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第2讲　元素周期表　元素周期律
必备知识·整合
一、元素周期表
1.原子序数　元素周期系
(1)按照元素在周期表中的顺序给元素编号,称之为原子序数,其与元素的原子结构之间存在着如下关系:
原子序数= = =核外 .
(2)元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。元素周期表是呈现元素周期系的表格。元素周期系只有一个,元素周期表多种多样。
核电荷数
质子数
电子数
2.元素周期表的编排原则
周期 把 相同的元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行;除第一周期外其他周期都是从ns开始到np结束
族 把 相同的元素按电子层数递增的顺序,由上而下排成纵列(有些副族例外)
电子层数目
价电子数
3.元素周期表的结构
(1)周期。
周期序数 一 二 三 四 五 六 七
周期类别 . .
本周期元素数 . . . . . . .
本周期稀有气 体的原子序数 . . . . . . .
短周期
长周期
2
8
8
18
18
32
32
2
10
8
36
54
86
118
(2)族。
1、2
3～10
11、12
13～17
18
ns1、ns2
(n-1)d1～9ns1～2
(n-1)d10ns1
(n-1)d10ns2
ns2np1～5
ns2np6
主族
副族
主族
0族
(3)分区。
①周期表的分区。
②各区价层电子排布特点。
分区 元素分布 价层电子排布 元素性质特点
s区 . . 除氢外都是活泼金属元素
p区 ⅢA族～ⅦA族、0族 ns2np1～6(He除外) 最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)
d区 ⅢB族～Ⅷ族(镧系、锕系除外) (n-1)d1～9ns1～2(Pd除外) d轨道也不同程度地参与化学键的形成
ds区 . (n-1)d10ns1～2 金属元素
f区 镧系、锕系 (n-2)f0～14(n-1)d0～2ns2 镧系元素化学性质相近,锕系元素化学性质相近
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
ⅠB族、ⅡB族
(4)两个特殊结构。
①分界线。
②过渡元素:d区、f区、ds区所在区域的元素为过渡元素,其全部是金属元素。
4.周期表的应用
(1)科学预测:为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。
(2)寻找新材料。
半导体
合金
(3)用于工农业生产。
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系,研制农药材料等。
[理解·辨析]
1.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)长周期中各周期中的元素均为18种。(　　)
(2)包含元素种数最多的族是第Ⅷ族。(　　)
(3)最外层电子排布式为4s2的元素一定位于第ⅡA族。(　　)
(4)两种短周期元素的原子序数相差8,则周期序数一定相差1。(　　)
(5)s区的元素均为金属元素,稀有气体元素为p区元素。(　　)
(6)基态原子价层电子排布式为3d104s1的元素为 s区元素。(　　)
×
×
×
√
×
×
(1)根据题给信息判断:A是　　　,B是　　　,C是　　　,D是　　　。
(2)C的离子的核外电子排布式为　　　　　　 ;D原子的核外电子排布式为　 。
(3)B位于第　 　　周期　 　　族,它的最高价氧化物的化学式是　　　　 ,其最高价氧化物对应的水化物是一种　　　　酸。
Ne
Si
Mg
Cl
1s22s22p6
1s22s22p63s23p5
三
ⅣA
SiO2
弱
二、元素周期律
1.元素周期律的概念、实质
(1)概念:随着原子序数的 , 的性质呈 变化,这个规律叫元素周期律。
[微点拨] 注意元素的性质与物质的性质不同,例如氧元素性质指的是氧原子的性质,而氧气的物理性质是大量氧分子体现的,氧气化学性质是氧分子体现的。
(2)实质:元素性质的周期性变化是元素原子 呈周期性变化的必然结果。
递增
元素
周期性
核外电子排布
2.元素性质的周期性变化规律
内容 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
原子 结构 电子层数 . 逐渐 .
最外层电子数 依次增大 .
粒子 半径 原子半径 逐渐 (稀有气体元素除外) 逐渐 .
离子半径 阳离子半径逐渐 , 阴离子半径逐渐 , 阳离子半径 阴离子半径 逐渐 .
相同
增大
相同
减小
增大
减小
减小
<
增大
元素的 性质 金属性 逐渐 . 逐渐 .
非金属性 逐渐 . 逐渐 .
主要化合价 一般地,最高正价: → ,负化合价: → . 最高正化合价=
(O、F除外)
第一电离能 的趋势 逐渐 趋势
电负性 逐渐 . 逐渐 .
化合物 性质 最高价氧化物对应水化物 酸性逐渐 . 碱性逐渐 . 酸性逐渐 .
碱性逐渐 .
气态氢化物 稳定性逐渐 . 还原性逐渐 . 稳定性逐渐 .
还原性逐渐增强
离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐 , 阴离子还原性逐渐 . 阳离子氧化性逐渐 ,
阴离子还原性逐渐 .
减弱
增强
增强
减弱
+1
+7
-4
-1
主族族序数
增大
减小
增大
减小
增强
减弱
减弱
增强
增强
减弱
减弱
增强
减弱
减弱
增强
3.元素金属性、非金属性强弱的判断依据
(1)元素金属性强弱的判据。
①与水或酸置换出氢气的难易:金属与水或酸置换出氢气越容易,则其金属性一般 ;
②最高价氧化物对应的水化物的碱性:最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,则其金属性 ;
③金属间置换:金属性 的置换 的;
④对应金属离子的氧化性:金属离子的氧化性越强,则其对应元素的金属性
;
⑤原电池的正负极,一般金属性负极强于正极(有例外)。
越强
越强
强
弱
越弱
(2)元素非金属性强弱的判据。
①单质与氢气反应的难易:与氢气反应越容易,则其对应元素的非金属性 ;
②气态氢化物的稳定性:气态氢化物越稳定,其对应元素的非金属性 ;
③气态氢化物的还原性:气态氢化物的还原性越强,则其对应元素的非金属性
;
④最高价氧化物对应的水化物的酸性:酸性越强,则其对应元素的非金属性越强;
⑤非金属间置换:非金属性 的置换 的。
越强
越强
越弱
强
弱
4.对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与 的主族元素的有些性质是相似的,如:
右下方
[微点拨] 注意符合对角线规则的两种元素的性质(原子半径、金属性、非金属性等)一般没有固定关系。而右上、左下对角关系的两种元素的性质则有固定关系,例如:左下方元素的金属性大于对角右上方元素的金属性。
[理解·辨析]
1.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性。(　　)
(2)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。(　　)
(3)第一电离能大的元素金属性也强。(　　)
(4)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大。(　　)
(5)非金属气态氢化物熔、沸点越高,非金属性越强。(　　)
(6)元素的非金属性越强,其含氧酸的酸性越强。(　　)
(7)同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小,简单离子的半径也逐渐减小。
(　　)
×
×
×
×
×
×
×
2.根据元素周期律用“>”或“<”填空。
(1)金属性:K　　　Na　　　Mg,非金属性:F　　　O　　　S。
(2)碱性:Mg(OH)2　　　Ca(OH)2　　　KOH。
(3)酸性:HClO4　　　H2SO4　　　HClO。
(4)热稳定性:CH4　　　NH3　　　H2O。
(5)还原性:HBr　　　HCl,I-　　　S2-。
(6)氧化性:Fe3+　　　Cu2+　　　Fe2+。
>
>
>
>
<
<
>
>
<
<
>
<
>
>
关键能力·提升
考点一　元素周期表
下列说法正确的是　　 　(填序号)。
①(2022·辽宁卷)Na位于元素周期表p区;
②(2022·湖南卷)原子序数为82的元素与Si位于同一主族;
③(2022·湖南卷)化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表;
④(2022·浙江卷)H与O形成的10电子微粒有2种;
⑤(2022·山东卷)Ni在元素周期表中位置为第4周期第Ⅷ族。
②③⑤
下列说法正确的是　　 　　(填序号)。
①P位于元素周期表p区;
②原子序数为51的元素与Si位于同一主族;
③瑞士化学家维尔纳制成了现代形式的元素周期表;
④H与N形成的10电子微粒有3种;
⑤Zn在元素周期表中位置为第四周期第ⅡB族;
⑥第四周期元素中,未成对电子数最多的元素位于钾元素后面第五位。
①③④⑤⑥
[归纳拓展] 10e-与18e-微粒记忆技巧
(1)“10电子”微粒。
(2)“18电子”微粒。
(—CH3、—NH2、—OH、—F属于广义9电子等电子体)
下列说法正确的是　　　　(填序号)。
①在元素周期表中,111号元素与Al元素同族(2022·青海西宁二模);
②某微粒电子排布式为1s22s22p63s23p4,该元素在第三周期第ⅣA族(2022·上海普陀区二模);
③H与C、N、O均能形成10和18电子的化合物(2022·吉林长春模拟);
④基态Na+与Cl-最外层电子排布符合ns2np6,两者位于周期表的p区(2022·北京和平街第一中学三模);
⑤张青莲精确测定锗的相对原子质量,锗位于元素周期表的p区(2022·辽宁实验中学模拟);
⑥钒在周期表中的位置是第四周期第ⅤB族(2022·北京杨镇第一中学模拟)。
③⑤⑥
考点二　元素周期律
原子半径、金属性、非金属性相关的递变规律
(2022·湖南卷)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是(　 　)
A.原子半径:X>Y>Z
B.非金属性:Y>X>W
C.Z的单质具有较强的还原性
D.原子序数为82的元素与W位于同一主族
C
解析:由共价化合物的结构可知,X、W形成4个共价键,Y形成2个共价键,Z形成1个共价键,X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和,则X为C元素、Y为O元素、Z为F元素、W为Si元素。同周期元素从左到右原子半径依次减小,则C、O、F的原子半径大小顺序为C>O>F,故A正确;同周期元素从左到右非金属性依次增强,同主族元素从上到下非金属性依次减弱,则C、O、Si的非金属性强弱顺序为O>C>Si,故B正确;位于元素周期表右上角的氟元素的非金属性最强,单质具有很强的氧化性,故C错误;根据元素周期表的排布可推知,82号元素位于第六周期第ⅣA族,故D正确。
[思维建模] 原子或简单离子半径大小比较的方法
1.快速判断微粒半径技巧(三看)
一看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。
二看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。
三看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越大,半径越大。
2.短周期半径之最:①短周期半径最小的原子为H,半径最大的原子为Na;②第三周期半径最大的离子是P3-,半径最小的离子是Al3+。
1.(2022·湖南模拟)原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z,W与X形成的某些化合物能形成酸雨,Y是金属且能与水剧烈反应,Z可与Y形成化合物Y2Z。下列说法正确的是(　 　)
A.简单离子半径:Z>W>X>Y
B.简单氢化物稳定性:W>X>Z
C.Y与Z形成的化合物中只含离子键
D.简单氢化物沸点:W>Y>Z
A
