(共68张PPT)
第2课时 元素周期表
一、元素周期表
1.发展历程
必备知识·自主学习
2.编排原则
(1)横行:_____________,每个横行称为一个周期。
(2)纵列:_________________,每个纵列称为一个族(第Ⅷ族除外)。
3.周期表的结构
(1)周期(即横行):
__个横行,__个周期。
(2)族:___个纵列,___个族,分为___族、___族、____族和__族。
电子层数相同
最外层电子数相同
7
7
18
16
主
副
VⅢ
0
4.常见族的别称
族
别名
第ⅠA族(除氢外)
碱金属元素
第ⅦA族
卤族元素
0族
稀有气体元素
【自主探索】
1.在元素周期表中的七主七副一八一零族的含义是什么?
提示:七个主族七个副族一个第八族一个零族。
2.周期的序数、主族序数分别等于什么?
提示:周期的序数等于元素原子的电子层数,主族序数等于元素原子的最外层电子数。
3.在元素周期表中的第1、3、5、7、9、11、13、17纵列分别表示哪些族?
提示:第1列是ⅠA,第3、5、7列分别是ⅢB、ⅤB、ⅦB,第9列是Ⅷ,第11列为ⅠB,第13、17列分别表示ⅢA、ⅦA。
二、碱金属元素
1.碱金属:在元素周期表中,第ⅠA族除氢外的元素,都是金属元素,且它们对应
的碱都是强碱,所以称为碱金属。
2.原子结构
(1)碱金属元素的原子最外层电子数都是__。
(2)碱金属元素的原子随核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐_____,原子半径逐渐
_____。
3.与水反应
碱金属元素随核电荷数的增加,_______逐渐增强。
1
增多
增大
金属性
【自主探索】
社会生产、科学研究和国防建设等部门,对时间的要求就高得多。它们要求时间要准到千分之一秒,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,写出反应的方程式并判断CsOH的碱性强弱。
提示: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。
三、卤族元素
1.卤族元素:指周期表中第ⅦA族元素。包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),简称卤素。
2.原子结构
元素名称
氟(F)
氯(Cl)
溴(Br)
碘(I)
原子序数
9
17
35
53
最外层电子数
7
7
7
7
电子层数
2
3
4
5
结论:卤族元素原子的最外层电子数为7,但电子层数不同,其变化规律是随着原子序数增大,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大。
3.卤素单质间的置换反应
(1)Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由_______,相应卤素离子的还原性___
_______。
(2)卤族元素随核电荷数的增加,_________逐渐减弱。
强到弱
由
弱到强
非金属性
【自主探索】
砹,原子序数85,是一种人工放射性元素,化学符号源于希腊文“astator”,原意是“改变”。1940年美国科学家科森得到了砹。砹是原子序数最大的卤族元素,根据卤素性质的递变规律,回答下列问题:
(1)推测砹在元素周期表中的位置____________。?
(2)与H2化合能力:At2________I2?
(3)预测砹单质的氧化性比碘单质的氧化性______(填“弱”或“强”)。?
(4)砹原子的最外电子层上有________个电子。?
提示:(1)第七周期ⅦA族 (2)< (3)弱 (4)7
关键能力·合作学习
知识点一 元素周期表?
1.周期表的结构
(1)周期(7个横行,7个周期)
2
8
8
18
18
32
32
2
10
18
36
54
短周期
长周期
序号
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
__
__
__
___
___
___
___
0族元素
原子序数
__
___
___
___
___
86
118
(2)族
2.等量关系式
(1)周期序数=原子的核外电子层数
(2)主族序数=原子的核外最外层电子数=最高正价=8-|最低负价|。
【合作探究】
1.(思维升华)在元素周期表中,根据所学知识,以铝为例,你能从元素所在的单元格中获得该元素的哪些信息?并写出相应内容所代表的信息。(宏观辨识与微观探析)
提示:能获得该元素的原子序数、元素名称、元素符号和相对原子质量等信息。
2.(情境应用)在元素周期表中含元素种类最多的族是哪一族?形成化合物种类最多的族是哪一族?(证据推理与模型认知)
提示:ⅢB ⅣA
3.同一周期的第ⅡA族、第ⅢA族的两种元素的原子序数相差多少?(证据推理与模型认知)
提示:第2、3周期时相差1;第4、5周期时相差11;第6、7周期时相差25。
【典例示范】
【典例】如图为元素周期表中前四周期的一部分,若B元素的核电荷数为x,则这
五种元素的核电荷数之和为( )
A.5x+10
B.5x
C.5x+14
D.5x+16
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:
(1)熟记元素周期表的结构。
(2)同主族元素的原子序数的差值。
【解析】选A。分析如下:
【方法导引】
原子序数的奇偶关系
(1)原子序数是奇数的主族元素,其所在主族序数必为奇数。
(2)原子序数是偶数的主族元素,其所在主族序数必为偶数。
(3)同主族元素的原子序数差的关系
①位于过渡元素左侧的主族元素,即ⅠA族、ⅡA族元素,同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素的种数。
②位于过渡元素右侧的主族元素,即ⅢA族～ⅦA族元素,同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素的种数。例如,氯和溴的原子序数之差为35-17=
18(溴所在第4周期所含元素的种数)。
(4)离子电子层结构相同的“阴上阳下”:
具有相同电子层结构的离子,如a
、bYn+、cZ(n+1)-、dMn-的电子层结构相同,
在周期表中位置关系为:
则它们的原子序数关系为a>b>d>c。
……
cZ
dM
bY
aX
……
【母题追问】(1)若A、B、C、D、E五种元素的最外层电子数之和是30,则元素A是__________。?
(2)若D元素的原子最外层电子数是周期序数的2倍,则元素A的最高价氧化物对应的水化物的化学式是_____________。?
提示:(1)磷或P (2)Al(OH)3
【素养训练】
1869年,俄国化学家门捷列夫给元素设计并建造了个新家——元素周期表,具有相同电子层数的元素被分在了同一个楼层上(同周期),具有相似性质的一个家族(同族)的元素分在了同一个单元。你瞧,元素们正在忙忙碌碌、高高兴兴地搬进新家呢!
结合元素周期表回答下列问题:
(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边
界。
(2)表中所列元素,属于短周期元素的有______(填字母,下同),属于主族元素的
有______;g元素位于______周期_____族;i元素位于第______周期______族。?
【解析】(1)根据元素周期表的结构知:第一周期有2种元素,第二、三周期均有8种元素,分列于第1、2、13～18列,第四、五、六、七周期为长周期,包括1～18列。由此可画出周期表的边界。
(2)画出周期表的边界,对照周期表,很容易找出各元素在周期表中的位置。
答案:(1)
(2)a、b、c、d、e、f、g
a、b、c、d、e、f
三 0
四
ⅡB
知识点二 碱金属元素?
1.物理性质:随着原子序数的递增,碱金属单质的密度逐渐增大(钾反常),熔、沸点逐渐降低。
2.化学性质
(1)相似性:碱金属原子都容易失去最外层的一个电子,化学性质活泼,它们的单质都具有较强的还原性,它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R+2H2O====2ROH+H2↑(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。
②与O2的反应越来越剧烈,产物更加复杂,如Li与O2反应只能生成Li2O,Na与O2反应还可以生成
Na2O2,而K与O2反应能够生成KO2等。
③与H2O的反应越来越剧烈,如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸,Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。
④最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。
即碱性:LiOH
【合作探究】
1.(思维升华)碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中重要的元素。试推测Fr的原子半径比铯大还是小?FrOH是强碱还是弱碱?钫能否与水反应?
提示:Fr的原子半径比铯大;FrOH是强碱;钫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。
2.(情境应用)烟花的颜色是由于不同金属灼烧,发生焰色反应颜色不同造成的。
碱金属灼烧时火焰呈现特殊颜色。
(1)Li在空气中加热时的产物是什么?
提示:Li2O。
(2)碳酸铯受热能分解吗?
提示:碱金属的碳酸盐很稳定,受热难分解。
(3)根据钠、钾单质及其化合物的性质推测氯化铯和碳酸铯能溶于水吗?
提示:能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性,依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水推测CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。
【典例示范】
【典例】下列各组比较不正确的是
( )
A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B.还原性:K>Na>Li,故Na可以从LiCl溶液中置换出金属锂
C.熔、沸点:Li>Na>K
D.碱性:LiOH【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)Na、K都是很活泼的金属,易与H2O反应。
(2)碱金属单质性质的相似性和递变性。
【解析】选B。锂的活泼性比钠弱,与水反应不如钠剧烈,A正确;Na不能置换出LiCl溶液中的Li,而是先与H2O反应,B错误;碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,C正确;碱性:LiOH【母题追问】
(1)锂、钠、钾、铷、铯各1
g分别与足量的水反应,其中反应最剧烈的金属是______。?
提示:铯。碱金属元素从Li到Cs金属性依次增强,故反应最剧烈的金属是Cs。
(2)锂、钠、钾、铷、铯各1
g分别与足量的水反应,相同条件下,放出氢气的体积最大的是______。?
提示:锂。等质量的碱金属与足量的水反应,摩尔质量越小与水反应放出H2越多,锂放出H2最多。
【方法导引】
碱金属元素性质的递变规律
(1)从原子结构角度认识
(2)对碱金属元素Li、Na、K、Rb
①熔点由高到低的顺序为Li>Na>K>Rb。
②金属性由强到弱的顺序为Rb>K>Na>Li。
③单质的还原性由强到弱的顺序为Rb>K>Na>Li。
④对应阳离子的氧化性由强到弱的顺序为Li+>Na+>K+>Rb+。
⑤最高价氧化物对应水化物的碱性由弱到强的顺序为LiOH⑥与酸或水反应的剧烈程度为Rb>K>Na>Li。
【素养训练】
钾与水剧烈反应,甚至在冰上也能着火,生成氢氧化钾和氢气,反应时放出的热量能使金属钾熔化,并引起钾和氢气燃烧。
(1)钾失火,应采取什么方法灭火?
提示:用沙土、石棉等覆盖。
(2)钾燃烧时为什么看到的是黄色火焰而不是紫色火焰?
提示:生产生活中常见物质中大多数含有钠元素,其焰色反应为黄色,黄色能掩盖紫色。
知识点三 卤族元素?
