07 第1章 第3节 第2课时 研究同主族元素的性质预测元素及其化合物的性质(基础课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学必修第二册同步讲义(鲁科版)

第2课时　研究同主族元素的性质预测元素及其化合物的性质(基础课) 素养 目标 1．以ⅠA族和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。 2．能设计实验探究同主族元素的非金属性、金属性强弱，培养“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养。 旧知 回顾 1．ⅡA族(碱土金属)元素原子最外层电子数都是2，易失去最外层上的电子；ⅡA族元素的单质都是亮白色固体，具有良好的导电性。 2．ⅤA族(氮族)元素原子最外层电子数都是5，它们在最高价氧化物中化合价为＋5价；氮族元素中属于典型非金属元素的是氮、磷；表现出一些金属元素性质的非金属元素的是砷；锑、铋属于金属元素，115号元素镆则是人工合成的放射性金属元素。 3．硅和碳都属于ⅣA族元素，硅的最高价氧化物是SiO2，属于酸性氧化物；其最高价含氧酸是H2SiO3，酸性很弱。 4．氧化性：F2>Cl2>Br2>I2；得电子能力：F>Cl >Br>I。 一、ⅠA族(除H外)元素性质的递变规律探究 1．原子结构特点 (1)原子结构 元素符号 Li Na K Rb Cs 原子结构 示意图 (2)对比归纳 ①相似性：最外层电子数都是1。 ②递变性：随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。 2．单质及化合物性质的递变性 结构及性质 规律 原子半径 单质的还原性 与水、氧气反应 的剧烈程度 最高价氧化物对 应水化物的碱性 3．碱金属元素的性质与原子结构之间的关系 从Li→Cs，最外层电子数均为1，但随核电荷数的增加，电子层数逐渐增多→原子半径逐渐增大→原子核对最外层电子(1个)的引力逐渐减弱→元素原子的失电子能力逐渐增强→元素的金属性逐渐增强。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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。 (　　) (2)碱金属元素在自然界中能以游离态存在。 (　　) (3)碱金属元素的最外层电子数相同，所以与水反应的剧烈程度相同。 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)× 二、卤族元素性质的递变规律探究 1．卤族元素原子结构和性质的相似性 元素(名 称与符号) 氟(F) 氯(Cl) 溴(Br) 碘(I) 原子结构 示意图 最外层 电子数 都为7 最高正价 无 ＋7价 最低负价 都为－1价 自然界中 存在形态 全部以化合态形式存在 最高价 含氧酸 无 HClO4 HBrO4 HIO4 气态 氢化物 HF HCl HBr HI 2．卤族元素性质的递变性 (1)卤族元素单质的物理性质及递变性 单质 F2 Cl2 Br2 I2 颜色 淡黄绿色 黄绿色 深红棕色 紫黑色 状态 气体 气体 液体 固体 密度 逐渐增大 熔、沸点 逐渐升高 (2)卤素元素原子结构及单质化学性质递变性 A F Cl Br I 电子层数 逐渐增多 原子半径 逐渐增大 得电子能力 逐渐减弱 失电子能力 逐渐增强 单质与H2 化合的条件 暗处 爆炸 点燃或 光照 加热至 一定温度 不断加热的情况下，缓慢反应，可逆 氢化物的 稳定性 逐渐减弱 最高价氧化 物对应水化 物的酸性 — 逐渐减弱 (3)探究卤族元素性质的相似性和递变性 实验操作 实验现象 化学方程式 静置后，液体分层，上层无色，下层橙色 Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2 静置后，液体分层，上层无色，下层紫色 Br2＋2KI===2KBr＋I2 静置后，液体分层，上层无色，下层紫色 Cl2＋2KI===2KCl＋I2 结论：卤素单质的氧化性：Cl2>Br2>I2； 卤素离子的还原性：I－>Br－>Cl－。 3．卤族元素的性质与原子结构之间的关系 从F→I，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多→原子半径逐渐增大→原子核对最外层电子的引力逐渐减弱→元素原子的得电子能力逐渐减弱→元素的非金属性逐渐减弱。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)同主族元素自上至下，碱金属和卤族元素单质的熔、沸点都逐渐增大。 (　　) (2)同主族元素随核电荷数的增加，气态氢化物的稳定性逐渐增强。 (　　) (3)酸性：HF>HCl>HBr>HI。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)× 三、预测元素及其化合物的性质(以Si为例) 1．性质的预测 (1)硅元素的原子结构及性质分析 原子结构 示意图 最高 正价 最低 负价 元素 类别 得电子 能力 ＋4 －4 非金属 元素 较弱 (2)硅及其化合物性质预测 物质化学式 化学性质预测 预测依据 Si 硅的非金属性比同周期磷元素弱；硅的非金属性比同主族碳元素弱 元素在周期表中的位置 SiO2 具有酸性氧化物的通性，能与碱(如NaOH溶液)反应，化学方程式：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。 时能与碱性氧化物(如CaO)反应，化学方程式：SiO2＋CaO 物质类别 具有氧化性，能与某些还原剂反应 元素化合价 H2SiO3 具有酸的性质，能与碱反应，但酸性较弱，酸性弱于碳酸 同主族元素性质的相似性和递变规律 Na2SiO3 能与酸(如HCl溶液)反应制取H2SiO3。反应的化学方程式：Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl 2．元素周期表的其他应用 (1)科学预测 根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测其主要性质，为研究物质结构、发现新元素、合成新物质、寻找新材料提供许多有价值的指导。 (2)在生产上的某些应用 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)因为硅的化学性质不活泼，所以在自然界中有游离态的硅存在。 (　　) (2)SiO2是酸性氧化物，所以SiO2能与H2O反应生成硅酸。 (　　) (3)因为SiO2能导电，所以SiO2能用于制造光导纤维。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)× 同主族元素性质的递变规律 布瓦博得朗发现了镓并将此消息发布，不久就收到了一封信，信中这样写道：“尊敬的布瓦博得朗先生，您所说的镓就是我四年前预言的类铝，它的比重应为5.9，而不是您所说的4.7，请您再测一下吧……”信尾署名是门捷列夫。布瓦博得朗将信将疑地在实验室里重测了镓的比重，结果果然是自己错了，此事之后，他对门捷列夫佩服得五体投地。 1．查元素周期表找到镓，根据所学的知识对比其与铝的性质，发现了什么？ 提示：镓与铝位于同一主族，镓在铝的下一周期，所以镓与铝的化学性质相似，但是镓的金属性比铝强。 2．根据元素周期律，预测H3AsO4与H3PO4酸性强弱的关系是什么？ 提示：同一主族，元素的非金属性从上到下逐渐减弱，其最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱，故酸性：H3PO4>H3AsO4。 3．在一定条件下，S与H2反应有一定难度，请判断：在相同条件下Se与H2反应的难度比S与H2反应的难度更大还是更小？ 提示：元素非金属性越强，与氢气化合越容易。同主族从上到下非金属性逐渐减弱，Se与H2化合难度更大。 同主族元素原子结构与性质的递变规律 内容 同主族(自上而下) 原子结构 电子层数 增多 最外层电子数 相同 原子半径 逐渐增大 元素性质 原子得电子能力 减弱 原子失电子能力 增强 元素的金属性 增强 元素的非金属性 减弱 元素的主要化合价 最高正化合价＝主族序数 (F无正价，O无最高正价) 单质和 化合物 单质还原性与氧化性 还原性增强，氧化性减弱 非金属元素气态氢化物 的形成及稳定性 形成由易到难，稳定性由强到弱 最高价氧化 物对应的水 化物酸碱性 酸性 减弱 碱性 增强 非金属气态氢化物的还原性 增强 离子氧化 还原能力 阳离子 氧化性 减弱 阴离子 还原性 增强 1．铊(元素符号Tl)是超导材料组成元素之一，位于元素周期表第6周期，与元素Al同主族。以下关于铊(Tl)的性质推断错误的是(　　) A．Tl是易导电的银白色的金属 B．Tl(OH)3是两性氢氧化物 C．Tl的还原性强于Al D．Tl能生成＋3价的化合物 B　[铝为银白色金属，易导电，Tl与Al同主族，则铊是易导电的银白色金属，故A正确；同主族元素从上到下金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐增强，则Tl(OH)3是强碱，故B错误；同主族元素从上到下金属性逐渐增强，对应单质的还原性逐渐增强，则Tl的还原性强于Al，故C正确；ⅢA族元素的最高化合价为＋3价，Tl能生成＋3价化合物，故D正确。] 