2024-2025学年新教材高中化学4.2第1课时元素性质的周期性变化规律教案新人教版必修第一册

PAGE11-第1课时元素性质的周期性改变规律课程标准核心素养1.结合有关数据和试验事实相识原子结构、元素性质呈周期性改变的规律，建构元素周期律。2．以第三周期为例，了解同周期元素性质的递变规律。1.宏观辨识与微观探析：能从原子结构视角说明元素的性质和规律。2．科学探究和创新意识：能通过试验探究物质的性质和改变规律，能提出有意义的试验探究问题，依据已有阅历和资料做出预料和假设。元素周期律1．原子核外电子排布的周期性改变以原子序数为1～18的元素为例，探究原子最外层电子数的改变，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性改变(第一周期除外)。2．原子半径的周期性改变规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性改变(不考虑稀有气体元素)。3．元素主要化合价的周期性改变以原子序数为1～18的元素为例，探究元素主要化合价的改变，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈周期性改变，即最高正价：由＋1到＋7(O无最高正价、F无正价)；最低负价：由－4到－1。粒子半径大小比较的“四同”1．对于其次周期元素从左到右(稀有气体元素除外)，下列说法中不正确的是()A．原子半径渐渐减小B．最外层电子数渐渐增多C．最高正化合价渐渐上升D．元素的非金属性渐渐增加解析：选C。对于同周期元素，从左到右，随着原子序数的递增，最外层电子数渐渐增多，原子半径渐渐减小，最高正化合价渐渐上升(但其次周期O、F例外)，元素的非金属性渐渐增加。故A、B、D正确，C错误。2．下列粒子半径大小比较正确的是()A．r(Na＋)<r(Mg2＋)<r(Al3＋)<r(O2－)B．r(S2－)>r(Cl－)>r(Na＋)>r(Al3＋)C．r(Na)<r(Mg)<r(Al)<r(S)D．r(Cs)<r(Rb)<r(K)<r(Na)解析：选B。A项，4种离子电子层结构相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，即r(Al3＋)<r(Mg2＋)<r(Na＋)<r(O2－)，故A错误；C项，Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，故C错误；D项，Na、K、Rb、Cs同属于第ⅠA族，其原子半径r(Cs)>r(Rb)>r(K)>r(Na)，故D错误；B项，S2－和Cl－核外电子数相同，核电荷数Cl>S，则离子半径r(S2－)>r(Cl－)，Na＋和Al3＋核外电子数相同，核电荷数Al>Na，则离子半径r(Na＋)>r(Al3＋)，电子层数Cl－＞Na＋，则离子半径r(Cl－)＞r(Na＋)，故B正确。3．已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()A．原子半径：A>B>D>CB．原子的最外层电子数目：A>B>D>CC．原子序数：d>c>b>aD．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋解析：选D。A、B、C、D在元素周期表中的相对位置为eq\f(CD,BA)，所以原子序数：a>b>d>c；原子半径：B>A>C>D；离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋；原子的最外层电子数目：D>C>A>B。第三周期元素金属性、非金属性的改变规律1．钠、镁、铝的金属性强弱(1)试验探究：钠、镁与水的反应试验操作试验现象试验结论及化学方程式钠熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，向反应完后的溶液加酚酞，溶液变红钠与冷水反应猛烈。化学方程式为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑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。化学方程式为Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))H2↑＋Mg(OH)2↓结论：金属性Na＞Mg(2)试验探究：氢氧化铝、氢氧化镁分别和盐酸、氢氧化钠的反应试验操作试验现象及离子方程式①向试管加入2mL1mol/LAlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色絮状Al(OH)3沉淀为止。将Al(OH)3沉淀分装在两支试管中向一支试管中滴加2mol/L盐酸，边滴加边振荡白色沉淀溶解，溶液变澄清。离子方程式为Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O向另一支试管中滴加2mol/L氢氧化钠溶液，边滴加边振荡白色沉淀溶解，溶液变澄清。离子方程式为Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O②向试管加入2mL1mol/LMgCl2溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色Mg(OH)2沉淀为止。