認(rèn)識同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 導(dǎo)學(xué)案 高一下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修第二冊

第1章原子結(jié)構(gòu)元素周期律第3節(jié)元素周期表的應(yīng)用1.3.1認(rèn)識同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過分析第三周期元素性質(zhì)的變化規(guī)律，認(rèn)識同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律及其與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)思想，能夠利用“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的思維解決實(shí)際問題。2.能通過Na、Mg、Al有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究同周期元素性質(zhì)的變化，培養(yǎng)科學(xué)探究精神與創(chuàng)新意識?！局R回顧】1.在元素周期表中，橫行稱為周期，縱列稱為族。2.元素周期表共有7個周期，16個族。族有主族和副族之分。3.第三周期元素包括鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯、氬。4.隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子數(shù)、原子半徑、元素的化合價等均呈周期性變化?！緦?dǎo)入】元素周期律的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的誕生，開創(chuàng)了化學(xué)科學(xué)的新紀(jì)元。從此，人們對豐富多彩的物質(zhì)世界的認(rèn)識更加系統(tǒng)。利用元素周期表，人們不僅可以系統(tǒng)的總結(jié)已有的元素及其化合物知識，而且可以結(jié)合原子結(jié)構(gòu)的知識研究元素及其化合物性質(zhì)的遞變規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測未被發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)的性質(zhì)，繼而把他們合成出來并加以應(yīng)用。門捷列夫根據(jù)元素周期律編制了第一張?jiān)刂芷诒?，把?dāng)時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的63種元素全部列入表中，從而初步完成了使元素系統(tǒng)化的任務(wù)。他還在表格中留下空位，預(yù)言了類似硼、鋁、硅的未知元素（門捷列夫分別稱它們?yōu)轭惻稹㈩愪X、類硅，即后來發(fā)現(xiàn)的鈧、鎵、鍺）的性質(zhì)、并指出當(dāng)時測定的某些元素原子量的數(shù)值有錯誤。若干年后，他的預(yù)言都得到了證實(shí)。你知道門捷列夫是如何作出如此準(zhǔn)確的嗎？你知道元素周期表中元素的性質(zhì)呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)律嗎？【過渡】門捷列夫?yàn)楹文茏龀鋈绱梭@人的預(yù)測？你想擁有這樣的“超能力”嗎？那我們今天就來學(xué)習(xí)——認(rèn)識同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律?！窘涣餮杏憽?.以第3周期元素為例，核外電子排布、原子半徑如何變化？2.根據(jù)第3周期元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)預(yù)測，同一周期元素的原子的得電子能力和失電子能力按照原子序數(shù)遞增的順序如何變化？【學(xué)生活動】根據(jù)學(xué)習(xí)的關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和元素周期律的知識，請同學(xué)們回答上述問題?！局v解】第3周期元素原子核外電子排布電子層數(shù)相同，從左到右隨核電荷數(shù)的遞增，最外層電子書遞增，原子半徑逐漸變小，原子核對最外層電子的吸引力逐漸變大，原子的失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。【過渡】元素原子的結(jié)構(gòu)決定了其性質(zhì)。那么我們預(yù)測的性質(zhì)到底準(zhǔn)不準(zhǔn)確呢？假如我們要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個結(jié)論，又應(yīng)從哪些方面著手呢？【學(xué)生活動】閱讀教材，尋找依據(jù)?！就队啊吭卦邮щ娮幽芰?qiáng)弱的判斷依據(jù)：元素的失電子能力=元素的金屬性=金屬單質(zhì)的還原性；元素的得電子能力=元素的非金屬性=非金屬單質(zhì)的氧化性1.