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1.3.2预测同主族元素的性质
【知能创新导学】
【典例导悟】
【典例1】下列说法正确的是
A.SiH4比CH4稳定
B.O2-半径比F-的小
C.Na与Cs属于第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na的强
D.P和As属于第ⅤA族元素，H3PO4酸性比H3AsO4的弱
【规范解答】选C
【变式训练】（2010·宜宾高一检测）碱性介于KOH和
Mg（OH）2之间的氢氧化物是（ ）
A.RbOH B.Al（OH）3
C.LiOH D.NaOH
【解析】选D。氢氧化物的碱性要介于KOH和Mg（OH）2之间，则该氢氧化物对应的金属元素的金属性介于K和Mg之间，只有D项符合。
【典例2】短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增，其原子的最外层电子数之和为13。X与Y、Z位于相邻周期，Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者Y原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是
A.X的氢化物溶于水显酸性
B.Y的氧化物是碱性氧化物
C.Z的氢化物的水溶液在空气中存放不易变质
D.X和Z的最高价氧化物对应的水化物都是弱酸
【变式训练】（2010·启东高一检测）X、Y、Z是主族的三种非金属元素，它们在周期表中的位置如下表所示。试回答：
X元素单质的化学式是 _________ 。
（2）Y元素的原子结构示意图是 _________ 。
（3）Z元素的名称是 _______ ；从元素原子得失电子的角度看，Z元素具有 ________ 性；若从Z元素在周期表中所处位置看，它具有这种性质的原因是 ________。
【解析】X、Y、Z是主族的三种非金属元素，则X、Y、Z分别为F、S、As。因为，若Z为第ⅣA族，则Z为金属，不符合。As处于金属元素与非金属元素分界线处，既具有金属性，又具有非金属性。
答案：（1）F2 （2）
(3)砷 金属性和非金属 处于元素周期表金属元素与非金属元素交界线附近
【学业达标训练】
1.下列关于主族元素的说法中错误的是（ ）
A.同主族元素原子序数递增，元素原子失电子能力逐渐增强
B.同主族元素原子序数递增，单质氧化性逐渐增强
C.同主族元素原子最外层电子数都相同
D.同主族元素的原子半径，随原子序数增大而逐渐增大
【解析】选B。同主族元素随原子序数的递增，非金属单质的氧化性逐渐减弱，金属单质的还原性逐渐增强。
2.如图是元素周期表的一部分，关于图中阴影部分元素的说法中，正确的是（ ）
A.N元素为第1周期元素
B.PH3的稳定性比H2S强
C.该纵行元素的最高价氧化物对应的水化物化学式均为H3RO4
D.H3AsO4的酸性比H3PO4弱
【解析】选D。A项，N元素为第2周期元素；B项，PH3的稳定性比H2S弱；C项，该纵行为第ⅤA族元素，最外层电子数均为5个，最高正价为+5价，但最高价氧化物的水化物的化学式表达不完全一样，如HNO3、H3PO4、H3AsO4，而Sb、Bi为金属，其最高价氧化物的水化物为碱的形式。
3.1898年，居里夫人经过一段漫长、枯燥而又艰苦的工作，终于从数吨沥青铀矿石中提炼出一小撮放射性粉末，并分离出了两种放射性元素钋和镭，其中镭是元素周期表中第7周期ⅡA族的元素。下列关于镭的性质描述中不正确的是（ ）A.在化合物中呈现+2价
B.氢氧化物呈两性
C.单质能够与水剧烈反应放出氢气
D.碳酸盐难溶于水
【解析】选B。由于处于ⅡA族，根据主族序数=最高正价，故A对；同一主族元素从上到下其金属性增强，由于钙与水反应放出氢气，可以推测C对，其氢氧化物呈现出比氢氧化钙更强的碱性，而不能呈两性，故B错；由于MgCO3、CaCO3、BaCO3均难溶于水，可以推测D对。
4.X、Y是元素周期表ⅦA族中的两种元素。下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是（ ）
A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B.X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低
