2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第1章第2节第2课时元素周期表和元素周期律的应用解析

第2课时元素周期表和元素周期律的应用学习目标核心素养建构1.了解元素周期表的简单分区。2．认识周期表是元素周期律的具体表现形式。3．体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导意义。[知识梳理]一、元素周期表的分区及元素化合价规律1．金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律虚线附近的元素既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。【自主思考】1．据周期表中元素的金属性和非金属性递变规律分析：什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？分别位于元素周期表中的什么位置？提示铯的金属性最强，氟的非金属性最强，分别位于元素周期表的左下角和右上角。2．元素的化合价与元素在周期表中的位置之间关系主族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，而非金属的负化合价则等于使原子达到8电子稳定结构所需得到的电子数。所以，非金属元素的最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于8。(1)最高正化合价＝主族序数＝原子最外层电子数(O、F除外)。(2)最高正化合价＋|最低负化合价|＝8。【自主思考】2．元素最高正价和最低负价的代数和分别为6、4、2、0，则其分别属于哪一主族？提示ⅦA、ⅥA、ⅤA、ⅣA二、元素周期表和元素周期律的应用1．根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的强弱(或大小)。2．应用于元素“位置—结构—性质”的相互推断。3．预测新元素为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。4．寻找新物质(1)在金属与非金属分界线附近寻找半导体材料。(2)研究氟、氯、硫、磷附近元素，制造新农药。(3)在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)根据元素周期律可知金属性最强的是钫，非金属性最强的是氦()(2)金属不可能具有非金属性，非金属不可能具有金属性()(3)锗元素属于金属元素，但也具有一定的非金属性()答案(1)×(2)×(3)√2．将下面左右两侧对应内容连线答案探究一、元素的性质、结构及在周期表中位置的关系【合作交流】1．元素在周期表中的位置与原子结构有何必然联系？提示原子有几个电子层，元素就位于第几周期；主族元素的原子的最外电子层有几个电子，元素就位于第几主族。2．原子结构与元素性质之间有何关系？提示3．如何根据元素在周期表中的位置推测原子结构和元素的性质？(从同周期、同主族两方面分析)提示(1)同主族元素从上到下：原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，主要化合价相似，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强。(2)同周期元素从左到右：原子半径逐渐减小，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，最高正化合价逐渐增大，得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱。4．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的水化物的酸性大小为：X＞Y，能否确定它们的相对位置？提示可根据元素非金属性的变化规律确定它们的相对位置。由已知条件可确定非金属性为X＞Y，所以，如果它们位于同周期，则X在Y的右面；如果它们位于同主族，则X在Y的上面。【点拨提升】1．同一元素的“位、构、性”关系可表示如下：具体表现为：(1)结构与位置的关系。结构电子层数＝周期序数最外层电子数＝主族序数位置(2)结构与性质的关系：(3)位置、结构和性质的关系：2．元素周期律的具体应用(1)预测未知元素的性质。依据：同主族元素性质的递变规律。如已知卤族元素的性质递变规律，可推知未知元素砹(At)的单质应为有色固体，与氢难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。(2)比较元素的性质。依据：元素周期律。