2020秋化学新教材人教版必修第一册层级练：4
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第2课时 元素周期表和元素周期律的应用
必备知识基础练
知识点一
元素周期表的分区及元素化合价规律
1.下列关于元素周期律和元素周期表的叙述中正确的是( )
A．元素周期表是元素周期律的具体表现形式
B．同一主族从上到下，元素金属性逐渐减弱
C．同一周期从左到右，元素原子半径逐渐增大
D．非金属元素的最高正化合价等于它的负化合价的绝对值
2．下列有关元素化合价的说法正确的是( )
A．氯元素只有－1、＋1、＋5、＋7四种价态
B．主族元素的最高正价均等于其族序数
C．非金属元素的最低负价＝最高正价－8
D．金属元素无负价、氟元素无正价
3．下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是( )
A．第二周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强
B．Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多
C．因为Na比K容易失去电子，所以Na比K的还原性强
D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强
4．某短周期主族元素R的最高正价与最低负价的代数和为4，下列叙述中不正确的是( )
A．R是第ⅣA族元素
B．R的气态氢化物化学式为H2R
C．R的气态氢化物的水溶液显酸性
D．R能形成两种氧化物RO2和RO3
5．碲(Te)是与O、S同主族的元素，位于第五周期。据此，推断碲的相关性质错误的是( )
A．碲的常见化合价是－2、＋4、＋6
B．碲的单质在常温下是固态
C．碲可用作半导体材料
D．碲的氢化物H2Te很稳定
6．(多选)英国研究人员认为，全球将有1.4亿人因为用水受到砷中毒之害，导致更多的人患癌症。下列对砷(As)的有关判断正确的是( )
A．砷原子序数为33，它与铝同主族
B．砷的原子半径大于磷的原子半径
C．砷化氢的稳定性比溴化氢的弱
D．砷酸的酸性比硫酸的强
7．某主族元素R原子的质量数为79，已知R的单核离子含有45个中子和36个电子，下列有关R的叙述错误的是( )
A．R位于第四周期第ⅥA族
B．R的最高价氧化物对应水化物的化学式为H3RO4
C．R的气态氢化物的化学式为H2R
D．R的阴离子具有强还原性
8．如图所示是元素周期表的一部分，下列说法中正确的是( )
A．元素的简单离子半径大小：④＞⑤＞②
B．元素的最高正化合价：③＝⑥
C．气态氢化物的稳定性：⑤＞②
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：⑥＞⑤
知识点二
元素周期表和元素周期律的应用
9.关于元素周期表和元素周期律的应用有如下叙述：
①元素周期表是学习化学知识的一种重要工具；
②利用元素周期表可以预测新元素的原子结构和性质；
③利用元素周期表和元素周期律可以预言新元素；
④利用元素周期表可以指导寻找某些特殊的材料。
其中正确的是( )
A．①②③④ B．只有②③
C．只有②③④ D．只有③④
10．下列说法错误的是( )
A．用作半导体材料的元素大多数位于周期表中金属元素和非金属元素的分界线附近
B．农药中常含有的元素通常在元素周期表的右上方区域内
C．构成催化剂的元素通常在元素周期表的右上方区域内
D．在周期表过渡元素中寻找制造耐高温和耐腐蚀的合金材料的元素
11．元素周期表可以指导人们进行规律性的推测和判断，下列说法不正确的是( )
A．锗与硅位于金属与非金属的交界处，都能作半导体材料
B．由水溶液的酸性：HCl>HF，可推断出元素的非金属性：Cl>F
C．若aX2＋和bY－的核外电子层结构相同，则原子序数：a＝b＋3
D．S和Se分别位于第ⅥA的第三、四周期，则氢化物的稳定性：H2S>H2Se
12．短周期中三种元素a、b、c在周期表中的位置如图，下列有关这三种元素的叙述正确的是( )
A．a是一种活泼的非金属元素
B．c的最高价氧化物的水化物是一种弱酸
C．b的氢化物很稳定
D．b元素的最高化合价为＋7价
13．(多选)短周期元素X、Y、Z、W在周期表中位置如图，其中W原子的次外层电子数是最内层电子数与最外层电子数之和。下列说法不正确的是( )
A．元素的非金属性：Z>W>Y
B．最简单的氢化物的还原性：X>W
C．简单离子的半径大小：Y>W>Z
D．氧化物对应水化物的酸性：Y
Mg2＋>Al3＋>Cl－；原子半径：Na>Mg>Al>Cl
B．稳定性：HF>H2O>NH3>CH4；还原性：HFKOH>Mg(OH)2>NaOH；金属性：Cs>K>Mg>Na
D．酸性：HClO>H2SO4>H2CO3；非金属性：Cl>S>C
3．短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如图所示，下面判断正确的是( )
甲
乙
丙
丁
戊
A.原子半径：丙<丁<戊
B．金属性：甲>丙
C．最高价氢氧化物碱性：丙>丁>戊
D．最外层电子数：甲>乙
4．X、Y、Z是三种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是( )
A．元素非金属性由弱到强的顺序为ZY>Z
