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專題七 元素周期律和元素周期表
考綱展示 命題探究
1 元素周期律定義
元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。
2 元素周期律的實(shí)質(zhì)
元素原子核外電子排布的周期性變化的結(jié)果。
3 主族元素的周期性變化規(guī)律
學(xué)霸巧學(xué)卡 正確理解元素的金屬性和非金屬性
(1)元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱與元素原子失去或得到電子的難易程度有關(guān),與失去或得到電子的數(shù)目無關(guān)。如Na在反應(yīng)中易失去1個(gè)電子,Al在反應(yīng)中易失去3個(gè)電子,但金屬性:Na>Al。
(2)不能理解為某元素的金屬性越強(qiáng),則非金屬性越弱。例:Na金屬性很強(qiáng),Na沒有非金屬性;F非金屬性強(qiáng),它沒有金屬性。
(3)通常根據(jù)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性或堿性的強(qiáng)弱判斷元素非金屬性或金屬性的強(qiáng)弱,而不是根據(jù)其他化合物酸性或堿性的強(qiáng)弱來判斷。
(4)不能認(rèn)為失電子難的原子得電子能力一定強(qiáng)。例:He既難失電子,也難得電子。
1.思維辨析
(1)元素的性質(zhì)隨相對(duì)原子質(zhì)量的遞增呈現(xiàn)周期性的變化。( )
(2)第三周期主族元素最高正化合價(jià)等于它所處的主族序數(shù)。( )
(3)同周期元素非金屬性P
Cl>Br>I,則酸性:HF>HCl>HBr>HI。( )
(5)第ⅦA族最高正價(jià)都為+7價(jià)。( )
(6)同周期元素,從左到右,原子半徑逐漸減小,離子半徑也逐漸減小。( )
答案 (1) (2)√ (3)√ (4) (5) (6)
2.X、Y、Z、W均為短周期元素,它們?cè)谠刂芷诒碇械南鄬?duì)位置如圖所示。若Z原子的最外層電子數(shù)是第一層電子數(shù)的3倍,下列說法中正確的是( )
A.X的最常見氣態(tài)氫化物的水溶液顯酸性
B.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性W比Z強(qiáng)
C.Z的單質(zhì)與氫氣反應(yīng)比Y單質(zhì)與氫氣反應(yīng)劇烈
D.X的原子半徑小于Y
答案 B
解析 根據(jù)圖示元素的位置關(guān)系,結(jié)合Z原子的最外層電子數(shù)是第一層電子數(shù)的3倍,可以推出Z為S,從而可以確定X為N,Y為O,W為Cl。N的最常見氣態(tài)氫化物NH3的水溶液顯堿性,A錯(cuò)誤;非金屬性Cl強(qiáng)于S,因此最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:HClO4>H2SO4,B正確;非金屬性O(shè)強(qiáng)于S,因此O2與H2反應(yīng)較S與H2反應(yīng)劇烈,C錯(cuò)誤;同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小,因此N的原子半徑大于O,D錯(cuò)誤。
[考法綜述] 高考中本考點(diǎn)主要考查元素周期律的應(yīng)用,除基本規(guī)律外,考生還要掌握元素金屬性強(qiáng)弱及元素非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù),還要掌握微粒半徑大小的比較方法,對(duì)周期律要靈活運(yùn)用。
命題法1 微粒半徑大小的比較
典例1 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
[解析] 由題意知,X為S,Z為F,Y為Na。A項(xiàng),原子最外層電子數(shù)等于主族序數(shù),故最外層電子數(shù):F>S>Na,錯(cuò)誤;B項(xiàng),根據(jù)沸點(diǎn)規(guī)律中金屬晶體沸點(diǎn)大于分子晶體,故沸點(diǎn)Na>S>F2,錯(cuò)誤;C項(xiàng),對(duì)于核外電子排布相同的離子而言,離子半徑隨著核電荷數(shù)增大而減小,所以離子半徑:S2->F->Na+,錯(cuò)誤;D項(xiàng),原子序數(shù):S>Na>F,正確。
[答案] D
【解題法】 比較微粒半徑大小的方法技巧
命題法2 元素金屬性強(qiáng)弱和非金屬強(qiáng)弱的比較
典例2 下列實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? )
序號(hào)
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
A
Cl2、Br2分別與H2反應(yīng)
比較氯、溴的非金屬性強(qiáng)弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分別通入NH3
比較鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱
C
測(cè)定相同物質(zhì)的量濃度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比較C、S的非金屬性強(qiáng)弱
D
Fe、Cu分別與稀鹽酸反應(yīng)
比較Fe、Cu的金屬性強(qiáng)弱
