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第3课时元素周期表和元素周期律的应用1．了解元素周期表的简单分区。2．认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。3．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。知识点一元素周期表的分区及化合价规律1．元素周期表中金属元素与非金属元素的分区(1)沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹和铝、锗、锑、钋几种元素之间划一条虚线，虚线的左面是金属元素(除外)，右面是元素。(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，如短周期元素中的Al。(3)非金属元素全部位于主族和0族。(4)过渡元素(包括共10个纵行)，最外层电子数≤2，全部是元素。氢非金属金属性非金属性7个副族和第Ⅷ族金属2．元素金属性和非金属性的递变(1)同一周期内的递变(从左→右)：原子半径逐渐；失电子能力，得电子能力；元素的金属性，非金属性。(2)同一主族内的递变(从上→下)：原子半径；失电子能力，得电子能力；元素的金属性增强，非金属性减弱。减小减弱增强减弱增强增大增强减弱3．元素化合价与元素在周期表中位置的关系[特别提醒](1)F无正价，O只在OF2中为＋2价，没有＋6价。(2)金属无负价。[微练习]辨析下列说法的正误：(1)根据元素周期律可知金属性最强的是钫，非金属性最强的是氦。()(2)所有非金属元素都有|最高正价|＋|最低负价|＝8。()(3)锗元素属于金属元素，但也具有一定的非金属性。()(4)钡与镁同主族，氢氧化钡属于强碱。()(5)氮元素的最高正价与最低负价绝对值之差为2，硫元素的最高正价与最低负价绝对值之差为4。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√[微知识点]金属元素在分界线的左侧，但分界线左边的并不都是金属元素，如氢元素，过渡元素均是金属元素。[典例剖析][典例1]X、Y、Z三种元素的原子，其核外电子排布分别为：X最外层有1个电子，Y有3个电子层，最外层电子数比次外层的少3，Z的最外层电子数是次外层的3倍。由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是()A．XYZ2B．XYZ3C．X2YZ2D．X3YZ3[解析]根据题意“X最外层有1个电子”，则X在发生化学反应时通常显示＋1价；“Y有3个电子层，最外层电子数比次外层的少3”，则Y的3个电子层上的电子数分别为2、8、5，为P，P的常见正化合价有＋3、＋5；“Z的最外层电子数是次外层的3倍”，则Z为O，通常显示－2价；根据化合物中各元素所显示的化合价，则仅有X2YZ2中Y的化合价为＋2，不符合题意。[答案]C1．金属元素的化合价无负价，金属元素不能形成简单的阴离子，但可形成AlO－2、MnO－4等阴离子；非金属元素除氢外，均不能形成简单的阳离子(如无C4＋、S6＋)。2．主族元素的最高正价数等于主族序数，也等于主族元素原子的最外层电子数(其中F无正价，O无最高正价)。3．主族元素的最高正价数与最低负价数的绝对值之和为8，绝对值之差为0、2、4、6的主族依次为第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族。4．除个别元素外(如氮)，原子序数为奇数的元素，其化合价也常为奇数价；原子序数为偶数的元素，其化合价也常为偶数价。即序奇价奇，序偶价偶。5．各主族元素的主要化合价。第ⅥA族：＋6、＋4、－2价；第ⅤA族：＋5、＋3、－3价；第ⅣA族：＋4、＋2、－4价。[题组训练]题组一周期表的分区1．思考辨析：(1)元素周期表中金属性最强的元素在最左下角，非金属性最强的元素在最右上角。()(2)金属不可能具有非金属性，非金属不可能具有金属性。()(3)锗也可以做半导体材料。()(4)最外层电子数相同的元素的性质一定相似。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．关于元素周期表，下列叙述中不正确的是()A．在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素B．