第1章 第3节 第3课时 预测元素及其化合物的性质(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

第3课时　预测元素及其化合物的性质 [素养目标]　1.能从多个角度认识和理解原子结构、元素性质与元素在元素周期表位置的关系。2.能利用元素在周期表中位置和原子结构，分析、预测、比较元素及其化合物的性质。 知识点一　预测元素及其化合物的性质 1．根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测硅及其化合物的性质 (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。高温时能与碱性氧化物(如CaO)反应，化学方程式： SiO2＋CaOCaSiO3 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===2NaCl＋H2SiO3↓ 2.元素周期表、周期律的其它应用 (1)利用元素周期表寻找新材料 ①在金属元素和非金属元素的交界处寻找半导体材料。 ②在过渡金属元素中寻找催化剂，并通过加入少量稀土元素改善性能。 ③在ⅣB到ⅥB族的过渡金属元素中寻找耐高温、耐腐蚀的材料，用以制造火箭、导弹、宇宙飞船等。 ④利用元素周期表，还可以寻找合适的超导材料、磁性材料等。 (2)利用元素周期表指导探矿 ①相对原子质量较小的元素，地壳中含量较少；相对原子质量较大的元素，地壳中含量较多。 ②原子序数是偶数的元素地壳中含量多，原子序数是奇数的元素地壳中含量少。 ③地球表面的元素多数呈现正价态，岩层深处的元素多数呈现负价态。 ④碱金属一般是强烈的亲石元素，主要富集于岩石圈。 (3)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、合成新物质等提供许多有价值的指导。 1．SiO2既能和氢氟酸反应，又能和NaOH溶液反应，所以SiO2是两性氧化物，这句话对吗？为什么？ 提示　不对，两性氧化物是指既可以和酸反应生成盐和水，又可以和碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2仅能和碱反应生成盐和水，所以SiO2应是酸性氧化物。 2．试根据元素周期律的知识，用什么方法比较C和Si的非金属性强弱？ 提示　(1)比较SiH4和CH4的稳定性，稳定性：CH4>SiH4，所以非金属性：C>Si。 (2)比较H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，酸性：H2CO3>H3SiO3，所以非金属性：C>Si。 3．根据反应SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑，能判断硅酸的酸性比碳酸强吗？为什么？ 提示　不能。“强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应，该反应由SiO2生成CO2是在高温下进行的，不是在水溶液环境中进行的。 【归纳提升】 1．硅的特性 (1)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能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 (3)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (4)非金属单质跟碱液的作用一般为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HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。 (4)H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下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↑。 题组一　硅及其化合物的性质 1．(2023·福州高一检测)下列关于材料的说法不正确的是(　　) A．太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置 B．二氧化硅可用于制作光导纤维 C．石英玻璃耐强酸强碱，可用于制造化学仪器 D．Si3N4是一种新型无机非金属材料，可用于制造发动机 答案　C 2．我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图。下列叙述正确的是(　　) A．SiO2与干冰的物理性质相似 B．SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应 C．工业上用SiO2制备粗硅 D．光纤主要成分是SiO2，具有导电性 解析　SiO2熔点高，硬度大，而CO2熔点低，常温下为气体，A项错误；SiO2能与氢氟酸发生反应，B项错误；SiO2无导电性，D项错误。 答案　C 题组二　同周期或同主族元素性质的递变规律 3．