2020版高中化学 第1章 第3节 元素周期表的应用 第2课时 预测同主族元素的性质学案 鲁科版必修2

2020版高中化学 第1章 第3节 元素周期表的应用 第2课时 预测同主族元素的性质学案 鲁科版必修2

第2课时　预测同主族元素的性质 一、卤族元素原子结构与性质的相似性和递变性 ‎1．卤族元素原子结构和性质的相似性 元素(名称与符号)‎ 氟(F)‎ 氯(Cl)‎ 溴(Br)‎ 碘(I)‎ 原子结构示意图 最外层电子数 都为7‎ 最高正价 无 ‎＋7价 最低负价 都为－1价 自然界中存在形态 全部以化合态形式存在 16‎ 最高价含氧酸 无 HClO4‎ HBrO4‎ HIO4‎ 气态氢化物 HF HCl HBr HI ‎2.卤族元素性质的递变性 ‎(1)卤族元素单质的物理性质及递变性 单质 物理性质　　　‎ F2‎ Cl2‎ Br2‎ I2‎ 颜色 浅黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 状态 气体 气体 液体 固体 密度 逐渐增大 熔、沸点 逐渐升高 ‎(2)结构及化学性质的递变性 结构及化学性质 规律 原子半径 单质的氧化性 阴离子的还原性 与H2化合的难易程度 氢化物的稳定性 最高价氧化物对应水化物的酸性 ‎(1)卤素性质的相似性 卤素原子都能得一个电子；单质都能与氢气发生化合反应；除F外，最高价氧化物对应的水化物的化学式为HXO4(X代表卤素原子)，且为强酸。‎ ‎(2)卤素性质的递变性 16‎ 从F到I，随核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，得电子能力逐渐减弱，元素非金属性逐渐减弱。‎ 例1　(2017·枣庄高一检测)关于卤素X(依次为Cl、Br、I)的下列叙述不正确的是(　　)‎ A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示 B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强 C．卤素单质的颜色按相对分子质量增大而加深 D．相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从它的卤化物溶液里置换出来 考点　卤素的性质 题点　卤素性质的变化规律 答案　B 解析　HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱。‎ 特别提示——卤素的特性 ‎(1)氟元素无正价，无含氧酸，而氯、溴、碘元素有最高正价和含氧酸。‎ ‎(2)X2＋H2O===HX＋HXO(X代表Cl、Br、I)，而‎2F2＋2H2O===4HF＋O2。‎ ‎(3)溴单质在常温下是唯一的一种液态非金属单质。‎ ‎(4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。‎ ‎(5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。‎ 例2　(2018·寿光现代中学4月月考)下列说法中，不符合ⅦA族元素性质特征的是(　　)‎ A．从上到下元素的非金属性增强 B．易形成－1价离子 C．从上到下最高价氧化物对应的水化物酸性减弱(F除外)‎ D．从上到下氢化物的还原性依次增强 考点　卤素性质与原子结构的关系 题点　非金属性强弱判断的应用 答案　A 解析　同主族元素，从上到下元素的非金属性减弱，选项A错误；ⅦA族元素最外层7个电子，易得1个电子形成－1价离子，选项B正确；从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐减弱(F除外)，选项C正确；同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以氢化物的还原性依次增强，选项D正确。‎ 易错警示 16‎ 非金属元素具有多种化合价，也往往具有多种含氧酸，判断非金属性强弱时，只能用最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，与其他低价氧化物水溶液的酸性无关。‎ 二、碱金属元素原子结构与性质的相似性与递变性 ‎1．结构、性质的相似性 16‎ ‎2．钠、钾失电子能力比较 ‎(1)实验现象：‎ 相同点：金属浮在水面上；熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出“嘶嘶”的响声；反应后的溶液呈红色。‎ 不同点：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。‎ ‎(2)化学方程式：‎ ‎2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；‎ ‎2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。‎ ‎(3)实验结论：‎ 与水反应剧烈程度：K＞Na；金属的活泼性：K＞Na。‎ ‎3．