2020化学新苏教必修：元素周期律含解析.doc

教学资料范本2020化学新苏教必修：元素周期律含解析编 辑：_时 间：_第2课时元素周期律学习目标核心素养建构1.通过分析118号元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的变化、总结出它们的递变规律、并由此认识元素周期律。2.初步认识元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。知 识 梳 理一、原子结构的周期性变化1.原子序数(1)概念：按核电荷数由小到大的顺序给元素编号、这种编号叫做原子序数。(2)数量关系：原子序数质子数核外电子数核电荷数。2.原子结构变化规律 (1)原子最外层电子排布的规律性变化观察上图回答问题：从318号元素随着原子序数的递增、最外电子层上的电子数重复出现从1递增到8的变化、说明元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化。(2)元素原子半径的变化规律下表为原子序数为39和1117元素的原子半径：39号元素3Li(锂)4Be(铍)5B(硼)6C(碳)7N(氮)8O(氧)9F(氟)原子半径/pm15211188777066641117号元素11Na(钠)12Mg(镁)13Al(铝)14Si(硅)15P(磷)16S(硫)17Cl(氯)原子半径/pm18616014311711010499注：1 pm1012 m从上表可以得到：随着原子序数的递增、元素原子半径(稀有气体除外)呈现周期性变化。39号元素、1117号元素原子半径随着核电荷数的递增都逐渐减小。【自主思考】1.“118号元素的原子半径随着核电荷数的递增逐渐减小”这句话是否正确？为什么？提示不正确。39号元素、1117号元素的原子半径随着核电荷数的递增逐渐减小、变化规律是周期性的、而不是一直减小；2、10、18号等稀有气体元素的原子半径与其他元素的原子半径测定标准不同、不具有可比性。核电荷数小的元素其原子半径不一定小、如LiCl。2.解释下列问题：(1)对于电子层数相同的原子、为什么其核电荷数越多、原子半径越小(稀有气体除外)?(2)最外层电子数相同的原子、原子半径的大小与什么因素有关？(3)原子序数越大、原子半径一定越大吗？提示(1)核电荷数越多、原子对核外电子的引力越大、原子半径越小。(2)电子层数。原子最外层电子数相同时、原子电子层数越多、原子半径越大。(3)不一定。电子层数相同的原子、原子序数越大、原子半径越小；最外层电子数相等的原子、原子序数越大、原子半径就越大；电子层数不同、最外层电子数也不同的原子、原子序数越大、原子半径不一定越大。二、元素周期律1.元素化合价填写下表：元素钠镁铝硅磷硫氯元素符号NaMgAlSiPSCl最外层电子数1234567最高正价1234567最低负价4321观察分析上表、可以得出：(1)元素的最高化合价 原子核外最外层电子数(O、F除外)；元素的最低化合价 原子核外最外层电子数8；(2)随着原子序数的递增、元素的最高正化合价由1递增到7(O、F除外)、元素的最低负化合价按硅、磷、硫、氯的顺序、由4递增到1。2.金属性和非金属性(1)金属性强弱比较按表中实验操作要求完成实验、并填写下表：实验操作实验现象实验结论在250 mL烧杯中加入少量水、滴加两滴酚酞溶液、再将一小块金属钠投入烧杯中钠熔成小球、浮于水面、四处游动、有“嘶嘶”的响声、反应后溶液变红钠与冷水反应剧烈、反应的化学方程式为2Na2H2O=2NaOHH2将一小段镁条放入试管中、加入适量的水和酚酞溶液、观察现象加热试管加热前、镁条表面附着了少量无色气泡、加热至沸腾后、有较多的无色气泡冒出、溶液变为粉红色镁与冷水几乎不反应、能与热水反应、反应的化学方程式为Mg2H2OMg(OH)2H2在两支试管中分别加入镁条和铝片、再向试管中各加入2 mL 2 molL1盐酸两支试管内都有无色气泡冒出、但放镁条的试管中逸出气体的速率较快镁、铝都能置换出酸中的氢、但镁更容易、反应的化学方程式为Mg2HCl=MgCl2H2、2Al6HCl=2AlCl33H2由上述实验可知：钠、镁、铝置换出水(或酸)中的氢时、由易到难的顺序是NaMgAl。钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为NaOHMg(OH)2Al(OH)3。钠、镁、铝的金属性由强到弱的顺序为NaMgAl。(2)非金属性强弱比较填写下表空格：元素SiPSCl最高价氧化物的化学式SiO2P2O5SO3Cl2O7最高价氧化物对应水化物的化学式及酸性H2SiO3弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4酸性更强单质与H2反应的条件高温磷蒸气与H2能反应加热光照或点燃氢化物的稳定性不稳定不稳定受热分解稳定分析上表、回答下列问题：硅、磷、硫、氯单质与氢气化合时条件由易到难的顺序为Cl2SPSi。硅、磷、硫、氯最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3。硅、磷、硫、氯元素非金属性由强到弱的顺序为ClSPSi。3.元素周期律(1)概念：元素的性质随着元素核电荷数的递增而呈周期性变化的规律叫做元素周期律。(2)内容：随着元素核电荷数的递增、元素的原子半径(稀有气体除外)、元素的金属性和非金属性、元素的主要化合价都呈现周期性变化。(3)实质：元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。【自主思考】3.第3周期中元素的最高正价由1递增到7、第2周期中元素的最高正价是否也是由1递增到7?提示不是、第2周期中氧元素没有最高正价、氟元素只有负价、没有正价。4.某元素的最高正价、最低负价与最外层电子数之间存在什么规律？提示最高正价最外层电子数；最低负价最外层电子数8。5.根据你所知道的知识、判断元素的金属性、非金属性强弱依据有哪些？提示(1)金属性强弱的判断依据：单质与水或酸反应置换氢的难易；最高价氧化物对应的水化物碱性的强弱；单质间的相互置换。(2)非金属性强弱的判断依据：与氢气化合的难易程度；气态氢化物的稳定性；最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱；单质间的相互置换。效 果 自 测1.判断正误、正确的打“”、错误的打“”。(1)随着原子序数的递增、最外层电子排布均呈现由1个电子递增至8个电子的周期性变化。()(2)原子序数越大、原子半径一定越小。()(3)最外层电子数：NaAl、原子半径：Na(2)【点拨提升】微粒半径大小主要由电子层数、核电荷数和核外电子数决定。1.核电荷数相同、核外电子数越多、微粒半径越大。(1)r(阴离子)r(原子)：r(H)r(H)；(2)r(原子)r(阳离子)：r(H)r(H)；(3)r(低价阳离子)r(高价阳离子)：r(Fe2)r(Fe3)。2.电子层数相同、核电荷数越大、原子半径越小。r(Li)r(Be)r(B)r(C)r(N)r(O)r(F)；r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)。3.最外层电子数相同、电子层数越多、原子或离子半径越大：r(Li)r(Na)；r(F)r(Cl)。r(Li)r(Na)；r(O2)r(S2)。4.核外电子数相同、核电荷数越多、离子半径越小。r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)；r(S2)r(Cl)r(K)r(Ca2)。关键提醒(1)微粒半径比较要三看：首先看层、层少半径小；同层看核、核大半径小；同核看价、价高半径小。