碱性比NaOH强，RbOH能使Al(OH)3溶解，D错误。
4．下列关于ⅤA族元素(用R代表)的叙述正确的是( )
A．最高化合价是＋5
B．气态氢化物的通式为RH5
C．非金属性由上到下逐渐增强
D．其含氧酸均为一元强酸
解析：选A。氮族元素即第ⅤA族元素，最高化合价为＋5 价，气态氢化物的通式为RH3，故A对、B错；同主族元素非金属性由上到下逐渐减弱，故C错；HNO2等为弱酸，故D错。
5．(2019·巴中中学高一期中)下列说法中正确的是( )
A．第ⅦA族元素的最高化合价都是＋7价
B．第ⅤA族元素的最高化合价一定是＋6价
C．第ⅣA族元素的最高化合价都是＋4价
D．第ⅠA族元素都是活泼的金属元素
解析：选C。第ⅦA族元素的最高化合价不一定都是＋7 价，如F没有正价，A错误；第ⅤA族元素的最高化合价一定是＋5价，B错误；第ⅣA族元素的最高化合价都是＋4价，C正确；第ⅠA族元素并非都是活泼的金属元素，H是非金属元素，D错误。
6．(2019·北京高一期末)有四种短周期元素，相关信息如下表。
元素代号 相关信息
A 气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
B 单质的焰色反应为黄色
C 单质是黄绿色气体，可用于自来水消毒
D －2价阴离子的电子层结构与Ar原子相同
请根据表中信息回答：
(1)A在周期表中位于第________周期________族。
(2)在元素C与D的最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的是________(填化学式)。
(3)已知硒(Se)与D同主族，且位于D的下一个周期，根据硒元素在元素周期表中的位置推测，硒可能具有的性质是________。
a．其单质在常温下呈固态
b．SeO2既有氧化性又有还原性
c．最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO3
d．非金属性比元素C的强
解析：A的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂，则该气体为NH3，A为N元素；B单质的焰色反应为黄色，说明B是Na元素；C元素的单质是黄绿色气体，可用于自来水消毒，则C是Cl元素；元素的原子获得2个电子形成－2价阴离子，元素D的－2价阴离子的电子层结构与Ar原子相同，则D是S元素。
(1)A是N元素，位于第2周期ⅤA族。
(2)元素的非金属性Cl>S，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就越强，所以在元素C与D的最高价氧化物对应的水化物中，酸性较强的是HClO4。
(3)a.氧族元素从上到下单质的熔、沸点逐渐升高，S在常温下为固体，则Se在常温下呈固态，a正确；b.由于Se原子最外层有6个电子，最高化合价为＋6价，最低化合价为－2价，而在SeO2中Se元素的化合价为＋4价，处于中间价态，因此既有氧化性又有还原性，b正确；c.Se原子最外层有6个电子，最高化合价为＋6价，所以最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO4，c错误；d.同主族元素，随原子序数的增大，元素的非金属性逐渐减弱，所以元素的非金属性S>Se，由于非金属性Cl>S，所以元素的非金属性Se比Cl元素的弱，d错误。
答案：(1)2 ⅤA (2)HClO4 (3)ab
等级性测试
1．下列关于同主族元素的说法中错误的是( )
A．同主族元素原子序数递增，元素原子失电子能力逐渐增强
B．同主族元素原子序数递增，单质氧化性逐渐增强
C．同主族元素原子的最外层电子数都相同
D．同主族元素的原子半径，随原子序数增大而逐渐增大
解析：选B。同主族元素原子序数递增，单质氧化性逐渐减弱。
2．砹(At)原子序数为85，与F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是( )
A．砹是有色固体
B．非金属性：At＜I
C．HAt非常稳定
D．I2能从砹的可溶性盐溶液中置换出At2
解析：选C。同主族从上到下，元素的单质状态变化为气态→液态→固态，且颜色加深，则砹是有色固体，故A正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数增大而减小，所以非金属性At＜I，故B正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数增大而减小，则其相应氢化物的稳定性逐渐减弱，所以HAt很不稳定，故C错误；同一主族元素，其单质的氧化性随着原子序数增大而减弱，所以I2可以把砹从砹的可溶性盐溶液中置换出来，故D正确。
3．以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是( )
A．ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子
B．同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大
C．ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强
D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低
解析：选B。同位素原子的质子数相同；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，氢化物的稳定性逐渐减弱，金属单质的熔点逐渐降低而非金属单质的熔点一般逐渐升高。
4．如图是元素周期表的一部分，关于图中阴影部分元素的说法中，正确的是( )
A．N元素为第1周期元素
B．PH3的稳定性比H2S强
C．该纵列元素的最高价氧化物对应的水化物化学式均为H3RO4
D．H3AsO4的酸性比H3PO4弱
解析：选D。N元素位于第2周期，A错；非金属性S>P，则PH3的稳定性弱于H2S，B错；N元素最高价氧化物对应水化物的化学式为HNO3，C错；非金属性P>As，故H3AsO4的酸性比H3PO4弱，D对。
5．砷为第4周期ⅤA族元素，根据它在周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质是( )
A．AsH3比NH3稳定性强
B．可以存在－3、＋3、＋5等多种化合价
C．H3AsO4的酸性比HNO3弱
D．砷的非金属性比磷弱
解析：选A。N、P、As均为ⅤA族元素，分别位于第2、3、4周期，根据元素周期律判断，As比N、P的非金属性弱，NH3比AsH3稳定性强，H3AsO4(As2O5对应的水化物)的酸性比HNO3弱。As与N、P同在ⅤA族，N和P都有－3、＋3、＋5等多种化合价，则As也有－3、＋3、＋5等多种化合价。
6．元素R的原子序数是15，下列关于元素R的说法中，错误的是( )
A．R的最高正化合价是＋5
B．R是第2周期第ⅤA族的元素
C．R的氢化物分子式是RH3
D．R的最高价氧化物对应的水化物的水溶液呈酸性
解析：选B。元素R的原子序数为15，则为磷元素，原子结构示意图为，故为第3周期第ⅤA族元素。
7．下列有关物质性质的比较正确的是( )
①同主族元素的单质从上到下，氧化性逐渐减弱，熔点逐渐升高
②元素的非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越弱
③单质与水反应的剧烈程度：F2>Cl2>Br2>I2
④元素的非金属性越强，它的气态氢化物的酸性越强
⑤还原性：S2－>Se2－
⑥酸性：HNO3>H3PO4
A．①③ B．②④
C．③⑥ D．⑤⑥
解析：选C。碱金属元素的单质从上到下熔点逐渐降低，而卤族元素的单质从上到下熔点逐渐升高，①错误；元素的非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越强，②错误；元素的非金属性越强，对应单质与水反应越剧烈，则单质与水反应的剧烈程度：F2>Cl2>Br2>I2，③正确；元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，但不能比较气态氢化物的酸性，④错误；非金属性：S>Se，对应离子的还原性：S2－P，最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3>H3PO4，⑥正确。
8．已知钾在空气中燃烧生成KO2。自然界中仅存在极少的金属钫(Fr)，它的已知同位素都有放射性，它是碱金属元素中密度最大的元素。根据它在周期表中的位置预测其性质，其中不正确的是( )
