4.2.2 元素周期表和元素周期律的应用-【优化探究】2025-2026学年高中化学必修第一册同步导学案配套课件 人教版（2019）双选

优化探究 第四章　物质结构　元素周期律 第二节　元素周期律 第2课时　元素周期表和元素周期律的应用 任务一　金属元素与非金属元素在元素周期表中的分布及性质规律 任务二　元素周期表和元素周期律的应用 课时作业　巩固提升 任务一　金属元素与非金属元素在元素周期表中的分布及性质规律 1.元素周期表的分区与元素的金属性和非金属性的变化规律 (1)请写出图中下列字母所示内容:b 　　　　;c 　　　　;d　　　　　　;e　　　　,体会元素周期表是如何分区的,完成下列问题:  ①第二、三、四、五、六周期除过渡元素外,依次有　　　　　　　种金属元素,有　　　　　　　　种非金属元素(含稀有气体元素);过渡元素都是　　　　元素。  ②分界线附近元素的性质:既表现　　　　(填“金属”或“非金属”,下同)元素的性质,又表现　　　元素的性质。同一周期,分界线左侧是　　　元素,右侧是　　　　　　元素,同一主族,分界线上面是　　　　元素,下面是　　　　元素。  Al　 Si　 非金属　 金属 2、3、4、5、6 6、5、4、3、2 金属　 金属　 非金属 金属　 非金属 非金属　 金属 (2)请写出图中下列字母所示内容:a　　　　;f　　　　;g　　　　; h　　　　。总结元素周期表中,元素金属性、非金属性的变化规律:  ①同周期主族元素从左到右金属性逐渐　　　,非金属性逐渐　　　。  ②同主族元素从上到下金属性逐渐　　　　,非金属性逐渐　　　　。  增强　 增强　 增强　 增强　 减弱　 增强　 增强 减弱 2.元素的化合价与元素在周期表中位置的关系 (1)主族元素的价电子:原子的　　　　电子。  (2)化合价规律(O、F除外) ①一般同主族元素的最高正价、最低负价分别相同; ②主族元素:最高正化合价=　　　　　=　　　　　 　 　　;  ③非金属元素:最高正化合价+|　　　　　　　　|=8 (H除外)。  最外层 族序数 最外层电子(价电子)数 最低负化合价 1.元素周期表中非金属性最强的元素是　　(填元素符号,下同),金属性最强的元素是　　(不考虑放射性元素)。  短周期中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是　　,碱性最强的是　　,氢化物最稳定的是　　　　。  F Cs Cl Na F 2.F元素没有正价的原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________ 在元素周期表中,F元素的非金属性最强,与其他元素形成化合物时,F吸引电子的能力比其他元素都强,因此F元素都显负价,没有正价。 3.根据元素周期表和元素周期律,互相交流讨论,填写表中空白: 元素名称及符号 溴(Br) 原子序数 35 是金属还 是非金属 　　  原子结构 示意图   最高正价 　  最低负价 　  最高价 氧化物 　　  最高价氧化物 对应的水化物 　　  酸性 HClO4　　HBrO4　　H2SeO4  稳定性 H2Se　　HBr　　HCl  还原性 Se2-　　Br-　　Cl-  非金属 +7　 -1　 Br2O7　 HBrO4　 >　 >　 <　 <　 >　 > 1.易错辨析 (1)金属元素只表现金属性,非金属元素只表现非金属性。 (　　) (2)氟元素非金属性最强,所以其最高价氧化物对应的水化物的酸性最强。 (　　) (3)原子最外层电子数大于3且小于8的元素一定是非金属元素。 (　　) (4)最外层电子数是2的元素,最高正化合价一定是+2价。 (　　) (5)第二周期元素的最高正化合价等于它的主族序数。 (　　) × × × × × 2.下列元素最高正化合价依次增大的是(　　) A.Al、Si、P、Cl　　　　　　　 B.C、N、O、F C.Si、P、S、Se D.Si、Al、Mg、Na A B项中O没有最高正化合价,F没有正化合价,错误;C项中S和Se的最高正化合价相同,错误;D项中最高正化合价依次减小,错误。 3.已知某原子最外层有7个电子,下列推测不正确的是(　　) A.单质具有氧化性 B.最高正价一定为+7价 C.是非金属元素 D.同周期主族元素中原子半径最小 B 某原子最外层有7个电子,说明位于元素周期表中第ⅦA族,第ⅦA族元素得到一个电子达到稳定结构,其单质具有氧化性,故A正确;F没有正化合价,故B错误;第ⅦA族元素均为非金属元素,故C正确;同周期元素从左到右原子半径逐渐减小(稀有气体除外),因此第ⅦA族元素的原子半径是同周期主族元素中最小的,故D正确。 4.X元素能形成H2X和XO2两种化合物,则该元素的原子序数可能是(　　) A.13 B.14 C.15 D.16 D H2X中X呈-2价,XO2中X呈+4价,则最高正化合价为+6价,位于第ⅥA 族。 5．(双选)镭是元素周期表中第七周期第ⅡA族元素，下列关于镭的性质描述不正确的是(　　) A．在化合物中呈＋2价 B．单质能和水反应，放出氧气 C．镭的金属性比钙弱 D．