新教材高中化學(xué)專題5微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性第一單元第一課時(shí)元素周期律學(xué)案蘇教版

第一課時(shí)元素周期律eq\a\vs4\al([素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)])1．通過分析1～18號(hào)元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價(jià)的變化，總結(jié)出它們的遞變規(guī)律，并由此認(rèn)識(shí)元素周期律。2．初步了解元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。eq\a\vs4\al(原子結(jié)構(gòu)和元素化合價(jià)的周期性變化)1．原子序數(shù)(1)概念：按照核電荷數(shù)由小到大的順序給元素依次編號(hào)，這種編號(hào)叫作原子序數(shù)。(2)數(shù)量關(guān)系：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。2．原子結(jié)構(gòu)變化規(guī)律(1)原子最外層電子排布的規(guī)律性變化如圖為核電荷數(shù)為1～18的元素原子最外層電子數(shù)觀察上圖回答問題：3～18號(hào)元素隨著原子序數(shù)的遞增，最外電子層上的電子數(shù)重復(fù)出現(xiàn)從eq\a\vs4\al(1)遞增到eq\a\vs4\al(8)的變化，說明元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化。(2)元素原子半徑的變化規(guī)律下表為原子序數(shù)為3～9號(hào)和11～17號(hào)元素的原子半徑數(shù)值：3～9號(hào)元素3Li(鋰)4Be(鈹)5B(硼)6C7N(氮)8O(氧)9F原子半徑/pm152111887770666411～17號(hào)元素11Na(鈉)12Mg(鎂)13Al(鋁)14Si(硅)15P(磷)16S(硫)17Cl(氯)原子半徑/pm18616014311711010499注：1pm＝10－12m從上表可以得出：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑(稀有氣體除外)呈現(xiàn)周期性變化。原子序數(shù)為3～9號(hào)元素和11～17號(hào)元素的原子半徑分別依次遞減。3．元素的主要化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化結(jié)合1～18號(hào)元素的主要化合價(jià)，以橫軸表示元素的原子序數(shù)，以縱軸表示元素的最高化合價(jià)(或最低化合價(jià))繪圖，如圖所示：結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高正化合價(jià)呈現(xiàn)＋1到＋7(氧、氟除外)的周期性變化、最低負(fù)化合價(jià)呈現(xiàn)－4到－1的周期性變化。[問題探討]1．影響元素的原子半徑大小的因素有哪些？提示：核電荷數(shù)和電子層數(shù)。2．元素的最高正化合價(jià)、最低負(fù)化合價(jià)與原子結(jié)構(gòu)有何聯(lián)系？提示：元素的最高正化合價(jià)＝最外層電子數(shù)(O、F除外)，最低負(fù)化合價(jià)＝最外層電子數(shù)－8或最高正化合價(jià)＋︱最低負(fù)化合價(jià)︱＝8(H、O、F除外)。微粒半徑大小的比較原子半徑(1)電子層數(shù)相同時(shí)，隨原子序數(shù)遞增，原子半徑減小(不包含稀有氣體)。如：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)(2)最外層電子數(shù)相同時(shí)，隨電子層數(shù)遞增，原子半徑增大。如：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)離子半徑(1)同種元素的離子半徑：r(陰離子)＞r(原子)＞r(陽離子)；r(低價(jià)離子)＞r(高價(jià)離子)。如：r(Cl－)＞r(Cl)；r(Na＋)<r(Na)；r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)(2)電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，半徑越小。如：r(N3－)>r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)(3)帶相同電荷的離子，電子層數(shù)越多，半徑越大。如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)；r(O2－)＜r(S2－)(4)帶電荷、電子層均不同的離子可選一種離子參照比較。如：比較r(K＋)與r(Mg2＋)可選r(Na＋)為參照，可知r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)1．下列選項(xiàng)中，不呈現(xiàn)周期性變化的是()A．原子半徑 B．化合價(jià)C．原子序數(shù) D．