高一化学第二节元素周期律人教版

高一化学高一化学第二节元素周期律第二节元素周期律人教版人教版 【同步教育信息同步教育信息】 一. 本周教学内容 第二节 元素周期律 二. 教学目标 1. 使学生了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价与元素金属性、非金属性 的周期性变化。 2. 了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念。 3. 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结果，从而理解元 素周期律的实质。 三. 教学重点 原子的核外电子层排布和元素金属性、非金属性变化的规律 四. 教学难点 元素金属性、非金属性变化的规律 五. 知识分析 碱金属元素间、卤族元素间的化学性质为什么相似？目前已发现了 100 多种元素，它 们的结构与性质各有什么联系？这其中有没有什么规律？这就是本节所要研究的课题。 所谓周期，首先意味着周而复始的重现，但并不是从原来的点出发，又回到原来的点， 第二个周期的起点不完全是在第一个周期起点上的。元素周期律就是说明各元素之间存在 着一定的联系，是揭露元素间发生周期性变化的规律。 为了研究方便，我们把不同的元素按核电荷数由小到大的顺序对其进行编号，这种编 号又叫原子序数。 即：原子序数= 核电荷数= 质子数= 原子核外电子数 请大家写出 118 号元素名称、符号及原子结构示意图。（可直接画在书上） 按教材的位置排好后，思考以下问题： H 1 He 2 Li 3 Be 4 B 5 C 6 N 7 O 8 F 9 Ne 10 Na 11 Mg 12 Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18 K 19 Ca 20 （一）随着原子序数递增，原子最外层电子排布呈现怎样规律性变化？ 原子序数电子层数最外层电子数达到稳定结构时的最外层电子数 12 1 12 2 310 1118 结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现 变化 （二）随着原子序数递增，元素原子半径呈现怎样的规律性变化（稀有气体元素暂不考虑） ？ 原子序数原子半径的变化 39 0.152nm 0.071nm 大 小 1117 结论：随着原子序数的递增，元素原子半径呈现 的变化。 （三）随着原子序数递增，元素主要化合价呈现怎样的规律性变化？ 原子序数化合价的变化 12+1 0 310 +1 +5 041 1118 结论：随着元素原子序数的递增，元素的化合价呈现 的变化。 注意：注意： 金属无负价，O、F 无正价； 一般，最高正价=最外层电子数，最高正价= 8最低负价 一般，最高正价存在于氧化物及酸根，最低负价通常存在于氢化物中。 （四）随着原子序数的递增，元素的种类呈现怎样的规律性的变化？ 到现在为止，人们发现的一百多种元素，它们的原子结构不同，性质各异。为了研究 方便，我们把元素所表现的各种性质分为两大类，一类称为金属性，一类称为非金属性。 已学过的碱金属元素所表现的性质就属典型的金属性，而卤族元素的性质就具有典型的非 金属性。元素的金属性，指元素的原子失去电子的能力；元素的非金属性，指元素的原子 获得电子的能力。一般地，对于金属元素我们主要研究其金属性，对于非金属元素我们主 要研究其非金属性。 思考： 碱金属元素中，各元素金属性的相对强弱是用什么实验事实说明的？卤族元素中，各 元素的非金属性的相对强弱又是用什么事实说明的？ 小结：小结： 金属性的判断： 单质与水反应置换出氢的难易程度； 单质与酸反应置换出氢的难易程度； 最高价氧化物对应的水化物（氢氧化物）的碱性强弱。 非金属性的判断： 与氢气反应生成氢化物的难易程度； 氢化物的稳定性； 最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。 