第四章第2节　第1课时　元素性质的周期性变化规律

第二节

元素周期律学习目标素养目标

1.结合有关数据和实验事实认识原子核外电子排布、元素最高化合价和最低化合价、原子半径等随元素原子序数递增而呈周期性变化的规律。

2.以第三周期元素为例,认识同周期元素的金属性、非金属性等随元素原子序数递增而呈周期性变化的规律,建构元素周期律。

[宏观辨识与微观探析]通过微观视角认识到核外电子排布的周期性,决定了元素的性质呈现出周期性的变化,明确宏观上的元素性质与微观上的原子核外电子排布之间的关系。

[证据推理与模型认知]通过对第三周期原子微观结构的变化到元素性质变化的推理过程,形成结构决定性质的学科思想。

学习目标素养目标

3.基于元素“位置—结构—性质”认识元素性质,基于物质“结构—性质—用途”认识物质性质,基于元素性质递变的本质原因认识物质世界

[科学探究与创新意识]通过完成相应的同周期元素性质的探究实验,初步体验科学探究在化学学科的学习中的重要地位,培养初步的科学探究能力

第1课时元素性质的周期

性变化规律新课探究

课堂评价学习任务一

元素周期律学习任务二

粒子半径的大小【课前自主预习】一、元素原子结构与性质的周期性变化1.元素原子结构的周期性变化(1)元素原子核外电子排布的周期性变化结论:随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子排布呈现

的周期性变化(第一周期除外)。学习任务一

元素周期律1→8新课探究(2)元素原子半径的周期性变化规律:随着原子序数的递增,元素原子半径呈现

的周期性变化(0族除外)。由大到小新课探究2.元素性质的周期性变化(1)元素主要化合价的周期性变化结论:随着原子序数的递增,主族元素的最高正化合价呈现

(氧、氟除外)的周期性变化,最低负化合价呈现-4→-1的周期性变化(第一周期除外)。

+1→+7新课探究(2)第三周期元素性质的周期性变化①钠、镁、铝金属性强弱比较新课探究实验操作实验现象实验结论浮:

;

熔:

;

游:

;

嘶:

;

滴加酚酞溶液变

钠与冷水反应剧烈,反应的化学方程式为

浮在水面熔成小球四处游动有“嘶嘶”的响声红2Na+2H2O=2NaOH+H2↑新课探究实验操作实验现象实验结论加热前,镁条表面附着了少量

,加热至沸腾后,有较多的

,溶液变为

色

镁与冷水几乎不反应,能与热水反应,反应的化学方程式为

无色气泡无色气泡冒出粉红Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑新课探究实验操作实验现象实验结论实验1:

实验2:实验完成后,用2mL1mol·L-1的MgCl2溶液代替AlCl3溶液进行上述实验实验1:试管①中出现

色沉淀,试管②中沉淀

,试管③中沉淀

;

实验2:试管①中出现

色沉淀,试管②中沉淀

,试管③中沉淀

实验1:Al(OH)3在酸或强碱溶液中都能溶解,表明它既能与酸反应,也能与强碱溶液反应,属于两性氢氧化物,反应的离子方程式分别为

、

实验2:Mg(OH)2在酸溶液中能溶解,但不溶于碱溶液,属于中强碱,反应的离子方程式为

Mg(OH)2+2H+

=Mg2++2H2O溶解溶解Al(OH)3+3H+

=Al3++3H2O

白溶解不溶解白新课探究结论:钠、镁置换出水(或酸)中的H2时,由易到难的顺序为

;钠、镁、铝的最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱的顺序为

;钠、镁、铝的金属性由强到弱的顺序为

Na>MgNaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3Na>Mg>Al非金属元素SiPSCl最高价氧化物对应水化物(含氧酸)的酸性强弱H2SiO3(硅酸)

酸

H3PO4(磷酸)

酸

H2SO4(硫酸)

酸

HClO4(高氯酸)

