《元素性质的周期性变化规律》教案

PAGE第二节元素周期律基础课时21元素性质的周期性变化规律学习任务1．结合有关数据和实验事实认识原子核外电子排布，元素的化合价，原子半径的周期性变化规律，培养学生“证据推理与科学探究”的核心素养。2．以第三周期元素为例，认识同周期元素的金属性、非金属性的周期性变化规律，培养学生“科学探究与模型认知”的核心素养。一、元素、原子半径、化合价的变化规律1．原子结构的变化规律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1～211→223～1021→8811～1831→88结论：随着原子序数的递增，元素原子核外的电子排布呈现周期性的变化2.原子半径的变化规律3～10号元素符号LiBeBCNOFNe原子半径/pm152898277757471－变化趋势逐渐减小11～18号元素符号NaMgAlSiPSClAr原子半径/pm18616014311711010299－变化趋势逐渐减小结论：随着原子序数的递增，元素原子的半径呈现周期性变化3.元素主要化合价的变化规律原子序数主要化合价的变化1～2＋1→03～10＋1→＋5－4→－1→011～18＋1→＋7－4→－1→0结论：随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈周期性变化(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)同周期元素从左到右的最外层电子数均为1到8。 ()(2)同周期元素从左到右的最高化合价均为＋1到＋7。 ()(3)下一周期元素的原子半径一定大于上一周期元素的原子半径。 ()(4)金属只有正化合价，非金属只有负化合价。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×二、同周期的元素性质递变规律1．第三周期的Na、Mg、Al的金属性逐渐减弱，NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性逐渐减弱，NaOH为强碱，Mg(OH)2为中强碱，Al(OH)3为两性氢氧化物。2．第三周期的Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强，H3SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性逐渐增强。HClO4是最强的含氧酸，H2SiO3为难溶的弱酸，H3PO4为中强酸，H2SO4为强酸。3．同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。4．元素周期律(1)内容：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。(2)实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。(1)向AlCl3溶液中滴加足量氨水，现象为________，离子方程式为___________________________________________________________________。(2)向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，现象为_____________，离子方程式为______________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)产生白色絮状沉淀Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)(2)先生成白色沉淀，然后白色沉淀又逐渐溶解至澄清Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O理解同周期的元素性质变化规律1．钠、镁与水的反应钠镁实验操作实验①实验②实验现象钠熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红加热前，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，滴加酚酞溶液变为粉红色反应原理2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(△))Mg(OH)2↓＋H2↑结论钠、镁均能与水反应，钠比镁活泼，金属性：Na>Mg。2.Al(OH)3的制备与性质(1)实验探究：①向AlCl3溶液中加入足量氨水，现象为产生白色沉淀，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②将①实验得到的沉淀分装两支试管中，一支试管中加入盐酸，现象为白色沉淀逐渐溶解，离子方程式为Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O；另一支试管中加入NaOH溶液，现象为白色沉淀逐渐溶解，离子方程式为Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。③向MgCl2溶液加入过量NaOH溶液，现象产生白色沉淀，离子方程式为Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓。(2)两性氢氧化物：既能与酸反应又能与强碱反应，且均生成盐和水的氢氧化物。如Al(OH)3。1．同周期从左到右的结构与性质的递变性原子结构核电荷数逐渐增大电子层数相同原子半径逐渐减小性质化合价最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)元素的金属性和非金属性金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强离子的氧化性、还原性阳离子氧化性逐渐增强，阴离子还原性逐渐减弱气态氢化物的稳定性、还原性稳定性逐渐增强、还原性逐渐减弱最高价氧化物对应的水化物的酸碱性碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强2.