-新教材高中化学第四章物质结构元素周期律第二节第一课时元素性质的周期性变化规律学案新人教版必修第一册

PAGEPAGE10第一课时元素性质的周期性变化规律eq\a\vs4\al([素养发展目标])1．了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价周期性变化规律，认识元素周期律并理解其实质。2．会设计实验探究同周期元素性质的变化规律，会比较元素的金属性或非金属性的强弱，促进证据推理与模型认知化学核心素养的发展。eq\a\vs4\al(原子结构的周期性变化)1．原子核外电子排布的周期性变化以原子序数为1～18的元素为例，探究原子最外层电子数的变化，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期除外)。2．原子半径的周期性变化以第二、三周期元素为例，探究元素的原子半径的变化，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。[提醒]原子半径的递变规律指同一周期第ⅠA族～第ⅦA族之间的变化规律，不包括稀有气体的原子半径。3．元素化合价的周期性变化以原子序数为1～18的元素为例，探究元素化合价的变化，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化，即每周期：最高正价为＋1→＋7(O无最高正价、F无正价)，负价为－4→－1。“四同法”比较微粒半径的大小1．第三周期主族元素中，原子半径最大的是()A．Na B．SiC．S D．Cl解析：选A第三周期主族元素的原子半径自左向右逐渐减小，所以Na的原子半径是最大的。2．下列4种微粒中，半径按由大到小的顺序排列的是()①②③④A．①>②>③>④ B．③>④>①>②C．③>①>②>④ D．①>②>④>③解析：选C由结构示意图可知，①为S，②为Cl，③为S2－，④为F，微粒半径S2－>S>Cl>F，即③>①>②>④，C项正确。3．下列各组元素中，按从左到右的顺序，原子序数递增，元素的最高正化合价也递增的是()A．C、N、O、F B．Na、Be、B、CC．P、S、Cl、Ar D．Na、Mg、Al、Si解析：选DA项和C项原子序数递增，而A项中F无正价，C项中Ar的化合价为0价；B项中的原子序数不完全呈递增趋势；D项中原子序数和最高正化合价均呈递增趋势。eq\a\vs4\al(第三周期元素性质的递变)1．探究Na、Mg、Al金属性强弱(1)Na、Mg与水的反应实验内容实验现象实验结论Na将绿豆大小的钠投入水中，滴加2滴酚酞溶液与冷水发生剧烈反应，有气泡产生，溶液变红与钠和水的反应相比，镁和水的反应更难，镁在冷水中反应很缓慢，与沸水反应加快，反应生成了碱性物质和H2；Mg与水反应的化学方程式：Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑Mg取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，放入水中，滴加2滴酚酞溶液与冷水反应缓慢在之前的基础上加热至液体沸腾反应加快，有气泡产生，溶液变红(2)探究NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3碱性强弱AlMg实验操作沉淀溶解情况沉淀逐渐溶解沉淀逐渐溶解沉淀逐渐溶解沉淀不溶解相关反应的化学方程式Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O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，三者的碱性依次减弱(3)结论即随着原子序数的递增，同周期的Na、Mg、Al失去电子的能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱。2．Si、P、S、Cl非金属性强弱的比较SiPSCl判断依据与氢气化合高温磷蒸气与氢气反应加热光照或点燃由易到难的顺序是Cl、S、P、Si判断依据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱H2SiO3弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4强酸(酸性比H2SO4强)酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3结论eq\o(→,\s\up7(Si、P、S、Cl))随着原子序数的递增，同周期的Si、P、S、Cl得电子的能力逐渐增强，非金属性逐渐增强3．同周期元素性质递变规律4．相关问题(1)Mg、Al分别与盐酸反应，Mg与盐酸反应更剧烈，因为Mg的金属性比Al的强。(2)元素的非金属性越强，其气态氢化物越稳定；同周期元素随着原子序数的递增，非金属性逐渐增强，如非金属性强弱的顺序为Si<P<S<Cl，氢化物的稳定性顺序为SiH4<PH3<H2S<HCl。(3)因同周期元素原子的电子层数相同，但原子序数依次增大，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，故金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。1．两性氢氧化物(1)概念：既能与强酸反应又能与强碱反应，且均生成盐和水的氢氧化物。