在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素C．在过渡元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素D．过渡元素全部是金属元素答案：C题组二元素的主要化合价3．X元素能形成H2X和XO2两种化合物，则该元素的原子序数可能是()A．13B．14C．15D．16解析：H2X中X呈－2价，则最高正价为＋6价，位于第ⅥA族。答案：D4．某元素的最高化合价为＋m，它的最高价氧化物对应的水化物的分子中有b个氧原子，则这种最高价氧化物对应的水化物的化学式为()A．Hm＋2bXObB．Hm－2bXObC．Hb＋mXObD．H2b－mXOb解析：设分子中含H原子数为x，由化合价规则x＋m＝2b，x＝2b－m。答案：D知识点二元素周期表、元素周期律的应用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线索。2．寻找新材料[微练习]1．根据元素周期表和元素周期律，下列推断错误的是()A．砹是一种有色固体，它的气态氢化物很不稳定B．F2与水反应比Cl2与水反应剧烈C．铷的硫酸盐易溶解于水，其氢氧化物一定是强碱D．溴化氢比氯化氢稳定，HClO4酸性强于HBrO4解析：HBr不如HCl稳定。答案：D2．元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。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化合价B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强D．元素周期表中位于金属和非金属的分界线附近的元素属于过渡元素解析：A项，对于主族元素而言，元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价(氧、氟除外)，对于过渡元素而言，如铁，最外层只有2个电子，而最高价态却为＋3价，A错误；B项，根据能量最低原理，在多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较低，B错误；P、S、Cl的非金属性增强，得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强，C正确；D项，元素周期表中位于金属和非金属的分界线附近的元素具有一定的金属性和非金属性，过渡元素是元素周期表中所有的副族元素和第Ⅷ族元素，D错误。答案：C[微知识点]（1）金属和非金属分界线附近的元素并非都能做半导体材料。在分界线的左侧(第ⅠA族)还包括非金属元素氢。（2）元素周期表的左下方有金属性最强的元素铯(Fr是放射性元素，除外)，右上方有非金属性最强的元素氟。碱性最强的是CsOH，酸性最强的含氧酸是HClO4。（3）由于元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线，因此，位于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。[典例剖析][典例2]请根据图所示的元素周期表，回答下列问题：(1)从表中可以看出，除H外，其余非金属元素原子________(填字母)。a．最外层电子数都大于4b．最外层电子数都大于电子层数(2)以下方法可以用来比较S、Cl非金属性强弱的是________(填字母，多选)。a．分别测定Na2S溶液和NaCl溶液的pHb．将Fe分别与S、Cl2反应，分析产物中Fe的化合价c．将H2S通入氯水中，观察到有淡黄色固体析出：H2S＋Cl2===2HCl＋S↓(3)以下关于各元素的用途中叙述正确的是________(填字母，多选)。a．P、S、Cl等元素的化合物常用来制取农药b．Si、Ge可用于制作半导体材料c．钨是熔点最高的金属，可与钠制成合金(4)若制得117号元素(位置见表)，按元素周期表中金属与非金属的分区，它应是一种________(填“金属”或“非金属”)元素。[解析](1)根据表中所给非金属元素的位置，除H外，每一周期的第一种非金属元素的周期序数小于主族序数，即最外层电子数大于电子层数。(2)判断两种元素非金属性强弱的方法有：非金属与氢气化合的难易程度、气态氢化物的稳定性、最高价氧化物对应的水化物的酸性、非金属单质之间的置换反应、与变价金属反应时生成物中金属元素的价态高低等，故b、c正确。