2020-2021化學(xué)人教第一冊(cè)學(xué)案：第4章 第2節(jié) 課時(shí)1元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精2020-2021學(xué)年化學(xué)新教材人教必修第一冊(cè)學(xué)案：第4章第2節(jié)課時(shí)1元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律含解析第二節(jié)元素周期律課時(shí)1元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)原子核外電子排布,元素的化合價(jià)，原子半徑的周期性變化規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。2．以第三周期元素為例,認(rèn)識(shí)同周期元素的金屬性、非金屬性的周期性變化規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生“實(shí)驗(yàn)探究與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。一、元素的原子核外電子排布、原子半徑、元素化合價(jià)的變化規(guī)律1．原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)的最外層電子數(shù)1～211→223～1021→8811~1831→88結(jié)論:隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子核外的電子排布呈現(xiàn)周期性的變化2。原子半徑的變化規(guī)律3～10號(hào)元素LiBeBCNOFNe原子半徑/pm152898277757471－→逐漸減小11～18號(hào)元素NaMgAlSiPSClAr原子半徑/pm18616014311711010299－變化趨勢(shì)→逐漸減小結(jié)論:隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子的半徑呈現(xiàn)周期性變化3.元素主要化合價(jià)的變化規(guī)律原子序數(shù)主要化合價(jià)的變化1～2＋1→03~10＋1→＋5－4→－1→011～18＋1→＋7－4→－1→0結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的主要化合價(jià)呈周期性變化注意：O、F一般無(wú)正價(jià)。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(shí)驗(yàn)操作實(shí)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\up10（△））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。Al(OH)3的制備與性質(zhì)（1）實(shí)驗(yàn)探究：①向AlCl3溶液中加入足量氨水,現(xiàn)象為產(chǎn)生白色沉淀,反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②將①實(shí)驗(yàn)得到的沉淀分裝兩支試管中，一支試管中加入鹽酸,現(xiàn)象為白色沉淀逐漸溶解，離子方程式為Al(OH）3＋3H＋=Al3＋＋3H2O；另一支試管中加入NaOH溶液，現(xiàn)象為白色沉淀逐漸溶解，離子方程式為Al（OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－，2）＋2H2O。③向MgCl2溶液加入過(guò)量NaOH溶液，現(xiàn)象產(chǎn)生白色沉淀,離子方程式為Mg2＋＋2OH－=Mg(OH）2↓。（2)兩性氫氧化物：既能與酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，且均生成鹽和水的氫氧化物。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〉A(chǔ)l4。Si、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(diǎn)燃由難到易的順序?yàn)镾i<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)論非金屬性Si＜P＜S＜Cl5。同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律eq\o(→，\s\up10(NaMgAlSiPSCl)，\s\do10（金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)))規(guī)律：同周期元素從左到右，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱,得電子能力逐漸增強(qiáng)，故金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。(1）實(shí)驗(yàn)室制Al(OH）3時(shí)一般選用氨水不選用NaOH溶液的原因是什么？（2)用什么試劑可以鑒別MgCl2與AlCl3溶液？［提示］（1）Al(OH）3易溶于NaOH,不好控制NaOH的量。（2）NaOH溶液。三、元素周期律1．內(nèi)容：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。2．實(shí)質(zhì):元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性的變化的必然結(jié)果。微點(diǎn)撥：元素的性質(zhì)一般包括原子半徑、化合價(jià)、金屬性和非金屬性。