2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律2第1課時(shí)元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律學(xué)案新人教版必修1

PAGE12-第1課時(shí)元素性質(zhì)的周期性改變規(guī)律學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．相識(shí)同周期元素的核外電子排布、主要化合價(jià)、原子半徑等性質(zhì)的周期性改變規(guī)律。2．以第三周期元素為例，駕馭同周期主族元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律。1．通過(guò)對(duì)“同周期元素性質(zhì)”的學(xué)習(xí)，培育科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)。2．通過(guò)對(duì)“元素周期律內(nèi)容和實(shí)質(zhì)”的學(xué)習(xí)，建構(gòu)微觀原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定宏觀性質(zhì)的探究思路和模式。新課情境呈現(xiàn)核外電子是處在肯定的軌道上繞核運(yùn)行的，正如太陽(yáng)系的行星繞太陽(yáng)運(yùn)行一樣；核外運(yùn)行的電子分層排布，按能量凹凸而距核遠(yuǎn)近不同。這個(gè)模型被稱(chēng)為“玻爾原子模型”?，F(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論在新的試驗(yàn)基礎(chǔ)上保留了“玻爾原子模型”合理的部分，并給予其新的內(nèi)容。你想知道核外電子是如何排布的嗎？請(qǐng)讓我們一起走進(jìn)教材學(xué)習(xí)元素性質(zhì)的周期性改變規(guī)律。課前素能奠基學(xué)問(wèn)回顧1．元素周期表中，第三周期主族元素的名稱(chēng)是__鈉__、__鎂__、__鋁__、__硅__、__磷__、__硫__、__氯__。2．元素周期表中的周期數(shù)等于該周期元素原子的__電子層數(shù)__，主族元素族序數(shù)等于原子的__最外層電子數(shù)__。同一主族自上而下，金屬性漸漸__增加__，非金屬性漸漸__減弱__。3．鎂、鋁、硫、氯的原子結(jié)構(gòu)示意圖分別為：____、____、____、____。新知預(yù)習(xí)一、原子結(jié)構(gòu)的周期性改變結(jié)合圖1、圖2、圖3完成下表：原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)原子半徑的改變(稀有氣體元素除外)最高或最低化合價(jià)的改變1～211～2＋1→03～10__2____1～8__由__大__到__小____＋1__→__＋5____－4__→__－1__→__0__11～18__3____1～8__由__大__到__小____＋1__→__＋7____－4__→__－1__→__0__結(jié)論隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的__核外電子排布、原子半徑、化合價(jià)都呈周期性改變__二、第三周期元素性質(zhì)的遞變1．鈉、鎂與水的反應(yīng)鈉鎂試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象__鈉熔成小球，浮于水面，四處游動(dòng)，有“嘶嘶”的響聲，反應(yīng)后溶液加酚酞變紅____加熱前，鎂條表面附著了少量無(wú)色氣泡，加熱至沸騰后，有較多的無(wú)色氣泡冒出，滴加酚酞溶液變?yōu)榉奂t色__反應(yīng)原理__2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑__Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2↓＋H2↑結(jié)論鈉、鎂均能與水反應(yīng)，鈉比鎂活潑，金屬性：Na>Mg。2．兩性氫氧化物(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①向AlCl3溶液中加入過(guò)量氨水，現(xiàn)象：__產(chǎn)生白色沉淀__，反應(yīng)方程式：__AlCl3＋3NH3·H2O=3NH4Cl＋Al(OH)3↓__。②向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過(guò)量，現(xiàn)象：__先產(chǎn)生白色沉淀，后白色沉淀溶解__，反應(yīng)方程式：__AlCl3＋3NaOH=3NaCl＋Al(OH)3↓__、__NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O__。