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元素周期表和元素周期律的应用
[基础巩固]
1．根据元素所在元素周期表的位置，判断下列元素都能做为半导体材料的是( )
A．Si、K B．C、Si
C．Si、Ge D．As、Se
解析：选C。在元素周期表中，在金属与非金属的分界线附近可以找到半导体材料，如Si、Ge为典型的半导体材料。
2．下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是( )
A．酸性：H2SO4>H3PO4
B．非金属性：Cl>Br
C．碱性：NaOH>Mg(OH)2
D．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3
解析：选D。A.S、P位于同一周期，且S位于P的右侧。同周期元素从左向右非金属性逐渐增强，故非金属性S>P，所以H2SO4的酸性大于H3PO4。B.Cl、Br位于同一主族，Cl位于Br的上方，同主族元素由上到下非金属性逐渐减弱，故非金属性Cl>Br。C.Na、Mg是同周期元素，Na位于Mg的左侧，故Na的金属性比Mg的强，则NaOH的碱性比Mg(OH)2的强。D.NaHCO3的热稳定性差，是由于HCO受热易分解。
3．英国研究人员认为，全球将有1.4亿人因为用水受到砷中毒之害，导致更多的人患癌症。下列对砷(As)的有关判断正确的是( )
A．砷的原子序数为33，它与铝为同主族
B．砷的原子半径小于磷的原子半径
C．砷化氢的稳定性比溴化氢的强
D．砷酸的酸性比硫酸的弱
解析：选D。砷的原子序数为33，位于ⅤA族，A错；砷、磷同主族，砷的原子半径大于磷的原子半径，B错；砷、溴同周期，砷的非金属性比溴弱，因此砷化氢的稳定性比溴化氢的弱，C错；由于非金属性S＞P＞As，因此砷酸的酸性比硫酸的弱，D对。
4．(2019·威海高一测试)下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是( )
A．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
B．第二周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强
C．因为Na比K容易失去电子，所以Na比K的还原性强
D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强
解析：选C。同主族元素核电荷数增大，电子层数增多，A项正确；同周期元素从左到右非金属性增强，B项正确；同主族元素从上到下金属性增强，非金属性减弱，单质还原性增强，氧化性减弱，C项错误，D项正确。
5．Se、Br两种元素的部分信息如图所示，下列说法正确的是( )
A．原子半径：Br>Se>P
B．还原性：S2－>Se2－>Br－
C．Se在元素周期表中位于第四周期ⅥA族
D．Se、Br位于同一主族
解析：选C。由图示信息可知，Se为34号元素，Br为35号元素，Se和Br位于同一周期且Se位于Br的左侧，原子半径：Se>Br，A、D项错误；Se和S位于同一主族，且Se位于S的下一周期，故还原性：Se2－>S2－，B项错误；由图示信息可知，Se位于第四周期ⅥA族，C项正确。
6．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。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是( )
Y
Z
X
W
A.原子半径：X<Y<Z
B．气态氢化物的稳定性：X>Z
C．一定条件下Z、W都能与Mg反应形成化合物
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>W
解析：选C。设元素Y的原子序数为y，则y＋y＋10＝3×(y＋1)，解得y＝7，则Y为氮元素、X为硅元素、Z为氧元素、W为氯元素。原子半径：Z<Y<X，A错误；气态氢化物的稳定性：X<Z，B错误；氧元素、氯元素都能与Mg形成化合物，分别为MgO和MgCl2，C正确；最高价氧化物对应水化物的酸性：Y<W，D错误。
7．根据下表(部分短周期元素的原子半径及主要化合价)信息，下列叙述正确的是( )
元素代号
A
B
C
D
E
原子半径/nm
0.186
0.143
0.089
0.104
0.074
主要化合价
＋1
＋3
＋2
＋6、－2
－2
A.E2－与B3＋的核外电子数不可能相等
B．离子半径大小A＋<D2－
C．最高价氧化物对应水化物的碱性A<C
D．氢化物的稳定性D>E
解析：选B。由表中数据可知，A为钠，B为铝，C为铍，D为硫，E为氧。E2－与B3＋的核外电子数都为10，A错误；离子半径大小Na＋<S2－，B正确；钠比铍活泼，故最高价氧化物对应水化物的碱性Be(OH)2<NaOH，C错误；元素的非金属性越强，其对应氢化物越稳定，应该是H2O>H2S，D错误。
