2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期律 第3節(jié) 元素周期表的應(yīng)用 第2課時(shí) 預(yù)測同主族元素的性質(zhì)學(xué)案 魯科版必修2.doc

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第2課時(shí)　預(yù)測同主族元素的性質(zhì) 一、鹵族元素原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相似性和遞變性 1．鹵族元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的相似性 元素(名稱與符號(hào)) 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 原子結(jié)構(gòu)示意圖 最外層電子數(shù) 都為7 最高正價(jià) 無 ＋7價(jià) 最低負(fù)價(jià) 都為－1價(jià) 自然界中存在形態(tài) 全部以化合態(tài)形式存在 最高價(jià)含氧酸 無 HClO4 HBrO4 HIO4 氣態(tài)氫化物 HF HCl HBr HI 2.鹵族元素性質(zhì)的遞變性 (1)鹵族元素單質(zhì)的物理性質(zhì)及遞變性 單質(zhì) 物理性質(zhì)　　　 F2 Cl2 Br2 I2 顏色 淺黃綠色 黃綠色 深紅棕色 紫黑色 狀態(tài) 氣體 氣體 液體 固體 密度 逐漸增大 熔、沸點(diǎn) 逐漸升高 (2)結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)的遞變性 結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì) 規(guī)律 原子半徑 單質(zhì)的氧化性 陰離子的還原性 與H2化合的難易程度 氫化物的穩(wěn)定性 最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性 (1)鹵素性質(zhì)的相似性 鹵素原子都能得一個(gè)電子；單質(zhì)都能與氫氣發(fā)生化合反應(yīng)；除F外，最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的化學(xué)式為HXO4(X代表鹵素原子)，且為強(qiáng)酸。 (2)鹵素性質(zhì)的遞變性 從F到I，隨核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，得電子能力逐漸減弱，元素非金屬性逐漸減弱。 例1　(2017棗莊高一檢測)關(guān)于鹵素X(依次為Cl、Br、I)的下列敘述不正確的是(　　) A．鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示 B．HX都極易溶于水，它們的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強(qiáng) C．鹵素單質(zhì)的顏色按相對分子質(zhì)量增大而加深 D．相對分子質(zhì)量小的鹵素單質(zhì)可將相對分子質(zhì)量大的鹵素從它的鹵化物溶液里置換出來 考點(diǎn)　鹵素的性質(zhì) 題點(diǎn)　鹵素性質(zhì)的變化規(guī)律 答案　B 解析　HX的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加而減弱。 特別提示——鹵素的特性 (1)氟元素?zé)o正價(jià)，無含氧酸，而氯、溴、碘元素有最高正價(jià)和含氧酸。 (2)X2＋H2O===HX＋HXO(X代表Cl、Br、I)，而2F2＋2H2O===4HF＋O2。 (3)溴單質(zhì)在常溫下是唯一的一種液態(tài)非金屬單質(zhì)。 (4)碘為紫黑色固體，易升華，淀粉遇I2變藍(lán)色。 (5)氫氟酸為弱酸，而鹽酸、氫溴酸、氫碘酸為強(qiáng)酸。 例2　(2018壽光現(xiàn)代中學(xué)4月月考)下列說法中，不符合ⅦA族元素性質(zhì)特征的是(　　) A．從上到下元素的非金屬性增強(qiáng) B．易形成－1價(jià)離子 C．從上到下最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物酸性減弱(F除外) D．從上到下氫化物的還原性依次增強(qiáng) 考點(diǎn)　鹵素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 題點(diǎn)　非金屬性強(qiáng)弱判斷的應(yīng)用 答案　A 解析　同主族元素，從上到下元素的非金屬性減弱，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ⅦA族元素最外層7個(gè)電子，易得1個(gè)電子形成－1價(jià)離子，選項(xiàng)B正確；從上到下元素的非金屬性逐漸減弱，所以最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物酸性逐漸減弱(F除外)，選項(xiàng)C正確；同主族元素，從上到下元素的非金屬性逐漸減弱，所以氫化物的還原性依次增強(qiáng)，選項(xiàng)D正確。 