1.物理性质:卤族元素的单质都是双原子分子,它们的物理性质随核电荷数的增
大,卤素单质的颜色变深,熔点、沸点、密度依次递增。
2.化学性质:
(1)相似性(X表示卤族元素)
卤素原子都容易得到一个电子使其最外层达到8个电子的稳定结构,它们的单质
都是活泼的非金属单质,都具有较强的氧化性,氟单质的氧化性最强。
①与H2反应:X2+H2
2HX。
②与活泼金属(如Na)反应:2Na+X2
2NaX。
③与H2O反应
a.X2+H2O====HX+HXO(X=Cl、Br、I);
b.2F2+2H2O====4HF+O2。
④与NaOH溶液反应:X2+2NaOH====NaX+NaXO+H2O(X=Cl、Br、I)。
(2)递变性(X表示卤族元素)
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,卤素原子得电子的能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
②与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强,即:稳定性:HF>HCl>HBr>HI;还原性:HF③卤素单质与变价金属(如Fe)反应时,F2、Cl2、Br2生成高价卤化物(如FeX3),而I2只能生成低价卤化物(如FeI2)。
④最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱,即酸性:HClO4>HBrO4>HIO4,HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。
【合作探究】
1.(思维升华)试比较F、Cl、Br、I对应氢化物的稳定性,据此,能否判断F、Cl、Br、I非金属性的强弱?(证据推理与模型认知)
提示:能。稳定性HF>HCl>HBr>HI;氢化物的稳定性越强,则对应元素的非金属性越强,即非金属性强弱顺序为F>Cl>Br>I。
2.(教材二次开发)氯气能从NaBr溶液中置换出Br2,F2比Cl2活泼,F2能否从NaBr溶液中置换出Br2?(证据推理与模型认知)
提示:不能;F2能与NaBr溶液中的水反应生成HF和O2,不能从NaBr溶液中置换出Br2。
3.(情境应用)1826年,法国的一位青年波拉德把海藻烧成灰,用热水浸取,再往里通氯气,这时,就得到紫黑色的固体——碘晶体。他发现在提取后的母液底部,总沉着一层深褐色的液体,这液体具有刺鼻的臭味。详细地进行研究后证明,这深褐色的液体,是一种人们还未发现的新元素。
(1)写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。(宏观辨识与微观探析)
提示:Cl2+2Br-====Br2+2Cl-,Cl2+2I-====I2+2Cl-。
(2)比较Cl-、Br-、I-的还原性强弱,并从原子结构角度解释原因。(宏观辨识与微观探析)
提示:Cl-、Br-、I-的还原性:Cl-【典例示范】
【典例】下列对卤素的说法不符合递变规律的是
( )
A.F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
C.F-、Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强
D.卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅,密度增大
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)卤族元素性质上的相似性和递变性。
(2)卤族元素在性质上的特殊性。
【解析】选D。从F→I,原子半径依次增大,单质氧化性逐渐减弱,阴离子的还原性逐渐增强,氢化物的稳定性逐渐减弱,卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变深,密度也增大。
【母题追问】(1)按HF、HCl、HBr、HI的酸性如何变化?
提示:按HF、HCl、HBr、HI的酸性逐渐增强。
(2)碘单质有什么特殊性质?
提示:淀粉遇碘变蓝。
【方法导引】
卤族元素性质的递变规律
(1)从原子结构角度认识
(2)对卤族元素F、Cl、Br、I
①单质熔点由高到低的顺序为I2>Br2>Cl2>F2。
②非金属性由强到弱的顺序为F>Cl>Br>I。
③单质的氧化性由强到弱的顺序为F2>Cl2>Br2>I2。
④对应简单阴离子还原性由强到弱的顺序为I->Br->Cl->F-。
⑤氢化物的稳定性由强到弱的顺序为HF>HCl>HBr>HI。
⑥与H2反应的剧烈程度为F2>Cl2>Br2>I2。
⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>HBrO4>HIO4。
【素养训练】
氟是一种反应性能极高的元素,被称为“化学界顽童”。但氟一旦与其他元素结合,就会成为耐热、难以被药品和溶剂侵蚀的具有“高度安全性能”的化合物。
(1)卤素单质中氧化性最强的是哪种单质?
提示:F2。
(2)F在化合物中有无正价?
提示:F在化合物中只显示-1价,无正价。
【课堂小结】
三言两语话重点
(1)元素周期表结构:七个周期、18个纵列。
(2)必记的性质:
①随着原子序数的递增,碱金属元素的金属性逐渐增强。
②随着原子序数的递增,卤族元素的非金属性逐渐减弱。
③同主族的元素,随着原子序数的递增,金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。
课堂检测·素养达标
1.(双选)可能存在的第119号未知元素,属于第ⅠA族元素,有人称为“类钫”。根据周期表中同族元素的相似性,下列有关“类钫”的预测中错误的是
( )
A.“类钫”原子半径大于铯
B.“类钫”与O2加热反应只能生成一种氧化物
C.“类钫”在化合物中是+1价
D.“类钫”与水反应比Na与水反应缓慢
【解析】选B、D。碱金属元素从上到下原子半径逐渐增大,A正确;与O2反应的产物比钠反应的产物更加复杂,B错误;“类钫”位于第ⅠA
族,在化合物中的化合价为+1价,C正确;同主族元素随着核电荷数的增加,金属性逐渐增强,和水反应的激烈程度增加,D错误。
2.下列原子序数所代表的元素中,全部属于主族元素的一组是
( )
A.22、26、11
B.13、15、35
C.29、34、16
D.18、12、14
【解析】选B。A项中22、26号元素和C项中的29号元素均为过渡元素;D项中的18号元素为0族元素。
3.周期表中16号元素和4号元素的原子相比较,下列数据中前者是后者的3倍的是
( )
A.电子数
B.最外层电子数
C.电子层数
D.周期数
【解析】选B。原子序数等于核外电子数,周期数等于电子层数,故电子数倍数是4,最外层电子数倍数是3,电子层数即周期数的倍数是1.5。
4.下列有关卤族元素的说法中,正确的是
( )
A.酸性:HFO4>HClO4
B.最外层电子数:Br>I
C.密度:Cl2>Br2
D.热稳定性:HBr>HI
【解析】选D。氟元素无正价,无最高价含氧酸,A错误;卤族元素的最外层电子数都是7,B错误;随着原子序数的增大,卤族元素单质的密度逐渐增大,氢化物的稳定性逐渐减弱,C错误,D正确。
【补偿训练】
(教材二次开发·教材习题改编)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,碱金属的性质呈增大趋势,而碱
金属单质的熔、沸点随核电荷数的增大而降低。
【素养新思维】
5.元素周期表中有多个分区,下图是元素周期表中的五个分区示意图。
请根据此图示,完成下列几个思考问题:
(1)d区和ds区属于过渡元素区,全部属于副族元素,这种说法正确吗?为什么?
提示:不正确。d区和ds区属于过渡元素区的说法是正确的,但是并非均是副族元素,其中还含有Ⅷ族。
(2)s区和p区均属于主族元素区的说法正确吗?
提示:不正确。p区中最后一个纵列是0族元素,不是主族元素。
(3)“s区全部都是金属元素”对吗?为什么?
提示:不正确。s区中有H元素,属于非金属元素。
(4)同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序数一定相差1吗?
提示:不一定,第2、3周期相差1;第4、5周期相差11;第6,7周期相差25。
【补偿训练】
下表为元素周期表的一部分。
族
周期
Ⅰ
A
Ⅱ
A
Ⅲ
A
Ⅳ
A
Ⅴ
A
Ⅵ
A
Ⅶ
A
1
①
2
②
⑤
3
③
⑥
4
④
⑦
(1)表中元素________的非金属性最强;元素__________的金属性最强;元素__________的单质在室温下呈液态(填写元素符号)。?
(2)表中元素③的原子结构示意图是__________。
(3)表中元素⑥、⑦氢化物的稳定性顺序为____________>____________(填写化学式,下同)。
(4)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸的分子式是________________。
提示:(1)F
K Br (2)
(3)HCl
HBr (4)HClO4?(共50张PPT)
第3课时 元素周期表的应用
元素周期表的应用
1.元素金属性与非金属性递变规律
(1)同周期(从左到右),核电荷数逐渐增大,原子半径逐渐_____,失电子能力减
弱,得电子能力增强,____________________________。
(2)同主族(自上而下),核电荷数逐渐增大,原子半径逐渐_____,失电子能力增
强,得电子能力减弱,____________________________。
(3)元素周期表中左下方是金属性最强的元素___,右上方是非金属性最强的元
素___。碱性最强的是_____,酸性最强的含氧酸是_____。
必备知识·自主学习
减小
元素金属性减弱,非金属性增强
增大
元素金属性增强,非金属性减弱
铯
氟
CsOH
HClO4
2.金属元素与非金属元素的分区
(1)分界线的划分
请填写出图中序号所表示的内容:
①_____
②_____
③_____
④_____
⑤___
⑥___⑦_____
⑧_______
(2)分界线附近元素的性质:既能表现出一定的_______,又能表现出一定的___
_______。
增强
增强
增强
增强
Al
Si
金属
非金属
金属性
非
金属性
3.元素周期律和元素周期表的应用
(1)根据元素在周期表中的位置推测其_________和_____。
(2)根据元素的_________推测它在周期表中的位置。
(3)指导新元素的发现及预测它们的_______________。
(4)指导其他与化学相关的科学技术。
①在周期表中___________________,可以找到半导体材料。
②在_________中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
③在元素周期表的___________________,寻找制备农药的元素。
原子结构
性质
原子结构
原子结构和性质
金属与非金属分界处
过渡元素
氟、氯、硫、磷附近
【自主探索】
铊位于第六周期第ⅢA族,铊元素在研究光导纤维、催化剂和超导材料等方面具有重要作用。在第二次世界大战期间,氯化铊的混合晶体就曾被用来传送紫外线,深夜进行侦察敌情或自我内部联络。元素铊的相关信息如图所示。根据卡片信息回答下列问题:
请预测:
(1)铊单质的颜色可能是:________。?
(2)铊单质的熔点比Al________。?
(3)铊的最高价氧化物对应水化物的碱性比氢氧化铝强还是弱?请说明理由。
【解析】(1)铝单质是银白色的,故铊的颜色可能是银白色。(2)同主族金属单质的熔点从上到下逐渐降低,故铊单质的熔点比Al低。(3)铊的最高价氧化物对应水化物的碱性比氢氧化铝强,因为铊的金属性比铝强。
答案:(1)银白色 (2)低 (3)铊的最高价氧化物对应水化物的碱性比氢氧化铝强,因为铊的金属性比铝强。
关键能力·合作学习
知识点 元素周期表的应用?