单质及化合物性质的递变性 结构及性质 规律 原子半径 单质的还原性 与水、氧气反应的剧烈程度 最高价氧化物对应水化物的碱性 碱金属元素的性质与原子结构的关系 从Li到Cs，随核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，元素金属性逐渐增强。‎ 例3　下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)‎ A．K与H2O反应最剧烈 B．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na C．碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性 16‎ D．从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强 考点　碱金属单质的性质 题点　碱金属单质的综合 答案　D 解析　A项，在碱金属元素中，K不是最活泼的元素；B项，Rb先与水反应，不会置换出Na；C项，碱金属的阳离子很稳定，不具有强氧化性。‎ 易错警示 ‎(1)因Na、K都是很活泼的金属易与H2O反应，故不能从溶液中置换出相对不活泼的金属，只有在熔融状态下才能置换出不活泼的金属。‎ ‎(2)Na、K通常保存在煤油中，Li通常用液体石蜡密封。‎ ‎(3)Li在O2中燃烧生成Li2O，Na在O2中燃烧生成Na2O2。‎ 例4　近年来，我国在超导研究方面居世界领先地位，铊(Tl)是超导体的组成成分之一，铊位于第6周期ⅢA族，下列对铊的性质推导可能正确的是(　　)‎ ‎①铊是易导电的银白色金属　②Tl(OH)3是两性氢氧化物　③Tl3＋的氧化能力比Al3＋的强　④单质能跟稀HNO3反应生成硝酸盐 A．①④ B．②③ C．只有① D．只有④‎ 答案　A 解析　根据元素在周期表中的位置和元素性质递变规律解题。Tl位于第6周期ⅢA族，与Al同主族。同主族元素，随着原子序数的增大，失电子能力逐渐增强，金属离子的氧化性逐渐减弱，氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，可知①、④正确。‎ ‎1．X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素，X的非金属性比Y强。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多 16‎ B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来 C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应 D．X的氢化物水溶液的酸性一定比Y的氢化物的水溶液的酸性强 答案　C 解析　同一主族，自上而下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。不要混淆最高价含氧酸的酸性与氢化物水溶液的酸性，如酸性：HF________(填化学式)。‎ 答案　(1)7　K2O、K2O2(KO2也可以)　(2)氯(或Cl)‎ ‎＋7价　(3)Al　两性　(4)Na　(5)NH3　SiH4‎ 解析　前20号元素中，(1)属于金属元素的共有7种，其中金属性最强的元素是钾，钾与氧气反应生成的化合物有K2O、K2O2、KO2‎ 16‎ ‎。(2)最高正化合价最高的元素是Cl，其最高正化合价为＋7价。(3)既能与HCl反应又能与NaOH反应的单质是铝，其最高价氧化物对应的水化物是 Al(OH)3，具有两性。(4)同一周期，从左到右，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)，故第3周期中，原子半径最大的是Na。(5)非金属性：N>P>Si，故NH3的稳定性大于SiH4的稳定性。‎ ‎[对点训练]‎ 题组一　碱金属结构与性质的变化规律 ‎1．下列各组比较不正确的是(　　)‎ A．铯与水的反应现象比钠剧烈 B．还原性：K>Na>Li C．熔点：Li>Na>K D．碱性：LiOH>NaOH>KOH 答案　D 解析　铯的活动性比钠强，与水反应比钠更剧烈，甚至会爆炸，A项正确；随着电子层数增多，碱金属的金属性逐渐增强，单质的还原性依次增强，即还原性：K>Na>Li，B项正确；碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li>Na>K>Rb>Cs，C项正确；从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物碱性依次增强，即碱性：LiOH磷，D选项错误。‎ ‎7．有一种保健食品含有人体所必需的硒元素，有一定的保健作用。已知硒元素与氧元素同族，与钙元素同周期。下列关于硒的描述不正确的是(　　)‎ A．原子序数为24‎ B．最高价氧化物是SeO3，是酸性氧化物 C．原子半径比钙小 D．气态氢化物的化学式是H2Se，稳定性比HCl差 答案　A 解析　根据题意可知该元素在第4周期ⅥA族，原子序数为16＋18＝34，A项错误；最高价氧化物化学式为SeO3，是酸性氧化物，B项正确；同周期从左到右，原子半径依次减小，C项正确；氢化物稳定性：HCl>H2S>H2Se，D项正确。‎ 题组四　同周期同主族元素性质递变规律的综合应用 ‎8．