1、第 2 课时 元素周期表和元素周期律的应用目标导航 1.知道元素周期表的简单分区。2.进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。3.了解元素的原子结构、周期表中的位置与元素性质的关系。4.体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导意义。一、元素周期表的分区及元素化合价规律1金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律请填写出图中序号所示内容。增强 减弱 增强 增强 Al Si 金属 非金属点拨 1.周期表的左下方是金属性最强的元素(钫)，右上方是非金属性最强的元素(氟 )。碱性最强的是 FrOH，酸性最强的含氧酸是 HClO4。2由于元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线，因
2、此，位于分界 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。2元素的化合价与元素在周期表中的位置之间关系主族元素的最高正化合价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数，而非金属的负化合价则等于使原子达到 8 电子稳定结构所需得到的电子数。所以，非金属元素的最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于 8。(1)最高正化合价族序数原子最外层电子数(O、F 除外)(2)最高正化合价最低负化合价绝对值8。【议一议】1判断正误：(1)根据元素周期律可知金属性最强的是钫，非金属性最强的是氦。( )(2)金属不可能具有非金属性，非金属不可能具有金属性。( )(3)锗元素属于金属元素，但也具有一
3、定的非金属性。( )答案 (1) (2) (3)二、元素周期表和元素周期律的应用1根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的强弱(或大小)。2应用于元素“位置 结构 性质”的相互推断。3预测新元素为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。4寻找新物质(1)在金属与非金属分界线附近寻找半导体材料。(2)研究氟、氯、硫、磷 附近元素，制造新农药。(3)在过渡元素 中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。【议一议】2将下面左右两侧对应内容连线：答案 元素位置、原子结构、元素性质之间的关系【例】 如图是元素周期表的一部分，关于元素 X、Y、Z 的叙述正确的是( )X 的气态氢化物与 Y
4、 的最高价氧化物对应的水化物能发生反应生成盐 Y、Z 的气态氢化物的水溶液的酸性：YH2YO4H3XO4，下列判断正确的是( )A原子半径按 X、Y、Z 的顺序逐渐减小B单质的氧化性按 X、Y、Z 的顺序减弱C三种元素阴离子的还原性按 X、Y、Z 的顺序增强D气态氢化物的稳定性按 X、Y、Z 的顺序减弱答案 A解析 同周期 X、Y、Z 三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是 HZO4H2YO4H3XO4，知 X、Y、Z 的原子序数为 XSiH4GeH4，而已知硅 烷(SiH 4)不稳定，故 GeH4稳定性很弱；最高价氧化物的水化物的酸性：H 2CO3H4SiO4H4GeO4，H4
5、SiO4难溶于水，故 H4GeO4为难溶于水的弱酸。因为锗处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线上，所以锗单质应具有半导体的性能。5下表是周期表中的一部分，根据 AI 在周期表中的位置，用元素符号或化学式回答下列问题：族周期 A A A A A A A01 A2 D E G I3 B C F H(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中碱性最强的是_，酸性最强的是_，呈两性的是_。答案 (1)Ne F F 2 Na(2)NaOH HClO 4 Al(OH) 3解析 元素周期表中 0 族元素是稀有气体
