第4章 物质结构 元素周期律 第2节 第1课时 元素性质的周期性变化规律-2024-2025高一化学必修第一册（人教版）配套课件

第1课时元素性质的周期性变化规律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,构建对元素周期律的认知。目标素养3.基于元素“位置”“结构”“性质”之间的内在联系认识元素性质,基于物质“结构”“性质”“用途”之间的内在联系认识物质性质,基于元素性质递变的本质原因认识物质世界。4.加深对分类法、归纳法等科学方法的认识,提高逻辑推理能力、论证能力,从而发展证据推理与模型认知的化学学科核心素养。

目标素养知识概览一、元素的原子核外电子排布、原子半径、元素化合价的变化规律1.原子结构的变化规律。可以用下图表示:2.原子半径的变化规律。

可以用下图表示:3.元素主要化合价的变化规律。

可以用下图表示:微思考

C、N、O、F同为第二周期元素,它们的最高正化合价是否依次增大?提示:否。F无正化合价,O一般不表现正化合价。二、探究第三周期主族元素性质的递变规律1.钠、镁、铝的性质比较。2.两性氢氧化物。(1)定义:既能与酸反应又能与强碱反应的氢氧化物。(2)氢氧化铝的两性。①向AlCl3溶液中加入过量氨水,现象:产生白色沉淀

,反应的化学方程式:AlCl3+3NH3·H2O══3NH4Cl+Al(OH)3↓。②向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,现象:

先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解

,反应的化学方程式:

AlCl3+3NaOH══3NaCl+Al(OH)3↓

,

NaOH+Al(OH)3══Na[Al(OH)4]

。

③向Al(OH)3沉淀中加入盐酸,发生反应的离子方程式:Al(OH)3+3H+══Al3++3H2O

。

3.硅、磷、硫、氯的非金属性的递变规律。

4.结论。综上所述,我们可以从11~17号元素性质的变化中得出如下结论:从左往右金属性逐渐

减弱

,非金属性逐渐

增强

。微判断

(1)最外层电子数越多,原子半径越小。(

)(2)第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。(

)(3)元素的氧化物对应的水化物酸性越强,非金属性越强;碱性越强,金属性越强。(

)×××一粒子半径大小的比较问题探究1.比较下列粒子半径大小(用“>”或“<”表示)。(1)Cl

Br,S

Si

Al。

(2)O2-

F-

Na+

Mg2+。

(3)Cl-

Cl,Mg

Mg2+。

(4)K

Mg,S

F。

提示:(1)<

<

<

(2)>

>

>

(3)>

>

(4)>

>2.第三周期中P、S、Cl分别得到电子形成P3-、S2-和Cl-,上述三个离子中,半径最大的是哪个离子?提示:P3-。根据“同结构,原子序数大的半径小”,P3-半径最大。归纳总结1.同周期——“序大径小”(不考虑稀有气体元素)。(1)规律:同周期,从左往右,原子半径逐渐减小。(2)举例:第三周期中r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。2.同主族——“序大径大”。(1)规律:同主族,从上到下,原子(或离子)半径逐渐增大。(2)举例:碱金属r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs),r(Li+)<r(Na+)

<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)。3.同元素。(1)同种元素的原子和离子半径比较——“阴大阳小”。某原子与其离子半径比较,其阴离子半径大于该原子半径,阳离子半径小于该原子半径。如:r(Na+)<r(Na),r(Cl-)>r(Cl)。(2)同种元素不同价态的阳离子半径比较规律——“数大径小”。带电荷数越多,粒子半径越小。如:r(Fe3+)<r(Fe2+)<r(Fe)。4.同结构——“序大径小”。(1)规律:电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小。(2)举例:r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。典例剖析【例1】

