高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律第3节 元素周期表的应用背景图课件ppt

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1.钾与水反应比钠与水反应要剧烈,钾元素的原子失电子能力比钠元素原子失电子能力强。2.氯气可以与溴化钠溶液发生氧化还原反应,说明氯气的氧化性强于溴,说明氯原子得电子能力强于溴原子。3.同一主族元素自上而下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,元素的原子得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强。
一、同主族元素原子结构和元素性质的递变关系1.碱金属元素原子结构和元素性质的递变关系(1)碱金属元素的原子结构。
(2)碱金属元素单质的物理性质。
(3)碱金属元素单质的化学性质。
2.ⅦA族元素性质的递变规律(1)卤族元素的原子结构。
(2)卤素单质的物理性质及递变规律。
(3)卤素单质间的置换反应。
3.同主族元素性质与原子结构的关系
二、预测元素及其化合物的性质1.硅元素的单质及其化合物硅、二氧化硅(SiO2)、硅酸(H2SiO3)、硅酸钠(Na2SiO3)等。2.硅及其化合物的性质
三、元素周期表的应用1.元素周期表是研究化学的重要工具,可为研究物质结构、发现新元素、合成新物质、寻找新材料提供许多有价值的指导。2.寻找新材料
【微思考1】从原子结构角度分析,决定元素性质的因素有哪些?提示:元素的性质取决于原子核对最外层电子的吸引力。核电荷数越大、原子半径越小,原子核对最外层电子的吸引力越大,越难失电子,越易得电子,即元素的非金属性越强,金属性越弱。【微思考2】已知HF是弱酸,酸性HCl>HF,能否说明非金属性Cl>F?提示:不能。不能依据氢化物水溶液的酸性强弱判断相应元素的非金属性强弱,应该依据氢化物的稳定性、还原性或生成氢化物的难易程度判断。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱。 (　　)(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)Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多。 (　　)(4)第2周期元素从Li到F,非金属性逐渐增强。 (　　)(5)因为Na比K容易失去电子,所以Na比K的还原性强。 (　　)答案:(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
2.运用元素周期表和元素周期律分析下面的推断,下列说法不合理的是(　　)A.PH3、H2S、HCl的热稳定性和还原性从左到右依次增强B.若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数:X>YC.硅、锗都位于金属与非金属的交界处,都可以做半导体材料D.Cs和Ba分别位于第6周期ⅠA和ⅡA族,则碱性:CsOH>Ba(OH)2答案:A解析:根据元素周期律,同周期元素从左到右氢化物的稳定性逐渐增强,离子的还原性逐渐减弱,所以PH3、H2S、HCl的热稳定性依次增强,还原性依次减弱,选项A不合理;具有相同的电子层结构的离子,核电荷数越大,半径越小,若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数为X>Y,选项B合理;硅、锗处于金属与非金属的交界处,两元素既表现一定的金属性又表现一定的非金属性,都可以做半导体材料,选项C合理;Cs、Ba同周期,自左向右元素金属性减弱,最高价氧化物对应水化物的碱性减弱,故碱性CsOH>Ba(OH)2,选项D合理。
3.下列关于第ⅠA族和第ⅦA族元素的说法正确的是(　　) ①第ⅠA族元素都是金属元素②第ⅠA族元素都能形成+1价的离子③第ⅦA族元素的最高正价都为+7④第ⅦA族元素从上到下简单气态氢化物的热稳定性逐渐减弱A.①③B.②③C.②④D.③④答案:C解析:第ⅠA族元素还包括氢,氢为非金属元素,①错误;第ⅠA族元素最外层均含有1个电子,因此都能形成+1价的离子,②正确;第ⅦA族元素中氟元素没有正价,③错误;同一主族元素,从上到下非金属性减弱,气态氢化物的热稳定性逐渐减弱,④正确;C项正确。
同主族元素性质的相似性和递变性问题探究请从原子结构的角度分析造成碱金属元素、卤族元素性质的相似性和递变性的原因。你能从中体会出元素之间存在着什么样的内在联系和内部规律性?提示:碱金属元素、卤族元素性质相似的原因是各自的最外层电子数目相同,递变性是由于随着核电荷数的增大电子层数逐渐增多、原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的作用力逐渐减弱所致。根据上述分析可得,最外层电子数相同的元素的原子,性质具有一定的相似性,且随着电子层数的增多又具有一定的递变性。
知识归纳卤族元素单质的化学性质
典例剖析例1下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是(　　)①金属性最强的是锂　②形成的离子中,氧化性最强的是锂离子　③在自然界中均以化合态形式存在④Li的密度最小　⑤均可与水反应,产物均为MOH和H2　⑥它们在O2中燃烧的产物都有M2O和M2O2两种形式　⑦粒子半径:Rb+>K+>Na+,Cs>Cs+A.①②③④⑤B.③④⑤⑥⑦C.①②④⑥⑦D.②③④⑤⑦
