5.1.4 元素周期表的應(yīng)用學(xué)案 高一上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊(cè)

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第4課時(shí)元素周期表的應(yīng)用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．能利用元素在周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)分析、預(yù)測(cè)、比較元素及其化合物的性質(zhì)。2．體會(huì)元素周期表在學(xué)習(xí)元素及其化合物知識(shí)及科學(xué)研究中的重要作用。【自主學(xué)習(xí)】1．元素金屬性與非金屬性遞變規(guī)律：(1)同周期(從左到右)，核電荷數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸，失電子能力減弱，得電子能力增強(qiáng)，。(2)同主族(自上而下)，核電荷數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸，失電子能力增強(qiáng)，得電子能力減弱，。(3)元素周期表中左下方是金屬性最強(qiáng)的元素，右上方是非金屬性最強(qiáng)的元素。堿性最強(qiáng)的是，酸性最強(qiáng)的含氧酸是。2．金屬元素與非金屬元素的分區(qū)：(1)分界線的劃分請(qǐng)?zhí)顚懗鰣D中序號(hào)所表示的內(nèi)容：①②③④⑤⑥⑦⑧(2)分界線附近元素的性質(zhì)：既能表現(xiàn)出一定的，又能表現(xiàn)出一定的。3．元素周期律和元素周期表的應(yīng)用：(1)根據(jù)元素在周期表中的位置推測(cè)其和。(2)根據(jù)元素的推測(cè)它在周期表中的位置。(3)指導(dǎo)新元素的發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)它們的。(4)指導(dǎo)其他與化學(xué)相關(guān)的科學(xué)技術(shù)。自主探究：鉈位于第六周期第ⅢA族，鉈元素在研究光導(dǎo)纖維、催化劑和超導(dǎo)材料等方面具有重要作用。在第二次世界大戰(zhàn)期間，氯化鉈的混合晶體就曾被用來傳送紫外線，深夜進(jìn)行偵察敵情或自我內(nèi)部聯(lián)絡(luò)。元素鉈的相關(guān)信息如圖所示。根據(jù)卡片信息回答下列問題：請(qǐng)預(yù)測(cè)：(1)鉈單質(zhì)的顏色可能是________。(2)鉈單質(zhì)的熔點(diǎn)比Al________。(3)鉈的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性比氫氧化鋁強(qiáng)還是弱？請(qǐng)說明理由?！竞献魈骄俊?．元素“位”“構(gòu)”“性”之間的關(guān)系圖：2．元素的原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表中的位置關(guān)系：結(jié)構(gòu)?位置eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù),周期數(shù)＝電子層數(shù),族序數(shù)＝最外層電子數(shù)（主族）))3．原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系：原子eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(核電荷數(shù),電子層數(shù)))\b\lc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(原子,半徑))),最外層電子數(shù)))eq\a\vs4\al(元素,性質(zhì))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(金屬性（失電子能力）,非金屬性（得電子能力）,化合價(jià)))4．元素性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系：eq\a\vs4\al(位置,↓,性質(zhì))→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(同主族)→\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(相似性：化學(xué)性質(zhì)相似,遞變性：\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(得電子能力逐漸減弱，,失電子能力逐漸增強(qiáng)))從上到下)),同周期→遞變性：\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(失電子能力逐漸減弱，,得電子能力逐漸增強(qiáng)))從左到右))問題思考：1．