1、第3课时元素周期表和元素周期律的应用一、元素周期表中元素金属性和非金属性的递变位于周期表中金属和非金属元素分界线上的元素(如Al、Si等)既能表现金属性，又能表现非金属性。二、元素的化合价与元素在周期表中位置的关系1主族元素的化合价：最高正化合价主族序数最外层电子数或价电子数。2非金属元素的化合价：三、元素周期表和元素周期律的应用1科学预测：为新元素的发现和预测它们的原子结构和性质提供线索。2指导其他与化学相关的科学技术研究：(1)在金属与非金属分界线附近的元素中寻找半导体材料。(2)在周期表中的非金属区域探索研制农药的材料。(3)在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。探究点一元素
2、的位置、结构、性质之间的关系 1位置、结构、性质三者关系的解读(1)原子结构元素在周期表中的位置结构位置(2)原子结构元素的化学性质最外层电子数越少，电子层数越多越易失电子，还原性越强。最外层电子数越多，电子层数越少越易得电子，氧化性越强。(3)元素在周期表中的位置原子结构和元素性质2元素周期表中的一些规律(1)每一周期排布元素的种类满足以下规律：设n为周期序数，则奇数周期中为种，偶数周期中为种。(2)同主族相邻元素的原子序数差别有以下两种情况：第A、A族，上一周期元素的原子序数该周期元素的数目下一周期元素的原子序数；第AA族，上一周期元素的原子序数下一周期元素的数目下一周期元素的原子序数。(
3、3)设主族元素的族序数为a，周期数为b，则有：a/b1时，为非金属元素，其最高价氧化物为酸性氧化物，最高价氧化物对应的水化物为酸。无论是同周期还是同主族元素中，a/b的值越小，元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性就越强；反之，a/b的值越大，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强。(4)对角线规则：沿金属元素与非金属元素分界线方向对角(左上角与右下角)的两主族元素的化学性质相似，这一规律以第二、三周期元素间尤为明显，如铍与铝的化学性质相似。(5)元素周期表中的递变规律(“三角”规律)若A、B、C三元素位于元素周期表中如图所示的位置，有关元素的各种性质均可排出顺序(
4、但D不能参与排列)。如：原子半径：CAB；金属性：CAB；非金属性：BAC。1.根据位置和性质的关系分析Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性强弱。提示：钙、铝和镁在周期表中的位置如图，故金属性CaMgAl，碱性Ca(OH)2Mg(OH)2Al(OH)3。2试分析处于如图中A、D位置的元素性质的关系。提示：周期表中处于如图A、D位置元素的原子半径比较接近，原子核对最外层电子的吸引力相近，元素的性质相近。突出的有三对：LiMg、BeAl、BSi。例1短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如下图所示，其中，T所处的周期序数与主族序数相等。请回答下列问题：(1)T的原子结构示意图为_。(2)元素
5、的非金属性(原子的得电子能力)：Q_W(填“强于”或“弱于”)。(3)W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应，生成两种物质，其中一种是气体，反应的化学方程式为_。(4)原子序数比R多1的元素的一种氢化物能分解为它的另一种氢化物，此分解反应的化学方程式是_。(5)R有多种氧化物，其中甲的相对分子质量最小。在一定条件下，2 L的甲气体与0.5 L的氧气相混合，若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留，所生成R的含氧酸盐只有一种，则该含氧酸盐的化学式是_。思路分析研究此类问题要从“位构性”的关系去分析，由元素在周期表中的相对位置和周期数与族序数的关系，推断出元素，然后运用
6、元素周期律推出有关化合物的性质及其递变规律。解析根据T在元素周期表中的相对位置及T所处的周期序数与主族序数相等，判断T必然是Al，Q是C，R是N，W是S；然后根据周期表中元素性质的变化规律和题给信息就可解决问题。其中(5)相对分子质量最小的氮的氧化物是NO,2 L的NO气体与0.5 L的氧气混合，反应生成1LNO2，剩余1L NO，NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O，由反应方程式可知，生成的含氧酸盐为NaNO2。答案(1)(2)弱于(3)S2H2SO4(浓)3SO22H2O(4)2H2O22H2OO2(或其他合理答案)(5)NaNO2甲庚七种元素在周期表中的相对位置如下，己的最高价氧化物
