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第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
1.通过学习元素周期表的简单分区,能描述金属元素和非金属元素在元素周期表中的位置,进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。2.通过学习元素周期表、元素周期律,能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构,分析、预测、比较元素及其化合物的性质,体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导意义。
探究元素在周期表中的分布及性质规律
学习任务1
1.元素周期表分区
(1)分界线的划分:沿着周期表中B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线,斜线的左下方是 元素,右上方是 元素。
(2)分界线附近的元素,既能表现出一定的 ,又能表现出一定的
,故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。
(3)同主族元素从上到下,元素的 性逐渐减弱、 性逐渐增强,同周期主族元素从左到右, 性逐渐减弱、 性逐渐增强。周期表中非金属性最强的元素为 ,金属性最强的元素为 (放射性元素除外)。
金属
非金属
金属性
非金属性
非金属
金属
金属
非金属
F
Cs
2.元素化合价与元素在周期表中位置的关系
(1)主族元素最高正化合价= = (O、F除外)。
(2)非金属元素的化合价:最低负化合价= 。
(3)最高正化合价+|最低负化合价|=8(H、O、F除外)。
主族序数
最外层电子数
主族序数-8
探究　元素性质递变与其在周期表中位置的关系
元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和性质,请思考并回答下列问题。
问题1:寻找元素之最
最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是哪种物质 短周期主族元素最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是哪种物质 能稳定存在的元素(非放射性元素)中最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是哪种元素 气态氢化物稳定性最强的是哪种元素
提示:HClO4;NaOH;Cs;F。
问题2:化合价的判断及应用
X元素能形成H2X和XO2两种化合物,该元素可能是哪种短周期元素
提示:根据H2X可知,X最低负化合价为-2价,因此X元素在第ⅥA族且不是O,则X元素是S。
问题3:粒子半径比较
①周期序数为n+1的元素的原子半径一定大于周期序数为n的元素的原子半径吗 ②O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+核外电子排布相同,半径是否也相同 如果不同,此类离子大小顺序有何规律。③同周期主族元素离子半径大小有什么变化规律
提示:①不一定,如第二周期的Li比第三周期的Al、S、Cl等原子半径大。②不相同,核外电子排布相同的简单离子,核电荷数越大半径越小,故r(O2-)>
r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。③同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,阳离子半径、阴离子半径也分别逐渐减小,但阴离子半径大于同周期阳离子半径,如第三周期元素,r(P3-)>r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。
归纳拓展
1.元素周期表与元素周期律的关系
(1)元素周期表是元素周期律的具体表现形式,反映了元素之间的内在联系。
(2)元素周期表中元素的金属性和非金属性变化的规律:同周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同主族元素从上到下金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。处于左上右下对角线位置的元素往往性质相似。
归纳拓展
2.粒子半径大小的比较——“四同”规律
(1)同周期——序大径小。
同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)。
(2)同主族——序大径大。
同主族元素从上到下,原子(或离子)半径逐渐增大。如r(Li)r(Rb),r(F-)归纳拓展
(3)同元素。
①同种元素的原子和离子半径比较——阴大阳小。即阴离子半径大于原子半径,阳离子半径小于原子半径,如r(Na+)r(Cl)。
②同种元素不同价态的阳离子半径比较——数大径小,即带电荷数越多,粒子半径越小,如 r(Fe3+)(4)同结构——序大径小。
电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小。如r(O2-)>r(F-)>
r(Na+)>r(Mg2+)。
题点一　元素周期表的分区与化合价规律的判断
1.镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系,它们的性质相似,例如,它们的单质在过量氧气中燃烧时均只生成正常的氧化物等。下列关于锂的叙述不正确的是(　　)
[A] Li2SO4能溶于水
[B] LiOH是易溶于水、受热不分解的强碱
[C] Li遇浓硫酸能发生反应
[D] Li2CO3受热分解,生成Li2O和CO2
B
【解析】 根据题中信息,将镁的有关性质进行迁移应用,可推测锂的有关性质。由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性质推测相应的Li及其化合物的性质。MgSO4易溶于水,Mg(OH)2是难溶于水、易分解的中强碱,Mg与浓硫酸能发生反应,MgCO3受热易分解生成MgO和CO2。故B不正确。
2.(2025·黑龙江新时代高中教育联合体期末)已知X、Y、Z、M、Q、R均为元素周期表前20号元素,且Q位于第三周期,其原子半径与主要化合价的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] Y和Z形成的简单氢化物的稳定性:Y>Z
[B] Z与M的氧化物对应的水化物均为强酸
[C] 金属性:R>Q
[D] X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是酸、碱或盐
B
【解析】 根据题中原子半径与主要化合价的关系图判断,X、Y、Z、M、Q、R分别为H、O、N、Cl、Na、Ca。由非金属性:O>N可知,简单氢化物的稳定性:H2O>NH3,A正确;N、Cl的氧化物对应的酸有HNO2、HNO3、HClO、HClO3和HClO4等,其中HNO2、HClO为弱酸,B错误;由金属活动性顺序可判断,金属性:Ca>Na,C正确;H、O、N三种元素形成的化合物有酸(HNO2、HNO3),碱(NH3·H2O),盐(NH4NO3),D正确。
3.下列关于周期表中元素金属性和非金属性的说法不正确的是　 　　　(填字母)。
A.金属性较强的元素在元素周期表的左下方,最强的是Cs(放射性元素除外)
B.非金属性强的元素在元素周期表的右上方,最强的是F(稀有气体元素除外)
C.金属元素只表现金属性,非金属元素只表现非金属性
D.分界线附近的元素既表现一定的金属性,又表现一定的非金属性
E.各族元素都是由金属元素和非金属元素组成的
F.金属元素只有正价,非金属元素一般正、负价都有
G.非金属元素都有最高正价且等于其原子最外层电子数
CEG
题点二　粒子半径的比较
4.下列粒子半径之比大于1的是(　　)
A
5.(2024·河南南阳期中)四种主族元素的离子aXm+、bYn+、cZn-、dRm-(a、b、c、d为元素的原子序数)。它们具有相同的电子层结构,若m>n,则下列叙述正确的是(　 　)
①a-b=n-m　
②元素的原子序数:a>b>c>d
③元素非金属性:Z>R　
④最高价氧化物对应水化物的碱性:X>Y
⑤离子半径:r(Rm-)>r(Zn-)>r(Yn+)>r(Xm+)
[A] ②③⑤ [B] ①③⑤
[C] ②③④ [D] ②④⑤
A
【解析】 aXm+、bYn+具有相同的电子层结构,则a-m=b-n,可得a-b=m-n,①错误;根据“阴前阳后”,X、Y在Z、R的下一周期,若m>n,则Y在X的前面,R在Z的前面,故原子序数:a>b>c>d,②正确;Z、R为同周期的非金属元素,且R在Z的前面,即非金属性:Z>R,③正确;由②分析可知,金属性:Y>X,则最高价氧化物对应水化物的碱性:Y>X,④错误;电子层结构相同,根据核电荷数越大离子半径越小可知,离子半径:r(Rm-)>r(Zn-)>r(Yn+)>r(Xm+),⑤正确。综上,正确的组合为②③⑤,A项符合题意。
体验元素周期表和周期律的应用
学习任务2
1.根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测或判断元素性质
(1)预测元素性质。
如,已知卤族元素性质的递变规律,可预测At的单质可能为 色 体,与氢气化合 ,Hat ,HAt水溶液呈 性,AgAt 等。
深
固
困难
不稳定
酸
难溶于水
(2)比较元素性质。
如,比较H2SO4、H2SeO4、H3AsO4酸性的强弱。S、Se是同主族元素,同主族元素自上而下,非金属性逐渐 (即非金属性: > ),最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,即 > ;As、Se是同周期元素,同周期元素从左向右,非金属性逐渐 (即非金属性: < ),最高价氧化物对应水化物的酸性 ,即 < 。故酸性: > >
。
减弱
S
Se
H2SO4
H2SeO4
增强
As
Se
增强
H3AsO4
H2SeO4
H2SO4
H2SeO4
H3AsO4
2.预测新元素
指导新元素的发现及为预测它们的 提供线索。如门捷列夫曾预言“类铝”(即镓)、锗等元素的存在,并预测了其性质。
3.寻找新物质
(1)在金属与非金属元素分界线附近寻找 材料,如硅、锗等。
(2)研究 附近元素,制造新品种的农药。
(3)在 中寻找制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素。
4.应用元素“位置—结构—性质”的关系相互推断
原子结构和性质
半导体
氟、氯、硫、磷、砷
过渡元素
[示例] (2025·上海位育中学月考)溴与砷同周期,下列大小关系正确的是(　　)
[A] 非金属性:N[B] 稳定性:NH3>AsH3
[C] 酸性:H3AsO4>HBrO4
[D] 还原性:Br->As3-
B
探究　元素“位—构—性”的关系
锶(38Sr)是人体不可缺少的一种微量元素,与人体骨骼的形成、血管功能密切相关,可以帮助人体减少对钠的吸收,起到预防高血压、心血管疾病的作用。下表所示为某品牌矿泉水成分介绍。
问题1:查阅资料可知Sr为38号元素,画出其原子结构示意图,并判断其在元素周期表中的位置。
问题2:“锶”与钙有哪些相似的性质 又有哪些差异 什么因素导致了这些相似性和差异
提示:锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族,与钙同主族,其最外层电子数相同,因此有相似的化学性质,即性质活泼,易失电子,化合物中元素化合价为+2价,金属性强,Sr(OH)2为强碱。锶原子比钙原子电子层数多,原子半径大,故锶比钙更活泼,金属性更强,碱性Sr(OH)2>Ca(OH)2。
问题3:上表所示矿泉水中“锶”的存在形式是什么 锶在自然界中存在形态是什么
提示:矿泉水中锶以离子(Sr2+)形式存在;在自然界中锶以化合态形式存在。
问题4:推断SrCO3、SrSO4等物质的水溶性如何,Sr(OH)2是强碱还是弱碱
提示:难溶于水;Sr(OH)2是强碱。
同一元素的“位—构—性”关系
归纳拓展
题点一　预测元素性质、寻找新物质
1.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(　　)
[A] 事物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
C
【解析】 同主族元素的性质是相似的,同周期主族元素的性质是递变的,A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错误;耐高温材料应该在过渡元素中寻找,D错误。
2.(2025·天津河西区期末)下列说法错误的是(　　)
[A] 在第ⅠA族寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素
[B] 在周期表右上角非金属区域寻找制新品农药的元素
[C] 在周期表过渡元素区域寻找制造催化剂的元素
[D] 在周期表金属与非金属交界处寻找半导体材料
A
【解析】 在周期表过渡元素区域寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素,A错误。
3.(2025·江苏无锡月考)元素周期律和元素周期表可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列推测或判断合理的是(　　)
[A] 由水溶液的酸性:HCl>H2S,可推出元素的非金属性:Cl>S
[B] 由Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA和第ⅡA族,则碱性:CsOH>Ba(OH)2
[C] 已知Be与He最外层电子数相同,故两种元素原子的化学性质相似
[D] 已知金属元素铊(Tl)是与铝(Al)同主族的第六周期元素,所以Tl(OH)3具有两性
B
【解析】 根据最高价含氧酸的酸性可比较元素的非金属性,不能根据氢化物水溶液的酸性比较非金属性,A错误;同周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,则碱性:CsOH>Ba(OH)2,B正确;He为稀有气体元素,达到稳定结构,铍原子易失去最外层2个电子,二者性质不同,C错误;同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,即Tl(OH)3不是两性氢氧化物,D错误。
题点二　元素“位—构—性”的综合应用
4.(2025·山东大学附属中学选科调研)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示。
元素代号 X Y Z W
原子半径/nm 0.160 0.143 0.075 0.074
主要化合价 +2 +3 +5、+3、-3 -2
下列有关这几种元素的叙述正确的是(　　)
[A] 元素的金属性:X[B] 元素Z的价电子数为7
[C] 元素的简单离子半径:r(X2+)>r(W2-)
[D] 元素Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于NaOH溶液
D
【解析】 W的化合价为-2价,没有最高正价,可知W为O;由Z的化合价,且原子半径比O略大可知,Z为N;X、Y的半径明显比Z、W的大很多,即X、Y位于第三周期,结合化合价可知X、Y分别位于第ⅡA、第ⅢA族,即X、Y分别为Mg和Al。结合同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,可知金属性:Mg>Al,
A错误;N处于第ⅤA族,价电子数为5,B错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径:r(Mg2+)5.(2024·江苏无锡锡山高级中学月考)如图所示为元素周期表中短周期的一部分。若a原子的最外层上有5个电子,则下列说法不正确的是(　　)
[A] d的单质可与b的氢化物的水溶液反应置换出b的单质
[B] a的最高价氧化物对应的水化物比b的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱
[C] b的氢化物比c的氢化物稳定
[D] 原子半径:a>b>c
C
知识整合
元素综合推断的思维模型
我国著名化学家张青莲主持测定了锗(Ge)、锌等十种元素的相对原子质量,得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。
回答下列问题。
(1)锗位于元素周期表中第　　周期第　　 族。
(2)锗类似于铝,能溶于氢氧化钠溶液,其主要原因是　　　(填序号)。
①它与硅位于同一主族　②它位于周期表中金属与非金属元素分界线附近
③与铝位于对角线位置　④它位于边界线附近　⑤它是两性物质
四
ⅣA
②③
(3)工业上可以用氢或氨将二氧化锗还原制得单质锗,则用氢与二氧化锗制备单质锗的化学方程式为　 。
(4)材料科学是目前研究的热点,为了寻找半导体材料,科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料,该区域是　　　　(填字母)。锗是否适合用作半导体材料 　　　　(填“是”或“否”)。
A.左下角　　　　　　　　　　　 B.右上角
C.过渡元素 D.金属与非金属元素分界线附近
D
是
(5)随着社会的发展,对新型农药的需求量越来越大。若要寻找新型农药,可在　　　　　　　 　　　(填化学名称)等元素所在周期表的位置附近寻找。
氟、氯、硫、磷、砷
【解析】 根据元素周期表的结构可知,锗位于第四周期第ⅣA族。锗位于元素周期表中金属与非金属元素分界线附近,它既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性,它是金属元素,适合用作半导体材料。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以我国著名化学家张青莲精确测定相对原子质量为素材,考查元素结构、位置、性质的相互推断,凸显元素周期表、元素周期律的应用,厚植爱国主义情怀。
素养立意:通过理解元素原子结构、在周期表中的位置和元素性质三者之间的关系,应用“位—构—性”关系的思维模型,培养证据推理与模型认知素养;通过对元素周期律、元素周期表的应用考查,促进科学态度与社会责任的培养。
思维建模:元素综合推断的方法。
(时间:30分钟　分值:58分)
(选择题1～14题,每小题3分,共42分)
(一)元素在周期表中的分布及性质规律
1.(2025·北京东城区期末)下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是(　　)
[A] 酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3
[B] 碱性:KOH>NaOH>LiOH
[C] 热稳定性:H2O>H2S>PH3
[D] 金属性:Na>Mg>Al
A
【解析】 H2SO3中S的化合价为+4价,不是S的最高价,不能根据非金属性比较酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3,即不能用元素周期律解释,A符合题意;由金属性K>Na>Li,可知碱性:KOH>NaOH>LiOH,能用元素周期律解释,B不符合题意;由非金属性O>S>P,可知热稳定性:H2O>H2S>PH3,能用元素周期律解释,C不符合题意;同周期从左到右,元素金属性逐渐减弱,即金属性:Na>Mg>Al,能用元素周期律解释,D不符合题意。
2.如图为部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 非金属性:X>R
[B] 含氧酸酸性:HWO>H2RO4
[C] 气态氢化物的稳定性:HY>HW>H2R
[D] 离子半径:R2->X2->Y->Z+
B
【解析】 根据题图中元素原子最外层电子数与原子序数的关系可知,X为O,Y为F,Z为Na,R为S,W为Cl。同主族元素从上到下非金属性减弱,A正确;HWO为HClO,HClO为弱酸,H2RO4为H2SO4,H2SO4为强酸,酸性HWOCl>S,气态氢化物的稳定性HY(HF)>HW(HCl)>H2R(H2S),C正确;根据“层多径大,序大径小”判断离子半径R2->X2->Y->Z+,D正确。
3.(2024·北京东直门中学月考)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示。下列说法正确的是(　　)
元素代号 X Y Z E M R Q
原子半 径/nm 0.037 0.186 0.143 0.082 0.099 0.075 0.074
最高正价 +1 +1 +3 +3 +7 +5
最低负价 -1 -1 -3 -2
[A] 离子半径:Y+>Z3+>M-
[B] 气态氢化物稳定性:RH3>H2Q
[C] Y和Q形成的两种化合物中,阴、阳离子个数比不同
[D] Y、Z、M三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
D
【解析】 由X原子半径最小且化合价有+1、-1价,可知X为H;Q的化合价仅有-2价,即Q为O;结合R的化合价为+5、-3价,且原子半径略大于O,可知R为N;M的化合价有+7、-1价,则M的化合价为Cl;结合原子半径和主要化合价可知Y、Z、E分别为Na、Al和B。离子半径:r(Cl-)>r(Na+)>r(Al3+),A错误;由非金属性N4.现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,Z是金属元素且在短周期中其原子半径最大,Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,Z与T形成化学式为Z2T的化合物,五种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)
[A] 原子半径和离子半径均满足:Y[B] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:T[C] 由X、Y、Z、T四种元素组成的化合物的水溶液可能显酸性
[D] 简单氢化物的稳定性:YC
【解析】 短周期主族元素中,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,可能为C或S,由题图中原子半径和原子序数关系可知R应为C;Z是金属元素且在短周期中原子半径最大,则Z为Na;Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,应为Na2O、Na2O2,则Y为O;Z与T形成化学式为Z2T的化合物,则T应为S;X的原子半径最小,原子序数最小,则X为H。A项,离子半径O2->Na+,错误;B项,非金属性S>C,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,酸性H2SO4>H2CO3,错误;C项,由H、O、Na、S四种元素组成的化合物硫酸氢钠的水溶液显酸性,正确;D项,非金属性O>S,故简单氢化物稳定性H2O>H2S,错误。
(二)元素周期表、元素周期律的应用
