2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第4章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第2節(jié)課時2元素周期表和元素周期律的應(yīng)用學(xué)案新人教版必修第一冊

PAGE8-課時2元素周期表和元素周期律的應(yīng)用發(fā)展目標體系構(gòu)建1.知道元素周期表的分區(qū)，進一步相識元素周期表和元素周期律的應(yīng)用，培育學(xué)生“宏觀辨識與模型認知”的核心素養(yǎng)。2.基于“位置—結(jié)構(gòu)—性質(zhì)”相識三者之間的關(guān)系，培育學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養(yǎng)。一、元素周期表的分區(qū)及元素化合價規(guī)律請?zhí)顚懗鰣D中序號所表示內(nèi)容。①增加；②減弱；③增加；④增加；⑤Al；⑥Si；⑦金屬；⑧非金屬。微點撥：(1)周期表的左下方是金屬性最強的元素(鈁)，右上方是非金屬性最強的元素(氟)。堿性最強的是FrOH，酸性最強的含氧酸是HClO4。(2)由于元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線，因此，位于分界線旁邊的元素既能表現(xiàn)出肯定的金屬性，又能表現(xiàn)出肯定的非金屬性。二、元素化合價與原子結(jié)構(gòu)、位置的定量關(guān)系1．主族元素的最高正化合價等于主族序數(shù)等于最外層電子數(shù)或價電子數(shù)(F、O除外)。2．非金屬元素的最高正化合價等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(shù)等于主族序數(shù)(F、O除外)。3．非金屬元素的負化合價等于使原子達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需得到的電子數(shù)等于主族序數(shù)－8。4．大部分非金屬元素的最高正化合價與它的負化合價的肯定值之和為8。三、元素周期表和元素周期律的應(yīng)用1．依據(jù)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律推斷元素性質(zhì)的強弱(或大小)。2．應(yīng)用于元素“位置—結(jié)構(gòu)—性質(zhì)”的相互推斷。3．預(yù)料新元素為新元素的發(fā)覺，以及預(yù)料它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)供應(yīng)線索。4．找尋新物質(zhì)(1)在金屬與非金屬分界處可以找尋半導(dǎo)體材料。(2)探討氟、氯、硫、磷、砷旁邊元素，制造新農(nóng)藥。(3)在過渡元素中找尋催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。(1)從第ⅢA族的硼到第ⅦA族的砹連成一條斜線，即為金屬元素和非金屬元素的分界線，分界線旁邊元素的性質(zhì)有何特點？這些元素可制取什么材料？[提示]分界線旁邊的元素既有肯定的金屬性，又有肯定的非金屬性。這些元素可以制取半導(dǎo)體材料。(2)短周期元素R的氫化物的化學(xué)式為H2R，則該元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式是什么？[提示]該元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為H2RO4。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)Al在金屬與非金屬的分界線上，故Al既是金屬又是非金屬。 ()(2)ⅥA族的全部元素的最高正價均為＋6價。 ()(3)在過渡元素中可以找尋新的催化劑。 ()(4)在全部的氧化物中，氧均為－2價。 ()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×2．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)。下列說法正確的是()A．同一元素不行能既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性B．第三周期元素的最高正化合價等于它所處的主族序數(shù)C．短周期元素形成離子后，最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D．同一主族元素的原子、最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)完全相同[答案]B3．主族元素鍺的最高化合價為＋4價，且鍺位于硅的下一周期，寫出“鍺”在周期表中的位置________________。依據(jù)鍺在周期表中處于金屬和非金屬分界線旁邊，預(yù)料鍺單質(zhì)的一種用途是________________。硅和鍺單質(zhì)分別與H2反應(yīng)時，反應(yīng)較難進行的是________(填“硅”或“鍺”)。[答案]第四周期ⅣA族半導(dǎo)體材料鍺“位—構(gòu)—性”的關(guān)系及應(yīng)用X、Y、Z、W均為短周期元素，它們在周期表中的相對位置如圖所示。若Y原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍。(1)依據(jù)如圖，可確定X、Y、Z、W屬于哪一周期？[答案]X、Y為其次周期，Z、W為第三周期。(2)依據(jù)Y的原子核外電子排布特點可推斷Y是什么元素，進而確定X、Z、W是什么元素？[答案]Y為O，X、Z、W依次為N、S、Cl。(3)依據(jù)確定的Z、W，二者形成的最高氧化物的水化物中酸性最強是什么？