易錯(cuò)警示 非金屬元素具有多種化合價(jià)，也往往具有多種含氧酸，判斷非金屬性強(qiáng)弱時(shí)，只能用最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱比較，與其他低價(jià)氧化物水溶液的酸性無關(guān)。 二、堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相似性與遞變性 1．結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的相似性 2．鈉、鉀失電子能力比較 (1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 相同點(diǎn)：金屬浮在水面上；熔成閃亮的小球；小球四處游動(dòng)；發(fā)出“嘶嘶”的響聲；反應(yīng)后的溶液呈紅色。 不同點(diǎn)：鉀與水的反應(yīng)有輕微爆炸聲并著火燃燒。 (2)化學(xué)方程式： 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑； 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 與水反應(yīng)劇烈程度：K＞Na；金屬的活潑性：K＞Na。 3．單質(zhì)及化合物性質(zhì)的遞變性 結(jié)構(gòu)及性質(zhì) 規(guī)律 原子半徑 單質(zhì)的還原性 與水、氧氣反應(yīng)的劇烈程度 最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性 堿金屬元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 從Li到Cs，隨核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，元素金屬性逐漸增強(qiáng)。 例3　下列有關(guān)堿金屬元素的性質(zhì)判斷正確的是(　　) A．K與H2O反應(yīng)最劇烈 B．Rb比Na活潑，故Rb可以從NaCl溶液中置換出Na C．堿金屬的陽離子沒有還原性，所以有強(qiáng)氧化性 D．從Li到Cs都易失去最外層1個(gè)電子，且失電子能力逐漸增強(qiáng) 考點(diǎn)　堿金屬單質(zhì)的性質(zhì) 題點(diǎn)　堿金屬單質(zhì)的綜合 答案　D 解析　A項(xiàng)，在堿金屬元素中，K不是最活潑的元素；B項(xiàng)，Rb先與水反應(yīng)，不會(huì)置換出Na；C項(xiàng)，堿金屬的陽離子很穩(wěn)定，不具有強(qiáng)氧化性。 易錯(cuò)警示 (1)因Na、K都是很活潑的金屬易與H2O反應(yīng)，故不能從溶液中置換出相對不活潑的金屬，只有在熔融狀態(tài)下才能置換出不活潑的金屬。 (2)Na、K通常保存在煤油中，Li通常用液體石蠟密封。 (3)Li在O2中燃燒生成Li2O，Na在O2中燃燒生成Na2O2。 例4　近年來，我國在超導(dǎo)研究方面居世界領(lǐng)先地位，鉈(Tl)是超導(dǎo)體的組成成分之一，鉈位于第6周期ⅢA族，下列對鉈的性質(zhì)推導(dǎo)可能正確的是(　　) ①鉈是易導(dǎo)電的銀白色金屬?、赥l(OH)3是兩性氫氧化物?、跿l3＋的氧化能力比Al3＋的強(qiáng)?、軉钨|(zhì)能跟稀HNO3反應(yīng)生成硝酸鹽 A．①④ B．②③ C．只有① D．只有④ 答案　A 解析　根據(jù)元素在周期表中的位置和元素性質(zhì)遞變規(guī)律解題。Tl位于第6周期ⅢA族，與Al同主族。同主族元素，隨著原子序數(shù)的增大，失電子能力逐漸增強(qiáng)，金屬離子的氧化性逐漸減弱，氧化物對應(yīng)水化物的堿性逐漸增強(qiáng)，可知①、④正確。 1．X、Y是元素周期表ⅦA族中的兩種元素，X的非金屬性比Y強(qiáng)。下列敘述中正確的是(　　) A．X原子的電子層數(shù)比Y原子的電子層數(shù)多 B．Y的單質(zhì)能將X從NaX的溶液中置換出來 C．X的單質(zhì)比Y的單質(zhì)更容易與氫氣反應(yīng) D．X的氫化物水溶液的酸性一定比Y的氫化物的水溶液的酸性強(qiáng) 答案　C 解析　同一主族，自上而下，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。不要混淆最高價(jià)含氧酸的酸性與氫化物水溶液的酸性，如酸性：HF________(填化學(xué)式)。 答案　(1)7　K2O、K2O2(KO2也可以)　(2)氯(或Cl) ＋7價(jià)　(3)Al　兩性　(4)Na　(5)NH3　SiH4 解析　前20號(hào)元素中，(1)屬于金屬元素的共有7種，其中金屬性最強(qiáng)的元素是鉀，鉀與氧氣反應(yīng)生成的化合物有K2O、K2O2、KO2。(2)最高正化合價(jià)最高的元素是Cl，其最高正化合價(jià)為＋7價(jià)。