1.元素“位”“构”“性”之间的关系图
2.元素的原子结构与元素在周期表中的位置关系
3.原子结构与元素性质的关系
4.元素性质与元素在周期表中位置的关系
【合作探究】
1.(思维升华)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?(宏观辨识与微观探析)
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。
2.(情境应用)把雄黄酒洒在墙角、床底等处,可以驱虫,清洁环境。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
外第ⅥA族元素Se在生活中有广泛应用。
砷元素的最高价态是几价?试比较As、Se的氢化物哪个热稳定性强。(科学探究
与创新意识)
提示:+5价;H2Se。
【典例示范】
【典例】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的具有相同的电子层结构
C.Z与X的最高正价相同
D.Z与X属于同一主族,与Y属于同一周期
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)元素金属性、非金属性的判断依据;
(2)同周期的元素性质的递变。
【解析】选C。原子半径是所有短周期主族元素中最大的,Y为Na,由“W的简单氢化物可用作制冷剂”知W为N,“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”可知该盐为Na2S2O3,则X为O,Z为S。X的简单氢化物为H2O,W的简单氢化物为NH3,H2O的热稳定性比NH3强,A正确;Y的简单离子为Na+,X的简单离子为O2-,Na+与O2-电子层结构相同,B正确;氧元素没有最高正价,C错误;S与O属于同一主族,S与Na属于同一周期,D正确。
【规律方法】
1.主族元素性质的特殊性:
碳
形成化合物最多的元素;单质是自然界硬度最大的物质的元素;气态
氢化物中含氢质量分数最大的元素
氮
空气中含量最多的元素;气态氢化物的水溶液呈碱性的元素
氧
地壳中含量最多的元素;气态氢化物的沸点最高的元素;氢化物在通
常状况下呈液态的元素
铝
地壳中含量最多的金属元素;最高价氧化物及其水化物既能与强酸反
应,又能与强碱反应
氟
最活泼的非金属;无正价的元素;无含氧酸的非金属元素;无氧酸可
腐蚀玻璃的元素;气态氢化物最稳定的元素;阴离子的还原性最弱的
元素
铯
与水反应最激烈的金属元素,最活泼的金属元素;最高价氧化物的水
化物碱性最强的元素;阳离子氧化性最弱的元素
2.熟记元素周期表中金属性、非金属性的递变规律:解答元素推断的题时,可以按元素周期表的位置写出常考元素,标出金属性、非金属性的相对强弱,做题时可快速做出判断。如图:
【母题追问】(1)元素W3-、X2-与Y+的半径由大到小的顺序是_____________
___________。?
提示:N3-、O2-、Na+。电子层数相同,核电荷数越大半径越小。
(2)题干四种元素中,有一种元素的最高价氧化物对应的水化物与该元素的氢化物可以形成一种盐,其化学式为____________。?
提示:NH4NO3。元素W是氮元素,最高价氧化物的水化物是硝酸,氢化物是氨气,二者反应生成的是硝酸铵,是一种盐。
【素养训练】
奥地利首都维也纳一家矿场监督牟勒是第一个提取出碲的人。1782年牟勒从一种被当地人称为“奇异金”的矿石中提取出碲。
Te与O、S同主族。
(1)碲单质是什么状态的物质?说明理由。
提示:固态。同主族非金属单质的熔点逐渐升高,硫单质是固体,故碲单质也是固体。
(2)碲的常见化合价有哪些?
提示:-2、+4、+6。
(3)碲单质有可能是半导体吗?并说明理由。
提示:可能是半导体。碲位于分界线附近,具有一定的金属性和非金属性。
【补偿训练】
制冷剂是一种易被压缩、液化的气体,液化后在管内循环,蒸发时吸收热量,使环境温度降低,达到制冷的目的。人们曾采用乙醚、NH3、CH3Cl等作制冷剂,但它们不是有毒就是易燃,于是科学家根据元素性质的递变规律开发出了新的制冷剂。
根据已有知识,某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下:
(1)氢化物的易燃性探究:
若易燃性:SiH4>PH3>H2S>HCl,请分析CH4、NH3、H2O、HF的易燃性。
提示:CH4>NH3>H2O>HF。Si、P、S、Cl位于同周期,氢化物易燃性从左到右逐渐减弱,故C、N、O、F的氢化物易燃性逐渐减弱。
(2)化合物的毒性探究:
若毒性:PH3>NH3,CCl4>CF4,请预测H2S与H2O、CS2与CO2的毒性强弱。
提示:H2S>H2O、CS2>CO2。N与P、F与Cl同主族,结合毒性:PH3>NH3,CCl4>CF4,可知同主族元素形成的结构相似的化合物毒性从上到下增强,故毒性:H2S>H2O、CS2>CO2。
(3)科学家发现结构类似的物质的沸点与相对分子质量的大小有关。已知CCl4的沸点为76.8
℃,CF4的沸点为-128
℃,新的制冷剂的沸点范围应介于二者之间,经过较长时间的反复实验,发现了制冷剂CF2Cl2(氟利昂),然而这种制冷剂造成了当今的环境问题。这个环境问题是什么?
提示:大气臭氧层出现空洞。
(4)在制冷剂的发现中虽然造成了环境问题,但求助于周期表中元素及其化合物的性质变化趋势开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。在上述探究中主要分析了物质的哪些性质变化规律?
提示:易燃性、毒性、沸点。
【课堂小结】
三言两语话重点
1.必记周期表的三个应用
(1)在周期表中金属与非金属分界处,可以找到半导体材料。
(2)在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
(3)在元素周期表的氟、氯、硫、磷附近,寻找制备农药的元素。
2.“位”“构”“性”之间的关系
课堂检测·素养达标
1.(双选)根据元素周期律和元素周期表,下列推断不合理的是
( )
A.第35号元素的单质在常温常压下是液体
B.位于第四周期第ⅤA族的元素为金属元素
C.第84号元素的最高化合价是+7
D.第七周期0族元素的原子序数为118
【解析】选B、C。35号元素是溴元素,单质Br2在常温常压下是红棕色的液体,A合理;第四周期第ⅤA族的元素是砷元素(As),为非金属元素,B不合理;第84号元素位于第六周期ⅥA族,为钋元素(Po),由于最高正价等于主族序数,所以该元素最高化合价是+6,C不合理;第七周期0族元素是第七周期最后一个元素,原子序数为118,D合理。
2.(双选)(教材二次开发·教材习题改编)短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增加,A和D的质子数之和等于E的核外电子数,B和D同主族,C的原子半径是短周期主族元素中最大的,A和E组成的化合物AE是常见强酸。下列说法错误的是
( )
A.简单离子半径:B>C
B.热稳定性:A2D>AE
C.C、B两元素可以形成1∶1的化合物
D.DB2和化合物AEB,都具有漂白性,二者漂白原理相同
【解析】选B、D。短周期主族元素中原子半径最大的C是钠(Na);化合物AE是常见强酸,结合原子序数递增,可知A为氢(H)、E为氯(Cl);又A和D的质子数之和等于E的核外电子数,则D为硫(S);因B和D同主族,则B为氧(O)。简单离子半径:
B>C,A正确;热稳定性:H2S【补偿训练】
下列有关比较正确的是
( )
A.碱性:NaOHB.氢化物稳定性:HF>HCl>PH3
C.原子半径:S>F>O
D.酸性:HClO>HNO3>H2CO3
【解析】选B。因金属性:Na>Mg>Al,碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,A错误;非金属性:F>Cl>P,氢化物稳定性:HF>HCl>PH3,B正确;同周期主族元素随原子序数递增,原子半径逐渐减小,因此原子半径:O>F,C错误;酸性HNO3>H2CO3>HClO,D错误。
3.短周期中三种元素a、b、c在周期表中的位置如图,下列有关这三种元素的叙
述正确的是
( )
A.a是一种活泼的非金属元素
B.c的最高价氧化物的水化物是一种强酸
C.b的氢化物不稳定
D.b元素的最高化合价为+7价
【解析】选B。根据周期表可判断出a、b、c分别为He、F、S。He是稀有气体,化学性质稳定,A错误;c的最高价氧化物的水化物是H2SO4,H2SO4是强酸,B正确;b的氢化物为HF,HF很稳定,C错误;F无正价,D错误。
【补偿训练】
1.镁、锂在元素周期表中具有特殊的“对角线”位置关系,它们性质相似,例如它们的单质在过量氧气中燃烧均只生成正常氧化物。以下对锂的性质叙述正确的是
( )
A.Li2SO4难溶于水
B.LiOH是易溶于水,受热不分解的强碱
C.Li不能从水中置换出H2
D.Li2CO3受热分解,生成Li2O和CO2
【解析】选D。根据处于“对角线”位置关系上的元素,它们的性质相似。MgSO4易溶于水,因此Li2SO4也溶于水,A错误;Mg(OH)2是难溶于水,受热易分解的中强碱,所以LiOH也是难溶于水,受热易分解的中强碱,B错误;Mg能与水反应置换出H2,所以Li同样也能,C错误;MgCO3受热易分解生成MgO和CO2,因此Li2CO3受热也易分解,生成Li2O和CO2,D正确。
2.(2019·寿光高一检测)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HNO3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。
4.(2020·丽水高一检测)在“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。
【素养新思维】
5.我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等九种元素的相对原子质量,得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。回答下列问题:
(1)它位于元素周期表中第______周期______族。?
(2)锗类似于铝,能溶于氢氧化钠溶液,其主要原因是________(填编号)。?
①它与硅位于同一主族
②它与铝属于同一周期
③它位于周期表中金属与非金属分界线附近
(3)材料科学是目前全世界研究的热点,为了寻找催化剂,科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料,该区域是________。?
A.左上角
B.右上角
C.过渡元素
D.金属与非金属分界线附近
(4)氢化物的稳定性GeH4______CH4(填“>”或“<”),锗酸(H4GeO4)是______(填“难”或“易”)溶于水的________(填“强”或“弱”)酸。?
