【化学】人教版必修2同步精练精析：1.2.3元素周期表和元素周期律的应用(人教版必修2).doc

1.2.3元素周期表和元素周期律的应用
【典例导悟】
【典例】（2008·海南高考改造题）根据元素周期表1～20号元素的性质和递变规律，回答下列问题。
（1）属于金属元素的有______种，金属性最强的元素与氧反应生成的化合物______ （填两种化合物的化学式）；
（2）最高正化合价最高的元素是______ ，其最高正化合价为______ 。
（3）单质既能与HCl反应，又能与NaOH反应的是______ ，其最高价氧化物对应水化物具有______ （填“酸性”、“碱性”或“两性”）。
（4）第三周期中，原子半径最大的是（稀有气体元素除外） ______ ；
（5）推测Si、N最简单氢化物的稳定性_____大于______ （填化学式）。
【规范解答】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，钾与氧反应生成的化合物有K2O、K2O2、KO2；（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，原子半径逐渐减小，故第三周期中，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。
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
【变式训练】（多选）下列叙述中，错误的是（　）
A.H2S、H2O、HF的稳定性依次增强
B.RbOH、KOH、Mg（OH）2的碱性依次减弱
C.Ca、Mg、Na的还原性依次减弱
D.H2SiO3、H2CO3、H2SO4的酸性依次增强
【解析】选C。依据元素周期律，非金属性F＞O＞S，所以氢化物的稳定性为HF＞H2O＞H2S，A正确；金属性Rb＞K＞Mg，所以碱性：RbOH＞KOH＞Mg（OH）2，B正确；依据金属活动顺序表，还原性Ca＞Na＞Mg，C错；非金属性S＞C＞Si，所以酸性H2SO4＞H2CO3＞H2SiO3，D正确。
【学业达标训练】
1.（2009·郑州高一检测）下列关于元素周期律的叙述正确的是（　）
A.随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现
B.元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化
C.随着原子序数的递增，元素的最高正价从+1到+7，负价从-7到-1重复出现
D.元素性质的周期性变化是指原子核外电子排布的周期性变化、原子半径的周期性变化及元素主要化合价的周期性变化
【解析】选B。第一周期元素原子最外层电子数是从1到2，A错；元素的负价是从-4到-1重复出现，C错；元素的性质是指主要化合价、金属性、非金属性等，而不是指原子核外电子排布及原子半径，D错。
2.下列各组元素性质的递变情况中，错误的是（　）
A.Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多
B.P、S、Cl元素的最高正化合价依次增大
C.B、C、N、O、F的原子半径依次增大
D.Li、Na、K、Rb元素的金属性依次增强
【解析】选C。同周期元素随着原子序数的递增，原子最外层电子数依次增加，原子半径逐渐减小，元素的最高正化合价依次增大，故A、B正确，C错误；同主族元素，随着原子序数的递增，金属性依次增强，D正确。
3.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。Li、Na、K同主族，从上到下电子层数依次增多，A正确；同周期从左到右非金属性依次增强，B正确；K比Na容易失电子，K的还原性比Na强，C错；O与S都是ⅥA族元素，O的非金属性强于S，D正确。
4.下列说法正确的是（　）
A.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数
B.非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C.最外层有2个电子的原子都是金属原子
D.最外层有5个电子的原子都是非金属原子
【解析】选A。非金属的价电子就是最外层电子，所能失去的电子数就是最外层电子数，所以最高正价不超过该元素原子的最外层电子数，A正确；非金属的最低负化合价其绝对值等于使该元素原子最外层达到8电子稳定结构时所需电子数目，B错；最外层有2个电子的原子不一定是金属原子，比如He,C错；最外层有5个电子的原子也可能是第ⅤA族的金属原子，不一定是非金属，D错误。
5.下列关于元素周期律和元素周期表的论述中正确的是（　）
A.同一主族的元素从上到下单质熔点逐渐升高
B.元素周期表是元素周期律的具体表现形式
C.同一周期从左到右，元素原子半径逐渐增大
D.非金属元素的最高正化合价等于它的负化合价的绝对值
【解析】选B。A项，碱金属元素从上到下单质熔点逐渐降低；C项，同周期从左到右，元素原子半径逐渐减小；D项，第ⅣA族元素的最高正化合价才等于它的负化合价的绝对值。
6.R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素，下列说法一定正确的是（m、n均为正整数）（　）
A.若R（OH）n为强碱，则W（OH）n+1也为强碱
B.若HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素
C.若Y的最低化合价为-2，则Z的最高正化合价为+6
D.若X的最高正化合价为+5，则五种元素都是非金属元素