[解析] A項(xiàng),Cl2、Br2分別與H2反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)條件的難易,即可判斷出Cl、Br的非金屬性強(qiáng)弱,正確;B項(xiàng),向MgCl2、AlCl3溶液中分別通入NH3,MgCl2與NH3H2O反應(yīng)生成Mg(OH)2,AlCl3與NH3H2O反應(yīng)生成Al(OH)3,但無法比較二者的金屬性強(qiáng)弱,錯(cuò)誤;C項(xiàng),測(cè)定相同物質(zhì)的量濃度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH,根據(jù)pH可判斷出Na2CO3與Na2SO4水解程度的大小,即判斷出酸性H2CO3X
B.陰離子的還原性:W>Z
C.氧化物的水化物的酸性:Y H3PO4
B.非金屬性:Cl>Br
C.堿性:NaOH>Mg(OH)2
D.熱穩(wěn)定性:Na2CO3>NaHCO3
答案 D
解析 A項(xiàng),非金屬性:硫大于磷,可以推出最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性:硫酸大于磷酸;B項(xiàng),根據(jù)Cl和Br在周期表中的位置可以推出非金屬性:Cl大于Br;C項(xiàng),金屬性:鈉大于鎂,可以推出最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性:氫氧化鈉大于氫氧化鎂;D項(xiàng),無法根據(jù)元素周期律判斷鹽的熱穩(wěn)定性。
3.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,X原子最外層有6個(gè)電子,Y是至今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強(qiáng)的元素,Z在周期表中處于周期序數(shù)等于族序數(shù)的位置,W的單質(zhì)廣泛用作半導(dǎo)體材料。下列敘述正確的是( )
A.原子最外層電子數(shù)由多到少的順序:Y、X、W、Z
B.原子半徑由大到小的順序:W、Z、Y、X
C.元素非金屬性由強(qiáng)到弱的順序:Z、W、X
D.簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序:X、Y、W
答案 A
解析 由題意推斷,X、Y、Z、W分別是O、F、Al、Si。最外層電子數(shù):F>O>Si>Al,A項(xiàng)正確;原子半徑:Al>Si>O>F,B項(xiàng)錯(cuò)誤;非金屬性:O>Si>Al,C項(xiàng)錯(cuò)誤;簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:HF>H2O>SiH4,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.根據(jù)原子結(jié)構(gòu)及元素周期律的知識(shí),下列推斷正確的是( )
A.同主族元素含氧酸的酸性隨核電荷數(shù)的增加而減弱
B.核外電子排布相同的微粒化學(xué)性質(zhì)也相同
C.Cl-、S2-、Ca2+、K+半徑逐漸減小
D.Cl與Cl得電子能力相同
答案 D
解析 同主族元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性隨核電荷數(shù)的增加而減弱,A錯(cuò)誤;核外電子排布相同的微??梢允窃踊螂x子,如O2-、Ne、Na+、Mg2+的核外電子排布相同,但它們的化學(xué)性質(zhì)卻不相同,故B錯(cuò)誤;Cl-、S2-、Ca2+、K+的電子層結(jié)構(gòu)相同,原子序數(shù)越大,半徑越小,故C錯(cuò)誤;Cl、Cl核外電子排布相同,得電子能力也相同,D正確。
5.下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的說法錯(cuò)誤的是( )
A.熱穩(wěn)定性:HCl>HI B.原子半徑:Na>Mg
C.酸性:H2SO3>H2SO4 D.結(jié)合質(zhì)子能力:S2->Cl-
答案 C
解析 氯元素的非金屬性強(qiáng)于碘元素,故HCl的熱穩(wěn)定性大于HI,A項(xiàng)正確;Na、Mg同周期且Na的原子序數(shù)比Mg小,故原子半徑:Na>Mg,B項(xiàng)正確;硫酸屬于強(qiáng)酸,亞硫酸是弱酸,C項(xiàng)錯(cuò)誤;HCl的酸性遠(yuǎn)強(qiáng)于H2S,故結(jié)合質(zhì)子能力:S2->Cl-,D項(xiàng)正確。
6.下列有關(guān)元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律正確的是( )
A.ⅠA族與ⅦA族元素間可形成共價(jià)化合物或離子化合物
B.第二周期元素從左到右,最高正價(jià)從+1價(jià)遞增到+7價(jià)
C.同主族元素的簡單陰離子還原性越強(qiáng),水解程度越大
D.同周期金屬元素的化合價(jià)越高,其原子失電子能力越強(qiáng)
答案 A
