1、第1章原子结构元素周期律第3节元素周期表的应用第3课时 预测元素及其化合物的性质一、根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测硅一、根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测硅的性质的性质1.1.性质的预测性质的预测(1)(1)硅元素的原子结构及性质分析。硅元素的原子结构及性质分析。古诗云:“唯有儿时不可忘,持艾簪蒲额头王。提示:过滤,除去石英中的杂质,得滤液为Na2SiO3(aq),硅酸是弱酸,Na2SiO3与盐酸发生复分解反应:Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3。碳和硅均为第A族的元素,二者性质既有一定的相似性又有一定的递变性。(1)SiO2是酸性氧化物,所以SiO2能与H2O
2、反应生成硅酸。(2)硅单质不与任何酸发生化学反应。反应能发生是因为产物CO2是气态能脱离反应体系,使反应正向进行。(1)若比相应的稀有气体元素多1或2,则应处在下周期的第A族或第A族,如88号元素:88-86=2,则应在第七周期第A族;X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。弱,酸性_碳酸(2019潍坊高一检测)近年来,我国在超导研究方面居世界领先地位,铊(Tl)是超导体的组成成分之一,铊位于第六周期A族。特性:与氢氟酸(HF)反应:X(N)的最高正价为+5价,Z(Al)的最高正价为+3价,X(N)、Z(Al)的最高正价之和为8,A项正确;原子半径r(Z)r(X),B项错误;Y2-为O
3、2-,Z3+为Al3+,它们的核外电子数和电子层数均相同,C项错误;元素W的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,其酸性比Q的最高价氧化物对应的水化物HClO4弱,D项错误。第1章原子结构元素周期律提示:反应方程式为H2O+CO2+Na2SiO3=Na2CO3+H2SiO3,说明硅酸的酸性比碳酸的还弱。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。=H2SiO3+Na2CO3,但在高温下Na2CO3+SiO2因“色如马脑,故从彼名”。(2)因为SiO2能导电,所以SiO2能用于制造光导纤维。(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的却很铝能溶于强酸和强碱中,铝是(3)同
4、主族元素最外层电子数相同,性质相似。一、根据同周期、同主族元素性质的递变规律预测硅的性质镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系,它们的性质相似。原子半径的大小顺序为r(X)r(Y)r(Z)r(W)r(Q)【解题指南】解答本题注意以下两点:【解题指南】解答本题注意以下两点:Si+_F2=_,镓与锌、锡、铟等金属制成的合金,可用在自动救火的水龙头中碳和硅均为第A族的元素,二者性质既有一定的相似性又有一定的递变性。古诗云:“唯有儿时不可忘,持艾簪蒲额头王。碲(Te)是与O、S同主族的元素,位于第五周期。1782年,奥地利首都维也纳一家矿场监督缪勒(Franz Joseph Muller)是第一个
5、提取出碲的人,他在罗马尼亚的一个矿坑中发现当地人称为“奇异金”的矿石提取出碲。X(N)的最高正价为+5价,Z(Al)的最高正价为+3价,X(N)、Z(Al)的最高正价之和为8,A项正确;原子半径r(Z)r(X),B项错误;Y2-为O2-,Z3+为Al3+,它们的核外电子数和电子层数均相同,C项错误;元素W的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,其酸性比Q的最高价氧化物对应的水化物HClO4弱,D项错误。将下面左右两侧对应内容连线:金属性:CAB;硅是非金属元素,与任何酸都不发生反应碳硅硫净化器是一种利用物理处理方法,使处理过的水在工业、民用循环、冷却水系统应用中,能彻底防止和清除碳酸钙、硅酸钙
6、、硫酸钙结垢问题。(2)如果已知X、Y为周期表中相邻的两元素,且它们的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为XY,能否确定它们的相对位置?弱,酸性_碳酸【方法规律】推断陌生元素性质的“3”个分析角度结构和性质的互推问题是解题的要素硅胶和石英的主要成分都是SiO2,前者是结构疏松的SiO2,后者是结构致密的SiO2。第3节元素周期表的应用变色硅胶吸水前后的颜色变化如图所示:特性:与氢氟酸(HF)反应:(2)与同主族上、下元素相比较,依据同主族元素性质的递变规律推测元素的性质。原子结构原子结构示意图示意图最高最高正价正价最低最低负价负价元素元素类别类别得电子得电子能力能力_元素元素较较_+4+4-4-
