化学必修 第一册第二节 元素周期律第3课时学案设计

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第3课时　元素周期律复习课[核心素养发展目标]　1.掌握元素周期律的实质和相关内容。2.认识元素周期表和元素周期律的相关应用。3.理解元素“位—构—性”的内在联系。一、元素周期律及其应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　元素周期表中主族元素性质的递变规律内容同周期(从左到右)同主族(从上到下)电子层结构电子层数相同，最外层电子数依次增加电子层数依次增加，最外层电子数相同原子半径依次减小依次增大离子半径阳离子、阴离子半径逐渐减小；r(阴离子)>r(阳离子)逐渐增大主要化合价最高正价：升高(O、F除外) 最低负价＝主族族序数－8(H除外)最高正价＝主族族序数(O、F除外)得电子能力依次增强依次减弱失电子能力依次减弱依次增强金属性依次减弱依次增强非金属性依次增强依次减弱离子的氧化性、还原性阳离子的氧化性逐渐增强，阴离子的还原性逐渐减弱阳离子的氧化性逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性逐渐增强碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱碱性逐渐增强非金属元素气态氢化物的形成及稳定性　　　气态氢化物的形成逐渐变易，气态氢化物的稳定性逐渐增强气态氢化物的形成逐渐变难，气态氢化物的稳定性逐渐 减弱 易错警示：(1)误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应的水化物的酸性就越强。如HClO、H2SO3是弱酸，忽视了关键词“最高价”。(2)误认为失电子难的元素，原子得电子能力一定强。如忽视了稀有气体元素原子失电子难，得电子也难。(3)误认为得(失)电子的数目越多，元素的非金属性(金属性)越强。如元素原子得失电子的数目与元素的非金属性、金属性强弱没有必然联系。(1)第ⅤA族元素的最高正价与族序数相同(　　)(2)同周期金属元素的化合价越高，其原子失电子能力越强(　　)(3)金属性由强到弱的顺序：Li>Na>K(　　)(4)非金属性由强到弱的顺序：F>Cl>Br>I(　　)(5)H2SO3的酸性大于碳酸，则硫的非金属性大于碳(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×1．下列有关性质的比较中正确的是(　　)A．碱性：NaOH<Mg(OH)2<Al(OH)3B．稳定性：HF>HCl>PH3C．原子半径：S>F>OD．酸性：HClO>HNO3>H2CO3答案　B解析　金属性：Na>Mg>Al，故碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，A项错误；非金属性：F>Cl>P，稳定性：HF>HCl>PH3，B项正确；同周期主族元素随原子序数的增加，原子半径逐渐减小，因此原子半径：O>F，C项错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，酸性应为HClO4>HNO3，而HClO是弱酸，D项错误。2．元素周期表中前三周期部分元素的原子序数与常见价态的关系图如下。下列说法不正确的是(　　)A．A与D的非金属性比较：D<AB．原子半径大小：B＞C＞A＞D＞EC．A可以形成两种氢化物D．B、C、E的最高价氧化物对应的水化物之间均可反应答案　B解析　分析可知，A为O、B为Na、C为Al、D为P、E为Cl，同一主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，同一周期元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：O＞S＞P，即非金属性：A＞D，故A正确；同一周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径大小为B＞C＞D＞E＞A，故B错误；O可以形成H2O和H2O2两种氢化物，故C正确；Na、Al、Cl的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3和HClO4，由于Al(OH)3为两性氢氧化物，则NaOH、Al(OH)3和HClO4之间均可反应，故D正确。二、元素的位置、结构、性质之间的关系1．元素W、X、Y、Z、T在周期表中的位置如图所示，已知W、X、Y、Z四种短周期元素原子最外层电子数之和为22，则下列说法正确的是(　　)WX    YZT   A.简单阴离子半径：Z＞Y＞XB．W只可以形成一种单质C．