高中 化學(xué) 必修 第一冊 第四章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律《第二節(jié) 第2課時(shí) 元素周期表和元素周期律的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

第2課時(shí)元素周期表和元素周期律的應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.能利用元素在元素周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu)，分析、預(yù)測、比較元素及其化合物的性質(zhì)。2.體會(huì)元素周期律(表)在學(xué)習(xí)元素及其化合物知識及科學(xué)研究中的重要作用。任務(wù)一元素周期表的分區(qū)和元素化合價(jià)規(guī)律1．元素周期表的金屬區(qū)和非金屬區(qū)請?zhí)顚懗鰣D中序號所示內(nèi)容：①增強(qiáng)；②Al；③Si；④非金屬；⑤金屬；⑥增強(qiáng)；⑦增強(qiáng)；⑧增強(qiáng)。[交流研討]結(jié)合上圖，回答下列問題：(1)元素周期表的金屬區(qū)和非金屬區(qū)是如何分布的？并指出金屬性、非金屬性最強(qiáng)的元素(放射性元素除外)。(2)位于分界線處的元素的性質(zhì)有何特點(diǎn)？提示：(1)金屬元素位于周期表的左下方，金屬性最強(qiáng)的是Cs(放射性元素除外)，非金屬元素位于周期表分界線的右上方，非金屬性最強(qiáng)的是F。(2)分界線附近的元素既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。2．元素化合價(jià)與元素在周期表中位置的關(guān)系族序數(shù)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA最高正價(jià)＋1＋2＋3＋4＋5＋6＋7最低負(fù)價(jià)—－4－3－2－1絕對值之和—8888結(jié)合表格數(shù)據(jù)歸納化合價(jià)規(guī)律：(1)主族元素最高正化合價(jià)＝主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)(O、F除外)。(2)非金屬元素的化合價(jià)①最高正價(jià)等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(shù)(O、F除外)。②最低負(fù)價(jià)等于使它達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需要得到的電子數(shù)。③|最高正價(jià)|＋|最低負(fù)價(jià)|＝8(H、O、F除外)。3．價(jià)電子主族元素的價(jià)電子數(shù)＝最外層電子數(shù)，過渡元素的價(jià)電子包括最外層電子及次外層或倒數(shù)第三層的部分電子。1．正誤判斷，錯(cuò)誤的說明原因。(1)金屬元素只表現(xiàn)金屬性，非金屬元素只表現(xiàn)非金屬性：_________________。(2)原子最外層電子數(shù)大于3且小于8的元素一定是非金屬元素：___________________。(3)最外層電子數(shù)是2的元素，最高正價(jià)一定是＋2價(jià)：________________。答案：(1)錯(cuò)誤。分界線附近的元素既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性(2)錯(cuò)誤。如第ⅣA主族元素Ge為金屬元素(3)錯(cuò)誤。如稀有氣體元素He，最外層電子數(shù)為2，其化合價(jià)為02．某主族元素R的最高正化合價(jià)與最低負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為4，由此可以判斷()A．R的簡單氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為H2RB．R一定是第ⅣA族元素C．R的簡單氣態(tài)氫化物比同周期其他元素的簡單氣態(tài)氫化物穩(wěn)定D．R一定是第四周期元素答案：A解析：某主族元素R的最高正化合價(jià)與最低負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為4，說明該元素的最高正化合價(jià)為＋6價(jià)，該元素可為第ⅥA族元素中除了氧元素外的其他元素。該元素最低負(fù)化合價(jià)為－2價(jià)，則元素R的簡單氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為H2R，故A正確；R一定是第ⅥA族元素，故B錯(cuò)誤；同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強(qiáng)，簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)題干信息不能確定元素R所在的周期，故D錯(cuò)誤。