高中化学必修2优质学案：1.3.3 预测元素及其化合物的性质

第3课时预测元素及其化合物的性质[核心素养发展目标] 1.以硅及其化合物为例，学会从元素在周期表中的位置、物质类别、元素化合价等角度认识含有该元素物质的化学性质，形成对元素及其化合物的多维立体认识网络。

2.了解元素周期表与元素周期律的应用，建立“位—构—性”关系应用的思维模型。

一、多角度认识硅及其化合物的性质硅及其化合物化学性质预测预测依据硅(Si)硅位于元素周期表中的第3周期ⅣA族硅原子最外层有4个电子，最高正化合价为＋4价，最低负化合价为－4价硅的非金属性比同周期磷元素弱硅的非金属性比同主族碳元素弱元素在周期表中的位置二氧化硅(SiO2)具有酸性氧化物的性质，能与碱(如NaOH溶液)反应，高温时能与碱性氧化物(如CaO)反应物质类别二氧化硅中硅元素为＋4价，具有氧化性，能与某些还原剂(如碳)在高温下反应元素化合价硅酸(H2SiO3)具有酸的性质，能与碱(如NaOH溶液)反应物质类别酸性比碳酸、磷酸弱元素在周期表中的位置分析预测元素及其化合物性质的思维模型想类别：由该物质所属的类别分析推测其性质。

看价态：由主要元素的化合价推测其氧化性或还原性。

判位置：由主要元素在周期表中的位置推测其性质。

(1)硅在地壳中的含量仅次于氧，自然界中没有游离态的硅()(2)硅原子最外层有4个电子，既不易得到电子，也不易失去电子()(3)二氧化硅为酸性氧化物，与任何酸都不能反应()(4)硅酸钠溶液中加入盐酸，有白色沉淀生成()(5)硅是常温下稳定的半导体材料()[答案](1)√(2)√(3)×(4)√(5)√1．用原子结构的相关知识解释：(1)硅原子得电子能力比磷原子弱。

提示硅、磷元素位于同一周期，硅原子的核电荷数较小，原子半径较大，原子核对最外层电子的吸引作用较弱，因此硅原子得电子能力比磷原子弱。

(2)硅元素的非金属性比碳元素弱。

提示硅、碳元素位于同一主族，硅原子电子层数较多，原子半径较大，原子核对最外层电子的吸引作用较弱，硅原子得电子能力比碳原子弱，硅元素的非金属性比碳元素弱。

2．如何用二氧化硅为原料来制取硅酸？写出有关反应的化学方程式。

提示①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O②Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl3．请从下列给出的试剂中选择合理的实验试剂，利用所给装置比较元素的非金属性：硫＞碳＞硅。

(提示：H2SiO3难溶于水)。

实验试剂：浓盐酸、稀硫酸、Na2SO3溶液、大理石、Na2CO3粉末、Na2SiO3溶液。

实验装置如图所示。

(1)甲仪器中盛____________，乙仪器中盛___________________________________，丙仪器中盛________________。

(2)乙仪器中的现象是_____________________________________________________。

(3)结论：酸性___________________________________________________________。

[答案](1)稀硫酸Na2CO3粉末Na2SiO3溶液(2)产生大量气泡(3)H2SO4>H2CO3>H2SiO3[解析]根据硫、碳、硅的气态氢化物的稳定性强弱或它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，可以来比较这三种元素的非金属性强弱。

结合题目中提供的试剂可知，应通过比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来验证三种元素非金属性的强弱。

1．“矽”(音xī)在清末成书的《化学鉴原》中最早出现，它是地壳中含量居第二位的元素。

现代化学中关于“矽”的说法正确的是()A．其元素名称为锡，元素符号为SnB．其在自然界中既有游离态，又有化合态C．其单质可与碱反应，不能与酸反应D．其某种含氧酸盐水溶液浸泡木材可防火[答案] D[解析]地壳中含量居前五位的元素是氧、硅、铝、铁、钙，含量居第二位的元素是硅，在自然界中只有化合态，其单质可与碱反应，也能与HF反应，其硅酸钠水溶液浸泡木材可防火。

2．硅被誉为无机非金属材料的主角，下列有关说法正确的是()A．硅在地壳中含量居第二位，在地球上有丰富的硅资源，如石英、水晶、玛瑙的主要成分都是单质硅B．硅相对于氢气便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是有开发价值的燃料C．存放NaOH溶液的试剂瓶应用玻璃塞D．硅是一种良好的半导体材料，所以是制造光导纤维的基本原料[答案] B[解析]石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅，故A项错误；硅常温下为固体，性质较稳定，便于贮存，较为安全，故B项正确；二氧化硅能和氢氧化钠溶液反应生成黏性的硅酸钠溶液，容易把磨口玻璃塞和玻璃瓶粘结在一起而不易打开，故C项错误；光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是硅单质，故D项错误。

