版高中化学 第1章 原子结构与元素周期律 第3节 元素周期表的应用 第1课时 认识.docx

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版高中化学第1章原子结构与元素周期律第3节元素周期表的应用第1课时认识

第1课时　认识同周期元素性质的递变规律

一、同周期元素原子失电子能力的比较

1．钠、镁、铝失电子能力强弱

（1）实验①中，钠熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红色。

该实验说明钠与冷水反应剧烈，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

（2）实验②中，加热前，镁条表面附着了少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，滴加酚酞溶液变为粉红色。

该实验说明镁与冷水几乎不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2O

Mg（OH）2↓＋H2↑。

（3）实验③和④中的两支试管内都有无色气泡产生，但实验③中试管放出气体的速率较快。

反应的化学方程式为

Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑；

2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。

（4）结论：

钠、镁、铝置换出水（或酸）中的氢时，由易到难的顺序为Na＞Mg＞Al。

钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3。

钠、镁、铝的失电子能力由强到弱的顺序为Na＞Mg＞Al。

2．同周期元素原子失电子能力的递变规律

在同一周期中，各元素原子的核外电子层数相同，但从左到右核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小（稀有气体元素除外），原子核对外层电子的吸引力逐渐增大，原子失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱。

例1

　研究表明，26Al可以衰变为26Mg，下列比较这两种元素金属性强弱的方法正确的是（　　）

A．比较这两种元素单质的硬度和熔点

B．在AlCl3和MgCl2溶液中分别滴加少量的NaOH溶液

C．将打磨过的镁条和铝片分别与热水作用，并向其中滴入酚酞溶液

D．将空气中放置已久的26Al、26Mg的单质分别与热水作用

答案　C

解析　通过比较两单质分别与水（或非氧化性酸）反应的剧烈程度或比较Al（OH）3和Mg（OH）2碱性强弱，进而判断Mg、Al的金属性强弱。

A项，单质的硬度和熔点与元素金属性强弱无关；B项，AlCl3和MgCl2分别与少量的NaOH溶液反应，生成Al（OH）3和Mg（OH）2沉淀，无法比较元素的金属性强弱；D项，在空气中久置，二者表面均附着氧化物，与热水均不反应，无法比较元素金属性的强弱。

思维启迪——元素原子失电子能力（即金属性）强弱的判断依据

（1）比较元素的单质与水（或非氧化性酸）反应置换出氢气的难易程度。

置换反应越容易发生，元素原子失电子的能力越强。

（2）比较元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。

一般来说，碱性越强，元素原子失电子的能力越强。

（3）比较金属阳离子的氧化性的强弱。

对主族元素而言，最高价金属阳离子的氧化性越强，则对应金属元素原子失电子的能力越弱。

（4）比较金属单质间的置换反应。

一般在水溶液里若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X失电子能力强。

例2

　下列事实不能用于判断金属性强弱的是（　　）

A．金属单质间发生的置换反应

B．1mol金属单质在反应中失去电子的多少

C．金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱

D．金属元素的单质与水或非氧化性酸反应置换出氢气的难易程度

考点　碱金属的性质与原子结构的关系

题点　金属性强弱的判断

答案　B

解析　金属单质在反应中失去电子的多少，不能作为判断金属性强弱的依据，如1molAl反应失去的电子比1molNa多，但Al的金属性比Na弱。

思维启迪

（1）元素金属性的强弱实质是原子失电子的难易，凡是能直接或间接地比较化学变化中原子失电子的难易，即可比较元素金属性的强弱。

（2）金属性强弱与失去电子的多少无关，取决于原子失去电子的能力。

（3）单质的物理性质不能作为判断元素金属性强弱的因素。

例3

　对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是（　　）

A．碱性：

NaOH

B．阳离子氧化性：

Na＋>Mg2＋>Al3＋

C．单质的还原性：

Na

D．离子半径：

Na＋>Mg2＋>Al3＋

答案　D

解析　Na、Mg、Al金属原子失电子能力逐渐减弱，单质的还原性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，由于离子半径：

Na＋>Mg2＋>Al3＋，故氧化性：

Na＋

规律总结　

同周期从左到右，主族金属元素单质的还原性减弱，金属阳离子的氧化性增强。

二、同周期元素原子得电子能力的比较

1．硅、磷、硫、氯元素原子得电子能力强弱

Si

P

S

Cl

判断依据

与氢气反应

高温

磷蒸气与氢气能反应

加热

光照或点燃

由难到易的顺序为Si＜P＜S＜Cl

最高价氧化物对应的水化物的酸性

H2SiO3：

弱酸

H3PO4：

中强酸

H2SO4：

强酸

HClO4：

强酸

酸性：

HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3

结论

Si、P、S、Cl的得电子能力逐渐增强

2.同周期元素性质递变规律

在同一周期中，各元素原子的核外电子层数相同，但从左至右核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子的吸引力逐渐增大，原子得电子能力逐渐增强，非金属性逐渐增强。