5.(2024·江苏南京期末)根据“位置—结构—性质”关系可预测某些物质的性质。下列说法不正确的是(　　)
[A] 氩位于0族,其单质的化学性质稳定
[B] 铯是第ⅠA族元素,其单质能与水剧烈反应
[C] 溴是第ⅦA族元素,其单质能与NaF溶液发生置换反应
[D] 锗位于元素周期表中金属与非金属元素的分界处,其单质可作半导体材料
C
【解析】 氩位于0族,属于稀有气体元素,其单质的化学性质稳定,A正确;铯是第ⅠA族元素,单质铯性质比钠活泼,能与水剧烈反应,B正确;溴是第ⅦA族元素,Br2的氧化性比F2的弱,不能与NaF溶液发生置换反应,C错误;锗位于周期表中金属与非金属元素的分界处,单质既有金属性又有非金属性,可作半导体材料,D正确。
6.(2024·江苏南通期末)硒(Se)位于元素周期表第四周期第ⅥA族,有抗癌、抗衰老等重要功能。下列说法正确的是(　　)
[A] 热稳定性:H2Se>H2S
[B] 原子半径:r(O)>r(Se)
[C] SeO2既具有氧化性又具有还原性
[D] Se的得电子能力比S的强
C
【解析】 同主族元素,从上到下非金属性减弱,即非金属性S>Se,据此可判断热稳定性:H2S>H2Se,A错误;Se的电子层数多于O的,则原子半径:r(O)B错误;SeO2中Se的化合价为+4价,处于中间价态,既具有氧化性又具有还原性,C正确;由非金属性S>Se可知,Se的得电子能力比S的弱,D错误。
7.铬(Cr)是一种重要的金属,其金属性介于锌和铁之间。根据元素周期律的知识,下列关于铬及其化合物的说法正确的是(　　)
[A] 铬与冷水能发生剧烈反应
[B] Cr(OH)3的碱性比NaOH的强
[C] 铬不能与稀盐酸发生反应
[D] 高温条件下,Cr2O3能与Al反应置换出Cr
D
【解析】 A项,Zn和Fe均不能与冷水发生剧烈反应,Cr的金属性介于Zn和Fe之间,由此可知Cr也不能与冷水发生剧烈反应,错误;B项,Zn(OH)2的碱性比NaOH的弱,而 Cr(OH)3 的碱性比Zn(OH)2的弱,则Cr(OH)3的碱性比NaOH的弱,错误;C项,Fe能与稀盐酸反应,Cr的金属性比Fe的强,也能与稀盐酸反应,错误;D项,Al的金属性比Zn的强,因此也比Cr的强,高温条件下,Cr2O3能与Al发生反应置换出Cr,正确。
8.(2024·山东菏泽期中)元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素性质。下列说法正确的是(　　)
[A] 核外电子排布相同的粒子化学性质也相同
[B] 在金属元素与非金属元素的交界处寻找过渡元素
[C] 主族元素的最高正价等于该元素原子的最外层电子数
[D] 第三周期元素形成的简单阴、阳离子中半径最小的是Al3+
D
【解析】 核外电子排布相同的粒子化学性质不一定相同,如Na+、Ne化学性质不同,A错误;在金属元素与非金属元素的交界处能寻找半导体材料,而不是寻找过渡元素,B错误;主族元素的最高正价通常等于该元素原子的最外层电子数,但F无正价,O无最高正价,需除外,C错误;第三周期的简单阴离子比阳离子多一个电子层,故第三周期元素形成的简单阴、阳离子中半径最小的是Al3+,D正确。
9.(2025·云南曲靖调研)短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大,它们分别位于不同的周期,Y原子的最外层有4个电子,Z与Y位于同一主族。下列说法正确的是(　　)
[A] X元素与Y元素只能形成一种化合物
[B] 原子半径:r(X)>r(Y)>r(Z)
[C] Z的最高价氧化物对应的水化物是强酸
[D] Z的简单气态氢化物的热稳定性比Y的弱
D
综合应用
【解析】 X、Y、Z分别位于不同短周期,且原子序数递增,即X为H;Y是第二周期元素且最外层有4个电子,即Y为C;与C同主族的Z为Si。C和H可形成多种化合物,如CH4、C3H8等,A错误;原子半径:Si>C>H,B错误;Si的最高价氧化物对应的水化物为H2SiO3,是弱酸,C错误;由非金属性C>Si,可知SiH4的热稳定性比CH4的弱,D正确。
10.短周期元素X、Y、Z、Q、W在元素周期表中的位置如表所示。其中Q的最低价氢化物的摩尔质量为34 g/mol,X的最低价氢化物不是电解质,下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:X>Y>Z
[B] Z是地壳中含量最多的元素
[C] 氧化物对应水化物的酸性:X[D] 最低价氢化物的稳定性:QD
【解析】 Q的最低价氢化物的摩尔质量为34 g/mol,氢化物是硫化氢或磷化氢,X的最低价氢化物不是电解质,则X是N,Q是P,所以Y是O,Z是Al,W是Cl。同周期主族元素自左向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,原子半径Al>N>O,A错误;氧元素是地壳中含量最多的元素,B错误;应该是最高价氧化物对应水化物的酸性XP,则最低价氢化物的稳定性Q[A] 原子序数:a>b>c
[B] 原子半径:a>d>c
[C] 最高价含氧酸的酸性:c>d>a
[D] a与c形成化合物的化学式为ac
D
【解析】 原子核外K层最多排布2个电子,则x=2,a元素是14号元素Si;a、b、d同周期,c、d同主族,b与c形成的化合物的化学式为b3c,且b、c离子有相同的电子层结构,则b为Na、c为N、d为P。A项,原子序数a(14)>b(11)>c(7),正确;B项,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,则原子半径a(Si)>d(P)>c(N),正确;C项,元素的非金属性越强,其对应的最高价含氧酸的酸性就越强,元素的非金属性c(N)>d(P)>a(Si),则最高价含氧酸的酸性c>d>a,正确;D项,a为Si、c为N,根据元素原子核外电子排布,结合化合物中所有元素正、负化合价代数和为0,可知两者形成化合物的化学式为Si3N4,用字母表示为a3c4,错误。
12.(2025·浙江强基联盟月考)短周期主族元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:Y[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y[C] 简单氢化物的稳定性:X>W
[D] Z能与氢原子形成10电子的阴离子
D
【解析】 设Y的原子序数为x,由元素在周期表中的位置可知,Z的原子序数为x+1,W的原子序数为x+10,根据题意得x+x+10=3(x+1),解得x=7,故X为Si,Y为N,Z为O,W为Cl。同周期元素随原子序数递增,原子半径逐渐减小,即原子半径:Y>Z,A错误;由非金属性N>Si可知,最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H2SiO3,B错误;非金属性SiSiH413.元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的性质具有相似性,这种规律被称为“对角线规则”。下列叙述不正确的是(已知硅酸钠溶液显碱性)(　　)
[A] 钠与水反应比Li与水反应更剧烈
[B] Li在空气中燃烧生成Li2O2
[C] Be(OH)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液
[D] 硼酸钠溶液显碱性
B
【解析】 同主族元素自上而下,金属性增强,故金属性Na>Li,则单质与水反应剧烈程度Na>Li,故A正确;镁在空气中燃烧生成氧化镁,根据“对角线规则”知,锂在空气中燃烧生成氧化锂,故B错误;氢氧化铝能溶于强酸和强碱溶液,根据“对角线规则”知,氢氧化铍也能溶于强酸和强碱溶液,故C正确;硅酸钠溶液显碱性,根据“对角线规则”知,硼酸钠溶液也显碱性,故D正确。
14.科学家合成了一种新化合物(如图所示),其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是
(　　)
[A] Z2的熔、沸点高于Br2的
[B] 元素非金属性的顺序为X>Y>Z
[C] Y的最高价氧化物对应的水化物是弱酸
[D] 该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
C
【解析】 由化合物的组成可确定W为Na;Z最外层电子数是X核外电子数的一半,可知Z为Cl,X为Si;若Y为S,不形成阴离子,即Y为P。Cl2的熔、沸点低于Br2的,A错误;同周期元素从左到右,非金属性增强,即非金属性:Cl>P>Si,B错误;P的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4,属于弱酸,C正确;P与2个硅原子各形成1个共用电子对,还获得Na失去的1个电子,即P满足8电子稳定结构,D错误。
15.(16分)随着原子序数的递增,7种短周期元素(用字母表示)原子半径的相对大小、最高正化合价或最低负化合价的变化如图所示。
请回答下列问题。
(1)b在元素周期表中的位置是　 。
第二周期第ⅤA族
【解析】 由题图可知a原子半径最小,且化合价有+1价,即a为H;c、f的化合价都有-2价,结合原子序数和原子半径可知,c为O,f为S;结合化合价、原子半径和原子序数等可确定b为N,d为Na,e为Al,g为Cl。
(1)N在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族。
(2)a、c、d可形成一种原子个数比为1∶1∶1的化合物,其化学式是　　　。
NaOH　
【解析】 (2)H、O、Na形成的一种原子个数比为1∶1∶1的化合物为NaOH。
(3)比较d、e简单离子的半径大小:　　　 　　(用离子符号表示)。
Na+>Al3+
【解析】 (3)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,其离子半径越小,即离子半径:Na+>Al3+。
(4)比较f、g的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:　 (用化学式表示)。
HClO4>H2SO4
【解析】 (4)非金属性:Cl>S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>
H2SO4。
(5)(4分)设计一个实验比较g的单质与I2的氧化性强弱:
(须使用淀粉-KI溶液)。
取少量淀粉-KI溶液
于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,则证明Cl2的氧化性强于I2的
【解析】 (5)证明Cl2、I2的氧化性强弱的实验为取少量淀粉-KI溶液于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,则证明Cl2的氧化性强于I2的。
(6)g的一种含氧酸钾盐(g元素的化合价为+1价)可与 Fe(NO3)3溶液在强碱性条件下制取绿色消毒剂K2FeO4,反应的离子方程式为
　 ,
反应每转移3 mol电子,生成K2FeO4的物质的量为　　　　。
1 mol第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
[学习目标]　1.通过学习元素周期表的简单分区,能描述金属元素和非金属元素在元素周期表中的位置,进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。2.通过学习元素周期表、元素周期律,能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构,分析、预测、比较元素及其化合物的性质,体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导
意义。
学习任务1　探究元素在周期表中的分布及性质规律
1.元素周期表分区
(1)分界线的划分:沿着周期表中B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线,斜线的左下方是金属元素,右上方是非金属元素。
(2)分界线附近的元素,既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性,故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。
(3)同主族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱、金属性逐渐增强,同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强。周期表中非金属性最强的元素为F,金属性最强的元素为Cs(放射性元素除外)。
2.元素化合价与元素在周期表中位置的关系
(1)主族元素最高正化合价=主族序数=最外层电子数(O、F除外)。
(2)非金属元素的化合价:最低负化合价=主族序数-8。
(3)最高正化合价+|最低负化合价|=8(H、O、F除外)。
探究　元素性质递变与其在周期表中位置的关系
元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和性质,请思考并回答下列问题。
问题1:寻找元素之最
最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是哪种物质 短周期主族元素最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是哪种物质 能稳定存在的元素(非放射性元素)中最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是哪种元素 气态氢化物稳定性最强的是哪种元素
提示:HClO4;NaOH;Cs;F。
问题2:化合价的判断及应用
X元素能形成H2X和XO2两种化合物,该元素可能是哪种短周期元素
提示:根据H2X可知,X最低负化合价为-2价,因此X元素在第ⅥA族且不是O,则X元素是S。
问题3:粒子半径比较
①周期序数为n+1的元素的原子半径一定大于周期序数为n的元素的原子半径吗 ②O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+核外电子排布相同,半径是否也相同 如果不同,此类离子大小顺序有何规律。③同周期主族元素离子半径大小有什么变化规律
提示:①不一定,如第二周期的Li比第三周期的Al、S、Cl等原子半径大。②不相同,核外电子排布相同的简单离子,核电荷数越大半径越小,故r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。③同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,阳离子半径、阴离子半径也分别逐渐减小,但阴离子半径大于同周期阳离子半径,如第三周期元素,r(P3-)>r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)>
r(Mg2+)>r(Al3+)。
1.元素周期表与元素周期律的关系
(1)元素周期表是元素周期律的具体表现形式,反映了元素之间的内在联系。
(2)元素周期表中元素的金属性和非金属性变化的规律:同周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同主族元素从上到下金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。处于左上右下对角线位置的元素往往性质相似。
2.粒子半径大小的比较——“四同”规律
(1)同周期——序大径小。
同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)。
(2)同主族——序大径大。
同主族元素从上到下,原子(或离子)半径逐渐增大。如r(Li)r(F-)(3)同元素。
①同种元素的原子和离子半径比较——阴大阳小。即阴离子半径大于原子半径,阳离子半径小于原子半径,如r(Na+)r(Cl)。
②同种元素不同价态的阳离子半径比较——数大径小,即带电荷数越多,粒子半径越小,如 r(Fe3+)(4)同结构——序大径小。
电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小。如r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)。
题点一　元素周期表的分区与化合价规律的判断
1.镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系,它们的性质相似,例如,它们的单质在过量氧气中燃烧时均只生成正常的氧化物等。下列关于锂的叙述不正确的是(　　)
[A] Li2SO4能溶于水
[B] LiOH是易溶于水、受热不分解的强碱
[C] Li遇浓硫酸能发生反应
[D] Li2CO3受热分解,生成Li2O和CO2
【答案】 B
【解析】 根据题中信息,将镁的有关性质进行迁移应用,可推测锂的有关性质。由Mg、Mg(OH)2、MgCO3、MgSO4的性质推测相应的Li及其化合物的性质。MgSO4易溶于水,
Mg(OH)2是难溶于水、易分解的中强碱,Mg与浓硫酸能发生反应,MgCO3受热易分解生成MgO和CO2。故B不正确。
2.(2025·黑龙江新时代高中教育联合体期末)已知X、Y、Z、M、Q、R均为元素周期表前20号元素,且Q位于第三周期,其原子半径与主要化合价的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] Y和Z形成的简单氢化物的稳定性:Y>Z
[B] Z与M的氧化物对应的水化物均为强酸
[C] 金属性:R>Q
[D] X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是酸、碱或盐
【答案】 B
【解析】 根据题中原子半径与主要化合价的关系图判断,X、Y、Z、M、Q、R分别为H、O、N、Cl、Na、Ca。由非金属性:O>N可知,简单氢化物的稳定性:H2O>NH3,A正确;N、Cl的氧化物对应的酸有HNO2、HNO3、HClO、HClO3和HClO4等,其中HNO2、HClO为弱酸,B错误;由金属活动性顺序可判断,金属性:Ca>Na,C正确;H、O、N三种元素形成的化合物有酸(HNO2、HNO3),碱(NH3·H2O),盐(NH4NO3),D正确。
3.下列关于周期表中元素金属性和非金属性的说法不正确的是　　　　(填字母)。
A.金属性较强的元素在元素周期表的左下方,最强的是Cs(放射性元素除外)
B.非金属性强的元素在元素周期表的右上方,最强的是F(稀有气体元素除外)
C.金属元素只表现金属性,非金属元素只表现非金属性
D.分界线附近的元素既表现一定的金属性,又表现一定的非金属性
E.各族元素都是由金属元素和非金属元素组成的
F.金属元素只有正价,非金属元素一般正、负价都有
G.非金属元素都有最高正价且等于其原子最外层电子数
【答案】 CEG
题点二　粒子半径的比较
4.下列粒子半径之比大于1的是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 A
【解析】 F-、Mg2+核外电子排布都是2、8,对于核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径r(F-)>r(Mg2+),故>1,A符合题意;S、Cl是同周期元素,原子序数越大,原子半径越小,所以原子半径r(S)>r(Cl),因此<1,B不符合题意;原子获得电子变为阴离子,阴离子的半径比其相应的原子的半径大,故r(O2-)>r(O),因此<1,C不符合题意;K+核外电子排布是2、8、8,Br-核外电子排布是2、8、18、8,离子核外电子层数越多,离子半径越大,则r(Br-)>r(K+),所以<1,D不符合题意。
5.(2024·河南南阳期中)四种主族元素的离子aXm+、bYn+、cZn-、dRm-(a、b、c、d为元素的原子序数)。它们具有相同的电子层结构,若m>n,则下列叙述正确的是(　　)
①a-b=n-m　
②元素的原子序数:a>b>c>d
③元素非金属性:Z>R　
④最高价氧化物对应水化物的碱性:X>Y
⑤离子半径:r(Rm-)>r(Zn-)>r(Yn+)>r(Xm+)
[A] ②③⑤ [B] ①③⑤
[C] ②③④ [D] ②④⑤
【答案】 A
【解析】 aXm+、bYn+具有相同的电子层结构,则a-m=b-n,可得a-b=m-n,①错误;根据“阴前阳后”,X、Y在Z、R的下一周期,若m>n,则Y在X的前面,R在Z的前面,故原子序数:
a>b>c>d,②正确;Z、R为同周期的非金属元素,且R在Z的前面,即非金属性:Z>R,③正确;由②分析可知,金属性:Y>X,则最高价氧化物对应水化物的碱性:Y>X,④错误;电子层结构相同,根据核电荷数越大离子半径越小可知,离子半径:r(Rm-)>r(Zn-)>r(Yn+)>r(Xm+),⑤正确。综上,正确的组合为②③⑤,A项符合题意。
学习任务2　体验元素周期表和周期律的应用
1.根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测或判断元素性质
(1)预测元素性质。
如,已知卤族元素性质的递变规律,可预测At的单质可能为深色固体,与氢气化合困难,HAt不稳定,HAt水溶液呈酸性,AgAt难溶于水等。
(2)比较元素性质。
如,比较H2SO4、H2SeO4、H3AsO4酸性的强弱。S、Se是同主族元素,同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱(即非金属性:S>Se),最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,即H2SO4>H2SeO4;As、Se是同周期元素,同周期元素从左向右,非金属性逐渐增强(即非金属性:As
H2SeO4>H3AsO4。
2.预测新元素
指导新元素的发现及为预测它们的原子结构和性质提供线索。如门捷列夫曾预言“类铝”(即镓)、锗等元素的存在,并预测了其性质。
3.寻找新物质
(1)在金属与非金属元素分界线附近寻找半导体材料,如硅、锗等。
(2)研究氟、氯、硫、磷、砷附近元素,制造新品种的农药。
(3)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。
4.应用元素“位置—结构—性质”的关系相互推断
[示例] (2025·上海位育中学月考)溴与砷同周期,下列大小关系正确的是(　　)
[A] 非金属性:N[B] 稳定性:NH3>AsH3
[C] 酸性:H3AsO4>HBrO4
[D] 还原性:Br->As3-
【答案】 B
探究　元素“位—构—性”的关系
　　锶(38Sr)是人体不可缺少的一种微量元素,与人体骨骼的形成、血管功能密切相关,可以帮助人体减少对钠的吸收,起到预防高血压、心血管疾病的作用。下表所示为某品牌矿泉水成分介绍。
问题1:查阅资料可知Sr为38号元素,画出其原子结构示意图,并判断其在元素周期表中的
位置。
提示:;原子核外有5个电子层,最外层电子数为2,位于元素周期表中第五周期第ⅡA族。
问题2:“锶”与钙有哪些相似的性质 又有哪些差异 什么因素导致了这些相似性和差异