3．下列有关硅及其化合物的说法，不正确的是()A．晶体硅具有金属光泽，可以导电，是制造太阳能电池的常用材料B．水玻璃可用作木材防火剂，是制备硅胶的原料C ．SiO 2是一种酸性氧化物，不能够与酸反应D ．除去SiO 2中混有的CaCO 3可加入适量的稀盐酸，然后再过滤[答案] C[解析] 硅在周期表中位于金属与非金属交界线处，属于半导体材料，是制造太阳能电池的常用材料，故A 项正确；水玻璃是硅酸钠溶液，硅酸钠耐高温可用作木材防火剂，硅酸钠是制备硅胶的原料，故B 项正确；SiO 2是酸性氧化物，但是二氧化硅能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水，故C 项错误；二氧化硅和盐酸不反应，CaCO 3与盐酸反应，所以除去SiO 2中混有的CaCO 3可加入适量的稀盐酸，然后再过滤，故D 项正确。

二、元素周期表和元素周期律的应用1．在科技生产中的应用2．依据元素“位—构—性”关系推断(1)由元素原子或离子的核外电子排布推断 核外电子排布――→推知电子层数、最外层电子数――→推知周期序数、族序数――→推知单质及化合物的性质(2)由元素单质或化合物的性质(特性)推断元素单质及化合物的特性――→推知元素名称或符号――→推知原子结构――→推知元素周期表中的位置(3)由元素在周期表中的位置推断1．A 、B 、C 、D 4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。

A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。

则4种元素的符号依次是：A________，B________，C________，D________。

[答案]S Cl K Ca[解析]由A、D两元素核外电子排布的特点可知：A为S，D为Ca；由核电荷数的相对大小及它们离子的电子层结构，可知B为Cl，C为K。

2．X、Y、Z三种短周期元素，原子序数依次增大，其中Z的单质溶于水所得的溶液具有漂白性，X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物，两两之间都能反应。

则X、Y、Z的元素名称分别为________、________、________。

[答案]钠铝氯[解析]由Z单质水溶液有漂白性，可知Z为Cl，X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物两两之间可以反应，则Y为Al，X为Na。

3．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________(填字母)。

A．元素非金属性由弱到强的顺序为Z＜Y＜XB．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4C．三种元素的气态氢化物中，Z的气态氢化物最稳定D．原子半径由大到小的顺序为Z＜Y＜X[答案] A[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，则Z为磷元素。

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P＜S＜O，A项正确；S元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2SO4，B项错误；非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，因此X的气态氢化物最稳定，C项错误；根据元素周期律，原子半径由大到小的顺序为P＞S＞O，D项错误。

1．元素周期表中某区域的一些元素通常用来制造农药，它们是()A．左下方区域的金属元素B．金属元素和非金属元素分界线附近的元素C．右上方区域的非金属元素D．稀有气体元素[答案] C[解析]用来制造农药的元素有P、Cl、S、F等非金属元素，它们位于元素周期表的右上方。

2．(2018·江西赣州十四市期中联考)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期主族元素。

其中X、Y为金属元素，W和Z同主族。

Z的核外电子数是W的2倍，W和Z的质子数之和等于X和Y的质子数之和。

下列说法正确的是()A．原子半径：X＞Y＞W＞ZB．W和X组成的化合物一定是碱性氧化物C．Z对应的气态氢化物中所有原子均达到8电子稳定结构D．向氢元素与W、X、Y组成的化合物水溶液中滴入稀盐酸至过量，溶液先变浑浊后澄清[答案] D[解析]W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期主族元素。

W和Z同主族，Z的核外电子数是W的2倍，则W为O元素，Z为S元素。

W和Z的质子数之和等于X和Y的质子数之和且X、Y为金属元素，可知X为Na元素，Y为Al元素。

电子层数越多，原子半径越大，同周期主族元素从左向右原子半径减小，则原子半径的大小顺序为X＞Y＞Z＞W，故A错误；W和X组成的化合物不一定是碱性氧化物，如过氧化钠属于过氧化物，故B错误；Z对应的气态氢化物中氢原子不是8电子稳定结构，故C错误；氢元素与W、X、Y组成的化合物为Na[Al(OH)4]，向其水溶液中加入盐酸，先生成氢氧化铝沉淀，盐酸过量，则沉淀溶解，故D正确。

3．四种短周期元素在周期表中的相对位置如表所示，其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。

请回答下列问题：(1)元素Z位于周期表中第________周期________族。

(2)这些元素的气态氢化物中，水溶液碱性最强的是________(写化学式)。

(3)XW2的化学式为________。

(4)Y的最高价氧化物的化学式为________。

[答案](1)3ⅤA(2)NH3(3)CS2(4)N2O5[解析]根据短周期元素在周期表中的位置，确定Z只能是第3周期的元素，假设其最外层电子数为x，则有2＋8＋x＝3x，解得x＝5，即Z为磷元素，据此可以判断出其他元素，如表：(1)磷位于元素周期表的第3周期ⅤA族。

(2)ⅤA族元素形成的气态氢化物呈碱性，其碱性随着原子序数的增大而减弱，即NH3的碱性最强。

(3)XW2的化学式为CS2。

(4)氮元素最高价为＋5价，最高价氧化物为N2O5。