③向Al(OH)3沉淀中加入鹽酸，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：__Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O__。3．鈉、鎂、鋁的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性NaOHMg(OH)2Al(OH)3分類(lèi)強(qiáng)堿中強(qiáng)堿(屬于弱堿)兩性氫氧化物堿性強(qiáng)弱NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3結(jié)論金屬性：Na＞Mg＞Al4．Si、P、S、Cl的非金屬性的遞變規(guī)律SiPSCl推斷依據(jù)高溫磷蒸氣與氫氣能反應(yīng)加熱光照或點(diǎn)燃與氫氣反應(yīng)由難到易的依次為_(kāi)_Si<P<S<Cl__最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性H2SiO3：弱酸H3PO4：中強(qiáng)酸H2SO4：強(qiáng)酸HClO4：強(qiáng)酸酸性：__HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3__結(jié)論__Si、P、S、Cl的非金屬性漸漸增加__5．同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律eq\o(→,\s\up7(NaMgAlSiPSCl),\s\do5(同一周期從左往右，金屬性漸漸__減弱__，非金屬性漸漸__增加__))三、元素周期律1．內(nèi)容：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的改變。2．實(shí)質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性改變是原子的__核外電子排布__的周期性改變的必定結(jié)果。預(yù)習(xí)自測(cè)1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)同周期元素，從左到右，原子半徑漸漸減小，離子半徑也漸漸減小(×)(2)其次周期元素從左到右，最高正價(jià)從＋1遞增到＋7(×)(3)元素的原子得電子越多，非金屬性越強(qiáng)；失電子越多，金屬性越強(qiáng)(×)(4)Al(OH)3為兩性氫氧化物，與氨水、鹽酸均可反應(yīng)(×)(5)AlCl3溶液中加足量氨水可生成Al(OH)3沉淀(√)(6)元素的氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)；堿性越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)(×)(7)其次周期非金屬元素的氣態(tài)氫化物溶于水后，水溶液均為酸性(×)2．X、Y兩元素是同周期的非金屬主族元素，假如X原子半徑比Y的大，下面說(shuō)法正確的是(C)A．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性，X的比Y的強(qiáng)B．X的非金屬性比Y的強(qiáng)C．X的陰離子比Y的陰離子還原性強(qiáng)D．X的氣態(tài)氫化物比Y的穩(wěn)定解析：同周期非金屬元素從左到右，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性漸漸增加；元素的非金屬性漸漸增加，單質(zhì)的氧化性漸漸增加，陰離子還原性漸漸減弱，氣態(tài)氫化物越來(lái)越穩(wěn)定，所以選C。3．X、Y、Z三種元素的電子層數(shù)相同，它們的最高價(jià)氧化物分別為酸性氧化物、堿性氧化物和兩性氧化物，則三種元素的原子序數(shù)的大小依次是(C)A．X＞Y＞Z B．Y＞Z＞XC．X＞Z＞Y D．Z＞X＞Y解析：由題意知，X、Y、Z三元素處于同周期，X為非金屬，原子序數(shù)最大，Z的最高價(jià)氧化物為兩性氧化物，Z的原子序數(shù)比Y的大，所以原子序數(shù)X＞Z＞Y，選C。4．依據(jù)元素在周期表中的位置推斷，下列正確的是(D)A．金屬性：Na＞K B．非金屬性：S＞ClC．酸性：H3PO4＞HNO3 D．堿性：KOH＞Mg(OH)2解析：同主族自上至下金屬性漸漸增加，A錯(cuò)誤；同周期從左到右非金屬性漸漸增加，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性漸漸增加，B、C錯(cuò)誤；由同主族金屬性強(qiáng)弱知堿性NaOH<KOH，由同周期金屬性強(qiáng)弱知堿性NaOH＞Mg(OH)2，則堿性KOH＞Mg(OH)2，選D。5．下列關(guān)于元素周期律的敘述正確的是(D)A．隨著元素原子序數(shù)的遞增，原子最外層電子數(shù)總是從1到8重復(fù)出現(xiàn)B．元素的性質(zhì)隨著相對(duì)原子質(zhì)量的遞增而呈周期性改變C．隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的最高化合價(jià)從＋1到＋7，最低化合價(jià)從－7到－1重復(fù)出現(xiàn)D．元素性質(zhì)的周期性改變是指原子核外電子排布的周期性改變、原子半徑的周期性改變及元素主要化合價(jià)都呈周期性改變解析：第一周期原子最外層電子從1到2，A項(xiàng)錯(cuò)；元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性改變，B項(xiàng)錯(cuò)；其次周期的F無(wú)正價(jià)，負(fù)價(jià)從－4到－1出現(xiàn)，C項(xiàng)錯(cuò)；元素性質(zhì)的周期性改變是由原子結(jié)構(gòu)的周期性改變引起的，則原子核外電子排布、原子半徑及元素主要化合價(jià)都呈周期性改變，故D正確。6．門(mén)捷列夫?qū)瘜W(xué)這一學(xué)科發(fā)展的最大貢獻(xiàn)在于發(fā)覺(jué)了化學(xué)元素周期律。下列事實(shí)不能用元素周期律說(shuō)明的只有(C)A．堿性：KOH＞Ca(OH)2＞Mg(OH)2B．穩(wěn)定性：H2O＞H2S＞H2SeC．揮發(fā)性：HNO3＞H3PO4＞H2SO4D．原子半徑：P＞S＞Cl解析：酸的揮發(fā)性是物質(zhì)本身的特性，沒(méi)有規(guī)律，所以選C。課堂素能探究學(xué)問(wèn)點(diǎn)元素周期表中主族元素的周期性改變規(guī)律問(wèn)題探究：eq\x(原子結(jié)構(gòu)的周期性改變)eq\o(,\s\up7(確定),\s\do5(反映))eq\x(元素性質(zhì)的周期性改變)eq\o(,\s\up7(歸納出),\s\do5(反映))eq\x(元素周期律)1．依據(jù)P、S、Cl在周期表中位置進(jìn)行比較(1)H3PO4、H2SO4、HClO4酸性強(qiáng)弱。(2)P3－、S2－、Cl－還原性強(qiáng)弱。2．試依據(jù)同周期元素非金屬性的改變規(guī)律，比較SiH4、PH3、H2S和HCl的穩(wěn)定性。探究提示：1.(1)非金屬性：Cl＞S＞P，酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4。(2)非金屬性：Cl＞S＞P，還原性：P3－＞S2－＞Cl－。2．元素的非金屬性越強(qiáng)，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，非金屬性漸漸增加，故非金屬性：Si<P<S<Cl，所以它們的氫化物的穩(wěn)定性依次為SiH4<PH3<H2S<HCl。學(xué)問(wèn)歸納總結(jié)：內(nèi)容同周期(從左到右)同主族(從上到下)原子結(jié)構(gòu)電子層數(shù)相同依次增加最外層電子數(shù)依次增加相同原子半徑漸漸減小漸漸增大主要化合價(jià)從＋1→＋7，從－4→－1相像(最高正價(jià)相同)元素的性質(zhì)得電子實(shí)力漸漸增加漸漸減弱失電子實(shí)力漸漸減弱漸漸增加金屬性漸漸減弱漸漸增加非金屬性漸漸增加漸漸減弱單質(zhì)氧化性漸漸增加漸漸減弱還原性漸漸減弱漸漸增加離子陽(yáng)離子氧化性增強(qiáng)減弱陰離子還原性減弱增強(qiáng)氫化物穩(wěn)定性增強(qiáng)減弱還原性減弱增強(qiáng)最高價(jià)氧化物的水化物酸性增強(qiáng)減弱堿性減弱增強(qiáng)點(diǎn)撥：(1)主族元素的最高正價(jià)＝最外層電子數(shù)(O、F除外)。(2)只有非金屬才有負(fù)價(jià)，且|最低負(fù)價(jià)數(shù)值|＋|最高正價(jià)數(shù)值|＝8。(3)比較元素的非金屬性，可以通過(guò)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性比較，而不是氫化物溶液的酸性。例如已知酸性HCl＞H2S，但是不能說(shuō)明氯的非金屬性比硫的強(qiáng)。典例1(2024·全國(guó)卷Ⅱ)a，b，c，d為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，a原子核外電子總數(shù)與b原子次外層的電子數(shù)相同；c所在周期數(shù)與族數(shù)相同；d與a同族，下列敘述正確的是(B)A．原子半徑：d＞c＞b＞aB．4種元素中b的金屬性最強(qiáng)C．c的氧化物的水化物是強(qiáng)堿D．d單質(zhì)的氧化性比a單質(zhì)的氧化性強(qiáng)解析：由a、b、c、d為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，a原子核外電子總數(shù)與b原子次外層的電子數(shù)相同，則a的原子序數(shù)應(yīng)為2或8；c所在周期數(shù)與族數(shù)相同，則c只能為Al，又由于d與a同族且d的原子序數(shù)最大，因此d與a只能為ⅢA族以后的元素，故a的原子序數(shù)為8，為O，d為S；則b為Na或Mg。