8．W、X、Y、Z是4种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和氖原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的非金属性在同周期元素中最强。下列说法正确的是( )
A．X的非金属性是同周期中最强的
B．对应气态氢化物的稳定性：Y>Z
C．对应简单离子半径：X>W
D．Y的氧化物能与X的最高价氧化物对应的水化物反应
解析：选D。根据条件可知，W的原子序数是8，则W是氧元素，又因为W、X、Y、Z的原子序数递增，原子半径X最大，且X和氖原子的核外电子数相差1，故X是钠，Y的单质是一种常见的半导体材料，则Y是硅，Z的非金属性在同周期元素中最强，则Z是氯。X的金属性是同周期中最强的，A错误；对应气态氢化物的稳定性：Z>Y，B错误；氧离子和钠离子具有相同的核外电子排布，对应简单离子半径：W>X，C错误；Y的氧化物是二氧化硅，能与X的最高价氧化物对应的水化物氢氧化钠溶液反应，D正确。
9．我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等九种元素的相对原子质量，得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。
(1)它位于元素周期表中第________周期________族。
(2)锗类似于铝，能溶于氢氧化钠溶液，其主要原因是________。
①它与硅位于同一主族
②它与铝位于对角线位置，且性质相似
③它位于周期表中金属与非金属分界线附近
④它位于边界线附近
⑤它是两性物质
(3)材料科学是目前全世界研究的热点，为了寻找半导体材料，科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料，该区域是________。
A．左上角 B．右上角
C．过渡元素 D．金属与非金属分界线附近
解析：根据元素周期表的结构可知，锗属于第四周期ⅣA族元素。锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近，它具有某些金属元素的性质，又具有某些非金属元素的性质，但不能说锗是两性物质，因两性物质是指既能溶于强酸又能溶于强碱且都生成盐和水的物质，如氧化铝、氢氧化铝。
答案：(1)四 ⅣA (2)②③ (3)D
10．(2019·永安高一测试)下表为元素周期表的一部分，表中序号分别代表某一元素。
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
二
⑦
⑧
⑩
三
①
③
⑤
⑥
⑨
四
②
④
请回答下列问题：
(1)①～⑩中，最活泼的金属元素是________(写元素符号，下同)，最不活泼的元素是________。
(2)①⑧的简单离子，其半径更大的是________(写离子符号)。
(3)⑧⑨的气态氢化物，更稳定的是________(填化学式)。
(4)元素的非金属性：⑥________⑦(填“＞”或“＜”)。
(5)①～⑨的最高价氧化物对应的水化物中：酸性最强的是________(填化学式)；碱性最强的是________(填化学式)，该碱与⑤的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为____________________________。
解析：(1)由表知最活泼的金属元素是在元素周期表中第ⅠA族，最下方的②为K元素，最不活泼的元素为元素周期表中的0族元素，由表知为Ne。(2)由表知①为Na、⑧为F，他们的简单离子Na＋、F－的核外电子排布相同，且钠的原子序数比氟大，所以r(Na＋)＜r(F－)。(3)由表知⑧为F、⑨为Cl，两者的气态氢化物分别为HF、HCl，根据非金属性越强其气态氢化物越稳定，所以HF更稳定。(4)⑥为Si，⑦为N，根据元素周期律，元素的非金属性：Si＜P＜N，所以Si＜N。(5)由表知①～⑨中非金属性最强的元素是⑨为Cl，其最高价氧化物对应的水化物是HClO4，属于强酸并且酸性最强。由表知①～⑨中金属性最强的元素是②(为K)，其最高价氧化物对应的水化物是KOH，属于强碱。由表知⑤为铝，最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3与KOH反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
答案：(1)K Ne (2)F－ (3)HF (4)＜ (5)HClO4 KOH Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
[能力提升]
11．X、Y、Z、W为周期表中前20号元素中的四种，原子序数依次增大，W、Y为金属元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，Y、Z位于同周期，Z单质是一种良好的半导体。W能与冷水剧烈反应，Y、Z原子的最外层电子数之和与X、W原子的最外层电子数之和相等。下列说法正确的是( )