7、4非金属非金属弱弱(2)(2)性质预测。性质预测。硅及其化合硅及其化合物的化学式物的化学式化学性质预测化学性质预测预测依据预测依据SiSi化学性质不活泼化学性质不活泼,但但是在一定条件下能是在一定条件下能与与_等发生化学等发生化学反应反应,由于其性质由于其性质的特殊性的特殊性,可能还可能还具有独特的性质具有独特的性质与碳元素同与碳元素同主族主族,与与_单质具有相单质具有相似的化学性质似的化学性质氧气氧气碳碳硅及其化合硅及其化合物的化学式物的化学式化学性质预测化学性质预测预测依据预测依据SiOSiO2 2具有具有_氧化物氧化物的通性的通性,能与碱、能与碱、碱性氧化物等发生碱性氧化物等发生反应反应
8、,可能也具有可能也具有一定的特性一定的特性与碳元素同主与碳元素同主族族,与与_具有具有相似的化学相似的化学性质性质H H2 2SiOSiO3 3具有酸的性质具有酸的性质,能能与碱反应与碱反应,但酸性较但酸性较弱弱,酸性酸性_碳酸碳酸同主族元素性质的相同主族元素性质的相似性和递变规律似性和递变规律酸性酸性COCO2 2弱于弱于2.2.化学性质验证化学性质验证(1)(1)单质硅的化学性质单质硅的化学性质常温下常温下,硅的化学性质不活泼硅的化学性质不活泼,只与只与F F2 2、HFHF、强碱、强碱(如如NaOH)NaOH)溶液溶液反应。反应。Si+_FSi+_F2 2=_,=_,Si+_HF=_,S
9、i+_HF=_,Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=_O=_。2 2SiFSiF4 44 4SiFSiF4 4+2H+2H2 2NaNa2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2加热条件下和某些非金属单质加热条件下和某些非金属单质(如如O O2 2、ClCl2 2)发生发生反应反应。Si+OSi+O2 2 _ _。SiOSiO2 2【巧判断巧判断】(1)(1)因为硅的化学性质不活泼因为硅的化学性质不活泼,所以在自然界中有游离所以在自然界中有游离态的硅存在。态的硅存在。()提示提示:。硅的化学性质虽然不活泼。硅的化学性质虽然不活泼,但是在自然界中但是在自然界中硅元素全部以化合态的形
10、式存在。硅元素全部以化合态的形式存在。(2)(2)硅单质不与任何酸发生化学反应。硅单质不与任何酸发生化学反应。()提示提示:。硅可以与氢氟酸发生化学反应。硅可以与氢氟酸发生化学反应。(2)SiO(2)SiO2 2的化学性质的化学性质具有具有酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性:a.a.常温下常温下SiOSiO2 2与强碱溶液反应生成盐和水与强碱溶液反应生成盐和水:SiOSiO2 2+2NaOH=_;+2NaOH=_;NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O Ob.b.高温下高温下SiOSiO2 2与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐:SiOSiO2 2+CaO _+CaO _。弱氧
11、化性弱氧化性:SiO:SiO2 2+2C _+2C _。特性特性:与氢氟酸与氢氟酸(HF)(HF)反应反应:SiOSiO2 2+_HF=_+_HF=_。此反应常被用来刻蚀此反应常被用来刻蚀_。=高温高温=高温高温CaSiOCaSiO3 3Si(Si(粗粗)+2CO)+2CO4 4SiFSiF4 4+2H+2H2 2O O玻璃玻璃【巧判断巧判断】(1)SiO(1)SiO2 2是酸性氧化物是酸性氧化物,所以所以SiOSiO2 2能与能与H H2 2O O反应生成硅酸反应生成硅酸。()提示提示:。SiOSiO2 2虽然是酸性氧化物虽然是酸性氧化物,但是不与但是不与H H2 2O O反应生反应生成硅酸
12、。成硅酸。(2)(2)因为因为SiOSiO2 2能导电能导电,所以所以SiOSiO2 2能用于制造光导纤维。能用于制造光导纤维。()提示提示:。SiOSiO2 2不能导电。不能导电。(3)H(3)H2 2SiOSiO3 3的化学性质。的化学性质。H H2 2SiOSiO3 3是一种弱酸是一种弱酸,具有酸的性质具有酸的性质,但是酸性比碳酸但是酸性比碳酸的弱的弱。验证验证:Na:Na2 2SiOSiO3 3+_=_+Na+_=_+Na2 2COCO3 3。COCO2 2+H+H2 2O OH H2 2SiOSiO3 3【微思考微思考】非金属性硅比碳弱非金属性硅比碳弱,你还能用什么方式进行证明你还能