A．在已知元素中(稀有气体元素除外)，它具有最大的原子半径
B．在空气中燃烧时，生成氧化钫Fr2O
C．最高价氧化物对应的水化物是极强的碱
D．单质的失电子能力比钠强
解析：选B。根据同主族和同周期元素性质递变规律可知，原子半径最大的元素位于周期表的左下角，即为钫，A正确；由于Na在氧气中燃烧生成Na2O2，K在氧气中燃烧生成KO2，据此可知，Fr在空气中燃烧应生成比Fr2O更复杂的氧化物，B错误；根据同主族元素性质递变规律可知，碱金属元素最高价氧化物对应水化物的碱性从上到下逐渐增强，C正确；碱金属元素从上到下，失电子能力逐渐增强，D正确。
9．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现进行如图氯气的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是( )
选项 ① ② ③ ④
A 黄绿色 橙色 蓝色 无色
B 无色 橙色 紫色 白色
C 黄绿色 橙色 蓝色 白色
D 黄绿色 无色 紫色 白色
解析：选C。常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2，Cl2的颜色是黄绿色，①处充满黄绿色的Cl2；Cl2进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2，溴的水溶液颜色为橙色，所以②处的白色棉球变为橙色；Cl2和③处KI溶液反应置换出I2，淀粉遇I2变蓝，所以③处的棉球变为蓝色；④处Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO，用来进行Cl2的尾气吸收，尽管反应生成的物质均为无色，但棉球本身是白色的，所以④处的颜色为白色。
10．(2019·天津高一月考)用化学用语填空。
(1)短周期元素中，金属性最强的是________，非金属性最强的是________；最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是__________，碱性最强的是__________。
(2)第3周期主族元素中，原子半径最小的是________，离子半径最小的是________。
(3)碱金属元素中(除Fr外)，单质密度最小的是______，熔点最低的是__________。
(4)卤素中得电子能力最强的元素在周期表中的位置为________________。
解析：(1)同周期元素自左而右金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强，同主族元素自上而下金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱，所以短周期元素中，金属性最强的元素是Na，非金属性最强的元素是F；元素的非金属性越强，则最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，又F无正价，所以最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HClO4；元素的金属性越强，则最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，所以最高价氧化物对应的水化物中碱性最强的是NaOH。
(2)同周期自左而右主族元素的原子半径逐渐减小，所以第3周期主族元素中，原子半径最小的元素是Cl；电子层数越少，核电荷数越大，则简单离子的半径越小，所以离子半径最小的是Al3＋。
(3)碱金属元素中(除Fr外)，随核外电子层数递增，单质的密度呈增大的趋势，但K的密度比Na小，单质的熔点逐渐降低，所以碱金属中密度最小的是Li，熔点最低的是Cs。
(4)卤素中得电子能力最强的元素是F，在周期表中的位置为第2周期ⅦA族。
答案：(1)Na F HClO4 NaOH (2)Cl Al3＋
(3)Li Cs (4)第2周期ⅦA族
11．下表是元素周期表中的一部分。
族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
1 A
2 E F H J
3 B C D G I
根据A～J在周期表中的位置，用元素符号或化学式回答下列问题：
(1)化学性质最不活泼的元素是________，氧化性最强的单质是________，还原性最强的单质是________。
(2)最高价氧化物对应的水化物中，碱性最强的是______，酸性最强的是________，呈两性的是________。
(3)A分别与E、F、G、H、I形成的简单气态化合物中，最稳定的是________。
(4)在B、C、D、G、I中，原子半径最大的是________。
解析：由元素在周期表中的位置可知，A为H，B为Na，C为Mg，D为Al，E为C，F为N，G为S，H为F，I为Cl，J为Ne。(1)题给元素中稀有气体元素Ne最外层电子数为8，化学性质最稳定；同周期元素自左而右金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强，而同主族元素自上而下金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱，题给元素中F的非金属性最强，故F2的氧化性最强，Na的金属性最强，其单质还原性最强。(2)题给元素中，Na的金属性最强，则其最高价氧化物对应的水化物NaOH的碱性最强，F元素没有含氧酸，高氯酸的酸性最强，题给元素中的最高价氧化物对应的水化物中只有Al(OH)3呈两性。(3)非金属性越强，简单气态氢化物越稳定，C、N、S、F、Cl中F的非金属性最强，故HF最稳定。(4)原子半径：Na>Mg>Al>S>Cl。
答案：(1)Ne F2 Na (2)NaOH HClO4
Al(OH)3 (3)HF (4)Na
12．(2019·衡水高一月考)元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质，下图是元素周期表的一部分。
(1)根据元素周期律，请你预测H2SO4、H2SeO4的酸性强弱：H2SeO4________H2SO4(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)根据NaH的存在，有人提议可把氢元素放在ⅦA族，那么根据其最高正价与最低负价的绝对值相等，又可把氢元素放在元素周期表中的______族。
(3)元素甲是第3周期金属元素中原子半径最小的元素，该元素的离子与过量氨水反应的离子方程式为________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)元素周期表中有10多种人体所需的微量元素，其中有一种被誉为“生命元素”的主族元素R，对延长人类寿命起着重要作用。已知R元素的原子有4个电子层，其最高价氧化物的分子式为RO3，则R元素的名称为________。
解析：(1)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，则最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，则酸性：H2SeO4＜H2SO4。(2)根据最高正价与最低负价的绝对值相等，可把氢元素放在元素周期表中的ⅣA族。(3)第3周期金属元素中原子半径最小的元素为Al，铝离子与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀与铵根离子，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。(4)R元素的原子有4个电子层，其最高价氧化物的分子式为RO3，则最外层电子数为6，处于第4周期ⅥA族，为Se元素。
答案：(1)＜ (2)ⅣA
(3)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
(4)硒
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第1课时 原子核 核素
课程标准 核心素养
1.了解原子的构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。2.知道元素、核素和同位素的含义。 宏观辨识与微观探析 能从元素和原子水平认识物质的组成和结构。深化对原子结构的认识，建立原子结构与元素性质之间的关系。
原子的构成
1.原子及其构成微粒
Ａ
对于原子来说：核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2.