2．(双选)Mg、Ca、Sr、Ba是按原子序数由小到大的顺序排列的ⅡA族元素。已知：①Mg(OH)2难溶于水，而Ca(OH)2微溶于水；②MgSO4溶于水，而CaSO4微溶于水。下列推测中，正确的是(　　) A．Sr(OH)2不溶于水 B．SrSO4易溶于水 C．BaSO4不溶于水 D．Ba(OH)2比Ca(OH)2易溶于水 CD　[由题给信息：①Mg(OH)2难溶于水，而微溶于水；②MgSO4溶于水，而微溶于水，可知Mg、Ca、Sr、Ba对应的氢氧化物的溶解度逐渐增大，对应的硫酸盐的溶解度逐渐减小，所以Sr(OH)2溶于水、SrSO4难溶于水、BaSO4不溶于水，Ba(OH)2比Ca(OH)2易溶于水，C、D项符合题意。] 碱金属元素、卤素单质的相似性和递变性 材料一　在我们的印象里，金属一般都是“硬骨头”，但有些金属却是出了名的“软骨头”，用小刀就可毫不费力地切开，比如铯。 材料二　许多化学家试图从氢氟酸中提取出单质氟，但都因在实验过程中吸入过量氟化氢气体而中毒或死亡。莫瓦桑设计了一种抑制氟剧烈反应的办法，终于在1886年制得了单质氟，擒获了“死亡元素”。 1．铯在元素周期表中的位置是第几周期第几主族？预测金属铯与水反应的情况，如果实验室有金属铯的话，你认为应如何保存？ 提示：铯在元素周期表中的位置是第6周期ⅠA族。金属铯很活泼，遇水立即燃烧、爆炸，保存时要密封、干燥。 2．氟单质能置换出NaCl溶液中的氯吗？ 提示：不能。氟首先要与NaCl溶液中的水反应。 3．在元素周期表中氟元素的非金属性是否是最强的？你是根据什么得出的结论？ 提示：是。同周期主族元素，从左到右非金属性逐渐增强，同一主族元素，从下到上非金属性逐渐增强，所以非金属性最强的元素位于元素周期表的右上角，就是氟(F)。 1．碱金属元素性质的递变规律 (1)随着原子序数的递增，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，它们与水反应越来越容易，与O2反应的产物越来越复杂。 (2)碱金属都具有还原性，并且从Li到Cs逐渐增强。 2．卤素单质的相似性和递变性 (1)相似性 (2)递变性 具体情况如下： 物质 性质 单质 从F2→I2与H2反应越来越难 氢化物 稳定性：HF>HCl>HBr>HI 还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI 酸性：HF＜HCl＜HBr＜HI(HF为弱酸) 最高价氧化物 对应水化物 酸性：HClO4>HBrO4>HIO4(氟没有含氧酸) (3)特殊性 ①F2能与水反应，化学方程式为2F2＋2H2O===4HF＋O2。因此，F2不能从溶液中置换出其他卤素单质。 ②通常情况下，氟没有正价，所以氟没有含氧酸。 ③溶解性：通常情况下，除F2外，卤素单质在水中的溶解度都不大，但是均易溶于有机溶剂。 ④卤素单质都有毒，液溴易挥发，保存时常用水密封。 1．下列说法中，正确的是(　　) A．碱金属单质的化学性质活泼，易从盐溶液中置换出其他金属 B．碱金属单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物 C．随核电荷数增加，碱金属单质熔、沸点降低 D．碱金属的原子半径越大，越易失电子，其还原性越弱 C　[K、Na等活泼的碱金属先和水反应，生成强碱，而不是与盐溶液发生置换反应，故A错误；金属锂在空气中燃烧生成氧化锂，故B错误；碱金属的原子半径越大，原子核对最外层电子的吸引能力越弱，则越易失电子，其还原性越强，故D错误。] 2．(双选)关于卤素(用X表示)的下列叙述中，不正确的是(　　) A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示 B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随着核电荷数的增加而减弱 C．从F2到I2，卤素单质的颜色随着相对分子质量的增大而加深 D．X－的还原性：F－<Cl－<Br－<I－，因此，相对分子质量小的卤素的单质可将相对分子质量大的卤素从它的无氧酸盐溶液里置换出来 AD　[Cl2、Br2、I2与水的反应可表示为X2＋H2O===HXO＋HX，而F2与H2O的反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，A项错误；从F到I，原子得电子能力逐渐减弱，故HX的热稳定性逐渐减弱，B项正确；F2为浅黄绿色气体，Cl2为黄绿色气体，Br2为深红棕色液体，I2为紫黑色固体，从F2到I2，卤素单质的颜色逐渐加深，C项正确；除了F2外，其余卤素单质(Cl2、Br2、I2)中相对分子质量小的可将相对分子质量大的从其无氧酸盐溶液中置换出来，D项错误。] (1)活泼金属Na、K等易与水反应置换出H2，不能置换出盐溶液中的金属。