即“越易越强、越难越弱” 填写下列各元素的气态氢化物、最高价氧化物及最高价氧化物对应水化物的化学式： 原子序数 1112131415161718 元素符号Na Mg AlSiPSClAr 气态氢化物 最高价氧化物 最高价氧化物 的水化物 注：注：“”不填 1. 、三种金属元素的金属性强弱。NaMgAl 演示实验 51 滴有酚酞的水 Al Mg Na 常温 请大家分别描述实验现象（注意反应现象的剧烈程度） 演示实验 52 盐酸Lmol /1 条 条 Al Mg 从刚才的实验现象我们可知，与稀的反应剧烈得多，同时放出大量的热。这MgHCl 说明大家的预测是正确的。根据、三者的金属性强弱顺序，我们可推知，NaMgAl 与反应将会更剧烈，甚至发生爆炸。请大家写出上述反应的化学方程式。NaHCl 22 222HNaOHOHNa OHMg 2 2 22 )(HOHMg 22 2HMgClHClMg 23 3262HAlClHClAl 演示实验 53 制取NaOHLmolAlClLmol/3/1 3 3 )(OHAl 423 /3)(SOHLmolOHAl LmolOHAl/6)( 3 NaOH 请大家描述以上实验现象、写出上述反应的化学方程式及离子方程式。 NaClOHAlNaOHAlCl3)(3 33 3 3 )(3OHAlOHAl OHSOAlSOHOHAl 2342423 6)(3)(2 OHAlHOHAl 2 3 3 33)( OHNaAlONaOHOHAl 223 2)( OHAlOOHOHAl 223 2)( 两性氢氧化物：既能与酸起反应的生成盐和水，又能与碱起反应生成盐和水的氢氧化 物。 两性氧化物：既能与酸起反应的生成盐和水，又能与碱起反应生成盐和水的氧化物。 OHAlClHClOAl 2332 326OHNaAlONaOHOAl 2232 22 小结：小结： 金属 性质 钠镁铝 与水反应与冷水剧烈反应 与冷水缓慢反应，与 沸水迅速反应 与冷水很难反应，与 热水缓慢反应 与酸反应剧烈反应迅速反应 氧化物 和ONa2 22O Na为碱性氧化物MgO为两性氧化物 32O Al 对应碱为强碱NaOH 为中强碱 2 )(OHMg 为两性氢 3 )(OHAl 氧化物 结论 金属性逐渐减弱 2. 、的非金属性的递变规律SiPSCl 非金属 性质 SiPSCl 非金属单质与氢 气反应的条件 高温 磷蒸气与氢气能 反应 须加热 光照或点燃时发 生爆炸而化合 最高价氧化物对 应水化物的酸性 强弱 44SiO H 弱酸 43PO H 中强酸 42SO H 强酸 4 HClO 比更强 42SO H 的酸 结论 非金属性逐渐增强 综上所述，我们可以从 1118 号元素性质的变化中得出如下结论： 稀有气体元素非金属性逐渐增强金属性逐渐减弱， ArClSPSiAlMgNa 如果我们对其他元素也进行同样的研究，也会得出类似的结论：元素的金属性和非金属 性随着原子序数的递增而呈现周期性的变化 总结：随着原子序数的递增，元素原子的电子排布，原子半径和化合价、元素的金属 性和非金属性均呈周期性的变化。 元素周期律 概念：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化，这个规律叫做元素周 期律。 实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。 【典型例题典型例题】 例 1 下列有关叙述正确的是（ ） A. 元素的化学性质随着相对原子质量的递增而呈周期性变化 B. 元素周期律的实质是因为元素原子最外层电子数由 18 周期性变化而引起的 C. 半径由大到小氧化性由弱到强的是：、，而还原性由弱到 K 2 Mg 3 Al H 强的则是：、 I Br Cl F D. 某元素 R 的最高价氧化物化学式为：，又知 R 的气态氢化物中含氢的质量分 52O R 数为 8.8%，则 R 的相对原子质量为 28 精析：精析：按相对原子质量，而，两元素都有五个电子层，但最外 6 . 127Te 9 . 126ITe 层电子数是 6 个，而是 7 个。如果按相对原子质量大小顺序排列，与应该互换位置，IITe 而这又造成了元素周期性变化的改变。因此，按元素的相对原子质量大小顺序排列不是元 素性质呈周期性变化的依据。