X原子的相对原子质量＝≈质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)＝m(X)·NA＝原子的摩尔质量(数值上)。
3．原子的表示方法
一般用符号X表示，字母表示的意义如下：
1．构成原子微粒的应用
(1)质子数决定元素的种类。
(2)质子数和中子数决定原子的质量。
(3)原子的最外层电子数决定元素的化学性质。
2．构成原子或离子的微粒间的三种关系
(1)质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)等量关系：核电荷数＝质子数，对原子而言，核电荷数＝质子数＝核外电子数。
(3)大小关系
阳离子(Rm＋) 质子数＞电子数 质子数＝电子数＋m
阴离子(Rm－) 质子数＜电子数 质子数＝电子数－m
3.元素符号周围数字的含义
1．判断正误
(1)原子呈电中性是因为中子不带电。( )
(2)34S原子核内中子数为16。( )
(3)1HO的摩尔质量为20 g·mol－1。( )
(4)O和S2－具有相同的质子数和电子数。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√
2．(2019·洛阳高一月考)下表符号中“2”的含义正确的一组是( )
选项 2H 2He 2Cl Ca2＋
A 质量数 中子数 质子数 电荷数
B 质量数 质子数 原子个数 电荷数
C 质子数 中子数 原子个数 电荷数
D 质量数 质子数 中子数 电荷数
解析：选B。 2H中的“2”代表质量数，2He中的“2”代表质子数，2Cl中的“2”代表原子个数，Ca2＋中的“2”代表电荷数。
3．写出下列原子的符号。
(1)具有7个中子的碳原子：________；
(2)具有2个中子的氢原子：________；
(3)具有20个中子的氯原子：________；
(4)具有12个中子的钠原子：________。
答案：(1)C (2)H (3)Cl (4)Na
核素 同位素
1．核素：具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。
2．同位素
(1)定义：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。
(2)分类：同位素分为稳定同位素和放射性同位素。
(3)氢元素的三种同位素
H H H
名称 氕 氘 氚
符号 H D T
质子数 1 1 1
中子数 0 1 2
(4)常见核素及其用途
①考古中推断生物体的存在年代：C。
②核反应堆的燃料：U。
③相对原子质量的标准原子：C。
④确定磷在植物中的作用部位：P。
⑤制造氢弹：H、H。
3．元素的相对原子质量
(1)定义：各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度(某种核素在这种元素的所有天然核素中所占的比例)的乘积之和。
(2)计算式：M＝M1×n1 %＋M2×n2 %＋M3×n3 %＋……如氯元素有两种核素：Cl和 Cl，其中 Cl的相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%，Cl的相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%，则氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。
1．同位素的“六同三不同”
2．核素、同位素、同素异形体的比较 核素 同位素 同素异形体
概念 具有相同质子数和相同中子数的一类原子 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素 由同一种元素组成的性质不同的单质
研究范围 原子 原子 单质
特性 化学反应中的最小微粒 由同位素组成的单质，化学性质几乎相同，物理性质不同 由一种元素组成，可独立存在
决定因素 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构
举例 H、H、H三 种核素 92U、92U、92U 互为同位素 石墨与金刚石
1．判断正误
(1)任何原子都由质子、中子、电子构成。( )
(2)23Na和23Mg互为同位素。( )
(3)同位素原子的化学性质相同，物理性质不同。( )
(4)不同的核素可能具有相同的质子数，可能具有相同的中子数，可能具有相同的质量数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√
2．下列关于Rn、Rn、Rn的关系说法正确的是( )
A．是三种元素 B．互为同位素
C．是同种核素 D．是同一原子
解析：选B。 Rn、Rn、Rn是同种元素的不同核素，质子数相同，中子数不同，互为同位素。
3．(1)有5种单核粒子，它们分别是Ｋ、Ｋ、Ｋ＋、Ｋ2＋、Ｋ(“Ｋ”内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有________种。
(2)1H、2H、3H三种微粒都属于________，因为它们是具有相同________的同一类原子。
(3)在H、H、H、6C、6C、6C、7N、7N中，核素、元素的种数分别为________种、________种。
(4)6C、6C、6C的关系为________，因为它们是具有________________的同一种元素的不同原子，它们的化学性质几乎完全相同。
答案：(1)3
(2)氢元素 质子数(核电荷数)
(3)8 3
(4)互为同位素 相同质子数和不同中子数
课堂小结
合格考训练
1．C?14能够测得出土文物所处年代。因C?14是碳的一种放射性同位素，C?14的衰变极有规律，其精确性被称为自然界的“标准时钟”，下列说法正确的是( )
A．C?14的半衰期(一半发生衰变所用的时间)较短
B．C?14在生物体中的含量较多
C．C?14与C?12、C?13所含的质子数相同
D．C?14是C?12、C?13的同素异形体
解析：选C。由题给信息可知，C?14能用于测定文物所处年代，故其半衰期较长(半衰期长于5 000年)；尽管自然界中不断产生着C?14，但它不能由其他放射性同位素衰变生成，而是由宇宙射线穿过高层大气层产生的，所以生物体中含量较少；C?14与C?12、C?13互为同位素，所以质子数相同。
2．某粒子用Rn－表示，下列关于该粒子的叙述不正确的是( )
A．所含质子数＝A－n B．所含中子数＝A－Z
C．所含电子数＝Z＋n D．所带电荷数＝n
解析：选A。Rn－表示质子数为Z，质量数为A，带n个单位负电荷的R离子，所含中子数为A－Z，所含电子数为Z＋n。
3．简单原子的原子结构可用下图形象地表示：
其中“●”表示质子或电子，“○”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是( )
A．①②③互为同位素
B．①②③互为同素异形体
C．①②③是三种化学性质不同的粒子
D．①②③具有相同的质量数
解析：选A。本题运用图形法形象地表示了原子结构，三种原子的质子数、电子数均为1，而中子数分别为0、1、2，因此三者分别是氢元素的三种核素H、D、T，互为同位素。
4．金属钛对人体体液无毒副作用且能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关Ti和Ti的说法正确的是( )
A.Ti和Ti原子中均含有22个中子
B.Ti和Ti具有相同的质子数
C.Ti和Ti的物理性质相同
D.Ti和Ti为同一种核素
解析：选B。因质量数＝质子数＋中子数，X中的Z表示质子数，A表示质量数，所以Ti和Ti原子的中子数分别为26、28，故A错误；同位素的化学性质相同，物理性质不同，故C错误；同一种核素是质子数相同、中子数也相同的原子，Ti和Ti的质子数均为22，而中子数不同，属于不同的核素，故B正确，D错误。
5．下列互为同位素的是( )
A．H2和D2 B．14N和14C
C．16O和17O D．金刚石和石墨
解析：选C。A.H2、D2是由氢元素的不同核素组成的同一种物质，均表示氢气，故A错误；B.14N、14C不是同一种元素组成的核素，故B错误；C.16O、17O都是由氧元素组成的不同核素，互为同位素，故C正确；D.金刚石和石墨是由碳元素组成的结构不同的单质，互为同素异形体，故D错误。
6．科学研究表明，月球上有丰富的He资源，可开发利用做未来的新型能源。
(1)He的中子数是________，He与He互称为________。
(2)α粒子是带有2个单位正电荷、质量数为4的原子核，由此推断α粒子含有________个质子和________个中子。
(3)在He、He两种核素中，原子核内的中子数之差为____________，与α粒子有相同质子数和中子数的是____________。
解析：(1)He表示质子数为2、质量数为3的一个氦原子，其中子数是3－2＝1；He与He互称为同位素。(2)根据α粒子是一个原子核可知，α粒子中不含电子，再由α粒子带有2个单位正电荷可知，其含有2个质子，进而可以根据质量数为4推断出α粒子含有2个中子。(3)He有2个质子和1个中子，He有2个质子和2个中子，故二者中子数之差为1；He有2个质子和2个中子，与α粒子有相同的质子数和中子数。
答案：(1)1 同位素 (2)2 2 (3)1 He
等级性测试
1．下列说法中不正确的是( )
①质子数相同的粒子一定属于同种元素
②同位素的性质几乎完全相同
③质子数相同，电子数也相同的粒子不可能是一种分子和一种离子
④电子数相同的粒子不一定是同一种元素
⑤一种元素只能有一种质量数
⑥互称同位素的两种核素间具有相同的中子数和核外电子数
A．①②④⑤ B．③④⑤⑥
C．②③⑤⑥ D．①②⑤⑥