例4

　具有相同电子层数的X、Y、Z三种元素，已知它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断中正确的是（　　）

A．离子半径：

X>Y>Z

B．单质的氧化性：

X>Y>Z

C．气态氢化物的稳定性：

X

D．阴离子的还原性：

X>Y>Z

答案　B

解析　根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断出同周期元素X、Y、Z在周期表中的位置从左到右的顺序为Z、Y、X，也可以根据最高化合价（分别为＋7、＋6、＋5）进行判断，进而再运用元素周期律判断元素及其单质的各项性质。

规律总结　

（1）解此类题目须明确元素在周期表中的位置，再利用元素性质变化规律判断。

（2）同周期从左到右：

非金属单质氧化性增强，非金属阴离子的还原性减弱。

例5

　下列不能说明氯的得电子能力比硫强的事实是（　　）

①HCl比H2S稳定　②HClO氧化性比H2SO4强　③HClO4酸性比H2SO4强　④Cl2能与H2S反应生成S⑤Cl原子最外层有7个电子，S原子最外层有6个电子⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS

A．②⑤B．①②C．①②④D．①③⑤

答案　A

解析　气态氢化物稳定性越高，元素非金属性越强，①可以说明；最高价氧化物的水化物酸性越强，元素非金属性越强，②不能说明，③可以说明；Cl2能置换出H2S中的S，④可以说明；最外层电子数的多少不能说明元素非金属性的强弱，⑤不可以说明；Fe与Cl2、S分别反应生成FeCl3、FeS，说明非金属性Cl>S，⑥可以说明。

只有②⑤不能说明氯的得电子能力比硫强的事实。

思维启迪　

（1）元素非金属性的强弱实质是元素原子得电子的难易，凡是能直接或间接地比较化学反应中原子得电子的难易，即可比较元素非金属性的强弱。

（2）比较元素非金属性强弱时应注意以下几点：

①单质或化合物物理性质方面的规律与元素非金属性强弱无关。

②含氧酸的氧化性强弱与元素的非金属性的强弱无关。

③根据含氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱时，必须是最高价含氧酸。

④原子在反应中获得电子数目的多少与元素非金属性的强弱无关。

⑤无氧酸（气态氢化物水溶液）的酸性强弱与元素非金属性强弱无必然联系。

同周期元素（稀有气体元素除外）原子结构与性质的递变规律

项目

同周期（从左到右）

原子半径

逐渐减小

主要化合价

＋1→＋7（O、F除外），－4→－1

元素原子的失电子能力

逐渐减弱

元素原子的得电子能力

逐渐增强

单质

氧化性

逐渐增强

还原性

逐渐减弱

离子

阳离子的氧化性

逐渐增强

阴离子的还原性

逐渐减弱

气态氢化物

稳定性

逐渐增强

还原性

逐渐减弱

最高价氧化物对应的水化物

酸性

逐渐增强

碱性

逐渐减弱

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）同周期从左到右随着核电荷数的增加，离子半径依次减小（　　）