13、用什么方式进行证明?提示提示:可以用气态氢化物的稳定性进行验证可以用气态氢化物的稳定性进行验证,其中硅烷其中硅烷的稳定性不如甲烷的稳定性强。的稳定性不如甲烷的稳定性强。【情境情境思考思考】“玛瑙玛瑙”早期被书写成早期被书写成“马脑马脑”。因。因“色如马脑色如马脑,故从故从彼名彼名”。自佛经传入中国后。自佛经传入中国后,翻译人员考虑到翻译人员考虑到“马脑马脑”属玉石类属玉石类,于是巧妙地译成于是巧妙地译成“玛瑙玛瑙”。玛瑙的主要成分为二氧化硅玛瑙的主要成分为二氧化硅,由于其与水化二氧化硅由于其与水化二氧化硅(硅酸硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属,颜色可颜
14、色可从极淡色到暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸。从极淡色到暗色。想一想如何由二氧化硅制取硅酸。提示提示:二氧化硅不与水反应二氧化硅不与水反应,故应先与碱故应先与碱(如如NaOHNaOH溶液溶液)反应生成硅酸盐反应生成硅酸盐,再与酸再与酸(如盐酸如盐酸)反应生成硅酸。反应生成硅酸。二、元素周期表的应用二、元素周期表的应用1.1.科学预测科学预测根据元素在周期表中的位置根据元素在周期表中的位置,推测元素的原子结构推测元素的原子结构,预预测其主要性质测其主要性质,为研究物质结构、发现新元素、合成新为研究物质结构、发现新元素、合成新物质等提供许多有价值的指导。物质等提供许多有价值的指导。2.2.在生
15、产生活中的应用在生产生活中的应用利用元素周期表寻找新材料。利用元素周期表寻找新材料。将下面左右两侧对应内容连线将下面左右两侧对应内容连线:【情境思考情境思考】人工合成氨是科学史上的里程碑之一。一人工合成氨是科学史上的里程碑之一。一百多年来百多年来,工业合成氨需要高温高压的苛刻条件工业合成氨需要高温高压的苛刻条件,而自然而自然界的生物固氮是在常温常压下进行的。因此高效的人工界的生物固氮是在常温常压下进行的。因此高效的人工模拟生物固氮成为催化科学领域的圣杯。模拟生物固氮成为催化科学领域的圣杯。若要研制新型的高效催化剂若要研制新型的高效催化剂,应该在元素周期表的什么应该在元素周期表的什么位置寻找合适
16、的元素位置寻找合适的元素?提示提示:在元素周期表中的过渡元素部分寻找合适的催化在元素周期表中的过渡元素部分寻找合适的催化剂。剂。知识点一硅及其化合物的特性知识点一硅及其化合物的特性【重点释疑重点释疑】1.1.硅的特性硅的特性(1)(1)一般情况下一般情况下,非金属单质熔、沸点低非金属单质熔、沸点低,硬度小硬度小,但晶但晶体硅熔、沸点高体硅熔、沸点高,硬度大硬度大;非金属单质一般不导电非金属单质一般不导电,但但SiSi为半导体为半导体,有一定的导电能力。有一定的导电能力。(2)(2)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应非金属单质一般不跟非氧化性酸反应,但但SiSi却能却能与与HFHF反应反应:Si+
17、4HF=SiF:Si+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2。(3)Si(3)Si的还原性大于的还原性大于C,C,但但C C却能在高温下还原出却能在高温下还原出Si:Si:SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO。=高温高温(4)(4)非金属单质跟碱液的作用一般非金属单质既作氧化非金属单质跟碱液的作用一般非金属单质既作氧化剂又作还原剂剂又作还原剂,且无且无H H2 2放出放出,但但SiSi与碱液与碱液(如如NaOHNaOH溶液溶液)反应只作还原剂反应只作还原剂,且放出且放出H H2 2:Si+2NaOH+H:Si+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+
18、2H+2H2 2。2.2.硅的化合物的特性硅的化合物的特性(1)SiO(1)SiO2 2是是H H2 2SiOSiO3 3的酸酐的酸酐,但它不溶于水但它不溶于水,不能直接用它不能直接用它与水反应来制取与水反应来制取H H2 2SiOSiO3 3。(2)(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但但SiOSiO2 2的却很的却很高。高。(3)(3)酸性氧化物一般不与酸作用酸性氧化物一般不与酸作用,但但SiOSiO2 2能跟能跟HFHF作用作用:SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O。锗化氢(GeH4)稳定性很强酸溶胶脱水,生成多