【解析】选B。同一短周期元素，随着原子序数的递增，元素的金属性依次减弱，形成的最高价氧化物对应的水化物的碱性依次减弱，A错；X元素的氧化物对应的水化物HnXOm是强酸，说明X是活泼非金属，而Y与X在同一周期且位于X的右边，Y的非金属性比X的非金属性更强，因此B正确；当Y为O时，Z为F，F没有正价，当Y为S时，Z为Cl，Cl的最高正化合价为+7，因此C错；当Y在第三周期时，X为P， R为Al是金属元素，D错。
7.对于元素周期表，下列叙述中不正确的是（　）
A.在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素
B.在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素
C.在金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素
D.周期表中位置靠近的元素性质相近
【解析】选C。制备新型农药材料的元素，应在非金属元素区寻找，如F、Cl、S、P、As等。
8.（2008·江苏高考）下列排列顺序正确的是（　）
①热稳定性：H2O>HF>H2S
②原子半径：Na>Mg>O
③酸性：H3PO4>H2SO4>HClO4
④结合质子能力：OH->CH3COO->Cl-
A.①③　　B.②④　　C.①④　　D.②③
【解析】选B。因O、F位于同一周期，且非金属性依次增强，则热稳定性HF>H2O，故①不正确；因Na、Mg位于同一周期，O原子比Na、Mg原子少一个电子层，且原子序数依次增大，故其原子半径Na>Mg>O，所以②正确；因P、S、Cl属同一周期元素，且原子序数依次增大，则其最高价含氧酸的酸性依次增强，即H3PO4<H2SO4<HCLO4，故③不正确；因给出H+ 的能力HCl>CH3COOH>H2O，则结合质子的能力OH->CH3COO->Cl-，故④正确。
9.(1)X元素的原子核外有2个电子层，其中L层有5个电子，该元素在周期表中的位置为______，其气态氢化物的化学式为______ ，最高价氧化物的化学式为______ ，
该元素最高价氧化物对应水化物的化学式为______ 。
（2）R为1～18号元素中的一种非金属元素，若其最高价氧化物对应水化物的化学式为HnROm，则此时R元素的化合价为______ ，R原子的最外层电子数为______ ，其气态氢化物的化学式为______ 。
【解析】（1）由X元素的原子结构可知，X为氮元素，其气态氢化物的化学式为NH3，其最高价氧化物的化学式为N2O5，该元素最高价氧化物对应水化物的化学式为HNO3。
（2）R元素的化合价为+（2m-n），则R原子的最外层电子数为2m-n，其气态氢化物的化学式为H8-2m+nR。
答案：（1）第二周期，第ⅤA族　　NH3　　N2O5　　HNO3
（2）+（2m-n）　　2m-n　　H8-2m+nR
10.（2009·徐州高一检测）用“＞”或“＜”回答下列问题：
（1）酸性：H2CO3_____H2SiO3，
H2SiO3 _____ H3PO4。
（2）碱性：Ca（OH）2 ______ Mg（OH）2，
Mg（OH）2 ______ Al（OH）3。
（3）气态氢化物稳定性：H2O _______ H2S，
H2S _______ HCl。
（4）还原性：H2O _______ H2S，H2S _______ HCl。
（5）酸性：H2SO4 ______ H2SO3，HClO4 _____ HClO。
从以上答案中可以归纳出：
①元素的非金属性越强，其对应的最高价氧化物的酸性越_______ 。
②元素的金属性越强，其对应最高价氧化物水化物的碱性越_______ 。
③元素_______性越强，其对应气态氢化物的稳定性越_______ 。
④元素非金属性越强，其气态氢化物的还原性越_______ 。
⑤同种非金属元素形成的含氧酸，成酸元素价态越高，其酸性也越_______。
【解析】（1）可根据非金属性强弱判断对应酸的酸性强弱；（2）金属性强弱顺序为：Ca＞Mg＞Al，所以碱性强弱顺序为：Ca(OH)2＞Mg(OH)2＞Al(OH)3；（3）非金属性：O＞S、Cl＞S，所以氢化物稳定性：H2O＞H2S、HCl＞H2S；（4）还原性H2O＜H2S，H2S＞HCl；（5）酸性：H2SO4＞H2SO3，HClO4＞HClO；
答案：（1）＞　　＜　（2）＞　　＞　（3）＞　　＜（4）＜　　＞　（5）＞　　＞　　①强　　②强　
③非金属　　强　　④弱　　⑤强
【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.（2009·苏州高一检测）科学家预测原子序数为114号的元素的原子，具有相当的稳定性，它的位置在第七周期第ⅣA族，称为类铅。关于它的性质，预测错误的是（ 　）
A.它的最外层电子数为4
B.它的金属性比铅强
C.它有7个电子层
D.它的最高价氧化物对应的水化物是强酸
【解析】选D。由题意知114号元素在第ⅣA族中铅的下面，所以它最外层有4个电子，有7个电子层，金属性比铅强，最高价氧化物对应水化物应显碱性，A、B、C正确，D错误。
2.有a、b、c、d四种元素，a、b为同周期元素，c、d为同主族元素。已知a的阳离子和d的阴离子具有相同的电子层结构。b的阴离子和c的阴离子电子层结构相同。且c离子的电荷数大于b离子。则下列说法正确的是（　）
①原子序数d＜b＜c＜a　　　②原子序数d＜a＜c＜b
③原子序数d＜a＜b＜c　　　④离子半径b＞c＞d＞a
⑤离子半径b＞c＞a＞d　　　⑥离子半径c＞b＞d＞a
A.③④　　　B.②⑥　　　C.①⑤　　　D.②④