因此 A 项不正确。B 项正确。C 项从离子结构分析： K+19 28 8 82+12 Mg2+ 82+13 Al3+ 0 +1H+ 故离子半径大小顺序为。对比它们的氧化性，)()()()( 32 HrAlrMgrKr 根据学过的金属活动性顺序表，它们原子的还原性由钾到氢逐渐减弱，反过来它们离子的 氧化性逐渐增强。命题信息是正确的，但题中后半部，、半径是逐渐 I Br Cl F 减小。、还原性应由强到弱。而题中却说：“还原性由弱到强的则是 I Br Cl F 、”是错误的。故 C 项不正确。D 项某元素最高价氧化物化学式为 I Br Cl F 2 R ，则 R 为+5 价，负价应为价，其形成气态氢化物为。根据已知， 5 O3 3 RH ，排除 D 项。%8 . 8%100 )(3)( )(3 HMRM HM 31)(RM 答案：答案：B 小结：小结：本题考查元素周期律的确切含义和实质，以及随粒子半径变化，其氧化性、还 原性的变化规律。 例 2 氧化性随原子序数的增加而增强的是（ ） A. 、 B. 、 F Cl Br Na 2 Mg 3 Al C. 、 D. 、PSCl Li Na K 精析：精析：能得电子的粒子具有氧化性，A 项中的阴离子均达到 8 个电子的相对稳定结构， 故均无氧化性；B 项中离子具有弱的氧化性，随原子序数的增加，、离 Na 2 Mg 3 Al 子半径渐小，得电子能力渐强，氧化性增强；C 项中、电子层数相同，随原子序PSCl 数增加，原子半径减小，得电子能力增强，氧化性增强；D 项中从到，电子层数逐 Li K 渐增加，半径增大，故得电子能力减弱。 答案：答案：B、C 小结：小结：本题考查两方面知识，其一是粒子结构与氧化性的关系；其二是氧化性强弱顺 序与原子结构的联系。而粒子半径大小的判断则是解答本题的关键。 例 3 A、B、C、D 四元素的核电荷数依次增加，它们的离子的电子层数相同且最外层电子 数均为 8。A 原子的 L 层电子数与 K、M 层电子数之和相等，D 原子的 K、L 层电子数之和等 于电子总数的一半。回答下列问题： （1）四元素的符号依次是 A ，B ，C ，D 。它们原子半径由大到 小的顺序是 。 （2）试写出四元素的离子结构简图：A ，B ，C ，D 。它们离子的 半径由大到小的顺序 。 （3）写出最高价氧化物对应水化物的化学式 ，分别比较酸性和碱性的强弱 。 （4）写出气态氢化物的化学式 。比较其稳定性 ，理由 。 精析：精析：由 A 原子的 L 层电子数与 K、M 层电子数之和相等，所以 A 的核电荷数为 ，A 为硫元素。D 原子的 K、L 层电子数之和等于电子总数的一半，所以 D 原子1682 的核电荷数是，D 为钙元素。根据核电荷数依次增大，并都形成离子，排202)82( 除氩原子和磷元素，B 为氯元素，C 为钾元素。 答案：答案： （1） 原子半径由大到小的顺序是SClKCa)()()()(ClrSrCarKr （2） S2-+16 28 8 Cl-+17 28 8 K+19 28 8Ca2+20 2 8 8 离子半径由大到小的顺序)()()()( 22 CarKrClrSr （3） 酸性： 42SO H 4 HClOKOH 2 )(OHCa 424 SOHHClO 碱性： 2 )(OHCaKOH （4）、 因氯的原子半径小于硫，氯的非金属性强HClSH2SHHCl 2 小结：小结：本题考查根据离子的构成，认定元素名称及其化合物的组成；比较原子半径的 大小；比较化合物的性质。 例 4 画出下列四种粒子的结构示意图，并写出其粒子符号和名称： （1）L 层电子数是 K 层电子数 3 倍的原子。 （2）最外层有 4 个电子，倒数第三层没有电子的原子。 （3）核外有 18 个电子的负二价阴离子。 （4）核外有 10 个电子的正三价阳离子。 精析：精析：本题是考查化学用语的基本题。在学习和应用化学用语时，最重要的是它的规 范和准确性。从低年级开始应养成良好的书写习惯，对以后学习化学，提高成绩将大有裨 益。 结构示意图分为两部分：表示原子核及核内有 Z 个质子；弧线及弧线内数字分 +Z 别表示电子层和该层中的电子数。 