(2)稀有气体元素原子半径的测定依据与其他元素的不同、不便与其他元素的原子半径作比较。【典题例证1】下列粒子半径大小比较正确的是()A.原子半径：FCl B.原子半径：钠硫氯 C.离子半径：S2ClKCa2D.第3周期元素的离子半径从左到右逐渐减小解析F原子与Cl原子最外层电子数相同、随着电子层数的递增原子半径逐渐增大、所以Cl的原子半径大、A错；钠、硫、氯是具有相同电子层数的元素、随着原子序数的递增、原子半径逐渐减小、B正确；电子层结构相同的离子、核电荷数越大、半径越小、C错；第3周期元素的阳离子半径从左到右逐渐减小、但阴离子半径大于阳离子半径、D错。答案B方法规律1.比较原子半径的方法如下：(1)具有相同电子层数的原子、随原子序数的递增、原子半径逐渐减小。(2)具有相同最外层电子数的原子、随着电子层数的增加、原子半径逐渐增大。(3)比较电子层数和最外层电子数都不同的原子半径找对照原子比较。2.离子半径比较时、先确定相关离子是属于哪种情况、再依据相关规律比较。(1)离子所带电荷相同、电子层数不同：电子层数越多半径越大；(2)离子电子层结构相同、核电荷数不同：核电荷数越大半径越小；(3)离子所带电荷、电子层结构均不相同：找对照离子进行比较。【学以致用1】下列各元素原子半径依次增大的是()A.Na、Mg、Al B.Na、O、FC.P、Si、Al D.C、Si、P解析电子层数相同的原子的原子半径、随核电荷数的增加逐渐减小、最外层电子数相同的原子的原子半径、随电子层数(或核电荷数)的增多而逐渐增大。答案C探究二、元素金属性、非金属性强弱比较【合作交流】2.原子失去的电子数越多、元素的金属性越强、对吗？提示不对、元素金属性的强弱与失去电子的难易程度有关、与失去电子数的多少无关、如Na失去一个电子形成Na、Al失去三个电子形成Al3、但是Na的金属性强于Al。【点拨提升】1.元素金属性强弱的比较方法比较方法结论根据原子结构原子半径越大(电子层数越多)、最外层电子数越少、元素的金属性越强金属单质与水(或酸)反应置换氢的难易越易置换出H2、元素的金属性越强最高价氧化物水化物的碱性碱性越强、元素的金属性越强单质与同种非金属反应的难易单质越易反应、元素的金属性越强、如由反应FeSFeS、2NaS=Na2S、知金属性：NaFe2.元素非金属性强弱的比较方法比较方法结论根据原子结构原子半径越小(电子层数越少)、最外层电子数越多、元素的非金属性越强单质与H2化合的难易(氢化物的稳定性)单质与H2化合越容易、形成的气态氢化物越稳定、其对应元素的非金属性越强最高价氧化物水化物的酸性酸性越强、其对应元素的非金属性越强单质与同种金属反应的难易单质越易反应、元素的非金属性越强、如由反应CuCl2CuCl2、2CuSCu2S、知非金属性：ClS关键提醒元素的金属(非金属)性是指元素原子失(得)电子能力。比较元素金属(非金属)性强弱、其实质是看元素原子失去(得到)电子的难易程度、越容易失去(得到)电子、元素的金属性(非金属性)越强。【典题例证2】(1)研究表明26Al可以衰变为26Mg、可以比较这两种元素金属性强弱的方法是_。a.比较这两种元素的单质的硬度和熔点b.Mg(OH)2属于中强碱、Al(OH)3属于两性氢氧化物c.将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用、并滴入酚酞溶液d.将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用(2)某同学认为铝有一定的非金属性、下列化学反应中、你认为能支持该同学观点的是_。a.铝片与盐酸反应放出氢气b.氢氧化铝溶于强碱溶液c.氢氧化铝溶于强酸溶液d.