Y、Z对应的氧化物的水化物的酸性，后者比前者强D．T元素单质可能具有半导体的特性答案　D解析　根据元素在周期表中的位置，W、X为第二周期元素，Y、Z为第三周期元素，设W的最外层电子数为a，则a＋(a＋1)＋(a＋2)＋(a＋3)＝22，解得a＝4，则W为C元素，X为N元素，Y为S元素，Z为Cl元素；T与C同主族，则T为Ge元素。阴离子的电子层数越多，离子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大离子半径越小，则简单阴离子半径：Y＞Z＞X，故A错误；C元素可以形成多种单质，如石墨、金刚石、C60等，故B错误；Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性强于S的最高价氧化物对应水化物的酸性，因没有注明是否为最高价氧化物对应水化物，该关系不一定成立，故C错误；Ge位于金属与非金属的分界线附近，元素的单质具有半导体的特性，故D正确。2．X、Y、Z是三种主族元素，如果阳离子Xn＋与阴离子Yn－具有相同的电子层结构，阴离子Zn－的半径大于阴离子Yn－的半径，则三种元素的原子序数由大到小的顺序是(　　)A．Z>X>Y   B．X>Y>ZC．Z>Y>X   D．X>Z>Y答案　A解析　根据“序、层”规律可知，X元素在Y元素的下一周期，Z元素与X同周期或在X的下几个周期，故三种元素的原子序数大小顺序为Z>X>Y。3．根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息判断下列叙述正确的是(　　)元素代号ABCDE原子半径/nm0.1860.1430.0890.1040.074主要化合价＋1＋3＋2＋6、－2－2 A.E2－与B3＋的核外电子数不可能相等B．离子半径大小：A＋<D2－C．最高价氧化物对应水化物的碱性：A<CD．氢化物的稳定性：D>E答案　B解析　由表中数据可知，A为钠，B为铝，C为铍，D为硫，E为氧。离子半径：Na＋<S2－，B项正确。元素综合推断的思维模型1．应用元素周期律分析下列推断，其中正确的是(　　)A．铊(Tl)与铝同主族，其单质既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应B．气态氢化物的稳定性HF弱于HClC．硒(Se)位于元素周期表的第ⅥA族，其最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱D．第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均呈酸性答案　C解析　在元素周期表中，铊位于铝的下面，其金属性比铝的金属性强，不与碱反应，A项错误；氟的非金属性比氯强，气态氢化物的稳定性HF较强，B项错误；NH3的水溶液呈碱性，D项错误。2．W、X、Y、Z四种元素是原子序数依次增大的短周期元素，已知：①四种元素的电子层数之和等于10，且它们分属于连续的四个主族；②四种元素的原子中半径最大的是X原子。下列说法正确的是(　　)A．W和X位于第二周期B．Y和Z分别是Al和SiC．W和X分别是O和FD．Z的金属性可能比X的金属性强答案　B解析　四种元素的电子层数之和等于10，有两种可能：①1＋3＋3＋3；②2＋2＋3＋3。后一种情况无法满足X的原子半径最大的条件。因此①符合要求，这四种元素依次是H、Mg、Al、Si。据此即可判断B正确。3.如图为元素周期表中短周期的一部分，四种元素均为非稀有气体元素，下列关于这四种元素及其化合物的说法正确的是(　　)A．X、Y、Z、W可能均为金属元素B．气态氢化物的稳定性：Z＞W＞X＞YC．Z的最高正化合价与最低负化合价的绝对值可能相等D．Z的最高价氧化物对应的水化物可能为强碱答案　C解析　根据元素周期表的结构，四种元素不可能都是金属元素，故A错误；如果Z为Si，Si的最高正价为＋4价，最低负价为－4价，两者绝对值相等，故C正确。 4．有A、B、C、D四种元素，A的最高正价与其最低负价的绝对值之差为6；A、D次外层都是8个电子，A与D的化合物DA在水溶液中能电离出具有相同电子层结构的阴、阳离子；B有两个电子层，其最高正价与最低负价的代数和为0；C2－与氩原子具有相同的电子层结构。(1)试写出上述各元素的符号：A________，B________，C________，D________。(2)画出下列粒子的结构示意图：A：________，C2－：________。(3)元素A、C、D形成简单离子的半径由大到小的顺序是________(填离子符号)。(4)写出A、D的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：___________________________。