将Mg(OH)2沉淀分装在两支试管中向一支试管中滴加2mol/L盐酸，边滴加边振荡白色沉淀溶解，溶液变澄清。离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O向另一支试管中滴加2mol/L氢氧化钠溶液，边滴加边振荡白色沉淀不溶解结论：a.NaOH是强碱，Mg(OH)2是中强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物；b.金属性：Na＞Mg＞Al2.Si、P、S、Cl的非金属性强弱非金属元素SiPSCl最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱H2SiO3弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4强酸(酸性比H2SO4强)酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3结论Si、P、S、Cl的非金属性渐渐增加3.元素周期律(1)元素性质与原子结构的关系在同一周期中，各元素的原子核外电子层数相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径渐渐减小，失电子实力渐渐减弱，得电子实力渐渐增加。因此，金属性渐渐减弱，非金属性渐渐增加。(2)元素周期律①含义：元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的改变。②元素的性质包括原子半径、主要化合价、金属性和非金属性等。③实质：元素性质的周期性改变是元素原子的核外电子排布周期性改变的必定结果。同周期、同主族元素性质的递变规律项目同周期(自左至右)同主族(从上到下)原子半径减小增大主要化合价＋1→＋7－4→－1(F为正价，O无最高正价)相像金属性减弱增加非金属性增加减弱离子阳离子氧化性增加减弱阴离子还原性减弱增加单质氧化性增加减弱还原性减弱增加氢化物稳定性增加减弱还原性减弱增加最高价氧化物对应水化物酸性增加减弱碱性减弱增加1．下列有关元素周期律的叙述中，正确的是()A．氧化性强弱：F2＜Cl2B．金属性强弱：K＜NaC．酸性强弱：H3PO4＜H2SO4D．碱性强弱：NaOH＜Mg(OH)2解析：选C。同主族，从上到下，元素的金属性渐渐增加，非金属性渐渐减弱，非金属单质的氧化性渐渐减弱，A、B错误；同周期，从左到右，元素的金属性减弱，非金属性增加，即最高价氧化物的水化物的碱性减弱，酸性增加，C正确，D错误。2．下列关于元素周期律的叙述中不正确的是()A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增加B．P、S、Cl最高正化合价依次上升，对应简洁气态氢化物的稳定性依次增加C．同周期元素的原子半径以第ⅦA族的为最大D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱解析：选C。Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增加；P、S、Cl的最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，由于P、S、Cl的非金属性依次增加，其对应的简洁气态氢化物的稳定性也依次增加；除稀有气体元素外，同周期元素从左到右其原子半径渐渐减小；因Na、Mg、Al的金属性依次减弱，故它们的氢氧化物的碱性依次减弱。3．下列说法正确的是()A．ⅠA族元素的金属性比ⅡA族元素的金属性强B．ⅥA族元素的简洁氢化物中，稳定性最好的是水C．同周期非金属氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增加D．第三周期元素的离子半径从左到右渐渐减小解析：选B。不同周期时，可能ⅠA族元素比ⅡA族元素金属性弱，A项错；ⅥA族元素的简洁氢化物中，H2O比H2S、H2Se、H2Te稳定，B正确；C项中没有说明是否是最高价氧化物对应的水化物，C项错；同周期非金属元素阴离子半径比金属元素阳离子半径大，D项错。课堂小结合格考训练1．下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的改变。该图中纵坐标表示()A．电子层数 B．最外层电子数C．最高化合价 D．原子半径答案：B2．已知下列原子的半径：原子NSOSi半径r/(10－10m)0.751.020.741.17依据以上数据，磷原子的半径可能是()A．1.10×10－10m B．0.80×10－10mC．1.20×10－10m D．0.70×10－10m解析：选A。N、S、O、Si、P在元素周期表中的相对位置如图：NOSiPS依据元素周期律可得，原子半径r(Si)>r(P)>r(S)，故磷原子的半径可能是1.10×10－10m。3．(2024·镇江高一测试)依据元素周期表及元素周期律，下列推断正确的是()A．H3BO3的酸性比H2CO3的强B．Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强C．