（2）第3周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强（　　）

（3）同周期中，第ⅠA族元素（H除外）金属性最强，第ⅦA族元素非金属性最强（　　）

（4）从Li→F，Na→Cl，元素的最高化合价呈现从＋1→＋7价的变化（　　）

（5）Na、Mg、Al的最高价氧化物对应的水化物均为强碱（　　）

（6）已知酸性：

盐酸＞碳酸＞硫酸，则证明元素原子得电子能力：

Cl＞C＞Si（　　）

（7）根据Cl2＋2KI===I2＋2KCl，证明元素原子得电子能力：

Cl＞I（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）×　（7）√

2．（2017·三门峡高一检测）下列能说明非金属性S强于P的是（　　）

A．S的颜色比P4的颜色深

B．P4能在常温下自燃，而S不能

C．酸性：

H2S

D．酸性：

H2SO4>H3PO4

答案　D

解析　物理性质不能作为非金属性强弱的比较依据；P4的自燃是其着火点低的缘故，与非金属性无关；H2S不是S的最高价氧化物对应的水化物，不能作为比较的依据。

3．（2018·滁州定运检测）下列叙述中能判断A金属比B金属失电子能力强的是（　　）

A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少

B．A原子的电子层数比B原子的电子层数多

C．1molA从酸中置换出的H2比1molB从酸中置换出的H2多

D．常温时，A能从水中置换出H2，而B不能

答案　D

解析　A项，只指出A、B两种元素原子的最外层电子数的多少，不能确定两元素原子核电荷数及其原子半径的大小，不能确定A、B失电子能力的强弱；B项，电子层数少的原子不一定比电子层数多的原子失电子能力弱；C项，原子失电子的多少不能说明原子失电子能力的强弱，如1molAl比1molNa与足量稀HCl反应时生成的H2多，但Al不如Na活泼；D项，说明A比B失电子能力强。

4．下列关于第3周期元素的相关内容叙述不正确的是（　　）

A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增强

B．P、S、Cl最高正价依次升高，对应的气态氢化物的稳定性依次增强

C．第3周期ⅦA族元素的原子半径最大

D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱

答案　C

解析　Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增强；P、S、Cl的最高正价分别为＋5、＋6、＋7，依次升高，由于P、S、Cl的得电子能力依次增强，其所对应的气态氢化物稳定性也依次增强；除稀有气体外，第3周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，因此这一周期ⅦA族元素的原子半径最小；因Na、Mg、Al的失电子能力依次减弱，则它们的氢氧化物的碱性应依次减弱。

5．X、Y为同一周期的元素，如果X原子半径大于Y的原子半径，则下列说法不正确的是（　　）

A．若X、Y均为金属元素，则X的金属性强于Y

B．若X、Y均为金属元素，则X的阳离子的氧化性比Y的阳离子的氧化性强

C．若X、Y均为非金属元素，则Y的气态氢化物比X的气态氢化物稳定

D．若X、Y均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性Y强于X

答案　B

解析　X、Y为同一周期元素，X的原子半径大于Y的原子半径，则X的原子序数小于Y的原子序数，即Y在X的右边。

依据同周期元素的性质递变规律知，若X、Y均为金属元素，从X到Y，金属性逐渐减弱，元素原子的还原性逐渐减弱，其形成的阳离子氧化性增强，A项正确，B项错误；若X、Y均为非金属元素，从左到右同周期元素的非金属性逐渐增强，气态氢化物的稳定性也逐渐增强，C、D项均正确。

6．下列所述变化规律正确的是（　　）

A．Na、Mg、Al还原性依次增强

B．HCl、PH3、H2S稳定性依次减弱

C．Al（OH）3、Mg（OH）2、NaOH碱性依次减弱

D．S2－、Cl－、K＋、Ca2＋的离子半径依次减小

答案　D

解析　Na、Mg、Al还原性依次减弱，A项错误；HCl、H2S、PH3稳定性依次减弱，B项错误；Al（OH）3、Mg（OH）2、NaOH碱性依次增强，C项错误；S2－、Cl－、K＋、Ca2＋核外电子排布相同，随原子序数递增离子半径逐渐减小，D项正确。

7．A、B、C、D为同一短周期的4种元素，A为该周期原子半径最大的元素，B的氧化物既可溶于强酸溶液又可溶于强碱溶液。

C、D离子的电子层结构与氩原子相同，C点燃时与氧气反应生成的氧化物可与C的气态氢化物反应得到C的单质，D的单质在常温下为气态。

（1）A、B、C、D的元素符号分别为A________、B________、C________、D________。

（2）C在元素周期表中位于第________周期________族。

（3）A、B最高价氧化物对应的水化物的碱性大小________（用化学式表示），C、D氢化物的稳定性强弱__________（用化学式表示）。

答案　

（1）Na　Al　S　Cl　

（2）3　ⅥA　（3）NaOH>Al（OH）3　H2S

解析　B的氧化物具有两性，可能是Al。

C、D离子的电子层结构与氩原子相同，且C为非金属元素，故4种元素在第3周期，A原子半径最大，所以A为Na，B为Al，D为Cl，C为S（因第3周期中只有SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O）。

[对点训练]

