考点34元素的金属性和非金属性的变化规律

考点34 元素的金属性和非金属性的变化规律
【知识梳理】
一、元素的金属性变化规律 1．判断元素金属性强弱的方法
①比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢的难易程度。

置换反应越容易发生，元素原子的失电子能力越强，元素的金属性越强。

①比较元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。

一般来说，碱性越强，元素原子失电子的能力越强，元素的金属性越强。

2．钠、镁、铝与水或酸反应的实验探究
实验内容
实验现象及方程式 实验结论
将一小块钠放入滴有酚酞冷水的小烧杯中 常温下，反应剧烈，酚酞变红色
金属失电子的能力，即金属性：Na>Mg>Al
将除去氧化膜的镁条、铝片分别放入滴有酚酞冷水的试管，然后加热试管
①镁与水：常温下，没有明显的变化；加热，反应缓慢，酚酞变浅红色，化学方程式Mg ＋2H 2O =====①
Mg(OH)2↓＋H 2↑
①铝与冷水、热水看不到明显的变化
将除去氧化膜的镁条、铝片分别放入盛有少量稀盐酸的试管
①镁与稀盐酸：反应剧烈，生成大量气体，离子方程式：Mg ＋2H ＋
===Mg 2＋
＋H 2↑
①铝与稀盐酸：反应较剧烈，生成气体，离子方程式：2Al ＋6H ＋
===2Al 3＋
＋3H 2↑
3．探究NaOH 、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性强弱 ①实验操作
实验操作
沉淀溶解情况
沉淀逐渐溶解 沉淀逐渐溶解 沉淀溶解 沉淀不溶解
相关反应方程式
Al(OH)3＋3HCl ===AlCl 3＋3H 2O
Al(OH)3＋NaOH ===NaAlO 2＋2H 2O
Mg(OH)2＋2HCl === MgCl 2＋2H 2O
实验结论 NaOH 是强碱，Mg(OH)2是中强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，三者的
二、元素的非金属性变化规律
1．判断元素非金属性强弱的方法
①比较元素的单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性。

一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。

①比较元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。

一般来说，酸性越强，元素原子得电子的能力越强，非金属性越强。

2．硅、磷、硫、氯元素的非金属性强弱比较
元素原子核外电子层数相同时，随着核电荷数逐渐增加，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)，这种原子结构的变化，使原子核对最外层电子的吸引能力逐渐增强，元素原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

4．金属性强弱的比较，是比较原子失去电子的难易，而不是失去电子的多少。

如化学反应中，Na失去一个电子，而Al失去三个电子，但Na的金属性比Al强。

难失电子的原子，不一定得电子一定容易，如稀有气体原子难失电子，也难得电子。

不一定所有的非金属元素都有最高价含氧酸，氧元素和氟元素没有最高价含氧酸。

由H2SO4的酸性大于HClO的酸性，不可以推断S的非金属性大于Cl的非金属性，因为HClO不是Cl元素最高价氧化物对应的水化物，无法判断两者的非金属性强弱。

5．元素周期律：随着元素核电荷数的递增，元素的原子半径(稀有气体元素除外)、元素的主要化合价(最高化合价和最低化合价)、元素的金属性和非金属性均呈现周期性变化。

元素的性质随着元素核电荷数的递增呈现周期性变化的规律叫作元素周期律，元素原子核外电子
排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。

【对点例题】
例1．(2023·重庆巴蜀中学期中)下列各组中化合物的性质比较，不正确的是( ) A ．酸性：HClO 4＞HBrO 4＞HIO 4 B ．碱性：NaOH ＞Mg(OH)2＞Al(OH)3 C ．稳定性：PH 3＞H 2S ＞HCl D ．非金属性：F ＞O 【答案】 C
【解析】 元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，非金属性：Cl ＞Br ＞I ，则酸性：HClO 4＞HBrO 4＞HIO 4，A 项正确；元素金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强，金属性：Na ＞Mg ＞Al ，碱性：NaOH ＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，B 项正确；元素非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，非金属性：Cl ＞S ＞P ，稳定性：HCl ＞H 2S ＞PH 3，C 项错误；从左到右，非金属性逐渐增强，非金属性：F ＞O ，D 项正确。

例2．镓(31Ga)与K 位于元素周期表中同一周期，下列关于Ga 的说法不正确．．．的是 A ．质子数为31
B ．原子半径比K 的大
C ．位于元素周期表第①A 族
D ．3Ga(OH)的碱性比3Al(OH)强
【答案】B
【解析】A ．镓的质子数为31，A 项正确；
B ．同一周期原子序数越大半径越小，故K 的原子半径比镓大，B 项错误；
C ．Ga 位于元素周期表第①A 族，C 项正确；
D ．同主族金属元素，原子序数越大，金属性越强，元素对应的最高价水化物的碱性越强，故3Ga(OH)的碱性比3Al(OH)强，D 项正确； 答案选B 。