由于b、c、d在第3周期，則原子半徑為b＞c＞d，d與a同主族，則原子半徑d＞a，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；同周期從左到右，金屬性漸漸減弱，則金屬性b＞c，a、d為非金屬，金屬性較弱，故B正確；c為Al，其氧化物的水化物為氫氧化鋁，為兩性氫氧化物，不是強(qiáng)堿，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；d與a屬于第ⅥA族，分別為S和O，同一主族的元素非金屬性從上到下漸漸減弱，因此a單質(zhì)的氧化性比d單質(zhì)的氧化性強(qiáng)，故D錯(cuò)誤。〔變式訓(xùn)練1〕４．元素周期表是元素周期律的詳細(xì)表現(xiàn)形式，是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要工具。過(guò)去，門(mén)捷列夫曾用元素周期律預(yù)言未知元素并得到了證明。下列關(guān)于元素周期律的敘述中不正確的是(C)A．Na、Mg、Al最外層電子數(shù)依次增多，單核離子的氧化性依次增加B．P、S、Cl最高正化合價(jià)依次上升，對(duì)應(yīng)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增加C．同周期元素的原子半徑以第ⅦA族的為最大D．Na、Mg、Al的氫氧化物的堿性依次減弱解析：元素周期表中，同周期主族元素從左到右，原子半徑漸漸減小，只有C不正確。學(xué)問(wèn)點(diǎn)二粒子半徑大小的比較問(wèn)題探究：1．依據(jù)元素周期表中各元素原子半徑的改變規(guī)律，比較碳元素和氟元素、氧元素和硫元素的原子半徑大小。2．如何比較電子層結(jié)構(gòu)相同的微粒的半徑大??？以O(shè)2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋為例說(shuō)明。探究提示：1.C和F是同周期元素，同周期元素從左到右原子半徑漸漸減小，故原子半徑C大于F；O和S為同主族元素，同主族元素從上到下原子半徑漸漸增大，所以原子半徑S大于O。2．電子層結(jié)構(gòu)相同時(shí)，核外電子數(shù)必定相等，其微粒半徑隨核電荷數(shù)的增加而減小，故離子半徑：O2－＞F－＞Na＋＞Mg2＋＞Al3＋。學(xué)問(wèn)歸納總結(jié)：粒子半徑大小比較的“四同”eq\x(同周期)—eq\x(\a\al(序大,徑小))—eq\x(\a\al(同周期主族元素的原子半徑隨核電,荷數(shù)的增大而減小，如Na>Mg>,Al>Si>P>S>Cl))|eq\x(同主族)—eq\x(\a\al(序大,徑大))—eq\x(\a\al(同主族元素的原子半徑隨核電荷,數(shù)的增大而增大，如Li<Na<K,<Rb<Cs))|eq\x(同元素)—eq\x(\a\al(價(jià)高,徑小))—eq\x(\a\al(同一元素的不同價(jià)態(tài)的微粒半徑，價(jià),態(tài)越高半徑越小，如Fe>Fe2＋>Fe3＋))|eq\x(同結(jié)構(gòu))—eq\x(\a\al(序大,徑小))—eq\x(\a\al(電子層結(jié)構(gòu)相同的離子半徑隨核電,荷數(shù)的增大而減小，如F－>Na＋>,Mg2＋>Al3＋))典例2下列粒子半徑大小的比較中，正確的是(B)A．Na＋<Mg2＋<Al3＋<O2－B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋C．Na<Mg<Al<SD．Cs＋＞Rb＋＞Na＋＞K＋解析：Na＋、Mg2＋、Al3＋、O2－的核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大，微粒的半徑就越小，應(yīng)是Al3＋<Mg2＋<Na＋<O2－，A項(xiàng)錯(cuò)誤；S2－、Cl－具有相同的電子層排布，但Cl－的核電荷數(shù)較大，所以其半徑較?。篘a＋、Al3＋的核外電子排布相同，Na＋的核電荷數(shù)較小，故其半徑較大，而且Cl－比Na＋多一個(gè)電子層，明顯Cl－的半徑大于Na＋，這四種微粒半徑的大小依次應(yīng)是S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)中Na、Mg、Al、S原子的電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大者，其半徑越小，故其半徑大小依次為Na＞Mg＞Al＞S，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)中粒子半徑K＋＞Na＋，D項(xiàng)錯(cuò)誤。規(guī)律方法指導(dǎo)：“三看”法比較簡(jiǎn)潔粒子的半徑大小(1)“一看”電子層數(shù)：當(dāng)最外層電子數(shù)相同時(shí)，電子層數(shù)越多，半徑越大。