铝热反应解析(1)a项不可以、单质熔、沸点与元素的金属性强弱无关；b项可以、Mg(OH)2比Al(OH)3碱性强、进而说明26Mg比26Al金属性强；c项可以、有镁带的热水中滴入酚酞溶液变为红色、有铝片的热水中滴入酚酞溶液不变色、说明镁与热水反应生成了Mg(OH)2、铝与热水反应不明显、证明26Mg比26Al金属性强；d项不可以、在空气中放置已久的镁和铝、都在表面形成致密的保护膜、使得镁和铝不能与热水接触发生化学反应、则该实验操作不可用作比较镁和铝的金属性强弱。(2)a项说明铝是较活泼的金属、但不能说明铝具有一定的非金属性；b项能说明氢氧化铝属于酸、即铝具有一定的非金属性；c项说明氢氧化铝具有一定的碱性、铝具有金属性；d项说明铝的金属性较强、不能说明铝具有一定的非金属性。答案(1)bc(2)b解题感悟(1)其他方案：设计实验证明镁比铝的金属性强、除采用本题的b和c方案外、还通常采用的方案是：在相同温度下、取相同表面积的Mg条、Al条分别加入相同体积、相同物质的量浓度的稀盐酸、Mg比Al反应产生氢气快。(2)方法思路：可以从有关反应的难易、水溶液中的置换反应、金属单质的还原性、非金属单质的氧化性、金属阳离子的氧化性、非金属阴离子或气态氢化物的还原性、气态氢化物的稳定性、最高价氧化物对应的水化物的碱性(或酸性)的强弱等方面来判断。(3)易错提醒：以下则不能用于比较元素金属性的强弱。单质或其化合物的物理性质；等物质的量的金属与足量稀盐酸反应中置换出H2的多少；原子在反应中失去电子数目的多少；原子最外层电子数的多少或元素的最高价的高低。【学以致用2】可以说明硫元素的非金属性比氯元素的非金属性弱的是()HCl的溶解度比H2S的大；HClO的氧化性比H2SO4的强；HClO4的酸性比H2SO4的强；HCl比H2S稳定；氯原子最外层有7个电子、硫原子最外层有6个电子；Cl2能与铁反应生成FeCl3、硫与铁反应生成FeS；Cl2可以从H2S溶液中置换出S；同浓度的HCl和H2S的水溶液、前者酸性强；HCl(或Cl)还原性比H2S(或S2)弱A. B.C. D.解析(1)溶解度与元素的非金属性没有直接关系；应该用最高价氧化物对应水化物的酸性来比较元素非金属性的强弱；元素原子得电子能力的强弱不仅与原子最外层电子数有关、还与电子层数等有关、电子层数少的原子不一定得电子能力强、元素的非金属性就不一定强；不能根据无氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱。(2)最高价氧化物水化物的酸性强弱、气态氢化物的稳定性、非金属单质的氧化性及单质间的置换反应能说明元素非金属性的强弱。不同非金属单质与同一种变价金属反应后金属价态越高、非金属元素原子得电子能力越强、元素的非金属性越强。能说明氯的非金属性强于硫。非金属元素阴离子或氢化物的还原性越强、说明越易失电子、则对应的非金属元素原子得电子能力越弱。能证明氯原子得电子能力强于硫、则氯的非金属性强于硫。答案D易错提醒判断元素非金属性强弱时应注意以下几点(1)单质或化合物物理性质方面的规律与元素的金属性或非金属性强弱无关。如不能用HCl的沸点比H2S高说明非金属性ClS。(2)含氧酸的氧化性强弱与元素的非金属性强弱无关。如不能用氧化性HClOH2SO4说明非金属性ClS。(3)非最高价氧化物对应水化物的酸性强弱、无法比较元素非金属性的强弱。如不能用酸性HClOH2CO3说明非金属性ClCl。(5)无氧酸的酸性强弱与元素非金属性强弱无必然联系。如不能用酸性HClH2S说明非金属性ClS。(6)原子的最外层电子数或元素的最高正价数与元素的非金属性没有必然关系。如不能用氯的最高价为7价而硫的最高价为6价、说明非金属性ClS。1.元素性质随原子序数的递增呈周期性变化的本质是()A.元素的相对原子质量逐渐增大、量变引起质变B.原子的电子层数增多C.原子核外电子排布呈周期性变化D.原子半径呈周期性变化解析考查元素周期律的本质、明确结构决定性质的规律。答案C2.下列说法中正确的是()A.