化学必修二第一单元 化石燃料与有机化合物第三课时课时练习

第三课时　元素周期表及其应用

1．画出H、Li、Na、K的原子结构示意图，它们的原子结构有何特点？

提示：H、Li、Na、K的原子结构示意图为；；；。它们原子结构的特点是：最外层电子数都是1，电子层数按H、Li、Na、K依次增多，原子半径依次增大。

2．11～17号元素的原子结构有何特点？随着原子序数的递增，元素的金属性、非金属性如何变化？

提示：11～17号元素原子的电子层数相同，最外层电子数为1～7，原子半径逐渐减小。随着原子序数的递增，元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

3．11～17号元素中，常用作半导体材料的单质是什么？

提示：晶体硅。

[新知探究]

探究1　元素周期表中为什么把C、N、O、F、Ne等元素编排在同一周期？元素周期表中共有多少个周期？1～6周期中各含有多少种元素？

提示：C、N、O、F、Ne等元素原子的电子层数相同，故编排在同一周期。元素周期表中共有7个周期；1～6周期中所含的元素种数分别为2、8、8、18、18、32。

探究2　为什么把F、Cl、Br、I等元素编排在元素周期表的同一主族？元素周期表中共有多少个族？

提示：F、Cl、Br、I元素原子的最外层电子数相等(均为7)，故编排在同一族。元素周期表中共有16个族，分别为7个主族，7个副族，1个Ⅷ族和0族。

探究3　最外层电子数是2的元素一定是ⅡA族元素吗？

提示：不一定；如He最外层电子数为2，但为0族元素。

探究4　画出硫的原子结构示意图，据此图你能确定它在元素周期表中的位置吗？

提示：，电子层数是3，故位于第3周期，最外层电子数是6，故位于ⅥA族，即硫为第3周期ⅥA族。

[必记结论]

1．元素周期表的编排原则

2．元素周期表的结构

(1)周期(即横行)：

(2)族(18个纵行，16个族)：

族主族

 [成功体验]

1．用短线将下列元素周期表中的名称连接起来。

①ⅠA族(氢除外)　　　　　a．卤族元素

②ⅦA族  b．稀有气体元素

③0族  c．副族和Ⅷ族

④过渡元素  d．碱金属元素

解析：要熟悉ⅠA族、ⅦA族、0族的俗称及过渡元素的内容。

答案：①—d　②—a　③—b　④—c

2．填写下列空白。

(1)元素周期表中元素种类最多的族： ____________________；

(2)元素周期表中元素种类最多的周期： __________________________；

(3)元素周期表中全为金属元素的主族： ________________________；

(4)元素周期表中全为非金属元素的主族： ____________________；

(5)元素周期表中常温下单质固、液、气三态都有的族：__________________；

(6)铝元素在周期表中的位置： _____________________。

解析：在元素周期表中元素种类最多的族是ⅢB族(含有镧系元素和锕系元素)，元素种类最多的周期是第6周期(32种)；7个主族中，只有ⅡA族全为金属元素，ⅦA族全为非金属元素，且ⅦA族单质中F2、Cl2为气体，Br2为液体，I2为固体；铝元素在周期表中位于第3周期ⅢA族。

答案：(1)ⅢB族　(2)第6周期　(3)ⅡA族　(4)ⅦA族　(5)ⅦA族　(6)第3周期ⅢA族

[新知探究]

探究1　从ⅦA族元素气态氢化物形成的难易程度和热稳定性来看，ⅦA族元素非金属性强弱变化有什么规律？依据教材P8表1－6的内容，填写下列空白。

(1)卤素单质与H2反应的比较：

(2)卤素单质与H2反应的相似性和差异性。

探究2　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(放射性元素除外)。什么元素的非金属性最强？它们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；分别位于周期表的第6周期ⅠA族和第2周期ⅦA族。

探究3　依据元素周期表中金属元素与非金属元素的分区，判断金属与非金属分界线附近的元素有何性质？如何在元素周期表中寻找半导体材料？

提示：既表现出金属性又表现出非金属性。在金属与非金属的分界线附近寻找半导体材料，如硅、锗等。

[必记结论]

1．同周期(从左到右)元素性质的递变规律

2．同主族(自上而下)元素性质的递变规律

3.金属元素和非金属元素的分区

[成功体验]

3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)原子半径：K>Na>Mg(　　)

(2)稳定性：HI>HBr>HCl(　　)

(3)碱性：NaOH>KOH>RbOH(　　)

(4)酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4(　　)

解析：原子半径：同周期自左至右逐渐减小，同主族自上而下逐渐增大，故K>Na>Mg，(1)正确；金属性：同主族自上而下逐渐增强，最高价氧化物对应水化物碱性增强；元素的非金属性：同周期自左至右，逐渐增强，最高价氧化物对应水化物酸性增强，同主族自上而下，非金属性逐渐减弱，气态氢化物稳定性减弱，(2)、(3)、(4)错误。