应用元素周期律分析下列推断，其中正确的组合是(　　) ①碱金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性随原子序数的增大而增强 ②砹(At)是ⅦA族元素，其简单气态氢化物的稳定性强于HCl ③硒(Se)与氧同主族，它的最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱 ④第2周期非金属元素的简单气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性 ⑤铊(Tl)与铝同主族，其单质既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应 ⑥第3周期金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性随原子序数的增大而减弱 A．①③④　　　　　　　 B．①③⑥ C．③④⑤ D．②④⑥ 解析　同主族元素从上到下金属性逐渐增强，则碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性随原子序数的增大而增强，①正确；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，简单气态氢化物的稳定性逐渐减弱，砹(At)是ⅦA族元素，其简单气态氢化物的稳定性弱于HCl，②错误；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，最高价含氧酸的酸性逐渐减弱，硒(Se)与氧同主族，它的最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱，③正确；第2周期非金属元素的简单气态氢化物溶于水后，水溶液不一定均为酸性，如NH3溶于水后，水溶液呈碱性，④错误；同主族元素从上到下金属性逐渐增强，铊(Tl)与铝同主族，金属性强于铝，其单质能与盐酸反应，不能与氢氧化钠溶液反应，⑤错误；同周期元素自左向右金属性逐渐减弱，则第3周期金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性随原子序数的增大而减弱，⑥正确。 答案　B 4．(2023·衡水高一月考)下列关于元素金属性、非金属性强弱判断不正确的是(　　) A．高温下，2C＋SiO22CO↑＋Si，说明非金属性：C>Si B．碱性：KOH>Mg(OH)2，说明金属性：K>Mg C．氟气与氢气在暗处相遇就会爆炸，氯气与氢气混合在光照或点燃时发生爆炸，说明非金属性：F>Cl D．氧化性：Cu2＋>Na＋，说明金属性：Na>Cu 解析　2C＋SiO22CO↑＋Si能够进行，是因为高温下生成的气态一氧化碳脱离反应体系，并不能说明C的非金属性比Si强，A错误；元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性也越强，B正确；元素非金属性越强，其单质与氢气的化合越容易，C正确；金属阳离子的氧化性越强，其单质的还原性越弱，故金属性越弱，D正确。 答案　A 题组三　元素周期表在科研生产中的应用 5．关于元素周期表，下列叙述不正确的是(　　) A．利用元素周期表可以预测元素的性质 B．在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温、耐腐蚀的元素 C．在元素周期表的左下角可以寻找制备新型农药材料的元素 D．元素在地球上的分布和它们在元素周期表中的位置没有密切关系 解析　根据元素在周期表中的位置，可以判断其原子的电子层数和最外层电子数，从而判断其金属性或非金属性的相对强弱，并结合同周期、同族元素性质的递变规律，可以预测元素的性质，故A正确；过渡元素均为金属元素，可寻找催化剂及耐高温、耐腐蚀的合金材料，故B正确；元素周期表的左下角为活泼的金属元素，应在右上角的非金属元素区域寻找制备新型农药材料的元素，故C错误；元素在地球上的分布和它们在元素周期表中的位置没有密切关系，故D正确。 答案　C 6．元素周期表中位置靠近的元素性质相近，在一定区域内寻找元素、发现物质的新用途被视为一种相当有效的方法。下列说法正确的是(　　) A．在周期表中金属与非金属的分界处可以找到催化剂材料 B．对氟、氯、硫、磷、砷等元素的研究，有助于制造出新品种的农药 C．在过渡元素中可寻找制造半导体的元素 D．可在第Ⅰ、ⅡA族元素中寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素 解析　在周期表中金属与非金属的分界处可以找到制造半导体材料的元素，A错误；对氟、氯、硫、磷、砷等元素的研究，有助于制造出新品种的农药，B正确；在过渡元素中可寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素，C错误；可在过渡元素中寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素，D错误。 答案　B 知识点二　元素“位—构—性”之间的关系 元素周期表中“位—构—性”三者之间的关系 元素的性质反映了元素的原子结构，元素原子的结构决定了元素在周期表中的位置，为了验证元素“位—构—性”的关系，某学习兴趣小组对现有部分短周期元素的性质或原子结构进行了研究。 元素编号 元素性质或原子结构 T M层上电子数是K层上电子数的3倍 X 最外层电子数是次外层电子数的2倍 Y 常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性 Z 元素最高正价是＋7价 (1)元素X位于元素周期表的什么位置？ (2)元素Y与氢元素形成一种离子YH，如何检验该微粒？ (3)分析下列叙述能否说明元素Z与元素T的非金属性强弱。 ①常温下Z的单质和T的单质状态不同 ②Z的氢化物比T的氢化物稳定 ③一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应 (4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是哪一种？