第2課時元素周期表和元素周期律的應用[核心素養發展目標]1.了解元素周期表中元素的分區，理解元素的化合價與元素在周期表的位置關系。2.了解元素周期表與元素周期律的應用，理解元素原子結構、在周期表中的位置和元素性質三者之間的關系，建立“位—構—性”關系應用的思維模型。一、元素周期表的分區和元素化合價規律1．元素周期表的金屬區和非金屬區思考結合上圖，回答下列問題：(1)元素周期表中元素的金屬性和非金屬性有何變化規律？(在上圖中填寫)(2)元素周期表的金屬區和非金屬區是如何分布的？并指出金屬性、非金屬性最強的元素(放射性元素除外)。(3)位于分界線處的元素的性質有何特點？提示(2)金屬元素位于周期表的左下方，金屬性最強的是Cs(放射性元素除外)，非金屬元素位于周期表分界線的右上方，非金屬性最強的是F。(3)分界線附近的元素既能表現出一定的金屬性，又能表現出一定的非金屬性，故元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線。2．元素化合價與元素在周期表中位置的關系族序數ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA最高正價＋1＋2＋3＋4＋5＋6＋7最低負價－－4－3－2－1絕對值之和－8888結合表格數據歸納化合價規律：(1)主族元素最高正化合價＝主族序數＝最外層電子數。(2)非金屬元素的化合價①最高正價等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(O、F除外)。②最低負價等于使它達到穩定結構所需要得到的電子數。③|最高正價|＋|最低負價|＝8(H、O、F除外)。知識拓展 價電子(1)定義：可在化學反應中發生變化，與元素的化合價有關的電子。(2)具體內容：主族元素的價電子數＝最外層電子數，過渡元素的價電子包括最外層電子及次外層或倒數第三層的部分電子。1．判斷正誤(1)金屬元素只表現金屬性，非金屬元素只表現非金屬性()(2)氟元素非金屬性最強，所以其最高價氧化物對應水化物的酸性最強()(3)原子最外層電子數大于3且小于8的元素一定是非金屬元素()(4)最外層電子數是2的元素，最高正價一定是＋2價()(5)第二周期元素的最高正價等于它所處的主族序數()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×2．已知某原子最外層有7個電子，推測下列選項不正確的是()A．單質有氧化性B．最高正價一定為＋7價C．是非金屬元素D．同周期元素中原子半徑最小(稀有氣體除外)答案B解析某原子的最外層有7個電子，說明位于第ⅦA族，第ⅦA族元素得到一個電子達到穩定結構，其單質具有強氧化性，故A正確；F沒有正價，故B錯誤；第ⅦA族元素為非金屬元素，故C正確；同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外)，因此鹵族元素的原子半徑是同周期元素中最小的，故D正確。3．某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4，由此可以判斷()A．R的簡單氣態氫化物的化學式為H2RB．R一定是第ⅣA族元素C．R的簡單氣態氫化物比同周期其他元素的簡單氣態氫化物穩定D．R一定是第四周期元素答案A解析某主族元素R的最高正化合價與最低負化合價的代數和為4，說明該元素的最高正化合價為＋6價，該元素可為第ⅥA族元素中除了氧元素外的其他元素。該元素最低負化合價為－2價，則元素R的簡單氣態氫化物的化學式為H2R，故A正確；R一定是第ⅥA族元素，故B錯誤；同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強，簡單氣態氫化物的穩定性逐漸增強，故C錯誤；根據題干信息不能確定元素R所在的周期，故D錯誤。