答案:D解析:①同主族元素从上到下金属性依次增强,所以金属性最强的是铯,故错误;②同主族元素从上到下金属性依次增强,阳离子的氧化性依次减弱,所以氧化性最强的是锂离子,故正确;③碱金属性质活泼,容易与空气中的氧气和水发生反应,所以在自然界中均以化合态形式存在,故正确;④碱金属密度从上到下呈增大趋势,所以Li的密度最小,故正确;⑤碱金属均可与水反应,产物均为MOH和H2,故正确;⑥锂只有Li2O一种氧化物,故错误;⑦Rb+、K+、Na+,电子层依次减少,所以半径依次减小,故Rb+>K+>Na+,Cs与Cs+具有相同的质子数,但是Cs电子数多,所以半径大,故正确。
变式训练1-1下列说法正确的是(　　)A.碱金属元素单质的熔点随原子序数递增而降低B.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数C.族序数等于其周期序数的元素一定是金属元素D.ⅦA族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强答案:A解析:碱金属元素随着原子序数的递增原子半径逐渐增大,单质的熔点逐渐降低,A项正确;同种元素的不同核素质子数相同,中子数不同,B项错误;氢元素族序数等于其周期序数,氢元素属于非金属元素,C项错误;ⅦA族元素阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱,最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,D项错误。
变式训练1-2下列关于卤素的说法正确的是(　　)A.“加碘食盐”中的“碘”是指I2B.液溴有挥发性,保存时应加少量水液封C.F2可以从NaCl的水溶液中置换出Cl2D.卤化氢都易溶于水,其水溶液都是强酸答案:B解析:“加碘食盐”中的“碘”是指KIO3,A项错误;液溴有挥发性,保存时应加少量水液封,B项正确;F2通入水中生成HF和氧气,F2不能从NaCl水溶液中置换出Cl2,C项错误;氢氟酸是弱酸,D项错误。
“元素位置、原子结构、元素性质”的关系问题探究短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置如下图所示:
(1)Y所在周期中所有主族元素,Y的原子半径最小对吗?(2)能否发生反应Cl2+H2Z=Z↓+2HCl?提示:(1)根据同周期、同主族元素性质的变化规律进行判断。短周期为1~3周期,由图可得X为氦,Y为氟,Z为硫;同周期自左向右原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外),因此F所在周期的所有主族元素中,F的原子半径最小。(2)氯的非金属性比硫强,因此能发生置换反应:Cl2+H2S=S↓+2HCl。
知识归纳1.有关“位—构—性”的推断先根据结构判断元素在元素周期表中的位置,然后根据元素性质的相似性和递变性预测题给元素可能的性质;也可以根据元素具有的性质确定元素在周期表中的位置,进而推断出元素原子的结构。“位—构—性”的关系如下:
2.原子结构与元素性质的关系(1)最外层电子数大于电子层数时,属于非金属元素。(2)最外层电子数小于等于电子层数时,属于金属元素(氢除外)。(3)同周期、同主族元素,原子半径越大,越易失电子,金属性越强,对应单质的还原性越强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其离子的氧化性越弱。(4)同周期、同主族元素,原子半径越小,得电子越易,非金属性越强,对应单质的氧化性越强,形成的氢化物越稳定,形成的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其离子的还原性越弱。
典例剖析例2A、B、C、D、E为原子序数依次递增的短周期主族元素。A的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物可反应形成盐,B原子最外层电子数是内层电子数的3倍,C的原子半径是本周期中最大的,D的单质为淡黄色固体。下列说法不正确的是(　　)A.简单气态氢化物的稳定性:B>AB.物质CAB2有毒,不能用作食品添加剂C.最高价氧化物对应的水化物酸性:E>DD.B、C、E以原子个数比1∶1∶1的形成的化合物可用于杀菌消毒
答案:B解析:根据题意分析可得A、B、C、D、E分别为N、O、Na、S、Cl。非金属性:B>A,气态氢化物的稳定性:B>A,故A正确;物质CAB2为亚硝酸钠,亚硝酸钠是食品添加剂的一种,起着色、防腐作用,但要限量使用,故B错误;非金属性:E>D,最高价氧化物对应的水化物酸性:E>D,故C正确;B、C、E以原子个数比1∶1∶1形成的化合物是次氯酸钠,可用于杀菌消毒,故D正确。
元素“位”“构”“性”规律中的特例(1)一般原子的原子核是由质子和中子构成的,但核素氕 H)中无中子。(2)元素周期表中的周期一般都是从金属元素开始,但第1周期例外,第1周期是从氢元素开始的。(3)所有元素中,碳元素形成的化合物种类最多。(4)非金属单质一般不导电,但石墨导电,晶体硅是半导体。(5)非金属氧化物一般是酸性氧化物,但NO、CO等不是酸性氧化物。(6)氟元素是ⅦA族元素,只有-1价和0价,无正价;氧元素一般显-2价,在Na2O2中显-1价;氢元素一般显+1价,但在NaH中显-1价。
变式训练2-1甲、乙、丙、丁、戊是中学化学常见的无机物,其中甲、乙均为单质,它们的转化关系如图所示(某些条件和部分产物已略去)。下列说法不正确的是(　　)
A.若组成甲、乙的元素位于同一周期,则戊可能是一种弱酸B.若组成甲、乙的元素位于同一主族,则戊可能是一种弱酸C.若甲为短周期中原子半径最大的主族元素形成的单质,且戊为碱,则丙只能为Na2O2D.若丙、丁混合生成白烟,且丙为18电子分子,丁为10电子分子,则乙的水溶液可能具有漂白作用
