新蘇教版高中化學(xué)必修1課件1：5.1.1 元素周期律

專題5微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性第一單元元素周期律和元素周期表第1課時元素周期律

學(xué)習(xí)目標1.結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實驗事實認識原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)呈周期性變化的規(guī)律，構(gòu)建元素周期律。2.掌握元素周期律的實質(zhì)。3.以1~18號元素為例，掌握元素性質(zhì)的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一、1～18號元素的原子最外層電子排布、原子半徑和主要化合價的變化規(guī)律1.原子最外層電子排布的周期性變化(1)原子序數(shù):化學(xué)家按_________________的順序給_____________,這種編號叫作原子序數(shù)。原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。(2)原子最外層電子排布的周期性變化隨著元素核電荷數(shù)的遞增,除H、He外,元素原子________________________________的變化。必備知識·自主學(xué)習(xí)核電荷數(shù)從小到大元素依次編號最外層電子數(shù)重復(fù)出現(xiàn)從1遞增到8知識梳理2.元素原子半徑的周期性變化:3～9號元素及11～17號元素隨原子序數(shù)的遞增,元素原子半徑______________________變化。3.元素主要化合價的周期性變化(1)元素的最高正化合價呈現(xiàn)_______________變化(氧、氟除外)。(2)元素的最低負化合價呈現(xiàn)_______________變化。(3)元素最高化合價數(shù)值等于該元素原子的_____________,最低化合價的數(shù)值等于__________________。呈現(xiàn)由大到小的周期性+1→+7的周期性-4→-1的周期性最外層電子數(shù)8減去最外層電子數(shù)【自主探索】1.3～9號元素及11～17號元素,從左到右,原子半徑逐漸減小,離子半徑是否也逐漸減小?提示:不是。如S2->Cl-。2.(知識關(guān)聯(lián))第3～9號元素從左到右,最高正價是否也從+1遞增到+7?提示:否。第二周期氟元素沒有正價。3.(教材二次開發(fā))第1～18號元素中,原子半徑最大的是哪種元素?提示:第1～18號元素中,原子半徑最大的是鈉。二、元素的性質(zhì)變化規(guī)律1.鈉、鎂、鋁的金屬性的遞變規(guī)律(1)鈉、鎂均能與水反應(yīng),鈉比鎂活潑,金屬性:Na>Mg。(2)鎂、鋁與酸反應(yīng)鎂、鋁均能與酸反應(yīng),鎂比鋁活潑,金屬性:Mg>Al。2.硅、磷、硫、氯的非金屬性的遞變規(guī)律(1)單質(zhì)與H2化合的難易程度(由易到難):_____________;(2)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性(由弱到強):________________;(3)元素的非金屬性:__________。Cl、S、P、SiSiH4<PH3<H2S<HClSi<P<S<Cl3.第11～17號元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸堿性變化規(guī)律(1)鈉、鎂、鋁的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱:____________________(2)硅、磷、硫、氯的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強弱:______________________NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO44.兩性氫氧化物(1)概念:既能與強酸反應(yīng)又能與強堿反應(yīng),且均生成鹽和水的氫氧化物。(2)氫氧化鋁的兩性①向AlCl3溶液中加入過量氨水,現(xiàn)象:_____________,反應(yīng)方程式:__________________________________。②向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量,現(xiàn)象:_______________________________,反應(yīng)方程式:______________________________、___________________________產(chǎn)生白色沉淀AlCl3+3NH3·H2O====3NH4Cl+Al(OH)3↓先產(chǎn)生白色沉淀,后白色沉淀溶解AlCl3+3NaOH====3NaCl+Al(OH)3↓NaOH+Al(OH)3====NaAlO2+2H2O③向Al(OH)3沉淀中加入鹽酸,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______________________。5.元素周期律(1)隨著核電荷數(shù)逐漸增加,原子半徑_________(稀有氣體元素除外),原子核對___________________________,元素原子____________________,____________________,________________________________。(2)內(nèi)容:___________________________________________的規(guī)律。(3)實質(zhì):_____________________隨著核電荷數(shù)的遞增發(fā)生周期性變化的結(jié)果。Al(OH)3+3H+====Al3++3H2O逐漸減小最外層電子的吸引力逐漸增強失電子能力逐漸減弱逐漸增強元素的性質(zhì)隨元素核電荷數(shù)的遞增呈周期性變化元素原子核外電子排布得電子能力金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強【自主探索】1.向AlCl3溶液中逐漸加入足量的氫氧化鈉溶液,會產(chǎn)生什么現(xiàn)象?提示:首先生成Al(OH)3,后Al(OH)3逐漸溶于氫氧化鈉溶液,故現(xiàn)象為先產(chǎn)生白色絮狀沉淀后逐漸溶解。2.(情境思考)日常生活中常用到鋁制品,如鋁鍋,但鋁鍋長時間盛放酸性或堿性食物容易腐蝕。(1)鋁的金屬性較強,易與O2等反應(yīng),但鋁鍋可長期使用,試說明原因。提示:鋁與氧氣反應(yīng),在鋁鍋表面生成致密的氧化物保護膜,阻止鋁與氧氣繼續(xù)反應(yīng),故鋁鍋可長期使用。(2)鋁鍋長時間盛放酸性或堿性食物容易腐蝕,為什么?提示:氧化鋁具有兩性,能與酸性或堿性食物緩慢反應(yīng),使氧化鋁失去保護作用。關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識點一金屬性、非金屬性強弱比較