【达标检测】
1．（2023春·广东惠州·高一校联考阶段练习）下列有关性质的比较能用元素周期律解释的是 A ．酸性：HCl ＞H 2SO 3 B ．沸点：H 2O ＞H 2S
C ．碱性：NaOH ＞Mg(OH)2
D ．热稳定性：Na 2CO 3＞NaHCO 3
【答案】C
【解析】A ．元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，无氧酸的酸性和元素的非金属性无关，所以酸性HCl>H 2SO 3不能用元素周期律解释，故A 不选； B ．水分子间可以形成氢键，H 2S 分子间作用力为范德华力，氢键比化学键弱，但比范德华力强，氢键会使物质的沸点升高，所以H 2O 沸点高于H 2S ，不能用元素周期律解释，故B 不选；
C ．元素的金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性：Na>Mg ，则碱性：NaOH>Mg(OH)2，能用元素周期律解释，故C 选；
D ．碳酸氢盐易分解，碳酸盐难分解，所以热稳定性：Na 2CO 3>NaHCO 3，不能用元素周期
律解释，故D 不选； 答案为：C 。

2．（2023春·山东青岛·高一青岛二中校考期中）下列关于元素周期表及周期律的叙述中错误的有
①按22F I →的顺序，单质氧化性逐渐减弱，故前面的卤素单质可将后面的卤素从它们的盐溶液里置换出来
①研制农药通常考虑元素周期表过渡元素 ①碲化氢(2H Te )是无色、有毒，比2H S 稳定的气体
①①A 族元素(除H 外)全部是金属元素，第①A 族位于元素周期表第13纵列 ①元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素 ①Sr 位于①A 族，推测()2Sr OH 为强碱，3SrCO 高温下能分解 A ．3个 B ．4个
C ．5个
D ．6个
【答案】B
【解析】①按22F I →的顺序，单质氧化性逐渐减弱，但单质氟的活泼性很强，极易和水反应，故其单质不能将后面的卤素从它们的盐溶液里置换出来，①错误； ①研制农药通常考虑元素周期表中非金属元素部分，①错误；
①同主族从上到下非金属性逐渐减弱，所以碲化氢(2H Te )的稳定性比2H S 的稳定性弱，①错误；
①①A 族元素(除H 外)全部是金属元素，第①A 族位于元素周期表第13纵列，①正确； ①元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素常用作半导体材料，副族和第①族元素构成过渡元素，①错误；
①Sr 位于①A 族，在钙元素的上一周期，依据同主族元素递变规律可判断推测()2Sr OH 为强碱，3SrCO 高温下能分解，①正确； 答案选B 。

3．（2023春·江西萍乡·高一统考期中）下列性质的比较，不能．．用元素周期律解释的是 A ．非金属性：O ＞N ＞P B ．酸性：H 2SO 3＞H 2SiO 3＞H 2CO 3 C ．碱性：KOH ＞NaOH ＞LiOH D ．热稳定性：HF ＞HCl ＞HBr
【答案】B
【解析】A ． 周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的非金属性增强，非金属性：O ＞N ＞P ，故A 不符；
B ． 周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的非金属性增强，最高价氧化物对应的水化物的酸性增强，H 2SO 3不是硫的最高价氧化物，酸性：H 2SO 3＞H 2SiO 3＞H 2CO 3，不能用元素周期律解释，故B 符合；
C ．非金属性越强，氢化物的稳定性越强，非金属性O>S ＞P ，故热稳定性223H O H S PH >>，C 项正确；
D ．同周期元素，从左到右元素的非金属性依次增强，则元素的非金属性强弱顺序为F>O>N ，故D 不符合题意； 故选A 。

6．（2023春·福建南平·高一统考期中）W 、X 、Y 、Z 是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图。

已知W 在地壳中含量最高；X 遇水剧烈反应；Y 的单质可用于光伏发电；Z 的最外层电子数比次外层电子数少1个。

下列说法错误的是 A ．简单离子半径：X<W
B ．简单气态氢化物的稳定性：Y<Z
C ．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z
D ．4YZ 形成的化合物中，各原子均达到8电子稳定结构 【答案】C
【分析】W 、X 、Y 、Z 是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图。