提示:锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族,与钙同主族,其最外层电子数相同,因此有相似的化学性质,即性质活泼,易失电子,化合物中元素化合价为+2价,金属性强,Sr(OH)2为强碱。锶原子比钙原子电子层数多,原子半径大,故锶比钙更活泼,金属性更强,碱性Sr(OH)2>
Ca(OH)2。
问题3:上表所示矿泉水中“锶”的存在形式是什么 锶在自然界中存在形态是什么
提示:矿泉水中锶以离子(Sr2+)形式存在;在自然界中锶以化合态形式存在。
问题4:推断SrCO3、SrSO4等物质的水溶性如何,Sr(OH)2是强碱还是弱碱
提示:难溶于水;Sr(OH)2是强碱。
同一元素的“位—构—性”关系
题点一　预测元素性质、寻找新物质
1.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(　　)
[A] 事物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
【答案】 C
【解析】 同主族元素的性质是相似的,同周期主族元素的性质是递变的,A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错误;耐高温材料应该在过渡元素中寻找,D错误。
2.(2025·天津河西区期末)下列说法错误的是(　　)
[A] 在第ⅠA族寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素
[B] 在周期表右上角非金属区域寻找制新品农药的元素
[C] 在周期表过渡元素区域寻找制造催化剂的元素
[D] 在周期表金属与非金属交界处寻找半导体材料
【答案】 A
【解析】 在周期表过渡元素区域寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素,A错误。
3.(2025·江苏无锡月考)元素周期律和元素周期表可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列推测或判断合理的是(　　)
[A] 由水溶液的酸性:HCl>H2S,可推出元素的非金属性:Cl>S
[B] 由Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA和第ⅡA族,则碱性:CsOH>Ba(OH)2
[C] 已知Be与He最外层电子数相同,故两种元素原子的化学性质相似
[D] 已知金属元素铊(Tl)是与铝(Al)同主族的第六周期元素,所以Tl(OH)3具有两性
【答案】 B
【解析】 根据最高价含氧酸的酸性可比较元素的非金属性,不能根据氢化物水溶液的酸性比较非金属性,A错误;同周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,则碱性:CsOH>Ba(OH)2,B正确;He为稀有气体元素,达到稳定结构,铍原子易失去最外层2个电子,二者性质不同,C错误;同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,即Tl(OH)3不是两性氢氧化物,D错误。
题点二　元素“位—构—性”的综合应用
4.(2025·山东大学附属中学选科调研)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示。
元素代号 X Y Z W
原子半径/nm 0.160 0.143 0.075 0.074
主要化合价 +2 +3 +5、+3、-3 -2
下列有关这几种元素的叙述正确的是(　　)
[A] 元素的金属性:X[B] 元素Z的价电子数为7
[C] 元素的简单离子半径:r(X2+)>r(W2-)
[D] 元素Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于NaOH溶液
【答案】 D
【解析】 W的化合价为-2价,没有最高正价,可知W为O;由Z的化合价,且原子半径比O略大可知,Z为N;X、Y的半径明显比Z、W的大很多,即X、Y位于第三周期,结合化合价可知X、Y分别位于第ⅡA、第ⅢA族,即X、Y分别为Mg和Al。结合同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,可知金属性:Mg>Al,A错误;N处于第ⅤA族,价电子数为5,B错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径:r(Mg2+)5.(2024·江苏无锡锡山高级中学月考)如图所示为元素周期表中短周期的一部分。若a原子的最外层上有5个电子,则下列说法不正确的是(　　)
[A] d的单质可与b的氢化物的水溶液反应置换出b的单质
[B] a的最高价氧化物对应的水化物比b的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱
[C] b的氢化物比c的氢化物稳定
[D] 原子半径:a>b>c
【答案】 C
【解析】 结合图示可知d为第二周期元素,a、b、c均为第三周期元素,结合a原子的最外层有5个电子,可知a为P;则b、c、d分别为S、Cl、O。b的氢化物为H2S,其水溶液和O2的反应为2H2S+O22S↓+2H2O,A正确;由非金属性:PS>Cl,D正确。
元素综合推断的思维模型
[footnoteRef:2]　我国著名化学家张青莲主持测定了锗(Ge)、锌等十种元素的相对原子质量,得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以我国著名化学家张青莲精确测定相对原子质量为素材,考查元素结构、位置、性质的相互推断,凸显元素周期表、元素周期律的应用,厚植爱国主义情怀。
素养立意:通过理解元素原子结构、在周期表中的位置和元素性质三者之间的关系,应用“位—构—性”关系的思维模型,培养证据推理与模型认知素养;通过对元素周期律、元素周期表的应用考查,促进科学态度与社会责任的培养。
思维建模:元素综合推断的方法。
]
回答下列问题。
(1)锗位于元素周期表中第　　周期第　　族。
(2)锗类似于铝,能溶于氢氧化钠溶液,其主要原因是　　　(填序号)。
①它与硅位于同一主族　②它位于周期表中金属与非金属元素分界线附近
③与铝位于对角线位置　④它位于边界线附近　⑤它是两性物质
(3)工业上可以用氢或氨将二氧化锗还原制得单质锗,则用氢与二氧化锗制备单质锗的化学方程式为　 。
(4)材料科学是目前研究的热点,为了寻找半导体材料,科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料,该区域是　　　　(填字母)。锗是否适合用作半导体材料 　　 　　(填“是”或“否”)。
A.左下角　　　　　　　　　　　B.右上角
C.过渡元素 D.金属与非金属元素分界线附近
(5)随着社会的发展,对新型农药的需求量越来越大。若要寻找新型农药,可在　　　　　　　　　　(填化学名称)等元素所在周期表的位置附近寻找。
【答案】 (1)四　ⅣA　(2)②③　(3)GeO2+2H2Ge+2H2O　(4)D　是　(5)氟、氯、硫、磷、砷
【解析】 根据元素周期表的结构可知,锗位于第四周期第ⅣA族。锗位于元素周期表中金属与非金属元素分界线附近,它既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性,它是金属元素,适合用作半导体材料。
(时间:30分钟　分值:58分)
(选择题1～14题,每小题3分,共42分)
(一)元素在周期表中的分布及性质规律
1.(2025·北京东城区期末)下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是(　　)
[A] 酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3
[B] 碱性:KOH>NaOH>LiOH
[C] 热稳定性:H2O>H2S>PH3
[D] 金属性:Na>Mg>Al
【答案】 A
【解析】 H2SO3中S的化合价为+4价,不是S的最高价,不能根据非金属性比较酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3,即不能用元素周期律解释,A符合题意;由金属性K>Na>Li,可知碱性:KOH>NaOH>LiOH,能用元素周期律解释,B不符合题意;由非金属性O>S>P,可知热稳定性:H2O>H2S>PH3,能用元素周期律解释,C不符合题意;同周期从左到右,元素金属性逐渐减弱,即金属性:Na>Mg>Al,能用元素周期律解释,D不符合题意。
2.如图为部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 非金属性:X>R
[B] 含氧酸酸性:HWO>H2RO4
[C] 气态氢化物的稳定性:HY>HW>H2R
[D] 离子半径:R2->X2->Y->Z+
【答案】 B
【解析】 根据题图中元素原子最外层电子数与原子序数的关系可知,X为O,Y为F,Z为Na,R为S,W为Cl。同主族元素从上到下非金属性减弱,A正确;HWO为HClO,HClO为弱酸,H2RO4为H2SO4,H2SO4为强酸,酸性HWOCl>S,气态氢化物的稳定性HY(HF)>HW(HCl)>H2R(H2S),C正确;根据“层多径大,序大径小”判断离子半径R2->X2->Y->Z+,D正确。
3.(2024·北京东直门中学月考)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示。下列说法正确的是(　　)
元素 代号 X Y Z E M R Q
原子半 径/nm 0.037 0.186 0.143 0.082 0.099 0.075 0.074
最高 正价 +1 +1 +3 +3 +7 +5
最低 负价 -1 -1 -3 -2
[A] 离子半径:Y+>Z3+>M-
[B] 气态氢化物稳定性:RH3>H2Q
[C] Y和Q形成的两种化合物中,阴、阳离子个数比不同
[D] Y、Z、M三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
【答案】 D
【解析】 由X原子半径最小且化合价有+1、-1价,可知X为H;Q的化合价仅有-2价,即Q为O;结合R的化合价为+5、-3价,且原子半径略大于O,可知R为N;M的化合价有+7、-1价,则M的化合价为Cl;结合原子半径和主要化合价可知Y、Z、E分别为Na、Al和B。离子半径:r(Cl-)>r(Na+)>r(Al3+),A错误;由非金属性NNH3D正确。
4.现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,Z是金属元素且在短周期中其原子半径最大,Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,Z与T形成化学式为Z2T的化合物,五种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)
[A] 原子半径和离子半径均满足:Y[B] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:T[C] 由X、Y、Z、T四种元素组成的化合物的水溶液可能显酸性
[D] 简单氢化物的稳定性:Y【答案】 C
【解析】 短周期主族元素中,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,可能为C或S,由题图中原子半径和原子序数关系可知R应为C;Z是金属元素且在短周期中原子半径最大,则Z为Na;Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,应为Na2O、Na2O2,则Y为O;Z与T形成化学式为Z2T的化合物,则T应为S;X的原子半径最小,原子序数最小,则X为H。A项,离子半径O2->Na+,错误;B项,非金属性S>C,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,酸性H2SO4>H2CO3,错误;C项,由H、O、Na、S四种元素组成的化合物硫酸氢钠的水溶液显酸性,正确;D项,非金属性O>S,故简单氢化物稳定性H2O>H2S,错误。
(二)元素周期表、元素周期律的应用
5.(2024·江苏南京期末)根据“位置—结构—性质”关系可预测某些物质的性质。下列说法不正确的是(　　)
[A] 氩位于0族,其单质的化学性质稳定
[B] 铯是第ⅠA族元素,其单质能与水剧烈反应
[C] 溴是第ⅦA族元素,其单质能与NaF溶液发生置换反应
[D] 锗位于元素周期表中金属与非金属元素的分界处,其单质可作半导体材料
【答案】 C
【解析】 氩位于0族,属于稀有气体元素,其单质的化学性质稳定,A正确;铯是第ⅠA族元素,单质铯性质比钠活泼,能与水剧烈反应,B正确;溴是第ⅦA族元素,Br2的氧化性比F2的弱,不能与NaF溶液发生置换反应,C错误;锗位于周期表中金属与非金属元素的分界处,单质既有金属性又有非金属性,可作半导体材料,D正确。
6.(2024·江苏南通期末)硒(Se)位于元素周期表第四周期第ⅥA族,有抗癌、抗衰老等重要功能。下列说法正确的是(　　)
[A] 热稳定性:H2Se>H2S
[B] 原子半径:r(O)>r(Se)
[C] SeO2既具有氧化性又具有还原性
[D] Se的得电子能力比S的强
【答案】 C
【解析】 同主族元素,从上到下非金属性减弱,即非金属性S>Se,据此可判断热稳定性:H2S>
H2Se,A错误;Se的电子层数多于O的,则原子半径:r(O)Se可知,Se的得电子能力比S的弱,D错误。
7.铬(Cr)是一种重要的金属,其金属性介于锌和铁之间。根据元素周期律的知识,下列关于铬及其化合物的说法正确的是(　　)
[A] 铬与冷水能发生剧烈反应
[B] Cr(OH)3的碱性比NaOH的强
[C] 铬不能与稀盐酸发生反应
[D] 高温条件下,Cr2O3能与Al反应置换出Cr
【答案】 D
【解析】 A项,Zn和Fe均不能与冷水发生剧烈反应,Cr的金属性介于Zn和Fe之间,由此可知Cr也不能与冷水发生剧烈反应,错误;B项,Zn(OH)2的碱性比NaOH的弱,而 Cr(OH)3 的碱性比Zn(OH)2的弱,则Cr(OH)3的碱性比NaOH的弱,错误;C项,Fe能与稀盐酸反应,Cr的金属性比Fe的强,也能与稀盐酸反应,错误;D项,Al的金属性比Zn的强,因此也比Cr的强,高温条件下,Cr2O3能与Al发生反应置换出Cr,正确。
8.(2024·山东菏泽期中)元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素性质。下列说法正确的是(　　)
[A] 核外电子排布相同的粒子化学性质也相同
[B] 在金属元素与非金属元素的交界处寻找过渡元素
[C] 主族元素的最高正价等于该元素原子的最外层电子数
[D] 第三周期元素形成的简单阴、阳离子中半径最小的是Al3+
【答案】 D
【解析】 核外电子排布相同的粒子化学性质不一定相同,如Na+、Ne化学性质不同,A错误;在金属元素与非金属元素的交界处能寻找半导体材料,而不是寻找过渡元素,B错误;主族元素的最高正价通常等于该元素原子的最外层电子数,但F无正价,O无最高正价,需除外,C错误;第三周期的简单阴离子比阳离子多一个电子层,故第三周期元素形成的简单阴、阳离子中半径最小的是Al3+,D正确。
综合应用
9.(2025·云南曲靖调研)短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大,它们分别位于不同的周期,Y原子的最外层有4个电子,Z与Y位于同一主族。下列说法正确的是(　　)
[A] X元素与Y元素只能形成一种化合物
[B] 原子半径:r(X)>r(Y)>r(Z)
[C] Z的最高价氧化物对应的水化物是强酸
[D] Z的简单气态氢化物的热稳定性比Y的弱
【答案】 D
【解析】 X、Y、Z分别位于不同短周期,且原子序数递增,即X为H;Y是第二周期元素且最外层有4个电子,即Y为C;与C同主族的Z为Si。C和H可形成多种化合物,如CH4、C3H8等,A错误;原子半径:Si>C>H,B错误;Si的最高价氧化物对应的水化物为H2SiO3,是弱酸,C错误;由非金属性C>Si,可知SiH4的热稳定性比CH4的弱,D正确。
10.短周期元素X、Y、Z、Q、W在元素周期表中的位置如表所示。其中Q的最低价氢化物的摩尔质量为34 g/mol,X的最低价氢化物不是电解质,下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:X>Y>Z
[B] Z是地壳中含量最多的元素
[C] 氧化物对应水化物的酸性:X[D] 最低价氢化物的稳定性:Q【答案】 D
【解析】 Q的最低价氢化物的摩尔质量为34 g/mol,氢化物是硫化氢或磷化氢,X的最低价氢化物不是电解质,则X是N,Q是P,所以Y是O,Z是Al,W是Cl。同周期主族元素自左向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,原子半径Al>N>O,A错误;氧元素是地壳中含量最多的元素,B错误;应该是最高价氧化物对应水化物的酸性XP,则最低价氢化物的稳定性Q11.a、b、c、d是四种短周期元素,a、b、d同周期,c、d同主族,a的原子结构示意图为,b与c形成的化合物的化学式为b3c,且b、c离子有相同的电子层结构。下列说法错误的是(　　)
[A] 原子序数:a>b>c
[B] 原子半径:a>d>c
[C] 最高价含氧酸的酸性:c>d>a
[D] a与c形成化合物的化学式为ac
【答案】 D
【解析】 原子核外K层最多排布2个电子,则x=2,a元素是14号元素Si;a、b、d同周期,c、d同主族,b与c形成的化合物的化学式为b3c,且b、c离子有相同的电子层结构,则b为Na、c为N、d为P。A项,原子序数a(14)>b(11)>c(7),正确;B项,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,则原子半径a(Si)>d(P)>
c(N),正确;C项,元素的非金属性越强,其对应的最高价含氧酸的酸性就越强,元素的非金属性c(N)>d(P)>a(Si),则最高价含氧酸的酸性c>d>a,正确;D项,a为Si、c为N,根据元素原子核外电子排布,结合化合物中所有元素正、负化合价代数和为0,可知两者形成化合物的化学式为Si3N4,用字母表示为a3c4,错误。
12.(2025·浙江强基联盟月考)短周期主族元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:Y[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y[C] 简单氢化物的稳定性:X>W
[D] Z能与氢原子形成10电子的阴离子
【答案】 D
【解析】 设Y的原子序数为x,由元素在周期表中的位置可知,Z的原子序数为x+1,W的原子序数为x+10,根据题意得x+x+10=3(x+1),解得x=7,故X为Si,Y为N,Z为O,W为Cl。同周期元素随原子序数递增,原子半径逐渐减小,即原子半径:Y>Z,A错误;由非金属性N>Si可知,最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H2SiO3,B错误;非金属性Si13.元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的性质具有相似性,这种规律被称为“对角线规则”。下列叙述不正确的是(已知硅酸钠溶液显碱性)(　　)
[A] 钠与水反应比Li与水反应更剧烈
[B] Li在空气中燃烧生成Li2O2
[C] Be(OH)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液
[D] 硼酸钠溶液显碱性
【答案】 B
【解析】 同主族元素自上而下,金属性增强,故金属性Na>Li,则单质与水反应剧烈程度Na>Li,故A正确;镁在空气中燃烧生成氧化镁,根据“对角线规则”知,锂在空气中燃烧生成氧化锂,故B错误;氢氧化铝能溶于强酸和强碱溶液,根据“对角线规则”知,氢氧化铍也能溶于强酸和强碱溶液,故C正确;硅酸钠溶液显碱性,根据“对角线规则”知,硼酸钠溶液也显碱性,故D正确。
14.科学家合成了一种新化合物(如图所示),其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是(　　)
[A] Z2的熔、沸点高于Br2的
[B] 元素非金属性的顺序为X>Y>Z
[C] Y的最高价氧化物对应的水化物是弱酸
[D] 该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
【答案】 C
【解析】 由化合物的组成可确定W为Na;Z最外层电子数是X核外电子数的一半,可知Z为Cl,X为Si;若Y为S,不形成阴离子,即Y为P。Cl2的熔、沸点低于Br2的,A错误;同周期元素从左到右,非金属性增强,即非金属性:Cl>P>Si,B错误;P的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4,属于弱酸,C正确;P与2个硅原子各形成1个共用电子对,还获得Na失去的1个电子,即P满足8电子稳定结构,D错误。
15.(16分)随着原子序数的递增,7种短周期元素(用字母表示)原子半径的相对大小、最高正化合价或最低负化合价的变化如图所示。
请回答下列问题。
(1)b在元素周期表中的位置是　 。
(2)a、c、d可形成一种原子个数比为1∶1∶1的化合物,其化学式是　　　　。
(3)比较d、e简单离子的半径大小:　　　　　(用离子符号表示)。
(4)比较f、g的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:　 (用化学式表示)。
(5)(4分)设计一个实验比较g的单质与I2的氧化性强弱:
　 (须使用淀粉-KI溶液)。
(6)g的一种含氧酸钾盐(g元素的化合价为+1价)可与 Fe(NO3)3溶液在强碱性条件下制取绿色消毒剂K2FeO4,反应的离子方程式为 　 ,
反应每转移3 mol电子,生成K2FeO4的物质的量为　　　　。
【答案】 (1)第二周期第ⅤA族
(2)NaOH　(3)Na+>Al3+
(4)HClO4>H2SO4
(5)取少量淀粉-KI溶液于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,则证明Cl2的氧化性强于I2的
(6)3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+3Cl-+5H2O　1 mol
【解析】 由题图可知a原子半径最小,且化合价有+1价,即a为H;c、f的化合价都有-2价,结合原子序数和原子半径可知,c为O,f为S;结合化合价、原子半径和原子序数等可确定b为N,d为Na,e为Al,g为Cl。
(1)N在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族。
(2)H、O、Na形成的一种原子个数比为1∶1∶1的化合物为NaOH。
(3)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,其离子半径越小,即离子半径:Na+>Al3+。
(4)非金属性:Cl>S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4。