【解析】(1)根据元素周期表的结构可知,锗属于第四周期第ⅣA族元素。
(2)锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近,它具有某些金属元素的性质,又具有某些非金属元素的性质,它是金属元素。
(3)在过渡元素中寻找催化剂。
(4)氢化物的稳定性:GeH4H4SiO4>H4GeO4,故H4GeO4为难溶于水的弱酸。
答案:(1)四 ⅣA (2)
③ (3)C (4)<
难 弱
【补偿训练】
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元素的非金属性比硫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
molY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】从图中的C、N、S的位置,可以推出X是硅元素,Y是氧元素,Z是氯元素。
(1)Z是氯元素,在元素周期表第3周期ⅦA族。
(2)表中元素原子半径最大的是Si。
(3)a.氧气能与H2S反应置换出硫单质,说明氧气的氧化性大于硫,从而说明氧的非金属性大于硫。
b.在氧化还原反应中得电子多少与氧化性、非金属性强弱无关。c.元素非金属性越强,其氢化物越稳定。
答案:(1)第3周期ⅦA族 (2)Si (3)a、c课时素养评价
二十五 元素周期表的应用
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.2018年9月8日,被称为“中国版诺奖”的未来科学大奖在北京公布,马大为、冯小明、周其林三位化学家荣获其中的“物质科学奖”,以表彰他们在发明新催化剂和新反应方面的创造性贡献,为合成有机分子特别是药物分子提供了新途径。下列有关说法正确的是
( )
A.能用来制造农药的元素一般位于周期表中金属元素与非金属元素分界线附近
B.铁触媒目前是合成氨工业中普遍使用的催化剂,铁元素属于副族元素
C.合成有机分子化合物中含碳、氢两种元素,碳的氢化物不只甲烷一种
D.元素周期表中第ⅢA族位于元素周期表的第3列(从左向右)
【解析】选C。在元素周期表的右上角中可以寻找制造农药的元素,A错误;铁元素位于第四周期第Ⅷ族,B错误;乙烯、乙炔也是碳的氢化物,C正确;第ⅢA族位于周期表中的第13列,D错误。
2.(2020·唐山高一检测)元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是
( )
A.若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数:X>Y
B.由水溶液的酸性:HCl>H2S,可推断出元素的非金属性:Cl>S
C.硅、锗都位于金属与非金属的交界处,都可以作半导体材料
D.Cs和Ba分别位于第六周期ⅠA和ⅡA族,碱性:CsOH>Ba(OH)2
【解析】选B。若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则X处于Y的下一周期,原子序数:X>Y,A正确;不能根据氢化物水溶液的酸性强弱来比较非金属性,如酸性HCl>HF,但非金属性F>Cl,B错误;硅、锗都位于金属与非金属的交界处,具有一定金属性与非金属性,都可以作半导体材料,C正确;同周期元素自左而右金属性减弱,金属性Cs>Ba,金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故碱性CsOH>Ba(OH)2,D正确。
3.X、Y、Z、M、R为五种短周期元素,其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法不正确的是
( )
A.R最少有两种氧化物
B.M的氢化物常温常压下为气体
C.最高价含氧酸的酸性:ZD.Y形成的化合物种类最多
【解析】选C。根据题图可推知,X为H,Y为C,Z为N,M为S,R为Na。Na的氧化物为Na2O、Na2O2,A正确;S的氢化物为H2S,常温常压下为气体,B正确;非金属性:N>C,故最高价含氧酸的酸性:HNO3>H2CO3,C错误;含碳化合物种类最多,D正确。
4.(2020·杭州高一检测)X、Y、Z、W均为短周期元素,它们在元素周期表中的位置如图所示。若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.四种元素的单质中,Z单质的熔、沸点最低
D.W单质能与水反应,生成一种具有漂白性的物质
【解析】选D。Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则Y为O,依据四种元素在周期表中的位置推知,X为N,Z为S,W为Cl。原子半径:S>Cl>N>O,A错误;最高价氧化物对应水化物的酸性是HClO4>H2SO4,B错误;四种元素的单质中,Z单质常温下呈固态,其他单质均为气态,C错误;Cl2与水反应生成具有漂白性的HClO,D正确。
5.W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,W和X形成的气态化合物的水溶液显碱性,Y的M层电子数与K层电子数之和为L层电子数的一半,Z的低价氧化物和其气态氢化物可以反应得到Z的淡黄色单质。下列说法不正确的是( )
A.Y与Z的单质混合加热能反应
B.X、Y、Z的简单离子半径:Z>X>Y
C.Z的含氧酸酸性强于X的含氧酸
D.Y在加热条件下能与水反应
【解析】选C。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,W和X形成的气态化合物的水溶液显碱性,则该气态化合物为NH3,故W为H,X为N;Y的M层电子数与K层电子数之和为L层电子数的一半,则Y为Mg;Z的低价氧化物和其气态氢化物可以反应得到Z的淡黄色单质,该反应为二氧化硫和硫化氢反应生成硫和水,则Z为S。Mg与S的单质混合加热能反应,A正确;X、Y、Z的简单离子半径:Y6.(教材二次开发·原创题)如图是元素周期表的一部分,下列说法中正确的是( )
A.元素①位于第二周期第ⅣA族
B.气态氢化物的稳定性:④>②
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:⑤>④
D.元素的最高正化合价:③=⑤
【解析】选C。对照元素周期表便可确定①、②、③、④、⑤分别是N、O、F、S、Cl。元素①是N,位于第二周期第ⅤA族,A错误;S的非金属性比O弱,因此H2S的热稳定性比H2O弱,B错误;Cl的非金属性比S强,HClO4的酸性大于H2SO4,C正确;Cl的最高正化合价为+7,F没有正化合价,D错误。
7.(2020·淄博高一检测)已知A、B、C均为短周期元素,A、B同周期,A、C的最低价离子分别为A2-和C-,B2+和C-具有相同的电子层结构,下列说法正确的是( )
A.离子半径:A2->C->B2+
B.原子最外层电子数:A>B>C
C.对应气态氢化物的稳定性:A>C
D.还原性:A2-【解析】选A。由A、C的最低价离子分别为A2-和C-知,A为第ⅥA族元素,C为第ⅦA族元素,B2+和C-具有相同的电子层结构,则B在C的下一周期,则B为Mg,C为F,A、B同周期,则A为S。离子的电子层数越多,半径越大,具有相同核外电子层结构的离子,核电荷数越大,半径越小,所以A2->C->B2+,A正确;原子最外层电子数F>S>Mg,B错误;C为F,A为S,F的非金属性大于S,所以HF的稳定性大于H2S,即对应气态氢化物的稳定性AC-,D错误。
8.2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“”,tián),Ts的原子核外最外层电子数为7。下列说法不正确的是
( )
A.Ts是第七周期第ⅦA族元素
B.Ts的最高价是+7价
C.Ts在同族元素中非金属性最弱
D.推测Ts的单质不能与水反应
【解析】选D。Ts的原子核外最外层电子数是7,位于第ⅦA族,原子序数为117,位于第七周期,A正确;Ts的最高价是+7价,B正确;同主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱,Ts位于同族最下端,非金属性最弱,C正确;根据氯气的性质,推测Ts的单质能与水反应,D错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(14分)(2020·绍兴高一检测)下表是元素周期表短周期的一部分:
(1)①～⑦元素中金属性最强的元素位于周期表第________周期______族。?
(2)表中元素⑥的原子结构示意图为__________________。?
(3)④与⑤形成的常见化合物的化学式为?________________。?
(4)表中元素①、②、③、⑤、⑦中,原子半径由大到小的顺序是________(填序号)。?
(5)表中元素③、⑥的最高价氧化物的水化物相互反应的离子方程式为________________。?
【解析】①为H、②为C、③为N、④为F、⑤为Mg、⑥为Al、⑦为Si。
(1)根据金属性变化规律:同一周期,从左至右元素的金属性逐渐减弱;同一主族,从上至下元素的金属性逐渐增强,所以金属性最强的元素是Mg,Mg元素在元素周期表中的位置是第3周期第ⅡA族。
(2)元素⑥是Al(原子序数是13)。
(3)④(F)与⑤(Mg)形成的常见化合物是MgF2。
(4)根据原子半径变化规律:同一周期,从左到右,核外电子逐渐增加,原子半径逐渐减小;同一主族,原子从上到下,序数逐渐增加,半径也逐渐增加。可知原子半径由大到小的顺序是⑤⑦②③①。
(5)元素③、⑥的最高价氧化物的水化物的化学式分别是HNO3、Al(OH)3,二者反应的离子方程式是Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
答案:(1)3 ⅡA
(2)
(3)MgF2 (4)⑤⑦②③①
(5)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
10.(16分)(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第ⅤA
族的元素,在生活中有广泛的应用,如N2作防腐气体,液氮还可用作制冷剂,P可用于制造农药等等。如图是元素周期表的一部分。
(1)阴影部分元素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酸性强弱的大小关系是什么?
(2)元素S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?
(4)下列说法正确的是_________。?
A.C、N、O、F的原子半径随着原子序数的增大而减小
B.氯气能置换出NaBr溶液中的溴
C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
【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-2,二者代数和为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。
(4)同周期,从左到右随着原子序数的递增,其原子半径逐渐减小。
答案:(1)第2周期第ⅤA族 酸性:H3PO4>H3AsO4 (2)4 更大
(3)H+、Br-、S
(4)A、B、C
(20分钟 30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.(双选)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的位置如表所示,其中W的气态氢化物的摩尔质量为34
g·mol-1,Y的最低价氢化物为非电解质。则下列说法中正确的是
( )
X
Y
Z
W
Q
A.阴离子还原性:W>Q
B.X的低价氧化物是酸性氧化物
C.Q单质不溶于水
D.Na与Y能形成化合物Na2Y2,且与水反应后溶液呈碱性
【解析】选A、C。根据“W的气态氢化物的摩尔质量为34
g·mol-1”可知,W是硫元素或者磷元素,再根据“Y的最低价氢化物为非电解质”,则可知W是磷元素,Q是硫元素,Y是氮元素,X是碳元素,Z是铝元素。由于Q(S)的非金属性强于W(P),所以阴离子还原性:W
>
Q,A正确;X是碳元素,碳元素的低价氧化物为CO,不是酸性氧化物,B错误;硫单质不溶于水,C正确;Na与氮元素不能形成化合物Na2Y2,D错误。
12.a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在周期数与族数相同;d与a同族。下列叙述正确的是
( )
A.原子半径:d>c>b>a
B.四种元素中b的金属性最强
C.c的氧化物的水化物是强碱
D.d单质的氧化性比a单质的氧化性强
【解析】选B。由题意可推出a为O,b为Na或Mg,c为Al,d为S。原子半径:Na(或Mg)>Al>S>O,A错误;同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱,即金属性:Na(或Mg)>Al,B正确;Al2O3对应的水化物为Al(OH)3,Al(OH)3不是强碱,C错误;同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱,则对应单质的氧化性逐渐减弱,即氧化性:O2>S,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.(2020·信阳高一检测)四种短周期元素W、X、Y、Z,原子序数依次增大,请结合表中信息回答下列问题。
W
X
Y
Z
性质
空气中含量最多的元素
与水反应最剧烈的金属
在同周期主族元素形成的简单离子中,离子半径最小
单质能作半导体材料的元素
(1)Z在元素周期表中位于_________族。?
(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物中,有一种物质在一定条件下均能与其他三种物质发生化学反应,该元素是_________(填元素符号)。?