【解析】选B。本题考查元素原子结构与元素在周期表中位置的关系。根据题意可知，a、b、c、d四种元素在周期表中的相对位置为。又因为电子层结构相同的微 粒，原子序数越大，半径越小（稀有气体元素除外）；同一主族元素由上至下原子半径逐渐增大，同一周期元素，原子序数越大，半径越小，所以原子序数d＜a＜c＜b，离子半径c＞b＞d＞a。
3.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倍或者是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的金属性小于Na的金属性
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
【解析】选B。因X、Y、Z为短周期元素。X与Y、Z处于相邻周期，Z的最外层电子数是X内层电子数的3倍或者是Y原子最外层电子数的3倍，故X位于第二周期，Y、Z位于第三周期，且Y、Z的最外层电子数分别为2、6，又X、Y、Z原子最外层电子数之和为13，则X的最外层电子数为5，所以X、Y、Z分别为N、Mg、S。X的氢化物是氨气，其水溶液呈碱性，A项错误；Z的氢化物为H2S，其水溶液在空气中久置会变浑浊：2H2S+O2====2S↓+2H2O，C项错误；X和Z的最高价氧化物对应的水化物分别是硝酸和硫酸，都是强酸，D项错误。
4.（2008·广东高考）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素
③第二周期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三周期ⅡA族
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
【解析】选C。因为原子序数为15的元素是磷元素，其最
高化合价为+5价，所以①错；按元素周期律，同一周期从左到右主族元素非金属性逐渐增强，②正确；碳元素 有等几种同位素，其核电荷数都为6，但中 子数不惟一，故③错；原子序数为12的元素为镁元素，它 位于第三周期ⅡA族，④正确，故选C。
5.（思维拓展题）对四种金属G、L、M、R进行如下实验：

根据表中所给实验结果，判断这四种金属活动性由强到弱的次序正确的是（　）
A.L、G、R、M　　　　B.G、L、M、R
C.L、G、M、R　　　　D.L、R、G、M
【解析】选C。L和冷水反应，而G不与冷水反应，活动性L>G，L、G与盐酸反应，而M、R与盐酸不反应，活动性L、G比M、R的强，M与Rn+ 的水溶液反应，知活动性：M>R，所以四种金属的活动性为：L>G>M>R。
二、非选择题（本题包括2小题，共30分）
6.（14分）在第三周期元素中，置换氢能力最强的元素的符号为_____ ；化学性质最稳定的元素的符号是____ ；最高价氧化物的水化物酸性最强的酸的化学式是_____ ；碱性最强的碱的化学式是_____ ；显两性的氢氧化物的化学式是_____ ；该两性氢氧化物与盐酸、NaOH溶液分别反应的离子方程式是_____________、 ___________ ；
原子半径最大的金属元素的名称是_____ ，离子半径最小的离子的结构示意图为_____ 。
【解析】第三周期中的元素共有8种：Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar。置换氢能力最强的是Na，化学性质最稳定的是Ar；Cl的非金属性最强，所以HClO4的酸性最强；碱性最强的是NaOH；Al(OH)3显两性；原子半径最大的是Na，离子半径最小的为Al3+。
答案：Na　　Ar　　HClO4　　NaOH　　Al(OH)3
Al(OH)3+3H+ ====Al3+ +3H2O
Al(OH)3+OH- ==== +2H2O　　钠
［实验·探究］
7.（16分）现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：

（1）元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是______（用元素符号表示），元素Z的离子结构示意图为______ 。
（2）元素Y与氢元素形成一种离子 则检测溶液中存
在该离子的方法是______ 。
（3）写出Z元素最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式： ______ 。
（4）元素X与元素Y相比，非金属性较强的是______ （用元素符号表示），下列表述中证明这一事实的是_____ 。
a.常温下X的单质和Y的单质状态不同
b.Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的最高价氧化物对应的水化物的酸性强
c.X与Y形成的化合物中X元素呈正价态
（5）探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。X、Y、Z三种元素的单质中化学性质明显不同于其他两种单质的是______ （用元素符号表示），理由______。
【解析】根据X元素的核外电子排布特点可知是碳元素；Y的氢化物水溶液显碱性且单质是双原子分子，则Y必是氮元素；Z元素是第三周期简单离子中半径最小的，由于同周期元素的离子半径分成两种情况，阳离子半径依次减小，阴离子半径也是依次减小，但是阴离子半径明显比阳离子半径大很多，因此Z元素必定是第三周期的金属元素铝。其他内容可据题目要求逐一解决。
答案：(1)　
(2)向溶液（或待测液）中加入NaOH溶液后加热，能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明溶液中存在该离子，反之，不存在该离子
（3）Al(OH)3+OH- ==== +2H2O
(4)N　　b、c　　(5)Al　　具有金属性