4.2.2　元素周期表和元素周期律的应用 课时同步练（含解析）

第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
◆ 知识点一　元素周期表的分区及元素化合价规律
1.部分元素在元素周期表中的相对位置如图L4-2-6所示,下列说法正确的是 (　)
图L4-2-6
A.原子半径:O>N>Si
B.硅单质可用作半导体材料
C.氮元素的最高正化合价为+3价
D.气态氢化物的稳定性:H2O2.1869年,俄国化学家门捷列夫制出了第一张元素周期表,揭示了化学元素间的内在联系,成为化学史上的重要里程碑之一,图L4-2-7是元素周期表的一部分,下列叙述正确的是 (　)
图L4-2-7
A.元素③的气态氢化物的水溶液呈酸性
B.元素⑥的原子半径在同周期主族元素中最大
C.元素⑦的氧化物是两性氧化物
D.元素⑤的最高价为+7价
3.部分短周期主族元素化合价与原子序数的关系如图L4-2-8所示,下列说法正确的是 (　)
图L4-2-8
A.原子半径:Z>Y>X
B.气态氢化物的稳定性:RC.非金属性:W>X
D.Y、Z和W三者最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
4.如图L4-2-9所示,元素周期表中的金属元素和非金属元素的分界线处用虚线表示。
图L4-2-9
下列说法正确的是 (　)
A.虚线左下方的元素均为非金属元素
B.紧靠虚线两侧的元素都是具有金属性和非金属性的金属元素
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
◆ 知识点二　元素周期律和元素周期表的应用
5. 下列判断不正确的是 (　)
A.在过渡元素中寻找半导体材料
B.在氟、氯、硫、磷等元素在周期表中位置附近找合成农药的元素
C.在铁、铬、锰元素在周期表中位置附近可找合成催化剂的元素
D.钛铁合金和镧镍合金可用于合成储氢材料
6.根据元素周期表及元素周期律判断,下列推断正确的是 (　)
A.元素周期表中位于金属和非金属元素分界线附近的元素属于过渡元素
B.第ⅦA族元素的非金属性自上而下依次减弱
C.短周期元素形成简单离子后,最外层都达到8电子稳定结构
D.第三周期金属元素的化合价越高,其原子失电子能力越强
7. 锗是一种重要的半导体材料,用于制造晶体管及各种电子装置,锗(Ge)是第四周期第ⅣA族元素,位于周期表中金属区与非金属区的交界线上。下列叙述正确的是 (　)
A.锗的单质具有半导体的性能
B.锗是金属性很强的元素
C.锗化氢(GeH4)稳定性很强
D.锗酸(H4GeO4)是难溶于水的强酸
8.元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不合理的是 (　)
A.粒子X+和Y-的核外电子排布相同,则原子半径:X>Y
B.由水溶液的酸性:HCl>H2CO3,可以推断出元素的非金属性:Cl>C
C.Cs和K位于第 Ⅰ A族不同周期,则碱性:CsOH>KOH
D.Be与Al同处于周期表金属与非金属交界处,可推出:Be(OH)2+2OH-Be+2H2O
9.运用元素周期律分析下面的推断,其中错误的是 (　)
A.N的最高价氧化物对应水化物的酸性比P的强
B.砹元素属于卤族元素,(At2)为有色固体;HAt 不稳定;AgAt 不溶于水也不溶于稀硝酸
C.锶元素位于第ⅡA族,硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体
D.锂在空气中点燃生成Li2O2
10.三种短周期元素a、b、c在元素周期表中的位置如图L4-2-10所示,下列有关这三种元素的说法正确的是 (　)
图L4-2-10
A.a是一种活泼的非金属元素
B.b的气态氢化物比c的稳定
C.c的氧化物对应的水化物是强酸
D.b元素的最高化合价为+7价
11.门捷列夫在研究元素周期表时,科学地预言了11种当时尚未发现的元素,为它们在周期表中留下空位(如图L4-2-11所示),结合现代周期表和化学的发展和认知,下列说法正确的是 (　)
图L4-2-11
A.①代表的元素位于第四周期第ⅢB族
B.②代表的元素既能表现一定的金属性,又能表现一定的非金属性
C.①②代表的元素的金属性:①<②
D.表中同一纵列的元素就是现在使用的长周期表的同一周期元素