3．雄黃是一種礦物質(zhì)，俗稱“雞冠石”，其主要成分是硫化砷，As位于元素周期表第ⅤA族。另外，與As同周期、第ⅥA族元素Se在生活中也有廣泛的應(yīng)用。(1)砷元素的最高價(jià)態(tài)是________；Se的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為________。(2)試比較As、Se的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：________________。答案：(1)＋5價(jià)H2SeO4(2)H2Se＞AsH3任務(wù)二元素周期表和元素周期律的應(yīng)用1．在理論上的應(yīng)用(1)比較不同周期、不同主族元素的性質(zhì)如金屬性：Mg＞Al、Ca＞Mg，可推知堿性：Mg(OH)2＞Al(OH)3、Ca(OH)2＞Mg(OH)2，得堿性：Ca(OH)2＞Al(OH)3。(2)推測未知元素的某些性質(zhì)例如：①已知Ca(OH)2微溶、Mg(OH)2難溶，可推知Be(OH)2難溶。②根據(jù)鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，可推知不常見元素砹(At)應(yīng)為黑色固體，與氫氣難化合，HAt不穩(wěn)定，其水溶液呈酸性，AgAt難溶于水等。(3)指導(dǎo)新元素的發(fā)現(xiàn)及預(yù)測它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。2．在科技生產(chǎn)中的應(yīng)用[交流研討]門捷列夫在研究周期表時(shí)預(yù)言了包括“類鋁”“類硅”在內(nèi)的11種元素。(1)門捷列夫預(yù)言的“類硅”，多年后被德國化學(xué)家文克勤發(fā)現(xiàn)，命名為鍺(Ge)。①已知主族元素鍺的最高化合價(jià)為＋4價(jià)，其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物為兩性氫氧化物。試比較元素的非金屬性：Si________Ge(用“>”或“<”表示)。②若鍺位于硅的下一周期，寫出“鍺”在周期表中的位置是____________。根據(jù)鍺在周期表中處于金屬和非金屬分界線附近，預(yù)測鍺單質(zhì)的一種用途是_____________________________________________________________________________________________________。③硅和鍺單質(zhì)分別與H2反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)較難進(jìn)行的是________(填“硅”或“鍺”)。(2)“類鋁”在門捷列夫預(yù)言4年后，被布瓦博德朗在一種礦石中發(fā)現(xiàn)，命名為鎵(Ga)。①由鎵的性質(zhì)推知，鎵與鋁同主族，且位于鋁的下一周期。試從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋鎵與鋁性質(zhì)相似的原因：_______________________________________________________。②為判斷Ga(OH)3是否為兩性氫氧化物，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要選用的試劑有GaCl3溶液，________和________。提示：(1)①>②第四周期第ⅣA族半導(dǎo)體材料③鍺(2)①原子最外層電子數(shù)都是3個(gè)②稀硫酸(或鹽酸)NaOH溶液元素位置、原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)之間的關(guān)系1．元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。下列說法不正確的是()A．在金屬元素與非金屬元素的分界線附近可以尋找制備半導(dǎo)體材料的元素B．在過渡元素中可以尋找制備催化劑及耐高溫和耐腐蝕的元素C．在非金屬元素區(qū)域可以尋找制備新型農(nóng)藥材料的元素D．在地球上元素含量的分布和它們在元素周期表中的位置有密切關(guān)系答案：D解析：金屬與非金屬元素分界線附近的元素既表現(xiàn)出一定的金屬性，又表現(xiàn)出一定的非金屬性，故可以尋找制備半導(dǎo)體材料的元素，A正確；過渡金屬元素具有特殊性，可在過渡元素中尋找制備催化劑和耐高溫、耐腐蝕材料的元素，B正確；農(nóng)藥中通常含有氟、氯、硫、磷、砷等元素，故可在非金屬元素區(qū)域?qū)ふ抑苽湫滦娃r(nóng)藥的元素，C正確；地球上元素含量的分布與其在周期表中的位置無關(guān)，D錯(cuò)誤。