新教材化學(xué)人教版學(xué)案第四章第二節(jié)第2課時(shí)元素周期表和元素周期律的應(yīng)用

第2課時(shí)元素周期表和元素周期律的應(yīng)用一元素周期表中元素金屬性和非金屬性的遞變位于周期表中金屬和非金屬元素分界線上的元素(如Al、Si等)既能表現(xiàn)金屬性，又能表現(xiàn)非金屬性。二元素的化合價(jià)與元素在周期表中位置的關(guān)系1．主族元素的化合價(jià)：最高正化合價(jià)＝主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)或價(jià)電子數(shù)。2．非金屬元素的化合價(jià)：三元素周期表和元素周期律的應(yīng)用1．科學(xué)預(yù)測(cè)：為新元素的發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供線索。2．指導(dǎo)其他與化學(xué)相關(guān)的科學(xué)技術(shù)研究：(1)在金屬與非金屬分界線附近的元素中尋找半導(dǎo)體材料。(2)在周期表中的非金屬區(qū)域探索研制農(nóng)藥的材料。(3)在過(guò)渡元素中尋找催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。知識(shí)點(diǎn)一：位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)三者關(guān)系的解讀(1)原子結(jié)構(gòu)eq\o(→,\s\up17(決定))元素在周期表中的位置結(jié)構(gòu)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(最外層電子數(shù)＝主族序數(shù),電子層數(shù)＝周期數(shù)))位置(2)原子結(jié)構(gòu)eq\o(→,\s\up17(決定))元素的化學(xué)性質(zhì)①最外層電子數(shù)越少，電子層數(shù)越多→越易失電子，還原性越強(qiáng)。②最外層電子數(shù)越多，電子層數(shù)越少→越易得電子，氧化性越強(qiáng)。(3)元素在周期表中的位置eq\o(→,\s\up17(體現(xiàn)),\s\do15(或推測(cè)))原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)eq\o(\s\up17(同周期：),\s\do15([從左到右位置]))eq\o(→,\s\up17(最外層電子數(shù)遞增結(jié)構(gòu)),\s\do15(非金屬性增強(qiáng)，金屬性減弱性質(zhì)))eq\o(\s\up17(同主族：),\s\do15([從上到下位置]))eq\o(→,\s\up17(電子層數(shù)遞增結(jié)構(gòu)),\s\do15(金屬性增強(qiáng)，非金屬性減弱性質(zhì)))知識(shí)點(diǎn)二：元素周期表中的一些規(guī)律(1)每一周期排布元素的種類滿足以下規(guī)律：設(shè)n為周期序數(shù)，則奇數(shù)周期中為eq\f(n＋12,2)種，偶數(shù)周期中為eq\f(n＋22,2)種。(2)同主族相鄰元素的原子序數(shù)差別有以下兩種情況：①第ⅠA、ⅡA族，上一周期元素的原子序數(shù)＋該周期元素的數(shù)目＝下一周期元素的原子序數(shù)；②第ⅣA～ⅦA族，上一周期元素的原子序數(shù)＋下一周期元素的數(shù)目＝下一周期元素的原子序數(shù)。(3)設(shè)主族元素的族序數(shù)為a，周期數(shù)為b，則有：①a/b<1時(shí)，為金屬元素，其最高價(jià)氧化物為堿性氧化物，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為堿；②a/b＝1時(shí)，為兩性元素(H除外)，其最高價(jià)氧化物為兩性氧化物，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為兩性氫氧化物；③a/b>1時(shí)，為非金屬元素，其最高價(jià)氧化物為酸性氧化物，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為酸。