苏教版高考化学一轮复习专题5微观结构与物质的多样性第16讲元素周期律和元素周期表学案

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第16讲　元素周期律和元素周期表【课标要求】　1.掌握元素周期律的实质。了解元素周期表的结构(周期、族)及其应用。2.以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。3.以ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同一主族元素递变规律与原子结构的关系。4.了解金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质递变规律。 考点1　元素周期律及应用  1．元素周期律    2．主族元素的周期性变化规律 内容同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子结构电子层数相同依次增加最外层电子数依次增加1个相同原子半径逐渐减小逐渐增大元素的性质金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱主要化合价一般，最高正价：＋1→＋7负化合价：主族序数－8最高正价数＝主族序数(O、F除外)化合物性质最高价氧化物对应水化物酸性逐渐增强碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱碱性逐渐增强气态氢化物稳定性逐渐增强逐渐减弱3.元素周期表、元素周期律的应用(1)比较不同周期、不同主族元素的性质①比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱方法：金属性：Mg>Al，Ca>Mg，则碱性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3，即得Ca(OH)2>Al(OH)3。②比较H2O和SiH4的稳定性强弱的方法：非金属性：C>Si，O>C，则氢化物稳定性：H2O>CH4>SiH4，即得H2O>SiH4。(2)预测未知元素的某些性质①已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶。②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹(At)的化合物的性质为HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难溶于水。(3)启发人们在一定区域内寻找新物质①半导体元素在金属与非金属分界线附近，如：Si、Ge、Ga等。②农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。  　(1)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小。(　　)(2)元素的原子得电子越多，非金属性越强，失电子越多，金属性越强。(　　)(3)元素的氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强，碱性越强，金属性越强。(　　)(4)元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强，其水溶液的酸性越强，还原性越弱。(　　)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×题组一　粒子半径大小比较1．比较下列粒子半径大小(填“>”或“<”)。(1)Na________Mg________Cl；(2)Li________Na________K；(3)Na＋________Mg2＋________Al3＋；(4)F－________Cl－________Br－；(5)Cl－________O2－________Na＋________Mg2＋；(6)Fe2＋________Fe3＋。答案：(1)>　>　(2)<　<　(3)>　>　(4)<　<(5)>　>　>　(6)>题组二　元素周期律2．根据元素周期律比较下列各组性质(填“>”或“<”)。(1)金属性：K________Na________Mg，非金属性：F________O________S。(2)碱性：Mg(OH)2________Ca(OH)2________KOH。(3)酸性：HClO4________H2SO4________HClO。(4)热稳定性：CH4________NH3________H2O。(5)还原性：HBr________HCl，I－________S2－。(6)氧化性：Fe3＋________Cu2＋________Fe2＋。答案：(1)>　>　>　>　(2)<　<　(3)>　>　(4)<　<　(5)>　<　(6)>　>3．应用元素周期律分析下列推断，其中正确的是    (　　)A．铊(Tl)与铝同主族，其单质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应B．气态氢化物的稳定性HF低于HClC．硒(Se)位于元素周期表第ⅥA族，其最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱D．第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性解析：在元素周期表中，铊位于铝的下面，其金属性比铝的金属性强，不与碱反应，A项错误；氟的非金属性比氯强，气态氢化物稳定性HF较强，B项错误；NH3的水溶液呈碱性，D项错误。答案：C题组三　元素的金属性、非金属性强弱比较4．(1)研究表明26Al可以衰变为26Mg，下列可以比较这两种元素金属性强弱的方法是________(填序号，下同)。①比较这两种元素的单质的密度和熔点    ②比较氯化铝和氯化镁的摩尔质量③将空气中久置的镁带和铝片分别置于热水中，并滴入酚酞溶液④用pH计分别测量相同物质的量浓度的氯化铝溶液和氯化镁溶液的pH⑤Mg(OH)2为中强碱，而Al(OH)3具有两性，所以镁的金属性比铝强(2)下列能说明氯元素比硫元素非金属性强的是________。①HCl比H2S稳定②HClO4酸性比H2SO4强③Cl2能与H2S反应生成S④Cl2比S更易与H2化合生成相应气态氢化物⑤盐酸是强酸，而氢硫酸是弱酸答案：(1)④⑤　(2)①②③④5．某同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了如图装置以验证硫、碳、硅元素的非金属性强弱。该同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸；B是粉末固体；打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到有白色沉淀生成。(1)写出所选用物质的化学式：A：________；B：________；C：________。(2)写出烧杯中发生反应的离子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：该同学设计的实验是利用强酸制弱酸的原理。