下列各组性质比较，完全正确的是(　　)‎ ‎①酸性：HClO4>HBrO4>HIO4　②碱性：Ba(OH)2>Ca(OH)2>Mg(OH)2　③稳定性：HCl>H2S>PH3　④还原性：F－>Cl－>Br－‎ A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．全部 答案　A 16‎ 解析　Cl、Br、I为ⅦA族元素，同主族从上到下，其最高价含氧酸的酸性逐渐减弱，故①正确；Mg、Ca、Ba是ⅡA族元素，同主族元素，从上到下其最高价氢氧化物的碱性逐渐增强，故②正确；P、S、Cl为第3周期元素，随原子序数增大，气态氢化物稳定性增强，故③正确；Br－、Cl－、F－为ⅦA族的简单离子，其还原性随着核电荷数的增大而增强，故还原性大小为Br－>Cl－>F－，④错误。‎ ‎9．W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成盐(离子化合物)，由此可知(　　)‎ W X Y Z A.X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性 答案　A 解析　由题意可知，W是N、X是O、Y是S、Z是Cl。H2S的稳定性小于H2O的稳定性，也小于HCl的稳定性，A项正确；HClO的酸性弱于H2SO4的酸性，B项错误；S2－的还原性大于O2－的，C项错误；Cl2和H2O反应时，Cl2既是氧化剂，又是还原剂，D项错误。‎ ‎10．X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(　　)‎ A．原子最外层电子数：X>Y>Z B．单质沸点：X>Y>Z C．离子半径：X2－>Y＋>Z－‎ D．原子序数：X>Y>Z 答案　D 解析　短周期元素X、Z形成的最低价离子为X2－、Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，则X、Y、Z三种元素分别处于第ⅥA、ⅠA、ⅦA族。X和Y处于同一周期，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，推知X、Y、Z分别为S、Na和F。A项，原子最外层电子数：F>S>Na；B项，单质沸点：Na>S>F2；C项，具有相同电子层结构的离子，元素的原子序数越大，原子半径越小，Na＋、F－具有相同的电子层结构，则离子半径：F－>Na＋，同理离子半径：S2－>Cl－，而离子半径：Cl－>F－，所以离子半径：S2－>F－>Na＋；D项，三种元素的原子序数关系为S>Na>F。‎ 16‎ ‎11．四种短周期元素在周期表中的位置如图所示，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是(　　)‎ A．原子半径ZSi>N>O，A项正确；因为O的非金属性比Si强，所以气态氢化物的热稳定性：H2O>SiH4，C项正确；O元素位于周期表的第2周期ⅥA族，D项正确。‎ ‎12．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如下图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列说法不正确的是(　　)‎ A．最简单气态氢化物的热稳定性：R>Q B．最高价氧化物对应水化物的酸性：QQ>R D．含T的盐溶液一定显酸性 答案　D 解析　依题意可知：T是铝、Q是硅、R是氮、W是硫。A项，N的非金属性强于P，P的非金属性强于Si，正确；B项，S的非金属性强于Si，正确；C项，同一周期，从左到右，原子半径依次减小，N的原子半径小于P，正确；D项，例如四羟基合铝酸钠的水溶液显碱性，错误。‎ 16‎ ‎[综合强化]‎ ‎13．如下表为元素周期表的一部分，请回答有关问题：‎ 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的元素符号是________和________。‎ ‎(2)表中最活泼的金属是________(填元素符号，下同)，非金属性最强的元素是________。‎ ‎(3)表中能形成两性氢氧化物的元素是________，分别写出该元素的氢氧化物与⑥、⑨最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式：__________________________________、_________________________。‎ ‎(4)请设计一个实验方案，比较⑦、⑩单质氧化性的强弱：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 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)在试管中加5 mL KBr稀溶液再滴加少量新制氯水，振荡，再加入5 mL CCl4，振荡、静置、观察到CCl4层呈橙红色(其他合理答案也可)‎ 解析　由元素周期表各元素具体位置直接推出①～⑩元素分别为N、F、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Br，然后分析回答问题。