6、，化学性质不活泼。同周期，自左至右，金属性减弱，非金属性增强，原子半径减小；同主族，自上至下，金属性增强，非金属性减弱，原子半径增大，故氧化性最强的单质是氟气，还原性最强的单质是钠；最高价氧化物的水化物中碱性最强的是氢氧化钠，酸性最强的是高氯酸，呈两性的是氢氧化铝。题组 1 元素性质的推断1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。下列说法正确的是 ( )A同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性B第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数C短周期元素形成离子后，最外层都达到 8 电子稳定结构D同一主族元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同答案 B解析 第三周期的
7、Al 元素，既有金属性，又有非金属性，故 A 错误；H 最外层无电子，Li 最外层有 2 个电子，因此并非所有的短周期元素原子形成离子后，最外层都达到 8 电子稳定结构，故 C 错；同主族元素的原子，化学性质有相似性，但并不完全相同。2镓是 1871 年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的“类铝”元素。镓的原子序数为 31，属A 族。镓的熔点为 29.78 ，沸点高达 2 403 。镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固)，它可过冷到120 。由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述不正确的是( )A镓是制造高温温度计的上佳材料B镓能溶于强酸和强碱中C镓与锌、锡、铟等金属制成的合金，可用在自动
8、救火的水龙头中D近年来镓成为电子工业的新宠，其主要用途是制造半导体材料，被誉为“半导体家族的新成员” ，这是利用了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质答案 D解析 镓的熔点为 29.78 ，沸点高达 2 403 ；镓 有过冷现象(即冷至熔点下不凝固)，它可过冷到120 ，因此 A、C 两项正确。铝能溶于强酸和强碱中，铝是电的良导体而不是半导体，镓是“类铝”元素，所以镓能溶于强酸和强碱中，镓是电的良导体而不是半导体，即 B 项正确，D 项不正确。3核电荷数大于 10 的某短周期元素，其原子最外电子层所含有的电子数是次外层所含有的电子数的一半，有关该元素的单质或化合物的描述不正确的是( )A该元素
9、在第三周期第A 族B该元素的单质在常温下性质稳定，不易与水反应C该元素的氧化物不与酸反应，可与强碱的水溶液反应D该元素在地壳中的含量大，居所有元素的第二位答案 C解析 核电荷数大于 10 的某短周期元素只能是第三周期元素，又因为原子最外电子层所含有的电子数是次外层所含有的电子数的一半，故该元素是硅。硅元素位于周期表中第三周期第A 族，在常温下性质稳定，不易与水反应，该元素在地壳中的含量大，居所有元素的第二位，其氧化物 SiO2 能与 HF 反应，能与强碱氢氧化钠溶液反应， A、B、D 正确，C 错误。4镭是元素周期表中第七周期第A 族元素，关于其叙述不正确的是 ( )A镭的金属性比钙弱B单质能
10、与水反应生成 H2C镭在化合物中呈2 价D碳酸镭难溶于水答案 A解析 镭是第A 族元素，自上至下，元素的金属性增强，故比钙还活泼，与水反应生成氢气，A 错误，B 正确；最外层有 2 个电子，在化合物中呈2 价，类比碳酸钙难溶于水，碳酸镭也难溶于水， C、D 正确。5近年来，我国在超导体材料研究方面居于世界领先地位，铊(Tl)是超导体的组成成分之一，铊位于第六周期第A 族。下列对铊的可能性质的推导正确的是 ( )是易导电的银白色金属 Tl(OH) 3 是两性氢氧化物 Tl 3 氧化能力比Al3 强 单质能与稀硝酸反应生成硝酸盐A B C只有 D只有答案 A解析 根据元素在周期表中的位置和元素性质