为什么？ 提示　(1)X为C，碳元素位于元素周期表中第2周期ⅣA族。 (2)Y是N，YH为NH。可以用浓NaOH溶液和红色石蕊试纸检验NH。具体操作为：取适量溶液置于试管中，然后加入浓NaOH溶液，加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，可以证明该溶液中含有NH。 (3)Z为Cl、T为S。常温下Cl2和S的单质状态不同，属于物理性质，不能说明Cl和S的非金属性强弱；HCl比H2S稳定，可说明Cl的非金属性比S的强；Cl2和S都能与NaOH溶液反应，说明Cl2和S均既有氧化性又有还原性，不能说明Cl和S的非金属性强弱。 (4)T、X、Y、Z分别是S、C、N、Cl，四种元素最高价氧化物对应的水化物分别是H2SO4、H2CO3、HNO3、HClO4，其中只有H2CO3是弱酸且是非氧化性酸。 【归纳提升】 1．元素“位—构—性”三者之间的关系 元素在周期表中的位置、元素的原子结构及元素的性质之间存在下列关系： (1)元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系 结构→位置 (2)原子结构与元素性质的关系 结构→性质 (3)元素性质与元素在周期表中位置的关系 2．元素“位—构—性”三者关系的应用 利用元素的原子结构、元素在周期表中的位置、元素的性质三者关系，可以比较或推断某些元素的性质，如： (1)比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应的水化物的酸碱性、氢化物的稳定性等。 (2)比较同周期元素及其化合物的性质。 (3)比较不同周期、不同主族元素的性质时，要找出参照物。 (4)推断一些未学过的元素的某些性质。 1．(2023·湖南雅礼中学高一月考)已知aAn＋、bB(n＋1)＋、cCn－、具有相同的电子层结构，关于A、B、C、D四种元素的叙述正确的是(　　) A．原子序数：b>a>c>d B．最高价氧化物对应水化物的碱性：B>A C．四种离子的电子层结构相同，因而离子的性质也相同 D．简单气态氢化物的稳定性：D>C 解析　四种元素在周期表中的相对位置为。A项，根据A、B、C、D在周期表中的相对位置可知，原子序数：b>a>c>d，正确；B项，元素金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，同周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱，金属性：A>B，最高价氧化物对应水化物的碱性：A>B，错误；C项，aAn＋、bB(n＋1)＋具有氧化性，cCn－、具有还原性，所以四种离子的性质不同，错误；D项，同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，其简单气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以简单气态氢化物的稳定性：C>D，错误。 答案　A 2．元素周期表是学习和研究化学的重要工具。短周期元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如图所示，下列判断正确的是(　　) 甲 乙 丙 丁 戊 A.原子半径：丙>甲 B．原子核外电子层数：戊<丁 C．原子核外最外层电子数：丙>戊>丁 D．元素的最高价氧化物对应水化物的酸性：戊<丁 解析　同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径：甲>丙，A错误；同周期主族元素原子核外电子层数相同，故原子核外电子层数：戊＝丁，B错误；同周期主族元素从左到右原子最外层电子数增多，同主族元素的最外层电子数相等，故原子核外最外层电子数：丙>戊>丁，C正确；同周期主族元素从左到右最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，故元素的最高价氧化物对应水化物的酸性：丁<戊，D错误。 答案　C 3．(2024·青岛莱西市一中高一月考)X、Y、Z、M、N都是短周期主族元素，且原子序数依次递增。X原子的最外层电子数是电子层数的2倍，Y与M同主族，且M的原子序数是Y的2倍，Z是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是(　　) A．简单离子的半径：Y＜Z B．简单气态氢化物的热稳定性：Y＜M C．最高价氧化物对应水化物的酸性：M＞N D．X与Y可以形成原子个数比为1∶1和1∶2的两种化合物 解析　X、Y、Z、W为短周期主族元素，且原子序数依次增大，X的最外层电子数是其电子层数的2倍，结合原子序数可知X有2个电子层，最外层电子数为4，X为C；Y与M同主族，且M的原子序数是Y的2倍，则Y为O，M为S；Z是短周期中金属性最强的元素，Z为Na，N的原子序数比S大，则N是Cl，以此来解答。由上述分析可知，X为C、Y为O、Z为Na、M为S、N为Cl。O2－与Na＋的电子层数相同，核电荷数越大，离子半径越小，则：Y＞Z，故A错误；O和S位于同一主族，从上到下非金属性减弱，则非金属性：O＞S，简单气态氢化物的热稳定性：Y＞M，故B错误；非金属性：Cl＞S，则最高价氧化物对应水化物的酸性：N＞M，故C错误；X与Y可以形成原子个数比为1∶1和1∶2的两种化合物CO、CO2，故D正确。 答案　D 1．运用元素周期律分析下面的推断，其中不正确的是(　　) A．