碳酸镭难溶于水 BC 镭是第七周期第ⅡA族元素，根据同主族元素性质的递变规律可知，镭在化合物中的化合价为＋2价，A正确；Ca能与水反应放出H2，则比Ca活泼的镭也能与水反应放出H2，B错误；镭的金属性比钙强，C错误；BaCO3 难溶于水，则碳酸镭也难溶于水，D正确。 任务二　元素周期表和元素周期律的应用 1.在科技生产中的应用 2.在理论上的应用 (1)比较不同周期、不同主族元素的性质 如金属性:Mg>Al、Ca>Mg,则由碱性:Mg(OH)2　　　Al(OH)3、 Ca(OH)2　　　Mg(OH)2,得碱性:Ca(OH)2　　　Al(OH)3。  (2)推测未知元素的某些性质 例如:①已知Ca(OH)2微溶、Mg(OH)2难溶,可推知Be(OH)2　　溶。  ②根据卤族元素性质的递变规律,可推知不常见元素砹(At)应为　　　色固体,与氢气　　化合,HAt不稳定,其水溶液呈　　　性,AgAt　　　　溶于水等。  >　 >　 > 难 黑 　难　 酸 难 (3)解释实验现象,如氟气通入氯化钠溶液中,不是置换出氯气,而是与水发生剧烈反应,由元素周期表的递变规律知氟元素的非金属性最强,氟气是氧化性最强的非金属单质。 (4)指导新元素的发现及预测它们的原子结构和性质。 硫元素是生产生活中常见的元素,回答下列问题: (1)画出硫原子的结构示意图　　 　　。  (2)根据原子结构示意图推测硫元素的如下内容。 ①硫元素在元素周期表中的位置:　　　　　　　　　,推测的理论依据是　　　　　　　 　　　　　　;  ②硫元素位于元素周期表中的　　　　(填“金属”或“非金属”,下同)元素区域,属于　　　　元素;  ③硫元素的最高正价为　　　　,最低负价为　　　　,最简单气态氢化物的化学式为　　　　,最高价含氧酸的化学式为　　　　　。 第三周期第ⅥA族　 主族元素的周期序数等于电子层数,主族序数等于最外层电子数 非金属 非金属 +6　 -2　 H2S　 H2SO4 (3)根据硫原子的结构和在元素周期表中的位置推测如下性质。 ①原子半径:S　　(填“>”或“<”,下同)Cl、S　　P、S　　O、S　　　Se;  ②非金属性:S　　Cl、S　　P、S　　O、S　　Se;  ③氢化物的稳定性:S　　Cl、S　　P、S　　O、S　　Se;  ④最高价含氧酸的酸性:S　　Cl、S　　　　P、S　　　　Se;  ⑤对应单质的氧化性:S　　Cl、S　　P、S　　O、S　　　Se;  ⑥对应简单离子的还原性:S　　Cl、S　　P、S　　O、S　　Se。  > < > < < > < > < >　 < > < 　>　 > < > < 　> > < > < (4)预测下列反应能否发生,能发生的写出相应反应的离子方程式。 ①将Na2S溶液放置在空气中:　 　　　　　　　　　　　;  ②向Na2SiO3溶液中滴加稀硫酸: 　　　　　　　　　　　;  ③向氢硫酸(H2S)溶液中通入Cl2:　　　　　　　　　　　　　　　　。  2S2-+O2+2H2O===2S↓+4OH-　 Si+2H+===H2SiO3 H2S+Cl2===S↓+2H++2Cl- 1.元素位置、原子结构、元素性质之间的关系 2.元素“位—构—性”规律中的特例 (1)绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的,只有氕H)无中子。 (2)元素周期表中的周期一般是从金属元素开始,但第一周期例外,是从氢元素开始。 (3)所有元素中,碳元素形成的化合物种类最多。 (4)非金属单质一般不导电,但石墨是导体,晶体硅是半导体。 1.关于元素周期表,下列叙述不正确的是(　　) 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造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素 C.在非金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素 D.地球上元素含量的分布与它们在元素周期表中的位置有密切关系 D 金属元素与非金属元素分界线附近的元素既表现出一定的金属性,又表现出一定的非金属性,故可以寻找制备半导体材料的元素,A正确;过渡元素具有特殊性,可在过渡元素中寻找制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素,B正确;农药中通常含有氟、氯、硫、磷、砷等元素,故可在非金属元素区域寻找制备新型农药材料的元素,C正确;地球上元素含量的分布与其在元素周期表中的位置无关,D错误。 2.门捷列夫在研究元素周期表时预言了包括“类铝”“类硅”在内的11种元素。 (1)门捷列夫预言的“类硅”元素,多年后被德国化学家发现,命名为锗(Ge)。 ①已知主族元素锗的最高化合价为+4价,其最高价氧化物对应的水化物为两性氢氧化物。试比较元素的非金属性:Si　　(填“>”或“<”)Ge。  ②若锗位于硅的下一周期,写出“锗”在元素周期表中的位置: 　　　　　　　　。