解析：选D。质子数相同的粒子不一定是同种元素，如Ne与H2O分子的质子数均为10，①不正确；同位素的物理性质不相同，化学性质相同，②不正确；由于分子的质子数和电子数一定相同，而离子的质子数和电子数一定不相同，所以质子数和电子数均相同的粒子一定不是一种分子和一种离子，③正确；电子数相同的粒子不一定是同一种元素，如Ne与H2O分子的电子数均为10，④正确；质量数是相对原子而言的，一种元素可能有多种同位素，即有多种原子，所以可以有多种质量数，⑤不正确；互称同位素的两种核素间质子数相同，中子数不同，⑥不正确。
2．最新科技报道，美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了新型氢微粒，这种新微粒是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成。对于这种微粒，下列说法中正确的是( )
A．是氢的一种新的同素异形体
B．是氢的一种新的同位素
C．它的组成可用H3表示
D．它比一个普通H2分子多一个氢原子核
解析：选D。由题意可知这种新型氢微粒是H。
3．1 mg锎(Cf)每秒钟约能放出2.34×109个中子，在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法不正确的是( )
A．锎元素的相对原子质量为252
B.Cf原子中，中子数为154
C.Cf原子中，质子数为98
D.Cf原子中，电子数为98
解析：选A。Cf的质量数为252，锎元素的相对原子质量为其多种同位素原子相对原子质量乘以同位素丰度的和，A选项错误；Cf原子中，质子数＝电子数＝98，中子数＝252－98＝154，B、C、D选项均正确。
4．某阳离子Mn＋的核外共有x个电子，核内有y个中子，则M的质量数为( )
A．y－x－n B．y＋x＋n
C．y＋x－n D．y－x＋n
解析：选B。原子M失去n个电子形成Mn＋，Mn＋核外有x个电子，则原子M的核内质子数(等于核外电子数)为x＋n。原子M的质量数等于其核内中子数与质子数之和。
5．230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是( )
A．Th元素的质量数是232
B．Th元素的相对原子质量是231
C．232Th转化成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
解析：选D。质量数是相对原子而言的，而不是元素，A选项错误；元素的相对原子质量与同位素的相对原子质量及各同位素的丰度有关，B选项错误；232Th转化成233U为原子核发生变化，由化学变化的最小微粒是原子可知不是化学变化，C选项错误；230Th和232Th的质子数和核外电子排布均相同，所以化学性质相同，D选项正确。
6．某原子X的核内中子数为N，质量数为A，它与原子2H构成2HmX分子。a g 2HmX所含质子的物质的量是( )
A. mol B. mol
C. mol D. mol
解析：选C。2HmX分子所含的质子数为(A－N＋m)，摩尔质量为(A＋2m) g·mol－1，a g 2HmX所含质子的物质的量为 mol。
7．法国里昂的科学家最近发现一种只由4个中子构成的微粒，这种微粒称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”。下列关于“四中子”微粒的说法不正确的是( )
A．该微粒不显电性
B．该微粒质量比氢原子大
C．该微粒质量数为4
D．与氢元素的质子数相同
解析：选D。由于中子不带电，所以该微粒不显电性，A正确；中子的质量与质子接近，而氢原子只有一个质子，最多有2个中子，故该微粒的质量比氢原子大，B正确；这种微粒是由四个中子构成的，没有质子，故其质量数是4，C正确；氢的质子数是1，而该微粒的质子数为0，二者并不相同，D错误。
8．下列有关碘?131(I)和碘?127(I)的说法正确的是( )
A.I和I的中子数相同，是同一种核素
B.I和I的质子数相同，互为同位素
C.I和I的核外电子数不同
D.I有放射性而I无放射性，说明两者化学性质不同
解析：选B。I和I的质子数相同而中子数不同，二者互为同位素，是碘元素的两种核素，A项错误，B项正确；I和I的质子数相同，所以核外电子数相同，C项错误；同位素的化学性质相同，D项错误。
9．铜有两种天然同位素Cu和Cu，已知铜元素的近似相对原子质量为63.5，则Cu在自然界里的丰度是( )
A．75% B．25%
C．50% D．45%
解析：选A。设Cu在自然界里的丰度为x，则Cu在自然界里的丰度为1－x，铜元素的近似相对原子质量为63.5，则63x＋65(1－x)＝63.5，解得x＝75%，故选A。
10．下列有关“氢化锂三兄弟”——LiH、LiD、LiT的叙述中正确的是( )
A．三种物质的质子数之比为1∶2∶3
B．三种物质的中子数之比为1∶1∶1
C．三种物质的摩尔质量之比为8∶9∶10
D．三种物质的化学性质不同
解析：选C。H、D、T三原子的质子数相同，故三种物质的质子数相同，A项错误；H、D、T三原子的中子数分别为0、1、2，故LiH、LiD、LiT三种物质的中子数不相等，B项错误；LiH、LiD、LiT三种物质的摩尔质量分别为8 g·mol－1、9 g·mol－1、10 g·mol－1，C项正确；H、D、T三种核素同属于H元素，故从宏观来看，LiH、LiD、LiT属于同一物质，故化学性质相同，D项错误。
11．按要求填空：
(1)X原子的中子数：N＝________。
(2)阳离子的中子数：AXn＋共有x个电子，则N＝________。
(3)阴离子的中子数：AXn－共有x个电子，则N＝________。
(4)中性分子或原子团的中子数：12C16O2分子中N＝________。
(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为________________。
解析：(1)中性原子的中子数N＝A－Z；(2)阳离子的核外电子数为质子数与所带电荷数之差，则AXn＋的质子数为x＋n，故其中子数N＝A－(x＋n)；(3)阴离子的核外电子数为质子数与所带电荷数之和，则AXn－的质子数为x－n，故其中子数N＝A－(x－n)＝A－x＋n；(4)在分子中，中子数为构成分子的各原子的中子数之和，故12C16O2分子的中子数N＝6＋8×2＝22；(5)A2－所含电子数为质子数与所带电荷数之和，即为m－x＋2，则n g A2－含有电子的物质的量为(m－x＋2) mol。
答案：(1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n
(4)22 (5)(m－x＋2) mol
12．(1)写出含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：________。
(2)根据下列微粒回答问题：
H、H、H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2。
①以上8种微粒共有________种核素，共有________种元素。
②互为同位素的是________。
③质量数相等的是________和________，中子数相等的是________和________。
(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为______________________________；
电子数之比为________。
(4)相同质量的H2O和D2O与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为________。
解析：(1)含有8个质子、10个中子的原子的化学符号为8O。
(2)元素是具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称；具有一定数目质子和一定数目中子的原子称为核素；质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称同位素，据此作答。
(3)14CO2的摩尔质量为46 g/mol，S18O2的摩尔质量为68 g/mol，根据公式n＝判断相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为23∶34；14CO2的电子数为22，S18O2的电子数为32，相同物质的量的14CO2与S18O2的电子数之比为11∶16。
(4)H2O的摩尔质量为18 g/mol，D2O的摩尔质量为20 g/mol，根据n＝知相同质量的H2O和D2O的物质的量之比为10∶9，根据阿伏加德罗定律知，与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为10∶9。
答案：(1)8O
(2)①6 5 ②H、H、H ③14C 14N 14C 16O
(3)23∶34 11∶16
(4)10∶9
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第2课时 核外电子排布
课程标准 核心素养
1.了解原子核外电子的排布规律。2.能画出1～20号元素的原子结构示意图。3.了解原子结构与元素得失电子能力之间的关系。 1.宏观辨识与微观探析 深化对原子结构的认识，建立原子结构与元素性质之间的关系。2.科学探究与创新意识 形成实验探究元素性质、比较物质性质的思路。
核外电子排布
1．核外电子排布规律
(1)能量规律
电子层序数 一 二 三 四 五 六 七
电子层符号 K L M N O P Q
离核距离
电子能量
(2)数量规律
①每层最多容纳的电子数是2n2(n表示电子层数)。
②最外层容纳的电子不超过8个(K层为最外层时不超过2个)，次外层不超过18个。
2．核外电子排布的表示方法——结构示意图
(1)钠的原子结构示意图
(2)简单离子的结构示意图
①Na＋的结构示意图为；
②Cl－的结构示意图为。
1．核电荷数为1～20的原子或离子的结构特点
(1)原子核中无中子的原子：1H。
(2)最外层电子数
①有1个电子：H、Li、Na、K。
②有2个电子：Be、Mg、Ca、He。