题组一　元素原子得失电子能力强弱的比较

1．能说明钠比铝活泼的是（　　）

A．最外层电子数钠原子比铝原子少

B．相等物质的量的钠和铝分别和盐酸反应，钠产生的气体少

C．钠与铝的电子层数相等

D．常温下钠能与水剧烈反应，而铝不能

答案　D

解析　能说明失电子能力Na>Al，取决于其失电子难易程度，不取决于其失电子数目多少。

2．（2017·莱芜高一检测）下列叙述中，通常不能作为判断两种元素得电子能力强弱依据的是（　　）

A．其气态氢化物稳定性的强弱

B．单质氧化性的强弱

C．其最高价氧化物的水化物酸性强弱

D．单质熔点的高低

答案　D

解析　熔点属于物理性质，与元素得电子能力无关。

3．下列有关说法正确的是（　　）

A．H2SO4的酸性比HClO的酸性强，所以S的非金属性比Cl强

B．Mg（OH）2是中强碱，Al（OH）3是两性氢氧化物，所以Al比Mg活泼

C．H2S300℃时开始分解，H2O1000℃时开始分解，说明O的非金属性比S强

D．Na和Mg与酸都能剧烈反应放出氢气，故无法比较它们的金属性强弱

答案　C

解析　A项，比较非金属性强弱时，应比较最高价氧化物对应水化物的酸性；B项，Mg比Al活泼；D项，Na与水反应比Mg更剧烈，故金属性：

Na>Mg。

4．（2017·郑州高一检测）能说明镁的金属性比铝强的理由有（　　）

A．镁原子最外电子层上有2个电子，铝原子最外电子层上有3个电子

B．Mg（OH）2呈碱性，而Al（OH）3呈两性

C．镁的熔、沸点低于铝的熔、沸点

D．镁的硬度不如铝

答案　B

解析　单质的熔、沸点和硬度，原子最外层电子数均不能用于判断元素金属性的强弱。

5．X、Y是元素周期表第3周期中的两种元素（稀有气体除外）。

下列叙述能说明X的得电子能力比Y强的是（　　）

A．X对应的氧化物的水化物比Y对应的氧化物的水化物酸性弱

B．X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低

C．X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定

D．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换了来

答案　C

解析　第3周期元素，从左到右，最外层电子数依次递增，元素的得电子能力逐渐增强，因此，X的最高价氧化物对应的水化物比Y的最高价氧化物对应的水化物酸性强；元素的得电子能力与气态氢化物的稳定性有关，气态氢化物越稳定，元素的得电子能力越强；元素的得电子能力与气态氢化物的熔、沸点无关；Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来，表明得电子能力：

Y＞X。

题组二　同周期元素性质递变规律及应用

6．按C、N、O、F的排列顺序，下列递变规律错误的是（　　）

A．原子半径逐渐减小

B．元素原子得电子能力逐渐增强

C．最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强

D．气态氢化物稳定性逐渐增强

答案　C

解析　C、N、O、F属同一周期的元素，且原子序数依次增大，原子半径逐渐减小，得电子能力依次增强；气态氢化物稳定性依次增强；O无最高正价、F无正价，也无最高价氧化物的水化物，故无法比较。

7．同周期X、Y、Z三种元素的单质与等量H2化合时，释放出的能量大小关系为X>Y>Z，下列判断不正确的是（　　）

A．元素原子得电子能力：

X>Y>Z

B．原子半径：

X

C．阴离子还原性：

Z>Y>X

D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序逐渐增强

答案　D

解析　元素的单质与H2化合时，其非金属性越强，化合时释放的能量越多，故非金属性：

X>Y>Z，气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序逐渐减弱。

8．同周期的三种元素X、Y、Z，它们的最高价氧化物对应的水化物分别是HXO4、H2YO4、H3ZO4，则下列判断正确的是（　　）

A．含氧酸的酸性：

H3ZO4>H2YO4>HXO4

B．得电子能力：

X

C．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序增强

D．元素的最低负价的绝对值按X、Y、Z顺序增大

答案　D

解析　由HXO4、H2YO4、H3ZO4可确定X、Y、Z的最高化合价分别为＋7、＋6、＋5，在周期表中的位置由左到右依次为Z、Y、X，即非金属性：

Z

HXO4>H2YO4>H3ZO4；气态氢化物的稳定性：

HX>H2Y>ZH3；X、Y、Z最低负价绝对值依次为1、2、3。

9．如图所示为元素周期表中短周期的一部分。

若a原子的最外层上有5个电子，则下列说法中不正确的是（　　）

A．d的单质可与b的氢化物的水溶液反应

B．a的最高价氧化物对应的水化物比b的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱

C．b的氢化物比c的氢化物稳定

D．原子半径：

a>b>c

答案　C

解析　由图可推知a、b、c、d分别为P、S、Cl、O，则b的氢化物为H2S，c的氢化物为HCl，c的氢化物比b的氢化物稳定，故C项符号题意。

10．R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素，下列说法中一定正确的是（m、n均为正整数）（　　）

