2020届高考化学一轮复习元素周期律和元素周期表学案

2020届高考化学一轮复习元素周期律和元素周期表学案

第2讲　元素周期律和元素周期表 ‎【2020·备考】‎ 最新考纲：1.掌握元素周期律的实质。了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。2.以第三周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。3.以ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。4.了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。‎ 核心素养：1.宏观辨识与微观探析：能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化，形成“结构决定性质”的观念，能从宏观和微观相结合的视角分析元素周期律的递变性。2.证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于实验现象和事实对物质的组成、结构及其变化分析得出元素周期律；能基于元素周期律理解元素周期表的编排方法，能运用元素周期表揭示元素周期律。‎ 考点一　元素周期表 ‎(频数：★★☆　难度：★★☆)‎ 名师课堂导语 了解元素周期表的编排原则，熟悉构成特点，能通过元素周期表的构成推断元素。‎ ‎1.原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号。原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。‎ ‎2.元素周期表的编排原则 ‎3.元素周期表的结构 ‎(1)周期(7个横行，7个周期)。‎ 短周期 长周期 序号 一 二 三 四 五 六 七 元素种数 ‎2‎ ‎8‎ ‎8‎ ‎18‎ ‎18‎ ‎32‎ ‎32‎ ‎0族元素原子序数 ‎2‎ ‎10‎ ‎18‎ ‎36‎ ‎54‎ ‎86‎ ‎118‎ ‎(2)族(18个纵行，16个族)。‎ 主族 列 ‎1‎ ‎2‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ 族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 副族 列 ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎11‎ ‎12‎ 族 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB Ⅷ族 第8、9、10，共3个纵行 ‎0族 第18纵行 ‎①ⅠA族元素不等同于碱金属元素，H元素不属于碱金属元素；‎ ‎②元素周期表第18列是0族，不是ⅧA族，第8、9、10三列是Ⅷ族，不是ⅧB族；‎ ‎③会根据元素周期表的构成特点，分析每周期的元素种类，含元素种类最多的族是ⅢB族，共有32种元素。‎ ‎(3)分区 ‎①分界线：沿着元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线，即为金属元素区和非金属元素区的分界线。‎ ‎②各区位置：分界线左下方为金属元素区，分界线右上方为非金属元素区。‎ ‎③分界线附近元素的性质：既表现金属元素的性质，又表现非金属元素的性质。‎ ‎(4)元素周期表中的特殊位置 ‎①过渡元素：元素周期表中部从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共六十多种元素，这些元素都是金属元素。‎ ‎②镧系：元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素。‎ ‎③锕系：元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。‎ ‎④超铀元素：在锕系元素中92号元素铀(U)以后的各种元素。‎ ‎①过渡元素包括7个副族和第Ⅷ族，全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2个(1～2个)。‎ ‎②由于镧系和锕系的原因，同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素原子序数差为25。‎ ‎[速查速测]‎ ‎1.(用“元素原子的特殊结构”推导元素专项训练)正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)原子的最外层有2个电子的元素一定是第ⅡA族元素(×)‎ ‎(2)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数(×)‎ ‎(3)最外层电子数等于或大于3(小于8)的元素一定是主族元素(√)‎ ‎(4)原子的最外层有1个或2个电子，则可能是ⅠA、ⅡA族元素，也可能是副族、Ⅷ族元素或0族元素氦(√)‎ ‎(5)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期(√)‎ ‎2.(教材改编题)(RJ必修2·P112改编)下列化合物仅由主族元素组成的是(　　)‎ A.Cu3P B.FeS C.XeF6 D.Mg3N2‎ 答案　D ‎3.(思维探究题)如图为元素周期表中五种元素的相对位置：若B的原子序数为a，则这五种元素的核电荷数之和可能为__________________________________。‎ 答案　5a；5a＋10；5a＋14‎ ‎[A组　基础知识巩固]‎ ‎1.