2024-2025版新教材高中化學第4章第2節(jié)第1課時元素性質的周期性變化規(guī)律教案新人教版必修第一冊1

PAGE8-第1課時元素性質的周期性改變規(guī)律目標與素養(yǎng)：1.了解元素的原子結構和元素性質的周期性改變。(宏觀辨識與微觀探析)2.理解元素周期律的內容和實質。(宏觀辨識與微觀探析)一、元素的原子核外電子排布、原子半徑、元素化合價的改變規(guī)律1．原子結構的改變規(guī)律原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達到穩(wěn)定結構時的最外層電子數(shù)1～211→223～1021→8811～1831→88結論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子核外的電子排布呈現(xiàn)周期性的改變2.原子半徑的改變規(guī)律3～10號元素LiBeBCNOFNe原子半徑/pm152898277757471－漸漸減小11～18號元素NaMgAlSiPSClAr原子半徑/pm18616014311711010299－改變趨勢漸漸減小結論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的半徑呈現(xiàn)周期性改變3.元素主要化合價的改變規(guī)律原子序數(shù)主要化合價的改變1～2＋1→03～10＋1→＋5－4→－1→011～18＋1→＋7－4→－1→0結論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的主要化合價呈周期性改變二、探究第三周期元素性質的遞變規(guī)律1．鈉、鎂、鋁的性質比較單質單質與水(或酸)的反應現(xiàn)象化學方程式最高價氧化物對應水化物的堿性強弱Na與冷水猛烈反應，放出氫氣2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑NaOH強堿Mg與冷水反應緩慢，與沸水快速反應，放出氫氣；與酸猛烈反應，放出氫氣Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up14(△))Mg(OH)2＋H2↑；Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Mg(OH)2中強堿Al與酸快速反應，放出氫氣2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑Al(OH)3兩性氫氧化物結論：(1)金屬性強弱依次為Na＞Mg＞Al；(2)隨著核電荷數(shù)減小，與水(酸)反應越來越簡單，氫氧化物的堿性越來越強2.硅、磷、硫、氯的非金屬性的遞變規(guī)律單質SiPSCl最高正價＋4＋5＋6＋7最低負價－4－3－2－1最高價氧化物對應的水化物H2SiO3弱酸H3PO4中強酸H2SO4強酸HClO4強酸(酸性比硫酸強)酸性強弱3.結論綜上所述，我們可以從11～18號元素性質的改變中得出如下結論：從左往右金屬性漸漸減弱，非金屬性漸漸增加。三、元素周期律1．內容：元素的性質隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性改變的規(guī)律。2．實質：元素性質的周期性改變是元素原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性的改變的必定結果。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)同周期元素，從左到右，原子半徑漸漸減小，離子半徑也漸漸減小()(2)其次周期元素從左到右，最高正價從＋1遞增到＋7()(3)元素的原子得電子越多，非金屬性越強；失電子越多，金屬性越強()(4)元素的氧化物對應的水化物酸性越強，非金屬性越強；堿性越強，金屬性越強()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．元素性質呈周期性改變的確定因素是()A．元素原子半徑大小呈周期性改變B．元素相對原子質量依次遞增C．元素原子核外電子排布呈周期性改變D．元素的最高正化合價呈周期性改變C[元素性質呈周期性改變的確定因素是元素原子核外電子排布呈周期性改變。]3．原子序數(shù)為11～17號的元素，隨核電荷數(shù)的遞增，以下各項內容的改變是[填“增大(強)”“減小(弱)”或“相同(不變)”](1)各元素的原子半徑依次________，其緣由是____________________________________________________________________________________________________________。(2)各元素原子的電子層數(shù)________，最外層電子數(shù)依次________。