答案　(1)Cl　C　S　K　(2)　(3)S2－＞Cl－＞K＋　(4)HClO4＋KOH===KClO4＋H2O解析　因为“A的最高正价与其最低负价的绝对值之差为6”，确定A为氯(Cl)；“B有两个电子层，最高正价与最低负价的代数和为0”，确定B为碳(C)；C2－的结构示意图为，确定C为硫(S)；再由A推出D为钾(K)。5．已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的原子序数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，而Z原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，Y和Z可以形成两种以上气态化合物。则：(1)X是__________(填名称，下同)，Y是____________，Z是____________。(2)由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的化合物的化学式是____________。(3)由X、Y、Z中的两种元素组成，且与X2Z分子具有相同电子数的两种离子是____________和__________。(4)X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、Y、Z元素的原子个数比为4∶2∶3，该盐的化学式是__________。答案　(1)氢　氮　氧　(2)N2O5　(3)NH　OH－(或其他合理答案)　(4)NH4NO3解析　X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，说明X为氢元素。而Z原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，说明Z为氧元素。能与氧元素形成两种以上气态化合物的是氮元素。   题组一　元素周期律及其应用1．下列排列顺序正确的是(　　)①热稳定性：H2O＞HF＞H2S②原子半径：Na＞Mg＞O③酸性：H3PO4＞H2SO4＞HClO④得电子能力：C<N<O<FA．①③   B．②④C．①④   D．②③答案　B解析　①中氢化物的稳定性：HF＞H2O，错误；②中Na和Mg电子层数相同，原子半径：Na＞Mg，而Mg比O多一个电子层，所以原子半径：Mg＞O，正确；③非金属性：S＞P，则酸性：H2SO4＞H3PO4，HClO为弱酸，酸性：HClO<H2SO4，错误；④元素的非金属性越强，得电子能力越强，非金属性：C＜N＜O＜F，得电子能力：C＜N＜O＜F，正确。2．同周期的X、Y、Z三种元素，已知最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，则下列判断错误的是(　　)A．原子半径：X＞Y＞ZB．气态氢化物的稳定性：HX＞H2Y＞ZH3C．非金属性：X＞Y＞ZD．阴离子的还原性：Z3－＞Y2－＞X－答案　A解析　从最高价氧化物对应水化物的酸性强弱可知三种元素的非金属性强弱顺序为X＞Y＞Z，则这三种元素在周期表中的排列顺序为ZYX则原子序数：Z＜Y＜X；根据同周期元素性质递变规律：原子半径的大小顺序为Z＞Y＞X，阴离子的还原性为Z3－＞Y2－＞X－，气态氢化物的稳定性为HX＞H2Y＞ZH3。3．天然存在的金属钫(Fr)极微量，它的已知同位素都有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，根据它在周期表中的位置预言其性质，下列说法不正确的是(　　)A．在已知元素中具有最大的原子半径B．在空气中燃烧时生成氧化物Fr2OC．最高价氧化物对应的水化物是强碱D．其单质的熔点比金属钠的熔点低答案　B解析　根据Fr是碱金属元素中最重的元素，可以得到两个结论：①它属于碱金属元素；②它在周期表中处于碱金属元素的最下方。根据同主族元素的递变性可以知道它的金属性非常强，所以和氧气的反应很剧烈，产物也更加复杂。4．下列说法能说明元素X的原子得电子能力强于元素Y的原子的是(　　)A．元素周期表中元素X位于元素Y的上一个周期B．元素X的含氧酸的酸性强于元素Y的含氧酸的酸性C．分别加热H2X、HY至500 ℃，只有HY发生分解D．元素X与Y同主族，相同温度时其单质与铜反应分别生成Cu2X和CuY答案　C解析　A项，如C位于Cl的上一周期，但Cl得电子的能力大于C；B项，不是最高价含氧酸不能作为依据，如碳酸的酸性强于次氯酸的酸性，但碳元素的原子得电子能力小于氯元素的原子；D项，元素X与Y同主族，相同温度时其单质与铜反应分别生成Cu2X和CuY，说明Y得电子能力大于X。5．下列关于元素金属性和非金属性强弱比较的说法不正确的是(　　)A．