如比较H2SO4和H2SeO4的酸性强弱，因为S、Se同主族，自上至下，元素的非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐减弱，故酸性：H2SO4＞H2SeO4。(3)解释实验现象：如氟气通入氯化钠溶液中，不是置换出氯气，而是与水发生剧烈反应，由元素周期表的递变规律知氟元素的非金属性最强，氟气是氧化性最强的非金属单质。(4)寻找新材料：如在金属元素与非金属元素的分界线附近的元素中寻找半导体材料。【典题例证1】X、Y、W、Z为四种短周期主族元素，在周期表中的位置如图所示，W原子的最外层电子数与电子层数相同，下列说法正确的是()XYWZA.X只能形成一种氢化物B．W、X、Y的原子半径依次增大C．X的简单氢化物的热稳定性比Y的小D．W的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水解析由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置可知，X、Y处于第二周期，W、Z处于第三周期，W原子的最外层电子数与电子层数相同，则W为Al，可推知X为C、Y为N、Z为S。C与氢元素生成的氢化物为烃类物质，有很多种，A项错误；同周期元素原子的核电荷数越大，原子半径越小，原子核外电子层数越多，原子半径越大，则W、X、Y的原子半径依次减小，B项错误；非金属性：N＞C，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，C项正确；氢氧化铝与弱碱NH3·H2O不反应，D项错误。答案C【学以致用1】已知同周期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是HZO4H2YO4H3XO4，下列判断正确的是()A．原子半径按X、Y、Z的顺序逐渐减小B．单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱C．三种元素阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序增强D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱解析同周期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是HZO4H2YO4H3XO4，知X、Y、Z的原子序数为XYZ。同周期元素从左到右单质的氧化性逐渐增强，阴离子的还原性逐渐减弱，原子半径逐渐减小，气态氢化物的稳定性逐渐增强，可知正确选项为A。答案A探究二、元素金属性、非金属性的强弱判断【合作交流】1．在化学反应中一个金属原子失电子越多，该金属的金属性越强，这句话对吗，为什么？以Na和Mg为例说明。提示金属性强弱的比较，是比较原子失去电子的难易，而不是失去电子的多少。如Na失去一个电子，而Mg失去两个电子，但Na的金属性比Mg强。2．能否根据HCl的酸性比H2S强的事实推断氯的非金属性比硫的强？提示不能，因为非金属性强弱应根据最高价含氧酸的酸性强弱判断，或者根据氢化物稳定性判断。【点拨提升】1．金属性强弱的比较比较金属性的强弱，其实质是看元素原子失去电子的难易程度，越易失电子，金属性越强。(1)从元素原子结构判断当最外层电子数相同时，电子层数越多，原子半径越大，越易失电子，金属性越强。即：同一主族，从上到下，元素金属性依次增强。(2)从元素单质及其化合物的相关性质判断①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素金属性越强。②最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素金属性越强。(3)根据金属活动性顺序表判断―――――――――――――――――――――――→KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu金属性依次减弱(4)根据相应离子的氧化性强弱判断离子的氧化性越强，则对应金属元素的金属性越弱。如氧化性：Cu2＋＞Fe2＋，则金属性：Cu＜Fe。2．元素非金属性强弱的比较比较元素非金属性的强弱，其实质是看元素原子得到电子的难易程度，越易得电子，非金属性越强。(1)从元素原子结构判断当最外层电子数相同时，核电荷数越多，非金属性越弱。即：同一主族，从上到下，元素的非金属性依次减弱。(2)从元素单质及其化合物的相关性质判断①单质越易跟H2化合，生成的氢化物也就越稳定，氢化物的还原性也就越弱，其非金属性也就越强。②最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其非金属性就越强。