原子核外電子排布解析：選C原子序數(shù)等于原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，不呈現(xiàn)周期性變化。2．下列各組元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)遞變情況錯(cuò)誤的是()A．Li、Be、B原子最外層電子數(shù)依次增多B．P、S、Cl元素最高正化合價(jià)依次升高C．N、O、F原子半徑依次增大D．Li、Na、K的電子層數(shù)依次增多解析：選C3～9號(hào)元素、11～17號(hào)元素最外層電子數(shù)依次遞增，原子半徑逐漸減小，最高正化合價(jià)依次升高(O、F除外)。3．下列4種微粒中，半徑按由大到小的順序排列的是()A．①>②>③>④ B．③>④>①>②C．③>①>②>④ D．①>②>④>③解析：選C①為S，②為Cl，③為S2－，④為F。①②電子層數(shù)相同，比較核電荷數(shù)，核電荷數(shù)越大半徑越小，故原子半徑：S>Cl；①③核電荷數(shù)相同，比較核外電子數(shù)，核外電子數(shù)越多半徑越大，故微粒半徑：S2－>S；②④最外層電子數(shù)相同，比較電子層數(shù)，電子層數(shù)越多半徑越大，故原子半徑：Cl>F，則半徑：S2－>S>Cl>F。4．X元素最高價(jià)氧化物的水化物為H2XO3，它的氣態(tài)氫化物為()A．HXB．H2XC．XH3D．XH4解析：選DX元素的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式為H2XO3，則X的最高正化合價(jià)為＋4價(jià)，說明X原子最外層有4個(gè)電子，則其最低負(fù)化合價(jià)為－4價(jià)，形成的氫化物為XH4。eq\a\vs4\al(以11～17號(hào)元素為例探究元素的金屬性和非金屬性的變化規(guī)律)1．金屬性和非金屬性(1)金屬性強(qiáng)弱比較——鈉、鎂、鋁性質(zhì)的遞變①按表中實(shí)驗(yàn)操作要求完成實(shí)驗(yàn)，并填寫下表：實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論在250mL燒杯中加入少量水，滴加兩滴酚酞溶液，再將一小塊金屬鈉投入燒杯中鈉熔成小球，浮于水面，四處游動(dòng)，有“嘶嘶”的響聲，反應(yīng)后溶液變紅鈉與冷水反應(yīng)劇烈，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑①將已用砂紙打磨除去氧化膜的一小段鎂條和一小塊鋁片，分別放入試管中，加入適量的水和兩滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象②加熱試管加熱前，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，溶液變?yōu)榉奂t色，鋁片沒有明顯現(xiàn)象鎂與冷水幾乎不反應(yīng)，而能與熱水反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑；鋁與冷水、熱水均不反應(yīng)在兩支試管中分別加入鎂條和鋁片，再向試管中各加入2mL2mol·L－1鹽酸兩支試管內(nèi)都有無色氣泡冒出，但放鎂條的試管中逸出氣體的速率較快鎂、鋁都能置換出酸中的氫，但鎂更容易，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑由上述實(shí)驗(yàn)可知：鈉、鎂、鋁置換出水(或酸)中的氫時(shí)，由易到難的順序是Na>Mg>Al。②鈉、鎂、鋁的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镹aOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。③結(jié)論：鈉、鎂、鋁單質(zhì)的還原性逐漸減弱，鈉、鎂、鋁元素的金屬性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镹a>Mg>Al。(2)非金屬性強(qiáng)弱比較——硅、磷、硫、氯性質(zhì)的遞變填寫下表空格：元素SiPSCl最高價(jià)氧化物的化學(xué)式SiO2P2O5SO3Cl2O7最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式及酸性H2SiO3弱酸H3PO4中強(qiáng)酸H2SO4強(qiáng)酸HClO4酸性更強(qiáng)單質(zhì)與H2反應(yīng)的條件高溫磷蒸氣與H2能反應(yīng)加熱光照或點(diǎn)燃?xì)浠锏姆€(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定受熱分解穩(wěn)定分析上表，回答下列問題：①硅、磷、硫、氯單質(zhì)與氫氣化合時(shí)條件由易到難的順序?yàn)镃l2>S>P>Si。②硅、磷、硫、氯單質(zhì)與氫氣化合生成的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠Cl>H2S>PH3>SiH4_。③硅、磷、硫、氯最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠ClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3。