解析:原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z;Y是金属且能与水剧烈反应,则Y为Na;Z可与Y形成化合物Y2Z,且Z的原子序数大于Y,则Z为S;W与X形成的某些化合物能形成酸雨,则W为N,X为O;W为N,X为O,Y为Na,Z为S,它们对应的简单离子分别为N3-、O2-、Na+和S2-;S2-核外有三层电子,其离子半径最大,N3-、O2-、Na+核外电子排布相同,均有两层电子,且原子序数依次增大,则离子半径依次减小。综上所述,离子半径S2->N3->O2->Na+,A正确;W为N,X为O,Z为S,其简单氢化物依次为NH3、H2O和H2S,元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,非金属性O>N>S,故稳定性 H2O>NH3>H2S,B错误;Y为Na,Z为S,两者形成的化合物Na2S2中,既含有离子键,又含有共价键,C错误;W为N,Y为Na,Z为S,其简单氢化物依次为NH3、NaH和H2S;三者的晶体类型依次为分子晶体、离子晶体和分子晶体,故NaH的沸点最高;NH3分子间存在氢键,故其沸点高于H2S;综上所述,简单氢化物沸点NaH>NH3>H2S,D错误。
C
3.(2022·上海普陀区二模)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z,化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　 　)
A.原子半径:r(Z)>r(Y)>r(X)>r(W)
B.非金属性:W>X>Y>Z
C.含有Z的含氧酸均为强酸
D.Y的最高价氧化物对应的水化物是强碱
D
解析:化合物XW3与WZ相遇会产生白烟,说明X为氮元素,W为氢元素,Z为氯元素,根据四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z,则Y为钠元素。原子半径根据电子层数越多半径越大,相同电子层数,核电荷数越大,半径越小分析,半径关系为r(Y)>r(Z)>r(X)>r(W),
A错误;非金属性氯元素最强,B错误;含有氯元素的含氧酸不一定是强酸,例如次氯酸为弱酸,C错误;钠的最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钠,是强碱,D正确。
第一电离能、电负性相关的递变规律
D
(2021·山东卷,4)X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是
(　 　)
A.原子半径:X>Y
B.简单氢化物的还原性:X>Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
解析:Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子知,X与Y容易形成共价键,根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P半径大,即X>Y,A项不符合题意;两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,半径是 P3->Cl-,所以PH3的失电子能力强,还原性强,即X>Y,B项不符合题意;同周期元素从左往右,金属性减弱,非金属性增强,各元素对应的金属单质还原性减弱,非金属单质的氧化性增强,所以Cl2的氧化性最强,C项不符合题意;同一周期,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,第ⅡA、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能;所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl,所以有5种,D项符合题意。
D
1.(2022·山东临沂二模)某新型漂白剂的结构如图所示,其组成元素均为短周期元素,其中X与Y同周期,X与W对应的简单离子核外电子排布相同,且W、Y、Z的价电子数之和等于X的最外层电子数。下列说法错误的是(　 　)
A.原子半径:W>Y>X>Z
B.四种元素中X电负性最大
C.1 mol该物质中含有2 mol配位键
D.第一电离能介于X与Y之间的同周期元素有1种
解析:短线表示是共价键和配位键,X形成两个键则其可能是O或S,Z形成一个键则其可能是H或F或Cl,根据“W、Y、Z的(价电子)最外层电子数之和等于X的最外层电子数”,Z只能是H,W原子最外层有2个电子,可推出Y最外层有3个电子,说明结构中Y形成的化学键中有配位键,再根据“W、X对应的简单离子核外电子排布相同”,且X与Y同周期,则W只能是Mg,X是O,Y是B,Z是H。结合Y为B和结构图可看出1 mol该物质中含有2 mol配位键,C正确;第一电离能介于O和B之间的同周期元素有Be和C两种,D错误。
D
2.(2022·山东师范大学附中模拟)X、Y、Q、W、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Y原子最外层电子数是其内层电子数的2倍,W与Y位于同一主族,X、Y、Z三种元素可组成用于隐形飞机中吸收微波的物质R(结构如图),Q元素的单质可用作铝热反应的引燃剂。下列说法正确的是(　 　)
A.同一周期中,第一电离能比Q小的只有一种
B.电负性:Y>W>X
C.物质R吸收微波时,分子内的σ键会断裂
D.简单气态氢化物的还原性:W>Y
解析:X、Y、Q、W、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Y原子最外层电子数是其内层电子数的2倍,则Y为C元素;W与Y位于同一主族,则W为Si元素;Q元素的单质可用作铝热反应的引燃剂,则Q为Mg元素;结合物质的结构式可知,X可形成1个共价单键,则X为H元素,Z可形成2个共价单键,则根据8电子稳定原则可知,Z最外层电子数为6,且位于第三周期,所以Z为S元素。同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,镁原子的3s轨道为稳定的全充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素,则钠元素、铝元素的第一电离能小于镁元素的,故A错误;硅元素的电负性小于氢元素,故B错误;σ键比π键牢固,所以物质R吸收微波时,分子内的π键会断裂,故C错误;元素的非金属性越强,简单氢化物的热稳定性越强,还原性越弱,碳元素的非金属性强于硅元素的,所以硅烷的还原性强于甲烷的,故D正确。
微专题10　抓住“位—构—性”特点,突破元素推断题
1.元素“位—构—性”的综合关系
2.元素推断的一般思路
(2022·全国甲卷)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是(　 　)
A.非金属性:X>Q
B.单质的熔点:X>Y
C.简单氢化物的沸点:Z>Q
D.最高价含氧酸的酸性:Z>Y
D
解析:Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,Q与X、Y、Z位于不同周期,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,则Q应为第二周期元素,X、Y、Z位于第三周期,Y的最外层电子数为4,则Y为Si元素,X、Y相邻,且X的原子序数小于Y,则X为Al元素,Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19,则Q、Z的最外层电子数之和为19-3-4=12,主族元素的最外层电子数最多为7,若Q的最外层电子数为7,为F元素,Z的最外层电子数为5,为P元素,若Q的最外层电子数为6,为O元素,则Z的最外层电子数为6,为S元素,若Q的最外层电子数为5,为N元素,Z的最外层电子数为7,为Cl元素。综上所述,Q为N、O或F,X为Al,Y为Si,Z为Cl、S或P。X为Al,Q为N、O或F,故非金属性Q>X,A错误;X为Al,Y为Si,单质熔点Si>Al,即Y>X,B错误;含有氢键的物质沸点升高,由分析可知Q为N、O或F,其简单氢化物为NH3、H2O或HF,Z为Cl、S或P,其简单氢化物为HCl、H2S或PH3,由于前者物质中存在分子间氢键,而后者物质中不存在分子间氢键,故沸点Q>Z,C错误;元素的非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强,P、S、Cl的非金属性均强于Si,因此最高价含氧酸酸性Z>Y,D正确。
1.(不定项)(2022·河北石家庄一模)短周期主族非金属元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,其中Y与Z同族,Z原子最外层电子数等于X原子的核外电子总数,X与M、Y与Z的核电荷数之和均为22。下列说法错误的是(　 　)
A.将少量Na2CO3固体加入X的最高价含氧酸的水溶液中,有气泡产生
B.X、Z分别与M形成的二元化合物中,各原子均满足8e—稳定结构
C.常温下,单质M能够从Y的简单氢化物中置换出单质Y
D.X与Y形成的二元化合物可作新型高温结构陶瓷材料
AB
解析:短周期主族非金属元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,Y与Z同族,Y与Z的核电荷数之和为22,则Y为N元素、Z为P元素;Z原子最外层电子数等于X原子的核外电子总数,则X为B元素;X与M的核电荷数之和为22,则M为Cl元素。碳酸的酸性强于硼酸,由强酸制弱酸的原理可知,碳酸钠固体不能与硼酸溶液反应,故A错误;三氯化硼中硼原子、五氯化磷中磷原子均不满足8e-稳定结构,故B错误;常温下,氯气能与氨气发生置换反应生成氯化铵(或氯化氢)和氮气,故C正确;氮化硼的熔、沸点高,常用作新型高温结构陶瓷材料,故D正确。
C
BC
3.(不定项)(2022·湖南娄底一中三模)某固体消毒剂广泛用于游泳池消毒,其结构如图所示,其中W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的四种短周期元素,Y最外层电子数是内层电子数的3倍。下列叙述错误的是(　 　)
A.W和Z组成的化合物可以作灭火剂
B.原子半径:X>W>Y
C.氧化物的熔、沸点:X>W
D.该化合物中X、Y、Z均满足8电子稳定结构
解析:Y最外层电子数是内层电子数的3倍,Y为O元素;由固体消毒剂结构可知,W、X、Z依次形成4对、3对、1对共用电子对,W、X、Y、Z的原子序数依次增大,则W为C元素、X为N元素,结合该固体消毒剂广泛用于游泳池消毒,可得Z为Cl元素。C和Cl组成的化合物CCl4可以作灭火剂,A项正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,则原子半径W>X>Y,B项错误;X的氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,W的氧化物有CO、CO2,N的氧化物的熔、沸点不一定高于C的氧化物,如NO的熔、沸点低于CO2,C项错误;N、O、Cl原子的最外层依次有5、6、7个电子,在该化合物中依次形成3、2、1对共用电子对,N、O、Cl均满足8电子稳定结构,D项正确。
A
4.(不定项)(2022·山东青岛二模)X、Y、Z、W是处于不同周期的前四周期常见元素,原子序数依次递增。Y原子最外层电子数是周期序数的3倍,基态Z原子核外s能级与p能级电子数之比为3∶5。由上述元素组成的物质转化关系如图所示,其中m、n、q为单质,其他为化合物,甲具有磁性,丙为二元强酸。下列说法错误的是(　 　)
A.乙与丁反应物质的量之比为1∶2
B.乙分子空间结构为V形
C.丙分子间可形成氢键
D.向戊中通入n可生成丁
学生必做实验(五)　同周期、同主族元素性质的递变
1.同主族元素性质的递变
(1)在点滴板的3个孔穴中分别滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液和新制的氯水,然后向NaBr溶液和NaI溶液中各滴入3滴新制的氯水。观察到的现象是滴入浅黄绿色的氯水后,NaBr溶液 ,NaI溶液 。
化学方程式: , 。
呈橙色
呈褐色
(2)在点滴板的两个孔穴中分别滴入3滴NaI溶液和溴水,然后向NaI溶液中滴入3滴溴水,观察到的现象是溶液 。
化学方程式: 。
结论:卤素单质的氧化性: 。卤族元素的非金属性: 。
变褐色
Cl2>Br2>I2
Cl>Br>I
2.同周期元素性质的递变
(1)钠、镁与水的反应。
①向盛有冷水的烧杯中加入一块绿豆粒大小的钠块,并滴入几滴酚酞溶液,观察到烧杯中的现象: 。
化学方程式: 。
②取一小段镁条,用砂纸除去表面的 ,放到试管中。向试管中加入2 mL水,并滴入2滴酚酞溶液,观察到的现象为 .