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）(1)同周期元素從左到右的最外層電子數(shù)均為1到8。 （）（2）同周期元素從左到右的最高化合價(jià)均為＋1到＋7。 （)（3)Na、Mg、Al與H2O或酸反應(yīng)的難易程度為由易到難。 ()(4）HClO、H2SO3、H3PO4、H2SiO3的酸性依次減弱. （)[答案]（1）×(2）×（3)√（4)×2．元素性質(zhì)呈周期性變化的決定因素是()A．元素原子半徑大小呈周期性變化B．元素相對(duì)原子質(zhì)量依次遞增C．元素原子核外電子排布呈周期性變化D．元素的最高正化合價(jià)呈周期性變化C[元素性質(zhì)呈周期性變化的決定因素是元素原子核外電子排布呈周期性變化。］3．原子序數(shù)為11～17號(hào)的元素,隨核電荷數(shù)的遞增，以下各項(xiàng)內(nèi)容的變化是［填“增大（強(qiáng)）”“減小（弱）”或“相同（不變)"］（1）各元素的原子半徑依次________，其原因是_______________________________________________________.（2）各元素原子的電子層數(shù)________，最外層電子數(shù)依次________。(3）元素的金屬性逐漸________，而非金屬性逐漸_____________________________________________________，元素失電子能力逐漸________，得電子能力逐漸________。［答案](1)減小電子層數(shù)相同時(shí)，隨核電荷數(shù)增大,原子核對(duì)最外層電子的引力增大，因此原子半徑減小(2)相同增大（3)減弱增強(qiáng)減弱增強(qiáng)元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱判斷1．討論氯的非金屬性比硫的強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)有哪些？請(qǐng)指出。［答案］（1)Cl2與H2化合比S與H2化合容易(2）HCl的熱穩(wěn)定性比H2S的強(qiáng)(3)HCl的還原性比H2S的弱（4)HClO4的酸性比H2SO4的強(qiáng)（5）Cl2與H2S反應(yīng)生成S(6)與Fe反應(yīng)時(shí)Cl2生成FeCl3，S生成FeS等2．討論Na比Al的金屬性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)有哪些？請(qǐng)指出。［答案](1)Na與H2O或酸反應(yīng)比Al的反應(yīng)容易且劇烈（2）NaOH的堿性比Al（OH）3的強(qiáng)1．同周期元素從左到右的原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的變化規(guī)律原子結(jié)構(gòu)核電荷數(shù)逐漸增大電子層數(shù)相同原子半徑逐漸減小性質(zhì)化合價(jià)最高正化合價(jià)由＋1→＋7（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(qiáng)離子的氧化性、還原性陽(yáng)離子氧化性逐漸增強(qiáng)，陰離子還原性逐漸減弱氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、還原性穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)、還原性逐漸減弱最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸堿性堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強(qiáng)2。元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱判斷規(guī)律(1)金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)①元素的單質(zhì)與水或酸置換出氫氣的反應(yīng)越容易進(jìn)行，則其金屬性越強(qiáng)。②元素的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)，則其金屬性越強(qiáng)。③金屬元素的單質(zhì)與鹽在水溶液中進(jìn)行置換反應(yīng)，若A置換出B，則A的金屬性強(qiáng)于B。④在金屬活動(dòng)性順序表中,前面的金屬性強(qiáng)于后面的。⑤金屬陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng)，則其單質(zhì)的還原性越弱，元素的金屬性越弱（注：Fe的陽(yáng)離子僅指Fe2＋).(2)非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)①非金屬元素的單質(zhì)與氫氣化合生成氣態(tài)氫化物的反應(yīng)越容易進(jìn)行，則其非金屬性越強(qiáng).②非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng),則元素的非金屬性越強(qiáng)。③元素的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)，則其非金屬性越強(qiáng)。④非金屬元素的單質(zhì)與鹽在水溶液中進(jìn)行置換反應(yīng),若A置換出B，并且A體現(xiàn)出氧化性，則A的非金屬性強(qiáng)于B。⑤非金屬陰離子的還原性越強(qiáng)，則其單質(zhì)的氧化性越弱，元素的非金屬性越弱。1．