根据中学化学教材中所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是(　　)‎ A.两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1‎ B.L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等 C.所有主族元素的最高化合价与它的族序数数值相等 D.某元素原子的核电荷数为53，则该元素位于第五周期第ⅦA 族 解析　氟元素没有正价，氧元素没有最高正价，C错误。‎ 答案　C ‎2.元素周期表中，常用于制造半导体材料的是(　　)‎ A.位于周期表中部的过渡元素 B.金属元素和非金属元素分界线附近的元素 C.右上方区域的非金属元素 D.左下方区域的金属元素 解析　在金属元素和非金属元素分界线附近的元素常用于制造半导体材料。‎ 答案　B ‎3.短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，下列说法不正确的是(　　)‎ A.原子半径：W>Z>Y>X B.最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z C.最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>Z D.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等 解析　‎ W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，则W为磷元素，根据元素在周期表中的位置关系可确定，X为氮元素，Y为氧元素，Z为硅元素。同周期元素原子半径自左向右逐渐减小，同主族自上而下逐渐增大，则根据元素在周期表中的位置判定原子半径：Z>W>X>Y，A错误；元素非金属性同主族自上而下逐渐减小，同周期自左向右逐渐增大，故最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>Z，B正确；元素非金属性同主族自上而下逐渐减小，同周期自左向右逐渐增大，故气态氢化物的热稳定性为Y>X>W>Z，C正确；元素原子的最高化合价一般等于该元素原子的最外层电子数，则元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等，D正确。‎ 答案　A ‎【归纳反思】‎ 元素周期表的三大应用 ‎1.科学预测：为新元素的发现及预测他们的原子结构和性质提供了线索。‎ ‎2.寻找新材料 ‎3.用于工农业生产 对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。‎ ‎(1)从元素周期表的分区中可以看出，非金属性最强的是F，金属性最强的是Cs(放射性元素除外)。‎ ‎(2)金属元素和非金属元素分界线右侧都是非金属，但左侧的并不都是金属元素，如氢元素。‎ ‎(3)处在金属元素和非金属元素分界线上下的元素单质并不一定是半导体，如Al是导体，B(硼)不导电。‎ ‎[B组　考试能力过关]‎ ‎4.(2017·课标全国Ⅲ，12)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是(　　)‎ W X Y Z A.氢化物沸点：W＜Z B.氧化物对应水化物的酸性：Y＞W C.化合物熔点：Y2X3＜YZ3‎ D.简单离子的半径：Y＜X 解析　根据短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置可知四种元素位于二、三周期，又知这四种元素原子的最外层电子数之和为21，可设Y的最外层电子数为x，则有x＋(x＋2)＋(x＋3)＋(x＋4)＝21，x＝3，所以W、X、Y、Z依次为N、O、Al、Cl。A项，NH3分子之间存在氢键，故沸点：NH3>HCl，错误；B项，Y的氧化物对应水化物为Al(OH)3，W的氧化物对应水化物若为HNO3，则HNO3酸性强于Al(OH)3，错误；C项，Al2O3为离子晶体，而AlCl3为分子晶体，离子键要比分子间作用力强得多，故一般离子晶体的熔、沸点高于分子晶体的熔、沸点，错误；D项，O2－与Al3＋的电子层结构相同，但O2－的核电荷数少，故其半径较大，正确。‎ 答案　D ‎5.(2017·扬州期末)X、Y、W、Z为四种短周期主族元素，其在周期表中的位置如图所示。W原子的最外层电子数与电子层数相同，下列说法正确的是(　　)‎ X Y W Z A.X只能形成一种氢化物 B.W、X、Y的原子半径依次增大 C.X的简单氢化物的热稳定性比Y的小 D.W的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水 解析　W为Al，Z为S，X为C，Y为N。C与H可以形成CH4、C2H4、C2H2等，A错误；原子半径Al>C>N，B错误；C的非金属性比N弱，热稳定性CH4r(Z)>r(Y)‎ B.由X、Y组成的化合物中均不含共价键 C.Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱 D.X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强 解析　地壳中含量最多的元素X为O元素；短周期元素Y的原子序数大于X，且Y原子的最外层只有一个电子，则Y为Na元素；Z的原子序数大于Na且为第ⅢA族短周期元素，则Z为Al元素；W与X属于同一主族，且为短周期元素，则W为S元素。原子半径：Na>Al>S，A项错误；Na2O2中两个氧原子之间为共价键，B项错误；Y和Z的最高价氧化物的水化物分别为NaOH、Al(OH)3，碱性：NaOH>Al(OH)3，C项错误；O的非金属性强于S，则气态氢化物的热稳定性：H2O强于H2S，D项正确。