4.2 元素周期律 课件 2024-2025学年高一化学上学期人教版（2019）必修第一册

第二节 元素周期律 知识回顾 通过对碱金属元素、卤素的原子结构和性质的研究学习，我们已知道周期表中同主族元素的性质有着相似性和递变性： 同主族元素，从上到下： 非金属性逐渐________ 金属性逐渐_________ 增强 减弱 同主族元素原子从上到下_________ 依次增多，原子半径逐渐_____,原子核对外层电子的吸引能力逐渐______， 原子的失电子能力逐渐_______得电子能力逐渐______； 原子结构分析： 核电荷数 增大 减弱 增强 减弱 同主族元素从上到下 单质的还原性逐渐________,氧化性逐渐_______； 最高价氧化物对应水化物的碱性______,酸性 _____； 气态氢化物的稳定性______。 性质分析： 增强 减弱 增强 减弱 减弱 那么，周期表中同周期元素的性质有什么变化规律呢？ 目标一 元素原子结构、原子半径、元素化合价变化规律 除H、He元素外，最外层上的电子数重复出现从1递增到8的变化。 1、原子结构的变化规律 原子序数 电子层数 最外层电子数 最外层电子最大数 1～2 1 1-2 2 3～10 2 1-8 8 11～18 3 1-8 8 周期性 结论1：随着原子序数的递增，元素原子的最外层 电子排布呈现________变化。 2.原子半径的变化规律 原子半径 结论2： 随着元素原子序数的递增，元素原子半径呈周期性变化。 ①电子层数：电子层数越多，半径越大 微粒半径大小 问：微粒半径大小取决于哪些因素？ ②原子核对外层电子的引力：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小 ⑶ 元素的主要化合价的周期性变化 取决于原子最外层电子数的周期性变化 H He +1 0 Li Be B C N O F Ne +1 +2 +3 +4 -4 +5 -3 -2 -1 0 Na Mg Al Si P S Cl Ar +1 +2 +3 +4 -4 +5 -3 +6 -2 +7 -1 0 元素化合价与最外层电子排布的关系 最高正价=最外层电子数 最高正价+|最低负价|= 8 金属元素无负价，O、F无正价 2、第三周期元素金属性和非金属性的周期性变化 ⑴ 钠、镁、铝的性质比较： 性质 Na Mg Al 单质与水 (酸)的反应 与冷水 反应剧烈 与冷水反应缓慢； 与沸水反应迅速； 与酸反应剧烈 与水几乎不反应; 与酸反应剧烈 最高价碱碱性强弱 NaOH 强碱 Mg(OH)2 中强碱 Al(OH)3 两性氢氧化物 结论：Na、Mg、Al，从左到右，金属性 ____ 。 回顾金属性强弱的判断方法？ 依次减弱 ⑵ 硅、磷、硫、氯的性质比较 性质 Si P S Cl 与氢气反应的条件 高温 磷蒸气与氢气能反应 须加热 光照或点燃时发生爆炸而化合 最高价含氧酸酸性强弱 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4 无机酸中最强酸 结论：Si、P、S、Cl非金属性 。 回顾非金属性强弱的判断方法？ 依次增强 结论： （1）第三周期元素性质变化规律：从Na Cl ， 金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。 （2）同周期元素性质递变规律：从左 右， 金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。 增强 减弱 增强 减弱 原因分析？ 1 B Al Si Ge As Sb Te 2 3 4 5 6 7 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 Po At 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 非金属 金属 金属性逐渐增强 非金属性逐渐增强 随着原子序数的递增 1、元素原子的核外电子排布呈现周期性变化 2、元素原子半径呈现周期性变化 3、元素化合价呈现周期性变化 4、元素的金属性和非金属性呈现周期性变化 小结： 1.元素的性质随着元素核电荷数的递增而呈现周期性的变化的规律 2.实质：元素性质的周期性变化是元素 原子核外电子排布的周期性变化的必然结果。 元素周期律 目标三 元素周期律 3.金属性强弱的判断 (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)在金属活动性顺序表中，前面的金属性强于后面的。 (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＋)。 下列事实不能作为实验判断依据的是(　　) A．钠和镁分别与冷水反应，判断金属性强弱 B．铁投入CuSO4溶液中，能置换出铜，钠投入 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 B 4.非金属性强弱的判断 (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。 