(5)证明Cl2、I2的氧化性强弱的实验为取少量淀粉-KI溶液于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,则证明Cl2的氧化性强于I2的。
(6)氯元素的+1价含氧酸盐即含ClO-,能将 Fe(NO3)3在强碱性条件下氧化为K2FeO4,根据得失电子守恒和电荷守恒等可写出离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+
3Cl-+5H2O;该反应中每2 mol Fe3+参加反应转移 6 mol 电子生成2 mol K2FeO4,由比例关系可知,当反应中转移3 mol电子时,生成 1 mol K2FeO4。第二节　元素周期律
第1课时　元素性质的周期性变化规律
[学习目标]　1.通过对同周期元素的核外电子排布、原子半径、主要化合价等的分析,能理解并描述元素原子结构的周期性变化。2.通过实验探究第三周期元素的金属性和非金属性,能够以第三周期为例说明同周期主族元素性质的递变规律。3.通过实验探究同周期元素性质的变化规律,能设计实验比较元素的金属性或非金属性的强弱。
学习任务1　探究1～18号元素性质的周期性变化规律
1.原子核外电子排布的周期性变化
周期序数 原子序数 电子层数 最外层电子数
1 1→2 1 1→2
2 3→10 2 1→8
3 11→18 3 1→8
规律:随着原子序数的递增,同周期元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期由1到2)。
2.原子半径的周期性变化(不考虑稀有气体元素)
周期序数 原子序数 原子半径/nm
1 1→2 ……
2 3→9 0.152→0.071大→小
3 11→17 0.186→0.099大→小
规律:随着原子序数的递增,同周期元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。
3.元素化合价的周期性变化
周期 序数 原子 序数 主要化合价
1 1→2 +1→0
2 3→9 最高正价:+1→+5 (不含O、F) 最低负价:-4→-1
3 11→17 最高正价:+1→+7 最低负价:-4→-1
规律:随着原子序数的递增,元素的化合价呈周期性变化,即每周期(第一周期除外)最高正价由+1到+7(O、F除外),最低负价由-4到-1。
小结:随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布、原子半径和化合价都呈现周期性的
变化。
[示例] (1)下列原子半径由小到大排列顺序正确的是(　　)
[A] O、S、Al、Na [B] Mg、Si、P、Cl
[C] Cl、Na、F、K [D] S、N、C、B
(2)下列各组元素按从左到右的顺序,随原子序数递增,元素的最高化合价也递增的是(　　)
[A] C、N、O、F [B] Na、Be、B、C
[C] P、S、Cl、Ar [D] Na、Mg、Al、Si
图示法可以更加直观地表现出元素相关性质的变化规律。
探究　发现元素相关性质的变化规律
问题1:观察图甲并思考,为什么同周期元素的原子半径会随着核电荷数的增加而逐渐减小
问题2:电子层数多的元素的原子半径一定大于电子层数少的元素的原子半径吗
问题3:观察图乙,主族元素的最高正化合价、最低负化合价有何规律或关系
问题4:所有主族元素都有最高正化合价吗 氢元素有最低负化合价吗
主族元素主要化合价的确定方法
(1)最高正化合价=主族序数=最外层电子数(即价电子数,O、F除外)。
(2)最低负化合价=最高正化合价-8(H、O、F除外)。
(3)H最高正化合价为+1价,最低负化合价为-1价;O最低负化合价为-2 价;F无正化合价,最低负化合价为-1价。
1.下表是几种常见元素的原子半径数据:
元素 C O Na Mg Si
原子半 径/nm 0.077 0.074 0.186 0.160 0.117
下列说法正确的是(　　)
[A] 随着核电荷数的增加,原子半径逐渐增大
[B] 元素F的原子半径在0.074～0.186 nm之间
[C] 最外层电子数相同的元素,电子层数越多,原子半径越大
[D] Mg2+的半径大于Mg的半径
2.(2025·天津滨海新区期末)下列递变规律不正确的是(　　)
[A] Na、Mg、Al最外层电子数依次增多
[B] Cl2、Br2、I2氧化性依次增强
[C] C、N、O原子半径依次减小
[D] P、S、Cl最高正价依次升高
3.元素的原子结构决定其性质。下列说法正确的是(　　)
[A] 元素原子的最外层电子数等于元素的最高正化合价
[B] 原子序数为17的元素的最高正化合价为+7价
[C] C、N、O三种元素的最高正化合价分别是+4、+5、+6价
[D] 随着元素原子序数的递增,元素的最高正化合价从+1价到+7价,最低负化合价从-7价到-1价重复出现
学习任务2　探究同周期元素金属性和非金属性的递变规律
1.以第三周期元素为例探究元素性质的递变规律
(1)信息获取。
①NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性比较。
物质 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3
分类 强碱 中强碱 两性氢氧化物
碱性强弱 NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
两性氢氧化物:既能与酸发生反应,又能与强碱发生反应的氢氧化物。Al(OH)3与盐酸、NaOH反应的化学方程式分别为Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O、Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4]。
②硅、磷、硫、氯的最高价氧化物对应的水化物的酸性比较。
元素 Si P S Cl
最高价氧化物对应水化物的酸性 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4 强酸
酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
结论 Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强
(2)分析、结论。
同一周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
2.元素周期律
(1)内容:元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。
(2)实质:元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。
探究　第三周期元素性质的递变
问题1:实验探究
(1)钠、镁、铝与水的反应。
目的:探究金属与水反应置换出H2的难易,比较钠、镁、铝元素金属性强弱。
项目 Mg Al(选做)
实验 操作
现象 去除了氧化膜的镁条放入冷水中,加入酚酞溶液,加热前,镁条表面附着了少量无色气泡,溶液逐渐变红。加热至沸腾后,产生大量无色气泡,溶液红色加深 金属铝加热后与水的反应不明显,滴入酚酞溶液后溶液几乎不呈红色
对比 镁与冷水反应缓慢,能与热水反应;铝与热水很难反应
结论 金属性:Na>Mg>Al
(2)氢氧化镁、氢氧化铝性质的探究。
目的:探究金属最高价氧化物对应的水化物的性质,比较元素金属性强弱。
项目 Al Mg(选做)
实验操作
沉淀溶 解情况 沉淀在盐酸 中逐渐溶解 沉淀在NaOH溶 液中逐渐溶解 沉淀在 盐酸中溶解 沉淀在NaOH 溶液中不溶解
相关反应 的化学方 程式 Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O Al(OH)3+NaOH Na[Al(OH)4] Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O —
实验结论 金属性:Na>Mg>Al
问题2:思考分析
从原子结构角度解释同周期元素从左至右金属性减弱、非金属性增强的原因。
问题3:元素的金属性、非金属性的强弱与得失电子数目的多少有无关系
的强。
问题4:总结反思
还可以通过哪些实验或事实比较第三周期元素的金属性与非金属性
元素金属性、非金属性比较的具体方法
金 属 性 ①元素在周期表中的位置:左边或下方元素的金属性强
②在金属活动性顺序表中越靠前,金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强
④单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强
⑤置换反应,若Xn++YX+Ym+,则Y比X的金属性强
⑥单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强
非 金 属 性 ①元素在周期表中的位置:右边或上方元素的非金属性强
②最高价氧化物对应水化物的酸性越强,气态氢化物越稳定,非金属性越强
③与H2化合越容易,非金属性越强
④置换反应,若Xn-+YX+Ym-,则Y比X的非金属性强
⑤单质氧化性越强或阴离子还原性越弱,非金属性越强
题点一　元素金属性、非金属性的比较
1.下列不能说明钠的金属性比镁的强的事实是(　　)
[A] 钠的最高正化合价为+1价,镁的最高正化合价为+2价
[B] NaOH的碱性比Mg(OH)2的强
[C] 钠与冷水反应剧烈,镁与冷水不易反应
[D] 在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁
2.判断氮的非金属性比磷的强,不可依据的事实是(　　)
[A] 常温下氮气是气体,磷是固体
[B] 稳定性:NH3>PH3
[C] 酸性:HNO3>H3PO4
[D] NH3在空气中不能燃烧,而PH3可燃
3.(2025·山东青岛期中)下列能够证明氯的非金属性比硫的强的事实个数为(　　)
①HClO3的酸性比H2SO4的强　
②HCl的酸性比H2S的强　
③HCl的稳定性比H2S的强　
④HCl的还原性比H2S的弱　
⑤Cl2与H2S反应生成S　
⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3,S与Fe反应生成FeS
⑦Na2S可与HCl反应生成H2S
[A] 3 [B] 4 [C] 5 [D] 6
1.金属性是指金属气态原子失电子的能力;金属活动性是指单质在水溶液中,金属原子失去电子的能力。两者顺序基本一致,仅极少数例外。如金属性Pb>Sn,而金属活动性Sn>Pb。
2.判断元素非金属性或金属性强弱的依据,是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
题点二　元素周期律的内容及其实质
4.元素性质呈周期性变化的决定因素是(　　)
[A] 元素原子半径大小呈周期性变化
[B] 元素相对原子质量依次递增
[C] 元素原子核外电子排布呈周期性变化
[D] 元素的最高正化合价呈周期性变化
5.(2025·江苏合格考调研)下列有关性质的比较不能用元素周期律解释的是(　　)
[A] 热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
[B] 酸性:HClO4>H2SO4
[C] 非金属性:N>P
[D] 原子半径:r(C)6.同一周期的X、Y、Z三种主族元素,已知其最高价氧化物对应水化物的化学式分别为H2XO3、H3YO4、H2ZO4。下列说法正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:XH4>YH3>H2Z
[B] 原子半径:X>Y>Z
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性:H2XO3>H3YO4>H2ZO4
[D] 元素非金属性强弱关系:X>Y>Z
原子结构与主族元素性质的周期性变化
内容 同周期 (从左到右) 同主族 (从上到下)
电子层数 相同 逐渐增多
最外层电子数 逐渐增多 相同
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
金属单质与水或酸置 换出H2的难易 易→难 难→易
最高价氧化物 对应水化物 酸性 逐渐增强 逐渐减弱
碱性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属气态 氢化物 形成难易 难→易 易→难
稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
元素金属性 逐渐减弱 逐渐增强
元素非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
[footnoteRef:0]　利用如图装置可以验证元素非金属性的变化规律。 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以实验探究为情境,将元素周期律与实验探究融合,考查对元素周期律的理解、应用及物质制备实验的相关内容。
素养立意:通过设计实验比较元素非金属性的强弱,促进证据推理与模型认知化学核心素养的发展。
思维建模:
]
(1)仪器A的名称为　　　　　　　,干燥管D的作用是　　　　　　　　。
(2)写出仪器B中发生反应的离子方程式: 　 。
(3)实验室中现有药品:　　　　　　　　　　、KMnO4、浓盐酸、MnO2,请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性强于碘的,仪器A、B、C中所装药品分别为　　　　　、
　　　　　、　　　　　　　　　　,仪器C中的实验现象为　　　　　　 　　　,离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)从环境保护的观点考虑,该装置有何缺陷 　 ;如何改进
　　　　　　　　　　　。
(3)淀粉碘化钾溶液　浓盐酸　KMnO4　淀粉碘化钾溶液　溶液变蓝　2I-+Cl2I2+2Cl-
(4)未反应的氯气会逸散到空气中,污染环境　可用NaOH 溶液吸收
(时间:30分钟　分值:76分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)元素性质的周期性变化规律
1.如图,表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示(　　)
[A] 电子层数 [B] 最外层电子数
[C] 最高化合价 [D] 原子半径
2.(2024·福建宁德月考)某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4,由此可以判断(　　)
[A] R一定是第四周期元素
[B] R一定是第ⅣA族元素
[C] R的气态氢化物比同周期其他元素的气态氢化物稳定
[D] R的气态氢化物的化学式为H2R
3.(2025·江苏苏州期末)K2Mg(SO4)2被称为“植物生长和高产的营养剂”。下列相关说法正确的是(　　)
[A] 热稳定性:H2S>H2O
[B] 离子半径:r(Mg2+)>r(O2-)
[C] 最外层电子数:N(S)=N(O)
[D] 单质与水反应的剧烈程度:Mg>K
4.几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表。
元素符号 X Y Z R T
原子半径/nm 0.160 0.089 0.102 0.143 0.074
主要化合价 +2 +2 -2、 +4、 +6 +3 -2
根据表中信息,判断以下说法正确的是(　　)
[A] 单质与稀硫酸反应的剧烈程度:Y>X
[B] 第三周期原子半径最小的元素是Z
[C] R与T形成的化合物是两性物质
[D] 相同条件下,简单氢化物的稳定性:Z>T
(二)同周期元素性质的递变规律
5.7N、8O、11Na、13Al、16S、17Cl是元素周期表中的短周期主族元素。下列说法正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的热稳定性:H2O[B] 原子半径:r(N)[C] 碱性强弱:NaOH[D] 非金属性:SNaOH>Al(OH)3,C错误;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,则非金属性:S6.X、Y两元素是同周期的非金属主族元素。如果X的原子半径比Y的大,则下列说法正确的是(　　)
[A] 最高价氧化物对应水化物的酸性,X的比Y的强
[B] X的非金属性比Y的强
[C] X的阴离子比Y的阴离子还原性强
[D] X的气态氢化物比Y的稳定
7.(2024·山东月考大联考)R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素。下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)(　　)
[A] 若R(OH)n为强碱,则W(OH)n+1也为强碱
[B] 若HnXOm为强酸,则Y是活泼非金属元素
[C] 若Y的最低化合价为-2价,则Z的最高正化合价为+6价
[D] 若X的最高正化合价为+5价,则五种元素都是非金属元素
综合应用
8.下列说法正确的是(　　)
[A] 从Li→F、Na→Cl,元素的最高正化合价呈现从+1价→+7价的变化
[B] 同周期元素的原子半径从左至右一定依次减小
[C] 同周期的主族元素中,第ⅠA族元素(H除外)金属性最强,第ⅦA族元素非金属性最强
[D] HF、NH3、SiH4的稳定性依次增强
9.(2025·江苏无锡长泾中学期中)下列各组物质的性质比较正确的是(　　)
[A] 氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
[B] 原子半径:r(S)>r(P)>r(Na)
[C] 碱性:NaOH>Mg(OH)2>Ca(OH)2
[D] 酸性:HClO4>H3PO4>H2SO4
Cl>S>P,可知最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,D错误。
10.(2025·贵州贵阳期中)短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,Y是短周期中金属性最强的元素,Z与X位于同一主族。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(Z)>r(X)>r(Y)
[B] X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
[C] X、Y、Z三种元素可形成化合物Y2ZX3
[D] Y形成的最高价氧化物对应的水化物是弱碱
11.海水中的X、Y、Z、W四种前18号元素在元素周期表中的位置如表所示,元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0,Z元素原子的M层电子数是K层电子数的3倍。下列有关说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(X)[B] 元素Z的非金属性比W的强
[C] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
[D] 元素Z最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强
12.如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:W[B] X、Y、Z、W、R五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2-
[C] Y和Z的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
[D] 氧化物RO2可作消毒剂
13.(14分)(2025·四川成都月考)元素周期表的一部分如图所示,每一序号代表一种元素。回答下列问题。
(1)⑥在元素周期表中的位置为　 。
(2)非金属性:④　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)⑧;金属性:⑦　　　　⑩。④⑤⑦的原子半径从小到大的排列顺序是　
(写元素符号)。上述10种元素中最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是　　　　(写化学式,下同),酸性最强的是　　　　。
(3)⑥的最高价氧化物对应水化物的溶液与⑦形成的单质反应的离子方程式为
　 。
(2)>　<　F(3)2OH-+2Al+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
(2)O、S为同主族元素,从上到下,非金属性依次减弱,则非金属性:④>⑧;依据元素周期律,金属性K>Na>Al,则金属性:⑦<⑩。④⑤⑦分别为O、F、Al,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,即B>O>F;同主族元素从上到下,原子半径依次增大,即Al>B,综上,原子半径:F(3)⑥的最高价氧化物对应水化物为NaOH,⑦的单质为Al,二者在溶液中反应的离子方程式为2OH-+2Al+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。
14.(26分)Ⅰ.某同学为了验证元素周期律相关的结论,自己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将氯气通入Na2S溶液中 有淡黄色固体(S)生成
②将一小块金属镁,用砂纸磨去表面的氧化膜后,放入试管中,加入2 mL 水,观察现象,记录为现象1,过一会儿,加热试管至液体沸腾,观察现象,记录为现象2 现象1:无明显变化 现象2:金属镁逐渐溶解,有气泡产生
③将溴水滴入NaI溶液中,充分反应后加入淀粉溶液 溶液变蓝
④将一小块金属钠放入冷水中 钠浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出“嘶嘶”的响声,逐渐消失
回答下列问题。
(1)实验①相关反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。由实验①可知,Cl、S的非金属性由强到弱的顺序为　　　　　　(用元素符号表示,下同)。由实验③可知,Br、I的非金属性由强到弱的顺序为　　　　　。
(2)由实验②和实验④知,碱性:NaOH　　　(填“>”或“<”)Mg(OH)2。
(3)实验结论:同主族元素自上而下,元素的非金属性逐渐　　　　　(填“增强”或“减弱”,下同);同周期主族元素,随原子序数逐渐增大,金属性逐渐　　　　 　,非金属性逐渐　　 　　。由此可知:H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为
　　　　　　　　　　　　　　(填化学式,下同);常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是　　　　　。
Ⅱ.该同学设计如图所示实验装置完成上述实验①(尾气处理部分未画出)。