。过一会儿,加热试管至液体沸腾,观察到的现象为
。
化学方程式: 。
结论:与水反应的剧烈程度 ,金属性 。镁与热水反应速率比冷水快。
钠浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出响声,溶液变红色
氧化膜
镁条表面产生少量气泡,镁条周围
溶液变为浅红色
有较多的无色气泡冒出,溶液变为浅红色
Na>Mg
Na>Mg
(2)Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱比较。
①向一支试管中加入少量MgCl2溶液,然后逐滴滴加1 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是 。
化学方程式: 。
②向另一支试管中加入少量AlCl3溶液,然后逐滴滴加1 mol/L NaOH溶液直至过量,观察的现象是 。
化学方程式: , ,
Mg(OH)2不溶于NaOH溶液;Al(OH)3溶于NaOH溶液,显两性,结论:碱性
;金属性 。
(3)结论:同一周期元素,从左至右,随着原子序数的增加,金属性逐渐减弱,相应的非金属性逐渐增强。
产生白色沉淀
先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解
Mg(OH)2>Al(OH)3
Mg>Al
1.实验室中所用的氯水为什么要用新制的
提示:氯气溶于水后会部分与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸见光易分解生成HCl和O2,长时间放置后,氯水中氯气的浓度会减小,最终变为稀盐酸。因此氯水必须现用现配。
2.实验室中的钠是怎样保存的 镁、铝也是活泼金属,需要和钠一样保存吗
提示:实验室中,金属钠一般保存在煤油或石蜡油中,以隔绝空气和水,避免钠被氧化。金属镁和铝一般直接放在试剂瓶中即可,不需要用煤油密封,这是因为镁、铝表面的氧化膜比较致密,可以防止内部金属被进一步氧化。
3.通过本次实验的两组探究过程,你能得出什么结论 你对原子结构与元素性质的关系及元素周期律(表)有什么新的认识
提示:同主族元素,从上到下,元素金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。同周期主族元素,从左到右,元素金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
在元素周期表中,同主族元素最外层电子数相同,但电子层数不同,因此原子核对最外层电子的吸引能力不同,电子层数越多,原子半径越大,原子越容易失电子,而非金属元素得电子能力则逐渐减弱,因此元素的金属性增强,非金属性减弱。同周期的主族元素,原子的电子层数相同,最外层电子数逐渐增多,失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,元素金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。元素的性质与原子结构密切相关,而原子结构决定了元素在周期表中的位置。
1.(2022·重庆长寿中学阶段练习节选)研究性学习小组同学设计实验探究碳、硅元素非金属性的相对强弱,实验装置如图所示。
(1)仪器A的名称为　　　　。
解析:(1)根据装置图中的仪器可知A为分液漏斗。
答案:(1)分液漏斗
1.(2022·重庆长寿中学阶段练习节选)研究性学习小组同学设计实验探究碳、硅元素非金属性的相对强弱,实验装置如图所示。
(2)问题探究:[已知酸性:亚硫酸(H2SO3)>碳酸(H2CO3)]
①装置E中酸性KMnO4溶液的作用是　　　　。
解析:(2)①从装置D中出来的气体中含有二氧化硫,二氧化硫可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,故装置E中酸性KMnO4溶液的作用是除去SO2气体;
答案:(2)①除去SO2气体
1.(2022·重庆长寿中学阶段练习节选)研究性学习小组同学设计实验探究碳、硅元素非金属性的相对强弱,实验装置如图所示。
(2)问题探究:[已知酸性:亚硫酸(H2SO3)>碳酸(H2CO3)]
②能说明碳元素的非金属性比硅元素的强的实验现象是　 。
解析:②二氧化碳与Na2SiO3溶液反应生成硅酸,证明了碳酸的酸性比硅酸的强,说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强,所以当酸性KMnO4溶液褪色不完全,盛有Na2SiO3溶液的试管中出现白色沉淀即说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强;
答案:②E试管中的溶液褪色不完全,F试管中出现白色胶状沉淀
1.(2022·重庆长寿中学阶段练习节选)研究性学习小组同学设计实验探究碳、硅元素非金属性的相对强弱,实验装置如图所示。
(2)问题探究:[已知酸性:亚硫酸(H2SO3)>碳酸(H2CO3)]
③该实验能否证明S的非金属性强于C的非金属性 　　 　 　(填“能”或“不能”),理由是　 　。
解析:③依据最高价含氧酸的酸性强弱判断非金属性的强弱,二氧化硫溶于水生成的是亚硫酸,不是最高价含氧酸,所以不能用来判断非金属性的强弱。
答案:③不能　H2SO3不是S元素的最高价含氧酸,无法比较非金属性的强弱
2.(2022·陕西泾阳期中)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,进行了如下系列实验。回答下列问题。
探究1:验证氯元素的非金属性比硫元素的非金属性强。设计实验如图:
(1)装置A中盛放的试剂是　　 　　(填字母),A中发生反应的化学方程式为　 。
A.Na2SO3溶液
B.Na2S溶液
C.Na2SO4溶液
2.(2022·陕西泾阳期中)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,进行了如下系列实验。回答下列问题。
探究1:验证氯元素的非金属性比硫元素的非金属性强。设计实验如图:
(2)下列不能用于验证氯元素比硫元素的非金属性强的依据是　　　(填字母)。
A.HCl比H2S稳定
B.铁与Cl2反应生成FeCl3,而铁与硫反应生成FeS
C.HClO4的酸性比H2SO4的强
D.HClO的氧化性比H2SO3的强
解析:(2)元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,根据HCl比H2S稳定可知元素的非金属性Cl>S,故A不符合题意;铁与Cl2反应生成FeCl3,而铁与硫反应生成FeS,说明Cl2的氧化性比S的强,从而可证明元素的非金属性Cl>S,故B不符合题意;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,由于HClO4的酸性比H2SO4的强,可知元素的非金属性Cl>S,故C不符合题意;HClO的氧化性比H2SO3的强,但两者都不是最高价氧化物对应的水化物,不能验证非金属性C>S,故D符合题意。
答案:(2)D
2.(2022·陕西泾阳期中)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,进行了如下系列实验。回答下列问题。
探究2:验证同主族元素原子得电子能力强弱,进行如下实验:
Ⅰ.向NaBr溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加1 mL四氯化碳振荡,静置;
Ⅱ.向KI溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加 1 mL 四氯化碳振荡,静置;
Ⅲ.在淀粉碘化钾试纸上滴加几滴溴水。
(3)实验Ⅰ中的现象是　 。
解析:(3)元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,氯气能氧化溴离子生成溴单质,能氧化碘离子生成碘单质,溴能氧化碘离子生成碘单质,向NaBr溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加 1 mL四氯化碳振荡,静置,现象为溶液分层,下层呈橙红色。
答案:(3)溶液分层,上层无色,下层为橙红色
2.(2022·陕西泾阳期中)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,进行了如下系列实验。回答下列问题。
探究2:验证同主族元素原子得电子能力强弱,进行如下实验:
Ⅰ.向NaBr溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加1 mL四氯化碳振荡,静置;
Ⅱ.向KI溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加 1 mL 四氯化碳振荡,静置;
Ⅲ.在淀粉碘化钾试纸上滴加几滴溴水。
(4)根据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的实验现象可得Cl、Br、I的得电子能力强弱顺序为　　　。
解析:(4)Ⅰ中氧化剂是Cl2,氧化产物是Br2,Ⅱ中氧化剂是Cl2,氧化产物是I2,Ⅲ中氧化剂是Br2,氧化产物是I2,所以氧化性强弱顺序是Cl2>Br2>I2,则元素原子得电子能力Cl>Br>I。
答案:(4)Cl>Br>I
2.(2022·陕西泾阳期中)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,进行了如下系列实验。回答下列问题。
探究2:验证同主族元素原子得电子能力强弱,进行如下实验:
Ⅰ.向NaBr溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加1 mL四氯化碳振荡,静置;
Ⅱ.向KI溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加 1 mL 四氯化碳振荡,静置;
Ⅲ.在淀粉碘化钾试纸上滴加几滴溴水。
(5)实验Ⅰ、Ⅱ得到的CCl4层中含有卤素单质,可用NaOH浓溶液反萃取分离回收。以下是反萃取回收I2的操作过程:
①向装有I2的CCl4溶液的分液漏斗中加入少量浓NaOH溶液;
②振荡至溶液的紫红色消失,静置、分层;
解析:(5)③分层后水溶液位于上层,因此含碘的碱溶液从分液漏斗的上口倒出;
答案:(5)③上
2.(2022·陕西泾阳期中)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,进行了如下系列实验。回答下列问题。
探究2:验证同主族元素原子得电子能力强弱,进行如下实验:
Ⅰ.向NaBr溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加1 mL四氯化碳振荡,静置;
Ⅱ.向KI溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加 1 mL 四氯化碳振荡,静置;
Ⅲ.在淀粉碘化钾试纸上滴加几滴溴水。
(5)实验Ⅰ、Ⅱ得到的CCl4层中含有卤素单质,可用NaOH浓溶液反萃取分离回收。以下是反萃取回收I2的操作过程:
④边搅拌边加入几滴45%的H2SO4溶液,溶液立即转为棕黄色,并析出碘晶体,写出该反应的离子方程式:　 。
高考真题·导向
C
1.(2022·广东卷)甲～戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是(　 　)
A.原子半径:丁>戊>乙
B.非金属性:戊>丁>丙
C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
解析:甲～戊均为短周期元素,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl,甲为N、乙为F、丙为P、丁为S;若是硫酸,则戊为S,甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据层多径大,同电子层结构核多径小原则,原子半径丁>戊>乙,故A正确;根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性戊>丁>丙,故B正确;甲的氢化物可能为氨气,也可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生,若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟产生,故C错误;丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸,也可能是磷酸,都一定能与强碱反应,故D正确。
2.(2021·湖南卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,Z的最外层电子数为K层的一半,W与X可形成原子个数比为2∶1的18e-分子。下列说法正确的是(　 　)
A.简单离子半径:Z>X>Y
B.W与Y能形成含有非极性键的化合物
C.X和Y的最简单氢化物的沸点:X>Y
D.由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性
B