(3)元素的金屬性漸漸________，而非金屬性漸漸_________，元素失電子實力漸漸________，得電子實力漸漸________。[答案](1)減小電子層數(shù)相同時，隨核電荷數(shù)增大，原子核對最外層電子的引力增大，因此原子半徑減小(2)相同增大(3)減弱增加減弱增加元素的金屬性、非金屬性強弱推斷規(guī)律1.金屬性強弱的推斷依據(1)元素的單質與水或酸置換出氫氣的反應越簡單進行，則其金屬性越強。(2)元素的最高價氧化物的水化物的堿性越強，則其金屬性越強。(3)金屬元素的單質與鹽在水溶液中進行置換反應，若A置換出B，則A的金屬性強于B。(4)在金屬活動性依次表中，前面的金屬性強于后面的。(5)金屬陽離子的氧化性越強，則其單質的還原性越弱，元素的金屬性越弱(注：Fe的陽離子僅指Fe2＋)。2．非金屬性強弱的推斷依據(1)非金屬元素的單質與氫氣化合生成氣態(tài)氫化物的反應越簡單進行，則其非金屬性越強。(2)非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，則元素的非金屬性越強。(3)元素的最高價氧化物的水化物的酸性越強，則其非金屬性越強。(4)非金屬元素的單質與鹽在水溶液中進行置換反應，若A置換出B，并且A體現(xiàn)出氧化性，則A的非金屬性強于B。(5)非金屬陰離子的還原性越強，則其單質的氧化性越弱，元素的非金屬性越弱。1．下列試驗不能達到試驗目的的是()選項試驗操作試驗目的ACl2、Br2分別與H2反應比較氯、溴的非金屬性強弱B向MgCl2、AlCl3溶液中分別通入NH3比較鎂、鋁的金屬性強弱C測定等物質的量濃度的H2CO3、H2SO4溶液的pH比較碳、硫的非金屬性強弱DFe、Cu分別放入鹽酸中比較鐵、銅的金屬性強弱B[Cl2、Br2分別與H2反應，依據反應條件的難易即可推斷出氯、溴的非金屬性強弱，A項正確；MgCl2、AlCl3溶液中分別通入氨氣，MgCl2與NH3·H2O反應生成Mg(OH)2沉淀，AlCl3與NH3·H2O反應生成Al(OH)3沉淀，無法比較二者的金屬性強弱，B項錯誤；H2CO3、H2SO4分別為C、S的最高價氧化物對應的水化物，酸性越強，元素非金屬性越強，所以通過測定相同濃度的溶液的pH可推斷二者非金屬性強弱，C項正確；利用Fe、Cu放入鹽酸中所產生的現(xiàn)象不同即可推斷出Fe、Cu的金屬性強弱，D項正確。]2．下列事實不能作為試驗推斷依據的是()A．鈉和鎂分別與冷水反應，推斷金屬性強弱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，推斷鈉與鐵的金屬性強弱C．酸性：H2CO3＜H2SO4，推斷硫與碳的非金屬性強弱D．Br2與I2分別與足量的H2反應，推斷溴與碘的非金屬性強弱B[A項符合金屬與水反應推斷金屬性強弱的依據；因Na的金屬性太強，與溶液反應時會先與H2O反應，故B項不能作為推斷依據；C項中依據H2CO3、H2SO4都是最高價含氧酸，由它們的酸性強弱可以推知硫的非金屬性比碳強；D項所述符合，依據非金屬單質與H2反應難易程度推斷非金屬性強弱的依據。]粒子半徑大小的比較——“四同”規(guī)律1．同周期——“序大徑小”(1)規(guī)律：同周期，從左往右，原子半徑漸漸減小。(2)舉例：第三周期中：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。2．同主族——“序大徑大”(1)規(guī)律：同主族，從上到下，原子(或離子)半徑漸漸增大。(2)舉例：堿金屬：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)，r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)。3．同元素(1)同種元素的原子和離子半徑比較——“陰大陽小”。某原子與其離子半徑比較，其陰離子半徑大于該原子半徑，陽離子半徑小于該原子半徑。如：r(Na＋)＜r(Na)；r(Cl－)＞r(Cl)。(2)同種元素不同價態(tài)的陽離子半徑比較規(guī)律——“數(shù)大徑小”。帶電荷數(shù)越多，粒子半徑越小。如：r(Fe3＋)＜r(Fe2＋)＜r(Fe)。4．同結構——“序大徑小”(1)規(guī)律：電子層結構相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小。(2)舉例：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。所帶電荷、電子層均不同的離子可選一種離子參照比較。例：比較rMg2＋與rK＋可選rNa＋為參照，可知rK＋＞rNa＋＞rMg2＋。3．下列各組微粒半徑比較，錯誤的是()A．Cl－<Br－<I－B．Al3＋>Mg2＋>Na＋C．Rb>K>Na D．