硒化氢是无色、比硫化氢稳定的气体 B．砹化银不溶于水也不溶于稀硝酸 C．硫酸镭是难溶于水的白色固体 D．铋酸(H3BiO4)是一种弱酸 解析　同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，简单气态氢化物的稳定性逐渐减弱，所以硒化氢(H2Se)不如H2S稳定，A错误；Cl、Br、I、At是同主族元素，AgCl、AgBr、AgI不溶于水和稀硝酸，则砹化银也不溶于水和稀硝酸，B正确；镭位于ⅡA族，MgSO4是易溶于水的白色固体，CaSO4是微溶于水的白色固体，BaSO4是难溶于水的白色固体，所以RaSO4也是难溶于水的白色固体，C正确；铋与磷为同主族元素，且铋的非金属性弱于磷，磷酸为弱酸，则铋酸应为比磷酸更弱的酸，D正确。 答案　A 2．应用元素周期律的有关知识，可以预测我们不熟悉的一些元素的单质及其化合物的性质。下列相关预测正确的是(　　) ①第2周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均呈酸性　②砹(At)单质为有色固体，AgAt不溶于水也不溶于稀硝酸　③Li在氧气中剧烈燃烧，产物是Li2O2　④硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体　⑤硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体 A．②④⑤ B.①②③④ C．①③⑤ D．②④ 解析　①N元素为第2周期非金属元素，其气态氢化物NH3溶于水显碱性，故①错误；②卤族元素单质从上到下，单质由气体过渡为固体，颜色逐渐加深，则砹(At)单质为有色固体，AgAt与AgCl的性质相似，不溶于水也不溶于稀硝酸，故②正确；③Li在氧气中燃烧的产物为Li2O，故③错误；④同主族元素化合物的性质具有相似性和递变性，Ba与Sr同主族，且Sr在Ba下方，硫酸钡(BaSO4)是难溶于水的白色固体，则硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体，故④正确；⑤元素的非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，非金属性：S>Se，则气态氢化物的稳定性：H2S>H2Se，故⑤错误。 答案　D 3．(2024·青岛一中高一月考) 锗(Ge)是第4周期 ⅣA族元素，处于周期表中金属区与非金属区的交界线上，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．锗化氢(GeH4)稳定性很强 D．锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸 解析　处于金属区与非金属区的交界线上的元素常用于做半导体材料，锗和硅处于同一主族，根据同主族元素的金属性、非金属性的递变规律分析判断。锗处于金属区与非金属区的交界线上，元素的金属性和非金属性都较弱，反应中既不易得电子，也不易失去电子，故A错误；锗处于金属区与非金属区的交界线上，既有金属性又有非金属性，常用于做半导体材料，故B正确；锗处于金属区与非金属区的交界线上，元素金属性和非金属性都较弱，锗化氢(GeH4)稳定性很弱，故C错误；锗和硅处于同一主族，主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱，则硅的非金属性大于锗，非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，所以酸性比硅酸弱，为弱酸。碳酸溶于水，硅酸不溶于水，推知锗酸(H4GeO4)为难溶于水的弱酸，故D错误。 答案　B 4．短周期主族元素W、X、Y、Z，它们在周期表中位置如图所示，X的一种氧化物是红棕色、有刺激性气味的有毒气体。下列说法正确的是(　　) X Y W Z T A.氢化物的稳定性：Y>X B．Z不同价态氧化物对应的水化物中， Z的化合价越高氧化性越强 C．W的氧化物是两性氧化物，因为它与碱、酸均能反应 D．T单质具有半导体特性，与Y元素可形成两种化合物TY和TY2 解析　X的一种氧化物是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，则X为N，根据各元素在周期表中的位置可知，W为Si，T为Ge，Y为O，Z为Cl。非金属性越强，简单氢化物越稳定，因此稳定性：H2O＞NH3，但O的氢化物H2O2易分解，稳定性比NH3差，A错误；Cl的氧化物对应的水化物中，HClO氧化性最强，B错误；SiO2是酸性氧化物，不是两性氧化物，C错误；Ge位于周期表金属和非金属的分界线处，具有半导体特性，Ge与O能形成GeO和GeO2，D正确。 答案　D 5．人体必需的部分元素在周期表中的分布情况如下： 请回答下列问题： (1)①的元素符号是________。 (2)食盐是人类生命活动需要的营养物质，所含两种元素原子半径大小：Na________(填“>”或“<”)Cl。 (3)上表所列元素中，非金属性最强的是________；金属性最强的元素的最高价氧化物对应的水化物化学式为________。 解析　(1)根据各元素在周期表中的位置可以判断：①是S；(2)Na和Cl为同一周期元素，同一周期元素原子序数越大，原子半径越小，则原子半径：Na>Cl；(3)在图中所示的元素周期表中氟元素的非金属性最强，钾元素的金属性最强，钾的最高价氧化物对应水化物的化学式为KOH。 答案　(1)S　(2)>　(3)F(或氟)　KOH 学科网（北京）股份有限公司 $$