鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 元素周期表的应用导学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 元素周期表的应用导学案，共10页。学案主要包含了研究同主族元素的性质，预测元素及化合物的性质等内容，欢迎下载使用。

目标与素养：1.以ⅠA族、ⅦA族元素为例，掌握同主族元素性质的递变规律。(证据推理)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。(微观探析)3.掌握根据元素在周期表中的位置，预测不熟悉元素性质的方法。








一、研究同主族元素的性质


1．ⅦA族元素(卤族元素)原子结构与性质的相似性和递变性


(1)相似性











(2)递变性


(3)探究卤族元素性质的相似性和递变性


结论：卤素单质的氧化性：Cl2>Br2>I2；


卤素离子的还原性：I－>Br－>Cl－。


微点拨：(1)F无含氧酸，因F无正价。


(2)HF为弱酸，HCl、HBr、HI均为强酸。


2．碱金属元素原子结构和性质的相似性与递变性


(1)相似性


①原子的最外电子层都有1个电子。


②最高化合价均为＋1价。


③都是活泼的金属元素，单质都能与氧气、水等物质发生反应。


④最高价氧化物对应的水化物一般具有很强的碱性。


(2)递变性


3.理论解释


(1)同主族元素性质的相似性


同主族元素原子的最外层电子数相同，所以同主族元素性质具有相似性。


(2)同主族元素性质的递变性


同主族元素原子从上到下，核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，元素原子的得电子能力(元素的非金属性)逐渐减弱，失电子能力(元素的金属性)逐渐增强。


二、预测元素及化合物的性质(以硅为例)


1．依据位置


(1)相似性


硅与碳位于同一主族，性质应具有一定的相似性，如最高正价为＋4，最低负价为－4，最高价氧化物SiO2对应水化物的化学式为H2SiO3等。


(2)递变性


与同主族碳元素的原子相比：硅原子得电子能力弱，硅元素的非金属性弱，稳定性：SiH4

与同周期磷元素的原子相比：硅原子得电子能力较弱，硅元素的非金属性弱，稳定性：SiH4

2．依据类别


SiO2属于酸性氧化物，能与碱溶液反应，高温时能与碱性氧化物反应。


3．依据化合价


SiO2中硅元素为＋4价，因此SiO2具有氧化性，能与还原性物质反应，如SiO2＋2C2CO↑＋Si。


微点拨：SiO2虽然属于酸性氧化物，但能与HF反应。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)原子半径越大元素原子得电子能力越强，失电子能力越弱。


( )


(2)元素周期表中元素的性质与元素在周期表中的位置有关。


( )


(3)最外层电子数相同的元素一定位于同一主族。( )


(4)在周期表中的过渡元素中寻找半导体材料。( )


[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)×


2．下列物质与水反应最剧烈的是( )


A．Li B．Na


C．K D．Rb


[答案] D


3．F、Cl和Br都是第ⅦA族元素，关于这三种元素原子的说法正确的是( )


A．原子半径：F>Cl>Br


B．最外层电子数都相同


C．核外电子层数都相同


D．最外层电子数都不相同


[答案] B








[素养养成]


微观探析：原子结构与同主族元素性质的关系


(1)同主族(从上到下)元素原子的最外层电子数相同，所以同主族元素性质具有相似性。


(2)同主族元素原子的电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，原子得电子的能力(元素的非金属性)逐渐减弱，失电子的能力(元素的金属性)逐渐增强。


【典例1】 下列关于物质性质变化的比较，不正确的是( )


A．稳定性强弱：HF>HCl>HBr>HI


B．原子半径大小：Na>S>O


C．碱性强弱：KOH>NaOH>LiOH


D．还原性强弱：F－>Cl－>I－


D [非金属性强弱：F＞Cl＞I，对应阴离子的还原性依次增强。]





解答元素性质的变化规律题目的一般思路


(1)首先判断所给元素的相对位置，即是同周期还是同主族。


(2)然后根据元素周期律得出相应的结论。


(3)最后考虑涉及元素是否有特殊性。








1．运用元素周期律分析，下列说法中错误的是( )


A．Sr是第5周期ⅡA族元素，Sr(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强


B．As是第4周期ⅤA族元素，AsH3的还原性比NH3的还原性弱


C．Cs的原子半径比Na的原子半径大，Cs与水反应比Na与水反应更剧烈


D．Cl的核电荷数比Al的核电荷数大，Cl的原子半径比Al的原子半径小


B [同主族元素，随原子序数的增大，元素的金属性增强，非金属性减弱，第ⅡA族元素Mg和Sr，原子序数：MgMg(OH)2，A项正确；第ⅤA族元素N和As，原子序数：NAs，其对应阴离子的还原性：N3－Cl，D项正确。]





1．元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系


结构→位置eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原子序数＝质子数,周期序数＝电子层数,主族序数＝最外层电子数))


2．元素的原子结构与元素性质的关系





3．元素在周期表中位置与元素性质的关系





【典例2】 短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法不正确的是( )





A．原子半径：W>Z>Y>X


B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z


C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z


D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等


A [从元素周期表的局部图可知X、Y、Z、W为2、3周期元素，W在第3周期，W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，故W是P元素，据此推出X、Y、Z分别是氮、氧、硅。根据四种元素在周期表中的位置关系可知，原子半径：Z>W>X>Y，A项错误；非金属性：O>N>P>Si，最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3>H3PO4>H2SiO3，即X>W>Z，B项正确；氢化物的热稳定性：H2O>NH3>PH3>SiH4，即Y>X>W>Z，C项正确；主族元素除O、F外，其他元素最高化合价都等于其主族序数，D项正确。]