根据气态氢化物的热稳定性：HCl＞H2S＞PH3＞SiH4，可得非金属性：Si＞P＞S＞ClB．Si与H2化合所需的温度远高于S与H2化合所需的温度，说明S的非金属性强于SiC．Na与冷水反应剧烈，而Mg与冷水反应缓慢，说明Na的金属性强于MgD．铁投入CuSO4溶液中能置换出铜，钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜，不能由此判断钠与铁的金属性强弱答案　A解析　气态氢化物的热稳定性越强，元素的非金属性越强，气态氢化物的热稳定性：HCl＞H2S＞PH3＞SiH4，可得非金属性：Cl＞S＞P＞Si，故A错误；Si与H2化合所需的温度远高于S与H2化合所需的温度，即Si与H2化合的难度大于S与H2化合的难度，说明非金属性：S＞Si，故B正确；Na与水反应比Mg与水反应剧烈，说明金属性：Na＞Mg，故C正确；钠投入硫酸铜溶液中，钠先和水反应生成NaOH，NaOH再和硫酸铜发生复分解反应，铁能置换出硫酸铜中的铜，说明Cu的金属性比Fe弱，两个实验不能判断Fe、Na的金属性强弱，故D正确。6．下列微粒半径比值大于1的是(　　)A.   B.C.   D.答案　B解析　同主族元素从上到下原子半径依次增大，即r(Mg)＜r(Ca)，故＜1，A不符合题意；因K＋、Ca2＋具有相同的电子层结构，故离子半径随核电荷数的增大而减小，即r(K＋)＞r(Ca2＋)，故＞1，B符合题意；同周期主族元素从左到右原子半径依次减小，即r(S)＜r(P)，故＜1，C不符合题意；同种元素的阴离子半径大于原子半径，即r(Cl－)＞r(Cl)，故＜1，D不符合题意。题组二　利用元素“位—构—性”进行推断7.已知a、b、c、d四种短周期主族元素，在周期表中的相对位置如图所示，下列说法正确的是(　　)A．a、c两元素的最高正化合价一定相等B．d的原子序数不可能是b的原子序数的3倍C．c的最高价氧化物对应的水化物可溶于d的最高价氧化物对应的水化物中D．若c元素最高价氧化物对应的水化物是强酸，则d元素的单质具有强氧化性答案　D解析　a、b、c、d 四种短周期主族元素，由在周期表中的相对位置可知，a、b位于第二周期，c、d位于第三周期。若a、c位于第ⅥA族，a为O元素，O无最高正价，A项错误；若b为Be元素，d为Mg元素，原子序数分别为4、12，原子序数为3倍关系，B项错误；若c的最高价氧化物对应的水化物为氢氧化铝，d的最高价氧化物对应的水化物为硅酸，二者不发生反应，C项错误；若c元素最高价氧化物对应的水化物是强酸，c为S元素，则d为Cl元素，Cl2具有强氧化性，D项正确。8．(2022·甘肃张掖市第二中学高一阶段练习)一种麻醉剂的分子结构式如图所示。其中，X的原子核只有1个质子；元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期；元素E的原子比W原子多8个电子。下列说法错误的是(　　)A．原子半径：Y＞Z＞WB．非金属性：W＞Z＞YC．E的氧化物对应的水化物是强酸D．X、Y、Z三种元素可以形成一元酸，也可以形成二元酸答案　C解析　由题意分析可得，X为H，Y为C，Z为O，W为F，E为Cl。同周期元素从左向右原子半径依次减小，元素Y、Z、W的原子序数依次增大，且同属于第二周期，因此原子半径大小顺序是Y＞Z＞W，故A正确；同周期元素从左向右非金属性依次增强(稀有气体除外)，因此这三种元素的非金属性强弱顺序是W＞Z＞Y，故B正确；Cl的氧化物对应的水化物可以是HClO、HClO4，HClO为弱酸，HClO4为强酸，故C错误；H、C、O组成的酸可以是H2CO3，属于二元酸，也可以组成CH3COOH或HCOOH，属于一元酸，故D正确。9．X、Y、Z、M、R为五种短周期元素，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示：下列说法不正确的是(　　)A．简单阳离子半径：X<RB．最高价含氧酸的酸性：Z<YC．M的最高价氧化物对应水化物为H2MO4D．Y、Z原子半径：Y>Z答案　B解析　由五种短周期元素的最外层电子数和原子半径的大小关系可知，X、Y、Z、M、R分别是H、C、N、S、Na。硝酸的酸性强于碳酸，B项错误；M为S，其最高价氧化物对应水化物为H2SO4，C项正确；原子半径：C>N，D项正确。10．(2020·全国卷Ⅰ，11)1934年约里奥-居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X，得到核素Y，开创了人造放射性核素的先河：X＋He―→Y＋n。其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是(　　)A.X的相对原子质量为26B．X、Y均可形成三氯化物C．X的原子半径小于Y的D．