如CuSO4＋2Na＋2H2O===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑。 (2)活泼非金属单质F2易与水反应置换出O2，不能从含Cl－、Br－、I－的溶液中置换出Cl2、Br2、I2。 [教材　活动·探究] 为了更好地掌握元素周期表的应用，某同学在做氯、溴、碘性质递变规律实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象如下： 实验步骤 实验现象 ①将少量的氯水滴入适量NaBr溶液中，再滴入少量的CCl4并用力振荡，静置 溶液分为上下两层，上层为无色，下层为橙色 ②将少量的溴水滴入适量KI溶液中，再滴入少量的CCl4并用力振荡，静置 溶液分为上下两层，上层为无色，下层为紫色 请你帮助该同学整理并完成实验报告。 (1)实验目的：研究________元素性质递变规律。 (2)实验用品： 试剂：氯水，溴水，NaBr溶液，KI溶液，CCl4。 仪器：①________，②________。 (3)此实验的结论为___________________________________________________。 (4)氯、溴、碘最高价氧化物对应的水化物酸性强弱：________________(用化学式表示)。 (5)氟、氯、溴、碘简单气态氢化物稳定性大小顺序： _________________________________________________(用化学式表示)。 (6)该同学又做了另外一个实验，向新制得的Na2S溶液中滴加新制的氯水。该实验现象为___________________________________，此反应的离子方程式为_________________________，此实验的结论为__________________________。 [答案]　(1)同主族　(2)试管　胶头滴管　(3)氧化性：Cl2>Br2>I2　(4)HClO4>HBrO4>HIO4　(5)HF>HCl>HBr>HI　(6)生成淡黄色沉淀　Cl2＋S2-===S↓＋2Cl－　氧化性：Cl2>S 硅及其化合物的特性 半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，主要用于制造芯片和太阳能电池。自然界中没有游离态的硅。工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含有少量杂质的粗硅；将粗硅提纯后，可以得到用作半导体材料的高纯硅。 1．作为非金属单质，Si与前面探讨的非金属单质O2、Cl2、S、C、N2、Br2等的性质类似吗？ 提示：常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF、强碱(如NaOH)溶液反应，加热条件下也可与非金属O2、C、Cl2等反应，这是Si与O2、Cl2、Br2等的不同之处。 2．从物质的分类看SiO2属于哪一类？可能具有什么性质？ 提示：SiO2属于酸性氧化物；它具有酸性氧化物的通性——能与碱、碱性氧化物等反应。 3．“硅酸可以由硅酸钠与盐酸、硫酸等反应制得”，则将少量CO2通入Na2SiO3溶液会发生反应吗？为什么？ 提示：会发生反应生成硅酸，反应的化学方程式为H2O＋CO2＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓，因为C和Si同主族，而C的非金属性比Si强，因此硅酸的酸性比碳酸的还弱，上述反应符合强酸制弱酸的原理。 硅及其化合物的特性 1．硅的特性 (1)一般情况下，非金属单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅熔、沸点高，硬度大；非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力。 (2)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si却能与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)Si的还原性大于C，但C却能在下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (4)非金属单质跟碱液的反应中一般非金属单质既作氧化剂又作还原剂，且无H2放出，但Si与碱液(如NaOH溶液)反应只作还原剂，且放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 2．