第2节 第1课时 元素性质的周期性变化规律（课件）-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019）

第四章　 物质结构　元素周期律 第二节　元素周期律 第1课时　元素性质的周期性变化规律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 由1到8 第四章　物质结构　元素周期律 由大到小 第四章　物质结构　元素周期律 周期性 ＋1→＋7 －4→－1 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 2Na＋2H2O===2NaOH ＋H2↑ 第四章　物质结构　元素周期律 > 第四章　物质结构　元素周期律 Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 第四章　物质结构　元素周期律 Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 第四章　物质结构　元素周期律 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋ 2H2O 第四章　物质结构　元素周期律 > > 第四章　物质结构　元素周期律 ＋6 SO3 Cl2O7 第四章　物质结构　元素周期律 HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3 第四章　物质结构　元素周期律 SiH4＜PH3＜H2S＜HCl 增强 第四章　物质结构　元素周期律 减弱 增强 原子半径 主要化合价 金属性和非金属性 元素原子的核外电子排布 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 第四章　物质结构　元素周期律 学习目标 核心素养 1．结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，构建元素周期律。 2．以第三周期为例，了解同周期元素性质的递变规律。 1．宏观辨识与微观探析：通过对同周期(同主族)元素性质递变性的学习，认识元素的性质与原子结构的关系，形成“结构决定性质”的观念。 学习目标 核心素养 2．科学探究与创新意识：通过对同周期(同主族)元素性质的实验探究，对观察记录的实验信息进行加工并获得结论，得出元素周期律的定义及实质，培养学生掌握科学探究的方法和创新意识。 一、1～18号元素性质的周期性变化规律 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，同周期元素原子的最外层电子排布呈现________的周期性变化(第一周期除外)。 2．原子半径的周期性变化 规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现________的周期性变化。 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______变化，即每周期，最高正价：__________(O无最高正价、F无正价)，最低负价：__________。 1．元素的以下性质，随着原子序数递增不呈现周期性变化的是(　　) A．化合价 B．原子半径 C．元素的金属性和非金属性 D．相对原子质量 解析　由元素周期律的内容知，元素的化合价、原子半径及金属性和非金属性都随着原子序数的递增呈周期性变化，而相对原子质量随原子序数的递增呈现增大的变化趋势，绝不会出现周期性的变化。 答案　D 二、第三周期元素性质的递变 1．钠、镁、铝的金属性强弱 (1)实验探究：钠、镁与水的反应 实验操作 实验现象 实验结论及化学方程式 钠熔成光亮的小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，向反应后的溶液滴加酚酞，溶液变红 钠与冷水反应剧烈。化学方程式为___________________________________________ 实验操作 实验现象 实验结论及化学方程式 加热前，镁条表面附着少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，溶液变为红色 镁与冷水几乎不反应，能与热水反应。化学方程式为Mg＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(△),\s\do15(　)) H2↑＋Mg(OH)2 结论：金属性Na__Mg (2)实验探究：氢氧化铝、氢氧化镁分别和盐酸、氢氧化钠的反应 实验操作 实验现象及离子方程式 ①向试管中加入 2 mL 1 mol/LAlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色胶状Al(OH)3沉淀为 向一支试管中滴加 2 mol/L的盐酸，边滴加边振荡 白色沉淀溶解，溶液变澄清。