(2)氢氧化铝的两性eq\x(AlCl3)eq\o(→,\s\up7(盐酸),\s\do5(①))eq\x(AlOH3)eq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(②))eq\x(NaAlO2)①Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O②Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O(3)Al(OH)3的制备方法①向AlCl3溶液中加入过量氨水：AlCl3＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4Cl②向NaAlO2溶液中通入过量CO2：NaAlO2＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO32．同周期、同主族元素性质的递变规律同周期(从左到右)同主族(自上而下)化合价最高价：＋1价→＋7价(O、F除外)；最低价：－4价→－1价；最低价＝主族序数－8(H除外)最高价相同(O、F除外)；最低价相同；最高价＝族序数(O、F除外)得电子能力逐渐增强逐渐减弱失电子能力逐渐减弱逐渐增强单质氧化性逐渐增强逐渐减弱单质还原性逐渐减弱逐渐增强金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱最高价氧化物对应水化物的酸、碱性碱性逐渐减弱酸性逐渐增强碱性逐渐增强酸性逐渐减弱形成气态氢化物的难易由难到易由易到难简单气态氢化物的稳定性逐渐增强逐渐减弱3．元素周期律元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。其实质是元素原子的核外电子排布呈周期性变化。[名师点拨]非金属元素对应氢化物的分子式书写规律(1)第ⅥA族和第ⅦA族元素的氢化物分子式的书写符合正价元素在前、负价元素在后的一般规则，如H2S、H2Se、HF、HI等。(2)第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族元素的氢化物分子式的书写则不符合分子式书写的一般规则，习惯上，把氢元素符号写在后面，非金属元素符号写在前面，如CH4、SiH4、NH3、PH3等。1．随着原子序数的递增，下列叙述正确的是()A．第二周期元素的最高正化合价由＋1价→＋7价→0价B．第三周期非金属元素氢化物稳定性逐渐减弱C．碱金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱D．卤族元素的原子半径逐渐增大解析：选D第二周期中，O没有最高正化合价、F没有正价，则第二周期元素的最高正化合价由＋1价→＋5价，故A错误；第三周期，随原子序数增大，非金属性增强，则非金属元素氢化物稳定性逐渐增强，故B错误；碱金属元素，随原子序数增大，金属性增强，则最高价氧化物对应水化物碱性逐渐增强，故C错误；卤族元素随原子序数增大，电子层数增多，则原子半径增大，故D正确。2．下列各组中化合物的性质比较，不正确的是()A．酸性：HClO4>HBrO4>HIO4B．碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3C．稳定性：PH3>H2S>HClD．非金属性：F>O>S解析：选C元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性就越强，非金属性：Cl>Br>I，则酸性：HClO4>HBrO4>HIO4，A项正确；元素金属性越强，其最高价氧化物对应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>H2S>PH3，C项错误；同主族元素，从上到下，非金属性逐渐减弱；同周期主族元素，从左到右，非金属性逐渐增强，非金属性：F>O>S，D项正确。3．同周期的X、Y、Z三种主族元素，已知其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列说法正确的是()A．原子半径：X>Y>ZB．非金属性：X>Y>ZC．气态氢化物稳定性：X<Y<ZD．原子序数：X<Y<Z解析：选B最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。由同周期主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性：HXO4>H2YO4>H3ZO4，得非金属性：X>Y>Z，B项正确；根据同周期主族元素从左到右，非金属性逐渐增强，可知三种元素的原子序数的关系为Z<Y<X，D项错误；同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，则原子半径：X<Y<Z，A项错误；元素非金属性越强，对应氢化物的稳定性越强，则气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3，C项错误。eq\a\vs4\al(元素金属性和非金属性强弱的判断)1．判断元素金属性强弱的5种依据比较元素金属性的强弱，其实质是看元素原子失去电子能力的强弱，越易失去电子，金属性越强。判断依据规律实例原子结构(元素在周期表中的位置)同周期元素从左到右，核电荷数越多，越难失去电子，金属性越弱金属性：Na>Mg>Al同主族元素从上到下，原子半径越大，越易失去电子，金属性越强金属性：K>Na>Li单质与水或酸反应金属单质与水或酸(非氧化性酸)反应越剧烈，元素的金属性越强如Na与冷水反应剧烈，Mg与冷水反应缓慢，则金属性：Na>Mg金属活动性顺序除第ⅠA族、第ⅡA族的金属单质外，前面的金属单质可以把后面的金属单质从其盐溶液中置换出来如2Al＋3Hg(NO3)2=2Al(NO3)3＋3Hg，则金属性：Al>Hg金属阳离子的氧化性强弱金属(非变价金属)阳离子的氧化性越强，则对应金属元素的金属性越弱如氧化性：Na＋<Mg2＋，则金属性：Na>Mg最高价氧化物对应水化物的碱性最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素的金属性越强如碱性：NaOH>Mg(OH)2，则金属性：Na>Mg2．