解析:Z的最外层电子数为K层的一半,则Z的最外层电子数为1,又因W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,则Z不可能为氢、锂元素,故Z为第三周期的钠元素。Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,且Y的原子序数小于11,W与X可形成原子个数比为2∶1的18e-分子,分析可知N2H4符合题意,故W为氢元素、X为氮元素,则Y为氧元素。Z、X、Y的简单离子核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,即简单离子半径X>Y>Z,A错误;W与Y能形成H2O2,既含有极性键又含有非极性键,B正确;X和Y形成的最简单氢化物分别为NH3和H2O,常温下,NH3为气态,H2O为液态,故H2O的沸点更高,C错误;由氢、氮、氧三种元素所组成的化合物NH3·H2O的水溶液呈碱性,D错误。
CD
解析:由题图和题意可知,X和Z分别是F、Cl;又因Y原子序数为W原子价电子数的3倍且题给化合物中Y、W分别可形成5个、3个共价键,故W、Y分别为N、P。F只有-1、0两种价态,没有最高正价,A错误;HCl为强酸,HF为弱酸,B错误;根据元素周期律可知,四种元素原子半径由大到小的顺序为P>Cl>N>F,即Y>Z>W>X,C正确;Cl、N、H三种元素可形成离子化合物NH4Cl,其既含有离子键又含有共价键,D正确。
4.(2020·山东卷)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　 　)
A.第一电离能:W>X>Y>Z
B.简单离子的还原性:Y>X>W
C.简单离子的半径:W>X>Y>Z
D.氢化物水溶液的酸性:Y>W
C
解析:根据Z与X可形成淡黄色化合物Z2X2,即该化合物为Na2O2,结合原子序数关系可知,X为O元素,Z为Na元素;基态O原子核外有8个电子,是最高能级2p上排布的电子数的2倍;由原子序数关系可知Y为F元素,则与其同主族的W为Cl元素。根据第一电离能递变规律,可知其相对大小顺序为F>O>Cl>Na,A项错误;根据非金属性:F>O>Cl,可知简单离子的还原性:Cl->O2->F-,B项错误;根据离子半径的变化规律,可知简单离子半径:Cl->O2->F->Na+,C项正确;氢化物水溶液的酸性:HF5.(1)(2021·湖北卷)硒(Se)与硫为同族元素,Se的最外层电子数为　　　　;镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第ⅢA族,CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu的化合价为　　　　。
解析:(1)硫为第ⅥA族元素,硒(Se)与硫为同族元素,故Se的最外层电子数为6,镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第ⅢA族,则根据正负化合价代数和为零, In0.5Ga0.5看作一个整体显+3价,Se显-2价,则可以知道CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu的化合价为+1。
答案:(1)6　+1
(2)(2020·全国Ⅰ卷)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是 　。
I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是 　。
解析:(2)同主族元素,从上至下,原子半径逐渐增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);
同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的第ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。
I1/(kJ·mol-1)
Li　520 Be　900 B　801
Na　496 Mg　738 Al　578
答案:(2)Na与Li同主族,Na原子核外电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小　Li、Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈现增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的;与Li相比,B的核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大
(3)(2020·海南卷)Al在周期表中的位置　　　　　　　　。
解析:(3)Al是13号元素,在周期表中的位置是第三周期第ⅢA族。
答案:(3)第三周期第ⅢA族
(4)(2019·天津卷)①砷在元素周期表中的位置　　　　　　　　。
解析:(4)①砷元素的原子序数为33,与氮元素、磷元素均位于第ⅤA族,最外层有5个电子,则砷在周期表中的位置为第四周期第ⅤA族;
②氮和磷氢化物性质的比较:热稳定性:NH3　　　　PH3(填“>”“<”)。
答案:(4)①第四周期第ⅤA族
解析:②元素的非金属性越强,氢化物的稳定性越强,N元素的非金属性强于P元素的,则热稳定性NH3强于PH3。
答案:②>
(5)(2019·海南卷)Mn位于元素周期表中第四周期　　　　族。
解析:(5)Mn是25号元素,在元素周期表中第四周期第ⅦB族。
答案:(5)第ⅦB
(6)(2019·全国Ⅲ卷)①在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是　　　　,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态　　　(填“相同”或“相反”)。
解析:(6)①根据元素周期表和对角线原则可知与锂化学性质相似的是镁,镁的最外层电子数是2,占据s轨道,s轨道最多容纳2个电子,所以自旋方向相反。
答案:(6)①Mg　相反
②NH4H2PO4中,电负性最高的元素是　　　　。
解析:②电负性与非金属性的大小规律相似,从左到右依次增大,在NH4H2PO4中O就是最大的。
答案:②O第2讲　元素周期表　元素周期律
一、元素周期表
1.原子序数　元素周期系
(1)按照元素在周期表中的顺序给元素编号,称之为原子序数,其与元素的原子结构之间存在着如下关系:
原子序数=核电荷数 =质子数=核外电子数
(2)元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。元素周期表是呈现元素周期系的表格。元素周期系只有一个,元素周期表多种多样。
2.元素周期表的编排原则
周期 把电子层数目相同的元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行;除第一周期外其他周期都是从ns开始到np结束
族 把价电子数相同的元素按电子层数递增的顺序,由上而下排成纵列(有些副族例外)
3.元素周期表的结构
(1)周期。
周期序数 一 二 三 四 五 六 七
周期类别 短周期 长周期
本周期元素数 2 8 8 18 18 32 32
本周期稀有气 体的原子序数 2 10 18 36 54 86 118
(2)族。
族序数 ⅠA、ⅡA ⅢB～Ⅷ 8、9、10三个纵列 ⅠB、ⅡB ⅢA～ⅦA 0
纵列序数 1、2 3～10 11、12 13～17 18
价电子通式 ns1、ns2 (n-1)d1～9ns1～2 (Pd例外) (n-1)d10ns1、 (n-1)d10ns2 ns2np1～5 ns2np6
族类别 主族 副族 主族 0族
(3)分区。
①周期表的分区。
②各区价层电子排布特点。
分区 元素分布 价层电子排布 元素性质特点
s区 ⅠA族、ⅡA族 ns1～2 除氢外都是活泼金属元素
p区 ⅢA族～ⅦA族、0族 ns2np1～6(He除外) 最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)
d区 ⅢB族～Ⅷ族(镧系、锕系除外) (n-1)d1～9ns1～2(Pd除外) d轨道也不同程度地参与化学键的形成
ds区 ⅠB族、ⅡB族 (n-1)d10ns1～2 金属元素
f区 镧系、锕系 (n-2)f0～14(n-1)d0～2ns2 镧系元素化学性质相近,锕系元素化学性质相近
(4)两个特殊结构。
①分界线。
②过渡元素:d区、f区、ds区所在区域的元素为过渡元素,其全部是金属元素。
4.周期表的应用
(1)科学预测:为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。
(2)寻找新材料。
(3)用于工农业生产。
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系,研制农药材料等。
[理解·辨析]
1.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)长周期中各周期中的元素均为18种。(　　)
(2)包含元素种数最多的族是第Ⅷ族。(　　)
(3)最外层电子排布式为4s2的元素一定位于第ⅡA族。(　　)
(4)两种短周期元素的原子序数相差8,则周期序数一定相差1。(　　)
(5)s区的元素均为金属元素,稀有气体元素为p区元素。(　　)
(6)基态原子价层电子排布式为3d104s1的元素为 s区元素。(　　)
答案:(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
2.A、B、C、D都是短周期元素,A的原子核外有两个电子层,最外层已全充满;B位于A元素的下一周期,最外层的电子数是A最外层电子数的;C的离子带有两个正电荷,它的核外电子排布与A元素原子相同;D与C属同一周期,D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。
(1)根据题给信息判断:A是　　　　,B是　　　　,C是　　　　,D是　　　　。
(2)C的离子的核外电子排布式为　　　　　　;D原子的核外电子排布式为　 。
(3)B位于第　　　　周期　　　　族,它的最高价氧化物的化学式是　　　　　　,其最高价氧化物对应的水化物是一种　　　　酸。
答案:(1)Ne　Si　Mg　Cl　(2)1s22s22p6　1s22s22p63s23p5　(3)三　ⅣA　SiO2　弱
二、元素周期律
1.元素周期律的概念、实质
(1)概念:随着原子序数的递增,元素的性质呈周期性变化,这个规律叫元素周期律。
[微点拨] 注意元素的性质与物质的性质不同,例如氧元素性质指的是氧原子的性质,而氧气的物理性质是大量氧分子体现的,氧气化学性质是氧分子体现的。
(2)实质:元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布呈周期性变化的必然结果。
2.元素性质的周期性变化规律
内容 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
原子 结构 电子层数 相同 逐渐增大
最外层电子数 依次增大 相同
粒子 半径 原子半径 逐渐减小(稀有气体元素除外) 逐渐增大
离子半径 阳离子半径逐渐减小, 阴离子半径逐渐减小, 阳离子半径<阴离子半径 逐渐增大
元素的 性质 金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 一般地,最高正价:+1→+7,负化合价:-4→-1 最高正化合价= 主族族序数(O、F除外)
第一电离能 增大的趋势 逐渐减小趋势
电负性 逐渐增大 逐渐减小
化合物 性质 最高价氧化物对应水化物 酸性逐渐增强 碱性逐渐减弱 酸性逐渐减弱 碱性逐渐增强
气态氢化物 稳定性逐渐增强 还原性逐渐减弱 稳定性逐渐减弱 还原性逐渐增强
离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐增强, 阴离子还原性逐渐减弱 阳离子氧化性逐渐减弱, 阴离子还原性逐渐增强
3.元素金属性、非金属性强弱的判断依据
(1)元素金属性强弱的判据。
①与水或酸置换出氢气的难易:金属与水或酸置换出氢气越容易,则其金属性一般越强;
②最高价氧化物对应的水化物的碱性:最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,则其金属性越强;
③金属间置换:金属性强的置换弱的;
④对应金属离子的氧化性:金属离子的氧化性越强,则其对应元素的金属性越弱;
⑤原电池的正负极,一般金属性负极强于正极(有例外)。
(2)元素非金属性强弱的判据。
①单质与氢气反应的难易:与氢气反应越容易,则其对应元素的非金属性越强;
②气态氢化物的稳定性:气态氢化物越稳定,其对应元素的非金属性越强;
③气态氢化物的还原性:气态氢化物的还原性越强,则其对应元素的非金属性越弱;
④最高价氧化物对应的水化物的酸性:酸性越强,则其对应元素的非金属性越强;
⑤非金属间置换:非金属性强的置换弱的。
4.对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的,如:
[微点拨] 注意符合对角线规则的两种元素的性质(原子半径、金属性、非金属性等)一般没有固定关系。而右上、左下对角关系的两种元素的性质则有固定关系,例如:左下方元素的金属性大于对角右上方元素的金属性。
[理解·辨析]
1.判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性。(　　)
(2)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。(　　)
(3)第一电离能大的元素金属性也强。(　　)
(4)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大。(　　)
(5)非金属气态氢化物熔、沸点越高,非金属性越强。(　　)
(6)元素的非金属性越强,其含氧酸的酸性越强。(　　)