在多數(shù)情況下，可以通過比較元素的單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換出氫氣的難易程度來判斷元素原子失電子能力的強(qiáng)弱：越容易置換，失電子能力越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)；2.一般來說，一種元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性的強(qiáng)弱：堿性越強(qiáng)，失電子能力越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)；【講解】一般，對于金屬元素我們主要研究其金屬性，對于非金屬元素我們主要研究其非金屬性。下面我們就按照這個標(biāo)準(zhǔn)，以11～18號元素為例，來研究元素的金屬性和非金屬性的變化情況。下面我們通過實(shí)驗(yàn)來研究Na、Mg、Al三種金屬元素的金屬性強(qiáng)弱?！景鍟恳弧⑩c、鎂、鋁的化學(xué)性質(zhì)對比【實(shí)驗(yàn)·探究】比較鈉、鎂、鋁三種元素原子失電子能力的相對強(qiáng)弱【提問】同學(xué)們都可以從哪些角度來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證鈉、鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱呢？【學(xué)生活動】討論，給出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：鈉、鎂、鋁與水的反應(yīng)，觀察生成氣泡的快慢和難易程度；鈉、鎂、鋁與酸的反應(yīng)，觀察生成氣泡的快慢和難易程度；3.比較鈉、鎂、鋁所對應(yīng)的最高價氧化物對應(yīng)的水化物氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鋁的堿性強(qiáng)弱。【演示實(shí)驗(yàn)1】鈉、鎂、鋁與水的反應(yīng)預(yù)測：根據(jù)上述結(jié)論請大家預(yù)測一下，Mg、Al分別與稀鹽酸反應(yīng)時，現(xiàn)象是否會相同？應(yīng)該有什么區(qū)別？【演示實(shí)驗(yàn)2】鎂、鋁與酸的反應(yīng)【講解】從剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象我們可知，Mg與稀HCl的反應(yīng)劇烈得多。這說明大家的預(yù)測是正確的。根據(jù)Na、Mg、Al三者的金屬性強(qiáng)弱順序，我們可推知，Na與HCl\o"歡迎登陸全品高考網(wǎng)"反應(yīng)將會更劇烈，甚至發(fā)生爆炸?！具^渡】那么，Na、Mg、Al的最高價氧化物的水化物的性質(zhì)怎樣呢？【學(xué)生回答】NaOH是強(qiáng)堿，由酚酞的顏色可知Mg(OH)2的堿性應(yīng)弱于NaOH，強(qiáng)于Al(OH)3?！景鍟繅A性強(qiáng)弱NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3【追問】你能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3三者的堿性強(qiáng)弱呢？【學(xué)生回答】可以利用復(fù)分解反應(yīng)，強(qiáng)堿制弱堿的原理?！狙菔緦?shí)驗(yàn)3】比較NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3三者的堿性強(qiáng)弱【學(xué)生活動】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：現(xiàn)象1：白色沉淀現(xiàn)象2：沉淀不溶解現(xiàn)象3：白色沉淀現(xiàn)象4：沉淀溶解，溶液變澄清【講解】從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以看出，NaOH的堿性強(qiáng)于Mg(OH)2,Mg(OH)2不能與NaOH繼續(xù)反應(yīng)，但是Al(OH)3可以與NaOH繼續(xù)反應(yīng)。其中Al(OH)3是兩性氧化物，既可以與酸反應(yīng)也可以與堿反應(yīng)?！景鍟繗溲趸X的化學(xué)性質(zhì)①與強(qiáng)酸反應(yīng)Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+=Al3++3H2O②與強(qiáng)堿反應(yīng)Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-【小結(jié)1】【過渡】上面我們研究了11～18號元素中金屬元素的金屬性。下面我們來研究非金屬元素的非金屬性。【方法導(dǎo)引】元素原子得電子能力強(qiáng)弱的判斷依據(jù)：1.比較元素的單質(zhì)與氫氣化合的難易程度，以及所生成的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：一般來說，反應(yīng)越容易進(jìn)行，生成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，元素原子得電子能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)；2.