19、孔硅胶:H2SiO3 H2O+SiO2。下列叙述正确的是()第A族,从上到下,非金属性逐渐减弱,所以H2Te不稳定。(2)气态氢化物的稳定性。第1章原子结构元素周期律Tl(OH)3是两性氢氧化物下列关于锂的叙述不正确的是()114号元素位于第7周期第A族,因此其最外层电子数为4,故A项错误。氢氧化锶Sr(OH)2比氢氧化钙的碱性强锗是一种金属性很强的元素硅胶和石英的主要成分都是SiO2,前者是结构疏松的SiO2,后者是结构致密的SiO2。【思维建模】推测元素性质的流程如下:Si+_F2=_,若要研制新型的高效催化剂,应该在元素周期表的什么位置寻找合适的元素?古诗云:“唯有儿时不可忘,持艾簪蒲额
20、头王。(2)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的却很下列关于SiO2和CO2的说法中,正确的是()提示:在元素周期表中的过渡元素部分寻找合适的催化剂。(2019潍坊高一检测)近年来,我国在超导研究方面居世界领先地位,铊(Tl)是超导体的组成成分之一,铊位于第六周期A族。下列说法错误的是()【思维建模】解答元素推断题的常见思路为:砹(At)的氢化物不稳定(4)H(4)H2 2COCO3 3的酸性大于的酸性大于H H2 2SiOSiO3 3,所以有所以有NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O=H=H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO3 3,但
21、在高温下但在高温下NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2也能发生也能发生,原因是原因是COCO2 2是低沸点、易挥发是低沸点、易挥发的气体的气体,SiO,SiO2 2是高沸点、难挥发的固体。是高沸点、难挥发的固体。(5)(5)无机酸一般易溶于水无机酸一般易溶于水,但但H H2 2SiOSiO3 3却难溶于水。且易分却难溶于水。且易分解解:H:H2 2SiOSiO3 3 SiO SiO2 2+H+H2 2O O。=高温高温【易错提醒易错提醒】SiOSiO2 2和和COCO2 2的物理性质差别很大的物理性质差别很大,是由于二是由于二者
22、结构上的差别造成的。者结构上的差别造成的。SiOSiO2 2是立体网状结构的晶体是立体网状结构的晶体,不存在不存在SiOSiO2 2分子分子,而而COCO2 2是由碳、氧原子结合成的分子是由碳、氧原子结合成的分子,微粒间的作用力远小于微粒间的作用力远小于SiOSiO2 2。这样的结构差异也决定了这样的结构差异也决定了COCO2 2和和SiOSiO2 2的化学性质有很大的化学性质有很大的不同。虽然两者都是酸性氧化物的不同。虽然两者都是酸性氧化物,但由于结构的稳定但由于结构的稳定性性,SiO,SiO2 2不能像不能像COCO2 2那样在水溶液中和气体状态时与许多那样在水溶液中和气体状态时与许多物质
23、发生反应。物质发生反应。【思考思考讨论讨论】(1)(1)将少量将少量COCO2 2通入通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液会生成白色沉淀溶液会生成白色沉淀,写出相写出相关的化学方程式关的化学方程式,并比较碳酸和硅酸的强弱。并比较碳酸和硅酸的强弱。提示提示:反应方程式为反应方程式为H H2 2O+COO+CO2 2+Na+Na2 2SiOSiO3 3=Na=Na2 2COCO3 3+H H2 2SiOSiO3 3,说明硅酸的酸性比碳酸的还弱。说明硅酸的酸性比碳酸的还弱。(2)(2)根据反应根据反应SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3 CO CO2 2+Na+Na2 2SiOSi
24、O3 3,能判断硅能判断硅酸的酸性比碳酸强吗酸的酸性比碳酸强吗?为什么为什么?=高温高温提示提示:不能。不能。“强酸制弱酸强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应一般用于水溶液中的反应。该反应由。该反应由SiOSiO2 2生成生成COCO2 2是在高温下进行的是在高温下进行的,不是在水溶不是在水溶液环境中进行的。反应能发生是因为产物液环境中进行的。反应能发生是因为产物COCO2 2是气态能是气态能脱离反应体系脱离反应体系,使反应正向进行。使反应正向进行。【案例示范案例示范】【典例典例】(2019(2019银川高一检测银川高一检测)下列有关说法中正确下列有关说法中正确的是的是()A.A.硅是非金属元素
