元素性質的周期性變化規(guī)律（教學課件） 高一化學同步備課系列（人教版2019必修第一冊）

第二節(jié)

元素周期律

第1課時：元素性質的周期性變化規(guī)律第四章

物質結構

元素周期律1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律01同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律02學習目標1.結合有關數據和實驗事實認識原子結構核外電子排布、元素最高化合價和最低化合價、原子半徑等隨元素原子序數遞增而呈周期性變化的規(guī)律。2.以第三周期元素為例，認識同周期元素的金屬性、非金屬性等隨元素原子序數遞增而呈周期性變化的規(guī)律，建構元素周期律。3.通過實驗探究，歸納同周期元素金屬性、非金屬性變化規(guī)律，學會判斷元素金屬性、非金屬性的強弱的基本方法，進一步發(fā)展抽象、歸納以及演繹、推理能力。通過對堿金屬元素、鹵素的原子結構和性質的研究，我們已經知道元素周期表中同主族元素的性質有著相似性和遞變性。同主族元素由上到下原子核外電子層數依次增加，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱，所以金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。那么，周期表中同周期元素的性質有什么變化規(guī)律呢？周期族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01234567半徑增大金屬性增強非金屬性減弱從左到右，周期性變化規(guī)律？1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律活動一、1～18號元素原子的電子排布、原子半徑和主要化合價(稀有氣體除外)任務一、閱讀教材P107-108頁內容，觀察表4-5，比較、分析，思考原子序數與原子隨外層電子數的變化有何規(guī)律？完成表格內容。周期序號原子序數電子層數最外層電子數結論第一周期第二周期第三周期1→23→1011→181231→21→81→8同周期由左向右元素的原子最外層電子數逐漸增加(1→8)1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律【規(guī)律】隨著原子序數的遞增，元素原子的核外電子排布呈現周期性變化.如下圖所示：1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律任務二、閱讀教材P107-108頁內容，觀察表4-5，思考原子序數與原子半徑的關系，并作出原子序數與原子半徑的函數圖象，可得出什么結論？完成表格內容。周期序號原子序數原子半徑(nm)結論第一周期……第二周期第三周期同周期由左向右元素的原子半徑逐漸減小(不包括稀有氣體)1→23→911→170.152→0.071由大→小0.186→0.099由大→小1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律【規(guī)律】隨著原子序數的遞增，元素的原子半徑由大到?。ㄔ雍藢送怆娮拥囊χ饾u增大）呈現周期性變化。如下圖所示：1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律任務三、閱讀教材P107-108頁內容，觀察表4-5，作出原子序數與元素化合價函數圖象，由此可得出什么規(guī)律？并完成表格內容①原子序數與元素化合價函數圖象（橫坐標---原子序數，縱坐標---元素的主要化合價）。如下圖：1～18號元素性質的周期性變化規(guī)律②同周期主族元素的主要化合價周期序號原子序數主要化合價第一周期如圖所示：第二周期第三周期1＋13→9最高價＋1→＋5(不含O、F)最低價－4→－111→17最高價＋1→＋7最低價－4→－11～18號元素性質的周期性變化規(guī)律【規(guī)律】隨著原子序數的遞增，元素的主要化合價呈現周期性變化。具體表現：①隨著元素核電荷數的遞增，同一周期元素的最高正價呈現由+1到+7、最低負

價呈現由－4到－1的周期性變化；②最外層電子數=最高正價；最高正價＋|最低負價|＝8（H、O、F除外）；③主族序數＝最高正價＝最外層電子數(O、F除外)。【溫馨提示】金屬無負價；H最高價為＋1，最低價為－1；O無最高正價，最低價為－2；F無正化合價，最低價為－1對應訓練【典例1】對于原子核外電子層數為3的元素，隨著最外層電子數的增大，下列說法中錯誤的是（

）A．原子半徑逐漸減小 B．原子的失電子能力逐漸增強C．最高正化合價逐漸增大 D．元素的非金屬性逐漸增強B【解析】原子核外電子層數為3的元素，隨著最外層電子數的增大，原子半徑依次減小，A正確；原子核外電子層數為3的元素，隨著最外層電子數的增大，原子得電子能力依次增強，B錯誤；原子核外電子層數為3的元素，隨著最外層電子數的增大，最高正化合價逐漸增大，C正確；原子核外電子層數為3的元素，隨著最外層電子數的增大，元素的非金屬性逐漸增強，D正確；故選B。下列敘述正確的是(