二、元素周期表和元素周期律的應用1．在科技生產中的應用2．在理論上的應用(1)比較不同周期、不同主族元素的性質如金屬性：Mg＞Al、Ca＞Mg，則由堿性：Mg(OH)2＞Al(OH)3、Ca(OH)2＞Mg(OH)2，得堿性：Ca(OH)2＞Al(OH)3。(2)推測未知元素的某些性質例如：①已知Ca(OH)2微溶、Mg(OH)2難溶，可推知Be(OH)2難溶。②根據鹵族元素性質的遞變規律，可推知不常見元素砹(At)應為黑色固體，與氫氣難化合，HAt不穩定，其水溶液呈酸性，AgAt難溶于水等。(3)解釋實驗現象，如氟氣通入氯化鈉溶液中，不是置換出氯氣，而是與水發生劇烈反應，由元素周期表的遞變規律知氟元素的非金屬性最強，氟氣是氧化性最強的非金屬單質。(4)指導新元素的發現及預測它們的原子結構和性質。思考我國著名化學家張青蓮精確地測定了鍺(Ge)、鋅等九種元素的相對原子質量，得到的新值被作為國際新標準。已知鍺的原子序數為32。(1)寫出鍺(Ge)元素在周期表中的位置。提示鍺位于第四周期第ⅣA族。(2)鍺類似于鋁，能溶于NaOH溶液，試從元素在周期表中位置的角度分析，鍺與鋁性質相似的原因。提示鍺和鋁相似，也是位于周期表中金屬和非金屬元素分界處附近，從而性質即有金屬性又有非金屬性。(3)為判斷Ge(OH)4是否為兩性氫氧化物，設計實驗時，需要選用的試劑有Ge(OH)4固體，另外還要選擇什么溶液？提示鹽酸(或稀H2SO4)、NaOH(或KOH)溶液。1.元素位置、原子結構、元素性質之間的關系2．元素“位—構—性”規律中的特例(1)絕大多數原子的原子核是由質子和中子構成的，只有氕(eq\o\al(1,1)H)無中子。(2)元素周期表中的周期一般是從金屬元素開始，但第一周期例外，是從氫元素開始。(3)所有元素中，碳元素形成的化合物種類最多。(4)非金屬單質一般不導電，但石墨是導體，晶體硅是半導體。1．判斷正誤(1)已知37號元素銣(Rb)和鈉元素屬于同一主族，可推測RbOH為強堿()(2)可在元素周期表右上方非金屬區尋找耐高溫材料()(3)通過元素周期律可推斷氫氧化鈹[Be(OH)2]的堿性比氫氧化鎂強()(4)已知硒元素的氫化物的分子式為H2Se，可推知硒元素位于第ⅣA族()(5)周期表中族序數等于周期數3倍的只有氧元素()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√2．元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。下列說法正確的是()A．元素的性質總在不斷地發生明顯的變化B．緊靠虛線兩側的元素都是兩性金屬元素C．可在虛線附近尋找半導體材料(如Ge、Si等)D．可在虛線的右上方尋找耐高溫材料答案C解析同族元素的性質是相似的，同周期元素的性質是遞變的，A項錯誤；緊靠虛線兩側的元素既表現金屬性又表現非金屬性，但沒有兩性金屬元素這一說法，B項錯誤；耐高溫材料應該在過渡元素中尋找，D項錯誤。3．鉈是超導材料的組成元素之一，鉈在周期表中位于第六周期，與鋁是同主族元素，元素符號是Tl，以下對鉈的性質推斷不正確的是()A．鉈是易導電的銀白色金屬B．能生成＋3價離子C．氧化鉈是兩性氧化物D．Tl3＋的氧化性比Al3＋弱答案C解析同族元素性質有相似性，如鋁是易導電的銀白色金屬，可形成＋3價離子，則鉈元素也具有上述性質，A、B正確；同主族元素隨核電荷數的遞增金屬性逐漸增強，氧化鋁是兩性氧化物，則氧化鉈是堿性氧化物而不具有兩性，C錯誤。1．(2022·廣東揭陽華僑高中高一期末)如圖是部分短周期元素化合價與原子序數的關系圖，下列說法正確的是()A．原子半徑：Z＞Y＞XB．簡單氣態氫化物的穩定性：W＞RC．最高價氧化物對應水化物的堿性：Y＜ZD．