(7)同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小,简单离子的半径也逐渐减小。(　　)
答案:(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× (6)×　(7)×
2.根据元素周期律用“>”或“<”填空。
(1)金属性:K　　　Na　　　Mg,非金属性:F　　　O　　　S。
(2)碱性:Mg(OH)2　　　Ca(OH)2　　　KOH。
(3)酸性:HClO4　　　H2SO4　　　HClO。
(4)热稳定性:CH4　　　NH3　　　H2O。
(5)还原性:HBr　　　HCl,I-　　　S2-。
(6)氧化性:Fe3+　　　Cu2+　　　Fe2+。
答案:(1)>　>　>　>　(2)<　<　(3)>　>　(4)<　<　(5)>　<　(6)>　>
考点一　元素周期表
下列说法正确的是　　　(填序号)。
①(2022·辽宁卷)Na位于元素周期表p区;
②(2022·湖南卷)原子序数为82的元素与Si位于同一主族;
③(2022·湖南卷)化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表;
④(2022·浙江卷)H与O形成的10电子微粒有2种;
⑤(2022·山东卷)Ni在元素周期表中位置为第4周期第Ⅷ族。
答案:②③⑤
下列说法正确的是　　　　(填序号)。
①P位于元素周期表p区;
②原子序数为51的元素与Si位于同一主族;
③瑞士化学家维尔纳制成了现代形式的元素周期表;
④H与N形成的10电子微粒有3种;
⑤Zn在元素周期表中位置为第四周期第ⅡB族;
⑥第四周期元素中,未成对电子数最多的元素位于钾元素后面第五位。
答案:①③④⑤⑥
[归纳拓展] 10e-与18e-微粒记忆技巧
(1)“10电子”微粒。
(2)“18电子”微粒。
(—CH3、—NH2、—OH、—F属于广义9电子等电子体)
下列说法正确的是　　　　(填序号)。
①在元素周期表中,111号元素与Al元素同族(2022·青海西宁二模);
②某微粒电子排布式为1s22s22p63s23p4,该元素在第三周期第ⅣA族(2022·上海普陀区二模);
③H与C、N、O均能形成10和18电子的化合物(2022·吉林长春模拟);
④基态Na+与Cl-最外层电子排布符合ns2np6,两者位于周期表的p区(2022·北京和平街第一中学三模);
⑤张青莲精确测定锗的相对原子质量,锗位于元素周期表的p区(2022·辽宁实验中学模拟);
⑥钒在周期表中的位置是第四周期第ⅤB族(2022·北京杨镇第一中学模拟)。
答案:③⑤⑥
考点二　元素周期律
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
原子半径、金属性、非金属性相关的递变规律
(2022·湖南卷)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是(　C　)
A.原子半径:X>Y>Z
B.非金属性:Y>X>W
C.Z的单质具有较强的还原性
D.原子序数为82的元素与W位于同一主族
解析:由共价化合物的结构可知,X、W形成4个共价键,Y形成2个共价键,Z形成1个共价键,X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和,则X为C元素、Y为O元素、Z为F元素、W为Si元素。同周期元素从左到右原子半径依次减小,则C、O、F的原子半径大小顺序为C>O>F,故A正确;同周期元素从左到右非金属性依次增强,同主族元素从上到下非金属性依次减弱,则C、O、Si的非金属性强弱顺序为O>C>Si,故B正确;位于元素周期表右上角的氟元素的非金属性最强,单质具有很强的氧化性,故C错误;根据元素周期表的排布可推知,82号元素位于第六周期第ⅣA族,故D正确。
[思维建模] 原子或简单离子半径大小比较的方法
1.快速判断微粒半径技巧(三看)
一看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。
二看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。
三看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越大,半径越大。
2.短周期半径之最:①短周期半径最小的原子为H,半径最大的原子为Na;②第三周期半径最大的离子是P3-,半径最小的离子是Al3+。
1.(2022·湖南模拟)原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z,W与X形成的某些化合物能形成酸雨,Y是金属且能与水剧烈反应,Z可与Y形成化合物Y2Z。下列说法正确的是(　A　)
A.简单离子半径:Z>W>X>Y
B.简单氢化物稳定性:W>X>Z
C.Y与Z形成的化合物中只含离子键
D.简单氢化物沸点:W>Y>Z
解析:原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z;Y是金属且能与水剧烈反应,则Y为Na;Z可与Y形成化合物Y2Z,且Z的原子序数大于Y,则Z为S;W与X形成的某些化合物能形成酸雨,则W为N,X为O;W为N,X为O,Y为Na,Z为S,它们对应的简单离子分别为N3-、O2-、Na+和S2-;S2-核外有三层电子,其离子半径最大,N3-、O2-、Na+核外电子排布相同,均有两层电子,且原子序数依次增大,则离子半径依次减小。综上所述,离子半径S2->N3->O2->Na+,A正确;W为N,X为O,Z为S,其简单氢化物依次为NH3、H2O和H2S,元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,非金属性O>N>S,故稳定性 H2O>NH3>H2S,B错误;Y为Na,Z为S,两者形成的化合物Na2S2中,既含有离子键,又含有共价键,C错误;W为N,Y为Na,Z为S,其简单氢化物依次为NH3、NaH和H2S;三者的晶体类型依次为分子晶体、离子晶体和分子晶体,故NaH的沸点最高;NH3分子间存在氢键,故其沸点高于H2S;综上所述,简单氢化物沸点NaH>NH3>H2S,D错误。
2.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,四者在周期表中位置如图所示。W的原子序数等于X的原子序数的两倍再加2。下列说法正确的是(　C　)
A.原子半径:X>Y>W
B.金属性:Z>Y>W
C.X与Z可以形成化合物
D.原子序数为35的元素与Y位于同一主族
解析:X位于第二周期,W位于第三周期,所以假定X的原子序数为x,则W的原子序数为x+8。W的原子序数等于X的原子序数的两倍再加2,所以x+8=2x+2,x=6,则X为C元素,W为Si元素,Y为O元素,Z为F元素。原子半径W>X>Y,所以A错误;金属性W>Y>Z,所以B错误;C、F可以形成四氟乙烯(CF2CF2),所以C正确;Y位于第ⅥA族,6是偶数,35是奇数,故35号元素不可能与氧同族,所以D错误。
3.(2022·上海普陀区二模)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z,化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　D　)
A.原子半径:r(Z)>r(Y)>r(X)>r(W)
B.非金属性:W>X>Y>Z
C.含有Z的含氧酸均为强酸
D.Y的最高价氧化物对应的水化物是强碱
解析:化合物XW3与WZ相遇会产生白烟,说明X为氮元素,W为氢元素,Z为氯元素,根据四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z,则Y为钠元素。原子半径根据电子层数越多半径越大,相同电子层数,核电荷数越大,半径越小分析,半径关系为r(Y)>r(Z)>r(X)>r(W),A错误;非金属性氯元素最强,B错误;含有氯元素的含氧酸不一定是强酸,例如次氯酸为弱酸,C错误;钠的最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钠,是强碱,D正确。
第一电离能、电负性相关的递变规律
(2021·山东卷,4)X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是(　D　)
A.原子半径:X>Y
B.简单氢化物的还原性:X>Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
解析:Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子知,X与Y容易形成共价键,根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P半径大,即X>Y,A项不符合题意;两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,半径是 P3->Cl-,所以PH3的失电子能力强,还原性强,即X>Y,B项不符合题意;同周期元素从左往右,金属性减弱,非金属性增强,各元素对应的金属单质还原性减弱,非金属单质的氧化性增强,所以Cl2的氧化性最强,C项不符合题意;同一周期,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,第ⅡA、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能;所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl,所以有5种,D项符合题意。
1.(2022·山东临沂二模)某新型漂白剂的结构如图所示,其组成元素均为短周期元素,其中X与Y同周期,X与W对应的简单离子核外电子排布相同,且W、Y、Z的价电子数之和等于X的最外层电子数。下列说法错误的是(　D　)
A.原子半径:W>Y>X>Z
B.四种元素中X电负性最大
C.1 mol该物质中含有2 mol配位键
D.第一电离能介于X与Y之间的同周期元素有1种
解析:短线表示是共价键和配位键,X形成两个键则其可能是O或S,Z形成一个键则其可能是H或F或Cl,根据“W、Y、Z的(价电子)最外层电子数之和等于X的最外层电子数”,Z只能是H,W原子最外层有2个电子,可推出Y最外层有3个电子,说明结构中Y形成的化学键中有配位键,再根据“W、X对应的简单离子核外电子排布相同”,且X与Y同周期,则W只能是Mg,X是O,Y是B,Z是H。结合Y为B和结构图可看出1 mol该物质中含有2 mol配位键,C正确;第一电离能介于O和B之间的同周期元素有Be和C两种,D错误。
2.(2022·山东师范大学附中模拟)X、Y、Q、W、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Y原子最外层电子数是其内层电子数的2倍,W与Y位于同一主族,X、Y、Z三种元素可组成用于隐形飞机中吸收微波的物质R(结构如图),Q元素的单质可用作铝热反应的引燃剂。下列说法正确的是(　D　)
A.同一周期中,第一电离能比Q小的只有一种
B.电负性:Y>W>X
C.物质R吸收微波时,分子内的σ键会断裂
D.简单气态氢化物的还原性:W>Y
解析:X、Y、Q、W、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Y原子最外层电子数是其内层电子数的2倍,则Y为C元素;W与Y位于同一主族,则W为Si元素;Q元素的单质可用作铝热反应的引燃剂,则Q为Mg元素;结合物质的结构式可知,X可形成1个共价单键,则X为H元素,Z可形成2个共价单键,则根据8电子稳定原则可知,Z最外层电子数为6,且位于第三周期,所以Z为S元素。同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,镁原子的3s轨道为稳定的全充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素,则钠元素、铝元素的第一电离能小于镁元素的,故A错误;硅元素的电负性小于氢元素,故B错误;σ键比π键牢固,所以物质R吸收微波时,分子内的π键会断裂,故C错误;元素的非金属性越强,简单氢化物的热稳定性越强,还原性越弱,碳元素的非金属性强于硅元素的,所以硅烷的还原性强于甲烷的,故D正确。
[归纳总结] 常见原子的成键规律
①形成一个化学键:—H、—X;②形成两个化学键:—O—、O、—S—、S;③形成三个化学键:—N、≡N、、;④形成四个化学键:、、—C≡、、、、。
微专题10　抓住“位—构—性”特点,突破元素推断题
1.元素“位—构—性”的综合关系
2.元素推断的一般思路
(2022·全国甲卷)Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,其最外层电子数之和为19。Q与X、Y、Z位于不同周期,X、Y相邻,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍。下列说法正确的是(　D　)
A.非金属性:X>Q
B.单质的熔点:X>Y
C.简单氢化物的沸点:Z>Q
D.最高价含氧酸的酸性:Z>Y