無(wú)論是同周期還是同主族元素，a/b的值越小，元素的金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性就越強(qiáng)；反之，a/b的值越大，元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性就越強(qiáng)。(4)對(duì)角線規(guī)則：沿金屬元素與非金屬元素分界線方向?qū)?左上角與右下角)的兩主族元素的化學(xué)性質(zhì)相似，這一規(guī)律以第二、三周期元素間尤為明顯，如鈹與鋁的化學(xué)性質(zhì)相似。(5)元素周期表中的遞變規(guī)律(“三角”規(guī)律)若A、B、C三元素位于元素周期表中如圖所示的位置，有關(guān)元素的各種性質(zhì)均可排出順序(但D不能參與排列)。如：①原子半徑：C>A>B；②金屬性：C>A>B；③非金屬性：B>A>C。知識(shí)點(diǎn)三：短周期元素推斷題的常見(jiàn)突破口(1)位置與結(jié)構(gòu)①周期序數(shù)等于族序數(shù)兩倍的元素是鋰(Li)。②最高正化合價(jià)等于最低負(fù)化合價(jià)絕對(duì)值三倍的元素是硫(S)。③次外層電子數(shù)等于最外層電子數(shù)四倍的元素是鎂(Mg)。④次外層電子數(shù)等于最外層電子數(shù)八倍的元素是鈉(Na)。⑤族序數(shù)與周期數(shù)相同的元素是H、Be、Al；族序數(shù)是周期數(shù)兩倍的元素是碳(C)、硫(S)；族序數(shù)是周期數(shù)三倍的元素是氧(O)。⑥只由質(zhì)子和電子構(gòu)成的元素是氫(H)。(2)含量與物理性質(zhì)①地殼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的元素是氧(O)，其次是硅(Si)。②地殼中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的金屬元素是鋁(Al)。③其單質(zhì)是人工制得純度最高的元素是硅(Si)。④其單質(zhì)為天然物質(zhì)中硬度最大的元素是碳(C)。⑤其氣態(tài)氫化物最易溶于水的元素是氮(N)，在常溫、常壓下，1體積水溶解700體積的NH3。⑥其氫化物沸點(diǎn)最高的非金屬元素是氧(O)。⑦常溫下，其單質(zhì)是有色氣體的元素是氟、氯(F、Cl)。⑧所形成的化合物種類最多的元素是碳(C)。⑨在空氣中，其最高價(jià)氧化物的含量增加會(huì)導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的元素是碳(C)。⑩其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性最強(qiáng)的元素是氯(Cl)。(3)化學(xué)性質(zhì)與用途①單質(zhì)與水反應(yīng)最劇烈的非金屬元素是氟(F)。②其氣態(tài)氫化物與最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能起化合反應(yīng)的是氮(N)：NH3＋HNO3=NH4NO3。③其氣態(tài)氫化物與其低價(jià)氧化物能反應(yīng)生成該元素的單質(zhì)的元素是硫(S)：2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O。④其氣態(tài)氫化物的水溶液可雕刻玻璃的元素是氟(F)。⑤其兩種同素異形體對(duì)人類生存都非常重要的元素是氧(O)。⑥能導(dǎo)電的非金屬單質(zhì)有石墨(C)和晶體硅(Si)。⑦能與強(qiáng)堿溶液作用的單質(zhì)有Al、Cl2、Si：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。⑧既能在CO2中燃燒又能在N2中燃燒的金屬單質(zhì)是鎂(Mg)：CO2＋2Mgeq\o(=,\s\up17(點(diǎn)燃))C＋2MgO，N2＋3Mgeq\o(=,\s\up17(點(diǎn)燃))Mg3N2。題組一元素周期表、元素周期律應(yīng)用1．