1.實質(zhì):比較元素金屬性(或非金屬性)的強弱,其實質(zhì)是看原子失去(或得到)電子的能力,越易失去(或得到)電子,則元素的金屬性(或非金屬性)越強。2.從原子結(jié)構(gòu)判斷金屬性和非金屬性強弱(1)電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越大,金屬性越弱,非金屬性越強。(2)最外層電子數(shù)相同時,電子層數(shù)越多,金屬性越強,非金屬性越弱。難點突破3.從元素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)判斷金屬性和非金屬性強弱(1)金屬性比較:①在金屬活動性順序表中位置越靠前,金屬性越強。②單質(zhì)與水或非氧化性酸反應(yīng)越劇烈,金屬性越強。③單質(zhì)還原性越強或陽離子氧化性越弱,金屬性越強。④最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強,金屬性越強。⑤若Xn++Y→X+Ym+,則Y的金屬性比X強。(2)非金屬性比較:①與H2化合越容易或氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強。②單質(zhì)氧化性越強或簡單陰離子還原性越弱,非金屬性越強。③最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強,非金屬性越強。④若An-+B→Bm-+A,則B的非金屬性比A強?！竞献魈骄俊?.硫酸為強酸,次氯酸為弱酸,據(jù)此能確定非金屬性硫大于氯嗎?(證據(jù)推理與模型認知)提示:不能。判斷元素的非金屬性強弱可根據(jù)最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強弱,而HClO中氯元素不是最高價。2.鹽酸(HCl)的酸性強于氫硫酸(H2S),據(jù)此能得出氯元素比硫元素的非金屬性強嗎?(證據(jù)推理與模型認知)提示:不能。氣態(tài)氫化物的酸性強弱與元素的非金屬性強弱無關(guān),不能作為判斷元素非金屬性強弱的依據(jù)。如氫碘酸(HI)的酸性強于鹽酸(HCl),但氯元素比碘元素的非金屬性強?！镜淅痉丁俊镜淅肯铝惺聦嵞苷f明氯元素原子得電子能力比硫元素原子強的是__________。