硅的化合物的特性 (1)SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接用它与水反应来制取H2SiO3。 (2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但SiO2的却很高。 (3)酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (4)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因是CO2是低沸点、易挥发的气体，SiO2是高沸点、难挥发的固体。 (5)无机酸一般易溶于水，但H2SiO3却难溶于水。且易分解：H2SiO3SiO2＋H2O↑。 1．下列关于硅的说法不正确的是(　　) A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应 D．当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应 C　[常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，故C错误。] 2．(双选)光导纤维是一种比头发丝还细的玻璃纤维，其主要成分为二氧化硅，下列有关二氧化硅表述正确的是(　　) A．二氧化硅不是制造太阳能电池的材料 B．二氧化硅是酸性氧化物，不与任何酸发生反应 C．二氧化硅可以与水反应生成硅酸 D．二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与NaOH溶液反应，但二氧化硅不是两性氧化物 AD　[A项，太阳能电池的主要材料是硅单质，正确；B项，二氧化硅是酸性氧化物，但可与氢氟酸反应生成SiF4气体和H2O，错误；C项，SiO2不溶于水，也不能与水发生反应，错误；D项，SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O，但与氢氟酸反应生成SiF4气体和H2O，不生成盐，故SiO2不是两性氧化物，正确。] 1．碲(Te)是52号元素，位于元素周期表中ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上。下列叙述中错误的是(　　) A．碲的单质具有半导体的性能 B．碲化氢(H2Te)比H2S更稳定 C．碲可在空气中燃烧生成二氧化碲(TeO2) D．H2TeO4的酸性比H2SO4弱 B　[Te元素在元素周期表的第5周期ⅥA族，处于金属区与非金属区的交界线上，有半导体的性能，A正确；同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，则氢化物稳定性H2Te<H2S，B错误；最高价氧化物对应水化物的酸性H2TeO4<H2SO4，D正确；碲在空气中燃烧可生成TeO2，C正确。] 2．(双选)如图是卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与其相对分子质量的关系图，下列说法正确的是(　　) A．①是最活泼的非金属单质 B．②能使石蕊溶液变红 C．保存③时加少量水进行水封 D．单质的氧化性：④>③>②>① AC　[F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大，沸点也依次升高，故①为F2，②为Cl2，③为Br2，④为I2。卤族元素中，元素的非金属性随着原子序数的增大而减弱，元素非金属性越强，其单质越活泼，所以最活泼的非金属单质是F2，故A项正确；氯气和水反应生成HCl和次氯酸，次氯酸具有漂白性，所以②能使石蕊溶液先变红后褪色，故B项错误；溴单质易挥发，在水中的溶解度较小，且溴单质的密度大于水，所以为防止溴单质挥发，可以用水液封，故C项正确；卤族元素单质的氧化性随着原子序数的增大而减小，所以氧化性从弱到强的顺序是④<③<②<①，故D项错误。] 3．(双选)下列关于硅及其化合物的描述中不正确的是(　　) A．SiO2硬度大，可用于制造光导纤维 B．在给定条件下，下列物质间转化可实现：CaCO3CaSiO3 C．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能，该过程与氧化还原反应无关 D．在给定条件下，下列物质间转化可实现：SiO2Si AD　[SiO2可用于制造光导纤维的原因是其导光性能好，与硬度无对应关系，A项错误；CaCO3分解生成CaO，CaO与SiO2在时反应生成，B项正确；硅太阳能电池工作时，利用半导体的光电效应，将光能转化为电能，与氧化还原反应无关，C项正确；SiO2不能与盐酸反应，D项错误。] 