酸

最高价氧化物对应水化物(含氧酸)的酸性强弱:

非金属性由强到弱的顺序为

②Si、P、S、Cl的非金属性的递变规律弱新课探究中强强强HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3Cl>S>P>Si(3)同周期元素性质递变规律同一周期从左到右,元素金属性逐渐

,非金属性逐渐

。

二、元素周期律1.内容元素的性质随着原子序数的递增而呈现

的变化,这一规律叫作元素周期律。这里元素的性质包括元素的主要化合价、金属性、非金属性等。

2.实质元素性质的周期性变化是元素原子的

周期性变化的必然结果。

减弱新课探究增强周期性核外电子排布

【核心知识讲解】1.周期表中主族元素性质的变化规律新课探究

同周期

(自左至右)同主族

(自上至下)原子半径减小(除0族外)增大主要化合价+1~+7

(O、F除外)

-4~-1相似金属性减弱增强非金属性增强减弱单质氧化性增强减弱还原性减弱增强新课探究

同周期

(自左至右)同主族

(自上至下)离子阳离子的氧化性增强减弱阴离子的还原性减弱增强气态氢化物稳定性增强减弱还原性减弱增强最高价氧化物对应水化物酸性增强减弱碱性减弱增强2.同周期、同主族元素原子结构及性质的递变规律(1)电子层数相同(同周期)时,核电荷数越大,原子核对外层电子的吸引力越大,原子半径越小(稀有气体元素原子除外),失电子能力减弱,而得电子能力增强,故随核电荷数的递增,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。(2)最外层电子数相同(同主族)时,电子层数越多,原子半径越大,原子核对最外层电子的吸引力越小,越易失电子,元素的金属性越强,非金属性越弱。新课探究【知识迁移应用】例1下列各组化合物的性质比较,不正确的是 (

)

A.酸性:HClO4>HBrO4>HIO4B.稳定性:PH3>H2S>HClC.非金属性:F>O>SD.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3B新课探究[解析]元素的非金属性:Cl>Br>I,则酸性:HClO4>HBrO4>HIO4,A正确;元素的非金属性:P<S<Cl,则稳定性:PH3<H2S<HCl,B错误;根据同周期、同主族元素非金属性的变化规律,非金属性:F>O、O>S,C正确;金属性:Na>Mg>Al,则碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,D正确。例2下列各组性质比较中,正确的是(

)①离子的还原性:Cl->Br->I-

②酸性:HClO4>HBrO4>HIO4

③金属性:K>Na>Mg>Al

④气态氢化物的稳定性:HF>HCl>H2S

⑤离子半径:O2->F->Na+>Mg2+A.①②

B.②③④⑤C.①②③

D.⑤新课探究B

新课探究[解析]氧化性:Cl2>Br2>I2,则离子的还原性:I->Br->Cl-,①错误;非金属性:Cl>Br>I,则酸性:HClO4>HBrO4>HIO4,②正确;同周期从左到右元素的金属性逐渐减弱,同主族元素自上而下元素金属性逐渐增强,则金属性:K>Na>Mg>Al,③正确;元素的非金属性:F>Cl>S,则气态氢化物的稳定性:HF>HCl>H2S,④正确;电子层结构相同的离子,核电荷数越小,离子半径越大,则离子半径:O2->F->Na+>Mg2+,⑤正确。【情境问题思考】

部分原子与离子半径的对比(单位:pm)学习任务二

粒子半径的大小新课探究H37Li152

Be89

B82

C77

N75

O74

F71

Ne154Na186

Mg160

Al143

Si117

P110

S102

Cl99

Ar192K227

Ca197

Br114H+

H-140

Li+60

Be2+31

N3-171

O2-140

F-136Na+95

Mg2+65

Al3+50

P3-212

S2-184

Cl-181K+138

Ca2+100

Br-195问题:请结合上表提供的原子或离子的半径数据比较下列各种粒子半径的大小。(1)C、N、O、Na、Si

(2)①Cl、Cl-

②Na、Na+(3)O2-、F-、Na+、Al3+、S2-新课探究[答案]提示:(1)Na>Si>C>N>O(2)①Cl<Cl-

②Na>Na+(3)S2->O2->F->Na+>Al3+【核心知识讲解】粒子半径大小的比较——“四同”规律新课探究【知识迁移应用】例3下列各组粒子,按半径由大到小顺序排列正确的是