阴离子核外电子数=Z（质子数）+阴离子电荷数（右上角码）的绝对值 阳离子核外电子数=Z阳离子的电荷数 （1）L 层（第二层）电子数是 K 层（第一层）电子数的 3 倍的原子的电子总数=K（2 个）+L（23）=8 个，故质子数=8，所以为氧元素。 （2）最外层有 4 个电子，倒数第三层没有电子的原子，即没有倒数第三层，只有两个 电子层，第一层 2 个电子，最外层 4 个电子，所以为碳元素。 （3）核外有 18 个电子的负二价阴离子。中性原子得到 2 个电子后就形成负二价阴离 子，故其质子数为。即硫元素，负二价离子为硫离子。16218 （4）核外有 10 个电子的正三价阳离子。中性原子失去了 3 个电子后就形成正三价阳 离子，所以其原子有 10+3=13 个电子，质子数为 13，即铝元素。 答案：答案： 编号（1）（2）（3）（4） 粒子结构示意图 +86 2 +64 2+162 8 8+138 2 粒子符号OC 2 S 3 Al 粒子名称氧原子碳原子硫离子铝离子 错解分析：错解分析： （1）不知道 K、L、M 等符号代表第几层电子层。 （2）结构示意图不规范。粒子符号和粒子名称混为一谈。（常犯毛病） （3）原子和离子的示意图表达不清楚。 （4）不会分析原子与阴离子，原子与阳离子及价态的关系。 例 5 已知 X、Y 均为 118 号之间的元素，X、Y 可形成化合物和，又知 Y 的YX2 22Y X 原子序数小于 X 的原子序数，则两种元素的原子序数之和为（ ） A. 19 B. 18 C. 27 D. 9 精析：精析：要想正确解答本题，既要学会逻辑思维方法，又要认真细心审题，识破每一个 “陷阱”。符合化学式、的有与，与，与YX2 22Y XOH2 22O HONa2 22O NaOK2 等，但在与中氢的原子序数小于氧的，而在、中钾的原子 22O KOH2 22O HOK2 22O K 序数超过 18 号；只有与完全符合题意。ONa2 22O Na 答案：答案：A 错解分析：错解分析： （1）误答 C 项。只注意到、中 Y（氧原子）原子序数小于 X（钾原子）的OK2 22O K 原子序数。但没有留心：X、Y 均为 118 号。钾元素为 19 号，不合题意。 （2）误答 D 项。只注意到、中、均为 118 号。但没有考虑到原子OH2 22O HHO 序数这一点，也不合题意。XY 例 6 1892 年拉塞姆和雷利发现了氩，他们从实验中发现氩是一种稀有气体，并测得相对 原子质量为 40.0。 （1）请设计一个实验方案，证实它是单原子分子。 （2）说明稀有气体为什么易形成单原子分子？ 精析：精析： （1）因为氩是单质，只要测得其相对分子质量就能确定是否是单原子分子，要测其相 对分子质量，只要测其密度即可。 （2）从已具 8 电子稳定结构来看，氩原子已经不再需要与其他原子通过得失或共用电 子而结合。 答案：答案： （1）测定氩气的密度，计算出它的相对分子质量。若相对分子质量与相对原子质量相 等，即证实氩气是单原子分子。 （2）从原子结构来看，稀有气体元素的原子最外层均达到 8 电子稳定结构（氦为 2 电 子稳定结构），不再需要形成共用电子对来达到稳定结构，故稀有气体易形成单原子分子。 小结：我们知道，氩是稀有气体，很难与其他物质发生化学反应，怎样设计化学实验 呢？其实，正因为其化学性质稳定，我们就不用化学反应，不用设计涉及化学反应的实验， 可以通过其他实验手段。氩是单质，只要知道其相对分子质量就可判断是否是单原子分子。 要知道相对分子质量，一般可用蒸气密度法，即测出其蒸气密度再算出相对分子质量。测 蒸气密度是物理实验，也是化学实验，该实验在化学中应用，用于测定相对分子质量。这 里就要打破思维定势，不能局限于化学反应，要多种知识灵活应用。 【模拟试题模拟试题】 一. 选择题 1. 元素性质呈周期性变化的原因是（ ） A. 相对原子质量逐渐增大 B. 核电荷数逐渐增大 C. 核外电子排布周期性变化 D. 元素的化合价呈周期性变化 2. 原子电子层数相同的 X、Y、Z 三种元素，若最高价氧化物水化物酸性强弱为 ，则下列判断正确的是（ ） 44243 HZOYOHXOH A. 