铝及其重要化合物的转化注意：(1)Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(2)AlOeq\o\al(－,2)＋4H＋=Al3＋＋2H2O(3)AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋2H2O=Al(OH)3↓(4)AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)或2AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)1．下列对于第二周期主族元素的叙述正确的是()A．从左到右，原子得电子能力逐渐减弱B．从左到右，元素的非金属性逐渐增强C．从左到右，元素的最高正价依次升高D．从左到右，原子半径依次增大B[第二周期主族元素从左到右依次为Li、Be、B、C、N、O、F，从左到右，原子最外层电子数从1逐渐增加到7，原子半径逐渐减小，原子得电子能力逐渐增强，元素的非金属性逐渐增强，A、D项错误，B项正确；Li、Be、B、C、N的最高正化合价分别为＋1，＋2，＋3，＋4，＋5，F没有正化合价，O除了在与F形成的化合物中是正化合价外，没有其他形式的正化合价，C项错误。]2．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，短周期主族元素中Y的原子半径最大，Z是地壳中含量最高的金属元素，X和W同主族，W的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4。下列说法正确的是()A．简单气态氢化物的稳定性：X<WB．原子半径：r(X)<r(Z)<r(W)C．最高价氧化物对应水化物的碱性：Y>ZD．X与Y只能形成一种化合物C[短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，短周期主族元素中Y的原子半径最大，则Y为Na；Z是地壳中含量最高的金属元素，则Z为Al；W的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，则W为S；X和W同主族，则X为O。非金属性O>S，则简单气态氢化物的稳定性H2O>H2S，故A错误；同一周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则r(O)<r(S)<r(Al)，故B错误；元素的金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性Na>Al，则最高价氧化物对应水化物的碱性NaOH>Al(OH)3，故C正确；O、Na可以形成Na2O、Na2O2等，故D错误。]3．欲从MgCl2溶液中除去少量AlCl3，下列操作顺序正确的是()①加入过量氨水②加入过量NaOH溶液③加入适量盐酸④加入适量硫酸⑤过滤A．①⑤③ B．②⑤③C．②⑤④ D．①⑤④B[加入过量的NaOH溶液，此时Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，Al3＋转化为AlOeq\o\al(－,2)，过滤出Mg(OH)2沉淀，并将其溶于适量盐酸中生成MgCl2溶液。]掌握粒子半径大小的比较判断下列粒子半径大小(用“>”或“<”表示)。(1)Cl____Br，S____Si____Al。(2)O2－____F－____Na＋____Mg2＋。(3)Cl－____Cl，Mg____Mg2＋。(4)K____Mg，S____F。[答案](1)＜＜＜(2)＞＞＞(3)＞＞(4)＞＞粒子半径大小比较方法4．下列粒子半径大小的比较中，正确的是()A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋C．Na＜Mg＜Al＜SD．Cs＋＞Rb＋＞Na＋＞K＋B[A项，半径大小应为O2－＞Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；C项，半径大小应为Na＞Mg＞Al＞S；D项，半径大小应为Cs＋＞Rb＋＞K＋＞Na＋。]5．X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构。下列说法正确的是()A．原子最外层电子数：X>Y>ZB．单质沸点：X>Y>ZC．离子半径：X2－>Y＋>Z－D．原子序数：X>Y>ZD[根据题意可确定X、Y、Z在周期表中的相对位置为可以确定X为S，Y为Na，Z为F。原子最外层电子数：F>S>Na(Z>X>Y)，A错误；单质沸点：Na>S>F2(Y>X>Z)，B错误；离子半径：S2－>F－>Na＋(X2－>Z－>Y＋)，C错误；原子序数：S>Na>F(X>Y>Z)，D正确。]“三看”法比较简单粒子的半径大小(1)“一看”电子层数：当最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。(2)“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。(3)“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。1．下列排列顺序不正确的是()A．原子半径：Na>S>ClB．最高价氧化物对应的水化物的酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4C．最高正化合价：Cl>S>PD．