离子方程式为___________________________ 实验操作 实验现象及离子方程式 止。将Al(OH)3沉淀分装在两支试管中 向另一支试管中滴加 2 mol/L的氢氧化钠溶液，边滴加边振荡 白色沉淀溶解，溶液变澄清。离子方程式为___________________________ 实验操作 实验现象及离子方程式 ②向试管中加入 2 mL 1 mol/LMgCl2溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色Mg(OH)2沉淀为止。 向一支试管中滴加 2 mol/L的盐酸，边滴加边振荡 白色沉淀溶解，溶液变澄清。离子方程式为 _______________________________________________ 实验操作 实验现象及离子方程式 将Mg(OH)2沉淀分装在两支试管中 向另一支试管中滴加2 mol/L的氢氧化钠溶液，边滴加边振荡 白色沉淀不溶解 结论：A．NaOH是强碱，Mg(OH)2是中强碱，而Al(OH)3是两性氢氧化物；B．金属性：Na__Mg__Al 2.非金属元素Si、P、S、Cl的性质比较 非金属元素 Si P S Cl 最高正化合价 ＋4 ＋5 ____ ＋7 最高价氧化 物的化学式 SiO2 P2O5 ______ ____________ 非金属元素 Si P S Cl 最高价氧化物对应的水化物(含氧酸)的酸性强弱 H2SiO3 (硅酸) 弱酸 H3PO4 (磷酸) 中强酸 H2SO4 (硫酸) 强酸 HClO4 (高氯酸) 强酸(酸性 比H2SO4强) 酸性由强到弱的顺序：_______________________________________________ 非金属元素 Si P S Cl 单质与H2 反应的条件 高温 磷蒸气 与H2能 反应 加热 光照或点燃 氢化物的 稳定性 稳定性由弱到强的顺序：_______________________________________ 结论 Si、P、S、Cl的非金属性逐渐____ 3.同周期元素性质的递变规律 在同一周期中，各元素的原子核外电子层数虽然相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。因此，金属性逐渐____，非金属性逐渐____。 4．元素周期律 (1)含义：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。 (2)元素的性质包括________、__________、________________等。 (3)实质：元素性质的周期性变化是______________________周期性变化的必然结果。 2．下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是(　　) A．酸性：H2SO4>H3PO4 B．非金属性：Cl>Br C．碱性：NaOH>Mg(OH)2 D．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3 答案　D 要点一　元素性质的周期性变化 1．第三周期元素的阳离子半径从左到右逐渐减小，对吗？ 提示　对。第三周期元素的阳离子从左到右分别是钠离子、镁离子和铝离子，三种离子具有相同的核外电子排布，核电荷数越大，离子半径越小。 2．同周期元素的阳离子半径和阴离子半径的大小关系如何？ 提示　同周期元素的阴离子比阳离子多一个电子层，故同周期元素的阴离子半径比阳离子半径大。 3．第三周期元素的最高正化合价为＋7，而第二周期元素的最高化合价为＋5，为什么？ 提示　第三周期元素的最外层电子数最多为7，故最高正化合价为＋7；第二周期中的氧元素和氟元素最外层电子数多，原子半径小，原子核对最外层电子的吸引能力很强，故氧无最高正价，氟无正价。 1．粒子半径大小比较 (1)比较依据——“四同” (2)比较方法——“三看” ①“一看”电子层数：当最外层电子数相同时，电子层数越多，微粒半径越大； ②“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，微粒半径越小； ③“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，微粒半径越大。 2．元素性质周期性变化的特殊情况 (1)氧元素无最高正化合价，但有正化合价，如OF2中氧元素显＋2价。 (2)金属元素无负化合价，氟元素无正化合价。 (3)稀有气体元素的原子半径与其他元素的原子半径的测量标准不同，数据不具有可比性，但是通常认为稀有气体元素的原子半径比同周期卤素的原子半径略大。 (4)最高正化合价＝主族序数(O、F除外)。 [例1]　已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是(　　) A．原子半径：A>B>D>C B．原子的最外层电子数目：A>B>D>C C．