X、Y兩元素是同周期的非金屬主族元素，如果X原子半徑比Y的大，下面說(shuō)法正確的是（)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C［X、Y同周期且X原子半徑比Y的大，說(shuō)明X在Y的左邊，原子序數(shù)X比Y的小，X的非金屬性比Y的弱，因此最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性X比Y的弱，X的陰離子比Y的陰離子還原性強(qiáng),X的氣態(tài)氫化物不如Y的穩(wěn)定.］2．下列事實(shí)不能作為實(shí)驗(yàn)判斷依據(jù)的是（)A．鈉和鎂分別與冷水反應(yīng)，判斷金屬性強(qiáng)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，判斷鈉與鐵的金屬性強(qiáng)弱C．酸性：H2CO3＜H2SO4，判斷硫與碳的非金屬性強(qiáng)弱D．Br2與I2分別與足量的H2反應(yīng),判斷溴與碘的非金屬性強(qiáng)弱B[A項(xiàng)符合金屬與水反應(yīng)判斷金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)；因Na的金屬性太強(qiáng),與溶液反應(yīng)時(shí)會(huì)先與H2O反應(yīng)，故B項(xiàng)不能作為判斷依據(jù);C項(xiàng)中根據(jù)H2CO3、H2SO4都是最高價(jià)含氧酸,由它們的酸性強(qiáng)弱可以推知硫的非金屬性比碳強(qiáng)；D項(xiàng)所述符合，根據(jù)非金屬單質(zhì)與H2反應(yīng)難易程度判斷非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù).］粒子半徑大小比較判斷下列粒子半徑大?。ㄓ谩?gt;"或“〈”表示）.（1)Cl____Br,S____Si____Al.(2）O2－____F－____Na＋____Mg2＋。(3)Cl－____Cl，Mg____Mg2＋。（4）K____Mg,S____F。[答案](1）＜＜＜（2)＞＞＞（3）＞＞（4)＞＞粒子半徑大小比較方法【典例】X、Y、Z均為短周期元素,X、Y處于同一周期,X、Z的最低價(jià)離子分別為X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是（）A．原子最外層電子數(shù):X〉Y〉ZB．單質(zhì)沸點(diǎn)：X>Y〉ZC．離子半徑:X2－>Y＋〉Z－D．原子序數(shù):X〉Y>ZD［根據(jù)題意可確定X、Y、Z在周期表中的相對(duì)位置為可以確定X為S，Y為Na，Z為F。原子最外層電子數(shù)：F>S〉Na（Z>X>Y)，A錯(cuò)誤；單質(zhì)沸點(diǎn):Na〉S>F2(Y〉X〉Z），B錯(cuò)誤;離子半徑：S2－>F－>Na＋（X2－>Z－>Y＋)，C錯(cuò)誤;原子序數(shù):S>Na>F（X>Y>Z)，D正確.][借題發(fā)揮］X、Y、Z的原子半徑大小順序如何?與相應(yīng)的離子半徑大小相同嗎?［答案]Y＞X＞Z，不相同。“三看”法比較簡(jiǎn)單粒子的半徑大小(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.3．下列粒子半徑之比大于1的是(）A．eq\f(rMg，rCa） B．eq\f（rK＋,rCa2＋）C．eq\f(rS，rP） D．eq\f（rCl,rCl－)[答案]B4．下列粒子半徑大小的比較中，正確的是（）A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋C．Na＜Mg＜Al＜SD．Cs＋＞Rb＋＞Na＋＞K＋B［A項(xiàng),半徑大小應(yīng)為O2－＞Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；C項(xiàng),半徑大小應(yīng)為Na＞Mg＞Al＞S；D項(xiàng)，半徑大小應(yīng)為Cs＋＞Rb＋＞K＋＞Na＋。］下圖是部分短周期元素化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系圖，問(wèn)題探究：(1）X、Y、Z、W、R分別是什么元素？［答案]O、Na、Al、S、Cl。（2）X與W的氫化物中，誰(shuí)較穩(wěn)定?[答案］H2X或H2O。（3)W與R的最高價(jià)氧化物的水化物中，誰(shuí)的酸性較強(qiáng)?［答案］HClO4。（4）Y、Z、W、R的金屬性強(qiáng)弱順序如何？[答案］Y＞Z＞W(wǎng)＞R或Na＞Al＞S＞Cl.(5）X、Y、Z、W的離子半徑大小順序如何？(用離子符號(hào)表示）［答案]S2－＞O2－＞Na＋＞Al3＋.(6)X與Y形成的化合物有哪些？［答案]Na2O、Na2O2。（7)Y、Z、R的最高價(jià)氧化物的水化物可以兩兩反應(yīng)，寫(xiě)出有關(guān)的離子方程式。［答案］Al(OH）3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O,Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O,H＋＋OH－=H2O.(8）寫(xiě)一個(gè)反應(yīng)，證明W與R的非金屬?gòu)?qiáng)弱。[答案]Cl2＋H2S=S↓＋2HCl(9)W、R的氫化物中，還原性較強(qiáng)的是什么？（寫(xiě)分子式）[答案］H2S（10）寫(xiě)出X、W、R的單質(zhì)與Fe反應(yīng)的化學(xué)方程式。[答案］2O2＋3Feeq\o(=，\s\up10（點(diǎn)燃))Fe3O4,Fe＋Seq\o（=,\s\up10（△））FeS，2Fe＋3Cl2eq\o（=,\s\up10（△））2FeCl3。通過(guò)素材中“化合價(jià)—原子序數(shù)”坐標(biāo)分析,培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。1．下列排列順序不正確的是（）A．原子半徑：Na〉S>ClB．