下列各组粒子半径比较中,错误的是(

)。A.Cl-<Br-<I- B.Al3+>Mg2+>Na+C.Rb>K>Na D.P>S>O答案:B解析:Cl-、Br-、I-最外层电子数相同,Cl-、Br-、I-的电子层数依次增多,所以离子半径Cl-<Br-<I-,A正确。Al3+、Mg2+、Na+核外电子排布相同,Al3+、Mg2+、Na+的核电荷数依次减小,所以离子半径Al3+<Mg2+<Na+,B错误。Rb、K、Na最外层电子数相同,Rb、K、Na的电子层数依次减少,所以原子半径Rb>K>Na,C正确。P、S电子层数相同,核电荷数P<S,所以原子半径P>S;S、O最外层电子数相同,电子层数S>O,所以原子半径S>O,所以P>S>O,D正确。方法规律“三看”法比较主族元素简单粒子的半径大小“一看”电子层数:当最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。“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。学以致用1.下列各组粒子的半径由大到小的是(

)。A.O、Cl、S、PB.Al3+、Mg2+、Ca2+、Ba2+C.K+、Mg2+、Al3+、H+D.Li、Na、K、Cs答案:C解析:同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小,A项应为P>S>Cl>O;核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,半径越小,故Mg2+>Al3+,Mg2+、Ca2+、Ba2+电子层逐渐增多,半径增大,B项不符合题意;C项,K+>

Mg2+>Al3+>H+,符合题意;D项,Li、Na、K、Cs为同主族元素,电子层数增多,半径逐渐增大。2.下列粒子半径大小比较正确的是(

)。A.Na+<Mg2+<Al3+<O2-B.S2->Cl->Na+>Al3+C.Na<Mg<Al<SD.Cs<Rb<K<Na答案:B解析:四种离子核外电子数相同,随着核电荷数增大,离子半径依次减小,即Al3+<Mg2+<Na+<O2-,A错误;Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小,C错误;Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同,电子层数依次增多,半径依次增大,D错误;因S2-、Cl-比Na+、Al3+多一个电子层,则S2-、Cl-半径比Na+、Al3+半径大,而S2-、Cl-和Na+、Al3+也分别适用“序小径大”的原则,则离子半径:S2->Cl->Na+>Al3+,B正确。二元素的金属性、非金属性强弱的判断规律问题探究(1)根据Si、P、N的非金属性强弱,判断比较H3PO4、H2SiO3、HNO3的酸性强弱。提示:非金属性:N>P>Si,酸性:HNO3>H3PO4>H2SiO3。(2)硫酸的酸性强于次氯酸,据此能否确定非金属性S大于Cl?提示:不能。元素的非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,次氯酸不是氯元素最高价氧化物对应的水化物,故硫酸的酸性强于次氯酸,不能确定非金属性S大于Cl。(3)试根据同周期元素非金属性的变化规律,比较SiH4、PH3、H2S和HCl的稳定性。提示:元素的非金属性越强,其简单氢化物越稳定。同周期元素,随着原子序数的递增,非金属性逐渐增强,故非金属性:Si<P<S<Cl,所以它们的简单氢化物的稳定性顺序为SiH4<PH3<H2S<HCl。归纳总结1.金属性强弱的判断依据。(1)元素的单质与水或酸置换出氢气的反应越容易进行,则其金属性越强。(2)元素的最高价氧化物的水化物的碱性越强,则其金属性越强。(3)金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应,若A置换出B,则A的金属性强于B。(4)在金属活动性顺序中,一般来说,排在前面的金属,其金属性比排在后面的强。(5)金属阳离子的氧化性越强,则其单质的还原性越弱,元素的金属性越弱(注:Fe的阳离子仅指Fe2+)。2.非金属性强弱的判断依据。(1)非金属元素的单质与氢气化合生成气态氢化物的反应越容易进行,则其非金属性越强。(2)非金属元素气态氢化物的热稳定性越强,则元素的非金属性越强。(3)元素的最高价氧化物的水化物的酸性越强,则其非金属性越强。(4)非金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应,若A置换出B,并且A体现出氧化性,则A的非金属性强于B。(5)非金属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。典例剖析【例2】

电子层数相同的三种元素X、Y、Z,它们的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4,下列判断错误的是(