12.根据元素周期律,由下列事实进行归纳推测,推测不合理的是 (　)
选项 事实 推测
A 　铬(Cr)的金属性位于锌和铁之间 　铬能与稀盐酸发生反应
B 　Si是半导体材料,同族的Ge也是半导体材料 　第ⅣA族的元素的单质都可作半导体材料
C 　HCl在1500 ℃时分解,HI在230 ℃时分解 　HBr的分解温度介于二者之间
D 　Si与H2高温时反应,S与H2加热能反应 　P与H2在高温时能反应
13. W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图L4-2-12所示,Y的原子序数是X的2倍,由此可知 (　)
图L4-2-12
A.原子半径:Z>Y>X
B.Y的单核阴离子还原性比X的强
C.Z的氧化物对应水化物的酸性一定比Y的强
D.气态氢化物的热稳定性:W>X
14.元素周期表在指导科学研究和生产实践方面具有十分重要的意义,请将下表中A、B两栏描述的内容对应起来。
A B
　①制半导体的元素 　a.F、Cl、S、P、As附近
　②制催化剂和耐高温材料的元素 　b.金属与非金属元素分界线附近
　③制农药的元素 　c.相对原子质量较小的元素
　④地壳中含量较多的元素 　d.过渡元素
①对应　　　,②对应　　　,③对应　　　,④对应　　　。
15.摩擦剂是牙膏的主体成分,SiO2是一种常见的摩擦剂。
(1)Si在元素周期表中的位置是　 。
(2)根据用途推测SiO2在水中的溶解性:　　　(填“易溶”或“难溶”)。
(3)制备SiO2的方法如下:
①写出反应Ⅰ的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
②比较酸性强弱:H2SO4　　　　(填“>”或“<”)H2SiO3。
③结合原子结构解释②中酸性关系:Si和S电子层数相同,　。
(4)为满足不同需求,牙膏中还会添加一些特殊物质,如含氟牙膏中添加氟化亚锡(SnF2)。锡的原子结构示意图如图L4-2-13所示。下列说法正确的是　　　　(填序号)。
图L4-2-13
a.Sn元素的最高正化合价为+4
b.Sn的原子半径比Si大
c.Sn的非金属性比Si强
16.元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有很重要的作用。下表是5种短周期主族元素的相关信息。
元素 信息
X 　其中一种核素在考古时常用来测定文物的年代
Y 　最外层电子数是次外层电子数的3倍
Z 　短周期主族元素中,其原子半径最大
W 　常温下,其单质是一种黄绿色的气体
Q 　最高化合价与最低化合价的代数和为4
回答下列问题:
(1)X在元素周期表中的位置为　　　　　　　　。
(2)由Y与Z形成的一种化合物可作供氧剂,该化合物为　　　　。
(3)Y、Z、Q的简单离子半径由大到小的顺序为　 　　　　(用离子符号表示)。
(4)常温下,将W的单质通入Z的最高价氧化物对应水化物的溶液中,可以得到消毒液,该反应的化学方程式为　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
(5)研究W、Q非金属性强弱的方案中不可行的是　　　　(填序号)。
a.比较其简单氢化物的沸点
b.比较其单质与氢气反应的难易程度
c.比较其简单阴离子的还原性
d.比较其氧化物对应的水化物的酸性
17.A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素的简单离子都含有10个电子,且对应元素的化合价与原子序数的关系如图L4-2-14所示:
图L4-2-14
(1)将A、E两种元素的元素符号填入下表中正确的位置上。
　　族序数 周期数　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
一 ……………………………………
二
三
(2)A、B、C、D、E、F六种元素中非金属性最强的是　　　　(填元素符号)。A、B两种元素对应的气态氢化物的稳定性强弱关系是　　　　　　　　(用化学式表示)。
(3)写出D、F两种元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式:　。
(4)六种元素简单离子半径由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　。