①HCl的溶解度比H2S大 ②HCl的酸性比H2S強 ③HCl的穩(wěn)定性比H2S大④HCl的還原性比H2S弱 ⑤HClO4的酸性比H2SO4強⑥Cl2與鐵反應(yīng)生成FeCl3,而S與鐵反應(yīng)生成FeS⑦Cl2能與H2S反應(yīng)生成S ⑧在11～17號元素中Cl處于S的右側(cè)⑨還原性:Cl-<S2-【解析】元素原子得電子能力的強弱與元素氫化物的溶解性無關(guān),①錯誤;氫化物的酸性強弱和元素原子得電子能力大小無關(guān),②錯誤,其他均符合題意。答案:③④⑤⑥⑦⑧⑨【規(guī)律方法】(1)金屬活動性順序:按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的順序,金屬性逐漸減弱。(2)非金屬活動性順序:按F、O、Cl、Br、I、S的順序,非金屬性逐漸減弱。(3)比較元素金屬性、非金屬性強弱不能根據(jù)最外層電子數(shù)的多少或電子層數(shù)的多少,而應(yīng)根據(jù)得失電子的難易程度。(4)不能通過物質(zhì)的物理性質(zhì),如熔沸點、溶解性等方面比較元素金屬性、非金屬性強弱?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】在如圖的實驗裝置中,錐形瓶中是硅酸鈉溶液,分液漏斗中盛裝的是稀硫酸,向硅酸鈉溶液中滴加稀硫酸,溶液由澄清變渾濁,原因是生成了硅酸沉淀。(1)元素的非金屬性越強,其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越________;

(2)元素的金屬性越強,其最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越________;

(3)元素的非金屬性越強,其對應(yīng)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越________;

(4)非金屬性越強的元素形成的氣態(tài)氫化物的還原性越________。

提示:(1)強(2)強(3)強(4)弱知識點二元素周期律

1.微粒半徑大小的決定因素:核電荷數(shù)、電子層數(shù)和核外電子數(shù)。2.微粒半徑大小比較(1)不同元素微粒半徑的比較:①具有相同電子層數(shù)而原子序數(shù)不同的原子,原子序數(shù)越大,半徑越小(稀有氣體除外);如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)>r(Cl)。②最外層電子數(shù)相同而電子層數(shù)不同的原子,電子層數(shù)越多,原子半徑越大;其同價態(tài)的離子半徑也是如此;如r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I),r(F-)<r(Cl-)<r(Br-)<r(I-)。③電子層結(jié)構(gòu)相同的不同微粒,原子序數(shù)越大,半徑越小;如r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)。(2)同種元素的微粒半徑比較,核外電子數(shù)越多,微粒半徑越大:①陽離子半徑小于相應(yīng)原子半徑;如r(Na+)<r(Na)。②陰離子半徑大于相應(yīng)原子半徑;如r(Cl-)>r(Cl)。③不同價態(tài)的離子,價態(tài)越高,離子半徑越小;如r(Fe2+)>r(Fe3+)?！痉椒▽?dǎo)引】元素周期律1.第11～17號元素性質(zhì)的遞變規(guī)律對于第三周期主族元素Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl①原子半徑由大到小的順序為Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl。②簡單離子半徑由大到小的順序為P3->S2->Cl->Na+>Mg2+>Al3+。③單質(zhì)置換出水或酸中氫的能力Na>Mg>Al。④最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性由強到弱的順序為NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。⑤單質(zhì)與H2化合的能力Si<P<S<Cl。⑥氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由弱到強的順序為SiH4<PH3<H2S<HCl。⑦最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性由弱到強的順序為H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4。2.熟記微粒大小的比較方法:(1)看電子層數(shù):最外層電子數(shù)相同時,電子層數(shù)越多,半徑越大。(2)看核電荷數(shù):當電子層結(jié)構(gòu)相同時,核電荷數(shù)越大,半徑越小。(3)看核外電子數(shù):當電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時,核外電子數(shù)越多,半徑越大。3.所有元素中,原子半徑最小的是H,其次是F。4.11～17號元素中,原子半徑最小的是Cl,離子半徑最小的是Al3+。【合作探究】1.(教材二次開發(fā))將Cl2通入含NaBr的溶液中,能否發(fā)生反應(yīng)?若能,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式,并說明Cl2、Br2活潑性的強弱。(變化觀念與平衡思想)提示:能;Cl2+2NaBr====2NaCl+Br2;Cl2比Br2活潑。2.(情境應(yīng)用)劉安《淮南萬畢術(shù)》“曾青得鐵則化為銅”,“曾青”指可溶性銅鹽。寫出Fe與CuSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式,請說明Fe和Cu活潑性的強弱。(變化觀念與平衡思想)提示:Fe+CuSO4====FeSO4+Cu;Fe比Cu活潑。【典例示范】【典例】下列微粒半徑大小比較正確的是 (