(4)高锰酸钾在常温下与浓盐酸反应产生氯气,离子方程式为
　。
(5)现有浓硝酸、大理石、澄清石灰水、硅酸钠溶液,选择试剂用该装置证明非金属性N>C>Si。C中盛放试剂为　　　　　　　,实验现象为　　　　　　　　　　　　　　,该装置还存在不足之处,改进措施为　 　 。
有白色沉淀生成　在B、C之间加一个盛装饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
(2)实验②现象表明Mg与冷水较难反应,与热水反应,实验④现象表明Na与冷水剧烈反应,由实验②和实验④中反应的剧烈程度可知,Na与水反应比Mg与水反应更剧烈,则金属性MgMg(OH)2。
(3)由实验分析可知,非金属性Br>I,由此得出同主族元素自上而下,元素的非金属性逐渐减弱;金属性MgH2SO4>H3PO4>H2SiO3;非金属性F>O>N>S,元素非金属性越强,简单氢化物越稳定,故稳定性最强的是HF。
(4)高锰酸钾在常温下与浓盐酸反应生成Cl2、MnCl2、KCl和H2O,发生反应的离子方程式为2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++8H2O+5Cl2↑。
(5)现有浓硝酸、大理石、澄清石灰水、硅酸钠溶液,选择试剂用题图装置证明非金属性N>C>Si,即证明酸性HNO3>H2CO3>H2SiO3。因此先加入浓硝酸和大理石发生反应生成二氧化碳,二氧化碳通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀;装置C中的反应是CO2+Si+
H2OH2SiO3↓+C,C中装硅酸钠溶液,现象为有白色沉淀生成;但是浓硝酸具有挥发性,为防止硝酸和硅酸钠之间反应的干扰,所以在B、C之间加一个盛装饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
[学习目标]　1.通过学习元素周期表的简单分区,能描述金属元素和非金属元素在元素周期表中的位置,进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。2.通过学习元素周期表、元素周期律,能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构,分析、预测、比较元素及其化合物的性质,体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导
意义。
学习任务1　探究元素在周期表中的分布及性质规律
1.元素周期表分区
(1)分界线的划分:沿着周期表中B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线,斜线的左下方是金属元素,右上方是非金属元素。
(2)分界线附近的元素,既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性,故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。
(3)同主族元素从上到下,元素的非金属性逐渐减弱、金属性逐渐增强,同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强。周期表中非金属性最强的元素为F,金属性最强的元素为Cs(放射性元素除外)。
2.元素化合价与元素在周期表中位置的关系
(1)主族元素最高正化合价=主族序数=最外层电子数(O、F除外)。
(2)非金属元素的化合价:最低负化合价=主族序数-8。
(3)最高正化合价+|最低负化合价|=8(H、O、F除外)。
探究　元素性质递变与其在周期表中位置的关系
元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和性质,请思考并回答下列问题。
问题1:寻找元素之最
最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是哪种物质 短周期主族元素最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是哪种物质 能稳定存在的元素(非放射性元素)中最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是哪种元素 气态氢化物稳定性最强的是哪种元素
问题2:化合价的判断及应用
X元素能形成H2X和XO2两种化合物,该元素可能是哪种短周期元素
问题3:粒子半径比较
①周期序数为n+1的元素的原子半径一定大于周期序数为n的元素的原子半径吗 ②O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+核外电子排布相同,半径是否也相同 如果不同,此类离子大小顺序有何规律。③同周期主族元素离子半径大小有什么变化规律
r(Mg2+)>r(Al3+)。
1.元素周期表与元素周期律的关系
(1)元素周期表是元素周期律的具体表现形式,反映了元素之间的内在联系。
(2)元素周期表中元素的金属性和非金属性变化的规律:同周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强;同主族元素从上到下金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。处于左上右下对角线位置的元素往往性质相似。
2.粒子半径大小的比较——“四同”规律
(1)同周期——序大径小。
同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)。
(2)同主族——序大径大。
同主族元素从上到下,原子(或离子)半径逐渐增大。如r(Li)r(F-)(3)同元素。
①同种元素的原子和离子半径比较——阴大阳小。即阴离子半径大于原子半径,阳离子半径小于原子半径,如r(Na+)r(Cl)。
②同种元素不同价态的阳离子半径比较——数大径小,即带电荷数越多,粒子半径越小,如 r(Fe3+)(4)同结构——序大径小。
电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小。如r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)。
题点一　元素周期表的分区与化合价规律的判断
1.镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系,它们的性质相似,例如,它们的单质在过量氧气中燃烧时均只生成正常的氧化物等。下列关于锂的叙述不正确的是(　　)
[A] Li2SO4能溶于水
[B] LiOH是易溶于水、受热不分解的强碱
[C] Li遇浓硫酸能发生反应
[D] Li2CO3受热分解,生成Li2O和CO2
Mg(OH)2是难溶于水、易分解的中强碱,Mg与浓硫酸能发生反应,MgCO3受热易分解生成MgO和CO2。故B不正确。
2.(2025·黑龙江新时代高中教育联合体期末)已知X、Y、Z、M、Q、R均为元素周期表前20号元素,且Q位于第三周期,其原子半径与主要化合价的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] Y和Z形成的简单氢化物的稳定性:Y>Z
[B] Z与M的氧化物对应的水化物均为强酸
[C] 金属性:R>Q
[D] X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是酸、碱或盐
3.下列关于周期表中元素金属性和非金属性的说法不正确的是　　　　(填字母)。
A.金属性较强的元素在元素周期表的左下方,最强的是Cs(放射性元素除外)
B.非金属性强的元素在元素周期表的右上方,最强的是F(稀有气体元素除外)
C.金属元素只表现金属性,非金属元素只表现非金属性
D.分界线附近的元素既表现一定的金属性,又表现一定的非金属性
E.各族元素都是由金属元素和非金属元素组成的
F.金属元素只有正价,非金属元素一般正、负价都有
G.非金属元素都有最高正价且等于其原子最外层电子数
题点二　粒子半径的比较
4.下列粒子半径之比大于1的是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
5.(2024·河南南阳期中)四种主族元素的离子aXm+、bYn+、cZn-、dRm-(a、b、c、d为元素的原子序数)。它们具有相同的电子层结构,若m>n,则下列叙述正确的是(　　)
①a-b=n-m　
②元素的原子序数:a>b>c>d
③元素非金属性:Z>R　
④最高价氧化物对应水化物的碱性:X>Y
⑤离子半径:r(Rm-)>r(Zn-)>r(Yn+)>r(Xm+)
[A] ②③⑤ [B] ①③⑤
[C] ②③④ [D] ②④⑤
a>b>c>d,②正确;Z、R为同周期的非金属元素,且R在Z的前面,即非金属性:Z>R,③正确;由②分析可知,金属性:Y>X,则最高价氧化物对应水化物的碱性:Y>X,④错误;电子层结构相同,根据核电荷数越大离子半径越小可知,离子半径:r(Rm-)>r(Zn-)>r(Yn+)>r(Xm+),⑤正确。综上,正确的组合为②③⑤,A项符合题意。
学习任务2　体验元素周期表和周期律的应用
1.根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测或判断元素性质
(1)预测元素性质。
如,已知卤族元素性质的递变规律,可预测At的单质可能为深色固体,与氢气化合困难,HAt不稳定,HAt水溶液呈酸性,AgAt难溶于水等。
(2)比较元素性质。
如,比较H2SO4、H2SeO4、H3AsO4酸性的强弱。S、Se是同主族元素,同主族元素自上而下,非金属性逐渐减弱(即非金属性:S>Se),最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,即H2SO4>H2SeO4;As、Se是同周期元素,同周期元素从左向右,非金属性逐渐增强(即非金属性:As
H2SeO4>H3AsO4。
2.预测新元素
指导新元素的发现及为预测它们的原子结构和性质提供线索。如门捷列夫曾预言“类铝”(即镓)、锗等元素的存在,并预测了其性质。
3.寻找新物质
(1)在金属与非金属元素分界线附近寻找半导体材料,如硅、锗等。
(2)研究氟、氯、硫、磷、砷附近元素,制造新品种的农药。
(3)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。
4.应用元素“位置—结构—性质”的关系相互推断
[示例] (2025·上海位育中学月考)溴与砷同周期,下列大小关系正确的是(　　)
[A] 非金属性:N[B] 稳定性:NH3>AsH3
[C] 酸性:H3AsO4>HBrO4
[D] 还原性:Br->As3-
探究　元素“位—构—性”的关系
　　锶(38Sr)是人体不可缺少的一种微量元素,与人体骨骼的形成、血管功能密切相关,可以帮助人体减少对钠的吸收,起到预防高血压、心血管疾病的作用。下表所示为某品牌矿泉水成分介绍。
问题1:查阅资料可知Sr为38号元素,画出其原子结构示意图,并判断其在元素周期表中的
位置。
问题2:“锶”与钙有哪些相似的性质 又有哪些差异 什么因素导致了这些相似性和差异
Ca(OH)2。
问题3:上表所示矿泉水中“锶”的存在形式是什么 锶在自然界中存在形态是什么
问题4:推断SrCO3、SrSO4等物质的水溶性如何,Sr(OH)2是强碱还是弱碱
同一元素的“位—构—性”关系
题点一　预测元素性质、寻找新物质
1.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(　　)
[A] 事物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.(2025·天津河西区期末)下列说法错误的是(　　)
[A] 在第ⅠA族寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素
[B] 在周期表右上角非金属区域寻找制新品农药的元素
[C] 在周期表过渡元素区域寻找制造催化剂的元素
[D] 在周期表金属与非金属交界处寻找半导体材料
3.(2025·江苏无锡月考)元素周期律和元素周期表可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列推测或判断合理的是(　　)
[A] 由水溶液的酸性:HCl>H2S,可推出元素的非金属性:Cl>S
[B] 由Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA和第ⅡA族,则碱性:CsOH>Ba(OH)2
[C] 已知Be与He最外层电子数相同,故两种元素原子的化学性质相似
[D] 已知金属元素铊(Tl)是与铝(Al)同主族的第六周期元素,所以Tl(OH)3具有两性
题点二　元素“位—构—性”的综合应用
4.(2025·山东大学附属中学选科调研)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示。
元素代号 X Y Z W
原子半径/nm 0.160 0.143 0.075 0.074
主要化合价 +2 +3 +5、+3、-3 -2
下列有关这几种元素的叙述正确的是(　　)
[A] 元素的金属性:X[B] 元素Z的价电子数为7
[C] 元素的简单离子半径:r(X2+)>r(W2-)
[D] 元素Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于NaOH溶液
5.(2024·江苏无锡锡山高级中学月考)如图所示为元素周期表中短周期的一部分。若a原子的最外层上有5个电子,则下列说法不正确的是(　　)
[A] d的单质可与b的氢化物的水溶液反应置换出b的单质
[B] a的最高价氧化物对应的水化物比b的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱
[C] b的氢化物比c的氢化物稳定
[D] 原子半径:a>b>c
元素综合推断的思维模型
[footnoteRef:0]　我国著名化学家张青莲主持测定了锗(Ge)、锌等十种元素的相对原子质量,得到的新值被作为国际新标准。已知锗的原子序数为32。 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以我国著名化学家张青莲精确测定相对原子质量为素材,考查元素结构、位置、性质的相互推断,凸显元素周期表、元素周期律的应用,厚植爱国主义情怀。
素养立意:通过理解元素原子结构、在周期表中的位置和元素性质三者之间的关系,应用“位—构—性”关系的思维模型,培养证据推理与模型认知素养;通过对元素周期律、元素周期表的应用考查,促进科学态度与社会责任的培养。
思维建模:元素综合推断的方法。
]
回答下列问题。
(1)锗位于元素周期表中第　　周期第　　族。
(2)锗类似于铝,能溶于氢氧化钠溶液,其主要原因是　　　(填序号)。
①它与硅位于同一主族　②它位于周期表中金属与非金属元素分界线附近
③与铝位于对角线位置　④它位于边界线附近　⑤它是两性物质
(3)工业上可以用氢或氨将二氧化锗还原制得单质锗,则用氢与二氧化锗制备单质锗的化学方程式为　 。
(4)材料科学是目前研究的热点,为了寻找半导体材料,科学家应在元素周期表中某区域寻找元素组成材料,该区域是　　　　(填字母)。锗是否适合用作半导体材料 　　 　　(填“是”或“否”)。
A.左下角　　　　　　　　　　　B.右上角
C.过渡元素 D.金属与非金属元素分界线附近
(5)随着社会的发展,对新型农药的需求量越来越大。若要寻找新型农药,可在　　　　　　　　　　(填化学名称)等元素所在周期表的位置附近寻找。
(时间:30分钟　分值:58分)
(选择题1～14题,每小题3分,共42分)
(一)元素在周期表中的分布及性质规律
1.(2025·北京东城区期末)下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是(　　)
[A] 酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3
[B] 碱性:KOH>NaOH>LiOH
[C] 热稳定性:H2O>H2S>PH3
[D] 金属性:Na>Mg>Al
2.如图为部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 非金属性:X>R
[B] 含氧酸酸性:HWO>H2RO4
[C] 气态氢化物的稳定性:HY>HW>H2R
[D] 离子半径:R2->X2->Y->Z+
3.(2024·北京东直门中学月考)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示。下列说法正确的是(　　)
元素 代号 X Y Z E M R Q
原子半 径/nm 0.037 0.186 0.143 0.082 0.099 0.075 0.074
最高 正价 +1 +1 +3 +3 +7 +5
最低 负价 -1 -1 -3 -2
[A] 离子半径:Y+>Z3+>M-
[B] 气态氢化物稳定性:RH3>H2Q
[C] Y和Q形成的两种化合物中,阴、阳离子个数比不同
[D] Y、Z、M三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
NH3D正确。
4.现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,Z是金属元素且在短周期中其原子半径最大,Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型化合物,Z与T形成化学式为Z2T的化合物,五种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)
[A] 原子半径和离子半径均满足:Y[B] 最高价氧化物对应的水化物的酸性:T[C] 由X、Y、Z、T四种元素组成的化合物的水溶液可能显酸性
[D] 简单氢化物的稳定性:Y(二)元素周期表、元素周期律的应用
5.(2024·江苏南京期末)根据“位置—结构—性质”关系可预测某些物质的性质。下列说法不正确的是(　　)
[A] 氩位于0族,其单质的化学性质稳定
[B] 铯是第ⅠA族元素,其单质能与水剧烈反应
[C] 溴是第ⅦA族元素,其单质能与NaF溶液发生置换反应
[D] 锗位于元素周期表中金属与非金属元素的分界处,其单质可作半导体材料
6.(2024·江苏南通期末)硒(Se)位于元素周期表第四周期第ⅥA族,有抗癌、抗衰老等重要功能。下列说法正确的是(　　)
[A] 热稳定性:H2Se>H2S
[B] 原子半径:r(O)>r(Se)
[C] SeO2既具有氧化性又具有还原性
[D] Se的得电子能力比S的强
H2Se,A错误;Se的电子层数多于O的,则原子半径:r(O)Se可知,Se的得电子能力比S的弱,D错误。
7.铬(Cr)是一种重要的金属,其金属性介于锌和铁之间。根据元素周期律的知识,下列关于铬及其化合物的说法正确的是(　　)
[A] 铬与冷水能发生剧烈反应
[B] Cr(OH)3的碱性比NaOH的强
[C] 铬不能与稀盐酸发生反应
[D] 高温条件下,Cr2O3能与Al反应置换出Cr
8.(2024·山东菏泽期中)元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素性质。下列说法正确的是(　　)
[A] 核外电子排布相同的粒子化学性质也相同
[B] 在金属元素与非金属元素的交界处寻找过渡元素
[C] 主族元素的最高正价等于该元素原子的最外层电子数
[D] 第三周期元素形成的简单阴、阳离子中半径最小的是Al3+
综合应用
9.(2025·云南曲靖调研)短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大,它们分别位于不同的周期,Y原子的最外层有4个电子,Z与Y位于同一主族。下列说法正确的是(　　)
[A] X元素与Y元素只能形成一种化合物
[B] 原子半径:r(X)>r(Y)>r(Z)
[C] Z的最高价氧化物对应的水化物是强酸
[D] Z的简单气态氢化物的热稳定性比Y的弱
10.短周期元素X、Y、Z、Q、W在元素周期表中的位置如表所示。其中Q的最低价氢化物的摩尔质量为34 g/mol,X的最低价氢化物不是电解质,下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:X>Y>Z
[B] Z是地壳中含量最多的元素
[C] 氧化物对应水化物的酸性:X[D] 最低价氢化物的稳定性:Q11.a、b、c、d是四种短周期元素,a、b、d同周期,c、d同主族,a的原子结构示意图为,b与c形成的化合物的化学式为b3c,且b、c离子有相同的电子层结构。下列说法错误的是(　　)
[A] 原子序数:a>b>c
[B] 原子半径:a>d>c
[C] 最高价含氧酸的酸性:c>d>a
[D] a与c形成化合物的化学式为ac
c(N),正确;C项,元素的非金属性越强,其对应的最高价含氧酸的酸性就越强,元素的非金属性c(N)>d(P)>a(Si),则最高价含氧酸的酸性c>d>a,正确;D项,a为Si、c为N,根据元素原子核外电子排布,结合化合物中所有元素正、负化合价代数和为0,可知两者形成化合物的化学式为Si3N4,用字母表示为a3c4,错误。
12.(2025·浙江强基联盟月考)短周期主族元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍,下列说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:Y[B] 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y[C] 简单氢化物的稳定性:X>W
[D] Z能与氢原子形成10电子的阴离子
13.元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的性质具有相似性,这种规律被称为“对角线规则”。下列叙述不正确的是(已知硅酸钠溶液显碱性)(　　)
[A] 钠与水反应比Li与水反应更剧烈
[B] Li在空气中燃烧生成Li2O2
[C] Be(OH)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液
[D] 硼酸钠溶液显碱性
14.科学家合成了一种新化合物(如图所示),其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是(　　)
[A] Z2的熔、沸点高于Br2的
[B] 元素非金属性的顺序为X>Y>Z
[C] Y的最高价氧化物对应的水化物是弱酸
[D] 该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
15.(16分)随着原子序数的递增,7种短周期元素(用字母表示)原子半径的相对大小、最高正化合价或最低负化合价的变化如图所示。
请回答下列问题。
(1)b在元素周期表中的位置是　 。
(2)a、c、d可形成一种原子个数比为1∶1∶1的化合物,其化学式是　　　　。
(3)比较d、e简单离子的半径大小:　　　　　(用离子符号表示)。
(4)比较f、g的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱:　 (用化学式表示)。