如果已知X、Y為周期表中相鄰的兩元素，且它們的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱為X＞Y，能否確定它們的相對(duì)位置？2．把雄黃酒灑在墻角、床底等處，可以驅(qū)蟲，清潔環(huán)境。雄黃是一種礦物質(zhì)，俗稱“雞冠石”，其主要成分是硫化砷，As位于元素周期表第ⅤA族，另外第ⅥA族元素Se在生活中有廣泛應(yīng)用。砷元素的最高價(jià)態(tài)是幾價(jià)？試比較As、Se的氫化物哪個(gè)熱穩(wěn)定性強(qiáng)。典型例題：【典例】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W的簡(jiǎn)單氫化物可用作制冷劑，Y的原子半徑是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三種元素形成的一種鹽溶于水后，加入稀鹽酸，有黃色沉淀析出，同時(shí)有刺激性氣體產(chǎn)生。下列說法不正確的是()A．X的簡(jiǎn)單氫化物的熱穩(wěn)定性比W的強(qiáng)B．Y的簡(jiǎn)單離子與X的具有相同的電子層結(jié)構(gòu)C．Z與X的最高正價(jià)相同D．Z與X屬于同一主族，與Y屬于同一周期【規(guī)律方法】1．主族元素性質(zhì)的特殊性：碳形成化合物最多的元素；單質(zhì)是自然界硬度最大的物質(zhì)的元素；氣態(tài)氫化物中含氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的元素氮空氣中含量最多的元素；氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性的元素氧地殼中含量最多的元素；氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)最高的元素；氫化物在通常狀況下呈液態(tài)的元素鋁地殼中含量最多的金屬元素；最高價(jià)氧化物及其水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)氟最活潑的非金屬；無正價(jià)的元素；無含氧酸的非金屬元素；無氧酸可腐蝕玻璃的元素；氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定的元素；陰離子的還原性最弱的元素銫與水反應(yīng)最激烈的金屬元素，最活潑的金屬元素；最高價(jià)氧化物的水化物堿性最強(qiáng)的元素；陽(yáng)離子氧化性最弱的元素2．熟記元素周期表中金屬性、非金屬性的遞變規(guī)律：解答元素推斷的題時(shí)，可以按元素周期表的位置寫出?？荚兀瑯?biāo)出金屬性、非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱，做題時(shí)可快速做出判斷。如圖：深化思考：(1)元素W3－、X2－與Y＋的半徑由大到小的順序是________________________。(2)題干四種元素中，有一種元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物與該元素的氫化物可以形成一種鹽，其化學(xué)式為____________。素養(yǎng)訓(xùn)練：1．奧地利首都維也納一家礦場(chǎng)監(jiān)督牟勒是第一個(gè)提取出碲的人。1782年牟勒從一種被當(dāng)?shù)厝朔Q為“奇異金”的礦石中提取出碲。Te與O、S同主族。(1)碲單質(zhì)是什么狀態(tài)的物質(zhì)？說明理由。(2)碲的常見化合價(jià)有哪些？(3)碲單質(zhì)有可能是半導(dǎo)體嗎？并說明理由。2．制冷劑是一種易被壓縮、液化的氣體，液化后在管內(nèi)循環(huán)，蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，使環(huán)境溫度降低，達(dá)到制冷的目的。人們?cè)捎靡颐选H3、CH3Cl等作制冷劑，但它們不是有毒就是易燃，于是科學(xué)家根據(jù)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律開發(fā)出了新的制冷劑。