X、Y两是同周期的非金属主族元素，如果X原子半径比Y的大，下面说元素法正确的是(　　) A．最高价氧化物对应水化物的酸性，X的比Y的强B．X的非金属性比Y的强 C．X的阴离子比Y的阴离子还原性强 D．X的气态氢化物比Y的稳定 C N3- O2- F- Na+ Mg2+ Al3+ ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ ②Ne: ③Ar: ①He: H- Li+ Be2+ ＞ ＞ S2- Cl- K+ Ca2+ ＞ ＞ ＞ （4）具有相同电子层结构的离子,原子序数越大, 离子半径越小。 （1）同一族自上而下,电子层数增加,原子半径增大。 （2）同一周期自左到右,电子层数不变,核电荷数增 加,原子半径减小。 （3）同一元素，阴离子半径＞原子半径 　　 阳离子半径<原子半径。 5.微粒半径大小的比较规律 下列各组微粒半径比较，错误的是(　　) A．Cl－<Br－<I－ B．Al3＋>Mg2＋>Na＋ C．Rb>K>Na D．P>S>O B 1、已知短周期元素的四种离子A2+、B+、C3-、D-具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是（　　） A. 原子序数：D＞C＞B＞A B. 原子半径：B＞A＞C＞D C. 离子半径：C3-＞D-＞A2+＞B+ D. 氧化性：A2+＞B+，还原性：C3-＜D- B 2、有a、b、c、d四种元素，a、b的阳离子与c、d的阴离子具有相同的电子层结构，a的阳离子的正电荷数小于b的阳离子，c的阴离子负电荷数大于d的阴离子，则它们的离子半径关系是（　　） A、a>b>c>d B、b>a>d>c C、c>a>d>b D、c>d>a>b D 3、下列各组微粒半径大小比较中，不正确的是（ ） r(K) > r(Na) > r(Li) r(Mg2+) > r(Na+) > r(F-) r(Na+) > r(Mg2+) > r(Al3+) R(Cl-) > r(F-) > r(F) B 二、元素周期表的分区及性质递变规律 (1)分界线的划分:沿着周期表中B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线，斜线的左下方是_____元素，右上方是_______元素。 金属 非金属 1、金属元素与非金属元素的分区 (2)分界线附近的元素，既能表现出一定的_______，又能表现出一定的_________，故元素的_______和_________之间没有严格的界线。 (3)周期表的左下方是_____性最强的元素(铯)，右上方是_______性最强的元素( )。碱性最强的是 ，酸性最强的含氧酸是 。 金属 非金属性 非金属 金属性 金属 非金属 氟 CsOH HClO4 (1)主族元素最高正化合价=________=___________。 主族序数 最外层电子数 最高正价+|最低负价|= 8 （除O、F无正价） (2)非金属元素的化合价 ①最高正价等于原子所能失去或偏移的________。 ②最低负价等于使其达到______稳定结构所需要得到的电子数。 ③最高正价与最低负价绝对值之和等于__。 元素化合价与元素在周期表中位置的关系 8电子 最外层电子数 8 目标五 元素周期表和元素周期律的应用 ⑴原子结构 元素的化学性质 决定 结构 性质 最外层电子数越少，电子层数越多 越易失电子，还原性越强 最外层电子数越多，电子层数越少 越易得电子，氧化性越强 ⑵原子结构 元素在周期表中的位置 决定 结构 性质 最外层电子数 = 主族序数 电子层数 = 周期序数 ⑶位置 原子结构和元素性质 体现 或推测 (1)根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的_____(或_____)。 (2)应用于元素“位置—结构—性质”的相互推断。 (3)预测新元素 为新元素的发现及预测它们的_______________提供线索。 (4)寻找新物质 强弱 大小 原子结构和性质 元素名称 硒 元素符号 Se 原子序数 34 金属还是 非金属？ 原子结构示意图 最高正价 最低负价 常见中间价 气态氢化物化学式 最高价氧化物 最高价氧化物对应水化物 与硫酸比较酸性 与硫化氢比较稳定性 根据元素周期表和元素周期律，互相交流讨论，填写下表： 非金属 +6 -2 +4 H2Se SeO3 H2SeO4 弱 弱 位置、结构、性质之间的相互推断 【练习1】 【练习2】已知铍(Be)的原子序数为4。 下列相关叙述中，正确的是 ( ) A．铍的原子半径大于硼的原子半径 B．氯化铍分子的化学式为BeCl2 C．氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱 D．单质铍跟冷水反应产生氢气 Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2↑ Be位于周期表的第二周期第ⅡA族，所以在化合物中呈现+2价，其原子半径应该大于B，氢氧化铍的碱性应该比氢氧化钙的弱，单质与水的反应应该比Mg与水的反应困难 AC 【练习3】五种短周期元素的原子半径、最高正化合价及负化合价见下表 B 下列叙述正确的是（ ） A．