25、硅是非金属元素,与任何酸都不发生反应与任何酸都不发生反应B.SiOB.SiO2 2溶于水生成硅酸溶于水生成硅酸,其水溶液显酸性其水溶液显酸性C.C.硅的性质很稳定硅的性质很稳定,但在自然界中不存在游离态但在自然界中不存在游离态D.D.二氧化硅是酸性氧化物二氧化硅是酸性氧化物,可以与碱反应可以与碱反应,但是不能与但是不能与酸反应酸反应【解题指南解题指南】解答本题注意以下两点解答本题注意以下两点:(1)(1)硅与二氧化硅性质都比较稳定硅与二氧化硅性质都比较稳定,除氢氟酸之外除氢氟酸之外,一般一般不与酸反应不与酸反应;(2)(2)酸性氧化物是指能与碱反应只生成盐和水的氧化物酸性氧化物是指能与碱反应只
26、生成盐和水的氧化物,不一定与水反应。不一定与水反应。【解析解析】选选C C。硅在常温下可以与氢氟酸反应。硅在常温下可以与氢氟酸反应,A,A项错误项错误;SiO;SiO2 2不溶于水不溶于水,也不能与水反应也不能与水反应,所以所以B B错误错误;自然界中自然界中没有游离态的硅没有游离态的硅,化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅化合态的硅几乎全部是二氧化硅和硅酸盐酸盐,C,C项正确项正确;SiO;SiO2 2是酸性氧化物是酸性氧化物,但是可以与氢氟酸但是可以与氢氟酸反应反应,D,D错误。错误。【母题追问母题追问】上题上题C C中中,如何制备单质硅如何制备单质硅?制得的硅中可制得的硅中可能含有哪些杂质能
27、含有哪些杂质?如何提纯如何提纯?提示提示:工业上一般用焦炭还原二氧化硅制得粗硅工业上一般用焦炭还原二氧化硅制得粗硅,粗硅粗硅中可能含有碳单质以及二氧化硅中可能含有碳单质以及二氧化硅,接着让硅与氯气反应接着让硅与氯气反应,生成四氯化硅液体生成四氯化硅液体,过滤过滤,除去其中的固体杂质除去其中的固体杂质,然后然后用氢气还原所得到的四氯化硅用氢气还原所得到的四氯化硅,便得到纯净的硅。便得到纯净的硅。【迁移迁移应用应用】1.20191.2019年年,华为推出了麒麟华为推出了麒麟985985芯片芯片,用于新一代用于新一代5G5G智能智能手机。芯片是通过专门的工艺可以在硅晶片上刻蚀出手机。芯片是通过专门的
28、工艺可以在硅晶片上刻蚀出数以百万计的晶体管数以百万计的晶体管,被广泛应用于集成电路的制造。被广泛应用于集成电路的制造。对硅芯片技术的掌握已经成为国家经济与技术发展的对硅芯片技术的掌握已经成为国家经济与技术发展的重要力量。下列说法正确的是重要力量。下列说法正确的是()A.A.硅的化学性质很稳定硅的化学性质很稳定,常温下不能与其他物质发生反常温下不能与其他物质发生反应应B.B.硅在自然界中的含量很大硅在自然界中的含量很大,自然界中存在大量的单质自然界中存在大量的单质硅硅C.C.高纯度的硅被用于制作计算机芯片高纯度的硅被用于制作计算机芯片D.D.高纯度的硅常被用来制造光导纤维高纯度的硅常被用来制造光
29、导纤维【解析解析】选选C C。硅的化学性质很稳定。硅的化学性质很稳定,但在常温下能与但在常温下能与强碱溶液、强碱溶液、HFHF、F F2 2等反应等反应,A,A不正确不正确;自然界中硅以化合自然界中硅以化合态形式存在态形式存在,没有单质硅没有单质硅,B,B不正确不正确;SiO;SiO2 2用于制造光导用于制造光导纤维纤维,而不是而不是Si,DSi,D不正确。不正确。2.(20192.(2019淮北高一检测淮北高一检测)2018)2018世界光纤光缆大会于世界光纤光缆大会于1111月月5 57 7日在杭州召开。光缆的主要成分为日在杭州召开。光缆的主要成分为SiOSiO2 2。碳和。碳和硅均为第硅
30、均为第AA族的元素族的元素,二者性质既有一定的相似性又二者性质既有一定的相似性又有一定的递变性。下列关于有一定的递变性。下列关于SiOSiO2 2和和COCO2 2的说法中的说法中,正确的正确的是是()A.COA.CO2 2与与SiOSiO2 2都能跟都能跟H H2 2O O反应生成相应的酸反应生成相应的酸B.SiOB.SiO2 2与与COCO2 2都不能与酸反应都不能与酸反应C.SiOC.SiO2 2与与COCO2 2(干冰干冰)都能够与氢氧化钠溶液反应都能够与氢氧化钠溶液反应D.D.水晶的主要成分是水晶的主要成分是SiCSiC【解析解析】选选C C。A A项项,CO,CO2 2与水反应与水
31、反应,SiO,SiO2 2不与水反应不与水反应,也不也不溶于水溶于水;B;B项项,SiO,SiO2 2为酸性氧化物为酸性氧化物,能与能与HFHF反应反应,但但COCO2 2不不与酸反应与酸反应;C;C项项,SiO,SiO2 2、COCO2 2均能与均能与NaOHNaOH溶液反应溶液反应:SiO:SiO2 2+2NaOH=Na2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O,COO,CO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O;DO;D项项,水晶是纯净的水晶是纯净的SiOSiO2 2,SiC,SiC俗称金刚砂。俗称金刚砂。【补偿训练补偿训练】(201