)A．X、Y元素的金屬性：X<YB．一定條件下，Z單質與W的常見單質直接生成ZW2C．Y的最高價氧化物對應的水化物能溶于稀氨水D．一定條件下，W單質可以將Z單質從其氫化物中置換出來對應訓練【典例2】幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價如下表：D【解析】根據提供的原子半徑和主要化合價，可以推斷X為Mg，Y為Al，Z為N，W為O。金屬性Mg>Al，A項錯誤；N2和O2在放電的條件下生成NO，B項錯誤；Al的最高價氧化物對應的水化物為Al(OH)3，不能溶于稀氨水，C項錯誤；NH3在純氧中燃燒:4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，O2從NH3中置換出N2，D項正確。元素代號XYZW原子半徑/pm1601437574主要化合價＋2＋3＋5、＋3、－3－21～18號元素性質的周期性變化規(guī)律活動二、元素原子核外電子排布、原子半徑和化合價周期性變化規(guī)律任務一、結合教材P108頁“思考與討論”，回答元素原子的核外電子排布、原子半徑和化合價各呈現什么規(guī)律性的變化？完成表格內容。原子序數電子層數最外層電子數原子半徑的變化（稀有氣體除外）最高或最低化合價的變化1～2————3～1011～18結論隨著原子序數的遞增，原子的核外電子排布、原子半徑、化合價均呈現周期性的變化。1231→21→81→8大→小大→小+1→0+1→+5、-4→-1→0+1→+7、-4→-1→01～18號元素性質的周期性變化規(guī)律任務二、拓展探究：影響原子半徑大小的因素有哪些？如何比較微粒半徑的大?。竣匐娮訉訑迪嗤?，質子數越多，吸引力越大，半徑越??；最外層電子數相同，電子層數越多，電子數越多，半徑越大。②“三看”比較微粒半徑的大?。骸耙豢础蔽⒘５碾娮訉訑担娮訉釉蕉鄤t微粒半徑一般越大；“二看”微粒的核電荷數，電子層數時，核電荷數越大則微粒的半徑一般越?。弧叭础弊钔鈱与娮訑?。電子層數和核電荷數相同時，最外層電子數多，半徑越大；反之，半徑越小。③核外電子排布相同的微粒（電子層數相同、各電子層上的電子數分別相同），r(陽離子)<r(原子）<r(陰離子)，且?guī)д姾稍蕉啵霃皆叫?，帶負電荷越多，半徑越大?～18號元素性質的周期性變化規(guī)律【歸納小結】簡單粒子半徑大小的比較方法同周期同主族同元素同結構序數大半徑小序數大半徑大價態(tài)高半徑小序數大半徑小同主族元素原子半徑、離子半徑隨原子序數增加而增大。如r(Li)<r(Na)<r(K),r(Li+)<r(Na+)<r(K+)同周期主族元素原子半徑隨原子序數增加而減小。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)同一價態(tài)不同粒子半徑，價態(tài)越高（帶正電荷越多），半徑越小。如r(Fe3+)<r(Fe2+)<r(Fe)電子層結構相同的離子，半徑隨原子序數的增大而減小。如r(Al3+)<r(Mg2+)<r(Na+)<r(F-)<r(O2-)對應訓練【典例1】元素的性質呈周期性變化的根本原因是()A．相對原子質量遞增，量變引起質變

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C【解析】元素的性質呈周期性變化，根本原因是原子核外電子排布呈周期性變化，故答案選C。對應訓練【典例2】下列關于Na、Mg、S、Cl元素及其化合物的說法正確的是（

）

A．NaOH的堿性比Mg(OH)2的弱

B．原子半徑r∶r(Cl)>r(S)>r(Na)

C．Cl2得到電子的能力比S的弱

D．原子的最外層電子數∶n(Cl)>n(S)>n(Mg)D【解析】同一周期，從左到右，金屬性減弱，金屬性鈉大于鎂，所以堿性：NaOH>Mg(OH)2，A錯誤；同一周期，從左到右，原子半徑逐漸減小，所以原子半徑r∶r(Cl)<r(S)<r(Na)，B錯誤；同一周期，從左到右，非金屬性增強，得電子能力增強，所以Cl2得到電子的能力比S的強，C錯誤；同一周期，從左到右，核電荷數增大，由于電子層數相同，所以原子的最外層電子數逐漸增多，原子的最外層電子數∶n(Cl)>n(S)>n(Mg)，D正確；故選D。同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律活動一、預測第三周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律任務一、討論交流：回顧已學知識，思考判斷元素金屬性和非金屬性強弱的依據有哪些？金屬性強弱的判斷方法①原子結構電子層數越多，最外層電子數越少，金屬性越強。金屬活動性順序表中越靠前的金屬性越強，反之金屬性越弱。②金屬活