答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×

4. 下列关于F、Cl、Br、I性质的比较，不正确的是(　　)

A．它们的原子核外电子层数随核电荷数的增加而增多

B．被其他卤素单质从其卤化物中置换出来的可能性随核电荷数的增加而增大

C．它们的氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强

D．单质的颜色随核电荷数的增加而加深

解析：选C　卤族元素的氢化物分别为HF、HCl、HBr、HI，其热稳定性随核电荷数的增加而减弱。

[新知探究]

探究1　M、N两种金属元素在周期表中的相对位置如图所示：

你能比较出M、N两元素金属性的相对强弱吗？

提示：金属性N＞M。

探究2　某主族元素R最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4，你能确定该元素氢化物的化学式吗？

提示：H2R。

探究3　在元素周期表的哪个分区内可寻找到耐高温、耐腐蚀的合金材料？

提示：过渡元素(副族和Ⅷ族)。

[必记结论]

1．元素周期表中位、构、性之间的关系

(1)元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置。

(2)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。

2．元素周期表的应用

(1)根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测其主要性质。

(2)研究合成新物质：

①在金属和非金属的分界线附近寻找半导体材料(如Si、Ge等)；

②在过渡元素中寻找各种优良的催化剂及耐高温、耐腐蚀的合金材料。

[成功体验]

5．在周期表中金属与非金属分界线附近能找到(　　)

A．制农药的元素

B．制半导体的元素

C．制催化剂的元素

D．制耐高温的合金材料的元素

解析：选B　在周期表中金属与非金属分界线附近的元素既有金属性、又有非金属性，可用作半导体材料。

6．元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。下列说法正确的是(　　)

A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价

B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高

C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强

D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素

解析：选C　A选项，多数主族元素的最高化合价等于其原子最外层电子数，但有些主族元素(如F、O)、0族元素、许多过渡元素则不符合此规律，错误；B选项，电子运动的区域离核越近，电子能量越小，错误；C选项，根据同周期元素性质的递变规律可知说法正确；D选项，过渡元素为ⅡA、ⅢA族之间的金属元素，包含副族和Ⅷ族元素，错误。

———————————————[关键语句小结]————————————————

1．元素周期表结构的几个数据：

(1)7个周期，各周期的元素种数分别为2,8,8,18,18,32；

(2)18个纵行，16个族(7个主族，7个副族，1个第Ⅷ族，1个零族)。

2．元素周期表中的几个关系：

(1)周期序数＝电子层数；

(2)主族序数＝最外层电子数＝最高正化合价＝8－|最低负价|。

3．元素周期表中元素性质的递变规律：

(1)同周期，自左到右，元素的金属性减弱，非金属性增强，原子半径减小；

(2)同主族，自上而下，元素的金属性增强，非金属性减弱，原子或离子半径增大。

1．0族元素及其信息

2．根据原子序数判断元素位置的方法

(1)比大小定周期

比较该元素的原子序数与0族元素的序数大小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。

(2)求差值定族数

①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。

②若比相应的0族元素少1～5时，则应处在同周期的ⅦA～ⅢA族。

③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。

[例1]　我国的纳米基础研究能力已跻身于世界前列，如曾作为我国几年前十大科技成果之一的RN就是一种合成纳米材料，已知该化合物的Rn＋核外有28个电子，则R元素位于元素周期表中的(　　)

A．第3周期ⅤA族　　　　B．第4周期ⅢA族

C．第5周期ⅢA族        D．第4周期ⅤA族

解析：选B　由Rn＋核外有28个电子，又因为纳米材料化学式为RN，因而n＝3，所以R原子核外共有31个电子，R元素处于第4周期ⅢA族。

(1)质子数为15的元素为磷，不看周期表，你能确定磷在元素周期表中的位置吗？

提示：磷的原子结构示意图为，共有3个电子层，且最外层上有5个电子，故处于元素周期表中第3周期ⅤA族。

(2)不看元素周期表，你能确定84号元素在周期表中的位置吗？

提示：因第6周期0族元素Rn的原子序数为86,84－86＝－2，则8－|2|＝6，即84号元素位于第6周期ⅥA族。

[例2]　下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是(　　)

A．Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多

B．第2周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强

C．因为Na比K容易失去电子，所以Na比K的还原性强

D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强

解析：选C　在元素周期表中，根据同周期元素性质的递变规律知，第2周期从Li到F，非金属性逐渐增强；根据同主族元素性质的递变规律知，O的非金属性比S强，K的还原性比Na强。

(1)同周期，自左至右，元素的金属性减弱，非金属性增强。因此，同一周期中碱金属元素(ⅠA族)金属性最强，卤素(ⅦA族)非金属性最强，如第3周期中，Na金属性最强，Cl非金属性最强，据此可知NaOH碱性最强，HClO4酸性最强。

(2)典型金属代表——碱金属元素与典型非金属代表——卤族元素的单质熔点的变化规律正好相反。随核电荷数的递增前者的熔点逐渐降低，后者的熔点逐渐升高。

1．下列叙述中错误的是(　　)