非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。由题意可推测，A为H2SO4，B为Na2CO3，C为Na2SiO3或K2SiO3。答案：(1)H2SO4　Na2CO3　Na2SiO3(或K2SiO3)(2)CO2＋SiO＋H2O===H2SiO3↓＋CO(或2CO2＋SiO＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO)考点2　元素周期表 1．原子序数按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号称为原子序数。原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。2．编排原则(1)周期：在周期表中，把电子层数目相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，每个横行各为一个周期。(2)族：把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵列。    3．元素周期表的结构(1)周期(7个横行，7个周期) 短周期长周期序号一二三四五六七元素种类288181832320族元素原子序数21018365486118(2)族(18个纵列，16个族) 主族列121314151617族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA副族列345671112族ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡBⅧ族第8、9、10，共3个纵列0族第18纵列　(1)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素。(　　)(2)ⅠA族全部是金属元素。(　　)(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素。(　　)(4)两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1。(　　)(5)包含元素种数最多的族是ⅠA族。(　　)(6)形成化合物种数最多的元素在ⅣA族。(　　)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√题组一　元素周期表的结构1.在元素周期表中，铂元素如图所示，下列有关说法正确的是 (　　)A．铂是非金属元素，在常温下呈固态B．78Pt和78Pt的核外电子数相同，互为同位素C．“195.1”是铂的质量数D．由78可以推出Pt为第5周期元素解析：铂为金属元素，A项错误；78Pt和78Pt的质子数相同，中子数不同，是两种不同的核素，二者互为同位素，B项正确；“195.1”是铂元素的相对原子质量，C项错误；由78推出Pt为第六周期元素，D项错误。答案：B2．下列各图为元素周期表的一部分，图中的数字为原子序数，其中M为37的是(　　)解析：本题常因对元素周期表的结构掌握不牢固易造成错误。根据元素周期表中每周期所含有的元素的种类数分别为2、8、8、18、18、32，分析比较得出C项符合题意。答案：C3．(1)56号元素位于第________周期________族。(2)114号元素位于第________周期________族。(3)25号元素位于第________周期________族。答案：(1)6　ⅡA　(2)7　ⅣA　(3)4　ⅦB题组二　元素周期表的片段在推断题中的应用4.A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示。已知B、C元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则A、B、C分别为(　　)A．Be、Na、Al　　　　　　B．B、Mg、SiC．O、P、Cl         D．C、Al、P解析：设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1，C的原子序数为x＋8＋1，由(x＋8－1)＋(x＋8＋1)＝4x，解得x＝8，所以A为O元素，B为P元素，C为Cl元素。答案：C   5.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．5xC．5x＋14        D．5x＋16解析：前四周期五种元素在元素周期表中的相对位置为故五种元素的核电荷数之和为5x＋10。答案：A　“位—构—性”三者的关系  1．原子结构与元素性质的关系2．原子结构与元素在周期表中位置的关系(1)核外电子层数＝周期序数。(2)主族元素的最外层电子数＝价电子数＝主族序数＝最高正价数。(3)质子数＝原子序数＝原子核外电子数＝核电荷数。(4)最低负价绝对值＝8－主族序数(ⅣA～ⅦA)。3．“位”“构”“性”三者关系的应用利用元素在周期表中位置、元素的原子结构、元素性质三者关系，可以比较或推断某些元素的性质，如：(1)比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、氢化物的稳定性等。(2)比较同周期元素及其化合物的性质。(3)比较不同周期、不同主族元素性质时，要找出参照物。(4)推断一些未学过的元素的某些性质。[考能突破练]1．(2021·大连测试)硒(Se)与硫在元素周期表中位于同一主族。下列说法不正确的是(　　)A．原子半径：Se>SB．沸点：H2S>H2SeC．稳定性：H2S>H2SeD．酸性：H2SO4>H2SeO4答案：B2．(2021·适应性测试河北卷)(双选)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，且原子序数Y＋Z＝X＋W，X和W同主族，Z的族序数与周期数相等，四种元素中只有一种金属元素。下列说法正确的是(　　)A．W有两种常见氧化物B．原子半径Y<X<W<ZC．X的最高价氧化物的水化物是强酸D．Y元素的氢化物分子间可以形成氢键解析：短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，Z的族序数与周期数相等，则Z是Al元素，四种元素中只有一种金属元素，则X、Y、W都是非金属元素，且原子序数Y＋Z＝X＋W，X和W同主族，符合要求的X是C元素，Y是N元素，W是Si元素，或X是N，Y是F，Z是Al，W是P元素，然后依据元素周期律分析解答。根据上述分析可知，X是C，Y是N，Z是Al，W是Si元素或X是N，Y是F，Z是Al，W是P元素。A．若W是Si元素，Si元素只有SiO2一种氧化物，A错误；B．同一周期元素，原子序数越大，原子半径越小，不同周期元素，元素所在的周期序数越大，原子半径越大，故原子半径：N<C<Si<Al，用字母表示为：Y<X<W<Z，B正确；C.若X是C，其最高价氧化物的水化物H2CO3是弱酸，C错误；D.Y是N或F元素，由于其原子半径小，元素的非金属性强，因此其氢化物分子间可以形成氢键，D正确；故合理选项是BD。