-新教材高中化學(xué)第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第二節(jié)第一課時元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律學(xué)案新人教版必修第一冊

PAGEPAGE10第一課時元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律eq\a\vs4\al([素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)])1．了解元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價周期性變化規(guī)律，認(rèn)識元素周期律并理解其實質(zhì)。2．會設(shè)計實驗探究同周期元素性質(zhì)的變化規(guī)律，會比較元素的金屬性或非金屬性的強(qiáng)弱，促進(jìn)證據(jù)推理與模型認(rèn)知化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。eq\a\vs4\al(原子結(jié)構(gòu)的周期性變化)1．原子核外電子排布的周期性變化以原子序數(shù)為1～18的元素為例，探究原子最外層電子數(shù)的變化，圖示如下：規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)由1到8的周期性變化(第一周期除外)。2．原子半徑的周期性變化以第二、三周期元素為例，探究元素的原子半徑的變化，圖示如下：規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)由大到小的周期性變化。[提醒]原子半徑的遞變規(guī)律指同一周期第ⅠA族～第ⅦA族之間的變化規(guī)律，不包括稀有氣體的原子半徑。3．元素化合價的周期性變化以原子序數(shù)為1～18的元素為例，探究元素化合價的變化，圖示如下：規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的化合價呈周期性變化，即每周期：最高正價為＋1→＋7(O無最高正價、F無正價)，負(fù)價為－4→－1?！八耐ā北容^微粒半徑的大小1．第三周期主族元素中，原子半徑最大的是()A．Na B．SiC．S D．Cl解析：選A第三周期主族元素的原子半徑自左向右逐漸減小，所以Na的原子半徑是最大的。2．下列4種微粒中，半徑按由大到小的順序排列的是()①②③④A．①>②>③>④ B．③>④>①>②C．③>①>②>④ D．①>②>④>③解析：選C由結(jié)構(gòu)示意圖可知，①為S，②為Cl，③為S2－，④為F，微粒半徑S2－>S>Cl>F，即③>①>②>④，C項正確。3．下列各組元素中，按從左到右的順序，原子序數(shù)遞增，元素的最高正化合價也遞增的是()A．C、N、O、F B．Na、Be、B、CC．P、S、Cl、Ar D．Na、Mg、Al、Si解析：選DA項和C項原子序數(shù)遞增，而A項中F無正價，C項中Ar的化合價為0價；B項中的原子序數(shù)不完全呈遞增趨勢；D項中原子序數(shù)和最高正化合價均呈遞增趨勢。eq\a\vs4\al(第三周期元素性質(zhì)的遞變)1．探究Na、Mg、Al金屬性強(qiáng)弱(1)Na、Mg與水的反應(yīng)實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論Na將綠豆大小的鈉投入水中，滴加2滴酚酞溶液與冷水發(fā)生劇烈反應(yīng)，有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅與鈉和水的反應(yīng)相比，鎂和水的反應(yīng)更難，鎂在冷水中反應(yīng)很緩慢，與沸水反應(yīng)加快，反應(yīng)生成了堿性物質(zhì)和H2；Mg與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑Mg取一小段鎂條，用砂紙除去表面的氧化膜，放入水中，滴加2滴酚酞溶液與冷水反應(yīng)緩慢在之前的基礎(chǔ)上加熱至液體沸騰反應(yīng)加快，有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅(2)探究NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3堿性強(qiáng)弱AlMg實驗操作沉淀溶解情況沉淀逐漸溶解沉淀逐漸溶解沉淀逐漸溶解沉淀不溶解相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O實驗結(jié)論NaOH是強(qiáng)堿，Mg(OH)2是中強(qiáng)堿，Al(OH)3是兩性氫氧化物，三者的堿性依次減弱(3)結(jié)論即隨著原子序數(shù)的遞增，同周期的Na、Mg、Al失去電子的能力逐漸減弱，金屬性逐漸減弱。2．Si、P、S、Cl非金屬性強(qiáng)弱的比較SiPSCl判斷依據(jù)與氫氣化合高溫磷蒸氣與氫氣反應(yīng)加熱光照或點燃由易到難的順序是Cl、S、P、Si判斷依據(jù)最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱H2SiO3弱酸H3PO4中強(qiáng)酸H2SO4強(qiáng)酸HClO4強(qiáng)酸(酸性比H2SO4強(qiáng))酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3結(jié)論eq\o(→,\s\up7(Si、P、S、Cl))隨著原子序數(shù)的遞增，同周期的Si、P、S、Cl得電子的能力逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸增強(qiáng)3．