③等于次外层电子数：Be、Ar。
④是次外层电子数的2倍：C。
⑤是次外层电子数的3倍：O。
⑥是次外层电子数的4倍：Ne。
⑦是内层电子总数的一半：Li、P。
⑧等于电子层数：H、Be、Al。
⑨是次外层电子数的一半：Li、Si。
⑩是电子总数的一半：Be。
最外电子层中排满8个电子(He为2个)时，为相对稳定结构，其他的电子层结构为相对不稳定结构。
2．推断10e－和18e－微粒的思维模型
(1)10e－微粒
(2)18e－微粒
1．判断正误
(1)离核越远的电子能量越低。( )
(2)每个电子层最多容纳2n2个电子。( )
(3)S2－的结构示意图为。( )
(4)M层为最外层时，最多容纳18个电子。( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)×
2．某元素的原子核外有三个电子层，M层的电子数是L层电子数的，则该元素的符号是( )
A．Li B．Si
C．Al D．K
解析：选B。根据原子核外电子的排布规律可知，K层排满2个电子后再排L层，L层需排满8个电子后再排M层，M层的电子数是L层电子数的，即M层电子数为4，则该元素的核外电子数是2＋8＋4＝14，即原子序数为14，该元素是Si元素。
3．根据下列叙述，画出对应微粒的结构示意图。
(1)元素原子的最外层电子数为电子层数的3倍：___________________________。
(2)与Ar原子电子层结构相同的－1价阴离子：_______________________。
(3)质量数为23、中子数为12的原子：________________________________________。
答案：(1)
原子结构与元素性质间的关系
1．原子的最外层电子数与元素的化学性质的关系
稀有气体元素 金属元素 非金属元素
最外层 电子数 8(He为2) 一般小于4 一般大于或等于4
得失电子 能力 既不易得电子 也不易失电子 较易失去电子 较易得到电子
化合价 0价 0价和正价 一般为0价和负价，有的也显正价
构成的 简单离子 不能形成 简单离子 阳离子 一般为阴离子
2.原子结构与元素原子得失电子能力
(1)比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度。置换反应越容易发生，元素原子的失电子能力越强。
(2)通常所说的元素的金属性、非金属性分别与元素原子的失电子能力和得电子能力相对应。
(3)元素原子得失电子的能力与原子的最外层电子数、核电荷数和电子层数均有关系。核电荷数为1～20的元素(除He、Ne、Ar外)，若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难失电子、越容易得电子；若原子的最外层电子数相同，则电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越容易失电子、越难得电子。
原子结构与元素性质和化合价的关系
原子类别 与元素性质的关系 与元素化合价的关系
稀有气体 元素原子 最外层电子数为8(He为2)，结构稳定，性质不活泼 原子结构为稳定结构，常见化合价为0
金属元 素原子 最外层电子数一般小于4，较易失去电子 易失去最外层电子，达到稳定结构，其最高正价为＋m(m为最外层电子数，下同)
非金属元 素原子 最外层电子数一般大于或等于4，较易获得电子，形成8电子稳定结构 得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为m－8(H为m－2)
(1)阳离子是原子通过失去一定数目的电子形成的，阴离子是原子通过得到一定数目的电子形成的，但原子核均不变。
(2)元素原子的最外层电子数为4时，既不易得电子，也不易失电子，不易形成离子。
1.判断正误
(1)最外层只有2个电子的元素一定是金属元素。( )
(2)非金属元素原子的最外层电子数一定大于或等于4。( )
(3)非金属元素原子不能形成简单阳离子。( )
(4)金属元素在化合物中只显正价。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√
2.元素X的离子结构示意图为，元素Y的原子结构示意图为，则元素X与元素Y形成常见化合物的化学式为( )
A．XY B．XY2
C．X2Y D．XY3
解析：选C。元素X的离子结构示意图为，元素Y的原子结构示意图为，则X是Na、Y是O，二者形成的常见化合物的化学式为X2Y或X2Y2。
3．原子序数为11～17的元素，随着核电荷数的递增而逐渐增大的是( )
A．电子层数
B．最外层电子数
C．失电子能力
D．与水反应置换出氢气的能力
解析：选B。11～17号元素的电子层数相同，最外层电子数从1增加到7，失电子能力逐渐减弱，与水反应置换出氢气的能力逐渐减弱。
课堂小结
核外电子排布
合格考训练
1．某元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，那么该原子( )
A．有3个电子层
B．有2个电子层
C．最外层电子数是8
D．核电荷数是10
解析：选B。第一层排满为2个电子，第二层排满为8个电子，第三层为最外层时，最多排8个电子，若该原子有3个电子层，依题意可知最外层(第三层)要排24个电子，这不可能，则该原子只有2个电子层，第一层为2个电子，第二层为6个电子。
2．某元素原子的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4。该原子核内的质子数是( )
A．14 B．15
C．16 D．17
解析：选A。据题意知该原子的结构示意图为。
3．下列微粒的结构示意图，正确的是( )
解析：选A。??表示Cl－的结构示意图，B错误；Ar原子的结构示意图为，C错误；K原子的结构示意图为，D错误。
4．下列说法中一定错误的是( )
A．某原子K层上只有一个电子
B．某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍
D．某原子的核电荷数与最外层电子数相等
解析：选B。K、L、M电子层上最多容纳的电子数分别为2、8、18；K层上可排1个电子，也可排2个电子，所以A项有可能；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层上最多只能排18个电子，又18<8×4，所以B项一定是错误的；K层上最多只能排2个电子，2×4＝8，即M层和L层都为8个电子的离子为，K＋、Ca2＋、Cl－、S2－等均有可能，所以C项有可能；H和He的核电荷数与最外层电子数相等，所以D项有可能。
5．根据下列叙述，写出相对应的微粒符号和结构示意图。
(1)原子核外有2个电子层、10个电子的原子：________。
(2)原子核外有3个电子层，最外层有6个电子的原子： ________。
(3)质量数为28，质子数等于中子数的原子：________。
(4)最外层电子数是次外层电子数4倍的－2价阴离子：________。
(5)电子总数为10的＋1价单核阳离子：________。
解析：(1)原子中：核外电子数＝质子数，含有10个质子的原子为Ne。
(2)核外电子排布为2、8、6，是硫原子。
(3)质子数为14，是硅原子。
(4)该－2价阴离子的次外层电子数应为2，为O2－。
(5)该＋1价阳离子的质子数为10＋1＝11，为Na＋。
答案：(1)Ne，?
6．用下面的原子或离子结构示意图的编号(A、B、C、D)填空：
(1)电子层排布相同的是________。
(2)属于同种元素的是________。
(3)属于金属元素的是________。
(4)属于稀有气体元素的是________。
解析：电子层排布相同指电子层数相同，且各层上的电子数相同；同种元素指核内质子数相同；金属元素原子的最外层电子数一般小于4；稀有气体元素原子的最外层电子数为8(He为2)。
答案：(1)B、C (2)A、B (3)D (4)C
等级性测试
1．下列叙述中正确的是( )
A．在多电子原子中，能量高的电子通常在离核较近的区域内运动
B．核外电子总是先排在能量低的电子层上
C．两种微粒，若核外电子排布相同，则其化学性质一定相同
D．微粒的最外层只有达到8个电子才稳定
解析：选B。现代物质结构理论认为，在含有多个电子的原子中，能量低的电子通常在离核较近的区域内运动，电子是在原子核外离核由近及远、能量由低到高的不同电子层上分层排布的。通常把能量最低、离核最近的电子层叫作第一电子层，A项错误，B项正确。核外电子排布相同的微粒可以是阴离子、阳离子和原子，所以化学性质可能不同，C项错误。最外层有2个电子的微粒也可能是稳定结构，如He，D项错误。
2．下列有关氯元素及其化合物的表示正确的是( )
A．质子数为17、中子数为20的氯原子：Cl
B．氯离子(Cl－)的结构示意图：
C.Cl与Cl互为同位素
D．氯原子M层上有7个电子，在反应中只能得电子，因此只具有还原性
解析：选C。质子数为17、中子数为20的氯原子可以表示为Cl，A项错误；氯离子最外层有8个电子，结构示意图为，B项错误；氯元素既具有氧化性又具有还原性，D项错误。
3．某元素的原子核外有三个电子层，其最外层电子数比次外层电子数的一半多1，此元素是( )
A．S B．C
C．Si D．P
解析：选D。原子核外有三个电子层，次外层电子数一定是8，最外层电子数是×8＋1＝5，则核电荷数为15，是P元素。
4．某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a＞1)，则该原子的核内质子数是( )
A．2a＋2 B．2a＋10
C．a＋2 D．2a
解析：选A。原子核外电子排布规律：最外层不超过8个电子，次外层不超过18个电子。某元素的最外层电子数是次外层的a倍(a＞1)，所以该元素的次外层只能是K层，为2个电子；最外层是L层，电子数是2a，所以该元素的核外电子数是2a＋2；再根据原子核内质子数＝核外电子数，所以核内质子数是2a＋2。
5．下列是几种粒子的结构示意图，有关说法正确的是( )
?