第2课时　元素周期表和元素周期律的应用
1.B　[解析] 根据同一周期,从左到右原子半径逐渐减小,同一主族,从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径:Si>N>O,A错误;氮元素的最高正化合价为+5价,C错误;非金属性:O>N,所以气态氢化物的稳定性:H2O>NH3,D错误。
2.B　[解析] 元素③是N元素,其气态氢化物是NH3,NH3的水溶液呈碱性,A错误;同周期主族元素原子半径随核电荷数增大而减小,⑥是Na元素,在同周期主族元素中原子半径最大,B正确;⑦是Mg,MgO是碱性氧化物,C错误;⑤是F元素,无正化合价,D错误。
3.D　[解析] 短周期主族元素中,X为O元素,Y的化合价为+1价,处于第ⅠA族,原子序数大于O元素,故Y为Na元素,Z为+3价,为Al元素,W的化合价为+6价、-2价,故W为S元素,R为Cl元素。同周期主族元素随原子序数增大,原子半径逐渐减小,同主族元素自上而下原子半径逐渐增大,故原子半径Na>Al>O,即Y>Z>X,A错误;非金属性越强,气态氢化物越稳定,非金属性Cl>S,稳定性HCl>H2S,B错误;非金属性O>S,C错误;Al(OH)3是两性氢氧化物,既能与NaOH反应也能与H2SO4发生反应,D正确。
4.C　[解析] 虚线左下方的元素均为金属元素,A错误;紧靠虚线两侧的元素不一定都是金属元素,如硅是非金属元素,B错误;元素周期表中的金属元素和非金属元素分界线附近的元素往往既有金属性,也有非金属性,可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等),C正确;可在过渡元素中寻找耐高温材料,在虚线的右上方寻找制新型农药的元素,D错误。
5.A　[解析] 在元素周期表中金属与非金属的分界线附近,可以找到半导体材料,在过渡元素中寻找耐高温材料、新型催化剂,选项A不正确;非金属元素F、Cl、S、P等可制备农药,则用于制农药的元素通常位于周期表的右上角,选项B正确;在铁、铬、锰元素在周期表中位置附近(过渡区域)可找合成催化剂的元素,选项C正确;钛铁合金和镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料,选项D正确。
6.B　[解析] 元素周期表中位于金属和非金属元素分界线附近的元素既表现出一定的金属性,又表现出一定的非金属性,可从中寻找半导体材料,A错误;第ⅦA族元素自上而下,原子半径逐渐增大,元素的非金属性逐渐减弱,B正确;H元素形成的离子有H+、H-,最外层均不满足8电子稳定结构,C错误;第三周期主族元素的最高化合价与族序数相等,从左到右元素的最高化合价逐渐升高,原子失电子能力逐渐减弱,D错误。
7.A　[解析] 锗位于金属元素与非金属元素的分界线附近,金属性和非金属性都较弱,反应中既不易得到电子,也不易失去电子,常用于作半导体材料,故A正确,B错误;主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱,锗化氢(GeH4)稳定性很弱,故C错误;锗和硅位于同一主族,主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱,则硅的非金属性强于锗的,非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以锗酸(H4GeO4)的酸性比硅酸弱,为弱酸,硅酸不溶于水,推知锗酸难溶于水,故D错误。
8.B　[解析] 粒子X+与Y-核外电子排布相同,则X原子比Y原子多一个电子层,X为Li、Y为H,或者X处于第ⅠA族、Y处于X上周期第ⅦA族,则原子半径:X>Y,A项正确;应比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断中心元素的非金属性强弱,B项错误;金属性:Cs>K,则碱性:CsOH>KOH,C项正确;Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似,可推出:Be(OH)2+2OH-Be+2H2O,D项正确。