原子序数：d>c>b>a D．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋ [解析]　由题意可知，A、B、C、D在元素周期表中的相对位置为 eq \f(　　　C　D,　B　A　　　) ，所以原子序数：a>b>d>c；原子半径：B>A>C>D；离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋；原子的最外层电子数目：D>C>A>B。 [答案]　D 1．下列粒子半径大小比较正确的是(　　) A．原子半径：F＞Cl B．原子半径：Na＞S＞Cl C．离子半径：S2－＜Cl－＜K＋＜Ca2＋ D．第三周期主族元素的阳离子半径从左到右逐渐增大 解析　F与Cl的原子最外层电子数相同，同主族元素随着电子层数的递增，原子半径逐渐增大，所以Cl的原子半径大于F，A错误；Na、S、Cl原子的电子层数相同，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B正确；电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，C错误；第三周期主族元素的阳离子半径从左到右逐渐减小，即Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，D错误。 答案　B 要点二　原子结构与元素性质的周期性变化及递变规律 元素在元素周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。如氮族元素是位于元素周期表第ⅤA族的元素，在生活中有广泛的应用，如制作肥料、农药等。如图是元素周期表的一部分。 问题探究 1．根据元素周期律，推测H3AsO4与H3PO4酸性强弱的大小关系。 提示　同一主族，元素的非金属性从上到下逐渐减弱，故酸性：H3PO4>H3AsO4。 2．在一定条件下，S与H2反应有一定难度，请判断：在相同条件下Se与H2反应的难度比S与H2反应难度更大还是更小？ 提示　难度更大。元素非金属性越强，与氢气化合越容易。 3．盐酸(HCl)的酸性强于氢硫酸(H2S)，据此能得出氯元素比硫元素的非金属性强吗？ 提示　不能。气态氢化物的酸性强弱与元素的非金属性强弱没有必然联系，不能作为判断元素非金属性强弱的依据。如氢碘酸(HI)的酸性强于盐酸(HCl)，但氯元素比碘元素的非金属性强。 1．原子结构与元素性质的周期性变化 内容 同周期(从左至右) 同主族(从上到下) 电子层数 相同 逐渐递增 最外层电子数 逐渐增多 相同 原子半径 逐渐减小(稀有 气体元素除外) 逐渐增大 内容 同周期(从左至右) 同主族(从上到下) 金属单质与水或酸 置换出H2的难易 易→难 难→易 最高价氧化物对应的水化物 酸性 逐渐增强 逐渐减弱 碱性 逐渐减弱 逐渐增强 非金属气 态氢化物 形成难易 难→易 易→难 稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 内容 同周期(从左至右) 同主族(从上到下) 元素金属性 逐渐减弱 逐渐增强 元素非金属性 逐渐增强 逐渐减弱 2.同周期、同主族元素原子结构及性质的递变规律 (1)电子层数相同(同周期)时，核电荷数越大，原子核对最外层电子的吸引能力越大，原子半径越小，失电子能力减弱，而得电子能力增强，故随核电荷数的递增，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 (2)最外层电子数相同(同主族)时，电子层数越多，原子半径越大，原子核对最外层电子的吸引力越小，越易失电子，元素的金属性越强，非金属性越弱。 [例2]　已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素，最高价氧化物对应的水化物的酸性相对强弱的顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断不正确的是(　　) A．气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3 B．非金属性：X>Y>Z C．原子半径：X>Y>Z D．原子最外层电子数：X>Y>Z [解析]　本题的关键是“最高价氧化物对应的水化物的酸性相对强弱”这一信息，由此可推知X、Y、Z为非金属元素，原子序数相连意味着它们属同周期元素，故非金属性：X>Y>Z，原子半径：X<Y<Z，气态氢化物的稳定性顺序为：HX>H2Y>ZH3。 [答案]　C 2．(重庆南岸联考)硒(34Se)的最外层有6个电子，砷(33As)的最外层有5个电子，依据所学知识判断，下列说法错误的是(　　) A．非金属性：S>Se>As B．酸性：H2SO4>H2SeO4>H3AsO4 C．热稳定性：HCl>H2Se>HBr D．