元素性质的周期性变化是指原子半径、元素的主要化合价及原子核外电子排布的周期性变化B.元素的最高正化合价与元素原子核外电子排布有关C.从LiF、NaCl、元素的最高化合价均呈现从1 价7价的变化D.电子层数相同的原子核外电子排布、其最外层电子数均从1个到8个呈现周期性变化解析元素性质不包括核外电子排布、A错误；O无最高正价、F无正价、C错误；H、He的最外层电子数从1到2、D错误。答案B3.下列各组元素中、按最高正化合价递增顺序排列的是()C、N、FNa、Mg、AlF、Cl、BrP、S、ClA. B. C. D.解析元素原子的最外层电子数等于其最高正化合价数、但要注意氟元素无正价。答案B4.下列关于性质递变规律的叙述错误的是()A.非金属性ClSPB.还原性NaMgAlC.酸性H2SO4H3PO4HClO4D.稳定性HClH2SPH3解析金属性越强、还原性越强、与酸或水反应越剧烈、最高价氧化物对应水化物的碱性越强；非金属性越强、与氢气化合越剧烈、氢化物越稳定、最高价氧化物对应水化物的酸性越强。答案C5.下列各组元素性质的递变情况错误的是()A.B、C、N原子最外层电子数依次增多B.Na、Mg、Al元素最高正价依次升高C.Li、Be、B原子半径依次增大D.Be、Mg、Ca的电子层数依次增多解析B、C、N原子的最外层电子数分别为3、4、5、A项正确；Na、Mg、Al元素的最高正价依次为1、2、3、B项正确；Li、Be、B属于第2周期的元素、原子半径依次减小、C项错误；Be、Mg、Ca的电子层数分别为2、3、4、D项正确。答案C课时作业基础巩固1.下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是()原子序数为15的元素的最高化合价为3A族元素是同周期中非金属性最强的元素第2周期A族元素的原子核电荷数和中子数一定为6原子序数为12的元素位于元素周期表的第3周期A族A. B.C. D.解析原子序数为15的元素是P、最外层电子数为5、则最高化合价为5、故错误；在元素周期表中同一周期随原子序数递增非金属性逐渐增强、故正确；C的质子数为6、但中子数不一定为6、因C存在14C和13C等同位素、故错误；原子序数为12的元素为Mg、位于元素周期表的第3周期A族、故正确。答案C2.下列说法正确的是()A.原子的半径越小、其原子序数越大B.最外层电子数少的原子一定比最外层电子数多的原子易失电子C.金属性、非金属性强弱从根本上取决于其原子核外电子的排布情况D.元素的化合价越高、其金属性越强解析氢原子的半径最小、原子序数也最小；氢原子相对于活泼金属Mg、Ca等失电子能力弱；元素的化合价与金属性强弱没有必然联系、A、B、D错误。答案C3.下列比较金属性相对强弱的方法或依据正确的是()A.根据金属失电子的多少来确定、失电子较多的金属性较强B.用钠来置换MgCl2溶液中的Mg、可验证钠的金属性强于MgC.根据Mg和Al与水反应的剧烈程度来比较它们的金属性强弱D.根据碱性：NaOHMg(OH)2Al(OH)3、可说明钠、镁、铝的金属性依次减弱解析A项应该根据金属失电子的难易来判断、易失电子的金属性较强、A不正确；B项中钠首先要跟MgCl2溶液中的水反应、无法置换出Mg、B不正确；Mg和Al与水反应都要加热、且现象都不明显、C不正确；D正确。答案D4.下列各组粒子、按半径由大到小顺序排列正确的是()A.Mg、Ca、K、Na B.S2、Cl、K、NaC.Br、Br、Cl、S D.Na、Al3、Cl、F解析K、Ca比Na、Mg多1个电子层、故有r(K)r(Ca)r(Na)r(Mg)、A错；S2、Cl、K三离子核外电子排布相同、核电荷数越小、离子半径越大、又因K比Na多1个电子层、故有r(S2)r(Cl)r(K)r(Na)、B正确；Br比Br多1个电子、半径大、Br比Cl多1个电子层、故r(Br)r(Br)r(Cl)、但r(Cl)r(Na)、C符合。