同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律4．相關(guān)問題(1)Mg、Al分別與鹽酸反應(yīng)，Mg與鹽酸反應(yīng)更劇烈，因為Mg的金屬性比Al的強(qiáng)。(2)元素的非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定；同周期元素隨著原子序數(shù)的遞增，非金屬性逐漸增強(qiáng)，如非金屬性強(qiáng)弱的順序為Si<P<S<Cl，氫化物的穩(wěn)定性順序為SiH4<PH3<H2S<HCl。(3)因同周期元素原子的電子層數(shù)相同，但原子序數(shù)依次增大，原子半徑逐漸減小，原子核對最外層電子的吸引能力逐漸增強(qiáng)，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)，故金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。1．兩性氫氧化物(1)概念：既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，且均生成鹽和水的氫氧化物。(2)氫氧化鋁的兩性eq\x(AlCl3)eq\o(→,\s\up7(鹽酸),\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的制備方法①向AlCl3溶液中加入過量氨水：AlCl3＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4Cl②向NaAlO2溶液中通入過量CO2：NaAlO2＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO32．同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律同周期(從左到右)同主族(自上而下)化合價最高價：＋1價→＋7價(O、F除外)；最低價：－4價→－1價；最低價＝主族序數(shù)－8(H除外)最高價相同(O、F除外)；最低價相同；最高價＝族序數(shù)(O、F除外)得電子能力逐漸增強(qiáng)逐漸減弱失電子能力逐漸減弱逐漸增強(qiáng)單質(zhì)氧化性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱單質(zhì)還原性逐漸減弱逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸減弱逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸、堿性堿性逐漸減弱酸性逐漸增強(qiáng)堿性逐漸增強(qiáng)酸性逐漸減弱形成氣態(tài)氫化物的難易由難到易由易到難簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱3．元素周期律元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。其實質(zhì)是元素原子的核外電子排布呈周期性變化。[名師點撥]非金屬元素對應(yīng)氫化物的分子式書寫規(guī)律(1)第ⅥA族和第ⅦA族元素的氫化物分子式的書寫符合正價元素在前、負(fù)價元素在后的一般規(guī)則，如H2S、H2Se、HF、HI等。(2)第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族元素的氫化物分子式的書寫則不符合分子式書寫的一般規(guī)則，習(xí)慣上，把氫元素符號寫在后面，非金屬元素符號寫在前面，如CH4、SiH4、NH3、PH3等。1．隨著原子序數(shù)的遞增，下列敘述正確的是()A．第二周期元素的最高正化合價由＋1價→＋7價→0價B．第三周期非金屬元素氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱C．堿金屬元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性逐漸減弱D．鹵族元素的原子半徑逐漸增大解析：選D第二周期中，O沒有最高正化合價、F沒有正價，則第二周期元素的最高正化合價由＋1價→＋5價，故A錯誤；第三周期，隨原子序數(shù)增大，非金屬性增強(qiáng)，則非金屬元素氫化物穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，故B錯誤；堿金屬元素，隨原子序數(shù)增大，金屬性增強(qiáng)，則最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性逐漸增強(qiáng)，故C錯誤；鹵族元素隨原子序數(shù)增大，電子層數(shù)增多，則原子半徑增大，故D正確。2．下列各組中化合物的性質(zhì)比較，不正確的是()A．酸性：HClO4>HBrO4>HIO4B．堿性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3C．穩(wěn)定性：PH3>H2S>HClD．