C.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定D.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
【解析】选C。气态氢化物稳定性越强，则对应元素的非金属性越强。
5.（2010·新余高一检测）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2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。A项同主族元素核电荷数增大，电子层数增多；B项同周期元素从左到右非金属性增强；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（失电子能力）增强。
6.在元素周期表中的金属元素和非金属元素的分界线附近可以找到（ ）
A.耐高温材料 B.新型农药材料
C.半导体材料 D.新型催化剂材料
【解析】选C。欲寻求新的催化剂和制造耐高温、耐腐蚀的合金材料，应对元素周期表中的过渡元素进行研究；农药多数为含Cl、P、S、N、As等元素的化合物；半导体材料都是周期表中金属元素与非金属元素分界线处的元素。
7.有X、Y两种元素，原子序数≤20，X的原子半径小于Y，且X、Y原子的最外层电子数相等（选项中m、n均为正整数）。下列说法正确的是( )
A.若X(OH)n为强碱,则Y(OH)n也一定为强碱
B.若HnXOm为强酸,则X的氢化物溶于水一定显酸性
C.若X元素形成的单质是X2,则Y元素形成的单质一定是Y2D.若Y的最高正价为+m,则X的最高正价一定为+m
【解析】选A。X、Y原子的最外层电子数相同，且原子序数≤20，说明X、Y为同一主族的元素，又X的原子半径小于Y，说明在周期表中X位于Y的上方。A项，若X（OH）n为强碱，则X为金属元素，根据同主族元素性质的递变规律，Y也为金属元素，且Y元素原子的失电子能力要强于X元素原子，Y（OH）n应该比X（OH）n 的碱性更强；B项，若当HnXOm为HNO3时，氮元素的氢化物NH3溶于水显碱性；C项，若X为氧时，Y元素为硫，形成的单质不是S2；D项，若Y元素为氯，则X为氟，氯元素的最高正价为+7价，但氟元素无正价。
8.（思维拓展题）某同学想通过实验探究硫和碳得电子能力的强弱，通过比较它们最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来验证，设计了如图实验。
完成下列问题：
（1）仪器a的名称是 _______，应盛放下列药品中的 _______ 。
A.稀硫酸 B.亚硫酸
C.氢硫酸 D.盐酸
（2）仪器b的名称是 _______，应盛放下列药品中的_______ 。
A.碳酸钙 B.硫酸钠
C.氯化钠 D.碳酸钠
（3）仪器c中应盛放的样品是 ______ ，如果看到的现象是 ______，证明b中反应产生了______ ，即可证明____比 ____ 酸性强，得电子能力比强，b中发生反应的离子方程式为 ________ 。
【解析】要证明S比C的得电子能力强，只需证明酸性
H2SO4＞H2CO3即可，可利用复分解反应中强酸制弱酸的原理，即可利用H2SO4+Na2CO3 ===== Na2SO4+H2O+CO2↑来验证，不可用CaCO3，因为H2SO4与CaCO3反应生成微溶的CaSO4使反应难以进行。
答案：（1）分液漏斗 A
（2）圆底烧瓶 D
（3）澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 CO2 H2SO4 H2CO3 S C +2H+ ===== CO2↑+H2O
9.A、B、C、D四种元素在周期表中分别处于元素X的四周（如下表），已知X元素最高价氧化物的化学式为X2O5，且五种元素中有一种元素的原子半径是它们所处的同族中最小的（稀有气体除外）。试确定：
（1）写出各元素的符号：
A._______ ，B.________，C._______，D._______，
X._______ 。
（2）写出C、D、X最高价氧化物对应水化物的化学式，并排列酸性由强到弱的顺序 __________________________________________。
（3）写出A、B、X气态氢化物的化学式，并排列稳定性由强到弱的顺序
__________________________________________。
（4）A、X、C三种元素的常见氧化物中，其中的一种跟水反应后可生成一种具有还原性的不稳定的二元酸，该酸的化学式是 ________ ；1 mol X的氧化物在加热时跟水反应的产物需要用 ________ mol氢氧化钠才能完全中和。