A．原子半径：Cl＞S＞O

B．还原性：Na＞Mg＞Al

C．稳定性：HF＞HCl＞HBr

D．酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4

解析：选A　A中，同周期元素从左到右，原子半径依次减小，故应该S＞Cl。

1．元素“位、构、性”的关系

(1)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最外层电子数＝主族序数＝主族元素最高正化合价(O、F除外)。

③质子数＝原子序数＝原子核外电子数＝核电荷数。

(2)原子结构与元素性质的关系：

原子

(3)元素在周期表中的位置与元素性质的关系：

①同周期元素性质的递变性；同主族元素性质的相似性、递变性、差异性。

②处在金属元素与非金属元素分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。如Al和Si，它们与NaOH溶液反应产生H2：

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。

2．“位、构、性”三者关系的应用

(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、不同主族元素的性质时，要找出参照物。

(4)推断或预测未知元素的某些性质。

[例3]　(新课标全国卷Ⅰ)X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(　　)

A．原子最外层电子数：X＞Y＞Z

B．单质沸点：X＞Y＞Z

C．离子半径：X2－＞Y＋＞Z－

D．原子序数：X＞Y＞Z

解析：选D　根据题中信息可确定X、Y、Z分别为S、Na和F。原子最外层电子数：F>S>Na，A项错误；单质沸点：Na>S>F2，B项错误；离子半径：S2－>F－>Na＋，C项错误；原子序数：S>Na>F，D项正确。

灵活应用元素的“位、构、性”关系解答题目

元素的“位、构、性”即元素的位置、原子结构、元素的性质三个“量”中知一可推其二。

2. (山东高考)W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知(　　)

A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y

B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y

C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y

D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性

解析：选A　由题意知W为N元素，根据元素在周期表中位置可推得：X为O，Y为S，Z为Cl。B项应描述为Z元素最高价氧化物对应水化物的酸性一定强于Y，B错；X对应单核阴离子O2－的还原性小于Y2－(S2－，)C错；Cl2在化学变化中可以表现氧化性也可表现还原性，D错。

1．下列说法中正确的是(　　)

A．所有主族元素的最高正化合价数等于它的族序数

B．ⅦA族元素的原子随核电荷数的增加，得电子能力逐渐减弱

C．ⅠA、ⅡA族元素的阳离子与同周期稀有气体元素的原子具有相同的核外电子排布

D．前三周期元素中共有非金属12种

解析：选B　A中，主族元素中O无最高正价、F无正价；C中，ⅠA、ⅡA族元素的阳离子应该与上一周期稀有气体元素的原子具有相同的核外电子排布(氢元素除外)；D中，前三周期元素中共有非金属元素13种。

2．下列各组元素性质递变情况错误的是(　　)

A．PH3、H2S、H2O的稳定性依次增强

B．P、S、Cl元素的原子半径依次减小

C．Li、Na、K、Rb的金属性依次增强

D．HClO4、H2SO4、H3PO4、H2CO3的酸性依次增强

解析：选D　稳定性H2O＞H2S，H2S＞PH3，A正确；P、S、Cl的原子半径依次减小，B正确；依Li、Na、K、Rb顺序，其金属性依次增强，C正确；HClO4、H2SO4、H3PO4、H2CO3的酸性依次减弱，D错误。

3．(2016·广州高一检测)有短周期元素A、B、C，其中，A、B同周期，B、C同主族，且最外层电子数之和为17，核电荷数之和为31，则A、B、C为(　　)

A．C、N、Si　　　　　　　　B．N、P、O

C．N、O、S                 D．C、Si、S

解析：选C　31－17＝14，因此三者的内层电子数之和为14，即A、B是次外层电子数为2的第二周期元素，C是次外层电子数为8的第三周期元素。再根据B、C同主族，最外层电子数之和为17即可选出正确选项。

4.X、Y、Z三种短周期元素在周期表中的位置如右图所示。若这三种元素的原子序数之和为32，则Y元素是(　　)

A．碳　　 　B．氧　　 　C．硫　　 　D．氯

解析：选C　据题意可知X、Z为第2周期元素，Y为第3周期元素，设Y原子序数为y。则X、Z的原子序数分别为y－9，y－7，故y＋(y－9)＋(y－7)＝32，y＝16，即Y为硫元素。

5．下表是周期表中的一部分，根据A－I在周期表中的位置，回答下列问题(用元素符号或化学式表达)：

(1)表中元素，化学性质最不活泼的是________，只有负价而无正价的是______，氧化性最强的单质是________，还原性最强的单质是________；

(2)最高价氧化物的水化物碱性最强的是________，酸性最强的是________，呈两性的是________。

解析：根据题目中元素周期表中标注的元素的位置，知A为氢，B为钠，C为铝，D为碳，E为氮，F为磷，G为氟，H为氯，I为氖。

答案：(1)Ne　F　F2　Na

(2)NaOH　HClO4　Al(OH)3