(3)①下列可作为比较X和Y金属性强弱的依据的是________(填选项字母)。?
a.自然界中的含量
b.单质与酸反应时失去的电子数
c.单质与水反应的难易程度
②从原子结构的角度解释X的金属性强于Y的原因:______________________。?
(4)W的一种氢化物HW3可用于有机合成,其酸性与醋酸相似。体积和浓度均相等的HW3与X的最高价氧化物对应的水化物的溶液混合,反应的化学方程式是
?__________________________。?
【解析】空气中含量最多的元素为N,短周期与水反应最剧烈的金属元素是钠,Y为Al,Z为Si。
(1)Si位于第ⅣA族。
(2)NaOH能与HNO3、Al(OH)3、H2SiO3反应。
(3)①自然界中的含量与元素金属性的强弱无关,a错误;单质与酸反应时失电子数的多少与单质还原性强弱无关,与元素金属性的强弱无关,b错误;单质越活泼,越易与水反应,元素的金属性越强,c正确;
②同周期元素,电子层数相同,原子序数越大,原子半径越小,原子核对最外层电子的吸引力越大,失电子能力减弱。
(4)HW3为HN3,酸性与醋酸相似。
答案:(1)ⅣA (2)Na (3)①c
②电子层数相同,原子序数越大,原子半径越小,原子核对最外层电子的吸引力越大,失电子能力减弱
(4)HN3+NaOHNaN3+H2O
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专题5 微观结构与物质的多样性
第一单元 元素周期律和元素周期表
第1课时 元素周期律
一、1～18号元素的原子最外层电子排布、原子半径和主要化合价的变化规律
1.原子最外层电子排布的周期性变化
(1)原子序数:化学家按_________________的顺序给_____________,这种编号
叫作原子序数。
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(2)原子最外层电子排布的周期性变化
随着元素核电荷数的递增,除H、He外,元素原子__________________________
______的变化。
必备知识·自主学习
核电荷数从小到大
元素依次编号
最外层电子数重复出现从1递
增到8
2.元素原子半径的周期性变化:
3～9号元素及11～17号元素随原子序数的递增,元素原子半径_______________
_______变化。
3.元素主要化合价的周期性变化
(1)元素的最高正化合价呈现_______________变化(氧、氟除外)。
(2)元素的最低负化合价呈现_______________变化。
(3)元素最高化合价数值等于该元素原子的_____________,最低化合价的数值
等于__________________。
呈现由大到小的
周期性
+1→+7的周期性
-4→-1的周期性
最外层电子数
8减去最外层电子数
【自主探索】
1.3～9号元素及11～17号元素,从左到右,原子半径逐渐减小,离子半径是否也逐渐减小?
提示:不是。如S2->Cl-。
2.(知识关联)第3～9号元素从左到右,最高正价是否也从+1递增到+7?
提示:否。第二周期氟元素没有正价。
3.(教材二次开发)第1～18号元素中,原子半径最大的是哪种元素?
提示:第1～18号元素中,原子半径最大的是钠。
二、元素的性质变化规律
1.钠、镁、铝的金属性的递变规律
(1)钠、镁均能与水反应,钠比镁活泼,金属性:Na>Mg。
(2)镁、铝与酸反应
镁、铝均能与酸反应,镁比铝活泼,金属性:Mg>Al。
2.硅、磷、硫、氯的非金属性的递变规律
(1)单质与H2化合的难易程度(由易到难):_____________;
(2)气态氢化物的稳定性(由弱到强):________________;
(3)元素的非金属性:__________。
Cl、S、P、Si
SiH4Si3.第11～17号元素最高价氧化物对应的水化物的酸碱性变化规律
(1)钠、镁、铝的最高价氧化物对应水化物的碱性
强弱:____________________
(2)硅、磷、硫、氯的最高价氧化物对应的水化物的酸性
强弱:______________________
NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
H2SiO34.两性氢氧化物
(1)概念:既能与强酸反应又能与强碱反应,且均生成盐和水的氢氧化物。
(2)氢氧化铝的两性
①向AlCl3溶液中加入过量氨水,现象:_____________,反应方程式:______
____________________________。
②向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,现象:________________________
_______,反应方程式:______________________________、________________
___________
产生白色沉淀
AlCl3+
3NH3·H2O====3NH4Cl+Al(OH)3↓
先产生白色沉淀,后白色沉
淀溶解
AlCl3+3NaOH====3NaCl+Al(OH)3↓
NaOH+Al(OH)3====
NaAlO2+2H2O
③向Al(OH)3沉淀中加入盐酸,发生反应的离子方程式:__________________
_____。
5.元素周期律
(1)随着核电荷数逐渐增加,原子半径_________(稀有气体元素除外),原子核对
___________________________,元素原子____________________,___________
_________,________________________________。
(2)内容:___________________________________________的规律。
(3)实质:_____________________随着核电荷数的递增发生周期性变化的结果。
Al(OH)3+3H+====Al3+
+3H2O
逐渐减小
最外层电子的吸引力逐渐增强
失电子能力逐渐减弱
逐渐增强
元素的性质随元素核电荷数的递增呈周期性变化
元素原子核外电子排布
得电子能力
金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
【自主探索】
1.向AlCl3溶液中逐渐加入足量的氢氧化钠溶液,会产生什么现象?
提示:首先生成Al(OH)3,后Al(OH)3逐渐溶于氢氧化钠溶液,故现象为先产生白色絮状沉淀后逐渐溶解。
2.(情境思考)日常生活中常用到铝制品,如铝锅,但铝锅长时间盛放酸性或碱性食物容易腐蚀。
(1)铝的金属性较强,易与O2等反应,但铝锅可长期使用,试说明原因。
提示:铝与氧气反应,在铝锅表面生成致密的氧化物保护膜,阻止铝与氧气继续反应,故铝锅可长期使用。
(2)铝锅长时间盛放酸性或碱性食物容易腐蚀,为什么?
提示:氧化铝具有两性,能与酸性或碱性食物缓慢反应,使氧化铝失去保护作用。
关键能力·合作学习
知识点一 金属性、非金属性强弱比较?
1.实质:比较元素金属性(或非金属性)的强弱,其实质是看原子失去(或得到)电子的能力,越易失去(或得到)电子,则元素的金属性(或非金属性)越强。
2.从原子结构判断金属性和非金属性强弱
(1)电子层数相同时,核电荷数越大,金属性越弱,非金属性越强。
(2)最外层电子数相同时,电子层数越多,金属性越强,非金属性越弱。
3.从元素单质及其化合物的性质判断金属性和非金属性强弱
(1)金属性比较:
①在金属活动性顺序表中位置越靠前,金属性越强。
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强。
③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强。
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强。
⑤若Xn++Y→X+Ym+,则Y的金属性比X强。
(2)非金属性比较:
①与H2化合越容易或气态氢化物越稳定,非金属性越强。
②单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱,非金属性越强。
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强。
④若An-+B→Bm-+A,则B的非金属性比A强。
【合作探究】
1.硫酸为强酸,次氯酸为弱酸,据此能确定非金属性硫大于氯吗?(证据推理与模型认知)
提示:不能。判断元素的非金属性强弱可根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱,而HClO中氯元素不是最高价。
2.盐酸(HCl)的酸性强于氢硫酸(H2S),据此能得出氯元素比硫元素的非金属性强吗?(证据推理与模型认知)
提示:不能。气态氢化物的酸性强弱与元素的非金属性强弱无关,不能作为判断元素非金属性强弱的依据。如氢碘酸(HI)的酸性强于盐酸(HCl),但氯元素比碘元素的非金属性强。
【典例示范】
【典例】下列事实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
②HCl的酸性比H2S强
③HCl的稳定性比H2S大
④HCl的还原性比H2S弱
⑤HClO4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11～17号元素中Cl处于S的右侧
⑨还原性:Cl-【解析】元素原子得电子能力的强弱与元素氢化物的溶解性无关,①错误;氢化物的酸性强弱和元素原子得电子能力大小无关,②错误,其他均符合题意。
答案:③④⑤⑥⑦⑧⑨
【规律方法】(1)金属活动性顺序:按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序,金属性逐渐减弱。
(2)非金属活动性顺序:按
F、O、Cl、Br、I、S
的顺序,非金属性逐渐减弱。
(3)比较元素金属性、非金属性强弱不能根据最外层电子数的多少或电子层数的多少,而应根据得失电子的难易程度。
(4)不能通过物质的物理性质,如熔沸点、溶解性等方面比较元素金属性、非金属性强弱。
【素养训练】
在如图的实验装置中,锥形瓶中是硅酸钠溶液,分液漏斗中盛装的是稀硫酸,向硅酸钠溶液中滴加稀硫酸,溶液由澄清变浑浊,原因是生成了硅酸沉淀。
(1)元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越________;?
(2)元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越________;?
(3)元素的非金属性越强,其对应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________。?
提示:(1)强 (2)强 (3)强 (4)弱
知识点二 元素周期律?
1.微粒半径大小的决定因素:核电荷数、电子层数和核外电子数。
2.微粒半径大小比较
(1)不同元素微粒半径的比较:
①具有相同电子层数而原子序数不同的原子,原子序数越大,半径越小(稀有气体除外);
如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)>r(Cl)。
②最外层电子数相同而电子层数不同的原子,电子层数越多,原子半径越大;其同价态的离子半径也是如此;
如r(F)r(F-)③电子层结构相同的不同微粒,原子序数越大,半径越小;如r(S2-)>r(Cl-)>
r(K+)>r(Ca2+)。
(2)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+)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+)。
【方法导引】
元素周期律
1.第11～17号元素性质的递变规律
对于第三周期主族元素Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl
①原子半径由大到小的顺序为Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl。
②简单离子半径由大到小的顺序为P3->S2->Cl->Na+>Mg2+>Al3+。
③单质置换出水或酸中氢的能力Na>Mg>Al。
④最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱的顺序为NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。
⑤单质与H2化合的能力Si⑥气态氢化物的稳定性由弱到强的顺序为SiH4⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由弱到强的顺序为H2SiO32.熟记微粒大小的比较方法:
(1)看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。
(2)看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。
(3)看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
3.所有元素中,原子半径最小的是H,其次是F。
4.11～17号元素中,原子半径最小的是Cl,离子半径最小的是Al3+。
【合作探究】
1.(教材二次开发)将Cl2通入含NaBr的溶液中,能否发生反应?若能,写出反应的化学方程式,并说明Cl2、Br2活泼性的强弱。(变化观念与平衡思想)
提示:能;Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2;Cl2比Br2活泼。
2.(情境应用)刘安《淮南万毕术》“曾青得铁则化为铜”,“曾青”指可溶性铜盐。写出Fe与CuSO4溶液反应的化学方程式,请说明Fe和Cu活泼性的强弱。(变化观念与平衡思想)
提示:Fe+CuSO4====FeSO4+Cu;Fe
比
Cu活泼。
【典例示范】
【典例】下列微粒半径大小比较正确的是
( )
A.Na+B.S2->Cl->Na+>Al3+
C.NaD.F>O>N>C
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)比较微粒半径大小时,首先要确定微粒间的电子层数是否相同,然后再利用规律比较大小。
(2)电子层数相同的看核电荷数。
【解析】选B。A项四种离子核外电子排布相同,核电荷数越大,半径越小,应为O2->Na+>Mg2+>Al3+;B项S2-和Cl-,Na+和Al3+的核外电子排布相同,电子层数相同,微粒半径大小取决于核电荷数,S2-和Cl-比Na+和Al3+多一个电子层,微粒半径显然是前者大;C项电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,应为Na>Mg>Al>Si;D项从C、N、O、F原子半径逐渐减小。
【母题追问】比较下列微粒半径的大小。
(1)r(Na+)______r(Na)、r(Cl-)______r(Cl)?