解析:Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,Q与X、Y、Z位于不同周期,Y原子最外层电子数是Q原子内层电子数的2倍,则Q应为第二周期元素,X、Y、Z位于第三周期,Y的最外层电子数为4,则Y为Si元素,X、Y相邻,且X的原子序数小于Y,则X为Al元素,Q、X、Y、Z的最外层电子数之和为19,则Q、Z的最外层电子数之和为19-3-4=12,主族元素的最外层电子数最多为7,若Q的最外层电子数为7,为F元素,Z的最外层电子数为5,为P元素,若Q的最外层电子数为6,为O元素,则Z的最外层电子数为6,为S元素,若Q的最外层电子数为5,为N元素,Z的最外层电子数为7,为Cl元素。综上所述,Q为N、O或F,X为Al,Y为Si,Z为Cl、S或P。X为Al,Q为N、O或F,故非金属性Q>X,A错误;X为Al,Y为Si,单质熔点Si>Al,即Y>X,B错误;含有氢键的物质沸点升高,由分析可知Q为N、O或F,其简单氢化物为NH3、H2O或HF,Z为Cl、S或P,其简单氢化物为HCl、H2S或PH3,由于前者物质中存在分子间氢键,而后者物质中不存在分子间氢键,故沸点Q>Z,C错误;元素的非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强,P、S、Cl的非金属性均强于Si,因此最高价含氧酸酸性Z>Y,D正确。
1.(不定项)(2022·河北石家庄一模)短周期主族非金属元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,其中Y与Z同族,Z原子最外层电子数等于X原子的核外电子总数,X与M、Y与Z的核电荷数之和均为22。下列说法错误的是(　AB　)
A.将少量Na2CO3固体加入X的最高价含氧酸的水溶液中,有气泡产生
B.X、Z分别与M形成的二元化合物中,各原子均满足8e—稳定结构
C.常温下,单质M能够从Y的简单氢化物中置换出单质Y
D.X与Y形成的二元化合物可作新型高温结构陶瓷材料
解析:短周期主族非金属元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大,Y与Z同族,Y与Z的核电荷数之和为22,则Y为N元素、Z为P元素;Z原子最外层电子数等于X原子的核外电子总数,则X为B元素;X与M的核电荷数之和为22,则M为Cl元素。碳酸的酸性强于硼酸,由强酸制弱酸的原理可知,碳酸钠固体不能与硼酸溶液反应,故A错误;三氯化硼中硼原子、五氯化磷中磷原子均不满足8e-稳定结构,故B错误;常温下,氯气能与氨气发生置换反应生成氯化铵(或氯化氢)和氮气,故C正确;氮化硼的熔、沸点高,常用作新型高温结构陶瓷材料,故D正确。
2.(2023·山东济南模拟)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是(　C　)
A.简单离子半径大小顺序:r(Q)>r(W)>r(X)>r(Y)>r(Z)
B.第一电离能:I1(X)>I1(Y)>I1(W)>I1(Q)
C.元素X、Y、W、Q的简单氢化物都是极性分子
D.元素W与Y形成的阴离子W2具有较强的氧化性,W显+7价
解析:依据短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置可知,X为氮元素,Y为氧元素,Z为铝元素,W为硫元素,Q为氯元素。X(N)价电子排布式为2s22p3,p轨道电子半满,属于洪特规则特例,所以I1(N)>I1(O),同周期的ⅥA和ⅦA元素第一电离能排序没有反常情况,I1(Cl)>I1(S),B错误;元素X、Y、W、Q的简单氢化物分别是NH3、H2O、H2S、HCl,都是由极性键构成的极性分子,C正确;元素W与Y形成的阴离子W2为S2,含有过氧根离子,具有较强的氧化性,S显+6价,D错误。
3.(不定项)(2022·湖南娄底一中三模)某固体消毒剂广泛用于游泳池消毒,其结构如图所示,其中W、X、Y、Z 是原子序数依次增大的四种短周期元素,Y最外层电子数是内层电子数的3倍。下列叙述错误的是(　BC　)
A.W和Z组成的化合物可以作灭火剂
B.原子半径:X>W>Y
C.氧化物的熔、沸点:X>W
D.该化合物中X、Y、Z均满足8电子稳定结构
解析:Y最外层电子数是内层电子数的3倍,Y为O元素;由固体消毒剂结构可知,W、X、Z依次形成4对、3对、1对共用电子对,W、X、Y、Z的原子序数依次增大,则W为C元素、X为N元素,结合该固体消毒剂广泛用于游泳池消毒,可得Z为Cl元素。C和Cl组成的化合物CCl4可以作灭火剂,A项正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,则原子半径W>X>Y,B项错误;X的氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,W的氧化物有CO、CO2,N的氧化物的熔、沸点不一定高于C的氧化物,如NO的熔、沸点低于CO2,C项错误;N、O、Cl原子的最外层依次有5、6、7个电子,在该化合物中依次形成3、2、1对共用电子对,N、O、Cl均满足8电子稳定结构,D项正确。
4.(不定项)(2022·山东青岛二模)X、Y、Z、W是处于不同周期的前四周期常见元素,原子序数依次递增。Y原子最外层电子数是周期序数的3倍,基态Z原子核外s能级与p能级电子数之比为3∶5。由上述元素组成的物质转化关系如图所示,其中m、n、q为单质,其他为化合物,甲具有磁性,丙为二元强酸。下列说法错误的是(　A　)
A.乙与丁反应物质的量之比为1∶2
B.乙分子空间结构为V形
C.丙分子间可形成氢键
D.向戊中通入n可生成丁
解析:Y原子的最外层电子数是周期序数的3倍,则Y为O;基态Z原子核外s能级与p能级电子数之比为3∶5,则p能级有10个电子s能级有6个电子,排布式为1s22s22p63s23p4,是16号元素,为S元素,甲具有磁性是Fe3O4,则n为O2,m为Fe,丙为二元强酸,是H2SO4,硫酸和四氧化三铁反应生成硫酸亚铁和硫酸铁,q为S,硫单质和氧气加热生成乙为SO2,SO2与硫酸铁发生氧化还原反应生成硫酸亚铁,则丁为Fe2(SO4)3,戊为FeSO4;X、Y、Z、W是处于不同周期的前四周期常见元素,则X为H元素,W为Fe元素;分析可知,X为H元素,Y为O元素,Z为S元素,W为Fe元素,m为Fe,n为O2,q为S,甲为Fe3O4,乙为SO2,丙为H2SO4,丁为 Fe2(SO4)3,戊为FeSO4;乙为SO2,丁为Fe2(SO4)3,SO2与硫酸铁反应的化学方程式为SO2+2H2O+Fe2(SO4)32FeSO4+2H2SO4,乙与丁反应的物质的量之比为1∶1,A错误;乙为SO2,中心原子S的价层电子对数为2+=3,有 1个孤电子对,中心原子S采取sp2杂化,空间结构为V形,B正确;丙为H2SO4,H2SO4分子中含有羟基—OH,故能形成分子间氢键,C正确;戊为 FeSO4,n为O2,丁为Fe2(SO4)3,FeSO4与O2发生氧化还原反应生成Fe2(SO4)3,D正确。
学生必做实验(五)　同周期、同主族元素性质的递变
1.同主族元素性质的递变
(1)在点滴板的3个孔穴中分别滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液和新制的氯水,然后向NaBr溶液和NaI溶液中各滴入3滴新制的氯水。观察到的现象是滴入浅黄绿色的氯水后,NaBr溶液呈橙色,NaI溶液呈褐色。
化学方程式:2NaBr+Cl22NaCl+Br2,2NaI+Cl22NaCl+I2。
(2)在点滴板的两个孔穴中分别滴入3滴NaI溶液和溴水,然后向NaI溶液中滴入3滴溴水,观察到的现象是溶液变褐色。
化学方程式:2NaI+Br22NaBr+I2。
结论:卤素单质的氧化性:Cl2>Br2>I2。卤族元素的非金属性:Cl>Br>I。
2.同周期元素性质的递变
(1)钠、镁与水的反应。
①向盛有冷水的烧杯中加入一块绿豆粒大小的钠块,并滴入几滴酚酞溶液,观察到烧杯中的现象:钠浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出响声,溶液变红色。
化学方程式:2Na+2H2O2NaOH+H2↑。
②取一小段镁条,用砂纸除去表面的氧化膜,放到试管中。向试管中加入2 mL水,并滴入2滴酚酞溶液,观察到的现象为镁条表面产生少量气泡,镁条周围溶液变为浅红色。过一会儿,加热试管至液体沸腾,观察到的现象为有较多的无色气泡冒出,溶液变为浅红色。
化学方程式:Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑。
结论:与水反应的剧烈程度Na>Mg,金属性Na>Mg。镁与热水反应速率比冷水快。
(2)Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱比较。
①向一支试管中加入少量MgCl2溶液,然后逐滴滴加1 mol/L NaOH溶液直至过量,观察到的现象是产生白色沉淀。
化学方程式:MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl。
②向另一支试管中加入少量AlCl3溶液,然后逐滴滴加1 mol/L NaOH溶液直至过量,观察的现象是先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解。
化学方程式:AlCl3+3NaOHAl(OH)3↓+3NaCl,Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O,Mg(OH)2不溶于NaOH溶液;Al(OH)3溶于NaOH溶液,显两性,结论:碱性Mg(OH)2>Al(OH)3;金属性Mg>Al。
(3)结论:同一周期元素,从左至右,随着原子序数的增加,金属性逐渐减弱,相应的非金属性逐渐增强。
1.实验室中所用的氯水为什么要用新制的
提示:氯气溶于水后会部分与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸见光易分解生成HCl和O2,长时间放置后,氯水中氯气的浓度会减小,最终变为稀盐酸。因此氯水必须现用现配。
2.实验室中的钠是怎样保存的 镁、铝也是活泼金属,需要和钠一样保存吗
提示:实验室中,金属钠一般保存在煤油或石蜡油中,以隔绝空气和水,避免钠被氧化。金属镁和铝一般直接放在试剂瓶中即可,不需要用煤油密封,这是因为镁、铝表面的氧化膜比较致密,可以防止内部金属被进一步氧化。
3.通过本次实验的两组探究过程,你能得出什么结论 你对原子结构与元素性质的关系及元素周期律(表)有什么新的认识
提示:同主族元素,从上到下,元素金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。同周期主族元素,从左到右,元素金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
在元素周期表中,同主族元素最外层电子数相同,但电子层数不同,因此原子核对最外层电子的吸引能力不同,电子层数越多,原子半径越大,原子越容易失电子,而非金属元素得电子能力则逐渐减弱,因此元素的金属性增强,非金属性减弱。同周期的主族元素,原子的电子层数相同,最外层电子数逐渐增多,失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,元素金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。元素的性质与原子结构密切相关,而原子结构决定了元素在周期表中的位置。
1.(2022·重庆长寿中学阶段练习节选)研究性学习小组同学设计实验探究碳、硅元素非金属性的相对强弱,实验装置如图所示。
(1)仪器A的名称为　　　　。
(2)问题探究:[已知酸性:亚硫酸(H2SO3)>碳酸(H2CO3)]
①装置E中酸性KMnO4溶液的作用是　　　　。
②能说明碳元素的非金属性比硅元素的强的实验现象是　 。
③该实验能否证明S的非金属性强于C的非金属性 　　　　(填“能”或“不能”),理由是　 　。
解析:(1)根据装置图中的仪器可知A为分液漏斗。
(2)①从装置D中出来的气体中含有二氧化硫,二氧化硫可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,故装置E中酸性KMnO4溶液的作用是除去SO2气体;②二氧化碳与Na2SiO3溶液反应生成硅酸,证明了碳酸的酸性比硅酸的强,说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强,所以当酸性KMnO4溶液褪色不完全,盛有Na2SiO3溶液的试管中出现白色沉淀即说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强;③依据最高价含氧酸的酸性强弱判断非金属性的强弱,二氧化硫溶于水生成的是亚硫酸,不是最高价含氧酸,所以不能用来判断非金属性的强弱。
答案:(1)分液漏斗　(2)①除去SO2气体　②E试管中的溶液褪色不完全,F试管中出现白色胶状沉淀　③不能　H2SO3不是S元素的最高价含氧酸,无法比较非金属性的强弱
2.(2022·陕西泾阳期中)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,进行了如下系列实验。回答下列问题。
探究1:验证氯元素的非金属性比硫元素的非金属性强。设计实验如图:
(1)装置A中盛放的试剂是　　　　(填字母),A中发生反应的化学方程式为　 。
A.Na2SO3溶液
B.Na2S溶液
C.Na2SO4溶液
(2)下列不能用于验证氯元素比硫元素的非金属性强的依据是　　　　(填字母)。
A.HCl比H2S稳定
B.铁与Cl2反应生成FeCl3,而铁与硫反应生成FeS
C.HClO4的酸性比H2SO4的强
D.HClO的氧化性比H2SO3的强
探究2:验证同主族元素原子得电子能力强弱,进行如下实验:
Ⅰ.向NaBr溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加1 mL四氯化碳振荡,静置;
Ⅱ.向KI溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加 1 mL 四氯化碳振荡,静置;