热稳定性：碘化氢>溴化氢>氯化氢D[Na、S、Cl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，最外层电子数逐渐增多，最高正化合价逐渐增大，最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱。因为非金属性Cl>Br>I，所以气态氢化物的热稳定性HCl>HBr>HI，D项错误。]2．元素X、Y、Z的原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是()A．同族元素中Z的氢化物稳定性最强B．原子半径：X>Y；离子半径：X＋>Z2－C．同周期元素中X的金属性最强D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强B[根据题意知：X为Na，Y为Cl，Z为O。氧元素是第ⅥA族最活泼的非金属元素，其氢化物稳定性最强，A项正确；由同周期主族元素原子半径变化规律及离子半径的大小比较规则可知，原子半径：Na>Cl，离子半径：O2－>Na＋，B项错误：Na是第三周期最活泼的金属元素，C项正确；在第三周期中，Cl的非金属性最强，对应的最高价氧化物的水化物HClO4的酸性最强，D项正确。]3．实验室制备Al(OH)3的最好方法是()A．将足量氨水滴入AlCl3溶液中B．将NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中C．将Al2(SO4)3溶液滴入NaOH溶液中D．将明矾溶于天然水中A[制备Al(OH)3时，既要保证将Al3＋沉淀完全，又不能因碱过量而溶解Al(OH)3，最好是将氨水滴入AlCl3溶液中至氨水过量，A项正确，B、C项错误；明矾溶于天然水中可得到Al(OH)3胶体，但Al(OH)3胶体会吸附天然水中的悬浮物形成絮状不溶物沉降下来，不能用于制备Al(OH)3，D项错误。]4．下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是()A．NaOH的碱性比Mg(OH)2的强B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱C．原子半径：r(Br)>r(Cl)>r(Mg)>r(Na)D．原子的最外层电子数：n(Na)<n(Mg)<n(Cl)<n(Br)A[元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，A项正确；Cl的非金属性强于Br，则Cl2得到电子的能力比Br2强，B项错误；同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径大小顺序为r(Na)>r(Mg)>r(Cl)，C项错误；Na、Mg、Cl、Br原子的最外层电子数分别为1、2、7、7，D项错误。]5．到目前为止人们已发现或合成了118种元素，元素①～⑨在周期表中的位置如表所示(序号代表对应的元素)。(1)②在周期表中的位置是________。(2)元素⑤、⑨中，原子半径大小顺序是________(用元素符合表示)。(3)⑤与⑨的氢化物稳定性强弱为________(填化学式)。(4)能说明⑧⑨元素非金属强弱的离子方程式为________________________。(5)⑤、⑨氢化物的还原性较强的为________(填分子式)[答案](1)第二周期ⅣA族(2)Cl>F(3)HF>HCl(4)Cl2＋S2－=S＋2Cl－(5)HCl课后训练巩固提升1.根据元素在周期表中的位置判断,下列元素中原子半径最小的是()A.氧 B.氟 C.碳 D.氮答案:B解析:同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小。2.元素的以下性质,随着原子序数递增不呈现周期性变化的是()A.化合价B.原子半径C.元素的金属性和非金属性D.相对原子质量答案:D解析:根据元素周期律可知,相对原子质量不随原子序数递增呈现周期性变化。化合价、原子半径、元素的金属性和非金属性随原子序数的递增都呈现周期性的变化。3.对于第三周期的主族元素从左到右,下列说法中错误的是()A.原子半径逐渐减小B.原子核外电子层数逐渐增多C.最高正化合价逐渐增大D.元素的非金属性逐渐增强答案:B解析:在元素周期表中同一周期的主族元素,原子核外电子层数相同,从左到右原子半径依次减小,最高正化合价逐渐升高,元素的非金属性逐渐增强,A、C、D三项正确,B项错误。4.X、Y两元素原子电子层数相同,如果X的原子半径比Y的原子半径大,则下列判断正确的是()A.两元素形成的最高价氧化物对应水化物的酸性:X>YB.X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定C.X的金属性比Y的金属性强D.X的阴离子比Y的阴离子还原性弱答案:C解析:X、Y两元素位于同周期,X的原子半径比Y的原子半径大,则X位于Y的左边,X的金属性比Y的金属性强。5.下列递变规律错误的是()A.HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强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升高答案:A解析:非金属性:Cl>S>P,元素的非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱,A项错误;金属性:Na>Mg>Al,元素的金属性越强,还原性越强,则钠、镁、铝的还原性依次减弱,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,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价、+6价、+7价,D项正确。6.