答案C6.元素R的原子序数是15、下列关于R元素的说法中、错误的是()A.R的最高正化合价是5B.R是第2周期第A族的元素C.R的氢化物分子式是RH3D.R的最高价氧化物对应的水化物的水溶液呈酸性解析原子序数是15的元素是磷、它在元素周期表中位于第3周期A族、最高正化合价是5、最低负化合价是3、其氢化物分子式是PH3、最高价氧化物对应的水化物是H3PO4、水溶液呈酸性。答案B7.下列各组中的性质比较、正确的是()酸性：HClO4HBrO4HIO4碱性：Ba(OH)2Ca(OH)2Mg(OH)2稳定性：HClH2SPH3还原性：FClBrA. B.C. D.都正确解析非金属性越强、元素最高价氧化物对应的水化物的酸性越强、其氢化物也越稳定；金属性越强、元素最高价氧化物对应的水化物的碱性越强。由于非金属性ClBrI、故正确。由于非金属性ClSP、故正确。由于金属性BaCaMg、故正确。由于非金属性FClBr、可推知F、Cl、Br的还原性顺序为BrClF、故错误。答案A8.下列说法中正确的是()A.气态氢化物RH3比气态氢化物HM稳定、表明非金属性RMB.等物质的量的单质A和单质B跟足量的酸反应、A放出H2多、则金属性ABC.含Q的酸比含N的酸的酸性强、则非金属性QND.单质Y跟水反应比单质X与水反应剧烈、则金属性YX解析比较元素的金属性、可根据元素的单质跟酸反应置换出氢的难易、而非根据置换出氢的多少。如等物质的量的Al比Mg(或Na)与足量盐酸反应放出H2多、但金属性NaMgAl、B项错误；比较元素的非金属性、可根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱、但并不是任何酸(如低价含氧酸和无氧酸)都可以、C项错误；比较元素的金属性、可根据元素的单质与水反应置换氢的难易来比较、但并不是比较任意单质跟水反应的剧烈程度、如氟单质与水反应非常剧烈、但不能说氟元素的金属性很强、D项错误。答案A9.元素X、Y可组成化学式为XY3的化合物、则X、Y的原子序数不可能是()A.3和9 B.7和1C.13和17 D.15和17解析A项中两元素分别为Li、F、只能形成化合物LiF；B项中两元素分别为N、H、可形成NH3分子；C项中两元素分别为Al、Cl、能形成化合物AlCl3；D项中两元素分别为P、Cl、可形成PCl3和PCl5两种化合物。答案A10.电子层数相同的三种元素X、Y、Z、它们的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4H2YO4H3ZO4、下列判断错误的是()A.原子半径XYZB.气态氢化物稳定性XYZC.元素原子得电子能力XYZD.单质与氢气反应由易到难顺序XYZ解析因为三种元素原子的电子层数相同、“它们的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4H2YO4H3ZO4”、故非金属性XYZ、原子序数XYZ、故原子半径ZYX、A选项错误。答案A能力提升11.(1)X元素的原子核外有2个电子层、其中L层5个电子、该元素的气态氢化物的化学式为_、最高价氧化物的化学式为_、该元素最高价氧化物水化物的化学式为_。(2)R元素为118号元素的一种非金属元素、若其最高价氧化物水化物的化学式为HnROm、则此时R元素的化合价为_、R原子的最外层电子数为_、其气态氢化物的化学式为_。解析(1)X原子的结构示意图为、是氮(N)、其最高正价是5、最低负价是3。(2)根据分子中各原子的化合价代数和为零、得nx2m、x2mn、所以R元素的最高正价为(2mn)、最外层电子数等于最高正价。根据最高正价最低负价的绝对值8、最低负价为(82mn)、其气态氢化物可写成H82mnR。答案(1)NH3N2O5HNO3(2)(2mn)2mnH82mnR12.用“”或“(3)r(Ca)r(