(2)r(Ca2+)______r(Cl-)、r(Mg)______r(Na)?
提示:(1)r(Na+)r(Cl)
(2)r(Ca2+)【素养训练】
我们生活在化学世界中,某些元素在人体的细胞、组织和体液中大量富集,如大脑中含有丰富的Na、Mg、K,骨筋和骨组织中含有丰富的Li、Mg、K等。
(1)Li、Na、Mg、K原子半径大小关系是什么?
提示:原子半径:Li(2)Li、Na、Mg、K元素的金属性强弱顺序是什么?
提示:K>Na>Li>Mg。
【补偿训练】
微观粒子尽管微乎其微,小到肉眼无法观察到,但与宇宙天体有很多相似之处,其中之一是都存在半径问题。
(1)微粒半径与电子层数、核电荷数、电子数有什么关系?
提示:电子层数越多、核电荷数越小、电子数越多,半径越大。
(2)同周期元素中,原子半径最小的是哪族元素?
提示:第ⅦA族元素。
(3)同一周期的阴离子和阳离子比较,哪个的半径更大?
提示:阴离子与同周期的稀有气体的核外电子排布相同,阳离子与上周期的稀有气体的核外电子排布相同,故阴离子比同一周期的阳离子多一个电子层,故半径大于阳离子。
(4)比较下列各组微粒半径,正确的是________。
①Cl②F-③Ca2+④S2-提示:①和③。①阴离子半径大于同元素的原子半径,所以Cl->Cl,电子层数Br->Cl-,所以①正确;②电子层结构相同的粒子,核电荷数大的半径小,②不正确;
③阳离子半径小于同元素的原子半径,③正确;④中应为Se2->Br->S2-,④不正确。?
【课堂小结】
三言两语话重点
1.第11～17号元素性质递变规律
随着核电荷数逐渐增加,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
2.元素周期律:元素的性质随元素核电荷数的递增呈周期性变化的规律。
3.微粒半径比较:先看电子层数,电子层数相同时,看核电荷数。
课堂检测·素养达标
1.原子序数在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。原子序数在3～9之间的元素,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.(双选)下列有关元素周期律的叙述中,正确的是
( )
A.最高正价:NB.金属性强弱:KC.氢化物稳定性:H2SD.碱性强弱:NaOH>Mg(OH)2
【解析】选C、D。氮元素最高正价为+5价,而F无正价,A错误;金属性CaMg(OH)2,C、D正确。
3.(教材二次开发·教材习题改编)下列各组元素是按最高正价由高到低、负价绝对值由低到高顺序排列的是( )
A.Na、Mg、Al
B.F、O、N
C.N、O、F
D.S、P、Si
【解析】选D。A项中最高正价由低到高,且无负价;B、C两项中F无正价;D项中各元素的最高正价分别为+6、+5、+4,负价绝对值分别为2、3、4,D正确。
4.下列有关性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A.密度:Mg>Na
B.0.1
mol·L-1溶液的酸性:HNO3>H2CO3
C.还原性:O2->F-
D.Mg、Al与同浓度盐酸反应,Mg更剧烈
【解析】选A。密度为物理性质,与元素周期律无关,A正确;0.1
mol·L-1溶液的酸性:HNO3>H2CO3,能用元素周期律解释,B错误;氟的非金属性强于氧,所以还原性O2->F-,可用元素周期律解释,C错误;Mg、Al与同浓度盐酸反应,Mg更剧烈,可用元素周期律解释,D错误。
【素养新思维】
5.四种常见的1～18号非金属元素甲、乙、丙、丁中,核电荷数依次增大,甲和乙、丙和丁具有相同的电子层数,乙、丙的最外层电子数相同,乙原子序数比甲多1,乙元素原子核外最外层电子数是其电子层数的三倍。
(1)丙元素的名称是____________。?
(2)能证明丁单质的氧化性大于丙单质的氧化性的化学方程式是__________
__________________。?
(3)乙的两种常见单质分别是______,______。?
(4)四种元素的气态氢化物水溶液显酸性的是(写化学式)______,______。?
(5)氢元素和乙组成的化合物中,原子数比是1∶1的是(写化学式)__________。此化合物可将碱性工业废水中的CN-氧化为可溶性碳酸盐和氨,相应的离子方程式是____________________________。?
【解析】根据乙元素原子核外最外层电子数是其电子层数的三倍,推断乙为氧元素,则甲为氮,丙为硫,丁为氯。
(1)丙元素是硫。
(2)Cl2+H2S====S+2HCl(其他答案合理也得分)。
(3)氧元素可以形成O2、O3两种单质。
(4)甲乙丙丁的气态氢化物水溶液显酸性的是H2S、HCl。
(5)氢、氧元素组成的化合物中H2O2原子数比是1∶1;H2O2具有氧化性,根据题意写出离子方程式。
答案:(1)硫
(2)Cl2+H2S====S+2HCl
(3)O2 O3
(4)H2S HCl
(5)H2O2 H2O2+CN-+OH-====
+NH3
【补偿训练】
第1～18号元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,元素X的一种高硬度单质是宝石,Y2+电子层结构与氖相同,Z的质子数为偶数,室温下M单质为淡黄色固体,回答下列问题:
(1)M元素最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与铜反应的化学方程式为______________________。?
(2)Z元素是________,其在自然界中常见的二元化合物是________。?
(3)X与M的最高价氧化物对应的水化物的酸碱性强弱是__________。
?
(4)四种元素中的________可用于航空航天合金材料的制备,其单质与稀盐酸反应的化学方程式为________________________________________。
【解析】短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,元素X的一种高硬度单质
是宝石,则X是碳元素;Y2+电子层结构与氖相同,则Y是镁元素;Z的质子数为偶数,
室温下M单质为淡黄色固体,则Z是硅元素,M是硫元素。
(1)M元素最高价氧化物对应的水化物的浓溶液,浓硫酸与铜反应的化学方程式
为Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)Z元素是硅元素,其在自然界中常见的二元化合物是SiO2。
(3)酸性:H2SO4>H2CO3。
(4)四种元素中,镁是密度小的金属,可用于航空航天合金材料的制备,其单质与
稀盐酸反应的化学方程式为Mg+2HCl====MgCl2+H2↑。
答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)Si SiO2
(3)H2SO4>H2CO3
(4)Mg
Mg+2HCl====MgCl2+H2↑课时素养评价
二十四 元素周期表
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.(2020·衡水高一检测)下列叙述正确的是( )
①砹的非金属性在卤素中是最弱的,At-易被氧化
②砹化银能溶于水或稀HNO3
③碱金属元素中密度最小的也是金属性最弱的
④第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后所得水溶液均呈酸性
A.①③
B.②④
C.①④
D.②③
【解析】选A。At位于碘后面,非金属性最弱,At-还原性最强,即At-易被氧化,①正确;按照卤族元素性质的递变性,AgAt不溶于水或稀硝酸,②错误;碱金属元素中密度最小的是锂也是金属性最弱的,③正确;NH3溶于水显弱碱性,④错误。
2.(教材二次开发·原创题)下列关于卤素(用X表示)的叙述中正确的是( )
A.卤素单质与水反应均可用X2+H2OHXO+HX表示
B.HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数的增大而增强
C.卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量的增大而加深
D.X-的还原性强弱依次为F-【解析】选C。F2与H2O反应生成HF和O2,A错误;卤化氢的热稳定性顺序为HF>HCl>HBr>HI,B错误;F2与盐溶液中的H2O反应放出O2,不能置换出卤素单质,D错误。
3.(2020·济南高一检测)下列操作能达到实验目的的是
( )
A.检验钠和钾:分别取小粒投入含酚酞的水中,观察溶液颜色变化
B.检验氯化钠、溴化钾、碘化钾溶液:分别滴加溴水,再加入四氯化碳,振荡,观察颜色
C.除去氯化钾中的少量碘化钾:溶于水,并通入足量氯气,加热蒸干
D.证明钾比钠活泼:向氯化钠水溶液中加入一小粒钾,观察现象
【解析】选C。钠、钾与水反应都生成强碱,使溶液呈红色,A错误;NaCl、KBr与溴水均不反应,故无法区别,B错误;钾与NaCl溶液中的H2O反应,而不可能置换出钠,D错误。
4.四种短周期元素X、Y、Z和W在周期表中的位置如图所示,原子序数之和为48。下列说法不正确的是
( )
X
Y
Z
W
A.原子半径(r)大小比较r(X)>r(Y)
B.X和W可形成共价化合物XW3
C.W的非金属性比Z的强,所以W氢化物的沸点比Z的高
D.Z的最低价单核阴离子的失电子能力比Y的强
【解析】选C。由题干信息推断:X为N,Y为O,Z为S,W为Cl;同周期元素从左往右原子半径逐渐减小,A正确;根据X和W的最外层电子数可推断,两物质可形成8电子稳定状态,B正确;沸点大小的比较取决于分子间的作用力,C错误;Z的非金属性弱于Y,Z的最低价单核阴离子还原性比Y强,D正确。
5.(2020·岳阳高一检测)1869年门捷列夫把当时已知的元素根据物理、化学性质进行排列,准确预留了甲、乙两种未知元素的位置,并预测了二者的相对原子质量,部分原始记录如下。下列说法中错误的是
( )
A.甲位于现行元素周期表第四周期第ⅢA族
B.原子半径比较:甲>乙>
Si
C.乙的简单气态氢化物的稳定性强于CH4
D.推测乙的单质可用作半导体材料
【解析】选C。从示意图可以看出同一行的元素在同一主族,同一列的元素在同一周期,甲元素与B和Al在同一主族,与As在同一周期,则甲在元素周期表的位置是第4周期第ⅢA族,A正确;甲元素和乙元素同周期,同周期元素的核电荷数越小,原子半径越大,甲元素的原子半径大于乙元素的,同主族元素,核电荷数越大,原子半径越大,乙元素的核电荷数大于硅元素的,故原子半径大小顺序为甲>乙>Si,B正确;乙的简单气态氢化物的稳定性弱于CH4,C错误;乙为锗元素,其处于金属元素和非金属元素的交界处,可用作半导体材料,D正确。
6.短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如图所示。下列判断正确的是
( )
甲
乙
丙
丁
戊
A.原子半径:丙<丁<戊
B.金属性:甲>丙
C.氢氧化物碱性:丙>戊>丁
D.最外层电子数:甲<乙
【解析】选D。同周期元素的原子半径从左向右依次减小,有丙>丁>戊,A错误;同主族元素的金属性自上而下依次增强,即丙>甲,B错误;同周期元素从左到右金属性减弱,元素对应的最高价氧化物的水化物的碱性减弱,即有丙>丁>戊,C错误;乙位于甲的右端,故乙的族序数大,最外层电子数多,D正确。
7.(2020·潍坊高一检测)短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的相对位置如图所示。已知B、D的原子序数之和是C的3倍,下列说法正确的是
( )
B
C
A
D
A.元素A在周期表的第3周期ⅢA族
B.元素C的最高正价等于所在的主族序数
C.元素C、D均可与Mg形成化合物
D.元素B的简单气态氢化物的水溶液显酸性
【解析】选C。设元素B的原子序数为x,则x+x+10=3
(x+1),解得x=7,则B为氮、A为硅、C为氧、D为氯。Si在周期表的第3周期ⅣA族,A错误;氧元素没有最高正价,B错误;O、Cl都能与Mg形成化合物,C正确;氮元素的气态氢化物NH3的水溶液显碱性,D错误。
8.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断,其中正确的是
( )
A.已知Ca是第4周期,第ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱
B.已知As是第4周期,第ⅤA族的元素,故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大,故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数大,故Cl的原子半径比F的原子半径大
【解析】选D。Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强,A错误;从上到下,非金属性降低,其氢化物稳定性减弱,B错误;从上到下,原子半径增大,金属性增强,即Cs与水反应比Na与水反应剧烈,C错误;从上到下,核电荷数增大,原子半径增大,D正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(14分)(1)卤素(除砹外)氢化物中最不稳定的是__________(写化学式)。?