運(yùn)用元素周期律分析下面推斷，其中不正確的是(B)①H－的半徑比Li＋的半徑大②砹(At)為有色固體，HAt不穩(wěn)定③鋰(Li)在氧氣中劇烈燃燒，產(chǎn)物是Li2O2，其溶液是一種強(qiáng)堿④硫酸鍶(SrSO4)是難溶于水的白色固體⑤硒化氫(H2Se)是無(wú)色、有毒、比H2S穩(wěn)定的氣體A．①②④B．③⑤C．②④⑤D．③④解析：H－和Li＋具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，所以原子序數(shù)小的H－半徑大(“序小徑大”)；HAt的穩(wěn)定性比HI還差；鋰(Li)在氧氣中劇烈燃燒，產(chǎn)物為L(zhǎng)i2O；SrSO4類似BaSO4；H2Se是無(wú)色、有毒、穩(wěn)定性比H2S差的氣體。2．元素的原子結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)和在周期表中的位置。下列說(shuō)法正確的是(C)A．元素原子的最外層電子數(shù)等于元素的最高化合價(jià)B．多電子原子中，在離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較高C．P、S、Cl得電子能力和最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性均依次增強(qiáng)D．元素周期表中位于金屬和非金屬的分界線附近的元素屬于過(guò)渡元素解析：O無(wú)最高正價(jià)，F(xiàn)和稀有氣體元素沒(méi)有正價(jià)，A錯(cuò)誤；多電子原子中，能量低的電子在離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；P、S、Cl的非金屬性依次增強(qiáng)，得電子能力與最高價(jià)含氧酸(H3PO4、H2SO4、HClO4)的酸性均依次增強(qiáng)，C正確；過(guò)渡元素是第3縱行到第12縱行的元素，包括了七個(gè)副族與第Ⅷ族，D錯(cuò)誤。題組二位—構(gòu)—性的應(yīng)用3．有X、Y兩種元素，原子序數(shù)≤20，X的原子半徑小于Y，且X、Y原子的最外層電子數(shù)相同(選項(xiàng)中m、n均為正整數(shù))。下列說(shuō)法正確的是(A)A．若X(OH)n為強(qiáng)堿，則Y(OH)n也一定為強(qiáng)堿B．若HnXOm為強(qiáng)酸，則X的氫化物溶于水一定顯酸性C．若X元素形成的單質(zhì)是X2，則Y元素形成的單質(zhì)一定是Y2D．若Y的最高正價(jià)為＋m，則X的最高正價(jià)一定為＋m解析：因X的原子半徑小于Y且X、Y原子的最外層電子數(shù)相同，則推知X、Y屬同主族，且X在Y的上一周期，因此A項(xiàng)中若X(OH)n為強(qiáng)堿，則Y(OH)n也一定為強(qiáng)堿，A正確；B項(xiàng)中HnXOm為強(qiáng)酸，其氫化物溶于水不一定顯酸性，如HNO3→NH3，B錯(cuò)；C項(xiàng)中X元素單質(zhì)是X2，但Y元素單質(zhì)不一定為Y2，如O3和S，C錯(cuò)；D項(xiàng)中若Y的最高正價(jià)為＋m，而X的最高正價(jià)不一定為＋m，如F無(wú)正價(jià)，而Cl的最高正價(jià)為＋7，D錯(cuò)。4．短周期元素A、B、C、D、E的原子序數(shù)依次增大，其中B和E同主族。A元素的最高正化合價(jià)和最低負(fù)化合價(jià)的絕對(duì)值之差為2；1molC單質(zhì)能與冷水反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成11.2LH2；D原子最外層電子數(shù)等于其周期數(shù)；E－的電子層結(jié)構(gòu)與氬原子的相同。(1)D原子的結(jié)構(gòu)示意圖為；B和C形成的化合物的化學(xué)式為NaF。(2)B和D簡(jiǎn)單離子的半徑大小順序?yàn)閞(F－)>r(Al3＋)(用離子符號(hào)和“>”“＝”或“<”表示)。(3)元素非金屬性強(qiáng)弱的比較有很多方法，其中B和E的非金屬性強(qiáng)弱的比較方法中不可行的是①⑤(填序號(hào))。