已知W 在地壳中含量最高，则W 为O ；X 遇水剧烈反应，其原子半径最大，则X 为Na ；Y 的单质可用于光伏发电，则Y 为Si ；Z 的最外层电子数比次外层电子数少1个，则Z 最外层含有7个电子，其原子序数大于Si ，则Z 为Cl 元素，以此分析解答。

【解析】结合分析可知，W 为O ，X 为Na ，Y 为Si ，Z 为Cl 元素。

A ．电子层相同时，核电荷数越大离子半径越小，则简单离子半径：Na +＜O 2，故A 正确；
B ．非金属性Si ＜Cl ，则简单气态氢化物的稳定性：SiH 4＜HCl ，故B 正确；
C ．非金属性Si ＜Cl ，最高价氧化物对应水化物的酸性：H 2SiO 3>HClO 4，故C 错误；
D ．Si 、Cl 形成的二元化合物为四氯化硅，四氯化硅分子中Si 、Cl 原子均满足8电子稳定结构，故D 正确； 故选C 。

7．（2023春·广东惠州·高一校联考阶段练习）继2022年诺贝尔生理或医学奖授予开发“古DNA 技术”的科学家之后，最近科学家发现了迄今为止“最古老”DNA 分子。

DNA 由C 、H 、O 、N 和P 组成。

下列说法错误的是 A ．DNA 由短周期元素组成 B ．上述元素中氢化物最稳定是H 2O 2 C ．热稳定性：H 2O ＞NH 3＞PH 3 D ．酸性：H 3PO 4＞H 2CO 3
【答案】B
【解析】A ．DNA 由C 、H 、O 、N 和P 组成，都为短周期元素，A 正确；
B ．
C 、H 、O 、N 和P 元素中，O 的非金属性最强，氢化物最稳定是2H O ，B 错误； C ．因为非金属性：O>N>P ，所以氢化物的热稳定性：233H O NH PH ＞＞，C 正确；
D ．非金属性：P>C ，所以最高价含氧酸的酸性：3423H PO H CO ＞，D 正确； 故选B 。

8．（2023春·江西南昌·高一南昌二中校考阶段练习）短周期主族元素X 、Y 、Z 、Q 、R 的原子序数依次增大。

R 元素的原子半径是短周期主族元素中最大；甲是由X 、Y 、Z 、Q 四种元素组成的酸式盐，甲中阳离子是一种5核10电子微粒：乙为上述五种元素中某种元素的最高价氧化物对应的水化物，甲与足量乙的溶液在一定条件下反应生成丙、丁、戊三种物质，室温下只有丁是气体。

下列说法错误的是 A ．简单离子半径：Z>Q>R
B ．R 与Q 可形成核电荷数为62的化合物
C ．丙和戊的混合物可能呈酸性
D ．Z 与R 形成的化合物中，有一种可以与水反应生成两种碱 【答案】B
【分析】短周期主族元素X 、Y 、Z 、Q 、R 的原子序数依次增大。

R 元素的原子半径是短周期主族元素中最大，R 是Na 元素；甲是由X 、Y 、Z 、Q 四种元素组成的酸式盐，则X 是H 元素；甲中阳离子是一种5核10电子微粒，该微粒为4NH +
：乙为上述五种元素中某种元素的最高价氧化物对应的水化物，甲与足量乙的溶液在一定条件下反应生成丙、丁、戊三种物质，室温下只有丁是气体，丁是CO 2，甲是NH 4HCO 3、乙是HNO 3，所以Y 是C 元素、Z 是N 元素、Q 是O 元素。

【解析】A ．电子层数相同，质子数越多半径越小，简单离子半径：N 3>O 2>Na +，故A 正确； B ．Na 与O 可形成Na 2O 、Na 2O 2，核电荷数都不是62，故B 错误；
C ．NH 4HCO 3、HNO 3反应生成硝酸铵、二氧化碳、水，丙和戊的混合物是NH 4NO 3溶液，呈酸性，故C 正确；
D ．N 与Na 可形成的化合物Na 3N ，Na 3N 与水反应生成氢氧化钠、32NH H O ⋅，故D 正确； 选B 。

9．（2023春·山东青岛·高一统考期中）如图是元素周期表的一部分，下列说法中正确的是 A ．元素①位于第2周期①A 族 B ．氢化物稳定性：①>①
C ．最高价氧化物对应水化物的酸性：①>①
D ．最高正价①=① 【答案】C
【分析】由各元素在周期表中的相对位置可知，①为N 元素、①为O 元素、①为F 元素、①为S 元素、①为Cl 元素。

【解析】A ．氮元素位于元素周期表第2周期①A 族，故A 错误；
B ．同主族元素，从上到下元素的非金属性依次减弱，氢化物稳定性依次减弱，则硫化氢的。