11、递变规律解题，Tl 位于第六周期第A 族，以 Al 为参照 对象，同主族元素，随原子序数增大，元素原子失 电子能力逐渐增强，金属离子的氧化性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，可判断出正确。题组二 由元素在周期表的位置推断元素性质6如图是元素周期表的一部分，关于元素 X、Y、Z 的叙述正确的是 ( )X 的气态氢化物与 Y 的最高价氧化物对应的水化物能发生反应生成盐 Y、Z 的气态氢化物的水溶液的酸性：YZ Z 的单质在常温下是液体，可与铁粉反应 Z 的原子序数比 Y 大 19 Z 所在的周期中含有 32 种元素A BC只有 D只有答案 A解析 根据元素周期表的结构，可知 R 为
12、He，X 为 N，Y 为 S，Z 为Br；2NH3H 2SO4=(NH4)2SO4，氢硫酸的酸性小于氢溴酸；Br 2 在常温下是液体，能与铁粉反应；Br 的原子序数为 35，S 的原子序数为 16；Br 处于第四周期，该周期包括 18 种元素。7. X、Y、Z、W 均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如右图所示。若 Y 原子的最外层电子数是内层电子数的3 倍，下列说法中正确的是 ( )A原子半径：W ZYXB最高价氧化物对应水化物的酸性 W 比 Z 弱CY 的气态氢化物的稳定性较 Z 的弱D四种元素的单质中，Z 的熔、沸点最高答案 D解析 Y 原子的最外层电子数是内层电子数的 3 倍，则
13、Y 为 O，故 X 为 N，Z为 S，W 为 Cl，A 项错误；HClO 4 酸性比 H2SO4 酸性 强，B 项错误；H 2O 比 H2S稳定，故 C 项错误；S 为固体，其他为气体，故 D 项正确。8短周期元素 X、Y、Z、W、Q 在元素周期表中的相对位置如下图所示。下列说法正确的是 ( )A元素 X 与元素 Z 的最高正化合价之和的数值等于 8B原子半径的大小顺序为 rXr Yr Zr Wr QC离子 Y2 和 Z3 的核外电子数和电子层数都不相同D元素 W 的最高价氧化物对应的水化物酸性比 Q 的强答案 A解析 由元素在元素周期表中的位置可推知 X、Y、Z、W、Q 分别为N、O、Al、
14、S、Cl。元素 X(N)的最高正价(5 价)与元素 Z(Al)的最高正价(3价)的数 值之和为 8；原子半径的大小顺序为 rZr Wr Qr Xr Y；Y2 和 Z3的核外电子数和电子层数均相同；非金属性；W(S)Q(Cl)，故最高价氧化物对应的水化物的酸性：W(S) Q(Cl)。9(1)X 元素的原子核外有 2 个电子层，其中 L 层有 5 个电子，该元素在周期表中的位置为_，最高价氧化物的化学式为_，该元素的氢化物和最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式为_ _。(2)Y 为短周期元素，若其最高价氧化物对应水化物的化学式为 HYO3，则此时 Y 元素的化合价为_，Y 原子的最外层电子数为_
15、，其气态氢化物的化学式为_。答案 (1)第二周期第 A 族 N 2O5 NH 3HNO 3=NH4NO3 (2) 5 价 5 YH3解析 (1)由 X 元素的原子 结构可知， X 为氮元素，其最高价氧化物的化学式为 N2O5，其气态氢化物的化学式为 NH3，该元素最高价氧化物对应水化物的化学式为 HNO3。(2)Y 元素的化合价 为5 价，则 Y 原子的最外层电子数为 5，其气态氢化物的化学式为 YH3。能力提升题10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。右图是元素周期表的一部分。(1)阴影部分元素在元素周期表中的位置为_族。(2)根据元素周期律预测：H 3AsO4 属于强酸
16、还是弱酸？_。(3)C 和 Si 元素的氢化物都可以燃烧，但 Si 元素的氢化物在空气中可以自燃，其原因是_。试写出 Si 的氢化物完全燃烧的化学方程式：_ _。(4)O2 与 H2 的反应是不可逆反应，而 S 与 H2 反应有一定限度，请写出 Se 与H2 反应的化学方程式：_ _。(5)试比较 S、O、F 三种元素的原子半径大小：_( 填元素符号) 。答案 (1)第 A (2) 弱酸 (3)SiH 4 的稳定性小于 CH4 SiH 42O 2SiO22H 2O (4)SeH 2 H2Se (5)S OF= = = = =点 燃 解析 (1)图中阴影部分 为氮族元素，即第A 族。(2)在周期