動性順序③單質與水或酸反應與水或酸反應難易：Na＞Mg，則金屬性Na＞Mg。④最高價氧化物對應

的水化物的堿性強弱堿性：NaOH＞Mg(OH)2，則金屬性Na＞Mg。同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律非金屬性強弱的判斷方法③氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定非金屬性越強。如穩(wěn)定性:HCl>H2S，則非金屬性:Cl>S。單質與氫氣化合時，生成氣態(tài)氫化物越容易，元素的非金屬性越強。如F2與H2混合，暗處就會爆炸，而Br2與H2反應時，需要加熱。則非金屬性：F>Br。①單質與

氫氣反應②最高價氧化物的水化物的酸性強弱最高價氧化物水化物酸性越強，非金屬性越強。如酸性：HClO4>H3PO4，則非金屬性:Cl>P。同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律任務二、問題探究：根據第三周期元素原子的核外電子排布規(guī)律，你能推測出該周期元素金屬性和非金屬性的變化規(guī)律嗎？①第三周期元素原子結構特點：鈉Na鎂Mg鋁Al硅Si磷P硫S氯Cl氬Ar②根據結構決定性質：電子層數相同，核電荷數增大→原子半徑逐漸減小→原子核對最外層電子的引力逐漸增強→失電子能力減弱，得電子能力增強→金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。對應訓練【典例1】下列敘述中，能肯定A金屬比B金屬活潑性強的是(

)A．A原子的最外層電子數比B原子的最外層電子數少B．A原子的電子層數比B原子電子層數多C．1molA從酸中置換出的H2比1molB從酸中置換出的H2多D．常溫時，A能從冷水中置換出H2，而B不能D【解析】

選項A中只指出A、B兩種元素原子的最外層電子數的多少，不能確定A、B的金屬性強弱；選項B中指出了A、B原子的電子層數的多少，但電子層數少的原子的金屬性不一定比電子層數多的金屬性弱；選項C中沒有說明反應的劇烈程度，與酸反應生成氫氣多的金屬活潑性不一定強；選項D正確，只有很活潑的金屬在常溫下能與冷水反應。對應訓練【典例2】元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結構和元素的性質，下列說法正確的是（

）A．同一元素不可能既表現金屬性，又表現非金屬性B．短周期元素形成離子后，最外層電子都達到8電子穩(wěn)定結構C．元素周期表中同一周期元素電子層數相同D．金屬性強的金屬都可以把金屬性弱的金屬從水溶液中置換出來C【解析】

同一元素比如氫元素，既能表現金屬性，又能表現非金屬性，A不正確；短周期元素形成離子后，最外層電子不一定達到8電子穩(wěn)定結構。比如H、Be等元素，B不正確；周期數=電子層數，所以元素周期表中同一周期元素，電子層數相同，C正確；如果金屬能與冷水反應，則金屬性強的金屬不能把金屬性弱的金屬從水溶液中置換出來，D不正確。同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律任務一、根據教材P109頁“探究”欄目內容，完成實驗或觀看實驗視頻，根據實驗現象，分析實驗原理，填寫表格內容。①Na、Mg、Al金屬性強弱比較NaMgAl與水（或酸）反應的現象劇烈程度最高價氧化物對應水化物的堿性強弱結論①最高價氧化物對應的水化物的堿性：②金屬性：與冷水劇烈反應，放出大量的熱，并產生氣體與冷水幾乎不反應，與沸水緩慢反應，與酸劇烈反應與沸水反應很慢，與酸反應較快隨著核電荷數減小，與水（或酸）反應越來越劇烈NaOH強堿Mg(OH)2中強堿Al(OH)3兩性氫氧化物NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3Na>Mg>Al同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律②Si、P、S、Cl非金屬性強弱比較SiPSCl與氫氣反應條件變化規(guī)律氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性變化規(guī)律最高價氧化物水化物酸性變化規(guī)律結論非金屬性：Cl>S>P>Si隨著核電荷數增加，最高價氧化物對應水化物的酸性越來越強H2SiO3弱酸H3PO4中強酸H2SO4強酸HClO4（最強的無機含氧酸）隨著核電荷數增加，氣態(tài)氫化物越來越穩(wěn)定SiH4很不穩(wěn)定PH3不穩(wěn)定H2S受熱分解HCl穩(wěn)定隨著核電荷數增加，與氫氣化合越來越容易高溫磷蒸氣與H2能反應需加熱光照或點燃時發(fā)生爆炸同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律任務二、討論交流：閱讀教材P110第1、2自然段，思考元素周期律的定義、內容與實質分別是什么？①同一周期元素，電子層數相同，從左到右，核電荷數依次增多，最外層電子數逐漸增多，原子半徑逐漸減小，越容易得到電子形成穩(wěn)定結構，非金屬性逐漸增強，金屬性逐漸減弱。②元素周期律的定義：元素的性質隨原子序數的遞增而呈周期性的變化。③元素周期律的內容：原子半徑、主要化合價、金屬性和非金屬性等。④元素周期律的實質：元素原子的核外電子排布的周期性變化。即元素原子核外電子排布的周期性變化決定了元素性質的周期性變化。對應訓練【典例1】下列有關性質的比較，不能用元素周期律解釋的是（

