高中化學(xué)新人教版必修第一冊第4章第2節(jié)元素周期律第1課時學(xué)案

第二節(jié)元素周期律第1課時元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律新課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)質(zhì)量目標(biāo)1.結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實驗事實認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)呈周期性變化的規(guī)律,建構(gòu)元素周期律。2.通過對第三周期的鈉、鎂、鋁、硅、硫、氯結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的探究,了解同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。3.能利用元素在元素周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu),分析、預(yù)測、比較元素及其化合物的性質(zhì)。合格性考試1.能從原子結(jié)構(gòu)視角說明元素的性質(zhì)遞變規(guī)律。(宏觀辨識與微觀探析——水平1)2.能依據(jù)第三周期元素性質(zhì)的比較實驗要求的需要,選擇常見的實驗儀器、裝置和試劑,完成簡單的物質(zhì)性質(zhì)檢驗等實驗;能如實觀察、記錄實驗現(xiàn)象,能根據(jù)實驗現(xiàn)象形成初步結(jié)論。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識——水平2)等級性考試1.能根據(jù)物質(zhì)的微粒的結(jié)構(gòu)等說明或預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì),評估所做說明或預(yù)測的合理性。(宏觀辨識與微觀探析——水平3)2.能通過第三周期元素性質(zhì)的比較實驗探究同周期元素性質(zhì)的變化規(guī)律,能提出有意義的實驗探究問題,能根據(jù)探究的需要提出實驗探究課題。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識——水平4)必備知識·自主學(xué)習(xí)答案P170一、原子結(jié)構(gòu)的周期性變化閱讀圖1~3,完成表格中內(nèi)容: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)原子半徑的變化(稀有氣體元素除外)最高或最低化合價的變化1~211~2—+1→03~10

由到

→

→→

11~18

由到

→

→→

結(jié)論隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子的

(1)短周期元素從左到右,最高正價都是從+1遞增到+7嗎?(2)(知識關(guān)聯(lián))我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了原子核外電子是分層排布的,那么電子層數(shù)越多半徑一定越大嗎?二、第三周期元素性質(zhì)的遞變1.鈉、鎂與水的反應(yīng)鈉鎂實驗操作續(xù)表鈉鎂實驗現(xiàn)象

反應(yīng)原理

Mg+2H2OMg(OH)2↓+H2↑結(jié)論鈉、鎂均能與水反應(yīng),鈉比鎂活潑,金屬性:Na>Mg2.氫氧化鋁、氫氧化鎂的性質(zhì)探究(1)氫氧化鋁和鹽酸、氫氧化鈉的反應(yīng)實驗操作向試管中加入2mL1mol·L-1AlCl3溶液,然后滴加氨水,直到不再產(chǎn)生白色絮狀A(yù)l(OH)3沉淀為止。將Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管中向一支試管中滴加2mol·L-1鹽酸,邊滴加邊振蕩向另一支試管中滴加2mol·L-1氫氧化鈉溶液,邊滴加邊振蕩實驗現(xiàn)象

離子方程式

結(jié)論Al(OH)3是兩性氫氧化物,既能溶于強酸又能溶于強堿(2)氫氧化鎂和鹽酸、氫氧化鈉的反應(yīng)實驗操作向試管中加入2mL1mol·L-1MgCl2溶液,然后滴加氨水,直到不再產(chǎn)生白色Mg(OH)2沉淀為止。將Mg(OH)2沉淀分裝在兩支試管中向一支試管中滴加2mol·L-1鹽酸,邊滴加邊振蕩向另一支試管中滴加2mol·L-1氫氧化鈉溶液,邊滴加邊振蕩實驗現(xiàn)象

離子方程式

結(jié)論Mg(OH)2只能溶于強酸不能溶于強堿(3)結(jié)論:①堿性:NaOHMg(OH)2Al(OH)3;

②金屬性:NaMgAl

、P、S、Cl的非金屬性的遞變規(guī)律SiPSCl判斷依據(jù)與氫氣反應(yīng)高溫磷蒸氣與氫氣能反應(yīng)加熱光照或點燃由難到易的順序為

最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性H2SiO3:弱酸H3PO4:中強酸H2SO4:強酸HClO4:強酸酸性:

結(jié)論

4.同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律(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?(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鋁的金屬性較活潑,易與O2等反應(yīng),但鋁鍋可長期使用,試說明原因。②鋁鍋長時間盛放酸性或堿性食物容易腐蝕,為什么?三、元素周期律1.元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系2.元素周期律(知識關(guān)聯(lián))請從原子結(jié)構(gòu)變化的角度解釋,同周期元素隨著原子序數(shù)的遞增,金屬性減弱、非金屬性增強的原因。關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)答案解析P170知識點一元素周期表中主族元素的周期性變化規(guī)律