2．鐳是元素周期表中第七周期第ⅡA族元素，下列關(guān)于鐳的性質(zhì)描述中不正確的是()A．在化合物中呈＋2價(jià)B．單質(zhì)能和水反應(yīng)，放出氫氣C．鐳比鈣的金屬性弱D．碳酸鐳難溶于水答案：C解析：鐳是第七周期第ⅡA族元素，根據(jù)同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律可知，鐳在化合物中的化合價(jià)為＋2價(jià)，A正確；Ca能與水反應(yīng)放出H2，則比Ca活潑的鐳也能與水反應(yīng)放出H2，B正確；鐳的金屬性比鈣強(qiáng)，C錯(cuò)誤；BaCO3難溶于水，則碳酸鐳也難溶于水，D正確。1．下列元素最高正化合價(jià)依次增大的是()A．Al、Si、P、Cl B．C、N、O、FC．Si、P、S、Se D．Si、Al、Mg、Na答案：A解析：B項(xiàng)中F沒有正化合價(jià)，O沒有最高正化合價(jià)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)中S和Se的最高正化合價(jià)相同，錯(cuò)誤；D項(xiàng)中最高正化合價(jià)依次減小，錯(cuò)誤。2．已知某原子最外層有7個(gè)電子，推測下列選項(xiàng)不正確的是()A．單質(zhì)有氧化性B．最高正價(jià)一定為＋7價(jià)C．是非金屬元素D．同周期元素中原子半徑最小(稀有氣體除外)答案：B解析：某原子的最外層有7個(gè)電子，O沒有最高正化合價(jià)，說明位于第ⅦA族，第ⅦA族元素得到一個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其單質(zhì)具有強(qiáng)氧化性，故A說法正確；F沒有正價(jià)，故B說法錯(cuò)誤；第ⅦA族為非金屬元素，故C說法正確；同周期元素從左向右原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外)，因此鹵族元素的原子半徑是同周期元素中最小的，故D說法正確。3．四種短周期元素在元素周期表中的位置如圖所示，T是地殼中含量最高的金屬元素。下列說法不正確的是()A．W的氫化物比R的氫化物穩(wěn)定B．T的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物可能為強(qiáng)堿C．Q的原子半徑比T的小D．W和Q的原子序數(shù)相差10答案：B解析：T是地殼中含量最高的金屬元素，則T是Al元素，結(jié)合四種短周期主族元素在周期表中的相對位置推知，Q是C元素，R是P元素，W是S元素。由于元素的非金屬性：S>P，則氫化物的穩(wěn)定性：H2S>PH3，A正確；T是Al元素，其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物是Al(OH)3，屬于弱堿，B錯(cuò)誤；Q(C)處于第二周期，T(Al)處于第三周期，則原子半徑：C<Al，C正確；W(S)的原子序數(shù)是16，Q(C)的原子序數(shù)是6，二者的差值是10，D正確。4．我國著名化學(xué)家張青蓮精確地測定了鍺(Ge)、鋅等九種元素的相對原子質(zhì)量，得到的新值被作為國際新標(biāo)準(zhǔn)。已知鍺的原子序數(shù)為32。(1)它位于元素周期表中第________周期第________族。(2)鍺類似于鋁，能溶于氫氧化鈉溶液，其主要原因是________(填序號)。①它與硅位于同一主族②它位于周期表中金屬與非金屬分界線附近③它位于邊界線附近④它是兩性物質(zhì)(3)材料科學(xué)是目前全世界研究的熱點(diǎn)，為了尋找半導(dǎo)體材料，科學(xué)家應(yīng)在元素周期表中某區(qū)域?qū)ふ以亟M成材料，該區(qū)域是________(填字母)。A．左上角 B．右上角C．過渡元素 D．金屬與非金屬分界線附近答案：(1)四ⅣA(2)②(3)D解析：根據(jù)元素周期表的結(jié)構(gòu)可知，鍺屬于第四周期第ⅣA族元素。鍺位于元素周期表中金屬與非金屬分界線附近，它具有某些金屬元素的性質(zhì)，又具有某些非金屬元素的性質(zhì)，它是金屬元素。課時(shí)測評31元素周期表和元素周期律的應(yīng)用(本欄目內(nèi)容在學(xué)生用書中以活頁形式分冊裝訂！)題點(diǎn)一元素周期表的分區(qū)和化合價(jià)變化規(guī)律1．(2023·長沙高一檢測)元素的原子結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)和在周期表中的位置。下列說法正確的是()A．元素原子的最外層電子數(shù)等于元素的最高化合價(jià)B．多電子原子中，在離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較高C．