(2)“二看”核電荷數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，半徑越小。(3)“三看”核外電子數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時(shí)，核外電子數(shù)越多，半徑越大?！沧兪接?xùn)練2〕下列粒子半徑之比小于1的是(A)A．r(Na＋)/r(Na) B．r(Cl－)/r(Cl)C．r(Na)/r(Mg) D．r(Ca)/r(Mg)解析：同種元素原子半徑大于陽(yáng)離子半徑，原子半徑小于陰離子半徑，A對(duì)，B錯(cuò)；電子層數(shù)相同，原子序數(shù)越大，半徑越小，則eq\f(rNa,rMg)＞1，C錯(cuò)；電子層數(shù)越多，半徑越大，則eq\f(rCa,rMg)＞1，D錯(cuò)。名師博客呈現(xiàn)常見(jiàn)10電子和18電子微?？偨Y(jié)(1)10電子微粒：陽(yáng)離子Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NHeq\o\al(＋,4)陰離子F－、O2－、N3－、OH－分子Ne、HF、H2O、NH3、CH4若A、B、C、D均是10電子微粒，它們之間存在如下關(guān)系：，則該反應(yīng)一般為NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O(2)18電子微粒：陽(yáng)離子K＋、Ca2＋陰離子Cl－、S2－、HS－、Oeq\o\al(2－,2)分子Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、F2〔即時(shí)訓(xùn)練〕下列各組中兩種微粒所含電子數(shù)不相等的是(D)A．H3O＋和OH－ B．CO和N2C．HNO2和NOeq\o\al(－,2) D．CHeq\o\al(＋,3)和NHeq\o\al(＋,4)解析：H3O＋和OH－電子數(shù)均為10，CO和N2電子數(shù)均為14，HNO2和NOeq\o\al(－,2)電子數(shù)為24；CHeq\o\al(＋,3)中的電子數(shù)為8，NHeq\o\al(＋,4)中電子數(shù)為10，二者不相等。課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收1．比較下列各組微粒半徑，正確的是(A)①Cl<Cl－<Br－②F－<Mg2＋<Al3＋③Ca2＋<Ca<Ba④S2－<Se2－<Br－A．①和③ B．只有②C．只有③ D．①和④解析：半徑比較：①Cl－＞Cl，Br－＞Cl－，則Br－＞Cl－＞Cl，①對(duì)；F－＞Mg2＋＞Al3＋，②錯(cuò)；Ca＞Ca2＋，Ba＞Ca，則Ba＞Ca＞Ca2＋，③對(duì)；Se2－＞S2－，Se2－＞Br－，Br－＞S2－，則Se2－＞Br－＞S2－，④錯(cuò)，所以選A。2．已知鈹(Be)的原子序數(shù)為4。下列對(duì)鈹及其化合物的敘述中正確的是(A)A．鈹?shù)脑影霃酱笥谂鸬脑影霃紹．相同條件下，單質(zhì)鈹與酸反應(yīng)比單質(zhì)鋰與酸反應(yīng)猛烈C．氫氧化鈹堿性比氫氧化鈣的強(qiáng)D．單質(zhì)鈹跟冷水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣解析：Be、B都位于其次周期，Be的原子序數(shù)小，半徑大，A正確；Li、Be都位于其次周期，Li金屬性強(qiáng)，與酸反應(yīng)快，B錯(cuò)誤；Be、Ca同主族，半徑大的氫氧化物堿性強(qiáng)，C錯(cuò)誤；Be、Mg同主族，活潑性Mg＞Be，Mg與熱水反應(yīng)，Be與冷水不反應(yīng)，D錯(cuò)誤。3．隨原子序數(shù)遞增，x、y、z、d、e、f、g、h八種短周期元素原子半徑的相對(duì)大小、最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的改變?nèi)鐖D所示。下列說(shuō)法正確的是(B)A．x元素在周期表中的位置是其次周期第ⅠA族B．離子半徑：g2－＞h－＞d2－＞e＋＞f3＋C．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性：y＞zD．氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：g＞h解析：由圖中化合價(jià)知：x是H元素，y是C元素，z是N元素，d是O元素，e是Na元素，f是Al元素，g是S元素，h是Cl元素，x(H)位于第一周期ⅠA族，A錯(cuò)誤；離子半徑S2－＞Cl－＞O2－＞Na＋＞Al3＋，B正確；酸性HNO3＞H2CO3，C錯(cuò)誤；非金屬性s<d，氫化物的穩(wěn)定性H2S<HCl，D錯(cuò)誤。4．已知X、Y、Z、W四種短周期元素在元素周期表中的相對(duì)位置如圖所示。下列有關(guān)這四種元素的性質(zhì)的描述中不正確的是(D)A．