化学必修 第二册第3节 元素周期表的应用第4课时学案

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 第4课时　元素位－构－性之间的关系(提升课时)自主学习元素“位、构、性”三者之间的关系同一元素的“位置、结构、性质”之间的关系可表示如下：应用“位置、结构、性质”三者之间的关系解答问题时要注意以下几个方面：1．元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系2．原子结构与元素性质的关系3．元素性质与元素在周期表中位置的关系【典例】四种短周期主族元素X、Y、Z和M在周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是(　　)A．原子半径(r)：r(X)＞r(Z)B．元素的非金属性：Y＞MC．Y元素的最高化合价为＋7价D．Z的最高价氧化物对应的水化物为强酸解析:选B。根据四种短周期元素在周期表中的位置可以判断，X为碳元素，Y为氟元素，Z为硅元素，M为硫元素。同一主族，原子序数越大，原子半径也越大，即r(Z)＞r(X)，A选项错误；氟元素的非金属性在所有的元素中最强，B选项正确；氟元素没有正化合价，C选项错误；硅的最高价氧化物对应的水化物为硅酸，是一种弱酸，D选项错误。(1)写出Z的最高价氧化物和Y的氢化物反应的化学方程式。提示：4HF＋SiO2===SiF4＋2H2O(2)写出工业上以Z的最高价氧化物为原料，制备Z单质的化学方程式。提示：SiO2＋2CSi＋2CO↑。1．(2021·太原高一检测)主族元素镓(Ga)的原子结构示意图是，下列关系不正确的是(　　)A．原子半径：K＞Ga＞AlB．碱性：KOH＞Ga(OH)3＞Al(OH)3C．离子的氧化性：K＋＞Ga3＋＞Al3＋D．与水反应的剧烈程度：K＞Ga＞Al解析:选C。同主族元素从上到下金属性逐渐增强，同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，则金属性K＞Ga＞Al。因同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大，则K＞Ga＞Al，故A正确；元素的金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，单质与水反应越剧烈，故B和D正确；元素的金属性越强，对应阳离子的氧化性越弱，故C错误。2．(2021·浙江6月选考)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示，其中Y的最高化合价为＋3。下列说法不正确的是(　　)A．还原性：ZQ2＜ZR4B．X能从ZO2中置换出ZC．Y能与Fe2O3反应得到FeD．M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应解析:选A。A.ZQ2为CS2，ZR4为CCl4，CS2中硫的还原性强于CCl4中的氯元素，A错误；B.Mg和CO2发生下述反应：2Mg＋CO22MgO＋C，B正确；C.Al和Fe2O3发生铝热反应如下：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，C正确；D.M为N，N的最高价氧化物的水化物为HNO3，最低价氢化物为NH3，二者发生如下反应：HNO3＋NH3===NH4NO3，D正确。如图是氯气的制备以及氯、溴、碘的非金属性比较实验，充分反应一段时间后，打开装置D的活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡，观察实验现象，下列说法正确的是(　　)A．F2不能与NaCl溶液反应置换出氯气B．装置B中可盛放水吸收氯气中的HCl气体C．装置E下层呈现紫红色D．装置E中有机试剂层呈现紫红色，能说明非金属性Br＞I解析:选A。氟气与水溶液反应是氟气与水的反应生成氟化氢和氧气，所以F2不能与NaCl溶液反应置换出氯气，故A正确；氯气在饱和食盐水中溶解度小，如果用水，水与氯气要反应生成次氯酸和盐酸，所以不能用水吸收，故B错误；苯的密度比水小，应在上层，所以装置E上层呈现紫红色，故C错误；生成的溴单质和碘化钾反应生成碘单质，过量氯气也会氧化碘离子生成碘单质，造成干扰，所以不能证明非金属性Br＞I，故D错误。【拔高题组】1．(2021·安庆高一检测)中科院电子学研究所的研究人员已经掌握了锶原子光钟研究的一系列关键技术，为显著提高卫星导航系统的定位精度奠定了基础。锶(元素符号 Sr)的原子序数为 38，下列说法中不正确的是(　　)A．84Sr、86Sr、87Sr、88Sr 互为同位素B．由 Sr 的原子序数可知，其在周期表中的位置是第5周期ⅡA 族C．根据元素周期律可知，Sr(OH)2的碱性强于 Ca(OH)2，弱于 Ba(OH)2D．根据元素周期律可知，Sr 的还原性强于 Mg，因此可以从 MgCl2溶液中置换出 Mg解析:选D。84Sr、86Sr、87Sr、88Sr 等几种原子都是Sr元素的不同原子，互为同位素，A正确；由 Sr 的原子序数可知其各个电子层排布的电子数依次为2、8、18、8、2，共有5个电子层，最外层有2个电子，其在周期表中的位置是第5周期ⅡA 族，B正确；Ca、Sr、Ba位于同一主族，其金属性依次增强，根据元素周期律可知，Sr(OH)2的碱性强于 Ca(OH)2，弱于 Ba(OH)2，C正确；根据元素周期律可知，Sr 的还原性强于 Mg，Mg能与冷水反应，Sr也能与冷水反应，因此不能从 MgCl2溶液中置换出 Mg，D错误。