5．X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在周期表中相对位置如图所示。若Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，下列说法中正确的是( )
A．原子半径：W>Z>Y>X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性W比Z弱
C．Y的气态氢化物的稳定性较Z的弱
D．四种元素的单质中，Z的熔、沸点最高
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
6．铊是超导材料的组成元素之一，铊在周期表中位于第6周期，与铝是同主族元素，元素符号是Tl，以下对铊的性质推断不正确的是( )
A．铊是易导电的银白色金属
B．能生成＋3价离子
C．氧化铊是两性氧化物
D．Tl3＋的氧化性比Al3＋强
7．如图所示为元素周期表的一部分，下列有关短周期元素X、Y、Z、W的说法中，正确的是( )
A．原子半径：Z>W>Y>X
B．气态氢化物的稳定性：H2Y>H2W
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：H2WO4>HZO4
D．元素X的最低化合价的绝对值与其最高化合价之和为8
8．短周期主族元素X、Y、Z、W、R，它们的原子序数依次增大，元素X的原子半径是最小的，Y、R同主族且R原子核电荷数等于Y原子核电荷数的2倍，Z、W原子的最外层电子数之和与Y、R原子的最外层电子数之和相等。下列说法正确的是( )
A．原子半径：r(Y)Z>R>T
B．气态氢化物的稳定性：WZ
B．氧化物对应水化物的酸性：Y>W
C．阴离子的还原性：WY>Z>X
B．气态氢化物的稳定性：XW
D．Y、Z的氧化物均为两性氧化物
4．我国著名化学家张青莲精确地测定了锗(Ge)、锌等九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。
(1)锗位于元素周期表中第________周期________族。
(2)锗类似于铝，能溶于氢氧化钠溶液，其主要原因是________________。
①它与硅位于同一主族
②它与铝位于对角线位置，且性质相似
③它位于周期表中金属与非金属分界线附近
④它位于边界线附近
(3)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。门捷列夫把它命名为类硅，处于周期表中金属区与非金属区的交界线上。
下列叙述正确的是________。
A．锗是一种金属性很强的元素
B．锗的单质具有半导体的性能
C．锗化氢(GeH4)稳定性很强
D．锗酸是难溶于水的强酸
第2课时 元素周期表和元素周期律的应用
必备知识基础练
1．解析：元素周期表是元素周期律的具体表现形式，A正确；同一主族从上到下，元素金属性逐渐增强，B错误；同一周期从左到右，元素原子半径逐渐减小，C错误；非金属元素的最高正化合价等于其最外层电子数，D错误。
答案：A
2．解析：氯元素还有＋3、＋4等价态，A错误；氟元素没有正价，B错误；由氢元素的最低负价为－1，C错误；金属元素的原子不能得到电子，故没有负价，D正确。
答案：D
3．解析：同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，A正确；主族元素核电荷数越大，电子层数越多，B正确；同主族元素从上到下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，C错误，D正确。
答案：C
4．解析：短周期的主族元素中，最高正价与最低负价代数和为4，最高正价只能是＋6，最低负价为－2，则R是第ⅥA族的硫元素，A错误；S的气态氢化物的化学式为H2S，H2S的水溶液显弱酸性，B、C正确；硫可以形成SO2和SO3，D正确。
答案：A
5．解析：第ⅥA族，从上到下，元素非金属性逐渐减弱，所以H2Te不稳定。
答案：D
6．解析：砷原子序数为33，位于第ⅤA族，A错误；砷、磷同主族，砷的原子半径大于磷的原子半径，B正确；砷、溴同周期，砷的非金属性比溴弱，因此砷化氢的稳定性比溴化氢的弱，C正确；由于非金属性S>P>As，因此砷酸的酸性比硫酸的弱，D错误。
答案：BC
7．解析：由于主族元素R原子的质量数为79，含有45个中子，所以质子数为79－45＝34，该原子有4个电子层，最外层是6个电子，所以R位于第四周期第ⅥA族；由于R的最高正价是＋6价，所以R的最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4，气态氢化物的化学式为H2R，R的阴离子失电子能力较强，所以具有强还原性。
答案：B
8．解析：元素①～⑥分别为N、O、F、Al、S、Cl。离子半径S
2－＞O2－＞Al3＋，A错误；F无正价，B错误；元素非金属性越强，则对应气态氢化物越稳定，最高价氧化物对应水化物的酸性也越强，故稳定性H2O＞H2S，酸性HClO4＞H2SO4，C错误，D正确。
答案：D
9．解析：根据元素周期表可以知道元素的位置、结构、性质、原子序数等，是学习化学知识的一种重要工具，①正确；利用元素周期表，根据元素性质变化规律可以预测新元素的原子结构和性质，②正确；利用元素周期表和元素周期律可以预言新元素，③正确；在非金属元素区寻找研制新农药的元素，在过渡元素区寻找研制新型催化剂的元素等，故利用元素周期表可以指导寻找某些特殊的材料，④正确。