A．若R（OH）n为强碱，则W（OH）n＋1也为强碱

B．若HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素

C．若Y的最低化合价为－2，则Z的最高正化合价为＋7

D．若X的最高正化合价为＋5，则五种元素都是非金属元素

答案　B

解析　同周期元素从左到右，金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱，R（OH）n为强碱，W（OH）n＋1不一定为强碱，A项错误；HnXOm为强酸，说明X非金属性强，Y的非金属性比X的非金属性更强，且知Y不是稀有气体元素，B项正确；若Y为氧元素，Z只有负价，而没有＋7价，C项错误；若五种元素同为第3周期元素，当X最高正化合价为＋5价时，R为金属元素，D项错误。

11．已知1～18号元素的离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（　　）

A．质子数：

c>d

B．离子的还原性：

Y2－>Z－

C．氢化物的稳定性：

H2Y>HZ

D．原子半径：

X

答案　B

解析　四种离子具有相同的电子层结构，则原子序数W>X且同周期，Z>Y且同周期，非金属性Z>Y，故A错误，B正确，C错误；由质子数a>b，则原子半径X>W，D错误。

12．短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如图，其中T原子的M层电子数比K层多2个，下列叙述不正确的是（　　）

A．氢化物的稳定性：

R＜Q＜T

B．T的单质是一种良好的半导体材料

C．Q、R的简单氢化物分子所含质子数、电子数与氖原子相同

D．T、W的最高价氧化物的水化物的酸性W强于T

答案　A

解析　T元素为Si，Q、R、W分别为N、O、Cl，氢化物稳定性：

H2O＞NH3＞SiH4，A错误；NH3与H2O和Ne均有10个质子和10个电子，C项正确；T、W的最高价氧化物对应的水化物酸性：

HClO4＞H2SiO3，D项正确。

[综合强化]

13．下表为元素周期表的一部分。

碳

氮

Y

X

硫

Z

回答下列问题：

（1）Z元素在周期表中的位置为________。

（2）表中元素原子半径最大的是________（填元素符号）。

（3）下列事实能说明Y元素的非金属性比S元素的非金属性强的是________（填字母）。

a．Y单质与H2S溶液反应，溶液变浑浊

b．在氧化还原反应中，1molY单质比1molS得电子多

c．Y和S两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高

答案　

（1）第3周期ⅦA族　

（2）Si　（3）ac

解析　

（1）Z（Cl）在周期表中的位置为第3周期ⅦA族。

（2）X（Si）、S、Z（Cl）的电子层数相同，比C、N、O多一个电子层，且根据“序大径小”的规律知Si原子半径最大。

（3）a项，置换反应说明氧化性：

O2>S，故非金属性：

O>S；b项，得电子数的多少不能说明元素非金属性的强弱；c项，氢化物分解所需的温度越高，说明氢化物越稳定，故非金属性：

O>S。

14．（2017·三明高一检测）

（1）请判断：

硫、碳、硅的非金属性由强到弱的顺序为_____________。

（2）请从下列给出的试剂中选择合理的实验试剂，利用所给装置验证你的结论（提示：

H2SiO3难溶于水）。

实验试剂：

浓盐酸、稀硫酸、饱和H2SO3溶液、大理石、Na2CO3粉末、Na2SiO3溶液。

实验装置如图所示。

①甲仪器中盛____________，乙仪器中盛___________________________________________，丙仪器中盛________________。

②乙仪器中的现象是_____________________________________________________________。

③结论：

酸性__________________________________________________________________。

答案　

（1）硫>碳>硅

（2）①稀硫酸　Na2CO3粉末　Na2SiO3溶液

②产生大量气泡

③H2SO4>H2CO3>H2SiO3

解析　根据硫、碳、硅的气态氢化物的稳定性强弱或它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，可以来比较这三种元素的非金属性强弱。

结合题目中提供的试剂可知，应通过比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来验证三种元素非金属性的强弱。

15．下表所列是六种短周期元素的原子半径及主要化合价

元素代号

A

B

C

D

E

F

原子半径/nm

0.16

0.143

0.102

0.099

0.074

0.089

主要化合价

＋2

＋3

＋6、－2

＋7、－1

－2

＋2

（1）写出元素名称：

A____________、B_________________、C__________、D__________、E________、F_______________。

（2）B元素处于周期表中第________周期________族。

（3）B的最高价氧化物对应水化物与