2．根据元素周期律，对下列事实进行归纳推测，推理不合理的是(　　)选项事实推测AMg与水反应缓慢，Ca与水反应较快Ba与水反应会更快BSi是半导体材料，同族Ge也是半导体材料ⅣA族的元素都是半导体材料CHCl在1 500 ℃时分解，HI在230 ℃时分解HBr的分解温度介于二者之间DSi与H2高温时反应，S与H2加热能反应P与H2在高温时能反应解析:选B。同一主族元素其金属性随着原子序数增大而增强，元素的金属性越强，其单质与水或酸反应生成氢气越容易，金属性Ba＞Ca＞Mg，则金属单质与水反应置换出氢气剧烈程度Ba＞Ca＞Mg，所以Ba与水反应会更快，故A正确；在元素周期表中，位于金属和非金属分界线处的元素单质能作半导体，Pb不位于金属元素和非金属元素分界线处，所以Pb不能作半导体材料，故B错误；元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，非金属性Cl＞Br＞I，所以氢化物的稳定性HCl＞HBr＞HI，则HBr的分解温度介于二者之间，故C正确；元素的非金属越强，其单质与氢气反应越容易，非金属性S＞P＞Si，所以P与H2在高温时能反应，故D正确。【人教版】必修一P105元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和性质。在认识了元素周期律以后，可以根据元素在周期表中的位置推测其原子结构和性质，并研究元素性质的变化规律；也可以根据元素的原子结构推测其在周期表中的位置和性质。【苏教版】必修一P123元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置，而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特点。我们可以根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测未知元素的主要性质。1．(2021·惠州高一检测)五种短周期主族元素的关系如图所示。TX2是制光导纤维制品的主要原料。下列说法中错误的是(　　)A．Y是非金属性最强的元素B．R与X形成的化合物是一种两性化合物C．T的晶体是一种重要的半导体材料D．简单离子半径Y比Z、R的都小解析:选D。TX2是制光导纤维制品的主要原料，则其为SiO2，从而得出X为O，Y为F，Z为Na，R为Al，T为Si。Y为F，是元素周期表中非金属性最强的元素，A正确；Al与O形成的化合物为Al2O3，是既能与酸又能与碱反应的两性化合物，B正确；Si的晶体是一种重要的半导体材料，可用于生产电子元件，C正确；F－半径比Na＋、Al3＋的半径都大，D错误。2．(2021·北京海淀区高一检测)元素周期表隐含着许多信息和规律。以下所涉及的元素均为中学化学中常见的短周期元素，其原子半径及主要化合价如表，其中R2Q2用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源。元素代号MRQTXYZ原子半径/nm0.0370.1860.0740.1020.1500.1600.099主要化合价+1+1-2-2、+4、+6+3+2-1下列说法正确的是(　　)A．T、Z的最高价氧化物对应水化物的酸性T＜ZB．R、X、Y的单质失去电子能力最强的是XC．M与Q只能形成一种化合物D．M、Q、Z都在第2周期解析:选A。R2Q2用于呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源，可说明R为钠元素，O为氧元素。其中T元素的主要化合价有－2、＋4、＋6，且半径大于氧原子，则T为硫元素；M元素的主要化合价为＋1，且其原子半径比氧小，则M为氢元素；Z原子的半径较氧大，主要化合价为－1，则为氯元素；X、Y两元素的主要化合价分别为＋3、＋2，原子半径比钠略小，则X、Y为铝、镁元素，由上述分析可知T、Z分别为硫和氯元素，因氯元素的非金属性比硫强，所以其最高价氧化物对应水化物的酸性S＜Cl，故A正确；由上述分析可知R、X、Y分别为钠、镁、铝三种金属元素，其金属性的强弱为钠＞镁＞铝，则单质失去电子能力最强的为钠，故B错误；M、Q分别为氢和氧元素，它们之间形成的化合物为水和过氧化氢，两种化合物，故C错误；由上述分析可知，M、Q、Z分别为氢、氧、氯三种元素，分别位于周期表中的1、2、3周期，故D错误。课堂测评1．(水平1)2019年诺贝尔化学奖颁发给美国的约翰·古迪纳夫、英国斯坦利·维丁汉姆、日本吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂电池方面的贡献。锂电池常用正极材料之一LiFePO4，该化合物中元素原子半径最小的是(　　)A．Li　　　　　B．Fe　　　　　C．P　　　　　D．O解析:选D。电子层数越少，半径越小；其中Li、O位于第2周期，半径最小，且同周期元素从左到右半径越来越小，故原子半径Li＞O，O原子半径最小。2．(水平2)2019年被联合国定为“国际化学元素周期表年”，如表为元素周期表的一部分，其中W、X、Y、Z均为短周期元素，Y的氧化物易形成酸雨。下列叙述正确的是(　　)W  X  YZA.X的简单氢化物为强酸B．Z的氧化物对应水化物的酸性强于Y的氧化物对应水化物的酸性C．