判断元素非金属性强弱的6种依据比较元素非金属性的强弱，其实质是看元素原子得到电子能力的强弱，越易得到电子，非金属性越强。判断依据规律实例原子结构(元素在周期表中的位置)同周期元素从左到右，核电荷数越多，越易得到电子，非金属性越强非金属性：F>O>N同主族元素从上到下，原子半径越大，越不易得到电子，非金属性越弱非金属性：F>Cl>I单质与氢气化合的难易及氢化物的稳定性单质越易与H2化合，生成的氢化物越稳定，元素的非金属性越强H2＋F2=2HF，H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(光照),\s\do5(或点燃))2HCl，则非金属性：F>Cl。稳定性：HF>HCl>HBr>HI，则非金属性：F>Cl>Br>I非金属单质间的置换反应较活泼的非金属单质可以把较不活泼的非金属单质从其盐溶液中置换出来如Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，则非金属性：Cl>Br单质的氧化性或阴离子的还原性非金属元素的简单阴离子的还原性越强，则其单质的氧化性越弱，元素的非金属性越弱还原性：S2－>Cl－，则非金属性：Cl>S最高价氧化物对应水化物的酸性最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素的非金属性越强酸性：HClO4(高氯酸)>H2SO4，则非金属性：Cl>S[名师点拨](1)元素非金属性和金属性的强弱实质是得失电子的难易。凡是能直接或间接地比较化学变化中元素原子得失电子的难易，即可比较元素非金属性和金属性的强弱。(2)元素非金属性和金属性的强弱与元素原子得失电子的数目无关，如Na在反应中失去1个电子，Al在反应中失去3个电子，但是金属性：Na>Al。1．下列关于元素金属性和非金属性强弱比较的说法不正确的是()A．将大理石加入稀盐酸中，能产生CO2气体，说明Cl的非金属性强于CB．Si与H2化合所需温度远高于S与H2化合所需温度，说明S的非金属性强于SiC．Na与冷水反应剧烈，而Mg与冷水反应缓慢，说明Na的金属性强于MgD．Fe投入CuSO4溶液中，能置换出Cu，说明Fe的金属性比Cu强解析：选A盐酸中的溶质HCl不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物，虽然HCl的酸性比碳酸的强，但不能作为判断Cl、C非金属性强弱的依据，A项错误；单质与H2越易化合，元素的非金属性越强，B项正确；单质与水越易反应生成碱和H2，其金属性越强，C项正确；较活泼的金属单质可将较不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来，D项正确。2．下列能说明氯元素的非金属性比硫元素强的是()①HCl比H2S稳定②S2－的还原性比Cl－的强③Cl2能与H2S反应生成S④HCl的溶解度比H2S的大⑤Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS⑥HCl的酸性比H2S的强A．①②③⑤ B．①②④⑤C．②③⑤⑥ D．①②③④⑤⑥解析：选A①HCl比H2S稳定，则非金属性Cl>S；②阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱，S2－的还原性比Cl－的强，则非金属性Cl>S；③Cl2能与H2S反应生成S，由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性Cl2>S，则非金属性Cl>S；④溶解度属于物理性质，与元素的非金属性无关，不能确定元素的非金属性强弱；⑤Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS，则Cl得电子的能力强，所以非金属性Cl>S；⑥元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，HCl的酸性比H2S的酸性强，不能说明Cl的非金属性比S的强。[分级训练·课课过关]1．下列元素的氢化物最稳定的是()A．Si B．PC．S D．Cl解析：选D按Si、P、S、Cl的顺序，非金属性逐渐增强，氢化物的稳定性逐渐增强。2．下列元素的原子半径最小的是()A．C B．BC．O D．F解析：选D按B、C、O、F顺序，原子序数依次增大，同周期主族元素随原子序数的递增，原子半径逐渐减小。3．下列递变规律正确的是()A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强B．HCl、HBr、HI的稳定性依次增强C．钠、镁、铝的还原性依次减弱D．Na＋、Mg2＋、Al3＋离子半径逐渐增大解析：选CA项，HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，错误；B项，HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，错误；C项，钠、镁、铝的还原性依次减弱，正确；D项，Na＋、Mg2＋、Al3＋离子半径逐渐减小，错误。4．下列有关物质性质的比较不正确的是()A．氧化性：Br2＞Cl2B．酸性：HClO4＞H3PO4C．热稳定性：HCl＞HBrD．碱性：NaOH＞Mg(OH)2解析：选ACl和Br位于第ⅦA族且Cl在Br的上方，因此Cl的非金属性大于Br，因此单质的氧化性：Cl2＞Br2，故选A；氯元素的非金属性强于磷元素，非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