）A．堿性：NaOH＞LiOH B．酸性：H2SO4＞H3PO4C．熱穩(wěn)定性：Na2CO3＞NaHCO3 D．非金屬性：Cl＞S【解析】A項，同一主族從上到下，元素的最高價氧化物對應水化物堿性逐漸增強，則堿性：NaOH＞LiOH，能用元素周期律解釋，不符合題意；B項，同一周期從左到右，元素的最高價氧化物對應水化物酸性逐漸增強，則酸性：H2SO4＞H3PO4，能用元素周期律解釋，不符合題意；C項，碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉，熱穩(wěn)定性：Na2CO3＞NaHCO3，不能用元素周期律解釋，符合題意；D項，同周期從左到右元素的非金屬性依次增強，非金屬性：Cl＞S，能用元素周期律解釋，不符合題意。C對應訓練【典例2】W、X、Y、Z是4種常見的短周期元素，其原子半徑隨原

子序數變化如圖所示。已知W的一種核素的質量數為18，中子數為

10；X和氖原子的核外電子數相差1；Y的單質是一種常見的半導體

材料；Z的非金屬性在同周期元素中最強，下列說法正確的是()A．X的非金屬性是同周期中最強的B．對應氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：Y>ZC．對應簡單離子半徑：X>WD．Y的氧化物能與X的最高價氧化物對應的水化物反應D對應訓練【解析】根據條件可知，W的原子序數是8，則W是氧元素，又因為W、X、Y、Z的原子序數遞增，原子半徑X最大，且X和氖原子的核外電子數相差1，故X是鈉，Y的單質是一種常見的半導體材料，則Y是硅，Z的非金屬性在同周期元素中最強，則Z是氯。X的金屬性是同周期中最強的，A錯誤；對應氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：Z>Y，B錯誤；氧離子和鈉離子具有相同的核外電子排布，對應簡單離子半徑：W>X，C錯誤；Y的氧化物是二氧化硅，能與X的最高價氧化物對應的水化物氫氧化鈉反應，D正確。1．下列關于元素周期律的敘述正確的是(

)A．隨元素原子序數的遞增，原子最外層電子數總是從1到8重復出現B．元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性變化C．隨元素原子序數的遞增，元素的最高正價從＋1到＋7，負價從－7到－1重復出現D．元素性質的周期性變化的根本原因是：原子半徑的周期性變化及

元素主要化合價的周期性變化B【解析】

A項錯誤，隨著元素原子序數的遞增，原子最外層電子數在第一周期從1到2，而不是從1到8；B項正確，是元素周期律的內容；C項錯誤，負價一般是從－4到－1，而不是從－7到－1；D項錯誤，核外電子排布的周期性變化是元素性質周期性變化的根本原因。2．下列敘述中，正確的是（

）A．C、N、O元素的單質與氫氣化合越來越難B．Li、Na、K的氧化物的水化物的堿性依次減弱C．Na、Mg、Al的簡單離子的半徑逐漸減小D．P、S、Cl元素的最高正價依次升高，其對應的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次減弱C【解析】

元素的非金屬性：C＜N＜O，則C、N、O元素的單質與氫氣化合越來越易，A錯誤；元素的金屬性：Li＜Na＜K，則Li、Na、K的氧化物的水化物的堿性依次增強，B錯誤；Na+、Mg2+、Al3+的核外電子排布都是2、8，離子核外電子層結構相同。所以Na、Mg、Al的簡單離子的半徑逐漸減小，C正確；元素的非金屬性：P＜S＜Cl，則P、S、Cl元素的最高正價依次升高，其對應的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增強，D錯誤；故合理選項是C。3．不能說明鈉的金屬性比鎂強的事實是（

）A．鈉的最高化合價為+1，鎂的最高化合價為+2B．NaOH的堿性比Mg(OH)2強C．鈉與冷水反應劇烈，鎂與冷水不易反應D．在熔化狀態(tài)下，鈉可以從MgCl2中置換出鎂A【解析】

元素的金屬性