(5)(4分)设计一个实验比较g的单质与I2的氧化性强弱:
　 (须使用淀粉-KI溶液)。
(6)g的一种含氧酸钾盐(g元素的化合价为+1价)可与 Fe(NO3)3溶液在强碱性条件下制取绿色消毒剂K2FeO4,反应的离子方程式为 　 ,
反应每转移3 mol电子,生成K2FeO4的物质的量为　　　　。
(2)NaOH　(3)Na+>Al3+
(4)HClO4>H2SO4
(5)取少量淀粉-KI溶液于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,则证明Cl2的氧化性强于I2的
(6)3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+3Cl-+5H2O　1 mol
(1)N在元素周期表中位于第二周期第ⅤA族。
(2)H、O、Na形成的一种原子个数比为1∶1∶1的化合物为NaOH。
(3)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,其离子半径越小,即离子半径:Na+>Al3+。
(4)非金属性:Cl>S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4。
(5)证明Cl2、I2的氧化性强弱的实验为取少量淀粉-KI溶液于试管中,加入少量新制氯水,若溶液变为蓝色,则证明Cl2的氧化性强于I2的。
(6)氯元素的+1价含氧酸盐即含ClO-,能将 Fe(NO3)3在强碱性条件下氧化为K2FeO4,根据得失电子守恒和电荷守恒等可写出离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+
3Cl-+5H2O;该反应中每2 mol Fe3+参加反应转移 6 mol 电子生成2 mol K2FeO4,由比例关系可知,当反应中转移3 mol电子时,生成 1 mol K2FeO4。第二节　元素周期律
第1课时　元素性质的周期性变化规律
[学习目标]　1.通过对同周期元素的核外电子排布、原子半径、主要化合价等的分析,能理解并描述元素原子结构的周期性变化。2.通过实验探究第三周期元素的金属性和非金属性,能够以第三周期为例说明同周期主族元素性质的递变规律。3.通过实验探究同周期元素性质的变化规律,能设计实验比较元素的金属性或非金属性的强弱。
学习任务1　探究1～18号元素性质的周期性变化规律
1.原子核外电子排布的周期性变化
周期序数 原子序数 电子层数 最外层电子数
1 1→2 1 1→2
2 3→10 2 1→8
3 11→18 3 1→8
规律:随着原子序数的递增,同周期元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期由1到2)。
2.原子半径的周期性变化(不考虑稀有气体元素)
周期序数 原子序数 原子半径/nm
1 1→2 ……
2 3→9 0.152→0.071大→小
3 11→17 0.186→0.099大→小
规律:随着原子序数的递增,同周期元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。
3.元素化合价的周期性变化
周期 序数 原子 序数 主要化合价
1 1→2 +1→0
2 3→9 最高正价:+1→+5 (不含O、F) 最低负价:-4→-1
3 11→17 最高正价:+1→+7 最低负价:-4→-1
规律:随着原子序数的递增,元素的化合价呈周期性变化,即每周期(第一周期除外)最高正价由+1到+7(O、F除外),最低负价由-4到-1。
小结:随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布、原子半径和化合价都呈现周期性的
变化。
[示例] (1)下列原子半径由小到大排列顺序正确的是(　　)
[A] O、S、Al、Na [B] Mg、Si、P、Cl
[C] Cl、Na、F、K [D] S、N、C、B
(2)下列各组元素按从左到右的顺序,随原子序数递增,元素的最高化合价也递增的是(　　)
[A] C、N、O、F [B] Na、Be、B、C
[C] P、S、Cl、Ar [D] Na、Mg、Al、Si
【答案】 (1)A　(2)D
图示法可以更加直观地表现出元素相关性质的变化规律。
探究　发现元素相关性质的变化规律
问题1:观察图甲并思考,为什么同周期元素的原子半径会随着核电荷数的增加而逐渐减小
提示:同周期元素电子层数相同,从左到右核电荷数增多,原子核所带正电荷增多,原子核对核外电子吸引力增大,从而使原子半径减小。
问题2:电子层数多的元素的原子半径一定大于电子层数少的元素的原子半径吗
提示:不一定,如第二周期的Li比第三周期的S、Cl等原子半径大。
问题3:观察图乙,主族元素的最高正化合价、最低负化合价有何规律或关系
提示:通常最高正价=最外层电子数=主族序数,既有正价又有负价的元素,最高正价+|最低负价|=8(H、O除外,F只有-1价)。
问题4:所有主族元素都有最高正化合价吗 氢元素有最低负化合价吗
提示:不是,氧元素没有最高正化合价,氟元素没有正价;氢元素有最低负化合价,为-1价,如氢化钠(NaH),其中氢元素的化合价为-1价。
主族元素主要化合价的确定方法
(1)最高正化合价=主族序数=最外层电子数(即价电子数,O、F除外)。
(2)最低负化合价=最高正化合价-8(H、O、F除外)。
(3)H最高正化合价为+1价,最低负化合价为-1价;O最低负化合价为-2 价;F无正化合价,最低负化合价为-1价。
1.下表是几种常见元素的原子半径数据:
元素 C O Na Mg Si
原子半 径/nm 0.077 0.074 0.186 0.160 0.117
下列说法正确的是(　　)
[A] 随着核电荷数的增加,原子半径逐渐增大
[B] 元素F的原子半径在0.074～0.186 nm之间
[C] 最外层电子数相同的元素,电子层数越多,原子半径越大
[D] Mg2+的半径大于Mg的半径
【答案】 C
【解析】 同周期主族元素,随着核电荷数的增加,原子半径逐渐减小,A错误;F的原子半径比O的小,即小于0.074 nm,B错误;最外层电子数相同时,电子层数对原子半径起决定作用,电子层数越多,原子半径越大,C正确;Mg2+的半径小于Mg的半径,D错误。
2.(2025·天津滨海新区期末)下列递变规律不正确的是(　　)
[A] Na、Mg、Al最外层电子数依次增多
[B] Cl2、Br2、I2氧化性依次增强
[C] C、N、O原子半径依次减小
[D] P、S、Cl最高正价依次升高
【答案】 B
【解析】 Na、Mg、Al均为第三周期元素,最外层电子数依次增多,A正确;Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱,单质的氧化性依次减弱,B不正确;C、N、O均为第二周期元素,从左到右原子半径依次减小,C正确;P、S、Cl最外层电子数分别为5、6、7,其最高正价依次升高,D正确。
3.元素的原子结构决定其性质。下列说法正确的是(　　)
[A] 元素原子的最外层电子数等于元素的最高正化合价
[B] 原子序数为17的元素的最高正化合价为+7价
[C] C、N、O三种元素的最高正化合价分别是+4、+5、+6价
[D] 随着元素原子序数的递增,元素的最高正化合价从+1价到+7价,最低负化合价从-7价到-1价重复出现
【答案】 B
【解析】 多数元素原子的最外层电子数等于元素的最高正化合价,但O、F及稀有气体元素不符合该规律,A错误;O无最高正化合价,C错误;一般金属元素显正价,非金属元素显负价,且O无最高正化合价,F无正化合价,如第三周期元素随着原子序数的递增,最高正化合价从+1价到+7价,最低负化合价从-4价到-1价,D错误。
学习任务2　探究同周期元素金属性和非金属性的递变规律
1.以第三周期元素为例探究元素性质的递变规律
(1)信息获取。
①NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性比较。
物质 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3
分类 强碱 中强碱 两性氢氧化物
碱性强弱 NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
两性氢氧化物:既能与酸发生反应,又能与强碱发生反应的氢氧化物。Al(OH)3与盐酸、NaOH反应的化学方程式分别为Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O、Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4]。
②硅、磷、硫、氯的最高价氧化物对应的水化物的酸性比较。
元素 Si P S Cl
最高价氧化物对应水化物的酸性 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4 强酸
酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
结论 Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强
(2)分析、结论。
同一周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
2.元素周期律
(1)内容:元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。
(2)实质:元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。
探究　第三周期元素性质的递变
问题1:实验探究
(1)钠、镁、铝与水的反应。
目的:探究金属与水反应置换出H2的难易,比较钠、镁、铝元素金属性强弱。
项目 Mg Al(选做)
实验 操作
现象 去除了氧化膜的镁条放入冷水中,加入酚酞溶液,加热前,镁条表面附着了少量无色气泡,溶液逐渐变红。加热至沸腾后,产生大量无色气泡,溶液红色加深 金属铝加热后与水的反应不明显,滴入酚酞溶液后溶液几乎不呈红色
对比 镁与冷水反应缓慢,能与热水反应;铝与热水很难反应
结论 金属性:Na>Mg>Al
(2)氢氧化镁、氢氧化铝性质的探究。
目的:探究金属最高价氧化物对应的水化物的性质,比较元素金属性强弱。
项目 Al Mg(选做)
实验操作
沉淀溶 解情况 沉淀在盐酸 中逐渐溶解 沉淀在NaOH溶 液中逐渐溶解 沉淀在 盐酸中溶解 沉淀在NaOH 溶液中不溶解
相关反应 的化学方 程式 Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O Al(OH)3+NaOH Na[Al(OH)4] Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O —
实验结论 金属性:Na>Mg>Al
问题2:思考分析
从原子结构角度解释同周期元素从左至右金属性减弱、非金属性增强的原因。
提示:同周期元素电子层数相同,从左至右随核电荷数增加,原子半径逐渐减小,原子核对最外层电子吸引力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱,金属性逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,非金属性逐渐增强。
问题3:元素的金属性、非金属性的强弱与得失电子数目的多少有无关系
提示:元素的非金属性与金属性强弱的实质是元素的原子得失电子的难易,而不是得失电子的多少。如 Mg 比Na失电子数多,但Na比 Mg 更容易失电子, Na的金属性比Mg
的强。
问题4:总结反思
还可以通过哪些实验或事实比较第三周期元素的金属性与非金属性
提示:镁、铝与酸的反应的剧烈程度;硅、磷、硫、氯与氢气化合的难易程度或气态氢化物的稳定性;相互间的置换反应等。
元素金属性、非金属性比较的具体方法
金 属 性 ①元素在周期表中的位置:左边或下方元素的金属性强
②在金属活动性顺序表中越靠前,金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强
④单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强
⑤置换反应,若Xn++YX+Ym+,则Y比X的金属性强
⑥单质还原性越强或阳离子氧化性越弱,金属性越强
非 金 属 性 ①元素在周期表中的位置:右边或上方元素的非金属性强
②最高价氧化物对应水化物的酸性越强,气态氢化物越稳定,非金属性越强
③与H2化合越容易,非金属性越强
④置换反应,若Xn-+YX+Ym-,则Y比X的非金属性强
⑤单质氧化性越强或阴离子还原性越弱,非金属性越强
题点一　元素金属性、非金属性的比较
1.下列不能说明钠的金属性比镁的强的事实是(　　)
[A] 钠的最高正化合价为+1价,镁的最高正化合价为+2价
[B] NaOH的碱性比Mg(OH)2的强
[C] 钠与冷水反应剧烈,镁与冷水不易反应
[D] 在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁
【答案】 A
【解析】 元素的金属性是指原子失去电子的能力的强弱,与失去电子多少无关,也与化合价无关,故A符合题意;元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则NaOH的碱性比Mg(OH)2的强能说明钠的金属性比镁的强,故B不符合题意;元素的金属性越强,与酸或水反应越剧烈,则钠与冷水反应剧烈,镁与冷水不易反应能说明钠的金属性比镁的强,故C不符合题意;在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁能说明钠的金属性比镁的强,故D不符合题意。
2.判断氮的非金属性比磷的强,不可依据的事实是(　　)
[A] 常温下氮气是气体,磷是固体
[B] 稳定性:NH3>PH3
[C] 酸性:HNO3>H3PO4
[D] NH3在空气中不能燃烧,而PH3可燃
【答案】 A
【解析】 元素的非金属性与单质的熔、沸点无关,A符合题意;元素非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,由稳定性:NH3>PH3,可说明非金属性:N>P,B不符合题意;元素非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强,由酸性:HNO3>H3PO4,说明非金属性:N>P,C不符合题意;NH3在空气中不能燃烧,而PH3可燃,说明还原性:PH3>NH3,也说明非金属性:N>P,D不符合题意。
3.(2025·山东青岛期中)下列能够证明氯的非金属性比硫的强的事实个数为(　　)
①HClO3的酸性比H2SO4的强　
②HCl的酸性比H2S的强　
③HCl的稳定性比H2S的强　
④HCl的还原性比H2S的弱　
⑤Cl2与H2S反应生成S　
⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3,S与Fe反应生成FeS
⑦Na2S可与HCl反应生成H2S
[A] 3 [B] 4 [C] 5 [D] 6
【答案】 B
【解析】 HClO3不是Cl的最高价氧化物对应的水化物,不能据此判断非金属性强弱,①错误;非金属性强弱与氢化物溶液酸性强弱无关,据此不能判断非金属性强弱,②错误;HCl的稳定性比H2S的强,说明非金属性Cl>S,③正确;HCl的还原性比H2S的弱,说明非金属性Cl>S,④正确;Cl2与H2S反应生成S,说明氧化性Cl2>S,即非金属性Cl>S,⑤正确;由氧化产物的价态,说明氧化性Cl2>S,即非金属性Cl>S,⑥正确;Na2S与HCl反应生成H2S,说明酸性HCl>H2S,据此不能判断非金属性强弱,⑦错误。综上,能说明氯的非金属性比硫的强的事实有③④⑤⑥,B正确。
1.金属性是指金属气态原子失电子的能力;金属活动性是指单质在水溶液中,金属原子失去电子的能力。两者顺序基本一致,仅极少数例外。如金属性Pb>Sn,而金属活动性Sn>Pb。
2.判断元素非金属性或金属性强弱的依据,是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
题点二　元素周期律的内容及其实质
4.元素性质呈周期性变化的决定因素是(　　)
[A] 元素原子半径大小呈周期性变化
[B] 元素相对原子质量依次递增
[C] 元素原子核外电子排布呈周期性变化
[D] 元素的最高正化合价呈周期性变化
【答案】 C
【解析】 元素性质呈周期性变化的决定因素是元素原子核外电子排布呈周期性变化。
5.(2025·江苏合格考调研)下列有关性质的比较不能用元素周期律解释的是(　　)
[A] 热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
[B] 酸性:HClO4>H2SO4
[C] 非金属性:N>P
[D] 原子半径:r(C)【答案】 A
【解析】 碳酸氢盐易分解,碳酸盐难分解,即热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,不能用元素周期律解释,A符合题意;由元素非金属性:Cl>S,可知最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4,能用元素周期律解释,B不符合题意;同主族元素自上而下非金属性依次减弱,即非金属性:N>P,能用元素周期律解释,C不符合题意;同主族元素随原子序数变大,原子半径变大,同周期元素随着原子序数变大,原子半径变小,即原子半径:r(C)6.同一周期的X、Y、Z三种主族元素,已知其最高价氧化物对应水化物的化学式分别为H2XO3、H3YO4、H2ZO4。下列说法正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:XH4>YH3>H2Z
[B] 原子半径:X>Y>Z
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性:H2XO3>H3YO4>H2ZO4
[D] 元素非金属性强弱关系:X>Y>Z
【答案】 B
【解析】 由三种酸的化学式可知,X、Y、Z元素的最高正价分别为+4、+5、+6价,即它们分别位于同一周期的第ⅣA、ⅤA、ⅥA族,其非金属性逐渐增强,即气态氢化物的稳定性逐渐增强:XH4Y>Z,B正确;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,即非金属性:X原子结构与主族元素性质的周期性变化
内容 同周期 (从左到右) 同主族 (从上到下)
电子层数 相同 逐渐增多
最外层电子数 逐渐增多 相同
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
金属单质与水或酸置 换出H2的难易 易→难 难→易
最高价氧化物 对应水化物 酸性 逐渐增强 逐渐减弱
碱性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属气态 氢化物 形成难易 难→易 易→难
稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
元素金属性 逐渐减弱 逐渐增强
元素非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
[footnoteRef:2]　利用如图装置可以验证元素非金属性的变化规律。 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以实验探究为情境,将元素周期律与实验探究融合,考查对元素周期律的理解、应用及物质制备实验的相关内容。
素养立意:通过设计实验比较元素非金属性的强弱,促进证据推理与模型认知化学核心素养的发展。
思维建模:
]
(1)仪器A的名称为　　　　　　　,干燥管D的作用是　　　　　　　　。
(2)写出仪器B中发生反应的离子方程式: 　 。
(3)实验室中现有药品:　　　　　　　　　　、KMnO4、浓盐酸、MnO2,请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性强于碘的,仪器A、B、C中所装药品分别为　　　　　、
　　　　　、　　　　　　　　　　,仪器C中的实验现象为　　　　　　 　　　,离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)从环境保护的观点考虑,该装置有何缺陷 　 ;如何改进
　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)分液漏斗　防止倒吸　(2)2Mn+16H++10Cl-(浓)2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(3)淀粉碘化钾溶液　浓盐酸　KMnO4　淀粉碘化钾溶液　溶液变蓝　2I-+Cl2I2+2Cl-
(4)未反应的氯气会逸散到空气中,污染环境　可用NaOH 溶液吸收
【解析】 元素金属性、非金属性强弱的判断是常考内容之一,其本质为原子越易失电子,元素金属性越强(与原子失电子数目无关);原子越易得电子,元素非金属性越强(与原子得电子数目无关)。本题的目的是验证氯的非金属性强于碘的,根据提供的药品和反应条件,可选择先制取氯气,后通过氯气置换出碘单质来加以证明,因此仪器A、B所装药品分别为浓盐酸和KMnO4,目的是制取氯气,仪器C中为淀粉碘化钾溶液。未反应的氯气会逸散到空气中,污染环境,可用NaOH溶液吸收。
(时间:30分钟　分值:76分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)元素性质的周期性变化规律
1.如图,表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示(　　)
[A] 电子层数 [B] 最外层电子数
[C] 最高化合价 [D] 原子半径
【答案】 B
2.(2024·福建宁德月考)某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4,由此可以判断(　　)
[A] R一定是第四周期元素
[B] R一定是第ⅣA族元素
[C] R的气态氢化物比同周期其他元素的气态氢化物稳定
[D] R的气态氢化物的化学式为H2R
【答案】 D
【解析】 结合R最高正价与最低负价的代数和为4,可知R最高正价、最低负价分别为+6、-2价,为第ⅥA族元素,则R可能是硫元素,即R不一定是第四周期元素,A、B错误;R的气态氢化物比同周期第ⅦA族元素气态氢化物的稳定性弱,C错误;由R的最低负价为-2价可知,R的气态氢化物的化学式为H2R,D正确。
3.(2025·江苏苏州期末)K2Mg(SO4)2被称为“植物生长和高产的营养剂”。下列相关说法正确的是(　　)
[A] 热稳定性:H2S>H2O
[B] 离子半径:r(Mg2+)>r(O2-)
[C] 最外层电子数:N(S)=N(O)
[D] 单质与水反应的剧烈程度:Mg>K
【答案】 C
【解析】 由非金属性:O>S可知,气态氢化物的热稳定性:H2S4.几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表。
元素符号 X Y Z R T