比較元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：一般來說，最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性越強(qiáng)，元素原子的得電子能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)。二、硅、磷、硫、氯的化學(xué)性質(zhì)對比【閱讀探究】閱讀教材P23頁所提供的材料，從中獲取證據(jù)，驗(yàn)證你對硅、磷、硫、氯等元素原子得電子能力相對強(qiáng)弱的預(yù)測?！緦W(xué)生活動】填寫下表硅磷硫氯最高價氧化物化學(xué)式最高價氧化物對應(yīng)水化物化學(xué)式性質(zhì)氫化物化學(xué)式性質(zhì)【思考】通過材料你獲得哪些信息？硅、磷、硫、氯等元素原子的得電子能力如何？你是如何判斷的？通過材料你獲得哪些信息？硅、磷、硫、氯等元素原子的得電子能力如何？你是如何判斷的？【歸納投影】1.最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性結(jié)論：得電子能力（非金屬性）：Cl＞S＞P＞Si2.與氫氣化合的難易程度及氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性結(jié)論：得電子能力（非金屬性）：Cl＞S＞P＞Si【講解】因此我們不難判斷Si、P、S、Cl元素的非金屬性強(qiáng)弱。【板書】非金屬性的強(qiáng)弱Si＜P＜S＜Cl【小結(jié)2】【強(qiáng)調(diào)】因?yàn)?8號元素氬是一種稀有氣體元素，一般情況不難與其他物質(zhì)發(fā)學(xué)生化學(xué)反應(yīng)。因此，我們不研究它的性質(zhì)?！練w納總結(jié)】綜上所述，我們可以從11～18號元素性質(zhì)的變化中得出如下結(jié)論：【板書】NaMgAlSiPSCl 同一周期從左往右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng) 【總結(jié)】如果我們對其他元素也進(jìn)行同樣的研究，也會得出類似的結(jié)論。因此，元素的金屬性和非金屬性隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化。通過大量事實(shí)，我們歸納出這樣一條規(guī)律：【投影】同期元素原子的電子層數(shù)相同，從左到右隨核電荷數(shù)的遞增，原子半徑逐漸變小，原子核對最外層電子的吸引力逐漸變大，原子的失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。【思考·探究】思考1：在化學(xué)反應(yīng)中，金屬原子失電子越多，該元素的金屬性越強(qiáng)，這句話正確嗎？試舉例說明。提示不正確。金屬性強(qiáng)弱的比較，是比較原子失去電子的難易，而不是失去電子的多少。如化學(xué)反應(yīng)中，Na失去一個電子，而Al失去三個電子，但Na的金屬性比Al強(qiáng)。思考2：由H2SO4的酸性強(qiáng)于HClO的酸性，可推斷S的非金屬性大于Cl的非金屬性嗎？提示不可以。因?yàn)镠ClO不是Cl元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物，無法判斷兩者的非金屬性強(qiáng)弱。思考3：同周期主族元素原子得失電子能力的變化規(guī)律是什么？原因是什么？(1)規(guī)律同周期主族元素從左到右，元素原子失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)。(2)原因在同一周期的主族元素中，各元素原子的核外電子層數(shù)相同，從左至右核電荷數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，原子核對最外層電子的吸引力逐漸增大，原子失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)。思考4：總結(jié)同周期主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律項(xiàng)目同周期主族元素(從左到右)核電荷數(shù)依次增多原子電子層結(jié)構(gòu)電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)由1遞增到7(第1周期除外)原子半徑逐漸減小主要化合價一般情況下，最高正化合價由＋1→＋7(O、F除外)價，最低化合價由－4→－1價元素原子得失電子能力失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)金屬性和非金屬性金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬元素氣態(tài)氫化物生成由難到易，穩(wěn)定性由弱到強(qiáng)，還原性由強(qiáng)到弱最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強(qiáng)【跟蹤練習(xí)】在第3周期元素中，除稀有氣體元素外：(1)原子半徑最小的元素是______(填元素符號，下同)。