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性:HClO4〉H2SO4〉H3PO4C．最高正化合價(jià):Cl>S>PD．熱穩(wěn)定性：碘化氫〉溴化氫〉氯化氫D[Na、S、Cl是具有相同電子層數(shù)的元素，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小，最外層電子數(shù)逐漸增多，最高正化合價(jià)逐漸增大,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性逐漸增強(qiáng),堿性逐漸減弱。因?yàn)榉墙饘傩訡l〉Br>I,所以氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性HCl>HBr〉HI,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．A、B、C、D、E是同一周期的五種主族元素，A和B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物均呈堿性，且堿性B〉A(chǔ)；C和D的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性C〉D；E是這五種元素中原子半徑最小的元素.則它們的原子序數(shù)由小到大的順序是（)A．A、B、C、D、E B．E、C、D、B、AC．B、A、D、C、E D．C、D、A、B、EC[由于A和B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物均呈堿性，且堿性B〉A(chǔ)，故B和A為金屬元素，且原子序數(shù)B<A，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性C>D，C和D為非金屬，原子序數(shù)D<C,由于E的原子半徑最小，且A、B、C、D、E位于同一周期，故E的原子序數(shù)最大，則原子序數(shù)由小到大的順序?yàn)锽<A〈D<C〈E。］3．(素養(yǎng)題)幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)見(jiàn)下表：元素符號(hào)XYZRT原子半徑/nm0。1600。0890.1020。1430。074主要化合價(jià)＋2＋2－2、＋4、＋6＋3－2根據(jù)表中信息，判斷以下說(shuō)法正確的是（)A．單質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)的速率快慢:R>Y〉XB．X、R的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物均能溶于NaOH溶液C．元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性：Y〉R〉XD．相同條件下，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：T〉ZD［X和Y的化合價(jià)都為＋2，應(yīng)位于元素周期表第ⅡA族，根據(jù)半徑關(guān)系可知Y為Be，X為Mg;Z和T的化合價(jià)都有－2，應(yīng)位于元素周期表第ⅥA族，Z的最高價(jià)為＋6，Z應(yīng)為S，則T應(yīng)為O；R的化合價(jià)為＋3，應(yīng)位于周期表第ⅢA族，根據(jù)其原子半徑大于Z小于X可知，R應(yīng)和X同周期，R為Al。金屬性Mg〉A(chǔ)l、Mg>Be，金屬性越強(qiáng),與酸反應(yīng)越劇烈，所以單質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)的速率快慢為Mg〉A(chǔ)l、Mg〉Be,即X>R，X〉Y，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬性越強(qiáng)，元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性越強(qiáng),所以X>R，X〉Y，C項(xiàng)錯(cuò)誤;Mg（OH)2不能與NaOH溶液反應(yīng)，Al(OH）3可以與NaOH溶液反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；非金屬性O(shè)〉S，元素非金屬性越強(qiáng),氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，即Z〈T，D項(xiàng)正確.]4．(素養(yǎng)題)元素X、Y、Z的原子序數(shù)之和為36，X、Y在同一周期，X＋與Z2－具有相同的核外電子層結(jié)構(gòu).下列推測(cè)不正確的是（）A．同族元素中Z的氫化物穩(wěn)定性最強(qiáng)B．原子半徑:X〉Y；離子半徑：X＋>Z2－C．同周期元素中X的金屬性最強(qiáng)D．同周期元素中Y的最高價(jià)含氧酸的酸性最強(qiáng)B［由題意可推知X、Y、Z分別為Na、Cl、O。氧元素是第ⅥA族最活潑的非金屬元素，其氫化物穩(wěn)定性最強(qiáng),A項(xiàng)正確；由同周期元素原子半徑變化規(guī)律及離子半徑比較規(guī)則可知，原子半徑：X＞Y，離子半徑：Z2－>X＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；X是第三周期最活潑的金屬元素，C項(xiàng)正確；第三周期中，Cl的非金屬性最強(qiáng),對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物HClO4的酸性最強(qiáng),D項(xiàng)正確.］5．結(jié)合元素周期律和元素周期表的有關(guān)知識(shí)，用化學(xué)用語(yǔ)回答下列問(wèn)題：（1）在第三周期元素及其單質(zhì)和化合物中,原子半徑最小的元素是________