Y仅有一种含氧酸答案　B解析　由守恒关系可知元素X的质量数为27，X的相对原子质量近似等于该原子的质量数，A项错误；X与Y最外层电子数之和为8，质子数相差2，且X为金属元素，可推知X为Al元素，Y为P元素，二者都有＋3价，都可以形成三氯化物，B项正确；同一周期主族元素自左向右，原子半径逐渐减小，故Al的原子半径大于P，C项错误；P元素对应含氧酸不止一种，有磷酸、次磷酸、亚磷酸等，D项错误。11.W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物，r是元素Y的常见单质，能使带火星的木条复燃，q为一元强碱，q、s的焰色均呈黄色。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．原子半径：W＜X＜Y＜ZB．Y的简单氢化物的稳定性比X的弱C．元素非金属性：X＜YD．由W、X、Y、Z四种元素只能组成一种化合物答案　C解析　由题意与转化图可推知W、X、Y、Z分别为H、C、O、Na。C、O位于同一周期，C的原子半径大于O，故原子半径：W＜Y＜X＜Z，A错误；C、O为同周期元素，元素非金属性：C＜O，其简单氢化物的稳定性：H2O＞CH4，B错误、C正确；由W、X、Y、Z四种元素可组成NaHCO3、CH3COONa等多种化合物，D错误。12．(2022·广东佛山高一质检)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X和Z位于同一主族，Z与冷水反应生成X的单质，X、Y、Z的原子序数之和为20，W的最外层电子数比次外层少2个。下列说法正确的是(　　)A．Y和X形成的化合物液态时只有水B．简单氢化物稳定性：W>YC．简单离子半径大小：Y>ZD．X和W形成的化合物中，各原子均为8电子稳定结构答案　C解析　Z为Na，X为H，Y为O，W为S。根据元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，因此简单氢化物稳定性：Y>W，故B错误；根据同电子层结构，核多径小原则得到简单离子半径大小：Y>Z，故C正确；X和W形成的化合物为H2S，H原子是2电子稳定结构，故D错误。13．核磁共振(NMR)技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR现象。试判断下列哪组原子均可产生NMR现象(　　)A．元素周期表中第一周期所有元素的原子B．18O、31P、119SnC．元素周期表中第ⅤA族所有元素的原子D．27Al、19F、12C答案　C14．1869年俄国化学家门捷列夫制出第一张元素周期表，到现在形成的周期表经过了众多化学家的艰辛努力，历经150多年。元素周期表体现了元素位、构、性的关系，揭示了元素间的内在联系。如图是元素周期表的一部分，回答下列问题：(1)元素Ga在元素周期表中的位置：第________周期第________族。(2)Sn的最高正价为________，Cl的最高价氧化物对应的水化物的化学式为________，Bi的最高价氧化物为________。(3)根据元素周期律，推断：①阴影部分元素氢化物热稳定性最高的是______元素(填元素符号)。②H3AsO4、H2SeO4的酸性强弱：H3AsO4________(填“>”“<”或“＝”，下同)H2SeO4。③氢化物的还原性：H2O________H2S。④原子半径比较：N________Si。答案　(1)四　ⅢA(2)＋4　HClO4　Bi2O5(3)①F　②<　③<　④<15．如图是部分短周期元素的常见化合价与原子序数的关系：(1)元素A在元素周期表中的位置是________。(2)其中金属性最强的元素是________(用元素符号表示，下同)，非金属性最强的元素是________。(3)C2－、D＋、G2－的半径由大到小的顺序是____________________________(用离子符号表示)。(4)最简单氢化物的稳定性：B________(填“>”或“<”)C。(5)B、E、F元素最高价氧化物对应水化物的酸性：________>________>________(用化学式表示，下同)。(6)C与D形成的具有强氧化性的化合物为____________，该化合物与AC2反应的化学方程式为_____________________________，其中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。答案　(1)第二周期第ⅣA族　(2)Na　O　(3)r(S2－)>r(O2－)>r(Na＋)　(4)<　(5)HNO3　H2SiO3　Al(OH)3　(6)Na2O2　2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　1∶1