根據(jù)已有知識(shí)，某些元素化合物的易燃性、毒性變化趨勢(shì)如下：(1)氫化物的易燃性探究：若易燃性：SiH4＞PH3＞H2S＞HCl，請(qǐng)分析CH4、NH3、H2O、HF的易燃性。(2)化合物的毒性探究：若毒性：PH3＞NH3，CCl4＞CF4，請(qǐng)預(yù)測(cè)H2S與H2O、CS2與CO2的毒性強(qiáng)弱。(3)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)的沸點(diǎn)與相對(duì)分子質(zhì)量的大小有關(guān)。已知CCl4的沸點(diǎn)為76.8℃，CF4的沸點(diǎn)為－128℃，新的制冷劑的沸點(diǎn)范圍應(yīng)介于二者之間，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了制冷劑CF2Cl2(氟利昂)，然而這種制冷劑造成了當(dāng)今的環(huán)境問題。這個(gè)環(huán)境問題是什么？(4)在制冷劑的發(fā)現(xiàn)中雖然造成了環(huán)境問題，但求助于周期表中元素及其化合物的性質(zhì)變化趨勢(shì)開發(fā)制冷劑的科學(xué)思維方法是值得借鑒的。在上述探究中主要分析了物質(zhì)的哪些性質(zhì)變化規(guī)律？【課堂小結(jié)】【課堂測(cè)評(píng)】1．根據(jù)元素在元素周期表中的位置，判斷下列元素都能作為半導(dǎo)體材料的是()A．Si、K B．C、AlC．Si、Ge D．As、Se2．短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增加，A和D的質(zhì)子數(shù)之和等于E的核外電子數(shù)，B和D同主族，C的原子半徑是短周期主族元素中最大的，A和E組成的化合物AE是常見強(qiáng)酸。下列說法錯(cuò)誤的是()A．簡(jiǎn)單離子半徑：B>CB．熱穩(wěn)定性：A2D<AEC．C、B兩元素可以形成1∶1的化合物D．DB2和化合物AEB都具有漂白性，二者漂白原理相同3．短周期中三種元素a、b、c在周期表中的位置如圖，下列有關(guān)這三種元素的敘述正確的是()A．a(chǎn)是一種活潑的非金屬元素B．c的最高價(jià)氧化物的水化物是一種強(qiáng)酸C．b的氫化物不穩(wěn)定D．b元素的最高化合價(jià)為＋7價(jià)4．含硒(Se)的保健品已開始進(jìn)入市場(chǎng)。已知硒與氧、硫同主族，與溴同周期，則下列關(guān)于硒的敘述中，正確的是()A．非金屬性比硫強(qiáng)B．氫化物比HBr穩(wěn)定C．SeO3對(duì)應(yīng)水化物的酸性比HBrO4弱D．原子序數(shù)為365．我國(guó)著名化學(xué)家張青蓮精確地測(cè)定了鍺(Ge)、鋅等九種元素的相對(duì)原子質(zhì)量，得到的新值被作為國(guó)際新標(biāo)準(zhǔn)。已知鍺的原子序數(shù)為32。回答下列問題：(1)它位于元素周期表中第______周期______族。(2)鍺類似于鋁，能溶于氫氧化鈉溶液，其主要原因是________(填編號(hào))。①它與硅位于同一主族②它與鋁屬于同一周期③它位于周期表中金屬與非金屬分界線附近(3)材料科學(xué)是目前全世界研究的熱點(diǎn)，為了尋找催化劑，科學(xué)家應(yīng)在元素周期表中某區(qū)域?qū)ふ以亟M成材料，該區(qū)域是________。A．左上角B．右上角C．過渡元素D．金屬與非金屬分界線附近(4)氫化物的穩(wěn)定性：GeH4______CH4(填“>”或“<”)，鍺酸(H4GeO4)是______(填“難”或“易”)溶于水的________(填“強(qiáng)”或“弱”)酸。6．下表為元素周期表的一部分。碳氮YX硫Z回答下列問題：(1)Z元素在周期表中的位置為______________。(2)表中元素原子半徑最大的是(寫元素符號(hào))________。(3)下列事實(shí)能說明Y元素的非金屬性比硫元素的非金屬性強(qiáng)的是____________________。a．Y單質(zhì)與H2S溶液反應(yīng)，溶液變渾濁b．在氧化還原反應(yīng)中，1molY單質(zhì)比1molS得電子多c．Y和S兩元素的簡(jiǎn)單氫化物受熱分解，前者的分解溫度高【參考答案】【自主學(xué)習(xí)】1．(1)減小元素金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)(2)增大元素金屬性增強(qiáng)，非金屬性減弱(3)銫氟CsOHHClO42．