Y和Z兩者最高價氧化物對應的水化物能相互反應答案D解析分析可知：X是O，Y是Na，Z是Al，W是S，R是Cl元素。同周期元素，原子序數越大，原子半徑越小；不同周期元素，一般原子核外電子層數越多，原子半徑就越大，所以原子半徑：Y(Na)＞Z(Al)＞X(O)，A錯誤；同一周期元素的非金屬性隨原子序數的增大而逐漸增強，元素的非金屬性越強，其簡單氣態氫化物的穩定性就越強，元素非金屬性：R(Cl)＞W(S)，則簡單氣態氫化物的穩定性：R(HCl)＞W(H2S)，B錯誤；同一周期元素的金屬性隨原子序數的增大而逐漸減弱，元素的金屬性越強，其形成的最高價氧化物對應的水化物的堿性就越強，Y是Na，Z是Al，元素的金屬性：Na＞Al，所以堿性：NaOH＞Al(OH)3，即元素的最高價氧化物對應水化物的堿性：Y＞Z，C錯誤；Y是Na，Z是Al，二者形成的最高價氧化物對應的水化物分別是NaOH、Al(OH)3，Al(OH)3是兩性氫氧化物，能夠與強堿NaOH反應生成Na[Al(OH)4]，D正確。2．2019年，我國青年化學家雷曉光被遴選為“青年化學家元素周期表”氮元素的代言人。下列與氮元素有關的說法正確的是()A．NH3的電子數為10B．Si3N4中N為＋3價C．14N與14C互為同位素D．NH3的熱穩定性比HF的強答案A解析NH3的電子數為7＋1×3＝10，故A正確；Si3N4中Si為＋4價，N為－3價，故B錯誤；同一元素的不同核素互為同位素，14N與14C是不同元素的不同核素，不互為同位素，故C錯誤；元素的非金屬性越強，其對應的簡單氣態氫化物的熱穩定性越強，氮的非金屬性小于氟，故NH3的熱穩定性比HF的弱，故D錯誤。3.A、B、C為短周期元素，在周期表中所處的位置如圖所示。A、C兩元素的原子核外電子數之和等于B原子的質子數。(1)寫出A、B、C三種元素的名稱：_________________________________________、______________、______________。(2)C在元素周期表中的位置是________________。(3)C的簡單氣態氫化物與B的簡單氣態氫化物的穩定性強弱順序為__________>____________(填化學式)。(4)比較A、C的原子半徑：A__________C，寫出A的簡單氣態氫化物與A的最高價氧化物對應水化物反應的化學方程式：__________________________________________。答案(1)氮硫氟(2)第二周期第ⅦA族(3)HFH2S(4)>NH3＋HNO3=NH4NO3解析據A、B、C在周期表中的位置可知，A、C處于第二周期，B處于第三周期，設B的原子序數為x，則A為x－9，C為x－7，據題意有x－9＋x－7＝x，則x＝16，即B為S，A為N，C為F。題組一元素周期表的分區和化合價變化規律1．(2022·龍巖高一檢測)元素在周期表中的位置反映了元素的原子結構和元素的性質。下列說法正確的是()A．同一元素不可能既表現金屬性，又表現非金屬性B．第三周期主族元素的最高正化合價等于它的主族序數C．短周期元素形成離子后，最外層都達到8電子穩定結構D．同一主族的元素的原子最外層電子數相同，化學性質完全相同答案B解析元素周期表中處于金屬與非金屬分界處的元素通常表現一定的金屬性與非金屬性，A項錯誤；第三周期主族元素的最高正價等于最外層電子數，即等于主族序數，B項正確；氫原子變成氫離子后，H＋沒有電子，C項錯誤；同一主族元素的原子，最外層電子數相同，化學性質具有相似性和遞變性，不完全相同，D項錯誤。2．下列關于元素的化合價的說法正確的是()A．所有非金屬元素都有最高正價＋|最低負價|＝8B．氮元素的最高正價與最低負價絕對值之差為2C．在所有的氧化物中，氧均為－2價D．