①比較兩種單質(zhì)的顏色②比較氫化物的穩(wěn)定性③依據(jù)兩元素在元素周期表中的位置④比較原子半徑的大小⑤比較最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性解析：設(shè)A元素的最高正化合價(jià)為＋x，則其最低負(fù)化合價(jià)為＋x－8，所以＋x－|＋x－8|＝2，x＝5，則A為第ⅤA族元素，因?yàn)锳為短周期元素且A后面還有B、C、D、E四種元素，故A為N；因標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1molCeq\o(→,\s\up17(H2O))0.5molH2，故C為Na；E－與氬原子的電子層結(jié)構(gòu)相同，故E為Cl，又B、E同主族，B為F；原子序數(shù)介于11與17之間且最外層電子數(shù)等于其周期數(shù)的為Al。將五種元素代入可逐一解答。題組三元素推斷5．下表為元素周期表前四周期的一部分，下列有關(guān)R、W、X、Y、Z五種元素的敘述中，正確的是(D)A．常壓下五種元素的單質(zhì)中，Z單質(zhì)的沸點(diǎn)最高B．Y、Z的陰離子電子層結(jié)構(gòu)都與R原子的相同C．W氫化物的穩(wěn)定性比X氫化物穩(wěn)定性強(qiáng)D．Y元素的非金屬性比W元素的非金屬性強(qiáng)解析：Z的陰離子電子層結(jié)構(gòu)比R原子的多一個(gè)電子層，根據(jù)同周期的元素從左到右，非金屬性逐漸增強(qiáng)可知Y元素的非金屬性比W元素的非金屬性強(qiáng)。6．幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)如下表：元素代號(hào)XYZW原子半徑/pm1601437066主要化合價(jià)＋2＋3＋5、＋3、－3－2下列敘述正確的是(D)A．X、Y元素的金屬性X<YB．一定條件下，Z單質(zhì)與W的常見(jiàn)單質(zhì)直接生成ZW2C．Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能溶于稀氨水D．一定條件下，W單質(zhì)可以將Z單質(zhì)從其氫化物中置換出來(lái)解析：此題考查了物質(zhì)結(jié)構(gòu)與元素周期律知識(shí)。先判斷出各元素在周期表中的位置如下表：判斷思路：先確定W為8O；Z為ⅤA族，因Z與W原子半徑相近，應(yīng)為同周期——Z為7N；X為ⅡA族、Y為ⅢA族，二者原子半徑相近，應(yīng)為同周期，應(yīng)該為12Mg、13Al，原因有二：一是通?？疾榈氖浅Ｒ?jiàn)元素(出現(xiàn)Be、B的幾率小)，二是原子半徑比Z(7N)的大的多，同周期的原子半徑不會(huì)變化太大。據(jù)上表，金屬性是Mg(X)>Al(Y)，A項(xiàng)錯(cuò)。B項(xiàng)，N2與O2反應(yīng)生成NO，不能一步生成NO2，B項(xiàng)錯(cuò)。Y(Al)的最高價(jià)氧化物的水化物是Al(OH)3，不溶于氨水，C項(xiàng)錯(cuò)。NH3＋O2→N2＋H2O，該反應(yīng)能發(fā)生，D項(xiàng)對(duì)。7．A、B、C、D、E五種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大；A元素的原子是半徑最小的原子；B元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物與其氫化物反應(yīng)生成一種鹽X；D與A同主族，且與E同周期；E元素的原子最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的eq\f(3,4)倍；A、B、D、E這四種元素，每一種與C元素都能形成元素的原子個(gè)數(shù)比不相同的若干種化合物。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫出B、C、D、E元素的元素符號(hào)：BN、CO、DNa、ES。(2)A、B、C、E四種元素可形成兩種酸式鹽的化學(xué)式為NH4HSO3、NH4HSO4；這兩種酸式鹽相互反應(yīng)的離子方程式為H＋＋HSOeq\o\al(－,3)=H2O＋SO2↑。解析：A原子序數(shù)最小，且原子半徑最小，則其為H；B的氫化物可