Y单质易溶于WY2分子D．X单质能从Z的盐溶液中置换出Z单质解析:选C。W、X、Y、Z均为短周期元素，W、X位于第2周期，Y、Z位于第3周期，Y的氧化物易形成酸雨，则Y为S，结合图示各元素在周期表中的相对位置可知，W为C，X为F，Z为Cl元素。X的简单氢化物为HF，HF为弱酸，故A错误； Z的氧化物对应水化物有可能是HClO，HClO属于弱酸，其酸性弱于Y的氧化物对应水化物H2SO4的酸性，故B错误；硫易溶于CS2，故C正确；F2易与水反应，置换出水中的氧，不能置换出氯化物水溶液中的氯元素，故D错误。补偿训练:下列事实不能作为实验判断依据的是(　　)A．钠和镁分别与冷水反应，判断金属活动性强弱B．铁投入CuSO4溶液中，能置换出铜，钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜，判断钠与铁的金属活动性强弱C．酸性H2CO3＜H2SO4，判断硫与碳的非金属性强弱D．F2与Cl2分别与H2反应，判断氟与氯的非金属性强弱解析:选B。Na的金属活动性太强，与溶液反应时先与H2O反应，故B项不能作为判断依据。3．(水平2)短周期主族元素R、X、Y、Z在周期表中相对位置如图所示。已知：R的最高价氧化物对应的水化物化学式为H3RO3。下列说法错误的是(　　)A．原子半径：R＞XB．简单氢化物稳定性：X＞Z＞YC．RX3分子中每个原子最外层都有8个电子D．常温常压下YX4呈气态解析:选C。根据R的最高价氧化物对应的水化物化学式为H3RO3，R的最高正价为＋3，则R为B元素，结合各元素的相对位置可知，X为F，Y为Si，Z为S元素。A.同一周期从左向右原子半径逐渐减小，则原子半径：R＞X，故A正确；B.非金属性F＞S＞Si，则简单氢化物稳定性：X＞Z＞Y，故B正确；C.RX3为BF3，B原子最外层电子数为3＋3＝6，故C错误；D.YX4为SiF4，常温常压下SiF4呈气态，故D正确。4．(水平1)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，则这四种元素的核电荷数之和为(　　)A．4x＋10　　　 B．4x＋8C．4x＋6       D．4x＋28解析:选B。由元素周期表中前四周期的元素的位置图可知，A、B、C位于第2或3周期，E位于第3或4周期，且位于周期表的右侧，已知B元素的核电荷数为x，则A的核电荷数为x－1、C的为x＋1，E为x＋8或x＋18，故这五种元素的核电荷数之和为4x＋8或4x＋18，故选B。5．(水平1)X、Y、Z、W四种短周期主族元素在周期表中的相对位置如图，下列说法不正确的是(　　)XYZWA.Y的气态氢化物的稳定性一定比W的强B．W的原子序数可能是Y的原子序数的3倍C．Y原子形成的简单离子半径比X原子形成的简单离子半径小D．若Z元素最高价氧化物的水化物是强酸，则W元素的单质具有强氧化性解析:选B。同主族从上到下非金属性减弱，对应氢化物的稳定性减弱，则Y的气态氢化物的稳定性一定比W的强，故A正确；Y、W位于同主族，在短周期中分别为第2周期、第3周期元素，W的原子序数可能是Y的原子序数的2倍，但不会为3倍关系，故B错误；具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小，则Y原子形成的简单离子半径比X原子形成的简单离子半径小，故C正确；若Z元素最高价氧化物的水化物是强酸，Z为S，W为Cl，则W元素的单质具有强氧化性，故D正确。6．(水平2)有A、B、C、D、E 5种短周期元素，已知相邻的A、B、C、D 4种元素原子核外共有56个电子，在周期表中的位置如图所示。E的单质可与酸反应，1 mol E单质与足量酸作用，在标准状况下能产生33.6 L H2；E的阳离子与A的阴离子核外电子层结构完全相同。请回答下列问题：(1)写出下列元素的名称：A__________、D__________、E__________。(2)画出C原子、A离子的结构示意图：_____________、___________。(3)C、E、A的简单离子半径：__________>__________>__________，B、C、D的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为__________(用化学式表示)。(4)向D与E形成的化合物的水溶液中滴加过量烧碱溶液的离子方程式为____________________________________________________。解析:(1)设C原子序数为x，则4x－8＝56，x＝16，则C为S、A为O、B为P、D为Cl、E为＋3价金属且E的阳离子与A的阴离子核外电子排布相同，故E为Al。(3)S与O同主族且原子序数S>O故S2－>O2－；O2－与Al3＋具有相同的核外电子排布且原子序数：Al>O故O2－>Al3＋，其半径：S2－>O2－>Al3＋。由于非金属性：P<S<Cl，则其最高价氧化物对应的水化物的酸性：H3PO4<H2SO4<HClO4。(4)AlCl3与过量NaOH反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－。答案：(1)氧　氯　铝　(2)　(3)S2－　O2－　Al3＋　HClO4>H2SO4>H3PO4(4)Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－