原子半径/nm 0.160 0.089 0.102 0.143 0.074
主要化合价 +2 +2 -2、 +4、 +6 +3 -2
根据表中信息,判断以下说法正确的是(　　)
[A] 单质与稀硫酸反应的剧烈程度:Y>X
[B] 第三周期原子半径最小的元素是Z
[C] R与T形成的化合物是两性物质
[D] 相同条件下,简单氢化物的稳定性:Z>T
【答案】 C
【解析】 Z与T元素化合价均有-2价,根据半径大小可知,分别为S、O;同理可知X与Y分别为Mg与Be;R元素化合价为+3价,根据半径大小可知,R为Al。同一主族元素的金属性从上到下逐渐增强,则金属性Mg>Be,金属性越强,其单质与酸反应就越剧烈,故A错误;Z为S,第三周期原子半径最小的元素是Cl,故B错误;R与T形成的化合物为氧化铝,为两性氧化物,C正确;元素的非金属性越强,其形成的简单氢化物的稳定性就越强,Z是S,T是O,它们是同一主族的元素,元素的非金属性O>S,所以简单氢化物的稳定性H2O>H2S,D错误。
(二)同周期元素性质的递变规律
5.7N、8O、11Na、13Al、16S、17Cl是元素周期表中的短周期主族元素。下列说法正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的热稳定性:H2O[B] 原子半径:r(N)[C] 碱性强弱:NaOH[D] 非金属性:S【答案】 D
【解析】 由非金属性O>S可知,气态氢化物的热稳定性:H2O>H2S,A错误;同周期元素原子序数越大,原子半径越小,即原子半径:r(N)>r(O),B错误;由金属性Na>Al,可知碱性:
NaOH>Al(OH)3,C错误;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,则非金属性:S6.X、Y两元素是同周期的非金属主族元素。如果X的原子半径比Y的大,则下列说法正确的是(　　)
[A] 最高价氧化物对应水化物的酸性,X的比Y的强
[B] X的非金属性比Y的强
[C] X的阴离子比Y的阴离子还原性强
[D] X的气态氢化物比Y的稳定
【答案】 C
【解析】 X、Y两元素位于同周期,X的原子半径比Y的大,则X位于Y的左边,X的非金属性比Y的弱。根据同周期元素非金属性的变化规律可判断出X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的弱,A错误;X的非金属性比Y的弱,B错误;X的阴离子比Y的阴离子还原性强,C正确;X的气态氢化物的稳定性比Y的弱,D错误。
7.(2024·山东月考大联考)R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素。下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)(　　)
[A] 若R(OH)n为强碱,则W(OH)n+1也为强碱
[B] 若HnXOm为强酸,则Y是活泼非金属元素
[C] 若Y的最低化合价为-2价,则Z的最高正化合价为+6价
[D] 若X的最高正化合价为+5价,则五种元素都是非金属元素
【答案】 B
【解析】 结合元素在周期表中的位置,可知金属性:R>W,若R(OH)n为强碱,则W(OH)n+1的碱性弱于R(OH)n的,即W(OH)n+1不一定为强碱,A错误;若HnXOm为强酸,即X的非金属性强,Y比X的非金属性更强,则Y是活泼非金属元素,B正确;若Y为氧元素,则Z没有正价,若Y为硫元素,则Z的最高正化合价为+7价,C错误;若五种元素均为第三周期元素,X最高正化合价为+5价,则R为铝元素,Al是金属元素,D错误。
综合应用
8.下列说法正确的是(　　)
[A] 从Li→F、Na→Cl,元素的最高正化合价呈现从+1价→+7价的变化
[B] 同周期元素的原子半径从左至右一定依次减小
[C] 同周期的主族元素中,第ⅠA族元素(H除外)金属性最强,第ⅦA族元素非金属性最强
[D] HF、NH3、SiH4的稳定性依次增强
【答案】 C
【解析】 O无最高正价,F无正价,A错误;稀有气体元素的原子半径测定方式与其他元素的不同,没有可比性,B错误;F、N、Si的非金属性依次减弱,则HF、NH3、SiH4的稳定性依次减弱,D错误。
9.(2025·江苏无锡长泾中学期中)下列各组物质的性质比较正确的是(　　)
[A] 氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
[B] 原子半径:r(S)>r(P)>r(Na)
[C] 碱性:NaOH>Mg(OH)2>Ca(OH)2
[D] 酸性:HClO4>H3PO4>H2SO4
【答案】 A
【解析】 同主族从上到下,元素非金属性减弱,氧化性:F2>Cl2>Br2>I2,A正确;同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,即原子半径:r(Na)>r(P)>r(S),B错误;由金属性:Ca>Na>Mg,可知最高价氧化物对应水化物的碱性:Ca(OH)2>NaOH>Mg(OH)2,C错误;由非金属性:
Cl>S>P,可知最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,D错误。
10.(2025·贵州贵阳期中)短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,Y是短周期中金属性最强的元素,Z与X位于同一主族。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(Z)>r(X)>r(Y)
[B] X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
[C] X、Y、Z三种元素可形成化合物Y2ZX3
[D] Y形成的最高价氧化物对应的水化物是弱碱
【答案】 C
【解析】 X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,则X为氧元素;Y是短周期中金属性最强的元素,则Y为钠元素;Z与X位于同一主族,则Z为硫元素。由元素在周期表中的位置可知,原子半径:Na>S>O,即r(Y)>r(Z)>r(X),A错误;由非金属性:O>S可知,简单气态氢化物的热稳定性:X>Z,B错误;Na、O、S三种元素可形成化合物Y2ZX3,该化合物为Na2SO3,C正确;Y形成的最高价氧化物对应的水化物为NaOH,NaOH是一元强碱,D错误。
11.海水中的X、Y、Z、W四种前18号元素在元素周期表中的位置如表所示,元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0,Z元素原子的M层电子数是K层电子数的3倍。下列有关说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(X)[B] 元素Z的非金属性比W的强
[C] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
[D] 元素Z最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强
【答案】 D
【解析】 元素X最高正价与最低负价的代数和为0,则X为C;进一步推知Y为F;由Z元素原子的M层电子数是K层电子数的3倍,可知Z为S,则W为Cl。同一周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,则原子半径:r(C)>r(F),A错误;同周期元素从左到右,元素的非金属性逐渐增强,即非金属性:SCl,可知简单气态氢化物的热稳定性:HF>HCl,C错误;由元素在周期表中的位置,可知非金属性:S>C,则最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2SO4>H2CO3,D正确。
12.如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:W[B] X、Y、Z、W、R五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2-
[C] Y和Z的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
[D] 氧化物RO2可作消毒剂
【答案】 B
【解析】 在短周期元素中,化合价既有+7价又有-1价的元素为Cl,则R为Cl;X的化合价为-2价,则X为O;Y的化合价为+1价,位于第三周期,则Y为Na;Z位于第三周期且化合价为+3价,则Z为Al;W的化合价有+6价和-2价,则W应为S。A项,因非金属性R(Cl)>W(S),故HCl的热稳定性比H2S的强,正确;B项,电子层结构相同的离子,核电荷数越大,其离子半径越小,所以有S2->Cl-、O2->Na+>Al3+,离子的电子层数越多,离子半径越大,故离子半径S2->Cl->O2->Na+>Al3+,所以五种元素形成的简单离子中半径最小的是Al3+,错误;C项,氢氧化钠和氢氧化铝可以发生反应NaOH+Al(OH)3Na[Al(OH)4],正确;D项,ClO2具有强氧化性,可用于杀菌、消毒,正确。
13.(14分)(2025·四川成都月考)元素周期表的一部分如图所示,每一序号代表一种元素。回答下列问题。
(1)⑥在元素周期表中的位置为　 。
(2)非金属性:④　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)⑧;金属性:⑦　　　　⑩。④⑤⑦的原子半径从小到大的排列顺序是　
(写元素符号)。上述10种元素中最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是　　　　(写化学式,下同),酸性最强的是　　　　。
(3)⑥的最高价氧化物对应水化物的溶液与⑦形成的单质反应的离子方程式为
　 。
【答案】 (1)第三周期第ⅠA族
(2)>　<　F(3)2OH-+2Al+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
【解析】 (1)⑥为Na,原子有三个电子层,最外层有1个电子,在元素周期表中位于第三周期第ⅠA族。
(2)O、S为同主族元素,从上到下,非金属性依次减弱,则非金属性:④>⑧;依据元素周期律,金属性K>Na>Al,则金属性:⑦<⑩。④⑤⑦分别为O、F、Al,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,即B>O>F;同主族元素从上到下,原子半径依次增大,即Al>B,综上,原子半径:F(3)⑥的最高价氧化物对应水化物为NaOH,⑦的单质为Al,二者在溶液中反应的离子方程式为2OH-+2Al+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。
14.(26分)Ⅰ.某同学为了验证元素周期律相关的结论,自己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将氯气通入Na2S溶液中 有淡黄色固体(S)生成
②将一小块金属镁,用砂纸磨去表面的氧化膜后,放入试管中,加入2 mL 水,观察现象,记录为现象1,过一会儿,加热试管至液体沸腾,观察现象,记录为现象2 现象1:无明显变化 现象2:金属镁逐渐溶解,有气泡产生
③将溴水滴入NaI溶液中,充分反应后加入淀粉溶液 溶液变蓝
④将一小块金属钠放入冷水中 钠浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出“嘶嘶”的响声,逐渐消失
回答下列问题。
(1)实验①相关反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。由实验①可知,Cl、S的非金属性由强到弱的顺序为　　　　　　(用元素符号表示,下同)。由实验③可知,Br、I的非金属性由强到弱的顺序为　　　　　。
(2)由实验②和实验④知,碱性:NaOH　　　(填“>”或“<”)Mg(OH)2。
(3)实验结论:同主族元素自上而下,元素的非金属性逐渐　　　　　(填“增强”或“减弱”,下同);同周期主族元素,随原子序数逐渐增大,金属性逐渐　　　　 　,非金属性逐渐　　 　　。由此可知:H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为
　　　　　　　　　　　　　　(填化学式,下同);常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是　　　　　。
Ⅱ.该同学设计如图所示实验装置完成上述实验①(尾气处理部分未画出)。
(4)高锰酸钾在常温下与浓盐酸反应产生氯气,离子方程式为
　。
(5)现有浓硝酸、大理石、澄清石灰水、硅酸钠溶液,选择试剂用该装置证明非金属性N>C>Si。C中盛放试剂为　　　　　　　,实验现象为　　　　　　　　　　　　　　,该装置还存在不足之处,改进措施为　 　 。
【答案】 (1)S2-+Cl22Cl-+S↓　Cl>S Br>I　(2)>　(3)减弱　减弱　增强　HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3　HF
(4)2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++8H2O+5Cl2↑　(5)硅酸钠溶液(其他合理答案均可)
有白色沉淀生成　在B、C之间加一个盛装饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
【解析】 (1)将氯气通入Na2S溶液中,氯气将S2-氧化成S单质,离子方程式为S2-+Cl22Cl-+S↓;单质氧化性越强,元素非金属性越强,故非金属性Cl>S;将溴水滴入NaI溶液中,充分反应后加入淀粉溶液,溶液变蓝,说明溴将I-氧化成I2,非金属性Br>I。
(2)实验②现象表明Mg与冷水较难反应,与热水反应,实验④现象表明Na与冷水剧烈反应,由实验②和实验④中反应的剧烈程度可知,Na与水反应比Mg与水反应更剧烈,则金属性MgMg(OH)2。
(3)由实验分析可知,非金属性Br>I,由此得出同主族元素自上而下,元素的非金属性逐渐减弱;金属性MgH2SO4>H3PO4>H2SiO3;非金属性F>O>N>S,元素非金属性越强,简单氢化物越稳定,故稳定性最强的是HF。
(4)高锰酸钾在常温下与浓盐酸反应生成Cl2、MnCl2、KCl和H2O,发生反应的离子方程式为2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++8H2O+5Cl2↑。
(5)现有浓硝酸、大理石、澄清石灰水、硅酸钠溶液,选择试剂用题图装置证明非金属性N>C>Si,即证明酸性HNO3>H2CO3>H2SiO3。因此先加入浓硝酸和大理石发生反应生成二氧化碳,二氧化碳通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀;装置C中的反应是CO2+Si+
H2OH2SiO3↓+C,C中装硅酸钠溶液,现象为有白色沉淀生成;但是浓硝酸具有挥发性,为防止硝酸和硅酸钠之间反应的干扰,所以在B、C之间加一个盛装饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。(共90张PPT)
第1课时　元素性质的周期性变化规律
第二节　元素周期律
1.通过对同周期元素的核外电子排布、原子半径、主要化合价等的分析,能理解并描述元素原子结构的周期性变化。2.通过实验探究第三周期元素的金属性和非金属性,能够以第三周期为例说明同周期主族元素性质的递变规律。3.通过实验探究同周期元素性质的变化规律,能设计实验比较元素的金属性或非金属性的强弱。
探究1～18号元素性质的周期性变化规律
学习任务1
1.原子核外电子排布的周期性变化
周期序数 原子序数 电子层数 最外层电子数
1 1→2 1 1→
2 3→10 2 1→
3 11→18 3 1→
规律:随着原子序数的递增,同周期元素原子的最外层电子排布呈现由
到 的 变化(第一周期由1到 )。
2
8
8
1
8
周期性
2
2.原子半径的周期性变化(不考虑稀有气体元素)
周期序数 原子序数 原子半径/nm
1 1→2 ……
2 3→9 0.152→0.071
3 11→17 0.186→0.099
规律:随着原子序数的递增,同周期元素的原子半径呈现 的周期性变化。
大→小
大→小
由大到小
3.元素化合价的周期性变化
周期序数 原子序数 主要化合价
1 1→2 +1→0
2 3→9 最高正价:
(不含O、F)
最低负价:
3 11→17 最高正价:
最低负价:
+1→+5
-4→-1
+1→+7
-4→-1
规律:随着原子序数的递增,元素的化合价呈 变化,即每周期(第一周期除外)最高正价由 (O、F除外),最低负价由 。
小结:随着原子序数的递增,元素原子的 、 和
都呈现周期性的变化。
周期性
+1到+7
-4到-1
核外电子排布
原子半径
化合价
[示例] (1)下列原子半径由小到大排列顺序正确的是(　　)
[A] O、S、Al、Na [B] Mg、Si、P、Cl
[C] Cl、Na、F、K [D] S、N、C、B
(2)下列各组元素按从左到右的顺序,随原子序数递增,元素的最高化合价也递增的是(　　)
[A] C、N、O、F [B] Na、Be、B、C
[C] P、S、Cl、Ar [D] Na、Mg、Al、Si
A
D
图示法可以更加直观地表现出元素相关性质的变化规律。
探究　发现元素相关性质的变化规律
问题1:观察图甲并思考,为什么同周期元素的原子半径会随着核电荷数的增加而逐渐减小
提示:同周期元素电子层数相同,从左到右核电荷数增多,原子核所带正电荷增多,原子核对核外电子吸引力增大,从而使原子半径减小。
问题2:电子层数多的元素的原子半径一定大于电子层数少的元素的原子半径吗
提示:不一定,如第二周期的Li比第三周期的S、Cl等原子半径大。
问题3:观察图乙,主族元素的最高正化合价、最低负化合价有何规律或关系
提示:通常最高正价=最外层电子数=主族序数,既有正价又有负价的元素,最高正价+|最低负价|=8(H、O除外,F只有-1价)。
问题4:所有主族元素都有最高正化合价吗 氢元素有最低负化合价吗
提示:不是,氧元素没有最高正化合价,氟元素没有正价;氢元素有最低负化合价,为-1价,如氢化钠(NaH),其中氢元素的化合价为-1价。
归纳拓展
主族元素主要化合价的确定方法
(1)最高正化合价=主族序数=最外层电子数(即价电子数,O、F除外)。
(2)最低负化合价=最高正化合价-8(H、O、F除外)。
(3)H最高正化合价为+1价,最低负化合价为-1价;O最低负化合价为-2 价;F无正化合价,最低负化合价为-1价。
1.下表是几种常见元素的原子半径数据:
元素 C O Na Mg Si
原子半径/nm 0.077 0.074 0.186 0.160 0.117
下列说法正确的是(　　)
[A] 随着核电荷数的增加,原子半径逐渐增大
[B] 元素F的原子半径在0.074～0.186 nm之间
[C] 最外层电子数相同的元素,电子层数越多,原子半径越大
[D] Mg2+的半径大于Mg的半径
C
【解析】 同周期主族元素,随着核电荷数的增加,原子半径逐渐减小,A错误;F的原子半径比O的小,即小于0.074 nm,B错误;最外层电子数相同时,电子层数对原子半径起决定作用,电子层数越多,原子半径越大,C正确;Mg2+的半径小于Mg的半径,D错误。
2.(2025·天津滨海新区期末)下列递变规律不正确的是(　　)
[A] Na、Mg、Al最外层电子数依次增多
[B] Cl2、Br2、I2氧化性依次增强
[C] C、N、O原子半径依次减小
[D] P、S、Cl最高正价依次升高
B
【解析】 Na、Mg、Al均为第三周期元素,最外层电子数依次增多,A正确;Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱,单质的氧化性依次减弱,B不正确;C、N、O均为第二周期元素,从左到右原子半径依次减小,C正确;P、S、Cl最外层电子数分别为5、6、7,其最高正价依次升高,D正确。
3.元素的原子结构决定其性质。下列说法正确的是(　　)
[A] 元素原子的最外层电子数等于元素的最高正化合价
[B] 原子序数为17的元素的最高正化合价为+7价
[C] C、N、O三种元素的最高正化合价分别是+4、+5、+6价
[D] 随着元素原子序数的递增,元素的最高正化合价从+1价到+7价,最低负化合价从-7价到-1价重复出现
B
【解析】 多数元素原子的最外层电子数等于元素的最高正化合价,但O、F及稀有气体元素不符合该规律,A错误;O无最高正化合价,C错误;一般金属元素显正价,非金属元素显负价,且O无最高正化合价,F无正化合价,如第三周期元素随着原子序数的递增,最高正化合价从+1价到+7价,最低负化合价从-4价到-1价,D错误。
探究同周期元素金属性和非金属性的递变规律
学习任务2
1.以第三周期元素为例探究元素性质的递变规律
(1)信息获取。
①NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性比较。
物质 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3
分类 强碱 中强碱
碱性强弱 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 两性氢氧化物
>
>
两性氢氧化物:既能与酸发生反应,又能与强碱发生反应的氢氧化物。Al(OH)3与盐酸、NaOH反应的化学方程式分别为 、
。
②硅、磷、硫、氯的最高价氧化物对应的水化物的酸性比较。
元素 Si P S Cl
最高价氧化物对应水化物的酸性 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4
强酸
酸性:HClO4 H2SO4 H3PO4 H2SiO3 结论 Si、P、S、Cl的非金属性逐渐 >
>
>
增强
(2)分析、结论。
同一周期从左到右,元素的金属性逐渐 ,非金属性逐渐 。
2.元素周期律
(1)内容:元素的性质随着 而呈周期性的变化。
(2)实质:元素性质的周期性变化是元素原子的 周期性变化的必然结果。
减弱
增强
原子序数的递增
核外电子排布
探究　第三周期元素性质的递变
问题1:实验探究
(1)钠、镁、铝与水的反应。
目的:探究金属与水反应置换出H2的难易,比较钠、镁、铝元素金属性强弱。
项目 Mg Al(选做)
实验 操作
现象 去除了氧化膜的镁条放入冷水中,加入酚酞溶液,加热前,镁条表面 ,溶液逐渐变 。加热至沸腾后,产生 ,溶液 金属铝加热后与水的反应 ,滴入酚酞溶液后溶液
对比 镁与冷水反应 ,能与热水反应;铝与热水 反应 结论 金属性:Na Mg Al 附着了少量无色气泡
红
大量无色气泡
红色加深
不明显
几乎不呈红色
缓慢
很难
>
>
(2)氢氧化镁、氢氧化铝性质的探究。
目的:探究金属最高价氧化物对应的水化物的性质,比较元素金属性强弱。
项目 Al Mg(选做)
实验操作
沉淀溶 解情况
相关反应 的化学方 程式 —
实验结论 金属性:Na Mg Al 沉淀在盐酸
中逐渐溶解
沉淀在NaOH溶
液中逐渐溶解
沉淀在
盐酸中溶解
沉淀在NaOH
溶液中不溶解
>
>
问题2:思考分析
从原子结构角度解释同周期元素从左至右金属性减弱、非金属性增强的原因。