Ⅲ.在淀粉碘化钾试纸上滴加几滴溴水。
(3)实验Ⅰ中的现象是　 。
(4)根据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的实验现象可得Cl、Br、I的得电子能力强弱顺序为　　　　。
(5)实验Ⅰ、Ⅱ得到的CCl4层中含有卤素单质,可用NaOH浓溶液反萃取分离回收。以下是反萃取回收I2的操作过程:
①向装有I2的CCl4溶液的分液漏斗中加入少量浓NaOH溶液;
②振荡至溶液的紫红色消失,静置、分层;
③先将CCl4层从仪器的下口放出,再将含I-、I的碱溶液从仪器的　　　　(填“上”或“下”)口倒入烧杯中;
④边搅拌边加入几滴45%的H2SO4溶液,溶液立即转为棕黄色,并析出碘晶体,写出该反应的离子方程式:　 。
解析:(1)Cl2可以与Na2SO3溶液反应生成HCl、Na2SO4,但不能判断Cl与S非金属性的强弱,故A错误;Na2S溶液与Cl2发生置换反应Cl2+Na2S2NaCl+S↓,会看到溶液中产生淡黄色沉淀,可以证明元素的非金属性C>S,故B正确;Cl2与Na2SO4溶液不能反应,不能判断C与S非金属性的强弱,故C错误。
(2)元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,根据HCl比H2S稳定可知元素的非金属性Cl>S,故A不符合题意;铁与Cl2反应生成FeCl3,而铁与硫反应生成FeS,说明Cl2的氧化性比S的强,从而可证明元素的非金属性Cl>S,故B不符合题意;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,由于HClO4的酸性比H2SO4的强,可知元素的非金属性Cl>S,故C不符合题意;HClO的氧化性比H2SO3的强,但两者都不是最高价氧化物对应的水化物,不能验证非金属性C>S,故D符合题意。
(3)元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,氯气能氧化溴离子生成溴单质,能氧化碘离子生成碘单质,溴能氧化碘离子生成碘单质,向NaBr溶液中滴加少量氯水,充分反应后,加 1 mL四氯化碳振荡,静置,现象为溶液分层,下层呈橙红色。
(4)Ⅰ中氧化剂是Cl2,氧化产物是Br2,Ⅱ中氧化剂是Cl2,氧化产物是I2,Ⅲ中氧化剂是Br2,氧化产物是I2,所以氧化性强弱顺序是Cl2>Br2>I2,则元素原子得电子能力Cl>Br>I。
(5)③分层后水溶液位于上层,因此含碘的碱溶液从分液漏斗的上口倒出;④NaI、NaIO3在酸性条件下发生归中反应生成碘,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,写出该反应的离子方程式为5I-+I+6H+3I2↓+3H2O。
答案:(1)B　Cl2+Na2S2NaCl+S↓
(2)D
(3)溶液分层,上层无色,下层为橙红色
(4)Cl>Br>I　(5)③上　④5I-+I+6H+3I2↓+3H2O
1.(2022·广东卷)甲～戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是(　C　)
A.原子半径:丁>戊>乙
B.非金属性:戊>丁>丙
C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
解析:甲～戊均为短周期元素,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl,甲为N、乙为F、丙为P、丁为S;若是硫酸,则戊为S,甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据层多径大,同电子层结构核多径小原则,原子半径丁>戊>乙,故A正确;根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性戊>丁>丙,故B正确;甲的氢化物可能为氨气,也可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生,若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟产生,故C错误;丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸,也可能是磷酸,都一定能与强碱反应,故D正确。
2.(2021·湖南卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,Z的最外层电子数为K层的一半,W与X可形成原子个数比为2∶1的18e-分子。下列说法正确的是(　B　)
A.简单离子半径:Z>X>Y
B.W与Y能形成含有非极性键的化合物
C.X和Y的最简单氢化物的沸点:X>Y
D.由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性
解析:Z的最外层电子数为K层的一半,则Z的最外层电子数为1,又因W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,则Z不可能为氢、锂元素,故Z为第三周期的钠元素。Y的原子序数等于W与X的原子序数之和,且Y的原子序数小于11,W与X可形成原子个数比为2∶1的18e-分子,分析可知N2H4符合题意,故W为氢元素、X为氮元素,则Y为氧元素。Z、X、Y的简单离子核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,即简单离子半径X>Y>Z,A错误;W与Y能形成H2O2,既含有极性键又含有非极性键,B正确;X和Y形成的最简单氢化物分别为NH3和H2O,常温下,NH3为气态,H2O为液态,故H2O的沸点更高,C错误;由氢、氮、氧三种元素所组成的化合物NH3·H2O的水溶液呈碱性,D错误。
3.(不定项)(2021·河北卷)下图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,X和Z同主族,Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是(　CD　)
A.X和Z的最高化合价均为+7价
B.HX和HZ在水中均为强酸,电子式可表示为与
C.四种元素中,Y原子半径最大,X原子半径最小
D.Z、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物
解析:由题图和题意可知,X和Z分别是F、Cl;又因Y原子序数为W原子价电子数的3倍且题给化合物中Y、W分别可形成5个、3个共价键,故W、Y分别为N、P。F只有-1、0两种价态,没有最高正价,A错误;HCl为强酸,HF为弱酸,B错误;根据元素周期律可知,四种元素原子半径由大到小的顺序为P>Cl>N>F,即Y>Z>W>X,C正确;Cl、N、H三种元素可形成离子化合物NH4Cl,其既含有离子键又含有共价键,D正确。
4.(2020·山东卷)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　C　)
A.第一电离能:W>X>Y>Z
B.简单离子的还原性:Y>X>W
C.简单离子的半径:W>X>Y>Z
D.氢化物水溶液的酸性:Y>W
解析:根据Z与X可形成淡黄色化合物Z2X2,即该化合物为Na2O2,结合原子序数关系可知,X为O元素,Z为Na元素;基态O原子核外有8个电子,是最高能级2p上排布的电子数的2倍;由原子序数关系可知Y为F元素,则与其同主族的W为Cl元素。根据第一电离能递变规律,可知其相对大小顺序为F>O>Cl>Na,A项错误;根据非金属性:F>O>Cl,可知简单离子的还原性:Cl->O2->F-,B项错误;根据离子半径的变化规律,可知简单离子半径:Cl->O2->F->Na+,C项正确;氢化物水溶液的酸性:HF5.(1)(2021·湖北卷)硒(Se)与硫为同族元素,Se的最外层电子数为　　　　;镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第ⅢA族,CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu的化合价为　　　　。
(2)(2020·全国Ⅰ卷)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是 　。
I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是 　。
I1/(kJ·mol-1)
Li　520 Be　900 B　801
Na　496 Mg　738 Al　578
(3)(2020·海南卷)Al在周期表中的位置　　　　　　　　。
(4)(2019·天津卷)①砷在元素周期表中的位置　　　　　　　　。
②氮和磷氢化物性质的比较:热稳定性:NH3　　　　PH3(填“>”“<”)。
(5)(2019·海南卷)Mn位于元素周期表中第四周期　　　　族。
(6)(2019·全国Ⅲ卷)①在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是　　　　,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态　　　　(填“相同”或“相反”)。
②NH4H2PO4中,电负性最高的元素是　　　　。
解析:(1)硫为第ⅥA族元素,硒(Se)与硫为同族元素,故Se的最外层电子数为6,镓(Ga)和铟(In)位于元素周期表第ⅢA族,则根据正负化合价代数和为零,In0.5Ga0.5看作一个整体显+3价,Se显-2价,则可以知道CuIn0.5Ga0.5Se2中Cu的化合价为+1。
(2)同主族元素,从上至下,原子半径逐渐增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的第ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。
(3)Al是13号元素,在周期表中的位置是第三周期第ⅢA族。
(4)①砷元素的原子序数为33,与氮元素、磷元素均位于第ⅤA族,最外层有5个电子,则砷在周期表中的位置为第四周期第ⅤA族;②元素的非金属性越强,氢化物的稳定性越强,N元素的非金属性强于P元素的,则热稳定性NH3强于PH3。
(5)Mn是25号元素,在元素周期表中第四周期第ⅦB族。
(6)①根据元素周期表和对角线原则可知与锂化学性质相似的是镁,镁的最外层电子数是2,占据s轨道,s轨道最多容纳2个电子,所以自旋方向相反。②电负性与非金属性的大小规律相似,从左到右依次增大,在NH4H2PO4中O就是最大的。
答案:(1)6　+1
(2)Na与Li同主族,Na原子核外电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小　Li、Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈现增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的;与Li相比,B的核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大
(3)第三周期第ⅢA族
(4)①第四周期第ⅤA族　②>
(5)第ⅦB　(6)①Mg　相反　②O
(40分钟)
选题表
知识点 题号
基础 能力 创新
元素周期表 2 5,6 10
元素周期律 1 9
位、构、性的综合 3 4,7,8 11
1.(2022·上海青浦区二模)以下事实能用元素周期律解释的是(　A　)
A.碱性:NaOH>Mg(OH)2
B.氧化性:FeCl3>CuCl2
C.酸性:HI>HF
D.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
解析:HI和HF是氢化物,酸性HI>HF,不能用元素周期律解释,故C不符合题意。
2.(2022·河北保定二模)中国科学院院士张青莲教授曾主持测定的铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。In与Al同主族。下列说法正确的是(　C　)
A.In是第四周期第ⅢA族元素
BIn与In互为同素异形体
C.原子半径:Rb>In
D.碱性:In(OH)3解析:In的原子序数为49,原子核外有5个电子层,数目分别为2、8、18、18、3,则In处于第五周期第ⅢA族,A错误In与In质子数相同,中子数不同,两者互为同位素,B错误;Rb位于第五周期第ⅠA族,Rb和In均位于第五周期,同周期主族元素从左到右原子半径递减,则原子半径Rb>In,C正确;Al位于第三周期第ⅢA族,元素的金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,同一主族元素从上向下,金属性逐渐增强,则碱性In(OH)3>Al(OH)3,D错误。
3.(2023·江苏泰州模拟)我国“祝融号”火星车成功着陆火星,其矿脉中含有原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z。已知W、Z同主族,且Z的原子序数是W的2倍,X的氢化物可用于蚀刻玻璃,Y与Z最外层电子数之和等于8。下列说法正确的是(　B　)
A.离子半径:Z>Y>W>X
B.同周期第一电离能小于Z的元素有4种
C.X与Y可形成共价化合物YX2
D.简单氢化物的还原性:W的氢化物>Z的氢化物