7、对应水化物有强脱水性，甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数。下列判断正确的是(D)A丙与戊的原子序数相差18B气态氢化物的稳定性：庚己H2SAsH3，故错误；C项，Mg单质常温下不能与水反应，故错误；D项，SiO2可作光导纤维，正确。探究点二元素推断 1推断元素的常用思路根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件，可推算原子序数，判断元素在元素周期表中的位置等，基本思路如下：2短周期元素推断题的常见突破口(1)位置与结构周期序数等于族序数两倍的元素是锂(Li)。最高正化合价等于最低负化合价绝对值三倍的元素是硫(S)。次外层电子数等于最外层电子数四倍的元素是镁(Mg)。次外层电子数
8、等于最外层电子数八倍的元素是钠(Na)。族序数与周期数相同的元素是H、Be、Al；族序数是周期数两倍的元素是碳(C)、硫(S)；族序数是周期数三倍的元素是氧(O)。只由质子和电子构成的元素是氢(H)。(2)含量与物理性质地壳中质量分数最大的元素是氧(O)，其次是硅(Si)。地壳中质量分数最大的金属元素是铝(Al)。其单质是人工制得纯度最高的元素是硅(Si)。其单质为天然物质中硬度最大的元素是碳(C)。其气态氢化物最易溶于水的元素是氮(N)，在常温、常压下，1体积水溶解700体积的NH3。其氢化物沸点最高的非金属元素是氧(O)。常温下，其单质是有色气体的元素是氟、氯(F、Cl)。所形成的化合物种
9、类最多的元素是碳(C)。在空气中，其最高价氧化物的含量增加会导致“温室效应”的元素是碳(C)。 其最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素是氯(Cl)。(3)化学性质与用途单质与水反应最剧烈的非金属元素是氟(F)。其气态氢化物与最高价氧化物对应的水化物能起化合反应的是氮(N)：NH3HNO3=NH4NO3。其气态氢化物与其低价氧化物能反应生成该元素的单质的元素是硫(S)：2H2SSO2=3S2H2O。其气态氢化物的水溶液可雕刻玻璃的元素是氟(F)。其两种同素异形体对人类生存都非常重要的元素是氧(O)。能导电的非金属单质有石墨(C)和晶体硅(Si)。能与强碱溶液作用的单质有Al、Cl2、Si：2A
10、l2NaOH2H2O=2NaAlO23H2Cl22NaOH=NaClNaClOH2OSi2NaOHH2O=Na2SiO32H2既能在CO2中燃烧又能在N2中燃烧的金属单质是镁(Mg)：CO22Mg C2MgON23MgMg3N2例2X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素，部分信息如下表所示：(1)R在元素周期表中的位置是_；R在自然界中有质量数为35和37的两种核素，它们之间的关系是_。(2)Z的单质与水反应的化学方程式为_。(3)Y与R相比，非金属性较强的是_(用元素符号表示)，下列事实能证明这一结论的是_。a常温下Y的单质呈固态，R的单质呈气态b稳定性：XRYX4c最高价氧化物对应的水化物
11、的酸性：HRO4H2YO3(4)根据表中数据推测，Y的原子半径的范围：_nmrY_nm。(5)甲、乙是上述部分元素的最高价氧化物对应的水化物，且甲乙丙水，则丙的化学式为_(写出一种即可)。思路分析(1)根据原子半径的数据，找出差距比较大的肯定不在同一周期，再根据同一周期内半径的变化规律判断元素的左右关系。(2)根据主要化合价判断元素所在的族。解析X为H，Y为Si，Z为Na，由M只有2价，则M为O，由R有1价和7价，则R为Cl，由Q只有3价，Q为金属元素，且原子半径与Na的较为接近，应与Na处于同一周期，所以Q为Al。由同周期元素原子半径的递变规律，则rClrSirAl，所以0.099 nmrS
12、ir(Al3)(用离子符号和“”“”或“abD铅位于周期表中金属和非金属的交界处，可作半导体材料2已知原子序数依次增大的A、B、C、D、E五种元素位于同一周期，下列关于该五种元素说法正确的是(D)A若D的最高价氧化物的水化物是强酸，则E一定是活泼非金属B若A的最高价氧化物的水化物是强碱，则C一定是活泼金属C若B是金属元素，则C一定也是金属元素D若C是非金属元素，则D一定也是非金属元素解析：同周期元素，随着原子序数的递增，非金属性增强，最高价氧化物的水化物酸性增强，金属性减弱，最高价氧化物的水化物碱性减弱。A项中D是活泼非金属，E可能是稀有气体元素，所以A项不正确；B项中只能说明A是活泼金属，位