(3)既能與HCl反應(yīng)又能與NaOH反應(yīng)的單質(zhì)是鋁，其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物是 Al(OH)3，具有兩性。(4)同一周期，從左到右，原子半徑逐漸減小(稀有氣體元素除外)，故第3周期中，原子半徑最大的是Na。(5)非金屬性：N>P>Si，故NH3的穩(wěn)定性大于SiH4的穩(wěn)定性。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　堿金屬結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的變化規(guī)律 1．下列各組比較不正確的是(　　) A．銫與水的反應(yīng)現(xiàn)象比鈉劇烈 B．還原性：K>Na>Li C．熔點(diǎn)：Li>Na>K D．堿性：LiOH>NaOH>KOH 答案　D 解析　銫的活動(dòng)性比鈉強(qiáng)，與水反應(yīng)比鈉更劇烈，甚至?xí)?，A項(xiàng)正確；隨著電子層數(shù)增多，堿金屬的金屬性逐漸增強(qiáng)，單質(zhì)的還原性依次增強(qiáng)，即還原性：K>Na>Li，B項(xiàng)正確；堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點(diǎn)逐漸降低，即Li>Na>K>Rb>Cs，C項(xiàng)正確；從Li到Cs，堿金屬元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物堿性依次增強(qiáng)，即堿性：LiOH磷，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 7．有一種保健食品含有人體所必需的硒元素，有一定的保健作用。已知硒元素與氧元素同族，與鈣元素同周期。下列關(guān)于硒的描述不正確的是(　　) A．原子序數(shù)為24 B．最高價(jià)氧化物是SeO3，是酸性氧化物 C．原子半徑比鈣小 D．氣態(tài)氫化物的化學(xué)式是H2Se，穩(wěn)定性比HCl差 答案　A 解析　根據(jù)題意可知該元素在第4周期ⅥA族，原子序數(shù)為16＋18＝34，A項(xiàng)錯(cuò)誤；最高價(jià)氧化物化學(xué)式為SeO3，是酸性氧化物，B項(xiàng)正確；同周期從左到右，原子半徑依次減小，C項(xiàng)正確；氫化物穩(wěn)定性：HCl>H2S>H2Se，D項(xiàng)正確。 題組四　同周期同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律的綜合應(yīng)用 8．下列各組性質(zhì)比較，完全正確的是(　　) ①酸性：HClO4>HBrO4>HIO4?、趬A性：Ba(OH)2>Ca(OH)2>Mg(OH)2?、鄯€(wěn)定性：HCl>H2S>PH3?、苓€原性：F－>Cl－>Br－ A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．全部 答案　A 解析　Cl、Br、I為ⅦA族元素，同主族從上到下，其最高價(jià)含氧酸的酸性逐漸減弱，故①正確；Mg、Ca、Ba是ⅡA族元素，同主族元素，從上到下其最高價(jià)氫氧化物的堿性逐漸增強(qiáng)，故②正確；P、S、Cl為第3周期元素，隨原子序數(shù)增大，氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性增強(qiáng)，故③正確；Br－、Cl－、F－為ⅦA族的簡單離子，其還原性隨著核電荷數(shù)的增大而增強(qiáng)，故還原性大小為Br－>Cl－>F－，④錯(cuò)誤。 9．W、X、Y、Z四種短周期元素在元素周期表中的相對位置如圖所示，W的氣態(tài)氫化物可與其最高價(jià)含氧酸反應(yīng)生成鹽(離子化合物)，由此可知(　　) W X Y Z A.X、Y、Z中最簡單氫化物穩(wěn)定性最弱的是Y B．Z元素氧化物對應(yīng)水化物的酸性一定強(qiáng)于Y C．X元素形成的單核陰離子還原性大于Y D．Z元素單質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中只表現(xiàn)氧化性 答案　A 解析　由題意可知，W是N、X是O、Y是S、Z是Cl。H2S的穩(wěn)定性小于H2O的穩(wěn)定性，也小于HCl的穩(wěn)定性，A項(xiàng)正確；HClO的酸性弱于H2SO4的酸性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；S2－的還原性大于O2－的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl2和H2O反應(yīng)時(shí)，Cl2既是氧化劑，又是還原劑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 10．X、Y、Z均為短周期元素，X、Y處于同一周期，X、Z的最低價(jià)離子分別為X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)。下列說法正確的是(　　) A．原子最外層電子數(shù)：X>Y>Z B．