項目同周期(左→右)同主族(上→下)原子結(jié)構(gòu)核電荷數(shù)逐漸增大逐漸增大電子層數(shù)相同逐漸增多原子半徑逐漸減小逐漸增大性質(zhì)化合價最高正化合價由+1→+7(O、F除外)相同,最高正化合價=主族序數(shù)(O、F除外)元素的金屬性和非金屬性金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸減弱離子的氧化性、還原性陽離子氧化性逐漸增強,陰離子還原性逐漸減弱陽離子氧化性逐漸減弱,陰離子還原性逐漸增強氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強逐漸減弱最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸堿性堿性逐漸減弱,酸性逐漸增強堿性逐漸增強,酸性逐漸減弱(1)(思維升華)硫酸為強酸,次氯酸為弱酸,據(jù)此能否確定非金屬性硫大于氯?(宏觀辨識與微觀探析)(2)試根據(jù)非金屬性的強弱,比較H2SiO3、H3PO4和HNO3的酸性強弱。(宏觀辨識與微觀探析)【典例】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()A.原子半徑:d>c>b>a種元素中b的金屬性最強的氧化物的水化物是強堿單質(zhì)的氧化性比a單質(zhì)的氧化性強【思維建模】解答“位——構(gòu)——性”關(guān)系的綜合應(yīng)用的題目的步驟:第一步:根據(jù)題給信息,主要是元素的原子核外電子排布、化合價、元素性質(zhì)的相對關(guān)系、元素周期表結(jié)構(gòu)特點以及元素及其化合物的特殊性質(zhì),推斷出元素的具體名稱。第二步:確定各元素在周期表中的相對位置。第三步:根據(jù)元素周期律判斷性質(zhì)關(guān)系?！灸割}追問】(1)a、c、d形成的簡單離子的半徑大小順序如何?(2)寫出a與c形成的化合物與d的最高價氧化物對應(yīng)水化物反應(yīng)的離子方程式。元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式,是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要工具。過去,門捷列夫曾用元素周期律預(yù)言未知元素并得到了證實。下列關(guān)于元素周期律的敘述中不正確的是()、Mg、Al最外層電子數(shù)依次增多,單核離子的氧化性依次增強、S、Cl最高正化合價依次升高,對應(yīng)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增強C.同周期元素的原子第ⅠA族金屬性最強、Mg、Al的氫氧化物的堿性依次減弱

知識點二微粒半徑的比較

1.(思維升華)同周期元素,從左到右,原子半徑逐漸減小嗎?(宏觀辨識與微觀探析)2.(思維升華)根據(jù)原子半徑變化的規(guī)律,原子半徑最大的元素在元素周期表的左下角,原子半徑最小的在元素周期表的右上角,對嗎?3.我們生活在化學(xué)世界中,某些元素在人體的細(xì)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?(2)Li、Na、Mg、K元素的金屬性強弱順序是什么?【典例】下列粒子半徑大小的比較中,正確的是()+<Mg2+<Al3+<O2-2->Cl->Na+>Al3+C.Na<Mg<Al<S+>Rb+>Na+>K+【思維建?！拷獯鸨绢愒囶}思維流程如下:分析粒子的結(jié)構(gòu)

特點及在元素周

期表中的位置與微粒半徑大

小比較的“四周

規(guī)則”對照判斷微粒

半徑大小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?(2)同周期元素中,原子半徑最小的是哪族元素?(3)同一周期的陰離子和陽離子比較,哪個的半徑更大?(4)比較下列各組微粒半徑,正確的是。