17、表中，砷元素的非金属性比磷元素弱，磷酸属于中强酸，故 H3AsO4属于弱酸。(3)甲烷(CH 4)燃烧产生二氧化碳和水，硅烷(SiH 4)的性质与甲烷相似，它在空气中燃烧的产物应该是水和硅的氧化物，即：SiH42O 2 SiO22H 2O。= = = = =点 燃 (4)同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱， “S 与 H2 反应有一定限度”属于可逆反应，故 Se 与 H2 反应 也应该是可逆反应，反 应的化学方程式为：SeH 2H2Se。 (5)S 与 O 同主族，原子序数 SO，故原子半径 SO；O 与 F 同周期，原子序数 OF，故原子半径 OF，所以原子半径： SO F 。11现有部分短
18、周期元素的性质或原子结构如下表：元素编号 元素性质或原子结构T M 层上电子数是 K 层上电子数的 3 倍X 最外层电子数是次外层电子数的 2 倍Y 常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性Z 元素最高正价是7 价(1)元素 X 位于元素周期表的第_周期第_ 族，它的一种核素可测定文物年代，这种核素的符号是_。(2)元素 Y 的原子结构示意图为_，与氢元素形成一种离子 YH ，写 4出某溶液中含有该微粒的检验方法_。(3)元素 Z 与元素 T 相比，非金属性较强的是 _(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是_。a常温下 Z 的单质和 T 的单质状态不同bZ 的氢化物比 T 的氢化
19、物稳定c一定条件下 Z 和 T 的单质都能与氢氧化钠溶液反应(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X 、Y、Z 四种元素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是_，理由是_。答案 (1)二 A C146(2) 取适量溶液放入试管，然后加入浓 NaOH 溶液，加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，可以证明该溶液中含有 NH (答案合理即 4可)(3)Cl b (4)H 2CO3 H 2CO3 是弱酸(或非氧化性酸)12制冷剂是一种易被压缩、液化的气体，液化后在管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低，达到制冷的目的。人们曾采用乙醚、NH 3、CH 3Cl
20、等作制冷制，但它们不是有毒就是易燃，于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的制冷剂。根据已有知识，某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下：(1)氢化物的易燃性：SiH4PH 3H 2SHCl ，则_H 2OHF(填物质的化学式)。(2)化合物的毒性：PH3NH 3，CCl 4CF 4，则 H2S_H2O，CS 2_CO2(填“”“”或“”)。于是科学家们开始把注意力集中在含 F、Cl 的化合物上。(3)已知 CCl4 的沸点为 76.8 ，CF 4 的沸点为128 ，新的制冷剂的沸点范围应介于二者之间，经过较长时间的反复实验，发现了制冷剂 CF2Cl2(氟利昂)，其他类似的制冷剂可以是_。
21、(4)然而这种制冷剂造成的当今某一环境问题是_ _。但求助于周期表中元素及其化合物的_(填写下列选项的编号)变化趋势开发制冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。毒性；沸点；易燃性；水溶性；颜色A B C D答案 (1)CH 4 NH 3 (2) (3)CFCl 3 或 CF3Cl (4)使大气臭氧层出现空洞 A解析 (1)根据元素周期律，氢化物越稳定的元素，非金属性越强，从题中所给出的信息可知，氢化物的易燃性顺序为 SiH4PH 3H 2SHCl，因此得出氢化物越不稳定的越易燃烧，很容易得出氢化物的易燃性顺序：CH4NH 3H 2OHF 。(2)根据已知化合物的毒性 PH3NH 3，CCl4CF 4，总结规律得出结论；同类型的化合物，非金属性越弱的元素形成的化合物毒性越强，因此毒性：H2SH 2O，CS2CO 2。(3)根据题中信息 CCl4 的沸点 76.8 、CF 4 的沸点128 ，说明只含碳与氯元素的化合物沸点高，而只含碳与氟元素的化合物沸点低，因此组成中含C、Cl、F 元素的化合物的沸点将会介于 76.8 和128 之间，故其他 类似的制冷剂可以是 CFCl3 或 CF3Cl。