A．①和②两种粒子的化学性质相似
B．③和④均属于离子结构示意图
C．粒子②在化学反应中容易失去电子
D．①②③④共表示四种元素的粒子
解析：选C。①是He，是稀有气体元素，原子达到稳定结构，而②是Mg原子结构示意图，最外层有2个电子，容易失去电子，化学性质活泼，故两种粒子的化学性质不相似，A错误，C正确；③是Mg2＋结构示意图，④是Ne原子结构示意图，B错误；①是He元素的原子结构示意图，②③是Mg元素的粒子结构示意图，④是Ne元素的原子结构示意图，共表示三种元素的粒子，D错误。
6．(2019·丘北第二中学高一月考)核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较，下列数据中前者是后者4倍的是( )
①电子数 ②最外层电子数 ③电子层数 ④次外层电子数
A．①④ B．①③④
C．①②④ D．①②③④
解析：选A。核电荷数为16的原子的电子数为16，最外层电子数为6，电子层数为3，次外层电子数为8；核电荷数为4的原子的电子数为4，最外层电子数为2，电子层数为2，次外层电子数为2，前者为后者4倍的是电子数和次外层电子数，故①④符合题意。
7．(2019·石屏第二中学高二开学考试)某粒子结构示意图为，若该粒子为离子，则它所带的电荷数可能为( )
①8－n ②n－8 ③10－n ④n－10
A．①② B．①③
C．③④ D．②④
解析：选C。该粒子核外电子数为10，若n＞10，质子数＞核外电子数，该离子为阳离子，则该离子所带电荷数是n－10；若n＜10，质子数＜核外电子数，该离子为阴离子，则该离子所带电荷数是10－n，故选C。
8．已知X、Y是核电荷数不大于18的元素。X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为a＋2；Y原子的最外层电子数为b－5，次外层电子数为b。则X、Y元素形成的化合物组成是( )
A．XY2 B．Y2X3
C．Y4X D．YX3
解析：选B。X为S，Y为Al，则X与Y形成的化合物为Al2S3。
9．在第n电子层中，当它作为原子的最外电子层时，容纳电子数最多与(n－1)层相同，当它作为原子的次外电子层时，其电子数比(n＋1)层最多能多容纳10个电子，则此电子层是( )
A．K层 B．L层
C．M层 D．N层
解析：选C。n是最外层时，最多容纳8个电子，与(n－1)层电子数相同，说明(n－1)层应有8个电子，即为L层，n为M层；若n为次外层，则(n＋1)为最外层，其电子数最多为8个，n层电子数最多为18个，同样符合题意，进一步证明此电子层为M层。
10．若几种微粒具有相同的质子数，则下列说法一定正确的是( )
A．一定属于同一种元素
B．可能是几种不同的分子或离子
C．彼此之间互为同位素
D．不可能是一种分子和一种离子
解析：选B。OH－与F－具有相同的质子数，O2分子与S2－具有相同的质子数，所以B项符合题意。
11．某元素的微粒的核外电子层结构如图所示，
请回答下列问题：
(1)若该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是________。
(2)若该微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是________。
(3)若该微粒的氧化性很弱，得到1个电子后变为原子，原子的还原性很强，这种微粒的符号是________。
(4)若该微粒的还原性很弱，失去1个电子后变为原子，原子的氧化性很强，这种微粒的符号是________。
解析：本题可根据18e－的微粒和微粒具有的性质进行推断，18e－的分子有Ar，阳离子有K＋、Ca2＋，K＋得到1个电子后变为钾原子，钾原子还原性很强；阴离子有Cl－、S2－等，Cl－失去1个电子后变为Cl原子，Cl原子的氧化性很强；S2－还原性很强，与Br2反应产生S单质。
答案：(1)Ar (2)S2－ (3)K＋ (4)Cl－
12．有A、B、C、D、E五种微粒。已知：
①当A微粒失去3个电子后，其电子层结构与氖原子相同；
②当B微粒得到1个电子后，其电子层结构与氩原子相同；
③C微粒带两个单位正电荷，核电荷数为12；
④D微粒有18个电子，当失去2个电子后显电中性；
⑤E微粒不带电，原子核中只有一个质子。
请回答：
(1)写出这五种微粒的化学符号：
A________，B________，C________，D________，
E________。
(2)B微粒的结构示意图为________________，C微粒的结构示意图为____________________。
(3)A的单质与EB溶液反应的离子方程式为__________________________。
解析：氖原子核外有10个电子，故A的核外有13个电子，A为铝原子；氩原子核外有18个电子，B微粒得到1个电子后核外有18个电子，故B为氯原子；C为Mg2＋；D微粒有18个电子，失去2个电子后显电中性，故D为S2－；E微粒不带电，原子核内只有一个质子，故E为氢原子。
答案：(1)Al Cl Mg2＋ S2－ H
(3)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
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微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用
学习目标 1.通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计，建立真实复杂系统中物质富集、分离、提取的基本思路。2．通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计，体会元素周期律、元素周期表在分析、解决实际问题中的价值。
海带提碘
1．I2的物理性质及检验方法
常温下，碘是紫黑色固体，微溶于水，易溶于有机溶剂，易升华。检验碘单质可以用淀粉溶液，淀粉遇碘单质变蓝色，也可以用四氯化碳溶液，碘单质溶于四氯化碳，溶液呈紫红色。
2．萃取和分液
(1)萃取：利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同，用一种溶剂(萃取剂)把溶质从原溶剂里提取出来的方法。
(2)分液：萃取后，将两种液体用分液漏斗分开，从而达到提取物质的目的。
(3)分液操作注意的问题：①分液漏斗使用前要检验是否漏水；②下层液体要从下口放出，上层液体要从上口倒出。
3．实验室里，从海带灰中提取碘单质包括浸取、过滤、氧化、萃取四个步骤。其中，将I－氧化为I2是提取的关键步骤。由元素周期表中元素性质的递变规律可知，为了将I－氧化成I2，可以加入氯水、溴水等氧化剂。
海带提碘的流程可表示如下：
4．反萃取法：将富集在有机溶剂中的单质利用化学转化法重新富集在水中的方法。
5．物质分离提纯的基本思路
1．(2019·南京高一检测)选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来，这种萃取剂应具备的性质是( )
A．不溶于水，且必须易与碘发生化学反应
B．不溶于水，且比水更容易使碘溶解
C．不溶于水，且必须比水密度大
D．不溶于水，且必须比水密度小
解析：选B。萃取剂与原溶剂不互溶，且更易溶解溶质。
2．(2019·邢台一中高一期中)海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：
下列有关叙述正确的是( )
A．碘元素在海水中也有游离态
B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2
C．操作A是结晶或重结晶
D．B是提纯操作，常用蒸馏或分馏
解析：选B。碘元素在海水中只有化合态，没有游离态，A错误；双氧水是绿色氧化剂，可以将碘离子氧化为碘单质，在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2，B正确；操作A是萃取，操作B是分液，然后才是利用蒸馏等操作来得到碘单质，C、D错误。
3．(2019·安徽高一期末)海带中含碘元素，从海带中提取碘有如下步骤：①加入足量双氧水(含稀硫酸)；②将海带焙烧成灰后加水搅拌；③加CCl4振荡；④用分液漏斗分液；⑤过滤。合理的操作顺序是( )
A．①②③④⑤ B．①③⑤②④
C．②⑤①③④ D．②①③⑤④
解析：选C。海带中提取碘：先将海带焙烧成灰，向海带灰中加水搅拌，再过滤，向滤液中加入足量氧化剂(如H2O2等)，然后加入CCl4振荡，最后用分液漏斗分液。即合理的操作顺序为②⑤①③④。
4．(2019·惠州高一检测)为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如下实验方案：
下列说法正确的是( )