非金屬性：F>O>S解析：選C元素非金屬性越強(qiáng)，其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性就越強(qiáng)，非金屬性：Cl>Br>I，則酸性：HClO4>HBrO4>HIO4，A項正確；元素金屬性越強(qiáng)，其最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性就越強(qiáng)，金屬性：Na>Mg>Al，堿性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，B項正確；元素非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，非金屬性：Cl>S>P，穩(wěn)定性：HCl>H2S>PH3，C項錯誤；同主族元素，從上到下，非金屬性逐漸減弱；同周期主族元素，從左到右，非金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性：F>O>S，D項正確。3．同周期的X、Y、Z三種主族元素，已知其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱順序是HXO4>H2YO4>H3ZO4，則下列說法正確的是()A．原子半徑：X>Y>ZB．非金屬性：X>Y>ZC．氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：X<Y<ZD．原子序數(shù)：X<Y<Z解析：選B最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，元素的非金屬性越強(qiáng)。由同周期主族元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：HXO4>H2YO4>H3ZO4，得非金屬性：X>Y>Z，B項正確；根據(jù)同周期主族元素從左到右，非金屬性逐漸增強(qiáng)，可知三種元素的原子序數(shù)的關(guān)系為Z<Y<X，D項錯誤；同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小，則原子半徑：X<Y<Z，A項錯誤；元素非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，則氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HX>H2Y>ZH3，C項錯誤。eq\a\vs4\al(元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷)1．判斷元素金屬性強(qiáng)弱的5種依據(jù)比較元素金屬性的強(qiáng)弱，其實質(zhì)是看元素原子失去電子能力的強(qiáng)弱，越易失去電子，金屬性越強(qiáng)。判斷依據(jù)規(guī)律實例原子結(jié)構(gòu)(元素在周期表中的位置)同周期元素從左到右，核電荷數(shù)越多，越難失去電子，金屬性越弱金屬性：Na>Mg>Al同主族元素從上到下，原子半徑越大，越易失去電子，金屬性越強(qiáng)金屬性：K>Na>Li單質(zhì)與水或酸反應(yīng)金屬單質(zhì)與水或酸(非氧化性酸)反應(yīng)越劇烈，元素的金屬性越強(qiáng)如Na與冷水反應(yīng)劇烈，Mg與冷水反應(yīng)緩慢，則金屬性：Na>Mg金屬活動性順序除第ⅠA族、第ⅡA族的金屬單質(zhì)外，前面的金屬單質(zhì)可以把后面的金屬單質(zhì)從其鹽溶液中置換出來如2Al＋3Hg(NO3)2=2Al(NO3)3＋3Hg，則金屬性：Al>Hg金屬陽離子的氧化性強(qiáng)弱金屬(非變價金屬)陽離子的氧化性越強(qiáng)，則對應(yīng)金屬元素的金屬性越弱如氧化性：Na＋<Mg2＋，則金屬性：Na>Mg最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，元素的金屬性越強(qiáng)如堿性：NaOH>Mg(OH)2，則金屬性：Na>Mg2．判斷元素非金屬性強(qiáng)弱的6種依據(jù)比較元素非金屬性的強(qiáng)弱，其實質(zhì)是看元素原子得到電子能力的強(qiáng)弱，越易得到電子，非金屬性越強(qiáng)。判斷依據(jù)規(guī)律實例原子結(jié)構(gòu)(元素在周期表中的位置)同周期元素從左到右，核電荷數(shù)越多，越易得到電子，非金屬性越強(qiáng)非金屬性：F>O>N同主族元素從上到下，原子半徑越大，越不易得到電子，非金屬性越弱非金屬性：F>Cl>I單質(zhì)與氫氣化合的難易及氫化物的穩(wěn)定性單質(zhì)越易與H2化合，生成的氫化物越穩(wěn)定，元素的非金屬性越強(qiáng)H2＋F2=2HF，H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(光照),\s\do5(或點燃))2HCl，則非金屬性：F>Cl。穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI，則非金屬性：F>Cl>Br>I非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)較活潑的非金屬單質(zhì)可以把較不活潑的非金屬單質(zhì)從其鹽溶液中置換出來如Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，則非金屬性：Cl>Br單質(zhì)的氧化性或陰離子的還原性非金屬元素的簡單陰離子的還原性越強(qiáng)，則其單質(zhì)的氧化性越弱，元素的非金屬性越弱還原性：S2－>Cl－，則非金屬性：Cl>S最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，元素的非金屬性越強(qiáng)酸性：HClO4(高氯酸)>H2SO4，則非金屬性：Cl>S[名師點撥](1)元素非金屬性和金屬性的強(qiáng)弱實質(zhì)是得失電子的難易。