‎ 答案　D 考点二　元素周期律及其应用 ‎(频数：★☆☆　难度：☆☆☆)‎ 名师课堂导语 主要考查在元素推断基础上，判断元素或物质的递变规律是否正确，特别是金属性、非金属性强弱以及原子或离子半径大小判断更是考查的重点，复习时加以关注。‎ ‎1.元素周期律 ‎2.具体表现形式 项目 同周期(左→右)‎ 同主族(上→下)‎ 原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 相同 逐渐增多 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 离子半径 阳离子逐渐减小阴离子逐渐减小r(阴离子)＞r(阳离子)‎ 逐渐增大 性 质 主要化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)，最低负化合价＝－(8－主族序数)‎ 相同 最高正化合价＝主族序数(O、F除外)‎ 元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐增强 阴离子还原性逐渐减弱 阳离子氧化性逐渐减弱 阴离子还原性逐渐增强 非金属气态氢化物的形成难易（稳定性）‎ 形成由难→易（稳定性逐渐增强）‎ 形成由易→难（稳定性逐渐减弱）‎ 最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱 酸性逐渐增强 碱性逐渐增强 酸性逐渐减弱 金属性是指金属气态原子失电子能力的性质，金属活动性是指单质在水溶液中，金属原子失去电子能力的性质，二者顺序基本一致，仅极少数例外。如金属性Pb>Sn，而金属活动性Sn>Pb。‎ ‎3.元素金属性和非金属性强弱的判断方法 金属性 比较 本质 原子越易失电子，金属性越强（与原子失电子数目无关）‎ 判断方法 ‎①在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强 ‎②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强 ‎③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强 ‎④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强 ‎⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强 ‎⑥元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强 非金属 性比较 本质 原子越易得电子，非金属性越强（与原子得电子数目无关）‎ 判断方法 ‎①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强 ‎②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强 ‎③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强 ‎④元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强 ‎（1）对于主族元素而言，元素的最高正化合价和主族序数相同，但是氧无最高正价，氟无正价，一般为零价或负价。‎ ‎（2）判断元素非金属性或金属性的强弱，依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。‎ ‎（3）根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时，必须是其最高价氧化物对应的水化物。‎ ‎4.元素周期律的两个应用 ‎（1）比较不同周期、不同主族元素的性质 ‎①比较Ca（OH）2和Al（OH）3的碱性强弱方法：‎ 金属性：Mg>Al，Ca>Mg，则碱性：Ca（OH）2>Mg（OH）2>Al（OH）3。‎ ‎②比较H2O和SiH4的稳定性强弱的方法：‎ 非金属性：C>Si，O>C，则氢化物稳定性：H2O>CH4>SiH4。‎ ‎（2）预测未知元素的某些性质 ‎①已知Ca（OH）2微溶，Mg（OH）2难溶，可推知Be（OH）2难溶。‎ ‎②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹（At）的化合物的性质为HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难溶于水。‎ ‎[速查速测]‎ ‎1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎（1）同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小（×）‎ ‎（2）第二周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到＋7（×）‎ ‎（3）元素的原子得电子越多，非金属性越强；失电子越多，金属性越强（×）‎ ‎（4）元素的氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强；碱性越强，金属性越强（×）‎ ‎（5）元素的气态氢化物越稳定，非金属性越强，其水溶液的酸性越强，还原性越弱（×）‎ ‎2.（教材改编题）（RJ必修2·P298改编）下列各组物质的性质比较中不正确的是（　　）‎ A.热稳定性：SiH4>PH3>H2S B.酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4‎ C.