根据锗在元素周期表中处于金属和非金属分界线附近,预测锗单质的一种用途是　　　　　　　　。  ③硅单质和锗单质分别与H2反应时,反应较难进行的是　　　　(填“硅”或“锗”)。  > 第四周期第ⅣA族　 用作半导体材料 锗 (2)“类铝”元素在门捷列夫预言4年后,被法国化学家在一种矿石中发现,命名为镓(Ga)。 ①由镓的性质推知,镓与铝同主族,且位于铝的下一周期。试从原子结构的角度解释镓与铝性质相似的原因:　　　　　　　　　　　　　。  ②为判断Ga(OH)3是否为两性氢氧化物,设计实验时,需要选用的试剂有GaCl3溶液、　　 　和　　 　　。  原子最外层电子数都是3 稀硫酸(或稀盐酸)　 NaOH溶液 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 对点训练 题组一　金属元素与非金属元素在元素周期表中的分布及性质规律 1.某短周期主族元素R的最高正价与最低负价的代数和为4,下列叙述不正确的是(　　) A.R是第ⅣA族元素 B.R气态氢化物的化学式为H2R C.R的最高价氧化物的化学式为RO3 D.R的气态氢化物的水溶液呈酸性 9 10 A 11 12 13 短周期的主族元素中,最高正价与最低负价代数和为4,最高正价只能是+6,最低负价为-2,则R是第ⅥA族的硫元素,A项错误;S的气态氢化物的化学式为H2S,B项正确;硫的最高价氧化物的化学式为SO3,C项正确;H2S的水溶液呈弱酸性,D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 2.在一定条件下,R 和I-发生反应的离子方程式为R+6I-+6H+===R-+3I2+3H2O,则R 中R元素的化合价及R所在的族是(　　) A.+5价,第ⅦA族　　　　 B.+5价,第ⅤA族 C.+7价,第ⅦA族 D.+7价,第ⅤA族 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 根据电荷守恒可知n=1,所以R中R元素的化合价是+5价;还原产物是 R-,说明R元素的最低化合价是-1价,所以R是第ⅦA族元素,A项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 3.下列关于元素周期律的叙述不正确的是(　　) A.Na、Mg、Al最外层电子数依次增多,其单核离子的氧化性依次增强 B.P、S、Cl最高正化合价依次升高,对应的简单气态氢化物的稳定性依次增强 C.除稀有气体元素外,同周期元素的原子半径以第ⅦA族的为最大 D.Na、Mg、Al的最高价氧化物对应的水化物的碱性依次减弱 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 Na、Mg、Al的最外层电子数依次为1、2、3,其原子的还原性依次减弱,但离子的氧化性依次增强,A正确;P、S、Cl的最高正化合价分别为+5、+6、+7,由于P、S、Cl的非金属性依次增强,其所对应的简单气态氢化物的稳定性也依次增强,B正确;除稀有气体元素外,同周期元素从左到右其原子半径逐渐减小,C错误;因Na、Mg、Al的金属性依次减弱,则它们的最高价氧化物对应的水化物的碱性也依次减弱,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 4.下列事实不能用元素周期律解释的是(　　) A.酸性:H2SO3>H2CO3 B.还原性:S2->Cl- C.简单气态氢化物的稳定性:NH3>CH4 D.Cl2从KI溶液中置换出I2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,H2SO3不是S元素的最高价含氧酸,不能用元素周期律解释,A符合题意;硫的非金属性弱于氯,故还原性:S2->Cl-,能用元素周期律解释,B不符合题意;N的非金属性强于C,所以简单气态氢化物的稳定性:NH3>CH4,能用元素周期律解释,C不符合题意;氯的非金属性强于碘,所以Cl2从KI溶液中置换出I2,能用元素周期律解释,D不符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 5.短周期元素A、B、C的原子序数依次增大,A3-与B2-、C+的电子层结构相同,则下列说法不正确的是(　　) A.三种元素可组成CAB2和CAB3型化合物 B.离子半径:C+>B2->A3- C.H2B在同主族元素的简单气态氢化物中最稳定 D.B的某种单质可用于杀菌消毒 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 三种短周期元素A、B、C的原子序数依次增大,A3-与B2-、C+的电子层结构相同,则A、B在第二周期,C在第三周期,则A为N元素,B为O元素,C为Na元素。三种元素可组成化合物NaNO2和NaNO3,故A项正确;核外电子排布相同的离子,原子序数越大,离子半径越小,则离子半径:A3->B2->C+,故B项错误;O为第ⅥA族中非金属性最强的元素,则对应的简单气态氢化物最稳定,故C项正确;O元素的单质臭氧具有强氧化性,可用于杀菌消毒,故D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 6.