高中鲁科版 (2019)第3节 元素周期表的应用导学案

这是一份高中鲁科版 (2019)第3节 元素周期表的应用导学案，共7页。


预测元素性质的基本方法
1．由原子序数确定元素位置的规律
只要记住了稀有气体元素的原子序数(He—2、Ne—10、Ar—18、Kr—36、Xe—54、Rn—86)，就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。
(1)若比相应的稀有气体元素多1或2，则应处在下周期的ⅠA族或ⅡA族，如88号元素：88－86＝2，则应在第7周期ⅡA族；
(2)若比相应的稀有气体元素少1～5时，则应处在同周期的ⅦA族～ⅢA族，如84号元素应在第6周期ⅥA族。
2．性质与位置互推问题是解题的关键
熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：
(1)元素的金属性、非金属性。
(2)气态氢化物的稳定性。
(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。
(4)金属与H2O或酸反应的难易程度。
3．结构和性质的互推问题是解题的要素
(1)最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要因素。
(2)原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。
(3)同主族元素最外层电子数相同，性质相似。
【例1】 (2020·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>Z
B．原子半径：Z>Y>X>W
C．元素X的含氧酸均为强酸
D．Y的氧化物水化物为强碱
D [化合物XW3与WZ相遇会产生白烟，结合W、X、Y、Z的原子序数依次增大，又因四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z，可知W、X、Y、Z分别为H、N、Na、Cl，XW3为NH3，WZ为HCl。由上述分析可知，W为H、X为N、Y为Na、Z为Cl。非金属性：Cl>N>H>Na，A项错误；同周期主族元素满足序大径小的规则，原子半径：Na>Cl>N>H，B项错误；N可以形成HNO2，HNO2为弱酸，C项错误；Na的氧化物的水化物为NaOH，NaOH属于强碱，D项正确。]
1．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
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。]
2．短周期元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如表所示，下面判断正确的是( )
A．原子半径：丙<丁<戊
B．金属性：甲>丙
C．氢氧化物碱性：丙>丁>戊
D．最外层电子数：甲>乙
C [同周期自左而右原子半径减小，故原子半径：丙>丁>戊，故A错误；同主族自上而下金属性增强，故金属性：甲<丙，故B错误；同周期自左而右金属性减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性减弱，故氢氧化物碱性：丙>丁>戊，故C正确；甲、乙同周期，乙的原子序数较大，故最外层电子数：甲<乙，故D错误。]
X、Y两种元素，原子序数均小于20；X、Y原子的最外层电子数相等，且原子半径RX1．若Y能形成H3YO4的化合物，则X也能形成H3XO4的化合物吗？
提示：不能。若Y能形成H3YO4的化合物，则X、Y应为ⅤA族的氮、磷元素，氮元素形成的是HNO3。
2．若Y形成氢化物的水溶液呈酸性，则X形成的氢化物的水溶液也一定呈酸性吗？
提示：不一定。若X、Y为ⅥA族元素，H2S呈酸性，而H2O呈中性。
3．若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2吗？
提示：不一定，若X、Y为ⅥA族元素的O2和S，则化学式不同。
4．若Y的最高正价为＋m，则X的最高正价一定为＋m吗？
提示：不一定，如XY为ⅦA族元素的F和Cl，Cl有＋7价，而F没有＋7价。
元素“位—构—性”三者之间的关系
同一元素的“位置、结构、性质”之间的关系可表示如下：
应用“位置、结构、性质”三者之间的关系解答问题时要注意以下几个方面：
1．元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系
结构→位置 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子序数＝质子数,周期数＝电子层数,族序数＝最外层电子数（主族）))
2．原子结构与元素性质的关系