(2)金屬性最強(qiáng)的元素是________。(3)最高價氧化物對應(yīng)的水化物中酸性最強(qiáng)的是__________(填化學(xué)式，下同)。(4)最不穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物是________。(5)最高價氧化物對應(yīng)的水化物中堿性最強(qiáng)的是______________。(6)最高價氧化物對應(yīng)的水化物中既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的是________。答案(1)Cl(2)Na(3)HClO4(4)SiH4(5)NaOH(6)Al(OH)3【應(yīng)用體驗(yàn)】1．判斷正誤(1)同一周期主族元素的原子半徑越小越容易失去電子()(2)同周期中，ⅠA族元素(H除外)金屬性最強(qiáng)，ⅦA族元素非金屬性最強(qiáng)()(3)氫氧化鋁屬于兩性氫氧化物，既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)()(4)穩(wěn)定性：CH4>NH3>H2O>HF()(5)已知酸性：HClO4＞H2SO4，則證明元素原子得電子能力：Cl＞S()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√2．下列敘述不正確的是()A．Na、Mg、Al原子最外層電子數(shù)依次增多，其單核離子的氧化性依次增強(qiáng)B．P、S、Cl元素的最高正價依次升高，對應(yīng)的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)C．同周期元素的原子半徑中ⅦA族的最大D．Na、Mg、Al元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性依次減弱答案C解析金屬性：Na>Mg>Al，則單核離子氧化性為Na＋<Mg2＋<Al3＋，A項(xiàng)正確；非金屬性：P<S<Cl，則其氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：HCl>H2S>PH3，B項(xiàng)正確；同周期元素ⅠA族的原子半徑最大，C項(xiàng)不正確，D項(xiàng)正確；金屬性：Na>Mg>Al，則堿性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，D項(xiàng)正確。3．(2022·山東泰安高一月考)下列關(guān)于11～17號元素性質(zhì)的比較中，正確的是()①元素的最高正化合價依次升高②元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)③原子半徑逐漸增大④元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的堿性逐漸減弱、酸性逐漸增強(qiáng)A．①②B．③④C．①②④D．①②③④答案C解析③同一周期元素的原子半徑隨著原子序數(shù)增大而減小，錯誤。4．(2023·滕州高一期中)同一短周期元素X、Y、Z、W形成的最高價含氧酸的酸性依次增強(qiáng)，下列有關(guān)敘述正確的是()A．單質(zhì)沸點(diǎn)：X＜Y＜Z＜WB．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：X＞Y＞Z＞W(wǎng)C．原子序數(shù)：X＞Y＞Z＞W(wǎng)D．最高正價：X＜Y＜Z＜W答案D解析若為第3周期的Si、P、S、Cl元素，則單質(zhì)Si的沸點(diǎn)遠(yuǎn)大于單質(zhì)P、S以及氯氣，故A錯誤；非金屬性：X<Y<Z<W，元素的非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，故B錯誤；同周期元素從左到右非金屬性依次增強(qiáng)，非金屬性：X<Y<Z<W，則原子序數(shù)：X<Y<Z<W，故C錯誤；由上述分析可知，這四種同周期元素最外層電子數(shù)依次增多，則最高正價：X<Y<Z<W，故D正確。三、元素原子得失電子能力強(qiáng)弱的判斷1．元素原子失電子能力(金屬性)強(qiáng)弱的判斷(1)位置：①在周期表越位于左下方的元素，其原子失電子能力就越強(qiáng)；②在金屬活動性順序表中，靠前的元素，其原子失電子能力就越強(qiáng)。(2)單質(zhì)：①金屬單質(zhì)的還原性越強(qiáng)，其原子的失電子能力越強(qiáng)。最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，其元素的原子失電子能力越強(qiáng)；②單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換出氫氣越容易，其元素的原子失電子能力越強(qiáng)。（3）金屬陽離子：氧化性越強(qiáng)，其原子失電子能力越弱。