第ⅦA族的所有元素的最高正價均為＋7價答案B解析氫元素最高正價＋|最低負價|＝2，A項錯誤；氮元素的最高正價為＋5價，最低負價為－3價，B項正確；過氧化物(如H2O2、Na2O2)中，氧為－1價，C項錯誤；氟元素沒有正價，D項錯誤。3．(2023·長沙高一檢測)元素的原子結構決定其性質和在周期表中的位置。下列說法正確的是()A．元素原子的最外層電子數等于元素的最高化合價B．多電子原子中，在離核較近的區域內運動的電子能量較高C．P、S、Cl得電子能力和最高價氧化物對應水化物的酸性均依次增強D．元素周期表中位于金屬和非金屬的分界線附近的元素屬于過渡元素答案C解析O無最高正價，F沒有正價，A錯誤；多電子原子中，能量低的電子在離核較近的區域內運動，B錯誤；P、S、Cl的非金屬性依次增強，得電子能力與最高價含氧酸(H3PO4、H2SO4、HClO4)的酸性均依次增強，C正確；過渡元素是中間副族的十列元素，D錯誤。題組二元素周期表和元素周期律的應用4．下列有關過渡元素的說法正確的是()A．新型高效催化劑多與過渡元素有關B．高效低毒農藥多與過渡元素有關C．過渡元素中只有鐵、錳等少數元素存在變價D．大多數過渡元素的單質不能與酸反應答案A解析高效低毒農藥多與元素周期表右上方的元素有關，B錯誤；過渡元素多數都具有變價，C錯誤；過渡元素最外電子層上的電子較少，具有較強的還原性，可與酸發生反應，D錯誤。5．(2022·四川遂寧中學高一期中)運用元素周期律分析下面的推斷，其中正確的是()A．硒化氫是無色、有毒、比硫化氫穩定的氣體B．砹化銀不溶于水但易溶于稀硝酸C．硫酸鐳是易溶于水的白色固體D．鍺單質是一種優良的半導體材料答案D解析Se元素在S元素的下方，屬于同主族元素，則S的非金屬性比Se強，所以硫化氫的穩定性大于硒化氫，A錯誤；鐳是第ⅡA族元素，從上到下，硫酸鹽的溶解度逐漸減小，硫酸鋇是難溶于水的白色固體，則硫酸鐳也是難溶于水的白色固體，C錯誤；因為Si是半導體材料，與Si相鄰的元素鍺也是位于金屬與非金屬的交界處，所以鍺單質也是優良的半導體材料，D正確。6．(2022·四川綿陽高一期末)硒(Se)位于元素周期表中第四周期第ⅥA族，可用作光敏材料、電解錳的催化劑，也是動植物必需的營養元素。下列有關硒的說法錯誤的是()A．74Se、76Se互為同位素B．H2O的穩定性小于H2SeC．H2SO4的酸性比H2SeO4強D．將O2通入H2Se的水溶液中可得Se答案B解析同位素是指質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子，74Se、76Se符合同位素的概念，故A正確；同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，氣態氫化物的穩定性逐漸減弱，O的非金屬性強于Se，H2O的穩定性大于H2Se，故B錯誤；同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱，S的非金屬性強于Se，H2SO4的酸性比H2SeO4強，故C正確；同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，非金屬性強的單質能置換非金屬性弱的單質，O的非金屬性強于Se，所以將O2通入H2Se的水溶液中可得Se，故D正確。題組三元素“位—構—性”關系的應用7．下表顯示了元素周期表中的一部分，其中①～⑦為短周期元素，已知③與氫元素能組成生活中最常見的化合物，下列有關敘述錯誤的是()A．最高價氧化物對應水化物的酸性：①<②B．③與氫元素可形成10電子化合物且呈中性C．離子半徑：⑤>④D．⑦位于金屬與非金屬分界處，可作半導體材料答案C解析③與氫元素能組成生活中最常見的化合物，應為H2O，故③為O，根據元素在周期表中的位置：②為N，①為C，④為Na，⑤為Mg，⑦為Si，⑥為Cl。