HCl、HBr、HI的热稳定性依次增加D．若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则原子序数：R>M解析：选B。B、C同周期，B在C左边，故硼酸酸性弱于碳酸，A项错误；Mg、Be同主族，镁在下方，Mg(OH)2的碱性强些，B项正确；同主族元素从上到下，其氢化物的热稳定性依次减弱，C项错误；阴、阳离子电子层结构相同时，阴离子对应的元素在阳离子对应元素的上一周期，原子序数小些，D项错误。4．短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如下表所示：甲乙丙丁戊下列推断正确的是()A．原子半径：丙<丁<戊B．金属性：甲>丙C．氢氧化物碱性：丙>丁>戊D．最外层电子数：甲>乙解析：选C。依据元素周期律可知，同周期元素从左到右，原子半径渐渐减小，最外层电子数渐渐增多，故A、D两项错误；同周期金属元素从左到右，最高价氧化物对应的水化物碱性渐渐减弱，故C项正确；同主族元素自上而下，金属性渐渐增加，故B项错误。5．下列为元素周期表中的一部分，用化学式或元素符号回答下列问题：族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0二⑥⑩三①③⑤⑦⑨四②④⑧(1)①③⑤中，最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是________(填化学式)。(2)②③④中，形成的简洁离子半径由大到小的依次是________________。(3)①和⑧的最高价氧化物对应的水化物化学式分别为________和________。①和⑧两元素形成化合物的化学式为________，该化合物的溶液与元素⑦的单质反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)⑦⑧⑩三种元素形成的气态氢化物最稳定的是________________，三者非金属性强弱依次为________________________________________________________________________。解析：(1)①③⑤中，最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3，故碱性最强的是NaOH。(2)②③④中，形成的简洁阳离子分别为K＋、Mg2＋、Ca2＋，其离子半径大小依次为r(K＋)＞r(Ca2＋)＞r(Mg2＋)。(3)①和⑧的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH和HBrO4；①和⑧两元素形成化合物的化学式为NaBr，Cl2与NaBr溶液反应的离子方程式为Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。(4)⑦⑧⑩分别为Cl、Br、F，三者非金属性强弱依次为F＞Cl＞Br，三种元素形成的气态氢化物最稳定的是HF。答案：(1)NaOH(2)r(K＋)＞r(Ca2＋)＞r(Mg2＋)(3)NaOHHBrO4NaBrCl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(4)HFF＞Cl＞Br等级性测试1．原子序数为3～10的元素，随着核电荷数的递增而渐渐增大的是()A．电子层数 B．核外电子数C．原子半径 D．化合价解析：选B。原子序数为3～10的元素，原子的电子层数都为2，A错误；除了10号稀有气体元素原子外，3～9号元素原子的核电荷数越大，原子半径越小，C错误；氧无最高正价、氟无正价，D错误。2．下列递变规律不正确的是()A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增加B．钠、镁、铝的还原性依次减弱C．HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次上升解析：选A。非金属性Cl＞S＞P，元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，故A项错误；金属性Na＞Mg＞Al，元素的金属性越强，对应的单质的还原性越强，则钠、镁、铝的还原性依次减弱，故B项正确；非金属性Cl＞S＞P，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故C项正确；P、S、Cl三种元素原子的最外层电子数分别为5、6、7，最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，故D项正确。3．下列有关性质的比较，不能用元素周期律说明的是()A．酸性：HNO3＞H2CO3B．非金属性：Cl＞BrC．碱性：NaOH＞Mg(OH)2D．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3解析：选D。在元素周期表中N、C属于同周期元素，N在C的右边，非金属性强于C，所以最高价氧化物的水化物的酸性HNO3强于H2CO3，A项不合题意；在元素周期表中Cl与Br属于同主族元素，Cl在Br的上方，非金属性强于Br，B项不合题意；在元素周期表中，Na与Mg属于同周期元素，Na在Mg的左边，金属性强于Mg，所以最高价氧化物的水化物的碱性NaOH强于Mg(OH)2，C项不合题意；D项考查碳酸的正盐与酸式盐热稳定性的问题，不涉及元素周期律的相关学问。