元素周期表中前三周期部分元素的原子序数与常见价态的关系如图所示。若用原子序数表示对应元素,下列说法不正确的是(　　) A.a与d的非金属性比较:a>d B.原子半径大小:b>c>a>d>e C.a可以形成两种氢化物 D.b、c、e的最高价氧化物对应的 水化物两两之间均可反应 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 根据题图分析可知,a为O元素,b为Na元素,c为Al元素,d为P元素,e为Cl元素,同一主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,同一周期元素从左向右非金属性逐渐增强,则非金属性:O>S>P,即非金属性:a>d,故A正确;同一周期元素从左向右原子半径逐渐减小,同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径大小:b>c>d>e>a,故B错误;O可以形成H2O和H2O2两种氢化物,故C正确;Na、Al、Cl的最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化钠、氢氧化铝和高氯酸,由于氢氧化铝为两性氢氧化物,则氢氧化钠、氢氧化铝和高氯酸两两之间均可反应,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 7．(双选)同一周期中有X、Y、Z三种元素，其简单气态氢化物稳定性按X、Y、Z的顺序不断增强，下列说法正确的是(　　) A．非金属性：X＞Y＞Z B．原子半径：X＞Y＞Z C．它们的氧化物对应的水化物的酸性按X、Y、Z的顺序增强 D．简单气态氢化物的还原性按X、Y、Z的顺序减弱 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 BD 11 12 13 同周期三种元素的简单气态氢化物稳定性不断增强，它们的原子序数逐渐增大，根据元素周期律可推知非金属性：X＜Y＜Z，A项错误；原子半径：X＞Y＞Z，B项正确；它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性按X、Y、Z的顺序增强，C项错误；简单气态氢化物的还原性按X、Y、Z的顺序减弱，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 题组二　元素周期表和元素周期律的应用 8.元素周期表中的金属和非金属元素的分界处用虚线表示。下列说法正确的是 (　　) A.元素的性质总在不断地发生明显的变化 B.紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素 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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 同主族元素的性质是相似的,同周期元素的性质是递变的,A项错误;紧靠虚线两侧的元素既表现金属性又表现非金属性,但没有两性金属元素这一说法,B项错误;耐高温材料应该在过渡元素中寻找,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 9.已知某元素的最高正化合价为+7价,下列说法正确的是(　　) A.该元素在元素周期表中一定处于第ⅦA族 B.该元素可以是氟元素 C.该元素的某种化合物可能具有漂白性 D.该元素的单质没有还原性 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 某元素的最高正化合价为+7价,可能位于第ⅦA族或第ⅦB族,A项错误;氟元素没有正价,B项错误;该元素可能为氯元素,氯元素形成的次氯酸有漂白性,C项正确;若该元素的单质为氯气,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,氯气既作氧化剂又作还原剂,具有还原性,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 10.借助碱金属元素和卤族元素的递变性分析下列的推断,其中正确的是 (　　) A.已知Ca是第四周期第ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱 B.