P、S、Cl得電子能力和最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性均依次增強(qiáng)D．元素周期表中位于金屬和非金屬的分界線附近的元素屬于過渡元素答案：C題點(diǎn)二元素周期表和元素周期律的應(yīng)用2．下列事實(shí)不能用元素周期律解釋的是()A．酸性：H2SO3>H2CO3B．還原性：S2－>Cl－C．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：NH3>CH4D．Cl2從KI溶液中置換出I2答案：A解析：元素的非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)，H2SO3不是最高價(jià)含氧酸，不能用元素周期律解釋，A選；硫的非金屬性弱于氯，故還原性：S2－>Cl－，能用元素周期律解釋，B不選；N的非金屬性強(qiáng)于C，所以氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：NH3>CH4，能用元素周期律解釋，C不選；氯的非金屬性強(qiáng)于碘，所以Cl2從KI溶液中置換出I2，能用元素周期律解釋，D不選。3．借助堿金屬和鹵族元素的遞變性分析下面的推斷，其中正確的是()A．已知Ca是第四周期第ⅡA族的元素，故Ca(OH)2的堿性比Mg(OH)2的堿性弱B．已知As是第四周期第ⅤA族的元素，故AsH3的穩(wěn)定性比NH3的穩(wěn)定性強(qiáng)C．已知Cs的原子半徑比Na的原子半徑大，故Cs與水反應(yīng)不如Na與水反應(yīng)劇烈D．已知Cl的核電荷數(shù)比F的核電荷數(shù)多，故Cl的原子半徑比F的原子半徑大答案：D解析：由堿金屬元素和鹵族元素的遞變性可知，同主族元素從上到下金屬性遞增，非金屬性遞減，最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物堿性增強(qiáng)，金屬活動(dòng)性增強(qiáng)，非金屬氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性減弱，A、B、C錯(cuò)誤；同主族元素隨核電荷數(shù)增大，原子半徑遞增，D正確。4．(2023·四川綿陽高一期末)硒(Se)位于元素周期表中第四周期第ⅥA族，可用作光敏材料、電解錳的催化劑，也是動(dòng)植物必需的營養(yǎng)元素。下列有關(guān)硒的說法錯(cuò)誤的是()A．74Se、76Se互為同位素B．H2O的穩(wěn)定性小于H2SeC．H2SO4的酸性比H2SeO4強(qiáng)D．將O2通入H2Se的水溶液中可得Se答案：B解析：同位素是指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子，74Se、76Se符合同位素的概念，故A正確；同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，O的非金屬性強(qiáng)于Se，H2O的穩(wěn)定性大于H2Se，故B錯(cuò)誤；同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性逐漸減弱，S的非金屬性強(qiáng)于Se，H2SO4的酸性比H2SeO4強(qiáng)，故C正確；同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，非金屬性強(qiáng)的單質(zhì)能置換非金屬性弱的單質(zhì)，O的非金屬性強(qiáng)于Se，所以將O2通入H2Se的水溶液中可得Se，故D正確。5．(2023·山東昌邑高一期末)根據(jù)元素周期律，由下列事實(shí)進(jìn)行歸納推測，推測不合理的是()選項(xiàng)事實(shí)推測A12Mg與水反應(yīng)緩慢，20Ca與水反應(yīng)較快56Ba與水反應(yīng)會(huì)更快BSi是半導(dǎo)體材料，同族的Ge也是半導(dǎo)體材料第ⅣA族元素的單質(zhì)都可作半導(dǎo)體材料CHCl在1500℃時(shí)分解，HI在230℃時(shí)分解HBr的分解溫度介于二者之間DSi與H2高溫時(shí)反應(yīng)，S與H2加熱能反應(yīng)P與H2在高溫時(shí)能反應(yīng)答案：B解析：同主族金屬元素由上至下金屬性增強(qiáng)，與水反應(yīng)劇烈程度增強(qiáng)，金屬性：Ba＞Ca＞Mg，Ca與水反應(yīng)較快，則Ba與水反應(yīng)更快，故A正確；半導(dǎo)體材料通常位于元素周期表中金屬元素和非金屬元素的分界處，Si和Ge處于金屬和非金屬分界線處，能作半導(dǎo)體，但C和Pb不能作半導(dǎo)體，所以第ⅣA族元素并不都是半導(dǎo)體材料，故B錯(cuò)誤；同主族非金屬元素由上至下非金屬性減弱，氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性減弱，非金屬性：Cl＞Br＞I，所以HBr的分解溫度介于二者之間，故C正確；同周期非金屬元素從左到右非金屬性增強(qiáng)，與氫氣化合難度減小，非金屬性：S＞P＞Si，所以P與H2在高溫時(shí)能反應(yīng)，故D正確。