32、9(2019泉州高一检测泉州高一检测)现有下列五个转化现有下列五个转化,其中不可其中不可能通过一步反应实现的是能通过一步反应实现的是()SiOSiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3 CuSOCuSO4 4CuClCuCl2 2SiOSiO2 2HH2 2SiOSiO3 3 CuOCu(OH)CuOCu(OH)2 2NaNa2 2O O2 2NaOHNaOHA.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选B B。SiOSiO2 2 Na Na2 2SiOSiO3 3,CuSO,CuSO4 4 CuClCuCl2 2,Na,Na2 2O O2 2 NaOH NaOH。【素养提升素养提升】在食
33、品或者鞋子等包装盒中往往会加入变色硅胶的包在食品或者鞋子等包装盒中往往会加入变色硅胶的包装袋装袋,以防商品受潮。变色硅胶吸水前后的颜色变化如以防商品受潮。变色硅胶吸水前后的颜色变化如图所示图所示:硅胶和石英的主要成分都是硅胶和石英的主要成分都是SiOSiO2 2,前者是结构疏松的前者是结构疏松的SiOSiO2 2,后者是结构致密的后者是结构致密的SiOSiO2 2。二者成分相同。二者成分相同,结构不同结构不同,化学性质相同化学性质相同,物理性质上表现出差别物理性质上表现出差别,具有不同的用具有不同的用途。由石英制取硅胶途。由石英制取硅胶,经历以下三步经历以下三步,试写出每步反应试写出每步反应的
34、化学方程式。的化学方程式。(1)(1)用用NaOH(aq)NaOH(aq)溶解石英溶解石英,则溶解过程中石英发生了哪则溶解过程中石英发生了哪些反应些反应?提示提示:石英主要成分是酸性氧化物石英主要成分是酸性氧化物SiOSiO2 2,与碱反应生成与碱反应生成盐和水盐和水:2NaOH+SiO:2NaOH+SiO2 2=NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O (2)(2)过滤过滤,向滤液中加入盐酸向滤液中加入盐酸,至沉淀不再产生至沉淀不再产生,此过程此过程中发生了哪些反应中发生了哪些反应?提示提示:过滤过滤,除去石英中的杂质除去石英中的杂质,得滤液为得滤液为NaNa2 2SiOSiO3
35、 3(aq),(aq),硅酸是弱酸硅酸是弱酸,Na,Na2 2SiOSiO3 3与盐酸发生复分解反应与盐酸发生复分解反应:NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl+2HCl=2NaCl+H2NaCl+H2 2SiOSiO3 3。(3)(3)微热微热,浓缩硅酸溶液浓缩硅酸溶液,加热蒸干溶液加热蒸干溶液,并使固体完全并使固体完全分解分解,加热蒸干后固体物质的成分是什么加热蒸干后固体物质的成分是什么?中间发生了中间发生了什么变化什么变化?提示提示:微热微热,H,H2 2SiOSiO3 3(aq)(aq)浓缩浓缩,H,H2 2SiOSiO3 3聚合为胶体聚合为胶体,加热硅加热硅酸溶胶脱水酸溶胶脱水,
36、生成多孔硅胶生成多孔硅胶:H:H2 2SiOSiO3 3 H H2 2O+SiOO+SiO2 2。知识点二知识点二“预测元素性质预测元素性质”的基本方法的基本方法【重点释疑重点释疑】1.1.由原子序数确定元素位置的规律由原子序数确定元素位置的规律只要记住了稀有气体元素的原子序数只要记住了稀有气体元素的原子序数(He2(He2、Ne10Ne10、Ar18Ar18、Kr36Kr36、Xe54Xe54、Rn86),Rn86),就可由主族元就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。素的原子序数推出主族元素的位置。(1)(1)若比相应的稀有气体元素多若比相应的稀有气体元素多1 1或或2,2,则应处在下
37、周期则应处在下周期的第的第AA族或第族或第AA族族,如如8888号元素号元素:88-86=2,:88-86=2,则应在第则应在第七周期第七周期第AA族族;(2)(2)若比相应的稀有气体元素少若比相应的稀有气体元素少1 15 5时时,则应处在同周则应处在同周期的第期的第AA族第族第AA族族,如如8484号元素应在第六周期第号元素应在第六周期第AA族族;(3)(3)若预测新元素若预测新元素,可与未发现的稀有气体元素可与未发现的稀有气体元素(118(118号号)比较比较,按上述方法推测知按上述方法推测知:114:114号元素应为第七周期第号元素应为第七周期第AA族。族。2.2.性质与位置互推问题是解