13、于A之后的C元素，可能是金属，也可能是非金属，所以B项不正确；同样C项也不正确。3如图所示，元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是 (C)A虚线左下方的元素均为非金属元素B紧靠虚线两侧的元素都是具有金属性和非金属性的金属元素C可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)D可在虚线的右上方，寻找耐高温材料解析：A项，虚线左下方的元素均为金属元素，错误；B项，紧靠虚线两侧的元素不一定都是金属元素，如硅是非金属元素，错误；C项，元素周期表中的金属元素和非金属元素分界线附近的元素往往都既具有金属性，也具有非金属性，可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)，正确；D项，
14、在过渡元素中可寻找耐高温材料，在非金属元素中寻找制农药的元素，错误。4W、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(D)AX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：YZC对应简单离子半径：XWDY的氧化物能与X的最高价氧化物对应的水化物反应解析：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
15、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：ZY，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：WX，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反应，D正确。5.短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，下列说法正确的是(D)AX、Y、Z三种元素中，X的非金属性最强BY氢化物的稳定性比Z的氢化物弱CY的最高正化合价为7价DX单质的熔点比Z的低解析：由题目信息(短周期图示位置关系)，可确定X、Y、Z三种元素分别为He、F、S。A项中，非金属性最强的是F；B项中，
16、HF比H2S更稳定；C项中，元素F无正化合价；D项中，因常温常压下He为气体，S为固体，故D正确。619世纪中叶，门捷列夫总结了如下表所示的元素化学性质的变化情况。请回答：(1)门捷列夫的突出贡献是C(填字母，下同)。A提出了原子学说B提出了分子学说C发现了元素周期律D发现了能量守恒定律(2)该表变化表明CD。A事物的性质总是在不断地发生明显的变化B元素周期表中最右上角的氦元素是非金属性最强的元素C第A族元素的金属性肯定比同周期第A族元素的金属性强D物质发生量变到一定程度必然引起质变解析：(1)门捷列夫的突出贡献是发现了元素周期律，并根据元素周期律制得第一个元素周期表。(2)A项，同主族元素的
17、性质是相似的，同周期元素的性质是递变的，错误；B项，氦是稀有气体元素，非金属性最强的是氟，错误；D项，随着原子序数的递增，同周期元素由金属变化到非金属，同主族由非金属变化到金属，即由量变引起质变，正确。7根据元素周期表120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7种，金属性最强的元素与氧气反应生成的化合物K2O、K2O2(KO2也可以)(填两种化合物的化学式)；(2)最高正化合价最高的元素是氯(或Cl)，其最高正化合价为7价。(3)单质既能与HCl反应，又能与NaOH反应的是Al，其最高价氧化物对应水化物具有两性(填“酸性”“碱性”或“两性”)。(4)第三周期中，原子半径
18、最大的是(稀有气体元素除外)Na；(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性NH3大于SiH4(填化学式)。解析：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，钾与氧气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(稀有气体除外)，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：NPSi，故NH3的稳定性大于SiH4的稳定性。8.A、B、C、D四种元素在周期表中分别处于元素X的四周(如图)，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所处的族中最小的。试回答下列问题：(1)写出各元素的符号：A Si、B N、C S_、D As、X P。(2)写出C、D、X最高价氧化物对应水化物的化学式，并按酸性由强到弱的顺序排列：H2SO4H3PO4H3AsO4。(3)写出A、B、X气态氢化物的化学式，并按稳定性由强到弱的顺序排列：NH3PH3SiH4。解析：五种元素中B应是它所处的族中原子半径最小的，又X元素的最高价氧化物的化学式为X2O5，X显5价，处于A族，B应为N，X为P，其他元素即可推出。