【解析】X元素的最高价氧化物为X2O5，其最高化合价为+5，X为第ⅤA族。由五种元素中有一种元素原子半径是同主族中最小的和五种元素的位置关系确定，这一元素为B，是第2周期元素N。由此展开得到A为Si，C为S，D为As，X为P。其中C、D、X的得电子能力：S＞P＞As，所以酸性H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4，A、B、X的得电子能力：N＞P＞Si，所以氢化物的稳定性为NH3＞PH3＞SiH4。C的氧化物与水反应生成具有还原性的不稳定的二元酸，该酸应为H2SO3，该氧化物是SO2。1 mol P2O5与热水反应生成2 mol H3PO4，需用6 mol NaOH中和。
答案：（1）Si N S As P
（2）H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4
（3）NH3＞PH3＞SiH4 （4）H2SO3 6
【素能综合检测】
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1.有下列结论：①微粒半径：S2-＞Cl＞S＞F；②氢化物的稳定性：HF＞HCl＞H2S＞H2Se；③离子的还原性：S2-＞Cl-＞Br-＞I-;④氧化性：Cl2＞S＞Se＞Te；⑤酸性：H2SO4＞HClO4＞H2SeO4;⑥非金属性：F＞Cl＞S＞Se。其中正确的是（ ）
A.②④⑥ B.①③④
C.只有① D.只有⑥
【解析】选A。微粒半径：S2-＞S＞Cl＞F,①错；得电子能力：F＞Cl＞S＞Se，②对、⑥对；元素非金属性：Cl＞Br＞I＞S,则离子的还原性：S2-＞I-＞Br-＞Cl-，③错；由得电子能力：Cl＞S＞Se知，酸性：HClO4＞H2SO4＞H2SeO4,⑤错；综合分析，②④⑥对，故选A。
2.短周期元素A、B、C的原子序数依次递增，它们的原子最外层电子数之和为10，A与C同主族，B原子的最外层电子数等于A原子的次外层电子数，则下列叙述正确的是（ ）
A.原子半径：A＜B＜C
B.A的氢化物稳定性弱于C的氢化物稳定性
C.三种元素的最高价氧化物对应水化物均可由化合反应得到
D.高温下，A单质能置换出C单质
3.下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是（ ）
①原子序数为15的元素的最高化合价为+3
②ⅦA族元素是同周期中非金属性最强的元③第2周期ⅣA族元素的原子核电荷数和中子数一定为6
④原子序数为12的元素位于元素周期表的第3周期ⅡA族
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
4.（2010·新余高一检测）某主族元素的原子最外层只有一个电子，核外共有五个电子层，下列描述正确的是（ ）
A.其单质在常温下与水反应不如钠剧烈
B.其原子半径比钾原子半径小
C.其氢氧化物的水溶液不能使氢氧化铝溶解
D.其碳酸盐易溶于水
【解析】选D。核外有五个电子层，最外层只有一个电子，说明该元素位于第5周期第ⅠA族，即为Rb元素。Rb与水反应比钠剧烈；其原子半径比钾大；其氢氧化物为强碱，能溶解氢氧化铝；由Na2CO3、K2CO3易溶于水推测Rb2CO3易溶于水。
5.如图是周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元
素原子核外电子数之和等于B原子的质量数。B原子
核内的质子数和中子数相等。下列叙述不正确的是（ ）
A.三种元素的原子半径大小顺序是：B>C>A
B.A元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
C.B元素的氧化物、氢化物的水溶液都呈酸性
D.C元素是得电子能力最强的元素【解析】选A。据三种元素位置可知，它们应该是第2、3周期的元素。设A与C之间的元素的核电荷数为n，据题意：n+1+n-1+n+8=2（n+8）,n=8，那么A为N，B为S，C为F；因此A选项错误，因为原子半径S>N>F二、非选择题（本题包括3小题，共30分）
6.（12分）（2010·衡水高一检测）下表为元素周期表的一部分，用化学式或元素符号回答下列问题：
（1）11种元素中化学性质最不活泼的是 ______。