)。A.原子半径:X>Y>ZB.简单气态氢化物的热稳定性:X>Y>ZC.元素原子得电子能力:X>Y>ZD.单质与氢气反应的容易程度:X>Y>Z答案:A解析:同一周期的元素,非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。电子层数相同的三种元素X、Y、Z,它们的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4,则元素的非金属性:X>Y>Z,元素的原子序数:X>Y>Z。同周期主族元素,原子序数越大,元素的原子半径越小,所以原子半径:X<Y<Z,A错误;元素的非金属性越强,其对应简单气态氢化物的热稳定性越强,因为元素的非金属性:X>Y>Z,所以简单气态氢化物的热稳定性:X>Y>Z,B正确;元素的非金属性越强,其原子获得电子的能力越强,元素的非金属性:X>Y>Z,所以原子得电子能力:X>Y>Z,C正确;元素的非金属性越强,其单质与氢气化合越容易,由于元素的非金属性:X>Y>Z,单质与氢气反应的容易程度:X>Y>Z,D正确。方法规律解答元素性质的变化规律题目的一般思路(1)首先判断所给元素的相对位置,即是同周期还是同主族。(2)然后根据元素周期律得出相应的结论。(3)最后考虑应用一般规律解答的对象是否有特殊性。学以致用3.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答案:C解析:非金属性Cl>S>P,则简单氢化物的稳定性:HCl>H2S>PH3,C错误。4.下列实验事实不能作为元素金属性、非金属性强弱判断依据的是(

)。A.钠和镁分别与冷水反应,判断金属性强弱B.铁放入CuSO4溶液中,能置换出铜,钠放入CuSO4溶液中,不能置换出铜,判断钠与铁的金属性强弱C.酸性:H2CO3<H2SO4,判断硫与碳的非金属性强弱D.Br2与I2分别与足量的H2反应,判断溴与碘的非金属性强弱答案:B解析:A项符合金属与水反应判断金属性强弱的依据;因Na的金属性太强,钠放入CuSO4溶液中会先与H2O反应,故B项不能作为判断依据;C项中根据H2CO3、H2SO4都是最高价含氧酸,由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳的强;D项中根据非金属单质与H2化合的难易程度可以判断非金属性的强弱。1.下列微粒半径大小关系正确的是(

)。A.F>Cl>Br>IB.Mg<Al<P<S<ClC.Na<Na+、Cl<Cl-D.O2->F->Na+>Mg2+>Al3+答案:D2.四种短周期主族元素X、Y、Z和M在周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是(

)。A.原子半径(r):r(X)>r(Z)B.元素的非金属性:Y>MC.Y元素的最高正化合价为+7D.Z的最高价氧化物对应的水化物为强酸答案:B3.X、Y两种元素是同周期的非金属主族元素,如果X的原子半径比Y的大,下列说法正确的是(

)。A.X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的强B.X的非金属性比Y的强C.X的阴离子的还原性比Y的阴离子的还原性强D.X的简单气态氢化物比Y的稳定答案:C4.下列性质排列顺序正确的是(

)。①稳定性:H2O>HF>H2S②还原性:F-<Cl-<Br-<I-③酸性:H3PO4>H2SO4>HClO4④碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3A.①③ B.②④

C.①④ D.②③答案:B5.下列事实中能说明氯的非金属性比硫强的是(

)。①氯气与氢气化合比硫与氢气化合要容易进行;②HCl比H2S稳定;③氢氯酸的酸性比氢硫酸的酸性强;④常温下,氯气是气态而硫是固态;⑤H2S能被Cl2氧化生成硫;⑥SCl2分子中氯显-1价;⑦HClO的氧化性比稀硫酸的氧化性强;⑧Cl2与Fe反应生成FeCl3,S与Fe反应生成FeSA.①②③④⑥

B.①④⑤⑥⑦C.①②⑤⑥⑧

D.③④⑤⑦⑧答案:C6.用1~18号元素的元素符号及其形成化合物的化学式填空。(1)原子半径最小的元素是

。

(2)除稀有气体元素外,原子半径最大的元素是

,它的原