答案:C解析:若组成甲、乙的元素位于同一周期,则甲、乙可以是C和O2,戊是碳酸,A正确。若组成甲、乙的元素位于同一主族,则甲、乙可以是S和O2,戊是亚硫酸,B正确。若甲为短周期中原子半径最大的主族元素形成的单质,甲应是钠,则丙可以是Na2O也可以是Na2O2,C错。生成白烟是挥发性酸和NH3反应的特征现象,结合所含的电子数目可确定丙为HCl,则乙可能为氯气,D项正确。
变式训练2-2(双选)下表是部分短周期主族元素的相关信息。下列说法错误的是(　　)
A.上述五种元素分布在三个不同周期B.最简单氢化物的稳定性:Z>YC.M、W的最高价氧化物对应的水化物之间不能发生化学反应D.Y、M、W分别形成的单核离子中,M形成的离子半径最小
答案:BC解析:X的周期序数=主族序数=原子序数,X是氢元素;Y原子最外层电子数为a,次外层电子数为b,Z原子L层电子数为a+b,M层电子数为a-b,则a=6、b=2,所以Y是氧元素、Z是硅元素;M是地壳中含量最多的金属元素,M是铝元素;W位于第3周期,最外层电子数是电子层数的2倍,W是硫元素。H、O、Si、Al、S分布在三个不同周期,故A正确;最简单氢化物的稳定性:H2O>SiH4,故B错误;Al(OH)3与H2SO4能发生酸碱中和反应,故C错误;O2-、Al3+、S2-的半径S2->O2->Al3+,故D正确。
1.下列关于元素周期律和元素周期表的说法错误的是 (　　)A.Na、Mg、Al元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增加B.第2周期元素从Li到F,元素原子得电子能力逐渐增强C.同一周期从左到右,随着元素原子序数的递增,其气态氢化物的稳定性增强D.I2、Br2、Cl2、F2与H2化合越来越容易答案:A解析:Na、Mg、Al三种元素的原子核外电子层数都是3,均位于第3周期。故A说法错误;同周期从左到右,原子半径依次减小,元素原子得电子能力逐渐增强。故B说法正确;同一周期从左到右,元素的非金属性增强,因此气态氢化物的稳定性增强。故C说法正确;I、Br、Cl、F的非金属性依次增强,其单质与氢气的反应越来越容易。故D说法正确。
2.下列有关元素的性质及其递变规律正确的是(　　)A.第2周期元素从左到右,最高正价从+1递增到+7B.同一主族的元素,原子半径越大,越容易失去电子,其单质的氧化性越强C.最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期D.碱金属元素是指ⅠA族的所有元素答案:C解析:O无最高化合价,F不显正价,A项错误;元素越容易失去电子被氧化,还原性越强,B项错误;第1周期元素仅有一层电子,第3~7周期元素原子最外层电子数一定小于次外层电子数,C项正确;ⅠA族中氢元素不属于碱金属,D项错误。
3.科学家预测原子序数为114的元素,具有相当稳定性的同位素,它的位置在第7周期ⅣA族,称为类铅。关于它的性质,预测错误的是(　　)A.它的最外层电子数为4B.它的金属性比铅强C.它具有+2、+4价D.它的最高价氧化物的水化物是强酸答案:D解析:原子序数为114的元素在第7周期ⅣA族。ⅣA族元素的最外层电子数为4,A项正确;同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强,故类铅的金属性比铅强,B项正确;类铅元素在第7周期ⅣA族,具有+2、+4价,C项正确;同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,碳酸为弱酸,故类铅的最高价氧化物对应水化物不可能是强酸,D项错误。
4.下列有关说法正确的是(　　)A.CO2与水反应生成碳酸,是酸性氧化物;SiO2不能与水反应生成相应的硅酸,不是酸性氧化物B.NaOH溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放C.除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水D.粗硅制备时,发生的反应为SiO2+C=Si+CO2↑答案:B解析:酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物,虽然SiO2不能与水反应生成相应的硅酸,但SiO2能与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,是酸性氧化物,A项错误;玻璃的成分中含大量二氧化硅,碱性试剂都不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放,B项正确;二氧化硅和碳酸钙都不溶于水,不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质,C
5.为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某学生设计了如图所示的装置,一次实验即可达到实验目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答:
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液,分液漏斗所盛试剂应为　　　　。 (2)装置B所盛的试剂是　　　　,其作用是　　　　　　　　　。 (3)装置C所盛的试剂是　　　　　　　,C中反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)由此得到的结论是酸性:　　　　>　　　　>　　　　　　。