答案：A
10．解析：构成催化剂的元素大多为过渡金属元素，在元素周期表的中间部分。
答案：C
11．解析：锗与硅位于金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料，A正确；HCl和HF不是最高价含氧酸，所以不能根据二者酸性强弱来判断元素非金属性的强弱，B错误；aX2＋的核外电子数为a－2，bY－的核外电子数为b＋1，由核外电子层结构相同可知a－2＝b＋1，则a＝b＋3，C正确；同一主族元素从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，S的非金属性比Se强，则氢化物的稳定性：H2S>H2Se，D正确。
答案：B
12．解析：根据元素周期表的结构推断a为氦元素，b为氟元素，c为硫元素。氦元素为稀有气体元素，很不活泼，A错误；硫酸为强酸，B错误；氟元素为非金属性最强的元素，它的氢化物很稳定，C正确；氟元素没有正价，D错误。
答案：C
13．解析：由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中位置可知，W位于第三周期，W原子的次外层电子数是最内层电子数与最外层电子数之和，次外层电子数为8，最内层电子数为2，则其最外层电子数为6，W为S，可推知X为O，Y为P，Z为Cl。同周期从左向右非金属性增强，则元素的非金属性：Z>W>Y，A正确；O的非金属性大于S，故H2S的还原性强，B错误；具有相同电子排布的离子中，原子序数大的离子半径小，则简单离子的半径大小：Y>W>Z，C正确；非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，不是最高价含氧酸无此规律，如硫酸为强酸，HClO为弱酸，D错误。
答案：BD
14．解析：
由题意，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8，可推出W、X、Y、Z分别为N、Al、Si、P。根据电子层数越多，原子半径越大，可得原子半径：WPH3，C正确；X的最高价氧化物的水化物Al(OH)3呈两性，D错误。
答案：D
15．解析：Y是至今发现的非金属性最强的元素，则Y是F元素；X原子最外层有6个电子且原子序数小于Y，X应为O元素；Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，且为短周期，原子序数大于F，则Z为Al元素；W的正负化合价代数和等于0，则W为Si元素。X、Y、Z、W四种元素最外层电子数分别为6、7、3和4，即最外层电子数：Y>X>W>Z，A正确；电子层数越多，半径越大，同一周期，原子序数越小，半径越大，即半径关系：Al>Si>O>F，即Z>W>X>Y，B错误；同一周期，原子序数越大，非金属性越强，即非金属性F>O>Si>Al，C错误；元素的非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，即Y>X>W，D错误。
答案：A
关键能力综合练
1．解析：同族元素的性质是相似的，同周期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，C错误。
答案：D
2．解析：Na＋、Al3＋的电子层结构相同，Al的核电荷数大，离子半径较小，Cl－的电子层数最多，离子半径最大，故离子半径：Cl－>Na＋>Al3＋，A错误；非金属性越强，气态氢化物越稳定，其还原性越弱。非金属性F>O>N>C，所以B选项正确；金属性越强，最高价氧化物对应的水化物碱性越强，金属性Cs>K>Na>Mg，则碱性CsOH>KOH>NaOH>Mg(OH)2，C错误；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，不是最高价氧化物对应的水化物，其酸性不一定符合此规律，如非金属性：Cl>S，但次氯酸是弱酸，硫酸是强酸，D错误。
答案：B
3．解析：同周期元素原子半径从左至右是依次减小的，A错误；同主族元素金属性自上而下是增强的，B错误；同周期元素的金属性从左至右越来越弱，故对应最高价氢氧化物的碱性也是减弱的，C正确；同周期元素的最外层电子数从左至右越来越多，D错误。
答案：C
4．解析：X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，说明X是氧元素，则Y必然为硫元素，Z原子的核外电子数比Y原子少1，Z为磷。它们在周期表中的位置如图。元素非金属性由弱到强的顺序为PS>O，D错误。
答案：A
5．解析：Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，则Y为O，故X为N，Z为S，W为Cl，A错误；HClO4酸性比H2SO4酸性强，B错误；H2O比H2S稳定，C错误；S为固体，其他为气体，D正确。
答案：D
6．解析：同族元素性质有相似性，如铝是易导电的银白色金属，可形成＋3价离子，则铊元素也具有上述性质，A、B正确；同主族元素随核电荷数的递增金属性逐渐增强，氧化铝是两性氧化物，则氧化铊是碱性氧化物而不具有两性，Tl3＋的氧化性比Al3＋弱，C、D错误。