2．已知P、S、Cl、As、Br五种元素在元素周期表中的位置如图所示。下列比较关系正确的是( )


A.原子半径：As>Cl>P


B．热稳定性：HCl>AsH3>HBr


C．还原性：As3－>S2－>Cl－


D．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4


C [A项，原子半径：As>P>Cl，A项错误；B项，非金属性：Cl>Br>As，热稳定性：HCl>HBr>AsH3，B项错误；C项，非金属性：Cl>S>As，对应阴离子的还原性：As3－>S2－>Cl－，C项正确；D项，非金属性：S>P>As，其最高价氧化物对应水化物的酸性：H2SO4>H3PO4>H3AsO4，D项错误。]





1．某主族元素的原子最外层是第5层，其上有1个电子，下列描述中正确的是( )


A．常温下，其单质与水反应不如钠与水反应剧烈


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


C [由主族元素原子的第5电子层上只有1个电子可知：该元素位于周期表第5周期ⅠA族，为Rb(铷)。由同一主族元素性质递变规律可知，Rb的金属性强于Na，故其与水的反应比Na更剧烈；RbOH的碱性强于NaOH，因NaOH可使Al(OH)3溶解，则RbOH也一定能使Al(OH)3溶解；Rb、K同主族，且Rb比K多一个电子层，则Rb的原子半径比K的原子半径大；又Na2CO3、K2CO3均易溶于水，可类推出Rb2CO3也应易溶于水。]


2．碲(Te)是52号元素，位于周期表中ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上。下列叙述中错误的是( )


A．碲的单质具有半导体的性能


B．碲化氢(H2Te)比H2S更稳定


C．碲可在空气中燃烧生成二氧化碲(TeO2)


D．H2TeO4的酸性比H2SO4弱


B [碲元素在元素周期表的第5周期ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上，有半导体的性能，故A正确；同主族元素自上而下原子得电子能力减弱，则氢化物稳定性H2Te

3．下列各组物质性质的比较中正确的是( )


A．酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4


B．碱性：Mg(OH)2>Ca(OH)2>KOH


C．热稳定性：H2S>H2O>HF


D．氧化性：F2>Cl2>Br2>I2


D [元素非金属性：Cl>S>P，则酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4，A不正确；元素金属性：K>Ca>Mg，则碱性：KOH>Ca(OH)2>Mg(OH)2，B不正确；元素非金属性：F>O>S，则热稳定性：HF>H2O>H2S，C不正确；元素非金属性：F>Cl>Br>I，则氧化性：F2>Cl2＞Br2＞I2。]


4．能说明SiO2为酸性氧化物的事实为( )


A．SiO2与H2SO4、HNO3不反应


B．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O


C．SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O


D．SiO2＋2CSi＋2CO↑


[答案] C


5．为了更好地掌握周期表的应用，某同学在做氯、溴、碘性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下：


请你帮助该同学整理并完成实验报告。


(1)实验目的：研究 元素性质递变规律。


(2)实验用品：


试剂：氯水，溴水，NaBr溶液，KI溶液，CCl4溶液。


仪器：① ，② 。


(3)此实验的结论为 。


(4)氯、溴、碘最高价氧化物对应的水化物酸性强弱(用分子式表示)： 。


(5)氟、氯、溴、碘气态氢化物稳定性大小顺序(用分子式表示)： 。


(6)该同学又做了另外一个实验，向新制得的Na2S溶液中滴加新制的氯水。该实验现象为 ，


此反应的离子方程式为 ，


此实验的结论为 。


[答案] (1)同主族 (2)试管 胶头滴管


(3)氧化性：Cl2>Br2>I2


(4)HClO4>HBrO4>HIO4


(5)HF>HCl>HBr>HI


(6)生成淡黄色沉淀 Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－ 氧化性：Cl2>S


元素
F
Cl
Br
I
电子层数
逐渐增多
原子半径
逐渐增大
得电子能力
逐渐减弱
失电子能力
逐渐增强
单质与H2化合的条件
暗处爆炸
点燃或光照
加热(200 ℃)
更高温度下，缓慢反应，可逆
氢化物的稳定性
逐渐减弱
最高价氧化物对应水化物的酸性
—
逐渐减弱
实验操作
实验现象
化学方程式
静置后，液体分层，上层无色，下层橙色
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2
静置后，液体分层，上层无色，下层紫色
Br2＋2KI===2KBr＋I2
静置后，液体分层，上层无色，下层紫色
Cl2＋2KI===2KCl＋I2
结构及性质
规律
原子半径
单质的还原性
与水、氧气反应的剧烈程度
最高价氧化物对应水化物的碱性
同主族元素及其物质性质的递变规律
项目
同主族(从上→下)
原子核外电子排布
最外层电子数相同，电子层数递增
原子半径
逐渐增大
元素主要化合价
最高正价＝主族序数(F、O除外)，非金属最低负价＝主族序数－8
原子得、失电子能力
得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强
元素金属性、非金属性
金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱
单质氧化性、还原性
氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱
非金属气态氢化物的稳定性
逐渐减弱
元素“位、构、性”之间的关系
P
S
Cl
As
Br
实验步骤
实验现象
①将少量的氯水滴入到适量NaBr溶液中，再滴入少量的CCl4溶液并用力振荡
溶液分为上下两层，上层为无色，下层为橙色
②将少量的溴水滴入到适量KI溶液中，再滴入少量的CCl4溶液并用力振荡
溶液分为上下两层，上层为无色，下层为紫色