①為C，②為N，同周期元素從左往右非金屬性逐漸增強，故非金屬性：N>C，最高價氧化物對應水化物的酸性：H2CO3<HNO3，A正確；③與氫元素形成的10電子化合物為H2O，呈中性，B正確；④為Na，⑤為Mg，核外電子排布相同，核電荷數越大離子半徑越小，故離子半徑：Na＋>Mg2＋，C錯誤；⑦為Si，位于金屬與非金屬分界處，可作半導體材料，D正確。8．(2022·溫州高一檢測)Se、Br兩種元素的部分信息如圖所示，下列說法正確的是()A．原子半徑：Br>Se>PB．還原性：S2－>Se2－>Br－C．Br在元素周期表中位于第四周期第ⅦA族D．Se、Br位于同一主族答案C解析由圖示信息可知Se為34號元素，Br為35號元素，Se和Br位于同一周期且Se位于Br的左側，原子半徑：Se>Br，故A、D項錯誤；Se和S位于同一主族，且Se位于S的下一周期，故還原性：Se2－>S2－，B項錯誤；由圖示信息可知Br位于第四周期第ⅦA族，C正確。9．(2023·重慶高一期末)元素周期表和元素周期律可以指導人們進行規律性地推測和判斷。下列說法不正確的是()A．若X＋和Y2－的核外電子層結構相同，則原子序數：X>YB．原子最外層電子數為2的元素一定位于元素周期表的第ⅡA族C．硅、鍺都位于金屬與非金屬的分界處，都可以作半導體材料D．Cs和Ba分別位第六周期第ⅠA族和第ⅡA族，堿性：CsOH>Ba(OH)2答案B解析X＋和Y2－的核外電子層結構相同，則離子核外電子數相同，設核外電子數為n，則X原子原子序數為n＋1，Y的原子序數為n－2，原子序數X>Y，A正確；第ⅡA族元素原子最外層電子數為2，但He核外只有2個電子，He處于0族，過渡元素中也存在最外層電子數為2的元素，B錯誤；硅、鍺都位于金屬和非金屬的分界處，既有一定金屬性也有一定的非金屬性，都可以作半導體材料，C正確。10．(2022·湖南懷化高一檢測)有A、B、C、D、E五種元素，質子數都小于18。B原子的最外層電子數是其電子層數的3倍；C原子失去1個電子所得到的微粒具有與氖原子相同的電子層結構；D是地殼中含量最多的金屬元素；E的最高正價與最低負價的代數和為6；A單質可以在E單質中燃燒，生成AE，燃燒時火焰呈蒼白色。下列說法錯誤的是()A．D的原子半徑比C小B．可通過焰色試驗檢驗C元素C．E單質可以使干燥的紅色布條褪色D．D單質常溫下既能溶于稀鹽酸也能溶于氫氧化鈉溶液答案C解析B原子的最外層電子數是其電子層數的3倍，則B為氧元素；C原子失去1個電子所得到的微粒具有與氖原子相同的電子層結構，則C原子核外有11個電子，即核電荷數為11，C為鈉元素；地殼中含量最多的金屬元素是鋁，D為鋁元素；氯的最高正價(＋7價)與最低負價(－1價)的代數和為6，則E為氯元素；氫氣可以在氯氣中燃燒，火焰呈蒼白色，所以A為氫元素。氯氣和水反應生成的次氯酸有漂白性，能使濕潤的紅色布條褪色，干燥的氯氣不能使干燥的紅色布條褪色，C項錯誤；鋁單質常溫下與稀鹽酸生成氯化鋁和氫氣，鋁單質常溫下與氫氧化鈉溶液反應生成四羥基合鋁酸鈉和氫氣，D項正確。11．在一定條件下，ROeq\o\al(n－,3)和I－發生反應的離子方程式為ROeq\o\al(n－,3)＋6I－＋6H＋=R－＋3I2＋3H2O，則ROeq\o\al(n－,3)中R元素的化合價及R所在的族是()A．＋5價，第ⅦA族 B．＋5價，第ⅤA族C．＋7價，第ⅦA族 D．＋7價，第ⅤA族答案A解析根據電荷守恒可知n＝1，所以ROeq\o\al(－,3)中R元素的化合價是＋5價；還原產物是R－，說明R元素的最低化合價是－1價，所以R是第ⅦA族元素，A項正確。12．根據元素周期表和元素周期律，判斷下列敘述不正確的是()A．簡單氣態氫化物的穩定性：H2O>NH3B．上圖中NaHCO3飽和溶液的作用為除去CO2中的HCl氣體C．