④結(jié)論：硅、磷、硫、氯單質(zhì)氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)镾i<P<S<Cl2。硅、磷、硫、氯元素非金屬性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镃l>S>P>Si。2．11～17號(hào)元素性質(zhì)遞變規(guī)律eq\o(→,\s\up7(NaMgAlSiPSCl))11～17號(hào)元素，隨著原子序數(shù)增大，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。因此，隨著元素核電荷數(shù)(或原子序數(shù))的遞增，元素的原子半徑(稀有氣體元素除外)、元素的主要化合價(jià)(最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià))、元素的金屬性和非金屬性均呈現(xiàn)周期性變化。[問題探討]1．什么是元素的金屬性？提示：金屬性：元素原子失去電子的能力，金屬性越強(qiáng)，越易失電子。金屬性的強(qiáng)弱只與元素失電子的能力有關(guān)，與失電子的數(shù)目無關(guān)。2．如何判斷元素金屬性的強(qiáng)弱？提示：比較元素金屬性強(qiáng)弱的3種依據(jù)(本質(zhì)：原子越容易失去電子，元素的金屬性越強(qiáng))。比較方法(規(guī)律)①單質(zhì)與水(酸)反應(yīng)越容易置換出H2(相同條件下反應(yīng)越劇烈)，金屬性越強(qiáng)②最高價(jià)氧化物的水化物的堿性堿性越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)③單質(zhì)間的置換反應(yīng)A能從水溶液中置換出B，則A的金屬性比B的強(qiáng)3．什么是元素的非金屬性？提示：非金屬性：元素原子得到電子的能力，非金屬性越強(qiáng)，越易得電子。非金屬性的強(qiáng)弱只與元素得電子的能力有關(guān)，與得電子的數(shù)目無關(guān)。4．如何判斷元素非金屬性的強(qiáng)弱？提示：比較元素非金屬性強(qiáng)弱的4種依據(jù)(本質(zhì)：原子越容易得到電子，元素的非金屬性越強(qiáng))。比較方法(規(guī)律)①與H2化合的難易與H2越容易化合，非金屬性越強(qiáng)②簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強(qiáng)③最高價(jià)氧化物的水化物的酸性酸性越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)④單質(zhì)間的置換反應(yīng)A能從水溶液或氣體中置換出B，則A的非金屬性比B的強(qiáng)1．兩性氫氧化物(1)概念：既能與強(qiáng)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。(2)氫氧化鋁的兩性eq\x(AlCl3)eq\o(→,\s\up7(鹽酸),\s\do5(①))eq\x(AlOH3)eq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(②))eq\x(NaAlO2)①Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O離子方程式為Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O②Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O離子方程式為Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)Al(OH)3的制備方法①向AlCl3溶液中加入過量氨水：AlCl3＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4Cl離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,)4②向NaAlO2溶液中通入過量CO2：NaAlO2＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO3離子方程式為AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)2．元素周期律元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)(或原子序數(shù))的遞增呈周期性變化的規(guī)律叫作元素周期律。其實(shí)質(zhì)是元素原子核外電子排布隨著元素核電荷數(shù)(或原子序數(shù))的遞增發(fā)生周期性變化的必然結(jié)果。1．11～17號(hào)元素中X、Y、Z三種元素，已知其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱順序是HXO4>H2YO4>H3ZO4，則下列說法正確的是()A．原子半徑：X>Y>ZB．非金屬性：X>Y>ZC．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：X<Y<ZD．