4．碱金属元素是指ⅠA族中除H以外的金属元素，完成下列问题： (1)下列有关比较不正确的是________(填序号)。 ①原子半径：K>Na>Li ②单质还原性：K>Na>Li ③离子氧化性：Cs＋>Rb＋>K＋ ④碱性：LiOH<NaOH<KOH (2)铯位于元素周期表第6周期ⅠA族，根据铯在元素周期表中的位置，推断下列内容： ①铯原子核外共有________个电子层，最外层电子数为________。 ②铯单质与水剧烈反应，放出________色气体，生成的溶液可使紫色石蕊溶液显________色。 ③预测铯单质的还原性比钠单质的还原性________(填“弱”或“强”)。 [解析]　(1)依照同主族元素性质递变规律进行分析，随着原子序数逐渐增大，原子半径逐渐增大，①正确；原子失电子能力逐渐增强，单质还原性逐渐增强，②正确；离子的氧化性逐渐减弱，则氧化性Cs＋<Rb＋<K＋，③错误；最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，④正确。(2)①由题意可知，铯原子核外有6个电子层，最外层电子数为1。②铯与钠化学性质相似，2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑，生成H2，CsOH是强碱，能使紫色石蕊溶液变蓝。③根据同主族元素性质递变规律，铯单质的还原性比钠单质的强。 [答案]　(1)③　(2)①6　1　②无　蓝　③强 课时分层作业(六)　研究同主族元素的性质预测元素及其化合物的性质 (选择题只有一个选项符合题目要求) 1．已知硒元素与氧元素同族，与钙元素同周期。下列关于硒的描述不正确的是 (　　) A．原子序数为24 B．最高价氧化物是SeO3，是酸性氧化物 C．原子半径比钙小 D．气态氢化物的化学式是H2Se，稳定性比HCl差 A　[硒的原子序数为8＋8＋18＝34。] 2．在元素周期表中，同主族元素原子结构相似，在化学性质上表现出相似性和递变性，以下结论正确的是(　　) A．碱金属单质的密度按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序逐渐增大 B．酸性：HF＜HCl<HBr<HI，则非金属性：F＜Cl＜Br＜I C．金属Na与O2在加热时生成Na2O2，可以推断Li与O2在加热时生成Li2O2 D．Cl2可以从NaBr溶液中置换出Br2，则非金属性：Cl>Br D　[Li、Na、K、Rb、Cs随着原子序数的递增密度呈增大趋势，但K反常，A项错误。元素非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性越强，与氢化物的酸性强弱无关，不能根据氢化物的酸性强弱判断非金属性强弱，B项错误。Li与O2在加热时只生成Li2O，C项错误。元素的非金属性越强，单质的氧化性越强，故氧化性：Cl2>Br2，则非金属性：Cl>Br，D项正确。] 3．元素周期表和元素周期律对科学技术有指导作用。下列说法中不正确的是(　　) A．在元素周期表左下方区域的金属元素中寻找半导体材料 B．利用元素周期表中氟、氯、硫、磷附近的元素研制新型农药 C．在过渡金属中寻找催化剂和耐、耐腐蚀的合金材料 D．在元素周期表一定区域内寻找新元素、发现物质的新用途是一种相当有效的方法 A　[在元素周期表金属元素与非金属元素的交界线处寻找半导体材料，A项错误。] 4．锗(Ge)是第4周期ⅣA族元素，处于元素周期表中金属与非金属的分界线附近，下列叙述正确的是(　　) A．锗是一种金属性很强的元素 B．锗的单质具有半导体的性能 C．GeH4稳定性很强 D．锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸 B　[锗处于金属区与非金属区的交界线附近，元素金属性和非金属性都较弱，反应中既不易得电子，也不易失电子，则锗化氢(GeH4)稳定性较弱，锗的单质具有半导体的性能，A、C错误，B正确；锗和碳处于同一主族，主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱，则碳的非金属性强于锗，非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，所以锗酸酸性比碳酸弱，为弱酸，D错误。] 5．已知16S和34Se位于同一主族，下列关系中正确的是(　　) A．热稳定性：HF>HCl>H2S B．原子半径：Br>Se>Cl C．还原性：S2->Se2->Cl－ D．