不能根据氢化物的酸性或无氧酸盐的pH来判断。(3)由于钨与钠的熔点差异很大，当金属钠熔化时，钨没有熔化，二者不能融合在一起形成合金。(4)由117号元素的位置知，其电子层数与最外层电子数相等，是金属元素。[答案](1)b(2)bc(3)ab(4)金属[名师点评]对于给出了元素周期表的题目，首先应观察并弄清所给定的每一种元素在周期表中的位置，然后根据元素周期律及物质的结构、性质综合分析比较，得出正确结论。对于推断原子序数很大的元素在周期表中的位置，可根据每一周期所包含元素的种数、各稀有气体的原子序数进行推断。[题组训练]题组一比较元素的性质1．锗(Ge)是第四周期第ⅣA族元素，处于周期表中金属区与非金属区的交界线上，下列叙述中正确的是()A．锗是一种金属性很强的元素B．锗的单质具有半导体的性能C．锗化氢(GeH4)稳定性很强D．锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸解析：依据同主族元素性质递变规律可知：气态氢化物稳定性：CH4SiH4GeH4，而已知硅烷(SiH4)不稳定，故GeH4稳定性很弱；最高价氧化物的水化物酸性：H2CO3H4SiO4H4GeO4，故H4GeO4为难溶于水的弱酸。因为锗处于元素周期表中金属区与非金属区的交界线上，所以锗单质应具有半导体的性能。答案：B2．天然存在的金属钫(Fr)极微量，它的21个已知同位素都有放射性，它是碱金属元素中密度最大的元素，根据它在周期表中的位置预言其性质，其中不正确的是()A．在已知元素中它具有最大的原子半径B．在空气中燃烧时，生成氧化物Fr2OC．氧化物的水化物是极强的碱D．单质的熔点比钠的熔点低解析：Fr是Na的同族元素，由元素周期律知同周期原子半径最大的在左侧，同主族原子半径最大的在下方，故A正确。碱金属中，从上到下，金属性逐渐增强，与O2反应越剧烈，氧化物越复杂，故B错误。对应水化物的碱性逐渐增强，C正确。单质的熔、沸点逐渐降低，D正确。答案：B题组二预测未知元素的性质3．依据元素周期律，人们把未发现的114号元素叫“类铅”，并对其性质进行预测，则下列性质的预测中，你认为错误的是()A．原子最外层上有4个电子B．最高价氧化物有较强的氧化性C．主要化合价有＋2、＋4D．类铅可能是非金属解析：114号元素的位置应在第7周期，第ⅣA族。答案：D题组三“位、构、性”关系及应用4．甲～辛等元素在周期表中的相对位置如下表。甲与戊的原子序数相差3，戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，丁与辛属同周期元素。下列判断不正确的是()甲戊乙己丙丁辛庚A．金属性：甲乙丁B．原子半径：辛己戊C．丙与庚的原子核外电子数相差13D．单质己可做半导体材料解析：由戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，知戊为C，甲与戊的原子序数相差3，故甲为Li。甲、乙、丙同主族，则乙为Na，丙为K，丁为Ca，金属性：丁乙甲，A错误；根据电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小，得原子半径：辛己戊，B正确；丙、庚同属第4周期，第4周期有10种过渡元素，甲与戊的原子序数相差3，故丙与庚的原子核外电子数相差13，C正确；己为硅元素，单质硅可做半导体材料，D正确。答案：A5．短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如下表所示。已知Y、W的原子序数之和是Z的3倍，下列说法正确的是()YZXWA.原子半径：XYZB．气态氢化物的稳定性：XZC．Z、W均可与Mg形成离子化合物D．最高价氧化物对应水化物的酸性：YW解析：设元素Y的原子序数为y，则y＋y＋10＝3×(y＋1)，解得y＝7，则Y为N、X为Si、Z为O、W为Cl。原子半径：ZYX，A错误；气态氢化物的稳定性：XZ，B错误；O、Cl都能与Mg形成离子化合物，C正确；最高价氧化物对应水化物的酸性：YW，D错误。答案：C同一元素的“位、构、性”关系可表示如下：应用“位置、结构、性质”三者的关系解答问题时要注意以下几个方面：1．原子结构――→决定元素在周期表中的位置结构最外层电子数＝主族序数电子层数＝周期数位置2．原子结构――→决定元素的化学性质(1)最外层电子数越少，电子层数越多→越易失电子，还原性越强。(2)最外层电子数越多，电子层数越少→越易得电子，氧化性越强。3．