A．①中反应的离子方程式：2I－＋H2O2===I2＋2OH－
B．②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C．③操作使用的是反萃取法，得到的上层溶液中含有I－和IO
D．操作Z的名称是加热
解析：选C。A项中加入稀硫酸，环境为酸性，不能生成OH－，故A错误；四氯化碳的密度比水大，②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口放出，故B错误；I2和浓NaOH溶液反应生成NaI和NaIO3，NaI和NaIO3的水溶液的密度比四氯化碳小，③操作是反萃取法，得到的上层溶液中含有I－和IO，故C正确；从含I2的悬浊液中得到I2固体，应该采用过滤的方法，故D错误。
5．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的流程如下：
(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：①____________，③__________；写出②的离子方程式：__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是________。
A．酒精 B．四氯化碳
C．醋酸 D．甘油
(3)为使海藻中I－转化为碘的有机溶液，实验室里有坩埚、烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器，还缺少的仪器是________________________________________________________________________。
解析：(1)为了从悬浊液中分离出I－，应采用过滤的方法；从I2的水溶液中把它提取出来，应采用萃取的方法。
(2)酒精、醋酸、甘油都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。
(3)萃取分液所缺少的仪器是分液漏斗，过滤所缺少的仪器是普通漏斗。
答案：(1)过滤 萃取 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
(2)B (3)分液漏斗、普通漏斗
海水提溴
1．溴是海水中非常重要的非金属元素，地球上99%的溴元素以Br－的形式存在于海水中，所以人们也把溴称为“海洋元素”。
2．常温常压下，溴是有挥发性的深红棕色液体，有刺激性气味；可溶于水，易溶于乙醇、四氯化碳等有机溶剂。
3．从海水中提取溴
(1)步骤：浓缩、氧化和提取。
(2)反应原理：离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2。
(3)空气吹出法：利用Br2的挥发性，通入空气和水蒸气，就可将Br2吹出。
海水提溴的流程
1．从海水中提取的溴约占世界溴年产量的1/3，从海水中提取溴的主要步骤可表示为( )
A．氧化→吸收→吹出
B．氧化→吹出→吸收
C．吹出→氧化→吸收
D．吹出→吸收→氧化
解析：选B。从海水中提取溴，先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质，再用空气和水蒸气吹出后用溶有二氧化硫的溶液吸收。所以主要步骤是氧化→吹出→吸收，B项正确。
2．下列说法不正确的是( )
A．图Ⅰ振荡后静置，上层溶液颜色变浅或消失
B．图Ⅱ所示装置为用酒精提取溴水中的溴
C．可用CCl4提取溴水中的Br2
D．检验Br－的存在时，在溶液中先加入氯水再加入CCl4，振荡、静置，观察下层溶液是否显橙红色
解析：选B。A正确，Br2能与NaOH反应：Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O，上层溶液颜色变浅或消失；B不正确，酒精易溶于水，不能用酒精萃取溴水中的溴；C正确，可以用CCl4萃取溴水中的溴；D正确，2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，CCl4密度比水大，Br2溶于CCl4，所以下层显橙红色。
3．从海水中提取部分物质的过程如图所示：
下列有关说法正确的是( )
A．过程①中除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，加入药品的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
B．由“母液→Mg”一系列变化中未涉及氧化还原反应
C．工业上一般用金属钠与无水MgCl2反应制取Mg单质
D．反应③和⑤均可由下列反应实现：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，该反应属于置换反应
解析：选D。A不正确， Na2CO3溶液应在BaCl2溶液的后面加入，因为加入过量的BaCl2溶液后，过量的Ba2＋需用CO除去；B不正确，由无水MgCl2制取镁的反应是氧化还原反应；C不正确，工业上用电解熔融MgCl2的方法制取镁；D正确，采用Cl2做氧化剂氧化Br－提取Br2。
4．空气吹出法是目前海水提溴的主要方法之一。海水提溴的流程如图所示：
(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是_________________________
________________________________________________________________________。
(2)步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步骤⑧中蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。所用主要仪器的名称是________。
(4)步骤①②之后并未直接用含Br2的海水进行蒸馏得到液溴，而是经过步骤③④⑤后再蒸馏，这样操作的原因是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，是因为在酸性溶液中Cl2、Br2与水的反应受到抑制。(2)步骤⑥的蒸馏过程中，温度过高，会产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出。(3)根据信息，步骤⑧得到液溴和溴水的混合物，且它们的相对密度相差很大，因此采用分液的方法进行分离，所用的主要仪器是分液漏斗。(4)步骤③④⑤的过程实际上是Br2的浓缩富集过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比，富集后再蒸馏含溴的溶液效率更高，消耗能量更少，成本降低。
答案：(1)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
(2)温度过高，产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气增多；温度过低，溴不能完全蒸出
(3)分液漏斗
(4)步骤③④⑤实际上是Br2的浓缩富集过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比，富集后再蒸馏含溴的溶液效率更高，消耗能量更少，成本降低
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章末整合提升
一、元素周期表中的重要规律
1．最外层电子数规律
(1)最外层电子数为1的元素：主族(ⅠA族)、副族(ⅠB族)、Ⅷ族部分元素等。
(2)最外层电子数为2的元素：主族(ⅡA族)、副族(ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅦB族)、0族(He)、Ⅷ族(Fe、Co等)。
(3)最外层电子数在3～7之间的元素一定是主族元素。
(4)最外层电子数为8的元素：0族(He除外)。
2．数目规律
(1)元素种数最多的是ⅢB族(32种)。
(2)同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差有以下三种情况：第2、3周期(短周期)相差1；第4、5周期相差11；第6、7周期相差25。
(3)同主族相邻元素的原子序数
ⅠA、ⅡA族，下一周期元素的原子序数＝上一周期元素的原子序数＋上一周期元素的种数；
ⅢA～ⅦA族，下一周期元素的原子序数＝上一周期元素的原子序数＋下一周期元素的种数。
具体如下表所示：
ⅠA、ⅡA族 ⅢA～ⅦA族
周期序数 原子序数差 周期序数 原子序数差
2、3 8 2、3 8
3、4 3、4 18
4、5 18 4、5
5、6 5、6 32
6、7 32 6、7
3.化合价规律