如H2SO4的酸性强于H3PO4，说明S的非金属性比P强。③非金属单质间的置换反应，例如：Cl2＋2KI===2KCl＋I2，说明非金属性氯比碘强。④元素的原子对应阴离子的还原性越强，元素的非金属性就越弱。如还原性：S2－＞Cl－，非金属性：Cl＞S。特别提醒(1)比较元素金属性强弱的关键是比较原子失去电子的难易程度，而不是失去电子的多少。如Na失去一个电子，而Mg失去两个电子，但金属性Na比Mg强。(2)氧化性和还原性讨论的对象是具体物质或某物质中的特定粒子，具体表现在该物质中某元素的原子得失电子的能力。【典题例证2】可以说明硫元素的非金属性比氯元素的非金属性弱的是()①HCl的溶解度比H2S的大；②HClO的氧化性比H2SO4的强；③HClO4的酸性比H2SO4的强；④HCl比H2S稳定；⑤氯原子最外层有7个电子，硫原子最外层有6个电子；⑥Cl2能与铁反应生成FeCl3，硫与铁反应生成FeS；⑦Cl2可以从H2S溶液中置换出S；⑧同浓度的HCl和H2S的水溶液，前者酸性强；⑨HCl(或Cl－)还原性比H2S(或S2－)弱A．③④⑤⑥⑦⑨B．③④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦⑨D．③④⑥⑦⑨解析(1)①溶解度与元素的非金属性没有直接关系；②应该用最高价氧化物对应水化物的酸性来比较元素非金属性的强弱；⑤元素原子得电子能力的强弱不仅与原子最外层电子数有关，还与电子层数等有关，电子层数少的原子不一定得电子能力强，元素的非金属性就不一定强；⑧不能根据无氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱。(2)最高价氧化物水化物的酸性强弱、气态氢化物的稳定性、非金属单质的氧化性及单质间的置换反应能说明元素非金属性的强弱。不同非金属单质与同一种变价金属反应后金属价态越高，非金属元素原子得电子能力越强，元素的非金属性越强。③④⑥⑦能说明氯的非金属性强于硫。非金属元素阴离子或氢化物的还原性越强，说明越易失电子，则对应的非金属元素原子得电子能力越弱。⑨能证明氯原子得电子能力强于硫，则氯的非金属性强于硫。答案D【学以致用2】下列比较不正确的是()A．原子半径：K＞Cl＞NaB．热稳定性：HF＞H2O＞PH3C．酸性强弱：HClO4＞H2SO4＞H3PO4D．碱性强弱：KOH＞NaOH＞Mg(OH)2解析电子层数越多，原子半径越大，同周期元素从左向右原子半径逐渐减小，则原子半径：K＞Na＞Cl，A项错误；非金属性：F＞O＞P，则热稳定性：HF＞H2O＞PH3，B项正确；非金属性：Cl＞S＞P，则酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4，C项正确；金属性：K＞Na＞Mg，则碱性：KOH＞NaOH＞Mg(OH)2，D项正确。答案A1．已知元素镭(Ra)是第七周期第ⅡA族的元素，下列有关推断不正确的是()A．RaSO4难溶于水B．RaCO3的热稳定性较好C．Ra能与冷水反应D．Ra(OH)2的碱性很强解析A项，由硫酸镁可溶于水，硫酸钙微溶于水，硫酸钡难溶于水，可推出第ⅡA族元素的硫酸盐的溶解性变化规律是从上到下逐渐降低，故RaSO4难溶于水，A项正确；B项，由MgCO3、CaCO3、BaCO3受热均能分解可知，RaCO3的热稳定性不好，B项错误；C项，由Mg与冷水缓慢反应，Ca与冷水剧烈反应，可推出从上到下第ⅡA族元素的单质与冷水的反应由难到易，C项正确；D项，根据同主族元素性质的递变规律及Ba(OH)2是强碱可知，D项正确。答案B2．下列说法正确的是()A．在元素周期表中金属与非金属分界线左边的元素均为金属元素B．Na、Mg、Al的还原性依次减弱C．F、Cl、Br的非金属性依次增强D．NaOH、KOH、Mg(OH)2的碱性依次减弱解析在元素周期表中金属在分界线左边，但分界线左边的并不都是金属元素，如氢元素，A错；Na、Mg、Al位于同一周期，根据元素周期律，其还原性依次减弱，B正确；F、Cl、Br位于同一主族，根据元素周期律，其非金属性依次减弱，C错；K的金属性强于Na，KOH碱性强于NaOH，D错。答案B3．已知砷(As)为第ⅤA族元素，下列砷元素形成的化合物的化学式错误的是()A．氢化物：AsH3B．最高价氧化物：As2O5C．砷化钠：NaAsD．含氧酸：H3AsO4解析砷的化合价为－3、＋3、＋5，根据化合价规则可知C项错误。答案C4.已知短周期主族元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，下列说法正确的是()A.原子半径：ZYXB.X元素位于第2周期C.气态氢化