下列关于Al(OH)3的性质叙述错误的是()A.Al(OH)3是两性氢氧化物B.Al(OH)3是难溶于水的白色固体C.Al(OH)3能凝聚水中的悬浮物,也能吸附色素D.Al(OH)3既能溶于NaOH溶液、氨水,又能溶于盐酸答案:D解析:Al(OH)3是两性氢氧化物,能溶于酸,也能溶于NaOH、KOH等强碱溶液,但Al(OH)3不能溶于氨水。7.下列关于物质性质变化的比较,错误的是()A.离子半径大小:S2->O2->Na+B.气态氢化物稳定性:HBr<HCl<HFC.碱性强弱:KOH>NaOH>LiOHD.还原性强弱:F->Cl->Br->I-答案:D解析:核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以O2->Na+,电子层数多的离子,半径越大,因此离子半径大小为S2->O2->Na+,A项正确;非金属性F>Cl>Br,气态氢化物的稳定性为HBr<HCl<HF,B项正确;金属性K>Na>Li,最高价氧化物对应水化物的碱性为KOH>NaOH>LiOH,C项正确;非金属性F>Cl>Br>I,对应离子的还原性为F-<Cl-<Br-<I-,D项错误。8.A、B两原子,A原子L层比B原子M层少3个电子,B原子L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍,则A、B分别是()A.硅和钠 B.硼和氮C.碳和氯 D.碳和铝答案:C解析:B原子M层有电子,则其L层为8个电子,所以A原子L层有4个电子,B原子M层有7个电子,即A为6号元素碳、B为17号元素氯。9.A、B、C三种元素的原子序数依次为a、b、c,它们的离子An+、Bn-、Cm-具有相同的电子层结构,且n>m,则下列关系正确的是()A.a>b>c B.a>c>bC.a=b+m+n D.a=c-n-m答案:B解析:根据题意可知A、B、C三种元素在元素周期表中的相对位置为…BCA…,故原子序数的关系为a>c>b,B项正确。a=b+210.X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素,其原子半径与化合价的关系如图所示。下列说法错误的是()A.Q位于第三周期第ⅠA族B.X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是盐或碱C.简单离子半径:M->Q+>R2+D.Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸答案:C解析:由图推断Y为氧元素;X的原子半径小且只有+1价,X为氢元素,M的最高正价是+7价,最低负价是-1价,为氯元素;Z的原子半径比氯元素小,最低负价是-3价,最高正价是+5价,则为氮元素;Q只有+1价,原子半径大于氯原子,但小于只有+2价的R,故Q为钠元素、R为钙元素。Na位于第三周期第ⅠA族,A项正确;X、Y、Z三种元素分别为H、O、N,可以形成硝酸、硝酸铵及NH3·H2O,B项正确;离子半径:Cl->Ca2+>Na+,C项错误;HNO3、HClO4都是强酸,D项正确。11.除第一周期外,关于同周期主族元素的下列变化规律中不正确的是()A.从左到右,原子半径逐渐减小B.从左到右,单质的氧化性减弱,还原性增强C.从左到右,元素最高正价从+1价递增到+7价(O、F除外),负价由-4价递减到-1价D.从左到右,元素最高价氧化物对应水化物碱性减弱,酸性增强(O、F除外)答案:B解析:同周期的主族元素从左到右,原子半径逐渐减小;单质的氧化性增强,还原性减弱;金属性减弱,非金属性增强;最高正价从+1价递增到+7价(O、F除外),负价由-4价递变到-1价。因此B项错误。12.应用元素周期律分析下列推断,其中正确的是()①碱金属单质的熔点随原子序数的增大而降低②砹(At)是第ⅦA族元素,其氢化物的稳定性比HCl强③硒(Se)的最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱④第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后,水溶液均为酸性⑤第三周期金属元素的最高价氧化物对应的水化物,其碱性随原子序数的增大而减弱A.①②③ B.①③⑤C.③④ D.②④⑤答案:B解析:主族元素从上到下非金属性依次减弱,氢化物的稳定性依次减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性依次减弱,故②错误,③正确;氮元素的氢化物氨气的水溶液呈碱性,④错误。选考奠基素养提升1.用1~18号元素及其形成化合物的化学式填空。(1)原子半径最小的元素是。

(2)除稀有气体外,原子半径最大的元素是,它的原子结构示意图是。

(3)与水反应最剧烈的金属是。

(4)最高价氧化物对应水化物中碱性最强的是。

(5)气态氢化物的水溶液呈碱性的元素是。

(6)最稳定的气态氢化物是。

(7)金属性最强的元素是,非金属性最强的元素是。

(8)最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是。

答案:(1)H(2)Na(3)Na(4)NaOH(5)N(6)HF(7)NaF(8)HClO4解析:本题是全方位考查对前18号元素的性质及原子结构的掌握程度,要求熟练运用元素周期律对相关内容进行推断。2.短周期元素A、B、C、D、E、F,它们的原子序数依次增大。在周期表中,A的原子半径最小。B元素的原子最外层电子数是内层电子数的两倍,C为地壳中含量最多的元素,D是原子半径最大的短周期主族元素,E与B同主族,D与F形成的化合物DF是常用的调味品。试根据以上叙述回答:(1)元素名称:A、B、C、D。

(2)E在元素周期表中的位置:。

(3)F离子结构示意图:。

(4)C、D按原子个数比1∶1组成的一种化合物与水发生反应的化学方程式为

。

答案:(1)氢碳氧