原子 eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(\b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(核电荷数,电子层数))原子半径,最外层电子数))\a\vs4\al(元素性质)\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(金属性（失电子能力）,非金属性（得电子能力）,化合价))))
3．元素性质与元素在周期表中位置的关系
eq \a\vs4\al(位置, ↓,性质) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(同主族→\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(相似性：化学性质相似,\a\vs4\al(递变性：从上到下，得电子能力逐渐减,弱，失电子能力逐渐增强))),\a\vs4\al(同周期→递变性：从左到右，失电子能力逐渐减弱，,得电子能力逐渐增强)))
【例2】 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
A [由题意可知，W是N元素，X是O元素，Y是S元素，Z是Cl元素。H2S的稳定性小于H2O的稳定性，也小于HCl的稳定性，A项正确；HClO的酸性弱于H2SO4的酸性，B项错误；S2－的还原性大于O2－的，C项错误；Cl2和H2O反应时，Cl2既是氧化剂，又是还原剂，D项错误。]
1．下图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图。则下列说法正确的是 ( )
A．Z、N两种元素的离子半径相比，前者较大
B．X、N两种元素的气态氢化物的沸点相比，前者较低
C．由X与M两种元素组成的化合物不能与任何酸反应，但能与强碱反应
D．Z的氧化物能分别溶解于Y的氢氧化物和N的氢化物的水溶液
D [根据原子半径的递变规律，X为O，Y为Na，Z为Al，M为Si，N为Cl。 离子半径：Cl－>Al3＋，A错误；沸点：H2O>HCl，B错误；SiO2既能与HF反应，也能与NaOH溶液反应，C错误；Al2O3是两性氧化物，既可以和NaOH溶液反应，又能与盐酸反应，D正确。]
2．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子最外层有6个电子，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是 ( )
A．原子最外层电子数由多到少的顺序：Y、X、W、Z
B．原子半径由大到小的顺序：W、Z、Y、X
C．元素非金属性由强到弱的顺序：Z、W、X
D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：X、Y、W
A [由“Y是至今发现的非金属性最强的元素”可知，Y为F；由X原子序数小于Y且“X原子最外层有6个电子”可知，X为O；由“Z在元素周期表中处于周期序数等于族序数的位置”可知，Z为Al；由“W的单质广泛用作半导体材料”可知，W是Si。A选项，原子最外层电子数由多到少的顺序是F、O、Si、Al，正确；B选项，原子半径由大到小的顺序：Z、W、X、Y，错误；C选项，元素非金属性由强到弱的顺序：X、W、Z，错误；D选项，简单气态氢化物的稳定性Y的最强，错误。]
1．金属性与还原性、非金属性与氧化性意义相同吗？
提示：不相同。元素原子的失电子能力即为元素的金属性，元素原子的得电子能力即为元素的非金属性。金属性与非金属性讨论的对象是元素，它是一个广义的概念，而氧化性与还原性具体表现为该元素单质或特定化合物的性质，在学习过程中一定不要将两组概念混淆。
2．非金属元素氧化物对应水化物的酸性越强其非金属性越强吗？
提示：不一定。必须是非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其非金属性才越强，一定要看清楚是不是最高价。
3．能否通过比较气态氢化物水溶液的酸性强弱来判断元素的非金属性强弱？
提示：不能。对于同周期非金属元素来说，一般非金属性越强，其氢化物的水溶液的酸性越强，如N、O、F的氢化物的水溶液酸性强弱的顺序是NH34．所有元素“位、构、性”关系及规律都适用吗？
提示：元素“位、构、性”关系及规律只适用于主族元素，不适用于副族、零族、Ⅷ族元素。
5．如何应用元素“位、构、性”关系？
提示：利用元素的原子结构、元素在周期表中的位置、元素的性质三者之间的关系，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、最高价氧化物对应的水化物的酸碱性、氢化物的热稳定性等。
(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)推断一些未学过的元素的某些性质。
1．根据原子结构及元素周期律的知识，下列推断正确的是 ( )
A．同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱
B．核外电子排布相同的微粒化学性质也相同
C．Cl－、S2－、Ca2＋、K＋半径逐渐减小