已知As是第四周期第ⅤA族的元素,故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强 C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大,故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈 D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多,故Cl的原子半径比F的原子半径大 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 由碱金属元素和卤族元素的递变性可知,同主族元素从上到下金属性递增,非金属性递减,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强,金属活动性逐渐增强,非金属气态氢化物的稳定性逐渐减弱,A、B、C错误;同主族元素随着核电荷数增多,原子半径递增,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 11.下列有关元素周期表和元素周期律的说法,正确的是(　　) A.F元素是原子半径最小的非金属元素 B.碳、硅位于金属与非金属的交界处,都可以作半导体材料 C.X、Y属于同周期元素,若原子序数:X<Y,则离子半径:X+>Y2- D.过渡元素全部是金属元素 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 D F元素是第二周期主族元素中原子半径最小的非金属元素,但原子半径最小的非金属元素是氢元素,故A错误;碳不位于金属与非金属的交界处,碳的单质石墨能导电,是导体,而硅位于金属与非金属的交界处,可以作半导体材料,故B错误;X、Y属于同周期元素,若原子序数:X<Y,则X+比Y2-少一个电子层,故离子半径:X+<Y2-,故C错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 综合强化 12.根据元素周期表回答下列问题:   (1)在上面元素周期表中,全部是金属元素的区域为　　　　(填字母)。  A.Ⅰ区 　　　B.Ⅱ区　　　C.Ⅲ区　　　D.Ⅳ区 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 B (2)a~m中,化学性质最不活泼的是　　　　(填元素符号,下同)。只有负化合价而无正化合价的是　　　　。  (3)最高价氧化物对应的水化物呈两性的是　　　　(填化学式,下同),写出它分别与a、l的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　、　 。  (4)a、c的最高价氧化物对应的水化物的碱性:　　　>　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 Ar　 F Al(OH)3 Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]- Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O NaOH　 Mg(OH)2 13.元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和性质,如图是元素周期表的一部分: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 < (1)根据元素周期律,请你预测H3AsO4、H3PO4的酸性强弱: H3AsO4　　　(填“>”“<”或“=”)H3PO4。  (1)同主族元素从上到下,元素非金属性逐渐减弱,则最高价含氧酸的酸性逐渐减弱,则酸性:H3AsO4<H3PO4。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 (2)根据NaH的存在,有人提议可把氢元素放在元素周期表中第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第　　　　族。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 ⅣA (2)根据氢元素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第ⅣA 族。 (3)甲元素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为  　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N (3)第三周期金属元素中原子半径最小的元素为Al元素,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↓+3N。 (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　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 硒 (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,最外层电子数为6,位于元素周期表中第四周期第ⅥA族,为硒元素。 $$