①Cl<Cl-<Br-②F-<Mg2+<Al3+③Ca2+<Ca<Ba④S2-<Se2-<Br-知識點三金屬性和非金屬性強弱比較

1.金屬性強弱的判斷(1)據(jù)元素周期表判斷。同一主族,從上到下:元素的金屬性逐漸增強。(2)據(jù)金屬活動性順序判斷。金屬單質(zhì)的活動性減弱,元素的金屬性也減弱。(3)據(jù)單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)判斷。①金屬單質(zhì)與水或酸反應(yīng)越劇烈,元素的金屬性越強。②最高價氧化物對應(yīng)的水化物的堿性越強,元素的金屬性越強。(4)金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng)。較活潑的金屬將較不活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來,如Zn+Cu2+Zn2++Cu,則金屬性:Zn>Cu。(5)據(jù)離子的氧化性強弱判斷。金屬陽離子的氧化性越強,元素的金屬性越弱,如氧化性:Cu2+>Fe2+,則金屬性:Cu<Fe。2.非金屬性強弱的判斷(1)據(jù)元素周期表判斷。同一主族,從上到下:元素的非金屬性逐漸減弱。(2)據(jù)單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)判斷。①單質(zhì)與氫氣化合越容易(或氫化物越穩(wěn)定),元素的非金屬性越強。②最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性越強,元素的非金屬性越強。(3)非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng):活潑的非金屬將較不活潑的非金屬從其鹽溶液中置換出來,如Cl2+2Br-2Cl-+Br2,則非金屬性:Cl>Br。(4)據(jù)離子的還原性強弱判斷:非金屬陰離子的還原性越強,元素的非金屬性越弱,如還原性:Cl-<I-,非金屬性:Cl>I。正確理解金屬性、非金屬性強弱比較(1)元素的非金屬性強,其單質(zhì)的活潑性不一定強。例如,N的非金屬性強于P,但N2的活潑性沒有P強。(2)比較金屬性、非金屬性強弱不能根據(jù)其反應(yīng)中得失電子的數(shù)目多少來判斷,應(yīng)該根據(jù)得失電子的難易程度判斷?！镜淅?2020·泰州高一檢測)到目前為止人們已發(fā)現(xiàn)或合成了118種元素,元素①~⑨在周期表中的位置如表所示(序號代表對應(yīng)的元素)。(1)②在周期表中的位置是。

(2)元素⑤、⑨中,原子半徑大小順序是(用元素符號表示)。

(3)⑤與⑨的氫化物穩(wěn)定性強弱為(填化學(xué)式)。

(4)能說明④的非金屬性比⑧強的化學(xué)方程式為

。

【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)根據(jù)周期表中的位置,確定各元素。(2)利用非金屬性的強弱比較依據(jù)解決第(3)、(4)問。(2020·宿遷高一檢測)下列實驗不能作為判斷依據(jù)的是()A.鈉和銫分別與冷水反應(yīng)的劇烈程度,判斷鈉和銫金屬性強弱B.鐵投入CuSO4溶液中,能置換出銅,鈉投入CuSO4溶液中不能置換出銅,判斷鈉與鐵的金屬活動性強弱C.硅酸鈉溶液中通入CO2產(chǎn)生白色沉淀,判斷碳酸與硅酸的酸性強弱D.根據(jù)Br2和I2分別與H2反應(yīng)的難易,判斷溴與碘的非金屬性強弱三言兩語話重點1.掌握元素周期律的內(nèi)容和本質(zhì)(1)內(nèi)容:元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化。(2)本質(zhì):元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。2.理解元素性質(zhì)的2個遞變規(guī)律(1)同周期(從左至右)(2)同主族(從上到下)3.掌握微粒半徑比較的“4同”:同周期、同主族、同元素、同結(jié)構(gòu)。課堂檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)答案解析P1711.元素的性質(zhì)呈周期性變化的根本原因是()A.相對原子質(zhì)量遞增,量變引起質(zhì)變B.原子半徑呈周期性變化C.原子核外電子排布呈周期性變化D.元素的最高正化合價呈周期性變化2.原子序數(shù)從11依次增加到17,下列遞變關(guān)系中錯誤的是()A.電子層數(shù)逐漸增多B.原子半徑逐漸減小C.最高正化合價數(shù)值逐漸增大D.從Si到Cl,最低負(fù)化合價從-4到-13.(2020·麗水高一檢測)在“世界硒都”——恩施硒資源相對豐富和集中,屬于高硒區(qū),該地盛產(chǎn)富硒茶,含有人體所必需的硒元素,有一定的保健作用。已知硒元素與氧元素同族,與鈣元素同周期。下列關(guān)于硒的描述不正確的是()A.原子序數(shù)為24B.最高價氧化物是SeO3,是酸性氧化物C.原子半徑比鈣小D.氣態(tài)氫化物的化學(xué)式是H2Se,穩(wěn)定性比HCl差4.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()、N、O、F、Be、B、C、S、Cl、Ar、Mg、Al、Si5.(雙選)四種短周期元素在周期表中的位置如圖,其中只有M為金屬元素。下列說法不正確的是()A.原子半徑:Z<M的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性比X的弱的最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比Z的大位于元素周期表中第二周期ⅥA族素養(yǎng)新思維6.元素在元素周期表中的位置,反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì),如氮族元素是位于元素周期表ⅤA族的元素,在生活中有廣泛的應(yīng)用,如N2作防腐氣體,液氮還可用作制冷劑,P可用于制造農(nóng)藥等。如圖是元素周期表的一部分。(1)陰影部分元素N在元素周期表中的位置是什么?根據(jù)元素周期律,預(yù)測H3AsO4與H3PO4酸性強弱的大小關(guān)系是什么。(2)在一定條件下,S與H2反應(yīng)有一定難度,請判斷:在相同條件下Se與H2反應(yīng)的難度比S與H2反應(yīng)難度更大還是更小?(3)下列說法正確的是。