表中最活泼金属位于左下角为K，非金属性最强的在右上角为F。两性氢氧化物为Al(OH)3，与强酸、强碱均发生反应。若比较Cl2和Br2的氧化性强弱，最好组合在同一反应中，即置换反应最适宜，即2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2等。‎ ‎14．(2018·吉林辽源4月月考)元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下图是元素周期表的一部分：‎ 16‎ ‎(1)根据元素周期律，请你预测，H3AsO4、H3PO4的酸性强弱：H3AsO4________H3PO4(填“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎(2)根据NaH的存在，有人提议可把氢元素放在第ⅦA族，那么根据其最高正价与最低负价的绝对值相等，又可把氢元素放在周期表中的第______族。‎ ‎(3)元素甲是第3周期金属元素中原子半径最小的元素，该元素的离子与过量氨水反应的离子方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)周期表中有10多种人体所需的微量元素，其中有一种被誉为“生命元素”的主族元素R，对延长人类寿命起着重要作用。已知R元素的原子有4个电子层，其最高价氧化物的分子式为RO3，则R元素的名称为________________________________________________________。‎ 考点　元素周期表和周期律的应用 题点　元素周期表和周期律的综合应用 答案　(1)＜　(2)ⅣA　(3)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH　(4)硒 解析　(1)同主族从上到下非金属性逐渐减弱，则最高价含氧酸的酸性逐渐减弱，则酸性：H3AsO4＜H3PO4。(2)根据最高正价与最低负价的绝对值相等，把氢元素放在周期表中的ⅣA族。(3)第3周期金属元素中原子半径最小的元素为Al；铝离子与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀与铵根离子，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。(4)R元素的原子有4个电子层，其最高价氧化物的分子式为RO3，最外层电子数为6，处于第4周期ⅥA族，为Se元素。‎ ‎15．现有下列短周期元素性质的数据：‎ ‎　 元素符号 元素性质　　　　‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎⑤‎ ‎⑥‎ ‎⑦‎ ‎⑧‎ 原子半径/10－‎‎10 m ‎0.74‎ ‎1.60‎ ‎1.52‎ ‎1.10‎ ‎0.99‎ ‎1.86‎ ‎0.75‎ ‎0.82‎ 最高或最低化合价 ‎＋2‎ ‎＋1‎ ‎＋5‎ ‎＋7‎ ‎＋1‎ ‎＋5‎ ‎＋3‎ ‎－2‎ ‎－3‎ ‎－1‎ ‎－3‎ 试回答下列问题：‎ 16‎ ‎(1)上述元素中处于同一主族的有________________(填序号)，元素②在周期表中的位置为________________________________________________________________________。‎ ‎(2)元素①⑥能形成两种化合物，写出其中较稳定的化合物与水反应的离子方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)某元素的氢化物与其最高价氧化物对应水化物能生成盐，你认为是________(填序号)，其反应的化学方程式为____________________________________________________________。‎ ‎(4)‎7.3 g含元素⑤的氢化物，溶于200 mL水后，其物质的量浓度约为________________(忽略体积的变化)。‎ 答案　(1)③与⑥、④与⑦　第3周期ⅡA族 ‎(2)2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑‎ ‎(3)⑦　NH3＋HNO3===NH4NO3‎ ‎(4)1 mol·L－1‎ 解析　④⑦的最低价态为－3价，最高价态为＋5价，应为ⅤA族元素，根据原子半径的大小，可知④应为P元素，⑦应为N元素；③⑥的最高正价为＋1，为ⅠA族元素，可能为H、Li和Na中的两种元素，但H元素原子半径为所有元素中最小的，根据原子半径数据可知，③应为Li元素，⑥应为Na元素；⑤的最低负价为－1价，且最高正价为＋7价，短周期元素中只有Cl符合条件，因此⑤为Cl元素；②的最高正价为＋2价，可能为Be或Mg，如果为Be元素，其原子半径应小于Li，即比③小，但给出的原子半径数据比③大，因此②应为Mg；⑧的最高正价为＋3价，应为ⅢA族元素，可能为B或Al，如果为Al元素，其原子半径应小于Mg且大于P，但给出的原子半径数据比P的小，因此⑧应为B；①的最低负价为－2价，应在ⅥA族，可能为O、S，再根据原子半径数据，其原子半径比Cl的小，推知①应为O元素。‎ 16‎