D． eq \\al(\s\up1(35),\s\d1(17))Cl与 eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17))Cl得电子能力相同
D [同主族元素最高价含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱，A项错误；核外电子排布相同的微粒化学性质不一定相同，如Ar、Cl－、K＋化学性质不同，而互为同位素的原子化学性质相同，如 eq \\al(\s\up1(35),\s\d1(17))Cl和 eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17))Cl，B项错误，D项正确；Cl－、S2－、Ca2＋、K＋核外电子排布相同，质子数越大，半径越小，故半径大小关系应为：Ca2＋2．四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是( )
A．原子半径ZB．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱
C．X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小
D．Z位于元素周期表中第2周期ⅥA族
B [由题给信息可知，M为Al元素，X为Si元素，Y为N元素，Z为O元素。原子半径Al>Si>N>O，A项正确；因为O的非金属性比Si强，所以气态氢化物的热稳定性H2O>SiH4，C项正确；O元素位于周期表的第2周期ⅥA族，D项正确。]
3．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，下列说法正确的是( )
A．X、Y、Z三种元素中，X的非金属性最强
B．Y的氢化物的稳定性比Z的氢化物弱
C．X、Z的单质在常温下的状态不同
D．Y的最高正化合价为＋7
C [由图可知短周期元素X为第1周期的He，则Y是第2周期的F，Z是第3周期的S。故Y元素即F的非金属性最强，氟的氢化物的稳定性比硫的氢化物强，F没有正化合价，S单质常温下是固态，He单质常温下是气态，故C项正确。]
4．短周期元素X、Y、Z的原子序数依次增大，Y为ⅠA族元素，X与Z同主族，3种元素原子的最外层电子数之和为13。下列判断正确的是( )
A．Y元素位于第2周期
B．Y、Z均能与X形成不只一种化合物
C．X是ⅤA族元素
D．氢化物的稳定性：HnZ>HnX
B [Y为ⅠA族元素，X与Z同主族，3种元素原子最外层电子数之和为13，则X与Z的最外层电子数均为6，所以X为O，Y为Na，Z为S。A.Y为Na，位于第3周期，错误；B.Y与X可形成Na2O或Na2O2，Z与X可形成SO2或SO3，正确；C.X为O，是ⅥA族元素，错误；D.O的非金属性大于S的非金属性，所以氢化物的稳定性：H2O>H2S，错误。]
5．A、B、C、D、E、F为六种20号以前的元素，其核电荷数依次增大，A、B同周期，两者相隔一元素；B、E同主族相邻，A、B、E三种元素的核电荷数之和为30。C是所有短周期元素中金属性最强的元素，C、F能形成CF型化合物。元素D的最高价氢氧化物是两性氢氧化物。回答：
(1)写出各元素名称：A.________；B.________；
C．________；D.________；E.________；F.________。
(2)A、E、F最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序：__________________(填化学式，下同)。C、D最高价氧化物对应的水化物碱性由强到弱的顺序：________。
(3)比较A、B气态氢化物的稳定性：________。比较E、F氢化物的还原性：________。
[解析] 由六种元素为20号以前的元素，其核电荷数依次增大，A、B同周期，两者相隔一元素；B、E同主族相邻，A、B、E三种元素的核电荷数之和为30，所以设元素B的核电荷数为x，则元素A的核电荷数为x－2，元素E的核电荷数为x＋8，故3x＋6＝30，解之得x＝8，因此，元素A为碳，B为氧，E为硫。C是所有短周期元素中金属性最强的元素，故元素C为钠，又有C、F能形成CF型化合物，故F为氯元素，而元素D的最高价氢氧化物是两性氢氧化物，故D是铝元素。
[答案] (1)碳 氧 钠 铝 硫 氯 (2)HClO4>H2SO4>H2CO3 NaOH>Al(OH)3 (3)H2O>CH4 H2S>HCl探 究 任 务
1.初步学会利用元素周期表同周期、同主族元素性质变化规律分析比较、预测元素及其化合物之间的性质，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。
2．结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，构建原子结构、元素性质和元素在周期表中位置之间的关联，培养“宏观辨析与微观探析”的化学学科核心素养。