非金属性强弱为 ZYX B. 气态氢化物的稳定性为：HZYHXH 23 C. 原子半径为ZYX D. 阴离子的还原性为 ZYX 23 3. A、B 两种元素的原子，当它们分别获得一个电子形成惰性气体原子的电子层结构时， A 放出能量大于 B，则可推断（ ） A. A 的氧化性小于 B B. 的还原性大于 A B C. 的还原性大于 D. A 的氧化性大于 B B A 4. 下列各组粒子中半径之比大于 1 的是（ ） A. B. )(/ )(NarNar )(/ )( 32 AlrMgr C. D. )(/ )( BrrClr)(/ )( 2 KrSr 5. 元素 R 的最高价含氧酸化学式为，则在气态氢化物中，R 元素的化合价为（ nnRO H 2 ） A. B. C. D. n3n38n2n28 6. 下列各组物质的性质比较中，正确的是（ ） A. 酸性： 423233 SOHCOHBOH B. 氧化性： NaMgAl 23 C. 半径： KClS 2 D. 原子序数：NeFO 7. 具有相同电子层结构的三种粒子、，下列分析正确的是（ ） n A n BC A. 原子序数关系是 B. 粒子半径的关系是ABC nn AB C. C 一定是惰性元素的一种原子 D. 原子半径的关系是BCA 8. 元素 R 的气态氢化物化学式为，下面叙述不正确的是（ ）RH2 A. 该元素的原子最外电子层上有 6 个电子 B. 该元素最高价氧化物的化学式为 2 RO C. 该元素是非金属元素 D. 该元素最高价含氧酸的化学式为 42RO H 9. X、Y、Z 是 3 种主族元素。如与具有相同的电子层结构，半径大于 m X n Y n Z 半径，则 3 种元素的原子序数由大到小的顺序是（ ） n Y A. B. C. D. YXZZYXXYZYZX 10. A、B、C、D、E 是具有相同电子层数的五种元素，A 和 B 的最高价氧化物对应的水化 物呈碱性，且碱性；C 和 D 的气态氢化物的水溶液呈酸性，且酸性；五种元AB DC 素所形成的简单离子中，E 的离子半径最小，则它们的原子序数由大到小的顺序是（ ） A. C、D、E、A、B B. E、C、D、A、B C. B、A、E、D、C D. B、A、D、C、E 11. 下列各组元素性质递变情况错误的是（ ） A.、原子的最外层电子数依次增多NaMgAl B. 、元素的最高正价依次升高SiPSCl C. 、的原子半径依次增大CNOF D. 、的金属性依次增强LiNaKRb 12. X 元素原子的最外层电子数是 Y 元素原子的最外层电子数的 3.5 倍，则它们形成的 化合物的化学式为（ ） A. B. C. D. 72Y X 27X YXY2 2 YX 13. 某元素 R 的最高价氧化物的化学式为，且 R 的气态氢化物中氢的质量分数为 25%， 2 RO 此元素是（ ） A. C B. N C. D. SiP 二. 填空题 14. 用元素符号或化学式回答原子序数 1118 的元素的有关问题： （1）除稀有气体外，原子半径最大的元素是 ； （2）最高价氧化物对应水化物碱性最强的碱是 ； （3）最高价氧化物对应水化物呈两性的元素是 ； （4）最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸是 ； （5）最高正价与负价绝对值相等的元素的气态氢化物是 ； （6）能形成气态氢化物且氢化物最稳定的元素是 。 15. 元素周期律是指元素的性质随 的递增而呈现周期性变化的规律，这里元素的性 质是指 和 ；元素性质周期性变化是 呈周期性变化的必然结果。 16. 用“”或“”号连接： （1）热稳定性：、 ； 3 NH 4 SiHHF （2）粒子半径：、 ；KSClCa （3）粒子的氧化性：、 。 2 Cu 2 Fe 3 Al Na 17. 用 A. 质子数 B. 中子数 C. 核外电子数 D. 最外层电子数 E. 电子层 数，填写下列各空格（填入字母）： （1）原子种类由 决定。 （2）元素种类由 决定。 （3）元素有同位素由 决定。 （4）同