如圖所示實驗不能證明元素的非金屬性：Cl>C>SiD．鉈(81Tl)與Al同主族，其單質既能與鹽酸反應又能與氫氧化鈉溶液反應答案D解析元素的非金屬性越強，其簡單氣態氫化物的穩定性越強，O元素的非金屬性強于N元素，所以簡單氣態氫化物的穩定性：H2O>NH3，故A正確；證明元素非金屬性強弱，比較的是元素的最高價氧化物對應的水化物的酸性，HCl不是氯元素的最高價氧化物對應的水化物，因此根據圖中信息無法比較Cl與C的非金屬性強弱，故C正確；鋁既可與酸反應又可與堿反應是因為處于金屬與非金屬的分界處，既有金屬的性質，又有非金屬的性質，鉈不在金屬與非金屬的分界處，只能與酸反應，故D錯誤。13．已知X、Y、Z都是短周期元素，它們的原子序數依次遞增，X原子的電子層數與它的核外電子總數相同，而Z原子的最外層電子數是次外層電子數的3倍，Y和Z可以形成兩種以上氣態化合物。則：(1)X是________(填名稱，下同)，Y是__________，Z是____________。(2)由Y和Z組成，且Y和Z質量比為7∶20的化合物的化學式是____________。(3)由X、Y、Z中的兩種元素組成，且與X2Z分子具有相同電子數的兩種離子是________和________。(4)X、Y、Z可以形成一種鹽，此鹽中X、Y、Z元素的原子個數比為4∶2∶3，該鹽的化學式是________________________________________________________________________。答案(1)氫氮氧(2)N2O5(3)NHeq\o\al(＋,4)OH－(或其他合理答案)(4)NH4NO3解析X原子的電子層數與它的核外電子總數相同，說明X為氫元素。而Z原子的最外層電子數是次外層電子數的3倍，說明Z為氧元素。能與氧元素形成兩種以上氣態化合物的是氮元素。14.A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的短周期主族元素，A、E在元素周期表中的相對位置如圖，A與氧元素能形成兩種無色氣體，C是地殼中含量最多的元素，D是地殼中含量最多的金屬元素。(1)C在元素周期表中的位置為_____________________________________________。(2)C、E的單質沸點較低的是__________________(填化學式)。(3)C、D、E、F的簡單離子半徑由大到小的順序是____________________(填離子符號)。(4)H2O2不僅可以用于家庭消毒以預防病毒感染，還可以在微電子工業中作刻蝕劑。B的簡單氣態氫化物的水溶液可用作H2O2的清除劑，所發生反應的產物不污染環境，其化學方程式為________________________________________________________________________。答案(1)第二周期第ⅥA族(2)O2(3)S2－>Cl－>O2－>Al3＋(4)2NH3·H2O＋3H2O2=N2↑＋8H2O(或2NH3＋3H2O2=N2＋6H2O)解析A、B、C、D、E、F是原子序數依次增大的短周期主族元素，A與氧元素能形成兩種無色氣體，該無色氣體為CO、CO2，則A為C元素；結合A、E在元素周期表中的相對位置可知E為S元素，F只能為Cl元素；C是地殼中含量最多的元素，則C為O元素，B只能為N元素；D是地殼中含量最多的金屬元素，則D為Al元素，據此分析解答。(1)C為O元素，在元素周期表中位于第二周期第ⅥA族。(2)常溫下S為固體、氧氣為氣體，則C、E的單質沸點較低的是O2。(3)電子層數越多，離子半徑越大，具有相同核外電子排布的離子，(4)B的簡單氣態氫化物為NH3，其水溶液可作H2O2的清除劑，所發生反應的產物不污染環境，則反應生成氮氣與水，反應的