題點(diǎn)三元素“位—構(gòu)—性”關(guān)系的應(yīng)用6．(2023·溫州高一檢測)Se、Br兩種元素的部分信息如圖所示，下列說法正確的是()A．原子半徑：Br>Se>PB．還原性：S2－>Se2－>Br－C．Br在元素周期表中位于第四周期第ⅦA族D．Se、Br位于同一主族答案：C7．短周期元素A、B、C原子序數(shù)依次增大，A3－與B2－、C＋電子層結(jié)構(gòu)相同，則下列說法中不正確的是()A．三種元素可組成CAB2和CAB3型化合物B．離子半徑：C＋＞B2－＞A3－C．H2B在同主族元素氣態(tài)氫化物中最穩(wěn)定D．B的某種單質(zhì)可用于殺菌消毒答案：B解析：三種短周期元素A、B、C的原子序數(shù)依次增大，A3－與B2－、C＋的電子層結(jié)構(gòu)相同，A、B在第二周期，C在第三周期，則A為N元素，B為O元素，C為Na元素。三種元素可組成化合物NaNO2和NaNO3，故A項(xiàng)正確；核外電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，則離子半徑：A3－＞B2－＞C＋，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；O為第ⅥA族中非金屬性最強(qiáng)的元素，則對應(yīng)的氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定，故C項(xiàng)正確；O元素的單質(zhì)臭氧具有強(qiáng)氧化性，可用于殺菌消毒，故D項(xiàng)正確。8．在一定條件下，ROeq\o\al(n－,3)和I－發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為ROeq\o\al(n－,3)＋6I－＋6H＋=R－＋3I2＋3H2O，則ROeq\o\al(n－,3)中R元素的化合價(jià)及R所在的族是()A．＋5價(jià)，第ⅦA族 B．＋5價(jià)，第ⅤA族C．＋7價(jià)，第ⅦA族 D．＋7價(jià)，第ⅤA族答案：A解析：根據(jù)電荷守恒可知n＝1，所以ROeq\o\al(n－,3)中R元素的化合價(jià)是＋5價(jià)；還原產(chǎn)物是R－，說明R元素的最低化合價(jià)是－1價(jià)，所以R是第ⅦA族元素，A項(xiàng)正確。9．元素周期表中前三周期部分元素的原子序數(shù)與常見價(jià)態(tài)的關(guān)系圖如下。若用原子序數(shù)表示對應(yīng)元素，下列說法中不正確的是()A．a(chǎn)與d的非金屬性比較：d<aB．原子半徑大?。篵＞c＞a＞d＞eC．a(chǎn)可以形成兩種氫化物D．b、c、e的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物之間均可反應(yīng)答案：B解析：根據(jù)分析可知，a為O，b為Na，c為Al，d為P，e為Cl，同一主族從上到下非金屬性逐漸減弱，同一周期從左向右非金屬性逐漸增強(qiáng)，則非金屬性：O＞S＞P，即非金屬性：a＞d，故A正確；同一周期從左向右原子半徑逐漸減小，同一主族從上到下原子半徑逐漸增大，則原子半徑大小為b＞c＞d＞e＞a，故B錯(cuò)誤；O可以形成H2O和H2O2兩種氫化物，故C正確；Na、Al、Cl的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物分別為NaOH、氫氧化鋁和高氯酸，由于氫氧化鋁為兩性氫氧化物，則NaOH、氫氧化鋁和高氯酸之間均可反應(yīng)，故D正確。10．根據(jù)元素周期表回答下列問題：(1)在上面元素周期表中，全部是金屬元素的區(qū)域?yàn)開_______(填字母)。A．Ⅰ區(qū)B．Ⅱ區(qū)C．Ⅲ區(qū)D．Ⅳ區(qū)(2)a～m中，化學(xué)性質(zhì)最不活潑的是________元素(填元素符號，下同)。只有負(fù)化合價(jià)而無正化合價(jià)的是________。(3)最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物呈兩性的是________(填化學(xué)式，下同)，寫出它分別與a、l的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)的離子方程式：_____________、____________________。(4)a、c的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性：________>_____