凡是能直接或間接地比較化學(xué)變化中元素原子得失電子的難易，即可比較元素非金屬性和金屬性的強(qiáng)弱。(2)元素非金屬性和金屬性的強(qiáng)弱與元素原子得失電子的數(shù)目無關(guān)，如Na在反應(yīng)中失去1個電子，Al在反應(yīng)中失去3個電子，但是金屬性：Na>Al。1．下列關(guān)于元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱比較的說法不正確的是()A．將大理石加入稀鹽酸中，能產(chǎn)生CO2氣體，說明Cl的非金屬性強(qiáng)于CB．Si與H2化合所需溫度遠(yuǎn)高于S與H2化合所需溫度，說明S的非金屬性強(qiáng)于SiC．Na與冷水反應(yīng)劇烈，而Mg與冷水反應(yīng)緩慢，說明Na的金屬性強(qiáng)于MgD．Fe投入CuSO4溶液中，能置換出Cu，說明Fe的金屬性比Cu強(qiáng)解析：選A鹽酸中的溶質(zhì)HCl不是氯元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物，雖然HCl的酸性比碳酸的強(qiáng)，但不能作為判斷Cl、C非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)，A項錯誤；單質(zhì)與H2越易化合，元素的非金屬性越強(qiáng)，B項正確；單質(zhì)與水越易反應(yīng)生成堿和H2，其金屬性越強(qiáng)，C項正確；較活潑的金屬單質(zhì)可將較不活潑的金屬從它的鹽溶液中置換出來，D項正確。2．下列能說明氯元素的非金屬性比硫元素強(qiáng)的是()①HCl比H2S穩(wěn)定②S2－的還原性比Cl－的強(qiáng)③Cl2能與H2S反應(yīng)生成S④HCl的溶解度比H2S的大⑤Cl2與Fe反應(yīng)生成FeCl3，S與Fe反應(yīng)生成FeS⑥HCl的酸性比H2S的強(qiáng)A．①②③⑤ B．①②④⑤C．②③⑤⑥ D．①②③④⑤⑥解析：選A①HCl比H2S穩(wěn)定，則非金屬性Cl>S；②陰離子的還原性越強(qiáng)，元素的非金屬性越弱，S2－的還原性比Cl－的強(qiáng)，則非金屬性Cl>S；③Cl2能與H2S反應(yīng)生成S，由氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性可知，氧化性Cl2>S，則非金屬性Cl>S；④溶解度屬于物理性質(zhì)，與元素的非金屬性無關(guān)，不能確定元素的非金屬性強(qiáng)弱；⑤Cl2與Fe反應(yīng)生成FeCl3，S與Fe反應(yīng)生成FeS，則Cl得電子的能力強(qiáng)，所以非金屬性Cl>S；⑥元素的非金屬性越強(qiáng)，最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，HCl的酸性比H2S的酸性強(qiáng)，不能說明Cl的非金屬性比S的強(qiáng)。[分級訓(xùn)練·課課過關(guān)]1．下列元素的氫化物最穩(wěn)定的是()A．Si B．PC．S D．Cl解析：選D按Si、P、S、Cl的順序，非金屬性逐漸增強(qiáng)，氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。2．下列元素的原子半徑最小的是()A．C B．BC．O D．F解析：選D按B、C、O、F順序，原子序數(shù)依次增大，同周期主族元素隨原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小。3．下列遞變規(guī)律正確的是()A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增強(qiáng)B．HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)C．鈉、鎂、鋁的還原性依次減弱D．Na＋、Mg2＋、Al3＋離子半徑逐漸增大解析：選CA項，HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次減弱，錯誤；B項，HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次減弱，錯誤；C項，鈉、鎂、鋁的還原性依次減弱，正確；D項，Na＋、Mg2＋、Al3＋離子半徑逐漸減小，錯誤。4．下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的比較不正確的是()A．氧化性：Br2＞Cl2B．酸性：HClO4＞H3PO4C．熱穩(wěn)定性：HCl＞HBrD．堿性：NaOH＞Mg(OH)2解析：選ACl和Br位于第ⅦA族且Cl在Br的上方，因此Cl的非金屬性大于Br，因此單質(zhì)的氧化性：Cl2＞Br2，故選A；氯元素的非金屬性強(qiáng)于磷元素，非金屬性越強(qiáng)，最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