（4）最高價氧化物：對應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，其元素的原子失電子能力越強(qiáng)。2．元素原子得電子能力(非金屬性)強(qiáng)弱的判斷(1)位置：在元素周期表越位于右上方的元素，其原子得電子能力就越強(qiáng)(稀有氣體除外)。(2)單質(zhì)：①單質(zhì)與氫氣化合越容易，其元素原子的得電子能力越強(qiáng)；②單質(zhì)氧化性越強(qiáng)，其元素原子的得電子能力越強(qiáng)。(3)簡單陰離子：簡單陰離子還原性越強(qiáng)，其元素的原子得電子能力越弱。(4)化合物：①氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，其元素原子的得電子能力越強(qiáng)；②氣態(tài)氫化物還原性越強(qiáng)，其元素原子的得電子能力越弱；③最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，其元素的原子得電子能力越強(qiáng)?！靖櫨毩?xí)】1．(1)下列比較金屬性相對強(qiáng)弱的方法或依據(jù)正確的是________(填字母)。A．根據(jù)金屬失電子的多少來確定，失電子較多的金屬性較強(qiáng)B．用Na來置換MgCl2溶液中的Mg，來驗(yàn)證Na的金屬性強(qiáng)于MgC．根據(jù)Mg不與NaOH溶液反應(yīng)而Al能與NaOH溶液反應(yīng)，說明金屬性：Al>MgD．根據(jù)堿性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，可說明鈉、鎂、鋁的金屬性依次減弱答案D解析A項(xiàng)應(yīng)該根據(jù)金屬失電子的難易程度來確定，易失電子的元素金屬性較強(qiáng)，錯誤；B項(xiàng)中鈉首先跟MgCl2溶液中的水反應(yīng)，不能置換出Mg，錯誤；C項(xiàng)判斷依據(jù)錯誤。(2)現(xiàn)有金屬元素A、B、C，B的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性比A的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)；A可以從C的鹽溶液中置換出C。則這三種元素的金屬性由強(qiáng)到弱的順序是________。答案B＞A＞C解析由于B的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性比A的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)，因此元素B的金屬性比元素A的強(qiáng)；又因?yàn)锳可以從C的鹽溶液中置換出C，故元素A的金屬性比元素C的強(qiáng)。2．(1)下列敘述能說明氯元素原子得電子能力比硫元素原子強(qiáng)的是____________(填序號)。①HCl的溶解度比H2S大②鹽酸的酸性比氫硫酸強(qiáng)③HCl的穩(wěn)定性比H2S強(qiáng)④HCl的還原性比H2S強(qiáng)⑤HClO的酸性比H2SO4強(qiáng)⑥Cl2與鐵反應(yīng)生成FeCl3，而S與鐵反應(yīng)生成FeS⑦Cl2能與H2S反應(yīng)生成S⑧在元素周期表中Cl與S同周期且Cl在S的右側(cè)⑨還原性：Cl－＜S2－答案③⑥⑦⑧⑨解析不能根據(jù)氫化物的溶解度、酸性來比較元素原子的得電子能力強(qiáng)弱，①②錯誤；HCl的穩(wěn)定性比H2S強(qiáng)，說明Cl元素原子的得電子能力強(qiáng)，③正確；H2S的還原性比HCl強(qiáng)，④錯誤；HClO不是Cl元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物，⑤錯誤；非金屬單質(zhì)在相同條件下與變價金屬反應(yīng)，產(chǎn)物中變價金屬元素的價態(tài)越高，說明非金屬元素原子得電子能力越強(qiáng)，⑥正確；Cl2與H2S反應(yīng)置換出S，說明Cl2的氧化性強(qiáng)，則Cl元素原子的得電子能力強(qiáng)，⑦正確；同周期主族元素自左向右得電子能力逐漸增強(qiáng)，⑧正確；元素的簡單陰離子的還原性越強(qiáng)，對應(yīng)元素原子的得電子能力越弱，⑨正確。(2)同周期三種元素X、Y、Z，它們的最高價氧化物對應(yīng)的水化物分別是HXO4、H2YO4、H3ZO4。下列判斷正確的是________(填字母)。A．酸性：H3ZO4＞H2YO4＞HXO4B．得電子能力：X＞Z＞YC．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性按X、Y、Z順序增強(qiáng)D．元素的最低負(fù)價的絕對值按X、Y、Z順序增大E．原子半徑由大到小的順序是r(X)>r(Y)>r(Z)F．元素的簡單陰離子的還原性由弱到強(qiáng)的順序是X－<Y2－<Z3－答案DF解析解答此題的關(guān)鍵是確定X、Y、Z在周期表中的位置(已知同周期，只要確定族序數(shù)即可)，突破口是最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式，解題思路如下：eq\b\lc\\rc\}(\a