提示:同周期元素电子层数相同,从左至右随核电荷数增加,原子半径逐渐减小,原子核对最外层电子吸引力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱,金属性逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,非金属性逐渐增强。
问题3:元素的金属性、非金属性的强弱与得失电子数目的多少有无关系
提示:元素的非金属性与金属性强弱的实质是元素的原子得失电子的难易,而不是得失电子的多少。如 Mg 比Na失电子数多,但Na比 Mg 更容易失电子, Na的金属性比Mg的强。
问题4:总结反思
还可以通过哪些实验或事实比较第三周期元素的金属性与非金属性
提示:镁、铝与酸的反应的剧烈程度;硅、磷、硫、氯与氢气化合的难易程度或气态氢化物的稳定性;相互间的置换反应等。
元素金属性、非金属性比较的具体方法
归纳拓展
归纳拓展
题点一　元素金属性、非金属性的比较
1.下列不能说明钠的金属性比镁的强的事实是(　　)
[A] 钠的最高正化合价为+1价,镁的最高正化合价为+2价
[B] NaOH的碱性比Mg(OH)2的强
[C] 钠与冷水反应剧烈,镁与冷水不易反应
[D] 在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁
A
【解析】 元素的金属性是指原子失去电子的能力的强弱,与失去电子多少无关,也与化合价无关,故A符合题意;元素的金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则NaOH的碱性比Mg(OH)2的强能说明钠的金属性比镁的强,故B不符合题意;元素的金属性越强,与酸或水反应越剧烈,则钠与冷水反应剧烈,镁与冷水不易反应能说明钠的金属性比镁的强,故C不符合题意;在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁能说明钠的金属性比镁的强,故D不符合题意。
2.判断氮的非金属性比磷的强,不可依据的事实是(　　)
[A] 常温下氮气是气体,磷是固体
[B] 稳定性:NH3>PH3
[C] 酸性:HNO3>H3PO4
[D] NH3在空气中不能燃烧,而PH3可燃
A
【解析】 元素的非金属性与单质的熔、沸点无关,A符合题意;元素非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,由稳定性:NH3>PH3,可说明非金属性:N>P,B不符合题意;元素非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强,由酸性:HNO3>
H3PO4,说明非金属性:N>P,C不符合题意;NH3在空气中不能燃烧,而PH3可燃,说明还原性:PH3>NH3,也说明非金属性:N>P,D不符合题意。
3.(2025·山东青岛期中)下列能够证明氯的非金属性比硫的强的事实个数为(　　)
①HClO3的酸性比H2SO4的强　
②HCl的酸性比H2S的强　
③HCl的稳定性比H2S的强　
④HCl的还原性比H2S的弱　
⑤Cl2与H2S反应生成S　
⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3,S与Fe反应生成FeS
⑦Na2S可与HCl反应生成H2S
[A] 3 [B] 4 [C] 5 [D] 6
B
【解析】 HClO3不是Cl的最高价氧化物对应的水化物,不能据此判断非金属性强弱,①错误;非金属性强弱与氢化物溶液酸性强弱无关,据此不能判断非金属性强弱,②错误;HCl的稳定性比H2S的强,说明非金属性Cl>S,③正确;
HCl的还原性比H2S的弱,说明非金属性Cl>S,④正确;Cl2与H2S反应生成S,说明氧化性Cl2>S,即非金属性Cl>S,⑤正确;由氧化产物的价态,说明氧化性Cl2>S,即非金属性Cl>S,⑥正确;Na2S与HCl反应生成H2S,说明酸性HCl>H2S,据此不能判断非金属性强弱,⑦错误。综上,能说明氯的非金属性比硫的强的事实有③④⑤⑥,B正确。
1.金属性是指金属气态原子失电子的能力;金属活动性是指单质在水溶液中,金属原子失去电子的能力。两者顺序基本一致,仅极少数例外。如金属性Pb>Sn,而金属活动性Sn>Pb。
2.判断元素非金属性或金属性强弱的依据,是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
题后悟道
题点二　元素周期律的内容及其实质
4.元素性质呈周期性变化的决定因素是(　　)
[A] 元素原子半径大小呈周期性变化
[B] 元素相对原子质量依次递增
[C] 元素原子核外电子排布呈周期性变化
[D] 元素的最高正化合价呈周期性变化
C
【解析】 元素性质呈周期性变化的决定因素是元素原子核外电子排布呈周期性变化。
5.(2025·江苏合格考调研)下列有关性质的比较不能用元素周期律解释的是(　　)
[A] 热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
[B] 酸性:HClO4>H2SO4
[C] 非金属性:N>P
[D] 原子半径:r(C)A
【解析】 碳酸氢盐易分解,碳酸盐难分解,即热稳定性:Na2CO3>NaHCO3,不能用元素周期律解释,A符合题意;由元素非金属性:Cl>S,可知最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4,能用元素周期律解释,B不符合题意;同主族元素自上而下非金属性依次减弱,即非金属性:N>P,能用元素周期律解释,C不符合题意;同主族元素随原子序数变大,原子半径变大,同周期元素随着原子序数变大,原子半径变小,即原子半径:r(C)6.同一周期的X、Y、Z三种主族元素,已知其最高价氧化物对应水化物的化学式分别为H2XO3、H3YO4、H2ZO4。下列说法正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:XH4>YH3>H2Z
[B] 原子半径:X>Y>Z
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性:H2XO3>H3YO4>H2ZO4
[D] 元素非金属性强弱关系:X>Y>Z
B
【解析】 由三种酸的化学式可知,X、Y、Z元素的最高正价分别为+4、+5、+6价,即它们分别位于同一周期的第ⅣA、ⅤA、ⅥA族,其非金属性逐渐增强,即气态氢化物的稳定性逐渐增强:XH4Y>Z,B正确;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,即非金属性:X知识整合
原子结构与主族元素性质的周期性变化
内容 同周期 (从左到右) 同主族
(从上到下)
电子层数 相同 逐渐增多
最外层电子数 逐渐增多 相同
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
金属单质与水或酸置 换出H2的难易 易→难 难→易
知识整合
最高价氧化物 对应水化物 酸性 逐渐增强 逐渐减弱
碱性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属气态 氢化物 形成难易 难→易 易→难
稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
元素金属性 逐渐减弱 逐渐增强
元素非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
利用如图装置可以验证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)写出仪器B中发生反应的离子方程式:
　 。
分液漏斗
防止倒吸
(3)实验室中现有药品:　　　　　　　　　　、KMnO4、浓盐酸、MnO2,请选择合适药品设计实验验证氯的非金属性强于碘的,仪器A、B、C中所装药品分别为　　　　　、　　　　　、　　　　　　　　　　,仪器C中的实验现象为　　　 　,离子方程式为　　　　　　　　　　 　　　。
(4)从环境保护的观点考虑,该装置有何缺陷
　 ;如何改进 　　　　　　　　　　　。
淀粉碘化钾溶液
浓盐酸　
KMnO4
淀粉碘化钾溶液
溶液变蓝
未反应的氯气会逸散到空气
中,污染环境
可用NaOH 溶液吸收
【解析】 元素金属性、非金属性强弱的判断是常考内容之一,其本质为原子越易失电子,元素金属性越强(与原子失电子数目无关);原子越易得电子,元素非金属性越强(与原子得电子数目无关)。本题的目的是验证氯的非金属性强于碘的,根据提供的药品和反应条件,可选择先制取氯气,后通过氯气置换出碘单质来加以证明,因此仪器A、B所装药品分别为浓盐酸和KMnO4,目的是制取氯气,仪器C中为淀粉碘化钾溶液。未反应的氯气会逸散到空气中,污染环境,可用NaOH溶液吸收。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以实验探究为情境,将元素周期律与实验探究融合,考查对元素周期律的理解、应用及物质制备实验的相关内容。
素养立意:通过设计实验比较元素非金属性的强弱,促进证据推理与模型认知化学核心素养的发展。
思维建模:
(时间:30分钟　分值:76分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)元素性质的周期性变化规律
1.如图,表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示(　　)
[A] 电子层数 [B] 最外层电子数
[C] 最高化合价 [D] 原子半径
B
2.(2024·福建宁德月考)某主族元素R的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4,由此可以判断(　　)
[A] R一定是第四周期元素
[B] R一定是第ⅣA族元素
[C] R的气态氢化物比同周期其他元素的气态氢化物稳定
[D] R的气态氢化物的化学式为H2R
D
【解析】 结合R最高正价与最低负价的代数和为4,可知R最高正价、最低负价分别为+6、-2价,为第ⅥA族元素,则R可能是硫元素,即R不一定是第四周期元素,A、B错误;R的气态氢化物比同周期第ⅦA族元素气态氢化物的稳定性弱,C错误;由R的最低负价为-2价可知,R的气态氢化物的化学式为H2R,D正确。
3.(2025·江苏苏州期末)K2Mg(SO4)2被称为“植物生长和高产的营养剂”。下列相关说法正确的是(　　)
[A] 热稳定性:H2S>H2O
[B] 离子半径:r(Mg2+)>r(O2-)
[C] 最外层电子数:N(S)=N(O)
[D] 单质与水反应的剧烈程度:Mg>K
C
【解析】 由非金属性:O>S可知,气态氢化物的热稳定性:H2SMg2+和O2-的电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,即离子半径:
r(Mg2+)4.几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表。
元素符号 X Y Z R T
原子半径/nm 0.160 0.089 0.102 0.143 0.074
主要化合价 +2 +2 -2、+4、+6 +3 -2
根据表中信息,判断以下说法正确的是(　　)
[A] 单质与稀硫酸反应的剧烈程度:Y>X
[B] 第三周期原子半径最小的元素是Z
[C] R与T形成的化合物是两性物质
[D] 相同条件下,简单氢化物的稳定性:Z>T
C
【解析】 Z与T元素化合价均有-2价,根据半径大小可知,分别为S、O;同理可知X与Y分别为Mg与Be;R元素化合价为+3价,根据半径大小可知,R为Al。同一主族元素的金属性从上到下逐渐增强,则金属性Mg>Be,金属性越强,其单质与酸反应就越剧烈,故A错误;Z为S,第三周期原子半径最小的元素是Cl,故B错误;R与T形成的化合物为氧化铝,为两性氧化物,C正确;元素的非金属性越强,其形成的简单氢化物的稳定性就越强,Z是S,T是O,它们是同一主族的元素,元素的非金属性O>S,所以简单氢化物的稳定性H2O>H2S,D错误。
(二)同周期元素性质的递变规律
5.7N、8O、11Na、13Al、16S、17Cl是元素周期表中的短周期主族元素。下列说法正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的热稳定性:H2O[B] 原子半径:r(N)[C] 碱性强弱:NaOH[D] 非金属性:SD
【解析】 由非金属性O>S可知,气态氢化物的热稳定性:H2O>H2S,A错误;同周期元素原子序数越大,原子半径越小,即原子半径:r(N)>r(O),B错误;由金属性Na>Al,可知碱性:NaOH>Al(OH)3,C错误;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,则非金属性:S6.X、Y两元素是同周期的非金属主族元素。如果X的原子半径比Y的大,则下列说法正确的是(　　)
[A] 最高价氧化物对应水化物的酸性,X的比Y的强
[B] X的非金属性比Y的强
[C] X的阴离子比Y的阴离子还原性强
[D] X的气态氢化物比Y的稳定
C
【解析】 X、Y两元素位于同周期,X的原子半径比Y的大,则X位于Y的左边,X的非金属性比Y的弱。根据同周期元素非金属性的变化规律可判断出X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的弱,A错误;X的非金属性比Y的弱,B错误;X的阴离子比Y的阴离子还原性强,C正确;X的气态氢化物的稳定性比Y的弱,D错误。
7.(2024·山东月考大联考)R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素。下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)(　　)
[A] 若R(OH)n为强碱,则W(OH)n+1也为强碱
[B] 若HnXOm为强酸,则Y是活泼非金属元素
[C] 若Y的最低化合价为-2价,则Z的最高正化合价为+6价
[D] 若X的最高正化合价为+5价,则五种元素都是非金属元素
B
【解析】 结合元素在周期表中的位置,可知金属性:R>W,若R(OH)n为强碱,则W(OH)n+1的碱性弱于R(OH)n的,即W(OH)n+1不一定为强碱,A错误;若HnXOm为强酸,即X的非金属性强,Y比X的非金属性更强,则Y是活泼非金属元素,B正确;若Y为氧元素,则Z没有正价,若Y为硫元素,则Z的最高正化合价为+7价,C错误;若五种元素均为第三周期元素,X最高正化合价为+5价,则R为铝元素,Al是金属元素,D错误。
8.下列说法正确的是(　　)
[A] 从Li→F、Na→Cl,元素的最高正化合价呈现从+1价→+7价的变化
[B] 同周期元素的原子半径从左至右一定依次减小
[C] 同周期的主族元素中,第ⅠA族元素(H除外)金属性最强,第ⅦA族元素非金属性最强
[D] HF、NH3、SiH4的稳定性依次增强
C
综合应用
【解析】 O无最高正价,F无正价,A错误;稀有气体元素的原子半径测定方式与其他元素的不同,没有可比性,B错误;F、N、Si的非金属性依次减弱,则HF、NH3、SiH4的稳定性依次减弱,D错误。
9.(2025·江苏无锡长泾中学期中)下列各组物质的性质比较正确的是(　　)
[A] 氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
[B] 原子半径:r(S)>r(P)>r(Na)
[C] 碱性:NaOH>Mg(OH)2>Ca(OH)2
[D] 酸性:HClO4>H3PO4>H2SO4
A
【解析】 同主族从上到下,元素非金属性减弱,氧化性:F2>Cl2>Br2>I2,A正确;同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,即原子半径:r(Na)>r(P)>r(S),B错误;由金属性:Ca>Na>Mg,可知最高价氧化物对应水化物的碱性:Ca(OH)2>
NaOH>Mg(OH)2,C错误;由非金属性:Cl>S>P,可知最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,D错误。
10.(2025·贵州贵阳期中)短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,Y是短周期中金属性最强的元素,
Z与X位于同一主族。下列叙述正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(Z)>r(X)>r(Y)
[B] X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱
[C] X、Y、Z三种元素可形成化合物Y2ZX3
[D] Y形成的最高价氧化物对应的水化物是弱碱
C
【解析】 X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,则X为氧元素;Y是短周期中金属性最强的元素,则Y为钠元素;Z与X位于同一主族,则Z为硫元素。由元素在周期表中的位置可知,原子半径:Na>S>O,即r(Y)>r(Z)>r(X),A错误;由非金属性:O>S可知,简单气态氢化物的热稳定性:X>Z,B错误;Na、O、S三种元素可形成化合物Y2ZX3,该化合物为Na2SO3,C正确;Y形成的最高价氧化物对应的水化物为NaOH,NaOH是一元强碱,D错误。
11.海水中的X、Y、Z、W四种前18号元素在元素周期表中的位置如表所示,元素X最高正化合价与最低负化合价的代数和为0,Z元素原子的M层电子数是K层电子数的3倍。下列有关说法正确的是(　　)
[A] 原子半径:r(X)[B] 元素Z的非金属性比W的强
[C] 元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
[D] 元素Z最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的强
D
【解析】 元素X最高正价与最低负价的代数和为0,则X为C;进一步推知Y为F;由Z元素原子的M层电子数是K层电子数的3倍,可知Z为S,则W为Cl。同一周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,则原子半径:r(C)>r(F),A错误;同周期元素从左到右,元素的非金属性逐渐增强,即非金属性:SCl,可知简单气态氢化物的热稳定性:HF>HCl,C错误;由元素在周期表中的位置,可知非金属性:S>C,则最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2SO4>H2CO3,D正确。
12.如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 气态氢化物的稳定性:W[B] X、Y、Z、W、R五种元素形成的简单离子中半径最小的是X2-
[C] Y和Z的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
[D] 氧化物RO2可作消毒剂
B
13.(14分)(2025·四川成都月考)元素周期表的一部分如图所示,每一序号代表一种元素。回答下列问题。
(1)⑥在元素周期表中的位置为　 。
第三周期第ⅠA族
【解析】 (1)⑥为Na,原子有三个电子层,最外层有1个电子,在元素周期表中位于第三周期第ⅠA族。
(2)非金属性:④　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)⑧;金属性:⑦　　　　⑩。④⑤⑦的原子半径从小到大的排列顺序是　 (写元素符号)。上述10种元素中最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是　　　　(写化学式,下同),酸性最强的是　　　　。
>
<
FKOH
HClO4
【解析】 (2)O、S为同主族元素,从上到下,非金属性依次减弱,则非金属性:④>⑧;依据元素周期律,金属性K>Na>Al,则金属性:⑦<⑩。④⑤⑦分别为O、F、Al,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,即B>O>F;同主族元素从上到下,原子半径依次增大,即Al>B,综上,原子半径:F(3)⑥的最高价氧化物对应水化物的溶液与⑦形成的单质反应的离子方程式为 　 。
14.(26分)Ⅰ.某同学为了验证元素周期律相关的结论,自己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将氯气通入Na2S溶液中 有淡黄色固体(S)生成
②将一小块金属镁,用砂纸磨去表面的氧化膜后,放入试管中,加入2 mL 水,观察现象,记录为现象1,过一会儿,加热试管至液体沸腾,观察现象,记录为现象2 现象1:无明显变化
现象2:金属镁逐渐溶解,有气泡产生
③将溴水滴入NaI溶液中,充分反应后加入淀粉溶液 溶液变蓝
④将一小块金属钠放入冷水中 钠浮在水面上,熔成小球,四处游动,发出“嘶嘶”的响声,逐渐消失
回答下列问题。
(1)实验①相关反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。由实验①可知,Cl、S的非金属性由强到弱的顺序为　　　　　　(用元素符号表示,下同)。由实验③可知,Br、I的非金属性由强到弱的顺序为　　　　。
Cl>S
Br>I
(2)由实验②和实验④知,碱性:NaOH　　　(填“>”或“<”)Mg(OH)2。
>
【解析】 (2)实验②现象表明Mg与冷水较难反应,与热水反应,实验④现象表明Na与冷水剧烈反应,由实验②和实验④中反应的剧烈程度可知,Na与水反应比Mg与水反应更剧烈,则金属性MgMg(OH)2。
(3)实验结论:同主族元素自上而下,元素的非金属性逐渐　　　　 　(填“增强”或“减弱”,下同);同周期主族元素,随原子序数逐渐增大,金属性逐渐
　　　　　,非金属性逐渐　　　　。由此可知:H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为　　　　　　　　　 　　　　　(填化学式,下同);常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是　　　　。
减弱
减弱
增强
HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
HF
【解析】 (3)由实验分析可知,非金属性Br>I,由此得出同主族元素自上而下,元素的非金属性逐渐减弱;金属性Mg
H2SO4>H3PO4>H2SiO3;非金属性F>O>N>S,元素非金属性越强,简单氢化物越稳定,故稳定性最强的是HF。
Ⅱ.该同学设计如图所示实验装置完成上述实验①(尾气处理部分未画出)。
(4)高锰酸钾在常温下与浓盐酸反应产生氯气,离子方程式为
　。
(5)现有浓硝酸、大理石、澄清石灰水、硅酸钠溶液,选择试剂用该装置证明非金属性N>C>Si。C中盛放试剂为　　　　　 　　,实验现象为　　　　　　　　　　 　,该装置还存在不足之处,改进措施为
　 　 。
硅酸钠溶液(其他合理答案均可)
有白色沉淀生成
在B、C之间加一个盛装饱和NaHCO3溶液的洗气瓶

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