)A.Na+<Mg2+<Al3+<O2-B.S2->Cl->Na+>Al3+C.Na<Mg<Al<SiD.F>O>N>C【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)比較微粒半徑大小時,首先要確定微粒間的電子層數(shù)是否相同,然后再利用規(guī)律比較大小。(2)電子層數(shù)相同的看核電荷數(shù)。【解析】選B。A項四種離子核外電子排布相同,核電荷數(shù)越大,半徑越小,應(yīng)為O2->Na+>Mg2+>Al3+;B項S2-和Cl-,Na+和Al3+的核外電子排布相同,電子層數(shù)相同,微粒半徑大小取決于核電荷數(shù),S2-和Cl-比Na+和Al3+多一個電子層,微粒半徑顯然是前者大;C項電子層數(shù)相同,核電荷數(shù)越大,半徑越小,應(yīng)為Na>Mg>Al>Si;D項從C、N、O、F原子半徑逐漸減小?！灸割}追問】比較下列微粒半徑的大小。(1)r(Na+)______r(Na)、r(Cl-)______r(Cl)

(2)r(Ca2+)______r(Cl-)、r(Mg)______r(Na)

提示:(1)r(Na+)<r(Na)、r(Cl-)>r(Cl)(2)r(Ca2+)<r(Cl-)、r(Mg)<r(Na)【素養(yǎng)訓(xùn)練】我們生活在化學(xué)世界中,某些元素在人體的細胞、組織和體液中大量富集,如大腦中含有豐富的Na、Mg、K,骨筋和骨組織中含有豐富的Li、Mg、K等。(1)Li、Na、Mg、K原子半徑大小關(guān)系是什么?提示:原子半徑:Li<Mg<Na<K。(2)Li、Na、Mg、K元素的金屬性強弱順序是什么?提示:K>Na>Li>Mg?！狙a償訓(xùn)練】微觀粒子盡管微乎其微,小到肉眼無法觀察到,但與宇宙天體有很多相似之處,其中之一是都存在半徑問題。(1)微粒半徑與電子層數(shù)、核電荷數(shù)、電子數(shù)有什么關(guān)系?提示:電子層數(shù)越多、核電荷數(shù)越小、電子數(shù)越多,半徑越大。(2)同周期元素中,原子半徑最小的是哪族元素?提示:第ⅦA族元素。(3)同一周期的陰離子和陽離子比較,哪個的半徑更大?提示:陰離子與同周期的稀有氣體的核外電子排布相同,陽離子與上周期的稀有氣體的核外電子排布相同,故陰離子比同一周期的陽離子多一個電子層,故半徑大于陽離子。(4)比較下列各組微粒半徑,正確的是________。①Cl<Cl-<Br- ②F-<Mg2+<Al3+

③Ca2+<Ca<Ba ④S2-<Se2-<Br-提示:①和③。①陰離子半徑大于同元素的原子半徑,所以Cl->Cl,電子層數(shù)Br->Cl-,所以①正確;②電子層結(jié)構(gòu)相同的粒子,核電荷數(shù)大的半徑小,②不正確;③陽離子半徑小于同元素的原子半徑,③正確;④中應(yīng)為Se2->Br->S2-,④不正確。