（2）①②⑤中，最高价氧化物的水化物，碱性最强的是（填化学式）_______ 。
（3）①③⑤⑦⑧中形成的简单离子，半径由大到小的顺序是 ________。
（4）元素⑦的氢化物常温下和元素②的单质反应的离子方程式是 ___________。该氢化物与元素⑧的单质反应的离子方程式是 ______________ 。
（5）④和⑨两元素形成化合物的溶液和元素⑧的单质反应的离子方程式为 _________（6）⑤的氧化物和①的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式为_________。
（7）⑦⑧三种元素形成的气态氢化物最稳定的是_____。
【解析】据元素在周期表中的位置可知，①为Na，②为K，③为Mg，④为Ca，⑤为Al，⑥为C，⑦为O，⑧为Cl，⑨为Br，⑩为Ne，为F。
化学性质最不活泼的是稀有气体⑩Ne；微粒半径比较时依据两点：若电子层数相同，则核电荷数越大的半径越小，若电子层数不同，电子层数越多，半径越大。
答案：(1)Ne (2)KOH
(3)Cl-＞O2-＞F-＞Na+＞Mg2+ >Al3+
（4）2K+2H2O =====2K++2OH-+H2↑
Cl2+H2O ====H++Cl-+HClO
(5)Cl2+2Br- ====2Cl-+Br2
(6)2OH-+Al2O3+3H2O =====2［Al（OH）4］-
(7)HF
7.(8分）A、B、C、X均为中学化学中常见纯净物或其溶液，它们之间有如下转化关系（副产物已略去）
（1）若X是强氧化性单质，A是非金属元素的氢化物，则A可能是______，它们的稳定性由强到弱的顺序是____。
（2）若A是一种溶液，其溶质由三种不同短周期元素构成，这三种元素有两种处于同一主族，且三种元素原子的最外层电子数之和为8，则A的化学式为 _______；
若X为一种18电子的分子，则C的化学式为 ________。
【解析】（1）X应是O2，A可能是NH3（B为NO，C为NO2）、CH4（B为CO，C为CO2）、H2S（B为SO2，C为SO3）；其稳定性顺序为NH3＞CH4＞H2S。
（2）A含同一主族的两元素，若设两元素的最外层电子数为1，则由三种元素原子最外层电子数之和为8可求得另一元素原子最外层电子数为6，由此推断A物质为NaOH，则X可能为SO2（或CO2）、H2S或AlCl3等。18电子的X为H2S，则C为NaHS。
答案：（1）NH3、 CH4、 H2S NH3>CH4>H2S
（2）NaOH NaHS
［实验·探究］
8.（10分）某学生在做同主族元素性质递变规律的实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关的实验现象。现在请你帮助该学生整理并完成实验报告。
(1)实验目的：探究同一主族元素性质的递变规律。 (2)实验用品：[
药品：新制氯水、新制溴水、溴化钠溶液、碘化钠溶液、
四氯化碳。
(3)实验内容（在下表横线中填写相关内容）：
(4)实验结论：_________ 。
(5)问题和讨论：
①上述两个实验中发生的反应的离子方程式分别为 _______、_________ 。
②请用结构理论简单说明得出上述结论的原因
_________________________________________。
③由于氟单质过于活泼，所以很难设计出一个简单的实验来验证其氧化性的强弱。试列举两项事实说明氟的非金属性比氯强：________、___________。
【解析】向NaBr溶液中加入氯水，发生的反应：层，上层近无色，下层呈橙红色。向NaI溶液中加入溴水，发生的反应：
Br2+2I-====I2+2Br-，证明氧化性：Br2＞I2;再加入CCl4后，振荡静置，溶液分层，上层近无色，下层呈紫红色。两个实验说明：同主族元素从上到下原子的得电子能力逐渐减弱。
答案：(3)①橙红 ②紫红
(4)同一主族元素从上到下原子的得电子能力逐渐减弱
(5)①Cl2+2Br-==== Br2+2Cl- 2I-+Br2====2Br-+I2
②同一主族元素，各元素最外层电子数相同，但从上到下，电子层数依次增多，原子半径依次增大，原子得电子能力逐渐减弱
③HF的稳定性比HCl强HClO4是酸性最强的含氧酸，而氟不存在HFO4 F2能置换出水中的氧，而Cl2不能置换出水中的氧（任答两项，其他合理答案也可）
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