P>S>OB[Cl－、Br－、I－最外層電子數(shù)相同，Cl－、Br－、I－電子層數(shù)依次增多，所以離子半徑Cl－<Br－<I－，故A正確；Al3＋、Mg2＋、Na＋核外電子排布相同，Al3＋、Mg2＋、Na＋核電荷數(shù)依次減小，所以離子半徑Al3＋<Mg2＋<Na＋，故B錯誤；Rb、K、Na最外層電子數(shù)相同，Rb、K、Na電子層數(shù)依次削減，所以原子半徑Rb>K>Na，故C正確；P、S電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)P<S，所以原子半徑P>S；S、O最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)S>O，所以原子半徑S>O，所以P>S>O，故D正確。]4．下列微粒半徑大小的比較中，正確的是()A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋C．Na＜Mg＜Al＜SD．Cs＜Rb＜K＜NaB[四種離子核外電子數(shù)相同，隨著核電荷數(shù)的增多，離子半徑依次減小，即微粒半徑：Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜O2－，A項錯；因S2－、Cl－比Na＋、Al3＋多一個電子層，則S2－、Cl－半徑比Na＋、Al3＋大，再依據“序小徑大”的規(guī)則，則微粒半徑：S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋，B項正確；Na、Mg、Al、S的原子半徑依次減小，C項錯；Na、K、Rb、Cs最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)依次增多，半徑依次增大，D項錯。]1．元素的以下性質，隨著原子序數(shù)遞增不呈現(xiàn)周期性改變的是()A．化合價B．原子半徑C．元素的金屬性和非金屬性D．相對原子質量D[由元素周期律的內容知，元素的化合價、原子半徑及金屬性和非金屬性都隨著原子序數(shù)的遞增呈周期性改變，而相對原子質量隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)增大的改變趨勢，絕不會出現(xiàn)周期性的改變。]2．下列排列依次不正確的是()A．原子半徑：鈉>硫>氯B．最高價氧化物對應的水化物的酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4C．最高正化合價：氯>硫>磷D．熱穩(wěn)定性：碘化氫>溴化氫>氯化氫D[鈉、硫、氯是具有相同電子層數(shù)的元素，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑漸漸減小，最外層電子數(shù)漸漸增多，最高正化合價漸漸增大，最高價氧化物對應的水化物的酸性漸漸增加，堿性漸漸減弱。因為非金屬性Cl>Br>I，所以氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性HCl>HBr>HI，D項錯誤。]3．X、Y兩是同周期的非金屬主族元素，假如X原子半徑比Y的大，下面說元素法正確的是()A．最高價氧化物對應水化物的酸性，X的比Y的強B．X的非金屬性比Y的強C．X的陰離子比Y的陰離子還原性強D．X的氣態(tài)氫化物比Y的穩(wěn)定C[X原子半徑比Y的大，說明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，因此最高價氧化物對應水化物的酸性X比Y的弱，X的陰離子比Y的陰離子還原性強，X的氣態(tài)氫化物不如Y的穩(wěn)定。]4．已知下列原子的半徑：原子NSOSi半徑r/10－10m0.751.020.741.17依據以上數(shù)據，磷原子的半徑可能是()A．1.10×10－10m B．0.80×10－10mC．1.20×10－10m D．0.70×10－10mA[依據元素周期律可知，磷原子的半徑應在Si和S之間。]5．結合元素周期律和元素周期表的有關學問，用化學用語回答下列問題：(1)在第三周期元素及其單質和化合物中，原子半徑最小的元素是________；氧化性最強的單質是________，還原性最強的單質是________；最高價氧化物對應水化物中，最強的堿是________；形成的兩性化合物________、________。(2)鹵族元素氫化物中最穩(wěn)定的是________，還原性最強的是________，請總結同周期、同主族元素性質遞變規(guī)律是_____________________________________________________。[解析](1)同一周期，核電荷數(shù)越大，原子半徑越小(稀有氣體除外),第三周期Cl元素核電荷數(shù)最大，故其原子半徑最小；同一周期，從左到右元素非金屬性漸漸增加(稀有氣體除外),Cl元素非金屬性最強，故單質中Cl2氧化性最強；同一周期，從左到右元素金屬性漸漸減弱(稀有氣體除外)，第三周期金屬性最強的為Na；鋁元素形成的兩性化合物有Al2O3、Al(OH)3。(2)鹵族元素，從上到