解析:原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z,已知W、Z同主族,且Z的原子序数是W的2倍,则W为O,Z为S;X的氢化物可用于蚀刻玻璃,则X为F元素,Y与Z最外层电子数之和等于8,Y的最外层电子数为8-6=2,Y的原子序数大于F的,则Y为Mg元素。同周期主族元素随原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,但是第ⅡA族和第ⅤA族比相邻元素的大,则同一周期小于Z的元素有Na、Mg、Al、Si,B正确;X和Y形成的化合物为MgF2,含有离子键,属于离子化合物,C错误;非金属性W>Z,则简单氢化物的还原性W的氢化物4.(2022·河北衡水二模改编)短周期主族元素X、Y、Z、M的原子序数依次递增,Z、M的单质均能与水发生剧烈的化学反应,Z的最外层电子数是X、Y的最外层电子数之和,且X、Y相邻。下列有关说法正确的是(　B　)
A.离子半径:M>Z
B.Z、M可以形成离子化合物
C.X、Y最高价含氧酸的酸性:X>Y
D.X、Y分别与Z形成的二元化合物中,各原子最外层均满足8e-结构
解析:由题干信息可知,短周期主族元素X、Y、Z、M的原子序数依次递增,短周期元素中单质能与水发生剧烈反应的有Li、Na和F2,根据原子序数的关系可知,Z、M的单质均能与水发生剧烈的化学反应,Z为F,M为Na,Z的最外层电子数是X、Y的最外层电子数之和,且X、Y相邻,则X为B、Y为C。X为B,Y为C,Z为F,则X、Y分别与Z形成的二元化合物为BF3和CF4,CF4中各原子最外层均满足8e-结构,但BF3中B原子最外层不满足8e-结构,D错误。
5.(2022·江西师大附中三模)原子序数依次增大的同一短周期主族元素W、X、Y、Z与锂组成的盐是一种新型锂离子电池的电解质,其结构如图所示,→表示配位键,表示共用电子对全部由Z原子单独提供,其中Y的一种单质可用作消毒剂。下列有关说法正确的是(　B　)
A.简单离子半径:Z>Y>Li+
B.含X元素的二元弱酸不止1种
C.W的最高价氧化物对应的水化物是一种三元弱酸
D.该物质中所有粒子均满足8电子相对稳定结构
解析:原子序数依次增大的同一短周期主族元素W、X、Y、Z与锂组成的盐是一种新型锂离子电池的电解质,Y的一种单质可用作消毒剂,Y能形成2个共价键,Y为O,X能形成4个共价键,X为C,Z能形成1个共价键,Z为F,W可形成3个共价键,W为B。X为C,含C元素的二元弱酸有H2CO3、H2C2O4等,B正确;W为B,B的最高价氧化物对应的水化物为H3BO3,是一种一元弱酸,C错误;该物质中Li+最外层有2个电子,不满足8电子相对稳定结构,D错误。
6.(2022·江苏盐城中学三模)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,其中Y是金属元素。X原子中有6个运动状态完全不同的电子,X、Y、Z原子最外层电子数之和等于13。下列叙述正确的是(　C　)
A.X的氢化物的稳定性大于W的
B.Y的第一电离能在同周期金属元素中最大
C.元素X与Z的最高价氧化物均为非极性分子
D.元素Z在周期表中位于第三周期第Ⅳ族
解析:短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子中有6个运动状态完全不同的电子,可知X有6个电子,为C;X、Y、Z原子最外层电子数之和等于13,其中Y是金属元素,若Y最外层电子数是1,则Z最外层电子数为8,不是主族元素;若Y最外层电子数为2,则Z最外层电子数为7,Y为Mg,Z为Cl,则W不再是主族元素,不符合题意;若Y最外层电子数为3,则Z最外层电子数为6,Y为Al,Z为S,则X为C,Y为Al,Z为S,W为Cl。元素的非金属性越强,简单氢化物的稳定性越强,则简单氢化物的稳定性HCl>CH4,但是碳的氢化物有多种,无法比较,A项错误;同周期元素第一电离能从左往右呈增大趋势,但第ⅡA族最外层p轨道处于全空稳定状态,其第一电离能大于同周期第ⅢA族元素的,因此Al的第一电离能小于Mg的,B项错误;碳的最高价氧化物为二氧化碳,直线形分子,正负电荷中心重合为非极性分子,硫的最高价氧化物为三氧化硫,为平面正三角形结构,正负电荷中心重合为非极性分子,C项正确。
7.(2022·江苏平潮高级中学模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是空气中含量最多的元素,Y核外有13种运动状态不同的电子,基态时Z原子3p原子轨道上成对电子与不成对电子数目相等。下列说法正确的是(　C　)
A.原子半径:r(X)B.X的电负性比同周期左右相邻两元素的都大
C.Z的简单气态氢化物的稳定性比W的弱,其水溶液的酸性也比W
的弱
D.常温下Y的单质能溶于Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液
解析:短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是空气中含量最多的元素,X是N元素;Y核外有13种运动状态不同的电子,Y是Al元素;基态时Z原子3p原子轨道上成对电子与不成对电子数目相等,说明3p轨道有4个电子,Z是S元素,则W是Cl元素。常温下,Al在浓硫酸中钝化,故D错误。
8.(2022·四川蒲江中学阶段练习)C、O、Na、Al、Si、S、Cl是常见的几种元素。请回答下列问题。
(1)C元素的一种同位素可以测定文物年代,这种同位素的符号为　　　　。
(2)用“大于”“小于”或“等于”填空。
①离子半径 O2-　　　　Al3+
②酸性 H2SO4　　　　HClO4
③得电子能力 35Cl　　　　37Cl
(3)在C、O、Si、S、Cl元素形成的简单氢化物中,稳定性最差的简单氢化物的电子式为　　　　。
(4)利用如图所示装置可验证同主族元素非金属性的变化规律。
①仪器A的名称为　　 　,干燥管D的作用是　 。
②若要证明非金属性:Cl>I,则A中加浓盐酸,B中加KMnO4,KMnO4与浓盐酸常温下可反应生成Cl2,该反应的化学方程式为 　 ,
C中加淀粉KI混合溶液,观察到C中溶液　　　　　　　　(填现象),即可证明,该反应的离子方程式为　 。
从环境保护的角度考虑,此装置缺少尾气处理装置,请描述你的改进措施: 　。
③若要证明非金属性:C>Si,则在A中加盐酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液,有同学认为观察到C中溶液中出现白色沉淀,即可证明。你是否同意该同学的观点 　　　　(填“同意”或“不同意”,若“同意”下一问不必作答,若“不同意”请在后面的横线上说明理由)　
　。
解析:(1)14C可以测定文物年代。
(2)O2-、Al3+为核外电子排布相同的离子,离子核电荷数越大,半径越小,则离子半径O2-大于Al3+;非金属性Cl>S,元素的非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,则酸性H2SO4小于HClO4;同种元素得电子能力相同,则得电子能力35Cl等于37Cl。
(3)非金属性越弱,其简单氢化物的稳定性越差,非金属性最弱的是Si元素,SiH4是共价化合物,Si和H共用1对电子对,其电子式为H。
(4)①仪器A的名称为分液漏斗;气体在溶液中反应会导致装置内压强减小,容易发生倒吸,干燥管D的作用是防止倒吸;②KMnO4与浓盐酸常温下反应生成氯气,该反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;氯气的氧化性强于碘单质的,氯气能够将碘离子氧化成碘单质,观察到C中溶液变蓝的现象,该反应的离子方程式为Cl2+2I-I2+2Cl-;氯气有毒,不能直接排放,需要用NaOH溶液进行尾气处理,改进措施为在C的试管口放置一团浸有浓NaOH溶液的棉团;③制备的二氧化碳中含有氯化氢,干扰实验,需要用饱和的碳酸氢钠溶液除去,则不能证明非金属性C>Si。
答案:(1)14C　
(2)①大于　
②小于　
③等于　
(3)H
(4)①分液漏斗　防止倒吸　
②2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O　变为蓝色 Cl2+2I-I2+2Cl-　在C的试管口放置一团浸有浓NaOH溶液的棉团　
③不同意　盐酸具有挥发性,挥发出的HCl气体进入C中也会产生硅酸白色沉淀
9.(2022·上海格致中学模拟)以共价单键相连的非金属单质中,1个原子与相邻原子成键的数目为(8-N)个,N为该非金属元素的主族序数,化学家称这一现象为(8-N)规则。如图是某非金属单质结构模型,构成该单质的元素在元素周期表中位于(　A　)
A.ⅢA族 B.ⅣA族 C.ⅤA族 D.ⅥA族
解析:根据题意,该单质结构模型中形成了5个共价键,再根据(8-N)规则,则N=3,即为第ⅢA族元素,故A项正确。
10.(2022·福建漳州三模)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,四种元素可以组成一种分子簇,其分子结构如图所示(球的大小表示原子半径的相对大小),W、X位于不同周期,X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,Z的族序数等于其周期数。下列说法错误的是(　A　)
A.工业上采用电解Y、Z的熔融氯化物获得相应的单质
B.Y与W形成的离子化合物具有强还原性
C.简单离子的半径:X>Y>Z>W
D.Y的最高价氧化物对应水化物的碱性比Z的强
解析:X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则X为O元素;Z的族序数等于其周期数,其原子序数大于O,则Z为Al元素;W、X位于不同周期,图中W的原子半径小于X的,故W为H元素;四种元素组成分子簇的化学式为H2Al2O6Y2,结合正负化合价代数和为0可知,Y的化合价为+2,其原子半径大于Al,则Y为Mg元素。则W、X、Y、Z分别为H、O、Mg、Al。AlCl3为共价化合物,工业上不能采用电解熔融AlCl3的方法制取单质Al,A错误;Y为Mg,W为H,形成的离子化合物MgH2具有强还原性,B正确;X、Y、Z、W四种元素的简单离子分别为O2-、Mg2+、Al3+、H+,离子核外电子层数越多,其离子半径越大,电子层数相同的离子,离子半径随原子序数增大而减小,故X、Y、Z、W四种元素的离子半径由小到大顺序为WAl,最高价氧化物对应水化物的碱性Y>Z,D正确。
11.(2022·陕西宝鸡期中)某班同学想要设计实验验证元素性质变化规律。
Ⅰ.第一组同学拟利用原电池反应检测金属的活动性顺序,设计如图甲所示原电池装置,用铝片和铜片作电极,电解质溶液为H2SO4溶液。
(1)写出甲中负极的电极反应式:　 。
此电池工作时导线中电流方向为　　 　 　(填“铜→铝”或“铝→铜”)。
(2)乙同学将铜电极换成镁电极,如图乙所示,实验发现也可组成原电池,此时铝片上有气体产生,则此原电池中负极是　　　　(填“镁片”或“铝片”)。
(3)由以上实验推断,当把A、B两种金属用导线连接后同时浸入稀硫酸中,若B上发生还原反应,则A、B金属的活泼性可能是　　　　(填“A>B”或“AⅡ.为了验证元素周期律相关的结论,另一组同学也设计了一套实验方案,并记录了有关实验现象。
实验方案 实验现象
①将新制氯水滴入NaBr溶液中,振荡后加入适量CCl4,振荡,静置 分层,上层无色,下层橙红色
②将溴水滴入NaI溶液中,振荡后加入适量CCl4,振荡,静置 分层,上层无色,下层紫红色
③将少量I2固体加入NaCl溶液中,振荡后加入适量淀粉溶液,振荡,静置 溶液变蓝色
④将少量I2固体加入Na2S溶液,振荡后静置 溶液变浑浊,出现淡黄色沉淀
(4)方案①相关反应的离子方程式为 　。
(5)方案④相关反应的化学方程式为 　,
由以上方案可知S、Cl、Br、I的非金属性由强到弱的顺序为　　　　　　　(用化学符号表示)。
(6)实验结论:周期表中元素的非金属性的变化规律为　 。
解析:(1)甲中铝和硫酸反应,铜和硫酸不反应,因此铝为负极,则负极的电极反应式为Al-3e-Al3+。电流由正极到负极,即此电池工作时导线中电流方向为铜→铝。
(2)如图乙所示,实验发现也可组成原电池,此时铝片上有气体产生,说明铝片上是氢离子得电子生成氢气,则铝为正极,镁为负极。
(3)由以上实验推断,当把A、B两种金属用导线连接后同时浸入稀硫酸中,若B上发生还原反应,则A上发生氧化反应,失去电子,化合价升高,因此A为负极,则A、B金属的活泼性可能是A>B。
(4)方案①是氯水中氯气和溴离子反应生成溴单质和氯离子,其反应的离子方程式为2Br-+Cl22Cl-+Br2,则氧化性Cl2>Br2。
(5)方案④是单质碘和硫化钠反应生成硫单质和碘化钠,其反应的化学方程式为Na2S+I22NaI+S↓,说明氧化性I2>S;方案②是溴单质置换出碘单质,说明氧化性Br2>I2;根据以上方案可知S、Cl2、Br2、I2的氧化性为Cl2>Br2>I2>S,根据一般规律非金属性越强,其单质的氧化性越强,则非金属性由强到弱的顺序为Cl>Br>I>S。
(6)根据S、Cl得到同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,根据Cl、Br、I得到同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,因此得出实验结论周期表中元素的非金属性变化规律。
答案:(1)Al-3e-Al3+　铜→铝
(2)镁片
(3)A>B
(4)2Br-+Cl22Cl-+Br2
(5)Na2S+I22NaI+S↓　Cl>Br>I>S
(6)在周期表内,同一周期的元素自左向右非金属性逐渐增强,同一主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱

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