38、题的关键性质与位置互推问题是解题的关键熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律律,主要包括主要包括:(1)(1)元素的金属性、非金属性。元素的金属性、非金属性。(2)(2)气态氢化物的稳定性。气态氢化物的稳定性。(3)(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。最高价氧化物对应水化物的酸碱性。(4)(4)金属与金属与H H2 2O O或酸反应的难易程度。或酸反应的难易程度。3.3.结构和性质的互推问题是解题的要素结构和性质的互推问题是解题的要素(1)(1)最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要
39、原因。主要原因。(2)(2)原子半径决定了元素单质的性质原子半径决定了元素单质的性质;离子半径决定了离子半径决定了元素组成化合物的性质。元素组成化合物的性质。(3)(3)同主族元素最外层电子数相同同主族元素最外层电子数相同,性质相似。性质相似。【思考思考讨论讨论】(1)(1)已知已知,S,S和和SeSe同主族同主族,试比较试比较H H2 2SOSO4 4和和H H2 2SeOSeO4 4哪者酸哪者酸性更强性更强?提示提示:因为因为S S、SeSe同主族同主族,自上至下自上至下,元素的非金属性元素的非金属性减弱减弱,最高价氧化物对应的水化物酸性减弱最高价氧化物对应的水化物酸性减弱,故酸性故酸性:
40、H:H2 2SOSO4 4HH2 2SeOSeO4 4。(2)(2)根据元素周期律可以推知根据元素周期律可以推知Ba(OH)Ba(OH)2 2和和Ca(OH)Ca(OH)2 2哪者碱哪者碱性更强性更强?提示提示:在元素周期表中在元素周期表中,Ba,Ba和和CaCa位于同一主族位于同一主族,且且BaBa位于位于CaCa的下方的下方,故碱性故碱性:Ca(OH):Ca(OH)2 2Ba(OH)AB;:CAB;金属性金属性:CAB;:CAB;非金属性非金属性:BAC:BAC。【迁移迁移应用应用】1.1.根据下列元素在元素周期表中的位置预测物质的性根据下列元素在元素周期表中的位置预测物质的性质质,对下列
41、物质的认识错误的是对下列物质的认识错误的是()A.A.铍铍(Be)(Be)的原子失电子能力比镁弱的原子失电子能力比镁弱B.B.砹砹(At)(At)的氢化物不稳定的氢化物不稳定C.C.硒硒(Se)(Se)化氢比硫化氢稳定化氢比硫化氢稳定D.D.氢氧化锶氢氧化锶Sr(OH)Sr(OH)2 2 比氢氧化钙的碱性强比氢氧化钙的碱性强【解析解析】选选C C。硒。硒(Se)(Se)和硫是同主族元素和硫是同主族元素,硫非金属性硫非金属性强强,氢化物的稳定性强。氢化物的稳定性强。2.2.科学家根据元素周期律和原子结构理论预测科学家根据元素周期律和原子结构理论预测,原子序原子序数为数为114114的元素位于第的
42、元素位于第7 7周期周期AA族族,称为类铅元素。下称为类铅元素。下面关于它的原子结构和性质预测正确的是面关于它的原子结构和性质预测正确的是()A.A.类铅元素原子的最外层电子数为类铅元素原子的最外层电子数为6 6B.B.其常见价态为其常见价态为+4+4、-4-4C.C.它的金属性比铅强它的金属性比铅强D.D.它的原子半径比铅小它的原子半径比铅小【解析解析】选选C C。114114号元素位于第号元素位于第7 7周期第周期第AA族族,因此其因此其最外层电子数为最外层电子数为4,4,故故A A项错误。因同主族从上到下项错误。因同主族从上到下,金金属性逐渐增强属性逐渐增强,原子半径逐渐增大原子半径逐渐
43、增大,故故114114号类铅元素是号类铅元素是一种典型的金属元素一种典型的金属元素,且其金属性比铅强且其金属性比铅强,原子半径比原子半径比铅大铅大,故故C C项正确项正确,D,D项错误项错误;金属元素没有负化合价金属元素没有负化合价,故故B B项错误。项错误。【补偿训练补偿训练】(2019(2019洛阳高一检测洛阳高一检测)某主族元素某主族元素R R的最高正化合价与的最高正化合价与最低负化合价的代数和为最低负化合价的代数和为4,4,由此可以判断由此可以判断 ()A.RA.R一定是第一定是第4 4周期元素周期元素B.RB.R一定是一定是AA族元素族元素C.RC.R的气态氢化物比同周期其他元素气态
44、氢化物稳定的气态氢化物比同周期其他元素气态氢化物稳定D.RD.R的气态氢化物化学式为的气态氢化物化学式为H H2 2R R【解析解析】选选D D。根据最高正化合价与最低负化合价的代。根据最高正化合价与最低负化合价的代数和为数和为4,4,推出推出R R最高正化合价为最高正化合价为+6,+6,是是AA族元素族元素,但不但不能确定其周期数能确定其周期数;其气态氢化物可表示为其气态氢化物可表示为H H2 2R,R,其稳定性其稳定性比同周期的比同周期的AA族的小。族的小。【素养提升素养提升】镓是镓是18711871年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的曾预言