單質(zhì)沸點(diǎn)：X>Y>Z C．離子半徑：X2－>Y＋>Z－ D．原子序數(shù)：X>Y>Z 答案　D 解析　短周期元素X、Z形成的最低價(jià)離子為X2－、Z－，Y＋和Z－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則X、Y、Z三種元素分別處于第ⅥA、ⅠA、ⅦA族。X和Y處于同一周期，Y＋和Z－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，推知X、Y、Z分別為S、Na和F。A項(xiàng)，原子最外層電子數(shù)：F>S>Na；B項(xiàng)，單質(zhì)沸點(diǎn)：Na>S>F2；C項(xiàng)，具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，元素的原子序數(shù)越大，原子半徑越小，Na＋、F－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則離子半徑：F－>Na＋，同理離子半徑：S2－>Cl－，而離子半徑：Cl－>F－，所以離子半徑：S2－>F－>Na＋；D項(xiàng)，三種元素的原子序數(shù)關(guān)系為S>Na>F。 11．四種短周期元素在周期表中的位置如圖所示，其中只有M為金屬元素。下列說法不正確的是(　　) A．原子半徑ZSi>N>O，A項(xiàng)正確；因?yàn)镺的非金屬性比Si強(qiáng)，所以氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：H2O>SiH4，C項(xiàng)正確；O元素位于周期表的第2周期ⅥA族，D項(xiàng)正確。 12．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相對位置如下圖所示，其中T所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等。下列說法不正確的是(　　) A．最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：R>Q B．最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性：QQ>R D．含T的鹽溶液一定顯酸性 答案　D 解析　依題意可知：T是鋁、Q是硅、R是氮、W是硫。A項(xiàng)，N的非金屬性強(qiáng)于P，P的非金屬性強(qiáng)于Si，正確；B項(xiàng)，S的非金屬性強(qiáng)于Si，正確；C項(xiàng)，同一周期，從左到右，原子半徑依次減小，N的原子半徑小于P，正確；D項(xiàng)，例如四羥基合鋁酸鈉的水溶液顯堿性，錯(cuò)誤。 [綜合強(qiáng)化] 13．如下表為元素周期表的一部分，請回答有關(guān)問題： ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 2 ① ② 3 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 4 ⑨ ⑩ (1)⑤和⑧的元素符號(hào)是________和________。 (2)表中最活潑的金屬是________(填元素符號(hào)，下同)，非金屬性最強(qiáng)的元素是________。 (3)表中能形成兩性氫氧化物的元素是________，分別寫出該元素的氫氧化物與⑥、⑨最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________、_________________________。 (4)請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，比較⑦、⑩單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Si　Ar　(2)K　F (3)Al　2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O　Al(OH)3＋KOH===K[Al(OH)4] (4)在試管中加5 mL KBr稀溶液再滴加少量新制氯水，振蕩，再加入5 mL CCl4，振蕩、靜置、觀察到CCl4層呈橙紅色(其他合理答案也可) 解析　由元素周期表各元素具體位置直接推出①～⑩元素分別為N、F、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Br，然后分析回答問題。表中最活潑金屬位于左下角為K，非金屬性最強(qiáng)的在右上角為F。兩性氫氧化物為Al(OH)3，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿均發(fā)生反應(yīng)。若比較Cl2和Br2的氧化性強(qiáng)弱，最好組合在同一反應(yīng)中，即置換反應(yīng)最適宜，即2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2等。 14．