4．A、B、C为三种短周期元素，A、B在同一周期，A、C的最低价离子分别为A2－、C－，离子半径A2－大于C－，B2＋和C－具有相同的电子层结构。下列推断正确的是()A．原子序数由大到小的依次是C>A>BB．原子半径由大到小的依次是r(B)>r(A)>r(C)C．离子半径由小到大的依次是r(C－)＜r(B2＋)＜r(A2－)D．原子最外层电子数由多到少的依次是B>A>C解析：选B。由题意可知，A、B、C分别为S、Mg、F。A项中原子序数由大到小的依次应为A>B>C；C项中离子半径由小到大的依次应为B2＋＜C－＜A2－；D项中最外层电子数由多到少的依次应为C>A>B。5．电子层数相同的X、Y、Z三种元素，原子序数都小于18，已知最高价氧化物对应水化物的酸性HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列推断错误的是()A．原子半径：X>Y>ZB．气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3C．非金属性：X>Y>ZD．阴离子的还原性：Z3－>Y2－>X－解析：选A。由三种元素最高价氧化物对应水化物的分子式知X、Y、Z的最高正价分别为＋7、＋6、＋5，因为F没有＋7价，所以X肯定是Cl，则Y是S，Z是P。因为非金属性Cl>S>P，所以气态氢化物的稳定性HCl>H2S>PH3，阴离子的还原性P3－>S2－>Cl－，即B、C、D选项都正确。因为电子层数相同的原子，随着原子序数的递增，原子半径渐渐减小，所以原子半径P>S>Cl，A选项错误。6．A、B两元素原子电子层数相同，假如A的原子半径比B的大，则下列推断正确的是()A．两元素形成的最高价氧化物对应的水化物的酸性应是A强于BB．A的气态氢化物比B的气态氢化物稳定C．A元素的金属性比B元素的金属性强D．A的阴离子比B的阴离子还原性弱解析：选C。A、B两元素位于同周期，A的原子半径比B的大，则A位于B的左边，A元素的金属性比B的强。7．四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是()A．原子半径：Z<MB．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱C．X的最简洁气态氢化物的热稳定性比Z的小D．Z位于元素周期表中其次周期ⅥA族解析：选B。依据各元素在周期表中的相对位置及只有M为金属元素可知，M为Al，X为Si，Y为N，Z为O。同一周期随着原子序数的递增，原子半径渐渐减小，同一主族随着原子序数的递增，原子半径渐渐增大，所以原子半径Z<M，A项正确；Y的最高价氧化物对应的水化物是HNO3，X的最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3，HNO3酸性更强，B项错误；Si的非金属性比O弱，所以Si的气态氢化物的热稳定性比O的小，C项正确；Z是氧元素，位于元素周期表中其次周期ⅥA族，D项正确。8．如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法中正确的是()A．原子半径：Z>Y>XB．气态氢化物的稳定性：R<WC．WX3和水反应生成的化合物是离子化合物D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应解析：选D。由题图可知X为氧元素，Y为钠元素，Z为铝元素，W为硫元素，R为氯元素。原子半径Y＞Z＞X，A项错误；元素的非金属性越强，对应气态氢化物就越稳定，所以HCl比H2S稳定，B项错误；SO3和H2O反应生成H2SO4，H2SO4为共价化合物，C项错误；Y和Z的最高价氧化物对应的水化物分别是NaOH和Al(OH)3，Al(OH)3为两性氢氧化物，既能与酸反应又能与强碱溶液反应，D项正确。9．元素周期表是学习化学的重要工具，它隐含着很多信息和规律。下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价(已知铍的原子半径为0.089nm)：元素代号ABCDE原子半径/nm0.160.1430.1020.0990.074主要化合价＋2＋3＋6、－2＋7、－1－2(1)用元素代号标出它们在周期表中的对应位置(以下为周期表的一部分)。(2)B元素处于周期表中第________周期________族。(3)B的最高价氧化物对应水化物与C的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)上述五种元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是________(填化学式)。(5)C与E形成的化合物有________(填化学式)。解析：(1)由主要化合价和原子半径知A为Mg，B为Al，C为S，D为Cl，E为O。(2)B处于周期表中第三周期ⅢA族。(3)B、C的最高价氧化物对应水化物分别为Al(OH)3和H2SO4。(4)O元素无最高正价，A、B、C、D