45、的“类铝类铝”元素。镓的原子序数为元素。镓的原子序数为31,31,属属AA族族。镓的熔点为。镓的熔点为29.78,29.78,沸点高达沸点高达2 403 2 403。镓有过冷。镓有过冷现象现象(即冷至熔点下不凝固即冷至熔点下不凝固),),它可过冷到它可过冷到-120-120。由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述不正确的由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述不正确的是是_。镓是制造高温温度计的上佳材料镓是制造高温温度计的上佳材料镓能溶于强酸和强碱中镓能溶于强酸和强碱中镓与锌、锡、铟等金属制成的合金镓与锌、锡、铟等金属制成的合金,可用在自动救火可用在自动救火的水龙头中的水龙头中近年来镓成为电子工
46、业的新宠近年来镓成为电子工业的新宠,其主要用途是制造半其主要用途是制造半导体材料导体材料,被誉为被誉为“半导体家族的新成员半导体家族的新成员”,这是利用这是利用了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质【提示提示】。镓的熔点为。镓的熔点为29.78,29.78,沸点高达沸点高达2 403;2 403;镓有过冷现象镓有过冷现象(即冷至熔点下不凝固即冷至熔点下不凝固),),它可过冷到它可过冷到-120,-120,因此正确。铝能溶于强酸和强碱中因此正确。铝能溶于强酸和强碱中,铝是铝是电的良导体而不是半导体电的良导体而不是半导体,镓是镓是“类铝类铝”元素元素,所以镓所
47、以镓能溶于强酸和强碱中能溶于强酸和强碱中,镓是电的良导体而不是半导体镓是电的良导体而不是半导体,即正确即正确,不正确。不正确。知识点三元素知识点三元素“位位构构性性”三者之间的关系三者之间的关系【重点释疑重点释疑】同一元素的同一元素的“位置、结构、性质位置、结构、性质”之间的关系可表示之间的关系可表示如下如下:应用应用“位置、结构、性质位置、结构、性质”三者之间的关系解答问题三者之间的关系解答问题时要注意以下几个方面时要注意以下几个方面:1.1.元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系元素的原子结构与元素在周期表中位置的关系2.2.原子结构与元素性质的关系原子结构与元素性质的关系3.3.元素性
48、质与元素在周期表中位置的关系元素性质与元素在周期表中位置的关系【易错提醒易错提醒】元素推断的思路分析元素推断的思路分析【思考思考讨论讨论】(1)(1)什么元素什么元素(放射性元素除外放射性元素除外)的金属性最强的金属性最强?什么元什么元素的非金属性最强素的非金属性最强?分别位于元素周期表中的什么位置分别位于元素周期表中的什么位置?提示提示:铯的金属性最强铯的金属性最强,氟的非金属性最强氟的非金属性最强,分别位于元分别位于元素周期表的左下角和右上角。素周期表的左下角和右上角。(2)(2)如果已知如果已知X X、Y Y为周期表中相邻的两元素为周期表中相邻的两元素,且它们的且它们的最高价氧化物对应水
49、化物的酸性强弱为最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为XY,XY,能否确定能否确定它们的相对位置它们的相对位置?提示提示:可根据元素非金属性的变化规律确定它们的相对可根据元素非金属性的变化规律确定它们的相对位置。由已知条件可确定非金属性为位置。由已知条件可确定非金属性为XY,XY,所以所以,如果它如果它们同周期们同周期,则则X X在在Y Y的右面的右面;如果它们同主族如果它们同主族,则则X X在在Y Y的上的上面。面。【案例示范案例示范】【典例典例】(2019(2019全国卷全国卷)今年是门捷列夫发现元素今年是门捷列夫发现元素周期律周期律150150周年。如表是元素周期表的一部分周年。如表是元素周
50、期表的一部分,W,W、X X、Y Y、Z Z为短周期主族元素为短周期主族元素,W,W与与X X的最高化合价之和为的最高化合价之和为8 8。下。下列说法错误的是列说法错误的是()A.A.原子半径原子半径:WX:WXB.B.常温常压下常温常压下,Y,Y单质为固态单质为固态C.C.气态氢化物热稳定性气态氢化物热稳定性:ZW:ZWD.XD.X的最高价氧化物的水化物是强碱的最高价氧化物的水化物是强碱【思维建模思维建模】解答元素推断题的常见思路为解答元素推断题的常见思路为:【解析解析】选选D D。主族元素的最高化合价与最外层电子数。主族元素的最高化合价与最外层电子数相等相等,由由“W W与与X X的最高化