(2018吉林遼源4月月考)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)，下圖是元素周期表的一部分： (1)根據(jù)元素周期律，請你預(yù)測，H3AsO4、H3PO4的酸性強(qiáng)弱：H3AsO4________H3PO4(填“＞”“＜”或“＝”)。 (2)根據(jù)NaH的存在，有人提議可把氫元素放在第ⅦA族，那么根據(jù)其最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的絕對值相等，又可把氫元素放在周期表中的第______族。 (3)元素甲是第3周期金屬元素中原子半徑最小的元素，該元素的離子與過量氨水反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)周期表中有10多種人體所需的微量元素，其中有一種被譽(yù)為“生命元素”的主族元素R，對延長人類壽命起著重要作用。已知R元素的原子有4個(gè)電子層，其最高價(jià)氧化物的分子式為RO3，則R元素的名稱為________________________________________________________。 考點(diǎn)　元素周期表和周期律的應(yīng)用 題點(diǎn)　元素周期表和周期律的綜合應(yīng)用 答案　(1)＜　(2)ⅣA　(3)Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH　(4)硒 解析　(1)同主族從上到下非金屬性逐漸減弱，則最高價(jià)含氧酸的酸性逐漸減弱，則酸性：H3AsO4＜H3PO4。(2)根據(jù)最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的絕對值相等，把氫元素放在周期表中的ⅣA族。(3)第3周期金屬元素中原子半徑最小的元素為Al；鋁離子與過量氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與銨根離子，反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH。(4)R元素的原子有4個(gè)電子層，其最高價(jià)氧化物的分子式為RO3，最外層電子數(shù)為6，處于第4周期ⅥA族，為Se元素。 15．現(xiàn)有下列短周期元素性質(zhì)的數(shù)據(jù)： 　 元素符號(hào) 元素性質(zhì)　　　　 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 原子半徑/10－10 m 0.74 1.60 1.52 1.10 0.99 1.86 0.75 0.82 最高或最低化合價(jià) ＋2 ＋1 ＋5 ＋7 ＋1 ＋5 ＋3 －2 －3 －1 －3 試回答下列問題： (1)上述元素中處于同一主族的有________________(填序號(hào))，元素②在周期表中的位置為________________________________________________________________________。 (2)元素①⑥能形成兩種化合物，寫出其中較穩(wěn)定的化合物與水反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)某元素的氫化物與其最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物能生成鹽，你認(rèn)為是________(填序號(hào))，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。 (4)7.3 g含元素⑤的氫化物，溶于200 mL水后，其物質(zhì)的量濃度約為________________(忽略體積的變化)。 答案　(1)③與⑥、④與⑦　第3周期ⅡA族 (2)2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑ (3)⑦　NH3＋HNO3===NH4NO3 (4)1 molL－1 解析?、堍叩淖畹蛢r(jià)態(tài)為－3價(jià)，最高價(jià)態(tài)為＋5價(jià)，應(yīng)為ⅤA族元素，根據(jù)原子半徑的大小，可知④應(yīng)為P元素，⑦應(yīng)為N元素；③⑥的最高正價(jià)為＋1，為ⅠA族元素，可能為H、Li和Na中的兩種元素，但H元素原子半徑為所有元素中最小的，根據(jù)原子半徑數(shù)據(jù)可知，③應(yīng)為Li元素，⑥應(yīng)為Na元素；⑤的最低負(fù)價(jià)為－1價(jià)，且最高正價(jià)為＋7價(jià)，短周期元素中只有Cl符合條件，因此⑤為Cl元素；②的最高正價(jià)為＋2價(jià)，可能為Be或Mg，如果為Be元素，其原子半徑應(yīng)小于Li，即比③小，但給出的原子半徑數(shù)據(jù)比③大，因此②應(yīng)為Mg；⑧的最高正價(jià)為＋3價(jià)，應(yīng)為ⅢA族元素，可能為B或Al，如果為Al元素，其原子半徑應(yīng)小于Mg且大于P，但給出的原子半徑數(shù)據(jù)比P的小，因此⑧應(yīng)為B；①的最低負(fù)價(jià)為－2價(jià)，應(yīng)在ⅥA族，可能為O、S，再根據(jù)原子半徑數(shù)據(jù)，其原子半徑比Cl的小，推知①應(yīng)為O元素。