(1)①增強(qiáng)②增強(qiáng)③增強(qiáng)④增強(qiáng)⑤Al⑥Si⑦金屬⑧非金屬(2)金屬性非金屬性3．(1)原子結(jié)構(gòu)性質(zhì)(2)原子結(jié)構(gòu)(3)原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(4)金屬與非金屬過渡自主探究：【解析】(1)鋁單質(zhì)是銀白色的，故鉈的顏色可能是銀白色。(2)同主族金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)從上到下逐漸降低，故鉈單質(zhì)的熔點(diǎn)比Al低。(3)鉈的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性比氫氧化鋁強(qiáng)，因?yàn)殂B的金屬性比鋁強(qiáng)。答案：(1)銀白色(2)低(3)鉈的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性比氫氧化鋁強(qiáng)，因?yàn)殂B的金屬性比鋁強(qiáng)。【合作探究】問題思考：1．提示：可根據(jù)元素非金屬性的變化規(guī)律確定它們的相對(duì)位置。由已知條件可確定非金屬性為X＞Y，所以，如果它們同周期，則X在Y的右面；如果它們同主族，則X在Y的上面。2．提示：＋5價(jià)；H2Se。典型例題：【典例】【解析】選C。原子半徑是所有短周期主族元素中最大的，Y為Na，由“W的簡(jiǎn)單氫化物可用作制冷劑”知W為N，“由X、Y和Z三種元素形成的一種鹽溶于水后，加入稀鹽酸，有黃色沉淀析出，同時(shí)有刺激性氣體產(chǎn)生”可知該鹽為Na2S2O3，則X為O，Z為S。X的簡(jiǎn)單氫化物為H2O，W的簡(jiǎn)單氫化物為NH3，H2O的熱穩(wěn)定性比NH3強(qiáng)，A正確；Y的簡(jiǎn)單離子為Na＋，X的簡(jiǎn)單離子為O2－，Na＋與O2－電子層結(jié)構(gòu)相同，B正確；氧元素沒有最高正價(jià)，C錯(cuò)誤；S與O屬于同一主族，S與Na屬于同一周期，D正確。深化思考：(1)提示：N3－、O2－、Na＋。電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大半徑越小。(2)提示：NH4NO3。元素W是氮元素，最高價(jià)氧化物的水化物是硝酸，氫化物是氨氣，二者反應(yīng)生成的是硝酸銨，是一種鹽。素養(yǎng)訓(xùn)練：1．(1)提示：固態(tài)。同主族非金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)逐漸升高，硫單質(zhì)是固體，故碲單質(zhì)也是固體。(2)提示：－2、＋4、＋6。(3)提示：可能是半導(dǎo)體。碲位于分界線附近，具有一定的金屬性和非金屬性。2．(1)提示：CH4＞NH3＞H2O＞HF。Si、P、S、Cl位于同周期，氫化物易燃性從左到右逐漸減弱，故C、N、O、F的氫化物易燃性逐漸減弱。(2)提示：H2S＞H2O、CS2＞CO2。N與P、F與Cl同主族，結(jié)合毒性：PH3＞NH3，CCl4＞CF4，可知同主族元素形成的結(jié)構(gòu)相似的化合物毒性從上到下增強(qiáng)，故毒性：H2S＞H2O、CS2＞CO2。(3)提示：大氣臭氧層出現(xiàn)空洞。(4)提示：易燃性、毒性、沸點(diǎn)?！菊n堂測(cè)評(píng)】1．【解析】選C。在元素周期表中，在金屬元素與非金屬元素的分界處可以找到半導(dǎo)體材料，Si、Ge為典型的半導(dǎo)體材料。2．【解析】選D。短周期主族元素中原子半徑最大的C是鈉(Na)；化合物AE是常見強(qiáng)酸，結(jié)合原子序數(shù)遞增，可知A為氫(H)、E為氯(Cl)；又A和D的質(zhì)子數(shù)之和等于E的核外電子數(shù)，則D為硫(S)；因B和D同主族，則B為氧(O)。簡(jiǎn)單離子半徑：B>C，A正確；熱穩(wěn)定性：H2S<HCl，B正確；鈉、氧可以形成Na2O2，C正確；SO2、HClO二者漂白原理不同，D錯(cuò)誤。3．【解析】選B。根據(jù)周期表可判斷出a、b、c分別為He、F、S。He是稀有氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，A錯(cuò)誤；c的最高價(jià)氧化物的水化物是H2SO4，H2SO4是強(qiáng)酸，B正確；b的氫化物為HF，HF很穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；F無正價(jià)，D錯(cuò)誤。4．【解析】選C。硒(Se)和硫同主族，同主族從上到下元