9.D　[解析] N、P同主族,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,则酸性:HNO3>H2PO4,A正确;同一主族元素具有相似性,所以卤族元素性质具有相似性,根据元素的性质、氢化物的性质、银盐的性质可推知砹(At2)为有色固体,HAt不稳定,砹化银不溶于水也不溶于稀酸,B正确;同主族元素性质具有相似性,锶元素位于第ⅡA族,钡和锶位于同一主族,性质具有相似性,硫酸钡是不溶于水的白色固体,所以硫酸锶也是不易溶于水的白色固体,C正确;Li的金属性比Na弱,在空气中点燃无法生成过氧化物,会生成Li2O,D错误。
10.B　[解析] 由三种短周期元素的相对位置推知,a、b、c分别为He、F、S,He是稀有气体,性质稳定,A错误;由于非金属性强弱为F>S,则气态氢化物的稳定性强弱为HF>H2S,B正确;S的氧化物对应的水化物有多种,H2SO3是弱酸,H2SO4是强酸,C错误;F的非金属性最强,无正化合价,D错误。
11.B　[解析] 根据题图中各元素的排列顺序可知,①为Ga元素,②为Ge元素,Ga元素位于元素周期表的第四周期第ⅢA族,A错误;②为Ge元素,位于元素周期表的金属元素与非金属元素的交界处,既能表现一定的金属性,又能表现一定的非金属性,B正确;同一周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,所以金属性:Ga>Ge,C错误;表中同一纵列的元素不一定是现在使用的长周期表的同一周期元素,D错误。
12.B　[解析] 在元素周期表中,位于金属和非金属分界线处的元素单质能作半导体,Pb不位于金属元素和非金属元素分界线处,所以Pb不能作半导体材料,B错误。
13.B　[解析] 由四种短周期元素在周期表中的相对位置可知,W、X处于第二周期,Y、Z处于第三周期,Y的原子序数是X的2倍,且X和Y处于同主族,由于短周期同主族相邻两种元素的原子序数相差8,从而推知,X是O,Y是S,W是N,Z是Cl。原子半径:S>Cl>O,A错误;元素的非金属性:O>S,则阴离子的还原性:S2->O2-,B正确;元素的非金属性:Cl>S,则最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>H2SO4,但低价含氧酸则不一定,如HClO的酸性比H2SO3弱,C错误;元素的非金属性:N14.b　d　a　c
[解析] ①制半导体的元素在周期表金属与非金属交界线附近,因此①与b对应;②制催化剂和耐高温材料的元素在过渡元素区域,因此②与d对应;③制农药的元素与F、Cl、S、P、As等元素在周期表中位置靠近,因此③与a对应;④地壳中含量较多的元素为氧、硅、铝等,属于相对原子质量较小的元素,因此④与c对应。
15.(1)第三周期第ⅣA族　(2)难溶
(3)①Si+2H+H2SiO3↓　②>　③S的核电荷数大,非金属性强
(4)ab
16.(1)第二周期第ⅣA族　(2)Na2O2
(3)S2—>O2—>Na+
(4)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O　(5)ad
[解析] 由题给信息推知,X是C,Y是O,Z是Na,W是Cl,Q是S。(3)离子的电子层数越多,离子半径越大;电子层结构相同的离子,核电荷数越小,离子半径越大,故离子半径:S2—>O2—>Na+。(5)简单氢化物的沸点与元素的非金属性强弱无关,a错误;Cl2与H2化合比S与H2化合更容易,则Cl的非金属性强于S,b正确;阴离子的还原性:S2—>Cl—,则单质的氧化性:S17.(1)
　　族序数 周期数　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
一 …………………………………
二 N
三 Mg
(2)F　NH3(3)Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
(4)N3->O2->F->Na+>Mg2+>Al3+
[解析] 六种短周期主族元素的简单离子都含有10个电子,结合元素化合价与原子序数的关系推知,A、B、C、D、E、F分别代表N、O、F、Na、Mg、Al。(1)A(N)处于第二周期第ⅤA族,E(Mg)处于第三周期第ⅡA族。(2)F在所有元素中非金属性最强;元素的非金属性:NO2->F->Na+>Mg2+>Al3+。