(

)A.Mg、Ca、K、Na

B.S2-、Cl-、K+、Na+C.Br-、Br、Cl、S

D.Na+、Al3+、Cl-、F-B

新课探究[解析]

r(K)>r(Ca),r(Na)>r(Mg),r(K)>r(Na),r(Ca)>r(Mg),A项错误;S2-、Cl-、K+三种离子核外电子排布相同,核电荷数越小,离子半径越大,又因K+比Na+多1个电子层,故有r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Na+),B项正确;【知识迁移应用】例3下列各组粒子,按半径由大到小顺序排列正确的是

(

)A.Mg、Ca、K、Na

B.S2-、Cl-、K+、Na+C.Br-、Br、Cl、S

D.Na+、Al3+、Cl-、F-B

新课探究Br-比Br多1个电子,半径大,Br比Cl多1个电子层,故r(Br-)>r(Br)>r(Cl),但r(Cl)<r(S),C项错误;Na+、Al3+、F-核外电子排布相同,核电荷数越小,离子半径越大,Cl-比F-多1个电子层,故有r(Cl-)>r(F-)>r(Na+)>r(Al3+),D项错误。例4比较下列各组微粒半径的大小,其中正确的是(

)①Cl<Cl-<Br-

②O2->F->Na+

③Li+<Li<Na

④S2-<Se2-<Br-A.①和②

B.②和③

C.①②③

D.②③④新课探究C

[解析]Cl-比Cl多一个电子,电子之间斥力大,则半径:Cl<Cl-;Br-比Cl-多一个电子层,则半径:Cl-<Br-,①正确。三种离子的电子层数相同,核电荷数越小,离子半径越多,则半径:O2->F->Na+,②正确。Li比Li+多一个电子层,则半径:Li+<Li;Li和Na同处于第ⅠA族,Na比Li多一个电子层,则半径:Li<Na,③正确。Se2-比S2-多一个电子层,则半径:S2-<Se2-;Se2-和Br-的电子层数均为4,Br-的核电荷数大于Se2-,则半径:Se2->Br-,④错误。新课探究[方法技巧]“三看”法比较简单粒子的半径大小“一看”电子层数:一般情况下,当电子层数不同时,电子层数越多,半径越大。例:r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs);r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)<r(Te2-)。“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。例:r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。例:r(Cl-)>r(Cl);r(Fe2+)>r(Fe3+)。[解析]同周期的主族元素的原子半径从左到右逐渐减小,稀有气体元素的原子半径与同周期中相邻非金属元素的原子半径因测定依据不同,没有可比性。[解析]第二周期中的氧元素没有最高正价,氟元素没有正价。1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)从Li→F,Na→Cl,元素的最高化合价呈现从+1价

→+7价的变化。(

)(2)同周期元素的原子半径从左到右一定依次减小。(

)×课堂评价×(3)同周期中,第ⅠA族元素(H除外)金属性最强,第ⅦA族元素非金属性最强。(

)(4)同一周期元素的原子,半径越小越容易失电子。(

)(5)第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。(

)[解析]第三周期非金属元素的最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强。[解析]同周期中,随着原子序数的递增,元素金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。√×课堂评价×[解析]同一周期元素的原子,半径越小越容易得电子。课堂评价2.根据元素周期律,下列推断错误的是 (