(2)下列两个元素族,单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是________(填序号)。?
A.碱金属
B.卤素
(3)下列反应中,更剧烈的是______(填序号)。?
A.钠与水反应
B.钾与水反应
(4)在稳定存在的碱金属元素(除钫外)中,最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是________,写出此元素的单质与水反应的离子方程式:?_______________。?
(5)取下列溶液分装两试管,再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳,用力振荡、静置后,四氯化碳层显紫红色的是________(填序号)。?
A.溴化钠溶液
B.碘化钾溶液
(6)卤族元素中,氢化物热稳定性最强的是________;写出向KI溶液中通入Cl2的离子方程式__?_________________________?__。?
【解析】(1)卤素中碘元素的非金属性最弱,氢化物最不稳定的是HI;
(2)碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数递增而降低,卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高;
(3)钾比钠活泼,与水反应更剧烈;
(4)在稳定存在的碱金属元素中,碱性最强的是CsOH,Cs与水反应的离子方程式为2Cs+2H2O2OH-+2Cs++H2↑;
(5)氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2,而二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色;
(6)卤族元素中,氢化物热稳定性最强的是HF,Cl2与KI溶液反应的离子方程式为Cl2+2I-I2+2Cl-。
答案:(1)HI (2)B
(3)B
(4)CsOH
2Cs+2H2O2OH-+2Cs++H2↑
(5)B
(6)HF Cl2+2I-2Cl-+I2
10.(16分)现有部分元素的性质或结构如表所示:
X
与Mg同周期,最外层电子数是最内层电子数的3倍
Y
常温下单质为双原子分子,为黄绿色有毒气体
Z
单质呈紫黑色,遇淀粉溶液显蓝色
(1)X的原子结构示意图为__________。
?
(2)Z在周期表中的位置为__________。?
(3)判断非金属性:X______Y(填“>”“<”或“=”)。?
(4)判断非金属性:Y______Z(填“>”“<”或“=”),写出结构上的原因
__?____________________________________________________。?
(5)把氯气通入含11
g
NaBr的溶液中,充分反应后将溶液蒸干,得到6.55
g残渣,回答NaBr是否完全反应?_______________,生成的NaCl的质量为______g。?
【解析】由表中信息推断出X为S,Y为Cl,Z为I,则根据非金属性强弱判断的依据和同主族元素非金属性的递变规律判断。
(1)X的原子是硫。
(2)碘在第五周期第ⅦA族。
(3)氯的非金属性大于硫的非金属性。
(4)氯的非金属性大于碘的非金属性;二者最外层电子数相同,但碘的电子层数多,原子半径大,得电子能力弱。
(5)设11
g
NaBr完全反应,蒸干后得到残渣氯化钠的质量为x
g,
Cl2+2NaBrBr2+2NaCl。
2×103
2×58.5
11
x
解得x≈6.25,因为6.25<6.55,可知NaBr没有完全反应,设生成NaCl的质量为y
g,根据差量法计算:
Cl2+2NaBrBr2+2NaCl
差量
2×103
2×58.5
89
y
11-6.55
y=5.85。
答案:(1)
(2)第五周期第ⅦA族
(3)<
(4)> 二者最外层电子数相同,但碘的电子层数多,原子半径大,得电子能力弱
(5)没有完全反应 5.85
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.(2020·舟山高一检测)
0.05
mol某金属单质与足量的盐酸反应,放出1.12
L
H2(标准状况),并转变为具有氖原子的电子层结构的离子,该金属元素在元素周期表中的位置是
( )
A.第4周期ⅡA族
B.第3周期ⅡA族
C.第4周期ⅠA族
D.第3周期ⅢA族
【解析】选B。n(H2)==0.05
mol,则该金属与氢气之间的关系式为M～H2,即金属M形成化合物时的化合价为+2,又知M2+具有氖原子的电子层结构,说明M为Mg,它位于第3周期ⅡA族。
12.(双选)溴化碘(IBr)的化学性质很像卤素的单质,它能与大多数金属、非金属化合生成卤化物,它也能与水发生以下反应:IBr+H2OHBr+HIO。下列有关IBr的叙述中,不正确的是
( )
A.在很多反应中IBr作还原剂
B.IBr与水反应时既作氧化剂,又作还原剂
C.IBr与AgNO3溶液反应会生成AgBr沉淀
D.IBr与NaOH溶液反应时,生成NaBr和NaIO
【解析】选A、B。溴化碘(IBr)中Br呈-1价,I呈+1价;IBr性质与卤素相似,是一种强氧化剂,A错误,C、D正确;IBr与水反应生成HIO和HBr,元素化合价没有变化,B错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.常温下,KMnO4固体和浓盐酸反应产生氯气。为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为橙色时,关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是
______________________________________。?
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是
______________________________________。?
(3)为验证溴的氧化性强于碘,过程Ⅳ的操作和现象是?__________________。?
(4)过程Ⅲ实验的目的是______________。?
(5)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下,电子层数依次增多,?__________________________________,?得电子能力逐渐减弱,非金属性逐渐减弱。
【解析】装置A是高锰酸钾固体和浓盐酸反应生成氯气,烧瓶上端湿润的淀粉KI试纸变蓝,验证氯气的氧化性强于碘;装置B中盛有溴化钠,氯气进入装置B中,氯气氧化溴离子为溴单质,溶液呈黄色,验证氯的氧化性强于溴,当B和C中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹,为验证溴的氧化性强于碘,实验时应避免氯气的干扰。当B中溶液由黄色变为橙色时,说明有大量的溴生成,此时应关闭活塞a,否则氯气过量,影响实验结论。
答案:(1)湿润的淀粉KI试纸变蓝
(2)Cl2+2Br-Br2+2Cl-
(3)打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡,静置后CCl4层溶液变为紫红色
(4)确认C的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
(5)原子半径逐渐增大
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二十三 元素周期律
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.下列事实能作为判断依据的是
( )
A.根据N2在空气能稳定存在,而P4在温度特别高的夏天容易自燃,判断非金属性:N>P
B.根据盐酸除去水垢时发生CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O,判断碳与氯的非金属性强弱
C.向硅酸钠溶液中通入CO2,有硅酸胶体生成,判断碳与硅的非金属性强弱
D.根据元素原子最外层电子数越多,该元素金属性越强
【解析】选C。N2在空气能稳定存在,是因为N≡N的存在,而P4在温度特别高的夏天容易自燃,是因为白磷的着火点非常低,不能作为判断非金属性强弱的依据,A错误;根据反应CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O,不能判断碳与氯的非金属性强弱,而是根据酸性HClO4>H2CO3,判断氯的非金属性大于碳的非金属性,B错误;向硅酸钠溶液中通入CO2,有硅酸胶体生成,说明碳酸的酸性大于硅酸,能判断碳与硅的非金属性强弱,C正确;元素原子最外层电子数越多,失去电子能力越弱,金属性越弱,D错误。
【易错提醒】非金属性强弱比较误区
(1)最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性越强,不能用无氧酸的酸性强弱来判断。
(2)非金属性强弱与该单质的稳定性无关。
2.下列离子中半径最大的是
( )
A.Na+
B.Mg2+
C.O2- D.F-
【解析】选C。对于电子层结构相同的离子来说,核电荷数越大,离子半径就越小,所以四个选项中离子半径最大的是O2-。
3.下列元素的最高价氧化物对应水化物的酸性最弱的是
( )
A.硅
B.磷
C.硫
D.氯
【解析】选A。最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4。
4.下列排列顺序不正确的是
( )
A.原子半径:钠>硫>氯
B.最高价氧化物对应的水化物的酸性:
H2SO4>H3PO4
C.最高正化合价:氯>硫>磷
D.热稳定性:HF【解析】选D。钠、硫、氯是具有相同电子层数的元素,随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,A正确;酸性:H2SO4>H3PO4,B正确;最高正化合价:氯>硫>磷,C正确;非金属性F>O,所以气态氢化物的稳定性HF>H2O,D错误。
5.(2019·绍兴高一检测)X元素最高价氧化物对应的水化物为H2XO3,它的气态氢化物为
( )
A.HX
B.H2X
C.XH3
D.XH4
【解析】选D。X元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式为
H2XO3,则X的最高正价为+4价,说明X原子最外层有4个电子,最低化合价为-4价,形成的氢化物为XH4。
6.(教材二次开发·原创题)某元素R的原子序数小于18,该元素的原子得到1个电子后形成具有稀有气体元素原子的电子层结构的离子,该元素可形成含氧酸HRO3,下列说法中不正确的是
( )
A.R元素的最高正价是+7价
B.R元素还可形成其他含氧酸
C.R元素原子的最外层电子数为7
D.R元素的原子序数为7
【解析】选D。根据R元素的原子获得1个电子后形成具有稀有气体元素原子的电子层结构的离子,且原子序数小于18,表明R可能为F或者Cl,最外层电子数为7,最高正价为+7价(此时R为Cl),A正确,C正确;又由于R元素可形成含氧酸HRO3,可见R元素只能是氯,HRO3为HClO3,还可形成HClO4、HClO等含氧酸,B正确、D错误。
7.元素周期律和周期表揭示了元素之间的内在联系,反映了元素性质与它的原子结构的关系。下列大小关系符合元素周期律的是
( )
A.最外层电子数:NaB.NaOH是强碱,Ca(OH)2溶解度小,导电性弱,则金属性:Na>Ca
C.酸性:H2SO3D.单质的还原性:K>Mg>Al
【解析】选D。不能根据最外层电子数的多少判断金属性强弱,A错误;Ca(OH)2也属于强碱,与其溶解度无关,金属活动性顺序表中,Ca排在Na之前,Ca更活泼,B错误;应根据最高价氧化物的水化物的酸性强弱比较元素非金属性强弱,C错误;金属活动性顺序表中,金属性K>Mg>Al,则单质的还原性:K>Mg>Al,D正确。
8.电子层数相同的三种元素X、Y、Z,已知最高价氧化物对应的水化物的酸性HXO4>H2YO4>H3ZO4,则下列判断错误的是
( )
A.原子半径X>Y>Z
B.气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3
C.非金属性X>Y>Z
D.气态氢化物的还原性HX【解析】选A。根据题意分析,X、Y、Z的最高正价分别为+7、+6、+5,非金属性X>Y>Z,原子半径XH2Y>ZH3,气态氢化物的还原性HX二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(14分)Ⅰ.某同学为探究元素性质的递变规律,设计了如下一系列实验。
(1)将钠、钾、镁、铝各1
mol分别投入足量的同浓度的盐酸中,试预测实验结果:____________与盐酸反应最剧烈;______________与盐酸反应的速率最慢;