答案：BD3.(2021·安徽六安模拟)元素X、Y、Z、R、E在周期表中的相对位置如图所示。已知Z为短周期元素，五种元素的原子核外电子数之和为80。下列推断不正确的是(　　)A．原子半径：Z>R>XB．气态氢化物的热稳定性：X>R>YC．最高价氧化物对应的水化物的酸性：Z>R>ED．Z的氧化物能与盐酸、烧碱反应答案：C4．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，X的质子数是W与Z的质子数之和的一半。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物，r是元素Y的气体单质，n为淡黄色粉末，相关物质转化关系如图所示。室温下，0.01 mol·L－1 s溶液pH为12。下列说法正确的是(　　)A．原子半径大小：W<X<YB．简单离子半径大小：Y<ZC．简单氢化物沸点高低：Z<Y<XD．Y、Z形成的化合物均含离子键解析：W为H元素，X为C元素，Y为O元素，Z为Na元素。A.原子半径的大小为H<O<C，故A选项错误；B.Na＋的半径小于O2－的半径，故B选项错误；C.Z、Y、X的简单氢化物分别为NaH为固体、H2O为液体、CH4为气体，故其沸点依次降低，故C选项错误，D.Y、Z形成的化合物可能为Na2O或Na2O2，均含离子键，故D选项正确。答案：D5．(2021·四川绵阳模拟)短周期主族元素a、b、c、d原子序数依次增大，b元素的一种同位素可用于考古年代鉴定。甲、乙分别是元素b、d的单质，通常甲为固体，乙为气体，0.001 mol/L的丙溶液pH＝3；W、X、Y均是由这些元素构成的二元化合物，Y是形成酸雨的主要物质之一。上述物质的转化关系如图。下列说法正确的是(　　)A．原子半径：b>d>cB．a、c形成的化合物一定是共价化合物C．W、X、Y中X的熔、沸点最高D．Y、Z均可用排水法收集答案：C 1．(2020·高考全国卷Ⅰ)1934年约里奥－居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X，得到核素Y，开创了人造放射性核素的先河：X＋He―→Y＋n其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是(　　)A．X的相对原子质量为26B．X、Y均可形成三氯化物C．X的原子半径小于Y的D．Y仅有一种含氧酸解析：由守恒关系可知元素X的质量数为27，X的相对原子质量近似等于该原子的质量数，A项错误；X与Y最外层电子数之和为8，质子数相差2，且X为金属元素，可推知X为Al元素，Y为P元素，二者都有＋3价，都可以形成三氯化物，B项正确；同一周期主族元素自左向右，原子半径逐渐减小，故Al的原子半径大于P，C项错误；P元素的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等，D项错误。答案：B2．(2020·高考全国卷Ⅲ)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z；化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　　)A．非金属性：W>X>Y>ZB．原子半径：Z>Y>X>WC．元素X的含氧酸均为强酸D．Y的氧化物水化物为强碱解析：化合物XW3与WZ相遇会产生白烟，推断为NH3与HCl反应，则W为H，X为N，Z为Cl，四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z，推断出Y为Na。非金属性Z>X>W>Y，A错误；原子半径Y>Z>X>W，B错误；元素X的最高价氧化物对应的含氧酸(HNO3)是强酸，而HNO2不是强酸，C错误；Y的氧化物对应的水化物是NaOH，属于强碱，D正确。答案：D3．(2019·高考全国卷Ⅱ)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是(　　)   W XYZA.原子半径：W<XB．常温常压下，Y单质为固态C．气态氢化物热稳定性：Z<WD．X的最高价氧化物的水化物是强碱解析：由题意，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8，可推出W、X、Y、Z分别为N、Al、Si、P。A对：根据电子层数越多，原子半径越大，可得原子半径：W<X。B对：常温常压下，硅单质为固态。C对：同一主族由下到上简单气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以热稳定性：NH3>PH3。D错：X的最高价氧化物的水化物Al(OH)3是两性氢氧化物，不是强碱。答案：D4．(2019·高考全国卷Ⅲ)X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是(　　)A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物C．X与Z可形成离子化合物ZXD．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸解析：X、Y、Z均为短周期主族元素，X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，Y的最外层电子数不可能是8，只能为2，且Y原子半径大于Z，所以Y为Mg，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为10，故X为C，Z为Si。A错：MgO的熔点高于CO2、CO的熔点。B对：元素的非金属性越强，则其气态氢化物的热稳定性越强，C的非金属性强于Si，故CH4的热稳定性大于SiH4。C错：X 与Z 形成的SiC是共价化合物。D错：Mg能溶于浓硝酸，但是Si单质不能溶于浓硝酸。答案：B5．(2019·高考全国卷Ⅰ)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是(　　)A.WZ的水溶液呈碱性B．元素非金属性的顺序为X>Y>ZC．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构解析：W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则Z核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，Z核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为Cl元素。Y能与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。A错：WZ为NaCl，其水溶液呈中性。B错：元素非金属性：Cl>P>Si。C对：P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸。D错：P原子最外层有5个电子，与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构。答案：C