)A.原子半径:C>N

B.还原性:Mg>AlC.热稳定性:HF<HCl

D.碱性:NaOH<KOHC

[解析]C和N同处第二周期,C的核电荷数小,其原子半径大,A正确;金属性:Mg>Al,则单质的还原性:Mg>Al,B正确;非金属性:F>Cl,则热稳定性:HF>HCl,C错误;金属性:Na<K,则碱性:NaOH<KOH,D正确。课堂评价3.下列排序正确的是(

)A.酸性:H2SO4<H3PO4<H2SiO3

B.碱性:Ba(OH)2>Ca(OH)2>Mg(OH)2C.氢化物的稳定性:HF>HI>HBr>HCl

D.还原性:NH3>PH3>AsH3B

[解析]S、P、Si同处于第三周期,由于元素的非金属性:S>P>Si,则酸性:H2SO4>H3PO4>H2SiO3,A错误;Ba、Ca、Mg同处于第ⅡA族,由于元素的金属性:Ba>Ca>Mg,则碱性:Ba(OH)2>Ca(OH)2>Mg(OH)2,B正确;课堂评价3.下列排序正确的是(

)A.酸性:H2SO4<H3PO4<H2SiO3

B.碱性:Ba(OH)2>Ca(OH)2>Mg(OH)2C.氢化物的稳定性:HF>HI>HBr>HCl

D.还原性:NH3>PH3>AsH3B

F、Cl、Br、I同处于第ⅦA族,由于元素的非金属性:F>Cl>Br>I,则氢化物的稳定性:HF>HCl>HBr>HI,C错误;N、P、As元素同处于第ⅤA族,由于元素的非金属性:N>P>As,则对应单质的氧化性:N2>P>As,从而推知氢化物的还原性:NH3<PH3<AsH3,D错误。课堂评价4.W、X、Y、Z四种短周期主族元素在元素周期表中的相对位置如图所示,Y的原子序数是X的2倍,由此可知(

)A.原子半径:Z>Y>XB.Y的单核阴离子的还原性比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>XB

课堂评价[解析]由四种短周期主族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,且位于周期表的第ⅢA族~第ⅦA族。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是弱酸,C错误;元素的非金属性:N<O,则气态氢化物的热稳定性:NH3<H2O,D错误。

ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0第二周期

①②

③

第三周期④⑤⑥⑦

⑧⑨⑩第四周期

课堂评价5.下表为元素周期表的一部分,回答下列问题:(1)写出下列元素的符号:②

,⑦

,⑧

,

。

(2)在这些元素中,最活泼的金属元素是

(填元素符号,下同),最活泼的非金属元素是

,最不活泼的元素是

。

NSiSCaKFAr

ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0第二周期

①②

③

第三周期④⑤⑥⑦

⑧⑨⑩第四周期

课堂评价5.下表为元素周期表的一部分,回答下列问题:(3)在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是

(填化学式,下同),呈两性的氢氧化物是

,写出二者之间相互反应的化学方程式:

。

KOHAl(OH)3Al(OH)3+KOH=KAlO2+2H2O

ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0第二周期

①②

③

第三周期④⑤⑥⑦

⑧⑨⑩第四周期

课堂评价5.下表为元素周期表的一部分,回答下列问题:(4)在①与⑦中,非金属性较强的是

(填序号),请列举两项事实加以证明(提示:硅酸难溶于水):

。

CH4比SiH4稳定;H2CO3的酸性比H2SiO3强(CO2+Na2SiO3+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓)(或其他合理答案)①1.下列关系正确的是 (

)A.原子半径:Na<ClB.金属性:K>NaC.酸性:H3PO4>H2SO4

D.稳定性:HBr>HCl[解析]同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,则半径:Na>Cl,A错误;同主族元素从上到下金属性逐渐增强,则金属性:K>Na,B正确;非金属性:P<S,则酸性:H3PO4<H2SO4,C错误;非金属性:Br<Cl,则稳定性:HBr<HCl,D错误。B

备用习题2.铬(Cr)是一种重要的金属,其金属性介于锌和铁之间。根据元素周期律的知识,下列关于铬及其化合物的说法错误的是 (

)