Y、Z形成氫化物中，熱穩(wěn)定性最強的是什么？[答案]HClO4，H2O。元素的結(jié)構(gòu)、位置與性質(zhì)之間的關(guān)系元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)，而依據(jù)元素的原子結(jié)構(gòu)又可推想它在元素周期表中的位置和性質(zhì)，三者之間的關(guān)系如圖所示。說明：三個定量關(guān)系(1)電子層數(shù)＝周期序數(shù)(2)最外層電子數(shù)＝主族序數(shù)＝最高正化合價(O、F除外)(3)負化合價與最高正價的肯定值之和為8或2【典例】A、B、C為短周期元素，在周期表中所處的位置如圖所示。A、C兩元素的原子核外電子數(shù)之和等于B原子的質(zhì)子數(shù)。(1)寫出A、B、C三種元素名稱__________、__________、________。(2)C在元素周期表中的位置是___________________。(3)C的氫化物與B的氫化物的穩(wěn)定性強弱依次為________>________(填化學(xué)式)。(4)比較A、C的原子半徑：A________C，寫出A的氣態(tài)氫化物與A的最高價氧化物對應(yīng)水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________。[解析]據(jù)A、B、C在周期表中的位置可知，A、C處于其次周期，B處于第三周期，設(shè)B的原子序數(shù)為x，則A為x－9，C為x－7，據(jù)題意有x－9＋x－7＝x，則x＝16，即為S，那么A為N，C為F。[答案](1)氮硫氟(2)其次周期第ⅦA族(3)HFH2S(4)>NH3＋HNO3=NH4NO3[借題發(fā)揮](1)寫出C單質(zhì)與H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式________________。(2)寫B(tài)的離子結(jié)構(gòu)示意圖_________________________。(3)A、C的氫化物中還原性較強的為________(寫化學(xué)式)。[答案](1)2F2＋2H2O=4HF＋O2(2)(3)NH31．今年是門捷列夫發(fā)覺元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z為短周期主族元素，W與X的最高化合價之和為8。下列說法錯誤的是()A．原子半徑：W＜XB．常溫常壓下，Y單質(zhì)為固態(tài)C．氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性：Z＜WD．X的最高價氧化物的水化物是強堿D[由題意，W、X、Y、Z為短周期主族元素，W與X的最高化合價之和為8，可推出W、X、Y、Z分別為N、Al、Si、P。A項，依據(jù)電子層數(shù)越多，原子半徑越大，可得原子半徑：W<X，正確；B項，常溫常壓下，硅單質(zhì)為固態(tài)，正確；C項，同一主族由下到上簡潔氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性漸漸增加，所以熱穩(wěn)定性：NH3>PH3，正確；D項，X的最高價氧化物的水化物Al(OH)3是兩性氫氧化物，錯誤。]2．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相對位置如圖所示。下列說法錯誤的是()A．Y原子的電子總數(shù)是其K層電子數(shù)的4倍B．原子半徑大小依次為r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W)>r(Q)C．Q的單質(zhì)能與W的氫化物發(fā)生置換反應(yīng)D．元素Q的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性是短周期中最強的B[由5種元素在周期表中的位置可以推知：Z為Al，X為N，Y為O，W為S，Q為Cl。Y原子的電子總數(shù)是8，其K層有2個電子，電子總數(shù)是K層電子數(shù)的4倍，A項正確；原子半徑大小依次為r(Z)>r(W)>r(Q)>r(X)>r(Y)，B項錯誤；氯氣能與硫化氫發(fā)生置換反應(yīng)生成氯化氫和硫單質(zhì)，C項正確；依據(jù)同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律可知非金屬性：短周期中氟元素非金屬性最強，但是F無正價，沒有最高價含氧酸，故短周期中氯元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性最強，D項正確。]3．a(chǎn)、b、c、d為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，a原子核外電子總數(shù)與b原子次外層的電子數(shù)相同；c所在周期數(shù)與族數(shù)相同；d與a同族。下列敘述正確的是()A．原子半徑：d>c>b>aB．4種元素中b的金屬性最強C．c的氧化物的水化物是強堿D．d單質(zhì)的氧化性比a單質(zhì)的氧化性強B[a原子核外電子總數(shù)與b原子次外層的電子數(shù)相同，b原子次外層的電子數(shù)為2或8，若b原子次外層的電子數(shù)為2，則a為He，不是主族元素，不符合題意；若b原子次外層的電子數(shù)為8，則b為第三周期元素，a為O；d與a同族，則d為S;c所在周期數(shù)與族數(shù)相同，則c為Al，b為Na或Mg。A錯：原子半徑：a<d<c<b。B對：b為Na或Mg,4種元素中b的金屬性最強。C錯：c的氧化物的水化物是Al(OH)3，屬于兩性氫氧化物，不是強堿。D錯：a、d同主族，同主族元素從上到下原子半徑漸漸增大，失電子實力漸漸增加，氧化性漸漸減弱。]