答案：CD
7．解析：由题给周期表可知，X为F元素、Y为O元素、Z为Cl元素、W为S元素。原子半径：W>Z>Y>X，A错误；同一主族非金属元素，气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，B正确；同一周期非金属元素，最高价氧化物对应水化物的酸性从左到右逐渐增强，C错误；氟元素无正化合价，D错误。
答案：B
8．解析：短周期主族元素X、Y、Z、W、R，它们的原子序数依次增大，元素X的原子半径是最小的，X为H，Y、R同主族且R原子核电荷数等于Y原子核电荷数的2倍，Y为O、R为S，Z、W原子的最外层电子数之和与Y、R原子的最外层电子数之和相等，设Z、W的最外层电子数分别为m、n，则n＋m＝6＋6＝12，则n＝5，m＝7或m＝5，n＝7符合电子排布规律，结合原子序数可知，Z为F，W为P。同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径：r(Y)>r(Z)，A错误；X与Y可以形成的化合物有水、过氧化氢，B错误；非金属性S>P，则W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比R的弱，C错误；非金属性F>S，则Z的简单气态氢化物的热稳定性比R的强，D正确。
答案：D
9．解析：“矿石熊猫”
香花石由前20号元素中的6种组成，其中R原子最外层电子数为其次外层电子数的3倍，R原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，则R为O；Y、Z、R、T位于同周期，即处于第二周期，T无正价，则T为F；Z的最外层电子数与次外层电子数相等，则Z为Be；Y为金属元素，则Y为Li；X、Z位于同主族，则X为Mg或Ca，若X为镁元素，则由X与R原子序数之和是W的2倍，则＝10，推出W为氖元素不符合题意，若X为钙元素，则由X与R原子序数之和是W的2倍，则＝14，推出W为Si，符合题意。Y、Z、R、T位于同周期，元素的原子半径从左向右半径在减小，即原子半径：Y>Z>R>T，A正确；非金属性F>O>Si，则气态氢化物的稳定性WBe，则最高价氧化物对应的水化物的碱性：X>Z，C错误；XR2、WR2两化合物分别为CaO2、SiO2，CaO2中O为－1价，SiO2中O为－2价，D错误。
答案：CD
10．解析：(1)①③⑤最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3，故碱性最强的是NaOH。(2)②③④形成的简单阳离子分别为K＋、Mg2＋、Ca2＋，其离子半径大小顺序为r(K＋)>r(Ca2＋)>r(Mg2＋)。(3)①⑨的最高价氧化物对应水化物分别为NaOH、HBrO4。①和⑨两种元素形成化合物的化学式为NaBr，Cl2与NaBr溶液反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。(4)⑧⑨⑪分别为Cl、Br、F，三者非金属性强弱顺序为F>Cl>Br，三种元素形成的气态氢化物最稳定的是HF。
答案：(1)NaOH (2)r(K＋)>r(Ca2＋)>r(Mg2＋) (3)NaOH HBrO4 NaBr Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ (4)HF F>Cl>Br
学科素养升级练
1．解析：铝能溶于强酸和强碱中，镓是“类铝”元素，所以镓能溶于强酸和强碱中，A正确；镓的熔点为29.78 ℃，沸点高达2 403 ℃，镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固)，它可过冷到－120 ℃，B、C正确；铝是电的良导体而不是半导体，则镓是电的良导体而不是半导体，D不正确。
答案：D
2．解析：综合图示和已知条件可知，W、X、Y、Z分别为N、O、Al、Cl。氢化物的稳定性：HCl>NH3，A错误；氧化物对应水化物的酸性：Al(OH)3X，C错误；Al3＋和O2－
核外电子排布相同，根据“序大径小”规律可知，离子半径：Al3＋Y>Z>X，A正确；气态氢化物的稳定性是H2O>SiH4，B错误；最高价氧化物对应的水化物的碱性：KOH>Al(OH)3，C错误；Y的氧化物Al2O3有两性，而Z的氧化物SiO2是酸性氧化物，D错误。
答案：A
4．解析：(1)根据元素周期表的结构可知，锗属于第四周期第ⅣA族元素。(2)锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近，它具有某些金属元素的性质，又具有某些非金属元素的性质，且它与铝位于对角线位置，性质相似，②③ 正确。(3)锗处于金属区与非金属区的交界线上，元素金属性和非金属性都较弱，反应中既不易得电子，也不易失去电子，常用作半导体材料，A错误，B正确；锗化氢(GeH4)稳定性很弱，C错误；锗和硅处于同一主族，主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱，则硅的非金属性大于锗，非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，所以酸性比硅酸弱，为弱酸，碳酸溶于水，硅酸不溶于水，推知锗酸应难溶于水，D错误。
答案：(1)四 ⅣA (2)②③ (3)B