还原性：H2Se>HBr>HCl 解析　同周期主族元素从左到右，非金属性、最高价氧化物对应的水化物的酸性、简单氢化物的热稳定性均逐渐增强，同主族元素从上到下，非金属性、最高价氧化物对应的水化物的酸性、简单氢化物的热稳定性均逐渐减弱，A、B正确，C错误；根据非金属性越强，其简单氢化物还原性越弱，可知还原性：H2Se>HBr>HCl，D正确。 答案　C 1．(四川南充高一四川省南充高级中学校考阶段练习)结合元素周期律，判断下列各组中的性质比较，错误的是(　　) A．最高正化合价：N>C>B B．酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4 C．原子半径大小：S>Na>O D．碱性强弱：KOH>NaOH>LiOH 解析　A．最高正化合价：N(＋5价)>C(＋4价)>B(＋3价)，故A正确；B．同周期从左到右非金属性增强，其最高价氧化物对应水化物酸性增强，因此酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4，故B正确；C．电子层数越多，半径越大，同周期元素从左到右半径逐渐减小，原子半径大小：Na>S>O，故C错误；D．同主族元素，从上到下，金属性逐渐增强，对应的最高价氧化物对应水化物碱性增强，碱性强弱：KOH>NaOH>LiOH，故D正确。综上所述，答案为C。 答案　C 2．下列粒子半径大小比较正确的是(　　) A．原子半径：F>Cl B．原子半径：钠>硫>氯 C．离子半径：S2－<Cl－<K＋<Ca2＋ D．第三周期元素的阳离子半径从左到右逐渐增大 解析　F与Cl的最外层电子数相同，随着电子层数的递增原子半径逐渐增大，所以Cl的原子半径大于F，A错误；钠、硫、氯原子的电子层数相同，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B正确；电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，C错误；第三周期元素的阳离子半径从左到右逐渐减小，D错误。 答案　B 3．短周期主族元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如表所示，下面判断正确的是(　　) 甲 乙 丙 丁 戊 A．原子半径：丙<丁<戊 B．金属性：甲>丙 C．最高价氧化物对应的水化物的碱性：丙>丁>戊 D．最外层电子数：甲>乙 解析　同周期元素原子半径从左至右是依次减小的(稀有气体元素原子除外)，故A项错误；同主族元素的金属性自上而下是逐渐增强的，故B项错误；同周期元素的金属性从左至右逐渐减弱，故最高价氧化物对应的水化物的碱性也逐渐减弱，C项正确；同周期元素的最外层电子数从左至右逐渐增多，故D项错误。 答案　C 4．用“>”或“<”回答下列问题。 (1)酸性：H2CO3________H2SiO3，H2SiO3 eq \a\vs4\al(________) H3PO4。 (2)碱性：Ca(OH)2________Mg(OH)2，Mg(OH)2________Al(OH)3。 (3)气态氢化物的稳定性：H2O________H2S，H2S________HCl。 (4)还原性：H2O________H2S，H2S______HCl。 从以上答案中可以归纳出： ①元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越________； ②元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越________； ③元素________性越强，其对应气态氢化物的稳定性越强； ④元素非金属性越强，其对应气态氢化物的还原性越________。 解析　(1)可根据非金属性强弱判断对应最高价含氧酸的酸性强弱，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，C、Si同主族，C的非金属性强，则酸性：H2CO3>H2SiO3，P、Si同周期，P的非金属性强，则酸性：H2SiO3<H3PO4；(2)Ca、Mg同主族，Ca的金属性强，Mg、Al同周期，Mg的金属性强，故金属性强弱顺序为Ca>Mg>Al，所以碱性强弱顺序为Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3；(3)非金属性：O>S、Cl>S，所以氢化物的稳定性：H2O>H2S，HCl>H2S；(4)非金属性越强，其对应氢化物的还原性越弱，故还原性：H2O<H2S，H2S>HCl。① 元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强；②元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强；③元素非金属性越强，其对应气态氢化物的稳定性越强；④元素非金属性越强，其对应气态氢化物的还原性越弱。 答案　(1)>　<　(2)>　>　(3)>　<　(4)<　> ①强　②强　③非金属　④弱 $$