、N、O、F的原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小B.氯氣能置換出NaBr溶液中的溴、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱一、21~8大小+1+5-4-1031~8大小+1+7-4-10核外電子排布、原子半徑、化合價都呈周期性變化【自主探索】(1)提示:不是。氧元素沒有最高正價(+6),氟元素沒有正化合價。(2)提示:不一定。同周期原子序數(shù)越大原子半徑越小,同主族原子序數(shù)(電子層數(shù))越大,原子半徑越大,故電子層數(shù)多半徑不一定大,如原子半徑Li>Cl。二、1.鈉熔成小球,浮于水面,四處游動,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色氣泡,加熱至沸騰后,有較多的無色氣泡冒出,滴加酚酞溶液變?yōu)榉奂t色2Na+2H2O2NaOH+H2↑2.(1)白色沉淀溶解,溶液變澄清白色沉淀溶解,溶液變澄清Al(OH)3+3H+A+3H2OAl(OH)3+OH-Al+2H2O(2)白色沉淀溶解,溶液變澄清白色沉淀不溶解Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O(3)①>>②>>3.Si<P<S<ClHClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3Si、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強4.減弱增強【自主探索】(1)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)①提示:鋁與氧氣反應(yīng),在鋁鍋表面生成致密的氧化物保護(hù)膜,阻止鋁與氧氣繼續(xù)反應(yīng),故鋁鍋可長期使用。②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(hù)作用。三、1.減小減弱增強減弱增強2.原子的核外電子排布【自主探索】提示: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,對最外層電子的吸引能力依次增強,失電子能力依次減弱,得電子能力依次增強,故金屬性依次減弱,非金屬性依次增強。知識點一【合作探究】(1)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)水化物的酸性強弱,而HClO中氯元素不是最高價。(2)提示:P和N均為第ⅤA族元素,同主族隨著原子序數(shù)的遞增,非金屬性逐漸減弱,故N的非金屬性強于P;Si和P均為第3周期元素,同周期隨著原子序數(shù)的遞增,非金屬性逐漸增強,故P的非金屬性強于Si,根據(jù)“最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性越強非金屬性越強”反推可知酸性強弱順序為HNO3>H3PO4>H2SiO3?！镜淅痉丁俊镜淅緽由于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只能為第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項錯誤;同周期從左到右,金屬性逐漸減弱,則金屬性b>c,a、d為非金屬,金屬性較弱,故B項正確;c為Al,其氧化物的水化物為氫氧化鋁,為兩性氫氧化物,不是強堿,故C項錯誤;d與a屬于第ⅥA族,分別為S和O,同一主族的非金屬性從上到下逐漸減弱,因此a單質(zhì)的氧化性比d單質(zhì)的氧化性強,故D項錯誤?！灸割}追問】(1)提示:S2—>O2—>Al3+。a、c、d分別為O、Al、S,O2—與Al3+的核外電子排布相同,則半徑O2—>Al3+,O2—與S2—處于同一主族,則半徑S2—>O2—。(2)提示:Al2O3+6H+2Al3++3H2O。【素養(yǎng)訓(xùn)練】CNa、Mg、Al原子的最外層電子數(shù)依次為1、2、3,其原子的還原性依次減弱,但離子的氧化性依次增強;P、S、Cl的最高正化合價分別為+5、+6、+7,由于P、S、Cl的非金屬性依次增強,其所對應(yīng)的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性也依次增強;除第一周期外,同周期元素的原子第ⅠA族金屬性最強;因Na、Mg、Al的金屬性依次減弱,則它們的氫氧化物的堿性也依次減弱。知識點二【合作探究】1.提示:不是。比較同周期的原子半徑時,往往只比較主族元素,因為非主族元素的原子半徑的測量方法與主族元素不同。2.提示:不對。原子半徑最大的元素在元素周期表的左下角,原子半徑最小的在元素周期表的左上角(氫原子半徑最小)。3.(1)提示:原子半徑:Li<Mg<Na<K。(2)提示:K>Na>Li>Mg?！镜淅痉丁俊镜淅緽Na+、Mg2+、Al3+、O2-四種離子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項錯誤;S2-、Cl-具有相同的電子層排布,但Cl-的核電荷數(shù)較大,所以其半徑較小;Na+、Al3+的核外電子排布相同,Na+的核電荷數(shù)較少,故其半徑較大;而且Cl-比Na+多一個電子層,顯然Cl-的半徑大于Na+,這四種微粒半徑的大小順序應(yīng)是S2->Cl->Na+>Al3+,故B項正確;C項中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,故其半徑大小順序為Na>Mg>Al>S,C項不正確;D項中粒子半徑K+>Na+,D項不正確?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】(1)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)提示:第ⅦA族元素。(3)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)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。知識點三【典例示范】【典例】【解析】根據(jù)元素在周期表中的位置可知元素①~⑨分別是H、C、N