解析 本題考查元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。ⅠA族中的氫元素與ⅦA族元素形成共價(jià)化合物,而ⅠA族中的金屬元素與ⅦA族元素形成離子化合物,A項(xiàng)正確;第二周期中的F元素?zé)o正化合價(jià),O沒有最高正價(jià),B項(xiàng)錯(cuò)誤;同主族元素自上而下,非金屬性逐漸減弱,簡單陰離子的還原性越強(qiáng),氫化物的水溶液酸性越強(qiáng),陰離子水解程度越小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;同周期元素自左到右,金屬性逐漸減弱,化合價(jià)越來越高,但失電子能力越來越弱,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,且原子最外層電子數(shù)之和為13。X的原子半徑比Y的小,X與W同主族,Z是地殼中含量最高的元素。下列說法正確的是( )
A.原子半徑的大小順序:r(Y)>r(Z)>r(W)
B.元素Z、W的簡單離子的電子層結(jié)構(gòu)不同
C.元素Y的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Z的強(qiáng)
D.只含X、Y、Z三種元素的化合物,可能是離子化合物,也可能是共價(jià)化合物
答案 D
解析 由題意可知X、Y、Z、W依次為H、N、O、Na;原子半徑r(Na)>r(N)>r(O),A項(xiàng)錯(cuò)誤;O2-和Na+電子層結(jié)構(gòu)相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于O的非金屬性比N的強(qiáng),所以H2O的熱穩(wěn)定性強(qiáng)于NH3,C項(xiàng)錯(cuò)誤;NH4NO3為離子化合物,HNO3、HNO2為共價(jià)化合物,D項(xiàng)正確。
8.X、Y、Z、W均為短周期元素,X的最外層電子數(shù)與核外電子總數(shù)之比為7∶9,X與Y同主族,W的原子序數(shù)是Y和X的原子序數(shù)之和的一半,含Z元素的物質(zhì)焰色反應(yīng)為黃色。下列判斷正確的是( )
A.金屬性:W>Z
B.氫化物的沸點(diǎn):X>Y
C.離子的還原性:X>Y
D.原子及離子半徑:Z>W>X
答案 B
解析 本題考查元素推斷、元素周期律,意在考查考生運(yùn)用元素周期律比較物質(zhì)性質(zhì)的能力。根據(jù)提供信息可以推斷出,X為F,Y為Cl,Z為Na,W為Al。金屬性:AlHCl,B項(xiàng)正確;非金屬性:F>Cl,故還原性:F-Al>F,而離子半徑:F->Na+>Al3+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
9.隨原子序數(shù)遞增,八種短周期元素(用字母x等表示)原子半徑的相對(duì)大小、最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的變化如下圖所示。
根據(jù)判斷出的元素回答問題:
(1)f在周期表中的位置是__________________________________ ___________________________________。
(2)比較d、e常見離子的半徑大小(用化學(xué)式表示,下同):________>________;比較g、h的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱:________>________。
(3)任選上述元素組成一種四原子共價(jià)化合物,寫出其電子式:________。
答案 (1)第三周期ⅢA族
(2)r(O2-) r(Na+) HClO4 H2SO4
解析 首先根據(jù)題意推斷出各元素依次是:
代號(hào)
x
y
z
d
e
f
g
h
元素符號(hào)
H
C
N
O
Na
Al
S
Cl
(1)Al原子核外共有3個(gè)電子層,位于第三周期;最外層有3個(gè)電子,位于第ⅢA族。
(2)具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子,核電荷數(shù)越小,離子半徑越大,所以r(O2-)>r(Na+);Cl的非金屬性強(qiáng)于S,所以酸性:HClO4>H2SO4。
(3)形成共價(jià)化合物,主要是由非金屬原子構(gòu)成,由上面的非金屬元素,H、C、N、O、S、Cl即可,以組合四原子共價(jià)化合物,如NH3、H2O2、C2H2、NCl3等。(3)解題的關(guān)鍵是找出四原子共價(jià)化合物,如NH3、H2O2、C2H2、NCl3等。
10.元素單質(zhì)及其化合物有廣泛用途,請(qǐng)根據(jù)周期表中第三周期元素相關(guān)知識(shí)回答下列問題:
(1)按原子序數(shù)遞增的順序(稀有氣體除外),以下說法正確的是________。
a.原子半徑和離子半徑均減小
b.金屬性減弱,非金屬性增強(qiáng)
c.氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性減弱,酸性增強(qiáng)
d.單質(zhì)的熔點(diǎn)降低
(2)原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素名稱為________,氧化性最弱的簡單陽離子是________。
答案 (1)b (2)氬 Na+(或鈉離子)
解析 (1)第三周期元素從左到右原子半徑依次減小,陽離子半徑小于陰離子半徑,a錯(cuò)誤;b正確;應(yīng)該是最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物,c錯(cuò)誤;其中Si晶體熔點(diǎn)最高,d錯(cuò)誤。
(2)第三周期中單質(zhì)的還原性最強(qiáng)的為鈉,其陽離子氧化性最弱。
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