___________与盐酸反应产生的气体最多。?
(2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊,可证明Cl的非金属性比S强,反应的离子方程式为____________________________________________。?
Ⅱ.为探究钠、钾与空气中的氧气反应的剧烈程度,并且想利用微型化学实验这种实验手段进行实验。
(3)实验用品:玻璃管(直径6～10
mm)、试管夹、小刀、镊子、滤纸、钠、钾、细玻璃棒。还需要的实验用品是____________________。?
(4)实验步骤:
①学生甲、乙分别用小刀切取黄豆粒大小的一小块钠(钾),并用滤纸吸干其表面的煤油;
②手持玻璃管,将玻璃管口扣押到钠块(钾块)上,稍微向下用力,使钠块(钾块)进入玻璃管;
③用细玻璃棒将钠块(钾块)送到玻璃管中间部位;
④然后用试管夹夹持装有钠块(钾块)的玻璃管,在酒精灯火焰上加热钠块(钾块)所在的部位,直至钠块(钾块)时隐时现地燃烧时,则停止加热。
⑤实验过程中,甲、乙两位同学发现钠、钾在空气中燃烧剧烈程度并没有很大差别,请你帮助他们分析实验失败的原因?________________________________。?
(5)实验改进:同学乙认真分析实验失败的原因后,又重复了上述的实验步骤,但在加热到钠块(钾块)融化后,立即用洗耳球向玻璃管内鼓入空气,可以观察到玻璃管内的钠块(钾块)燃烧,且________比________的燃烧明显剧烈。?
(6)实验思考:你能用其他的方法探究钠、钾与空气中的氧气反应的剧烈程度吗?__
_________________。?
【解析】(1)根据金属活动顺序表,金属性由强至弱的顺序为钾、钠、镁、铝,故钾与盐酸反应最剧烈,铝与盐酸反应最缓慢。根据电子得失守恒,失去的电子数越多,与盐酸反应生成的氢气越多,所以铝与盐酸反应产生的气体最多。
(2)氯气和Na2S反应生成NaCl和单质硫。
(3)钠、钾与空气中的氧气反应的剧烈程度还需要的实验用品是酒精灯、火柴。
(4)他们分析实验失败的原因是在加热玻璃管时,玻璃管外的氧气很少进入钠块(钾块)周围,导致钠块(钾块)在加热过程中始终处于一个缺氧的状态,因此,该实验方法中钠块(钾块)除开始时隐时现地燃烧外,都几乎不燃烧。
(5)钾比钠的燃烧明显剧烈。
(6)可以在坩埚内(或石棉网上)进行钠、钾的实验。
答案:(1)钾 铝 铝
(2)S2-+Cl2S↓+2Cl-
(3)酒精灯、火柴
(4)在加热玻璃管时,玻璃管外的氧气很少进入钠块(钾块)周围,导致钠块(钾块)在加热过程中始终处于一个缺氧的状态,因此,该实验方法中钠块(钾块)除开始时隐时现地燃烧外,都几乎不燃烧
(5)钾 钠
(6)在坩埚内(或石棉网上)进行钠、钾的实验
10.(16分)第1～18号元素X～W的性质或结构信息如下表:
元素
性质或结构信息
X
单质为有色气体,有毒,可用于自来水消毒
Y
日常生活中常见金属,熔化时并不滴落,好像有一层膜兜着
Z
其单质的体积在空气中约占4/5
V
单质为淡黄色晶体,质脆,不溶于水,微溶于酒精
W
最外层有4个电子,是形成化合物最多的元素之一
回答下列问题:
(1)元素X用于自来水消毒的原理是________________________________。(用化学方程式表示),V2-的离子结构示意图为___________________。?
(2)Z的氢化物与Z的最高价氧化物对应的水化物可形成一种盐,化学式为__________;X、Y和V三种元素中原子半径最小的是______(填元素符号)。?
(3)X的氢化物和Y的最高价氧化物对应的水化物发生反应的离子方程式是
________________________________________?__。?
(4)WV2常温下呈液态,是一种常见的溶剂。已知WV2在氧气中完全燃烧,生成VO2和WO2,若0.1
mol
WV2在1
mol
O2中完全燃烧,则所得气体混合物在标准状况下的体积为______L。?
【解析】第1～18号元素X的单质为有色气体,可用于自来水消毒,则X为Cl;铝箔加热至熔化并不滴落,原因是表面形成高熔点的氧化膜兜着,Y为Al;单质Z在空气中体积约占4/5,则Z为N;V的单质为淡黄色晶体,不溶于水,微溶于酒精,V为S;W最外层有4个电子,是形成化合物最多的元素之一,W为C。
(1)元素X用于自来水消毒的原理是Cl2+H2OHCl+HClO,V2-的离子结构示意图为。
(2)Z的氢化物NH3,与Z的最高价氧化物对应的水化物是HNO3,可形成一种盐,化学式为NH4NO3;X、Y和V三种元素中原子半径最小的是氯。
(3)X的氢化物是HCl,和Y的最高价氧化物对应的水化物是Al(OH)3,发生反应的离子方程式是Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。
(4)反应CS2+3O22SO2+CO2,0.1
mol
CS2在1
mol
O2中完全燃烧,CS2不足,1
mol
O2没有完全反应,反应前后气体的总体积不变。
答案:(1)Cl2+H2OHCl+HClO
(2)NH4NO3 Cl
(3)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
(4)22.4
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.(双选)第1～18号元素A、B、C中,元素A、B具有相同的电子层数,A、C的最低价离子分别为A2-和C-,B2+和C-具有相同的电子层结构,下列说法正确的是( )
A.离子半径:A2->C->B2+
B.C元素的最高正价一定为+7
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:C>A
D.原子半径:C【解析】选A、D。由A、C的最低价离子分别为A2-和C-知,A最外层电子数是6,C最外层电子数是7,B2+和C-具有相同的电子层结构,则B为Mg,C为氟,A、B具有相同的电子层数,则A为S。离子半径:A2->C->B2+,A正确;C为氟,无正价,B错误、C错误;原子半径:C12.相同电子层数的1～18号的四种元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加,下列叙述正确的是( )
A.单质的化学活泼性:WB.原子最外层电子数:WC.单质的氧化能力:WD.元素的最高化合价:W【解析】选B。相同电子层数从左到右,金属单质的化学活泼性逐渐减弱,而非金属单质的化学活泼性逐渐增强,A错误;相同电子层数的从左到右,原子的最外层电子数逐渐增多,B正确;相同电子层数的从左到右(除稀有气体元素),单质的氧化能力逐渐增强,当Z为稀有气体时,其氧化能力最弱,C错误;主族元素的最高化合价等于原子的最外层电子数,但F无正价,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.第1～18的六种元素A、B、C、D、E、F,它们的原子序数由A到F依次增大。所有元素中A的原子半径最小。B元素原子的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,在1～18号元素中D的原子半径最大,D单质燃烧时呈现黄色火焰,D的单质在加热下与C的单质充分反应,可以得到与E单质颜色相同的淡黄色固态化合物。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:
(1)元素名称:A__________、B__________、?
C________、D________。?
(2)E的最高价含氧酸的化学式是?_______________________。?
(3)F离子的结构示意图:____________________。?
(4)A、B组成的最简单化合物的名称是?_______________。?
(5)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
______________________?__。?
(6)能说明E的非金属性比F的非金属性________(填“强”或“弱”)的事实是__?_____________________(举一例)。?
【解析】根据“A的原子半径最小”知A为氢,根据“C为地壳中含量最多的元素”知C为氧,B为第二周期元素为碳,根据“在1～18号元素中D的原子半径最大”知D为钠,Na在O2中燃烧生成的Na2O2为淡黄色,所以E为硫,根据“D与F形成的化合物DF是常用的调味品”知DF为NaCl,则F为氯。
答案:(1)氢 碳 氧 钠 (2)H2SO4
(3)
(4)甲烷
(5)2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑
(6)弱 相同浓度的高氯酸的酸性大于硫酸(合理答案均可)
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