4．(素養(yǎng)題)下表是元素周期表的一部分，回答下列問題。族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0二①②③④三⑤⑥⑦⑧⑨⑩??(1)寫出①、⑦兩種元素的名稱：________、________。(2)在這些元素中，最活潑的金屬元素的離子結(jié)構(gòu)示意圖是________，最活潑的非金屬元素是________(填元素符號，下同)，________是最不活潑的元素。(3)這些元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物中，________(填化學(xué)式，下同)酸性最強，________堿性最強；能形成兩性氫氧化物的元素是________(填元素符號)。(4)在⑤到?的元素中，____________(填元素符號)的原子半徑最小。(5)比較⑤和⑥的化學(xué)性質(zhì)，__________(填元素符號)更活潑，試用試驗證明(簡述操作、現(xiàn)象和結(jié)論)：_____________。[解析]由題給信息知，①為C，②為N，③為O，④為F，⑤為Na，⑥為Mg，⑦為Al，⑧為Si，⑨為P，⑩為S，?為Cl，?為Ar。(1)①、⑦兩種元素的名稱分別為碳、鋁。(2)在這些元素中，最活潑的金屬元素是Na，其易失去1個電子形成的離子結(jié)構(gòu)示意圖是，最活潑的非金屬元素是F，最不活潑的元素是稀有氣體Ar。(3)同周期元素從左到右，元素非金屬性漸漸增加，金屬性漸漸減弱，同主族元素，從上到下，元素非金屬性漸漸減弱，金屬性漸漸增加，故上述元素中，其最高價氧化物的水化物中，HClO4的酸性最強，NaOH的堿性最強，能形成兩性氫氧化物的元素是Al。(4)同周期元素(除稀有氣體外)，從左到右，原子半徑依次減小，故⑤到?的元素中，Cl的原子半徑最小。(5)由改變規(guī)律，金屬性Na>Mg，可將金屬Na和Mg分別與冷水反應(yīng)，反應(yīng)猛烈的是Na，則Na更活潑。[答案](1)碳鋁(2)FAr(3)HClO4NaOHAl(4)Cl(5)Na將Na和Mg分別與冷水反應(yīng)，反應(yīng)猛烈的是鈉(答案合理即可)1．元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。下列說法正確的是()A．元素的性質(zhì)總在不斷發(fā)生明顯的改變B．緊靠虛線兩側(cè)的元素都是兩性金屬元素C．可在虛線旁邊找尋半導(dǎo)體材料(如Ge、Si等)D．可在虛線的右上方找尋耐高溫材料C[同族元素的性質(zhì)是相像的，同周期元素的性質(zhì)是遞變的，A項錯誤；緊靠虛線兩側(cè)的元素既表現(xiàn)金屬性又表現(xiàn)非金屬性，但沒有兩性金屬元素這一說法，B項錯誤；耐高溫材料應(yīng)當(dāng)在過渡元素中找尋，D項錯誤。]2．鐳(Ra)位于元素周期表中第七周期第ⅡA族，下列關(guān)于鐳元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)推想錯誤的是()A．鐳的原子半徑比鈣的大B．氯化鐳的化學(xué)式為RaCl2C．單質(zhì)鐳不能與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣D．氫氧化鐳的堿性比氫氧化鈣的強C[鐳的活潑性比Ca強，與H2O反應(yīng)能生成H2。]3．五種主族元素X、Y、Z、M和N在周期表中的位置如圖所示。下列說法正確的是()A．M的原子半徑比N的小B．Y和Z既可形成Z2Y，也可形成Z2Y2C．X2M的穩(wěn)定性比X2Y的強D．M和N的氧化物的水化物均為強酸B[由題給周期表可推知五種元素分別是X—H、Y—O、Z—Na、M—S、N—Cl。同周期主族元素從左到右原子半徑漸漸減小，原子半徑S>Cl，A項錯誤；O和Na可形成Na2O和Na2O2，B項正確；同主族元素從上到下氫化物穩(wěn)定性漸漸減弱，穩(wěn)定性H2O>H2S，C項錯誤；S和Cl的最高價氧化物對應(yīng)的水化物H2SO4、HClO4都是強酸，但H2SO3不是強酸，故D項錯誤。]4．幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價如下表：元素代號XYZW原子半徑/pm1601437066主要化合價＋2＋3＋5、＋3、－3－2下列敘述正確的是()A．X、Y元素的金屬性：X＜YB．肯定條件下，W單質(zhì)可以將Z單質(zhì)從其氫化物中置換出來C．Y的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能溶于稀氨水D．肯定條件下，Z單質(zhì)與W的常見單質(zhì)干脆生成ZW2B[短周期元素的主要化合價中W元素只有－2價，沒有正化合價可知，W為O，由原子半徑的大小可知，Z元素具有－3、＋5價，原子半徑大于氧元素且相差不大，故Z為氮元素；X元素只有＋2價，Y元素只有＋3價，X、Y原子半徑相差不大，原子半徑比氮元素、氧元素大許多，可知X、Y位于第三周期相鄰主族，故X為鎂元素，Y為鋁元素。]5．(素養(yǎng)題)A、B、C、D、E、F、G均為短周期元素，原子序數(shù)依次遞增。A元素原子核內(nèi)無中子，B元素原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍，D是地殼中含量最多的元素，E是短周期中金屬性最強的元素，F(xiàn)與G位置相鄰，G是同周期元素中原子半徑最小的主族元素。請回答下列問題：(1)C在元素周期表中的位置為________，G的原子結(jié)構(gòu)示意圖是________。(2)D與E按原子個數(shù)比1∶1形成化合物甲，其化學(xué)式為________，向甲中滴加足量水時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________