(1)同周期元素主要化合价：最高化合价由＋1价→＋7价(O、F除外，稀有气体元素化合价为0)递变、最低化合价由－4价→－1价递变。
(2)关系式：最高化合价＋|最低化合价|＝8；最高化合价＝主族序数＝最外层电子数(O、F除外)。
(3)除Ⅷ族元素外，原子序数为奇(偶)数的元素，元素所在族的序数及主要化合价也为奇(偶)数。
4．分界线规律
位于金属与非金属分界线右上方的元素为非金属元素，左下角为金属元素(H除外)。分界线附近的元素一般既有金属性，又有非金属性。
5．半径大小规律
(1)原子半径：同主族——从上到下逐渐增大；同周期——从左到右逐渐减小(0族元素除外)。
(2)离子半径：同主族——同价离子从上到下逐渐增大；同周期——阴离子半径大于阳离子半径；具有相同电子层结构的离子——核电荷数越大，离子半径越小。
(3)同种元素的各种微粒，核外电子数越多，半径越大；核外电子数越少，半径越小。
【针对训练】
1．2019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：W＜X
B．常温常压下，Y单质为固态
C．气态氢化物热稳定性：Z＜W
D．X的最高价氧化物的水化物是强碱
解析：选D。由题中信息和图示可知W位于第2周期，X、Y、Z位于第3周期，结合W与X的最高化合价之和为8，且族序数相差2，可知X为Al，W和Z分别为N和P，Y为Si。原子半径：N2．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是( )
A．X的简单氢化物的热稳定性比W的强
B．Y的简单离子与X的简单离子具有相同的电子层结构
C．ZX2可使湿润的紫色石蕊试纸先变红后褪色
D．Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期
解析：选C。由题知，W为氮，X为氧，Y为钠，Z为硫。同周期元素从左至右，简单氢化物的热稳定性逐渐增强，H2O的热稳定性比NH3的强，A项正确；氧离子(O2－)和钠离子(Na＋)核外都有10个电子，B项正确；SO2能使湿润的紫色石蕊试纸变红，但不能使其褪色，C项错误；氧、硫位于同主族，钠、硫位于同周期，D项正确。
二、解答短周期元素推断题时的主要“题眼”
1．位置与结构
(1)只由质子和电子构成的元素原子是H(H)。
(2)最高正价不等于族序数的元素是O、F。
2．含量与物理性质
(1)地壳中含量最多的元素是O，其次是Si。
(2)地壳中含量最多的金属元素是Al。
(3)其氢化物中氢元素质量分数最高的元素是C。
(4)其单质为天然物质中硬度最大的元素是C。
(5)其气态氢化物最易溶于水的元素是N。
(6)其氢化物沸点最高的非金属元素是O。
(7)常温下，其单质是有色气体的元素是F、Cl。
(8)所形成的化合物种类最多的元素是C。
(9)在空气中，其最高价氧化物的含量增加会导致温室效应的元素是C。
(10)密度最小的金属单质是Li。
(11)其最高价氧化物的水化物酸性最强的元素是Cl。
(12)常温下其单质呈液态的非金属元素是Br。
3．化学性质与用途
(1)单质与水反应最剧烈的非金属元素是F。
(2)其气态氢化物与最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素是N。(NH3＋HNO3 === NH4NO3)
(3)常温下，其气态氢化物与其低价氧化物能反应生成该元素的单质的元素是S。(2H2S＋SO2=== 3S↓＋2H2O)
(4)形成氧化物最多的元素是N。
(5)其气态氢化物水溶液可雕刻玻璃的元素是F。
(6)其两种同素异形体对人类生存都非常重要的元素是O(臭氧层被称为“地球的保护伞”)。
(7)能与强碱溶液反应的单质是Al、Si、Cl2。
(8)最高价氧化物对应的水化物具有两性的元素是Al。
【针对训练】
3．有六种短周期元素A、B、C、D、E、F，原子序数依次增大。在周期表中，A的原子半径最小，B元素的原子最外层电子数是内层电子数的两倍，C为地壳中含量最多的元素，D是原子半径最大的短周期主族元素，D的单质燃烧时呈现黄色火焰，D的单质在加热条件下与C的单质充分反应，可以得到与E的单质颜色相同的固态化合物。D与F形成的化合物DF是常用的调味品。试根据以上叙述回答下列问题：
(1)写出下列元素名称：
A________，B________，C__________，D__________。
(2)E在元素周期表中的位置：________________。
(3)F的离子结构示意图：______________。
(4)C、D按原子个数比1∶1组成的一种化合物与水发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)能说明E的得电子能力比F________(填“强”或“弱”)的事实是________________________________________________________________________(举一例)。
解析：据“A的原子半径最小”知A为氢元素；据“C为地壳中含量最多的元素”知C为氧元素，则B为第2周期元素，原子结构为?，所以B为碳元素；据“D是原子半径最大的短周期主族元素”知D为钠元素，Na在O2中燃烧生成的Na2O2为淡黄色，所以E为硫元素；据原子序数大于E和“D与F形成的化合物DF是常用的调味品”知F为氯元素。
答案：(1)氢 碳 氧 钠
(2)第3周期ⅥA族
(3) ,?
(4)2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑
(5)弱 氯气能从硫化钠溶液中置换出硫(答案合理即可)
4．a、b、c、d、e五种短周期元素的原子序数逐渐增大。a为非金属元素，且a、e同主族，c、d为同周期的相邻元素。e原子的质子数等于c、d原子最外层电子数之和。b原子最外层电子数是内层电子数的2倍。c的氢化物分子由四个原子构成。试推断：
(1)写出b元素在周期表中的位置：__________。
(2)e的氧化物中，符合阴、阳离子个数比为1∶2的氧化物的化学式为__________。
(3)b和d相比，非金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列事实能证明这一结论的是________。
A．常温下，b的单质呈固态，d的单质呈气态
B．d的氢化物的稳定性强于b的氢化物
C．b与d形成的化合物中，b呈正价
D．d的氢化物的沸点高于b的氢化物
解析：根据“b原子最外层电子数是内层电子数的2倍”可推断b元素为碳，根据“c的氢化物分子由四个原子构成”可推断c元素为氮，则d元素为氧，e元素为钠，a元素为氢。
答案：(1)第2周期ⅣA族
(2)Na2O2、Na2O
(3)O BC
三、元素“位”“构”“性”三者的关系及应用
1．“位”“构”“性”三者的关系
2．元素“位”“构”“性”三者关系的应用
利用三者的关系，可以比较或推断某些元素的性质，如
(1)比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、氢化物的稳定性等。
(2)比较同周期元素及其化合物的性质。
(3)比较不同周期、不同主族元素的性质(找出参照元素)。
(4)推断一些相对较陌生的元素的某些性质。
【针对训练】
5．短周期元素X、Y、Z，其中X、Y位于同一主族，Y、Z位于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列比较中正确的是( )
A．元素非金属性：Z>Y>X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y
C．原子半径：ZD．气态氢化物的稳定性：Z解析：选D。X、Y、Z是3种短周期元素，X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，则X有2个电子层，最外层电子数为6，故X为氧元素；X、Y位于同一主族，故Y为硫元素；Y、Z处于同一周期，Z原子的核外电子数比Y少1，则Z原子的核外电子数为15，故Z为磷元素。同周期元素自左而右非金属性逐渐增强，同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，所以非金属性：PS>O，即Z>Y>X，故C错误；非金属性：P6．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的盐中，T元素只能存在于阳离子中
解析：选D。根据“T所处的周期序数与族序数相等”可推断T为铝元素，Q、R、W依次为硅、氮和硫元素。R和Q的最简单气态氢化物的热稳定性：NH3>SiH4；最高价氧化物对应水化物的酸性：H2SiO3Si>N；含Al的盐中，Al元素还可以存在于阴离子[Al(OH)4]－中，因此D项是错误的。
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