L的金属性比M的金属性弱 B．Q、T两元素间可形成两性化合物 C．T的单质是黄绿色气体 D．L、R两元素的简单离子的核外电子数可能相等 元素代号 L M Q R T 原子半径／nm 0.160 0.089 0.143 0.102 0.074 化合价 +2 +2 +3 +6，-2 -2 根据元素化合价可以直接得到R为S，T为O；再根据原子半径和化合价得到L、M、Q分别为Mg、Be、Al Al2O3 周期表的应用 3、寻找催化剂 2、寻找半导体 4、寻找农药 1、预测新元素 ⑴ 学习和研究化学的规律和工具 ⑵ 研究发现新物质 ⑶ 论证了量变引起质变的规律性 六、元素周期表及元素周期律的三大意义 预言新元素， 研究新农药， 寻找新的半导体材料， 寻找催化剂， 寻找耐高温耐腐蚀材料， 寻找新的矿物质。 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 电子层数 相同 逐渐增多 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 离子半径 阳离子逐渐减小 阴离子逐渐减小 r(阴)＞r(阳) 逐渐增大 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 最外层电子数 逐渐增大 相同 归纳 4、在水溶液中，RO3n-和S2-发生反应的离子方程式如下： RO3n-+3S2-+6H+=R-+3S↓+3H2O 则RO3n-中R元素的化合价是 ，R元素的原子最外层电子数是 。 +5 7 5、短周期主族元素中，最高价氧化物的水化物酸性最强的是 。碱性最强的是 。气态氢化物稳定性最强的是 。 NaOH HClO4 HF 6、X和Y两种元素的原子，在化学反应中都容易失去两个电子，形成稳定结构，X的原子半径小于Y的原子半径，下列说法中正确的是（ ） A、它们失去电子的能力相同 B、两种原子具有相同的电子层数 C、Y(OH)2的碱性比X(OH)2的碱性强 D、它们的最高价氧化物对应的水化物的化学式是H2XO4 C 7、电子层数相同的X、Y、Z三种元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱是HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，则它们对应气态氢化物的稳定性由强到弱的是_____________________（写化学式,下同）；非金属性由强到弱的是__________________。 HX＞H2Y＞ZH3 X＞Y＞Z 1、根据元素周期表回答下列问题： （1）金属性最强的元素是___，非金属性最强的元素是_____； （2）第3周期中，原子半径最小的元素（稀有气体元素除外）是______，非金属性最强的元素是______； （3）铷、氯、锗三种元素中，适合作半导体材料的是_____ Cs F Cl Cl 锗 2、已知原子序数依次增大的X、Y、Z、W、T五种元素位于同一周期，正确的是 (　　) A．若W的最高价氧化物对应的水化物是强酸，则T一定是活泼非金属 B．若X的最高价氧化物对应的水化物是强碱，则Z一定是活泼金属 C．若Z是非金属元素，则W一定也是非金属元素 D．若Y是金属元素，则Z一定也是金属元素 C 【随堂检测】 3、同一周期的X、Y、Z三元素，已知最高价氧化物对应水化物的化学式是：H3XO4、H2YO4、HZO4，则： （1）X、Y、Z的非金属性强弱顺序为 。 （2）气态氢化物的化学式分别为 , 它们稳定性强弱为______________________。 （3）最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为__________________。 Z＞Y＞X XH3＜H2Y＜HZ H3XO4＜H2YO4＜HZO4 XH3、H2Y、HZ 4、X、Y、Z均是短周期元素，X、Y位于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-，且Y+和Z-离子具有相同的电子层结构。下列说法正确的是（ ） A. 原子最外层电子数：X>Y>Z B. 对应气态氢化物的稳定性：X>Z C. 离子半径：X2->Y+>Z- D. 原子序数：X>Y>Z D 5、在第三周期元素中，除稀有气体元素外：(1)原子半径最小的元素是________(填元素符号)。(2)金属性最强的元素是________(填元素符号)。(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是__________(用化学式回答，下同)。(4)最不稳定的气态氢化物是__________。(5)最高价氧化物对应水化物碱性最强的是__________。 (1)Cl　(2)Na　(3)HClO4　(4)SiH4　(5)NaOH $$