A．原子半径：W>Y>Z>X
B．气态氢化物的稳定性：X<Z
C．最高价氧化物对应水化物的碱性：Y>W
D．Y、Z的氧化物都有酸性和碱性
解析：选A。由题意可推出X为O，Y为Al，Z为Si，W为K。B项，气态氢化物的稳定性：H2O>SiH4，错误；C项，最高价氧化物对应水化物的碱性：KOH>Al(OH)3，错误；D项，Y的氧化物Al2O3有两性，而Z的氧化物SiO2不具有两性，它是酸性氧化物，错误。
12．如图中a、b、c、d、e为元素周期表中前四周期的一部分元素，下列有关叙述正确的是( )
a
b
c
d
e
A.元素b位于第ⅥA族，有＋6、－2两种常见化合价
B．五种元素中，元素e的性质最稳定
C．元素c和d的最高价氧化物对应水化物的酸性：c>d
D．元素c和e的气态氢化物的稳定性：c>e
解析：选D。图中，a为稀有气体元素氦，是五种元素中最稳定的；b是氧元素，没有最高正价；c的非金属性比d弱，因此c的最高价氧化物对应水化物的酸性比d的弱；c的非金属性比e强，因此c的气态氢化物的稳定性比e强。
13．已知X、Y、Z、W是短周期主族元素，X原子最外层有6个电子，且单质在常温下为气体，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z、W同周期，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是( )
A．原子最外层电子数由多到少的顺序：Y、X、W、Z
B．原子序数由大到小的顺序：W、Y、Z、X
C．元素非金属性由强到弱的顺序：Y、W、X
D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：X、Y、W
解析：选A。X、Y、Z、W是短周期主族元素，X原子最外层有6个电子，且单质是气体，则X为O；Y为至今发现的非金属性最强的元素，则Y为F；W的单质广泛用于半导体材料，则W为Si；Z元素周期序数等于族序数，且与W同周期，则Z为Al。进而依据元素周期律知识和原子结构特点判断叙述正确与否。最外层电子数依次为6、7、3、4，则由多到少的顺序为Y、X、W、Z，A项正确；依据原子序数可知，B项错误；非金属性：F>O>Si，C项错误；简单气态氢化物的稳定性：HF>H2O>SiH4，D项错误。
14．四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。
X
Y
Z
W
请回答下列问题：
(1)元素Z位于周期表中第________周期________族。
(2)这些元素的氢化物中，水溶液碱性最强的是________________________________________________________________________
(写化学式)。
(3)X和W最高价氧化物对应水化物的酸性较强的是________(写化学式)。
(4)Y的最高价氧化物的化学式为________。
解析：根据周期表结构知，Z只能是第三周期元素，设其最外层电子数为x，则有2＋8＋x＝3x，x＝5，即Z为P元素，可以判断X是C元素，Y是N元素，W是S元素。
(1)P位于第三周期ⅤA族；
(2)元素的气态氢化物分别是CH4、NH3、PH3和H2S，水溶液碱性最强的是NH3；
(3)C和S最高价氧化物对应的水化物分别为H2CO3和H2SO4，H2SO4酸性较强；
(4)N元素最高正价为＋5价，最高价氧化物的化学式为N2O5。
答案：(1)三 ⅤA (2)NH3 (3)H2SO4 (4)N2O5
15．(2019·衡水高一月考)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。
(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，又可把氢元素放在元素周期表中的______族。
(3)元素甲是第三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)元素周期表中有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______。
解析：(1)同主族从上到下非金属性逐渐减弱，则最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，则酸性H3AsO4＜H3PO4。(2)根据最高正价与最低负价的绝对值相等，可把氢元素放在元素周期表中的ⅣA族。(3)第三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，则最外层电子数为6，处于第四周期ⅥA族，为Se元素。
答案：(1)＜ (2)ⅣA (3)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH (4)硒
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