原子序數(shù)：X<Y<Z解析：選BHXO4、H2YO4、H3ZO4中X、Y、Z的化合價(jià)分別為＋7、＋6、＋5，而三種元素又處于11～17號(hào)元素中，所以按Z、Y、X從左向右排列，原子半徑依次減小，非金屬性依次增強(qiáng)，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)，原子序數(shù)依次增大。2．下列遞變情況中，正確的是()A．Na、Mg、Al原子半徑依次增大B．Na、Mg、Al單質(zhì)與水反應(yīng)的劇烈程度依次減弱C．Si、P、S元素的氫化物的穩(wěn)定性依次減弱D．Si、P、S元素的非金屬性依次減弱解析：選B第三周期主族元素原子半徑從左至右依次減小。Na、Mg、Al元素的金屬性依次減弱，與水反應(yīng)的劇烈程度依次減弱。Si、P、S元素的非金屬性依次增強(qiáng)，與H2化合生成的氫化物的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)。3．下列實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)?zāi)康腁Cl2、Br2分別與H2反應(yīng)比較氯、溴的非金屬性強(qiáng)弱BMgCl2、AlCl3溶液中分別通入NH3比較鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱C測(cè)定等物質(zhì)的量濃度的H2CO3、H2SO4溶液的pH比較碳、硫的非金屬性強(qiáng)弱DFe、Cu分別與相同濃度的鹽酸反應(yīng)比較鐵、銅的金屬性強(qiáng)弱解析：選BA項(xiàng)，Cl2、Br2分別與H2反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)條件的難易程度即可判斷出氯、溴的非金屬性強(qiáng)弱。B項(xiàng)，MgCl2、AlCl3溶液中分別通入NH3，MgCl2與NH3·H2O反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，AlCl3與NH3·H2O反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，無法比較二者的金屬性強(qiáng)弱。C項(xiàng)，H2CO3、H2SO4分別為C、S的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物，酸性越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)，所以通過測(cè)定相同物質(zhì)的量濃度的溶液的pH可判斷C、S的非金屬性強(qiáng)弱。D項(xiàng)，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)，Cu與鹽酸不反應(yīng)，由此可判斷出Fe、Cu的金屬性強(qiáng)弱。4．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．通過氫化物HBr和HI的穩(wěn)定性，判斷Br、I的非金屬性強(qiáng)弱解析：選BA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H2CO3、H2SO4都是最高價(jià)含氧酸，由它們的酸性強(qiáng)弱可以判斷出硫的非金屬性比碳強(qiáng)；D項(xiàng)所述符合根據(jù)氫化物的穩(wěn)定性判斷非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)。[分級(jí)訓(xùn)練·課課過關(guān)]1．元素性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈周期性變化的本質(zhì)是()A．元素的相對(duì)原子質(zhì)量逐漸增大，量變引起質(zhì)變B．原子的電子層數(shù)增多C．原子核外電子排布呈周期性變化D．原子半徑呈周期性變化解析：選C元素周期律是元素原子核外電子排布隨著元素核電荷數(shù)的遞增發(fā)生周期性變化的必然結(jié)果。2．某元素的氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為H2R，此元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式可能為()A．H2RO3 B．H2RO4C．HRO3 D．H3RO4解析：選B氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為H2R，則R的化合價(jià)為－2價(jià)，故原子最外層有6個(gè)電子，最高正化合價(jià)為＋6價(jià)，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為H2RO4。3．可以說明硫元素的非金屬性比氯元素的非金屬性弱的是()①HCl的溶解度比H2S的大；②HClO的氧化性比H2SO4的強(qiáng)；③HClO4的酸性比H2SO4的強(qiáng)；④HCl比H2S穩(wěn)定；⑤氯原子最外層有7個(gè)電子，硫原子最外層有6個(gè)電子；⑥Cl2能與鐵反應(yīng)生成FeCl3，硫與鐵反應(yīng)生成FeS；⑦Cl2可以從H2S溶液中置換出S；⑧同濃度的HCl和H2S的水溶液，前者酸性強(qiáng)；⑨HCl(或Cl－)的還原性比H2S(或S2－)的弱()A．③④⑤⑥⑦⑨ B．③④⑥⑦⑧C．①②⑤⑥⑦⑨ D．③④⑥⑦⑨解析：選D①溶解度與元素的非金屬