碱性：NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3‎ D.氧化性：F2>Cl2>Br2‎ 答案　A ‎3.（实验探究题）利用下图装置可以验证非金属性的变化规律。‎ ‎（1）仪器A的名称为　　　　，干燥管D的作用是_____________________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎（2）实验室中现有药品Na2S、KMnO4、浓盐酸、MnO2，请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性大于硫：装置A、B、C中所装药品分别为　　　　、　　　　、　　　　，装置C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，离子方程式为_____________________________________________。‎ 答案　（1）分液漏斗　防止倒吸　（2）浓盐酸　KMnO4　Na2S　S2－＋Cl2===S↓＋2Cl－‎ ‎[A组　基础知识巩固]‎ ‎1.（2018·浙江温州中学模拟）下列说法正确的是（　　）‎ ‎①酸性：HClO4>HBrO4>HIO4　②碱性：Ba（OH）2>Mg（OH）2>Be（OH）2　‎ ‎③非金属性：F>C>O　④氧化性：Li＋HCl A.①②③ B.①②⑤‎ C.②③④ D.①②④⑤‎ 解析　①都是相应元素的最高价含氧酸，非金属性越强，其酸性越强，非金属性：Cl>Br>I，因此酸性：HClO4>HBrO4>HIO4，正确；②元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性：Ba>Mg>Be，碱性：Ba（OH）2>Mg（OH）2>Be（OH）2，正确；③同周期从左向右，元素非金属性增强（稀有气体元素除外），错误；④金属性：K>Na>Li，氧化性：Li＋>Na＋>K＋，错误；⑤HF分子之间形成分子间氢键，而HCl分子间不存在氢键，存在分子间氢键的物质沸点较高，正确。‎ 答案　B ‎2.同主族中常见的三种元素X、Y、Z，它们最高价氧化物对应水化物的酸性强弱的顺序为HXO4Y－‎ C.气态氢化物的稳定性：HXZ 解析　从元素最高价氧化物对应水化物的化学式可知，三种元素的最高化合价均为＋7价，故为第ⅦA族元素，由元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱可知，非金属性：XBr－，B项正确；气态氢化物的稳定性：HIBr2，D项错误。‎ 答案　D ‎3.根据元素周期表和元素周期律，判断下列叙述不正确的是（　　）‎ A.气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞SiH4‎ B.氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物 C.如图所示实验可证明元素的非金属性：Cl＞C＞Si D.用中文“”（ào）命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族 解析　A项，因O、N、Si元素的非金属性逐渐减弱，所以气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞SiH4，正确；B项，氢元素与其他元素可形成共价化合物如H2O、NH3、SiH4 、H2S等，也可形成离子化合物如NaH等，正确；C项，HCl的酸性比碳酸强，不能证明元素的非金属性：Cl＞C，错误；D项，根据元素的原子序数与元素在周期表中位置的规律，可推出第118号元素在周期表中位于第七周期0族，正确。‎ 答案　C ‎【方法技巧】‎ 微粒半径大小比较方法 ‎[B组　考试能力过关]‎ ‎4.（2018·天津理综，2）下列有关物质性质的比较，结论正确的是（　　）‎ A.溶解度：Na2CO3P，故气态氢化物的热稳定性：HCl>PH3，B项错误；C2H5SH、C2H5OH均为分子晶体，但C2H5OH能够形成分子间氢键，故沸点：C2H5SHBe，故最高价氧化物对应的水化物的碱性：LiOH>Be（OH）2，D项错误。‎ 答案　C ‎5.（2017·全国卷Ⅱ）a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族，下列叙述正确的是（　　）‎ A.原子半径：d>c>b>a B.4种元素中b的金属性最强 C.c的氧化物的水化物是强碱 D.d单质的氧化性比a单质的氧化性强 解析　‎ a、b、c、d分别为O、Na或Mg、Al、S。A项，原子半径b＞c＞d＞a，错误；B正确；C项，c的氧化物的水化物为氢氧化铝，为两性氢氧化物，不是强碱，错误；D项，单质S的氧化性比氧气氧化性弱，错误。‎ 答案　B ‎6.（2017·江苏化学，5）短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，其中只有Y、Z处于同一周期且相邻，Z是地壳中含量最多的元素，W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是（　　）‎ A.原子半径：r（X）＜r（Y）＜r（Z）＜r（W）‎ B.W的最高价氧化物的水化物是一种弱碱 C.Y的单质的氧化性比Z的强 D.X、Y、Z三种元素可以组成共价化合物和离子化合物 解析　Z为氧元素，Y与Z同一周期且相邻，原子序数比Z小，为氮元素。X原子序数小且与Y、Z不在同一周期，X为氢元素，W为钠元素。A项，原子半径：r（H）N2，错误；H、N、O可以形成共价化合物：HNO3、HNO2、NH3·H2O，离子化合物：NH4NO3，正确。‎ 答案　D