【課堂小結(jié)】三言兩語話重點1.第11～17號元素性質(zhì)遞變規(guī)律隨著核電荷數(shù)逐漸增加,金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強。2.元素周期律:元素的性質(zhì)隨元素核電荷數(shù)的遞增呈周期性變化的規(guī)律。3.微粒半徑比較:先看電子層數(shù),電子層數(shù)相同時,看核電荷數(shù)。課堂檢測·素養(yǎng)達標1.原子序數(shù)在3～9的元素,隨著核電荷數(shù)的遞增而逐漸增大的是 (

)A.電子層數(shù) B.最外層電子數(shù)C.原子半徑 D.最高正化合價【解析】選B。原子序數(shù)在3～9之間的元素,核外均為2個電子層,最外層電子數(shù)依次從1遞增到7,原子半徑逐漸減小,而最高正化合價從1遞增到5(氧無最高正價、氟無正價)。課堂達標2.(雙選)下列有關(guān)元素周期律的敘述中,正確的是 (

)A.最高正價:N<FB.金屬性強弱:K<CaC.氫化物穩(wěn)定性:H2S<HClD.堿性強弱:NaOH>Mg(OH)2【解析】選C、D。氮元素最高正價為+5價,而F無正價,A錯誤;金屬性Ca<K,B錯誤;穩(wěn)定性H2S<HCl,堿性NaOH>Mg(OH)2,C、D正確。3.(教材二次開發(fā)·教材習(xí)題改編)下列各組元素是按最高正價由高到低、負價絕對值由低到高順序排列的是(

)A.Na、Mg、Al

B.F、O、NC.N、O、F D.S、P、Si【解析】選D。A項中最高正價由低到高,且無負價;B、C兩項中F無正價;D項中各元素的最高正價分別為+6、+5、+4,負價絕對值分別為2、3、4,D正確。4.下列有關(guān)性質(zhì)的比較,不能用元素周期律解釋的是(

)A.密度:Mg>NaB.0.1mol·L-1溶液的酸性:HNO3>H2CO3C.還原性:O2->F-D.Mg、Al與同濃度鹽酸反應(yīng),Mg更劇烈【解析】選A。密度為物理性質(zhì),與元素周期律無關(guān),A正確;0.1mol·L-1溶液的酸性:HNO3>H2CO3,能用元素周期律解釋,B錯誤;氟的非金屬性強于氧,所以還原性O(shè)2->F-,可用元素周期律解釋,C錯誤;Mg、Al與同濃度鹽酸反應(yīng),Mg更劇烈,可用元素周期律解釋,D錯誤?！舅仞B(yǎng)新思維】5.四種常見的1～18號非金屬元素甲、乙、丙、丁中,核電荷數(shù)依次增大,甲和乙、丙和丁具有相同的電子層數(shù),乙、丙的最外層電子數(shù)相同,乙原子序數(shù)比甲多1,乙元素原子核外最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的三倍。(1)丙元素的名稱是____________。

(2)能證明丁單質(zhì)的氧化性大于丙單質(zhì)的氧化性的化學(xué)方程式是____________________________。

(3)乙的兩種常見單質(zhì)分別是______,______。

(4)四種元素的氣態(tài)氫化物水溶液顯酸性的是(寫化學(xué)式)______,______。

(5)氫元素和乙組成的化合物中,原子數(shù)比是1∶1的是(寫化學(xué)式)__________。此化合物可將堿性工業(yè)廢水中的CN-氧化為可溶性碳酸鹽和氨,相應(yīng)的離子方程式是____________________________。

【解析】根據(jù)乙元素原子核外最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的三倍,推斷乙為氧元素,則甲為氮,丙為硫,丁為氯。(1)丙元素是硫。(2)Cl2+H2S====S+2HCl(其他答案合理也得分)。(3)氧元素可以形成O2、O3兩種單質(zhì)。(4)甲乙丙丁的氣態(tài)氫化物水溶液顯酸性的是H2S、HCl。(5)氫、氧元素組成的化合物中H2O2原子數(shù)比是1∶1;H2O2具有氧化性,根據(jù)題意寫出離子方