酸性：HBrO4>HClO4>H2SO4 A　[非金属性F>Cl>S，元素的非金属性越强，对应的简单氢化物越稳定，A正确；同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，则应有Se>Br>Cl，B错误；非金属性Cl>S>Se，元素的非金属性越强，对应的阴离子的还原性越弱，则还原性Se2->S2->Cl－，C错误；非金属性Cl>Br，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则酸性HClO4>HBrO4，D错误。] 6．下表为元素周期表的一部分，请回答有关问题： ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 2 ① ② 3 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 4 ⑨ ⑩ (1)⑤和⑧的元素符号分别是________和________。 (2)表中最活泼的金属是________(填元素符号，下同)，非金属性最强的元素是________。 (3)表中能形成两性氢氧化物的元素是________，分别写出该元素的氢氧化物与⑥和⑨的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：_____________________ ____________________________________________________________________， ____________________________________________________________________。 (4)请设计一个实验，比较⑦与⑩的单质氧化性的强弱：____________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　根据元素周期表中元素的位置可以确定各种元素，如表所示： ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 2 ①N ②F 3 ③Mg ④Al ⑤Si ⑥S ⑦Cl ⑧Ar 4 ⑨K ⑩Br [答案]　(1)Si　Ar　(2)K　F　(3)Al　2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O　Al(OH)3＋KOH===K[Al(OH)4]　(4)取无色溴化钠的水溶液少许，向其中加入新制氯水，溶液变橙色 (选择题有一个或两个选项符合题目要求) 7．根据元素周期律和元素周期表的知识分析下面的推断，其中错误的是(　　) A．铍(Be)的氧化物及氢氧化物可能具有两性 B．Sr(OH)2的碱性强于Ba(OH)2 C．砹(At)的单质是有色固体，HAt很稳定 D．AsH3是无色、有毒的气体 BC　[Be位于Mg的上方，Al位于Mg的右侧，Be与Al在周期表中位于对角线位置，根据对角线规则，则Be与Al性质相似，氧化铝及氢氧化铝具有两性，则铍(Be)的氧化物及氢氧化物可能具有两性，A项正确；同主族元素从上到下金属性增强，则金属性：Sr<Ba，故最高价氧化物对应的水化物的碱性：＜Ba(OH)2，B项错误；卤族元素单质的颜色随原子序数增大而加深，简单气态氢化物稳定性减弱，则砹是一种有色固体，HAt不稳定，C项错误；P与As位于同一主族，PH3是一种无色、有毒气体，则AsH3也是无色、有毒气体，D项正确。] 8．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同(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Y2 D．若Y的最高正价为＋m价，则X的最高正价不一定为＋m价 AD　[由X的原子半径小于Y且X、Y原子的最外层电子数相同，则推知X、Y属于同主族元素，且X在Y的上方，因此若X(OH)n为强碱，则Y(OH)n也一定为强碱，A项正确；HnXOm为强酸，其氢化物溶于水不一定显酸性，若HnXOm为HNO3，而NH3溶于水却显碱性，B项错误；若X元素单质是X2，但Y元素单质不一定为Y2，如O2和S，N2和P，C项错误；若Y是Cl，其最高正价为＋7价，则X为F，无正价，D项正确。] 9．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。可以按如下方法制备纯硅：SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)。下列说法错误的是(　　) A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi(粗)＋CO2↑ B．步骤①中每生成1 mol Si，转移4 mol电子 C．高纯硅是制造太阳能电池的常用材料，二氧化硅是制造光导纤维的基本原料 D．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3 A　[步骤①中碳足量，下SiO2和足量碳反应生成Si和CO，A错误；硅元素由＋4价降低到0价，则生成1 mol Si时转移4 mol电子，B正确；SiHCl3和SiCl4的沸点相差较大，可通过蒸馏(或分馏)提纯SiHCl3，D正确。] 10．四种短周期元素在周期表中的相对位置如图所示，其中Z元素原子次外层电子总数是其最外层电子数的2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)这些元素的简单氢化物中，稳定性最差的是________(填化学式)。 (3)XW2的名称为________。 (4)写出X的单质与W的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式：_________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (5)X的最高价氧化物对应的水化物比Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性________，能证明这一事实的有关反应的离子方程式为_____________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　根据四种元素的相对位置判断X、Y为第2周期元素，Z、W为第3周期元素；根据Z原子结构特点判断Z为Si，那么推出X为C，Y为N，W为S。 (1)元素Z为Si，因此位于元素周期表第3周期ⅣA族。(2)根据同周期、同主族元素性质的递变规律可以得知，Z(Si)元素的非金属性最弱，因此其气态氢化物的稳定性最差。(3)X为C，W为S，因此XW2为CS2，名称为二硫化碳。(4)W为S，其最高价氧化物对应的水化物为H2SO4，因此C与浓硫酸反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)＋2SO2↑＋2H2O。(5)根据同周期元素性质的递变规律可知X的最高价氧化物对应的水化物(H2CO3)比Y的最高价氧化物对应的水化物(HNO3)的酸性要弱，可以通过强酸制弱酸的原理证明，用HNO3与碳酸盐反应即可。 [答案]　(1)3　ⅣA　(2)SiH4　(3)二硫化碳　(4)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O　(5)弱　2H＋＋===CO2↑＋H2O(其他合理答案也可) 11．X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素，部分信息如表所示： X Y Z M R Q 原子半 径/nm 0.186 0.074 0.099 0.143 主要 化合价 －4， ＋4 －2 －1， ＋7 ＋3 其他 阳离子核 外无电子 无机非 金属材 料的主角 焰色呈 黄色 (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________(填字母)。 a．常温下Y的单质呈固态，R的单质呈气态 b．稳定性：HR>YH4 c．最高价氧化物对应的水化物的酸性：HRO4>H2YO3 (4)根据表中数据推测Y的原子半径的范围：________ nm<rY<________ 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________(写一种即可)。 [解析]　由题中所给信息可知，X为H，Y为Si，Z为Na，M为O，R为Cl，根据原子半径和Q的主要化合价为＋3，可知Q为Al。 (4)由同周期元素原子半径的递变规律，知rCl<rSi<rAl，所以0.099 nm<rSi<0.143 nm。(5)题给元素的最高价氧化物对应的水化物能相互反应生成水的有NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O、2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O、3HClO4＋Al(OH)3===Al(ClO4)3＋3H2O等，所以丙为Na2SiO3、Al(ClO4)3或NaClO4等。 [答案]　(1)第3周期ⅦA族　互为同位素　(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　(3)Cl　bc　(4)0.099　0.143　(5)Na2SiO3[或Al(ClO4)3、NaClO4等] 1/1 学科网（北京）股份有限公司 $$