《元素性质的周期性变化规律》教案

《元素性质的周期性变化规律》教案素养要求1.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化，认识元素周期律并理解其实质。2．会设计实验探究同周期元素性质的变化规律，会比较元素的金属性或非金属性的强弱，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。分点突破一原子结构的周期性变化1．原子核外电子排布的周期性变化规律：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的周期性变化(第一周期除外)。2．元素原子半径的周期性变化规律：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变化。特别提醒影响原子半径大小的因素①电子层数：一般电子层数越多，原子半径越大。②核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越多，原子半径越小。③核外电子数：电子数增多，增加了核外电子间的相互排斥作用，使原子半径有增大的趋势。3．元素主要化合价的周期性变化规律：随着原子序数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1→＋7，最低负化合价呈现－4→－1的周期性变化。特别提醒主族元素主要化合价的确定方法(1)最高正价＝主族的序号＝最外层电子数(O、F除外)。(2)最低负价＝最高正价－8(H、O、F除外)。(3)H最高价为＋1，最低价为－1；O最低价为－2，无最高正价；F无正化合价，最低价为－1。[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)第二周期元素中原子半径最小的原子是氟。()(2)第二周期元素中C、N、O、F的最高化合价依次升高。()(3)短周期元素中原子半径最小的是氢。()(4)从原子序数11依次增加到17，原子电子层数不变。()(5)从原子序数11依次增加到17，原子半径逐渐增大。()2．下列叙述正确的是()A．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现B．随着元素原子序数的递增，原子半径呈现由大到小的周期性变化C．随着元素原子序数的递增，元素的最高正化合价从＋1到＋7，最低负化合价从－7到－1重复出现D．电子层数越多，微粒半径越大3．下列各组元素性质或原子结构递变情况错误的是()A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多B．P、S、Cl元素最高正化合价依次升高C．N、O、F最高正化合价依次增大D．Na、K、Rb的电子层数依次增多分点突破二同周期元素性质的递变规律以第三周期元素为例探究元素性质的递变规律。1．第三周期元素原子的电子层数________，由左向右元素的原子最外层电子数________，原子半径依次________，失电子的能力依次________，得电子的能力依次__________，预测它们的金属性依次________，非金属性依次________。2．钠、镁、铝元素金属性的递变规律(1)钠、镁元素金属性强弱的实验探究①原理：金属与水反应置换出H2的难易。②实验操作：③现象：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________色。④结论：镁与________几乎不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。结合前面所学钠与水的反应，可得出金属性：Na________Mg。(2)镁、铝元素金属性强弱的实验探究AlMg原理最高价氧化物对应水化物的碱性强弱实验操作沉淀溶解情况沉淀____________沉淀____________沉淀____________沉淀____________相关反应的化学方程式________________________实验结论金属性：Mg________Al(3)钠、镁、铝的最高价氧化物对应水化物的碱性3.硅、磷、硫、氯的非金属性的递变规律SiPSCl最高价氧化物对应水化物的酸性H2SiO3弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4强酸酸性：____________________________结论Si、P、S、Cl的非金属性逐渐________4.同周期元素性质递变规律同一周期从左到右，元素金属性逐渐________，非金属性逐渐________。特别提醒不能用来判断元素的金属性或非金属性强弱的依据：(1)原子失去或得到电子数目的多少。(2)单质的熔点或氢化物的沸点等物理性质。(3)非最高价含氧酸的酸性。(4)氢化物水溶液的酸性。(5)非金属单质作还原剂的置换反应。5．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________________周期性变化的必然结果。[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)Al(OH)3是两性氢氧化物，与氨水、盐酸均可反应。()(2)盐酸可以与Na2CO3溶液反应生成CO2，可由此推出非金属性：Cl>C。()(3)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。()(4)元素的非金属性越强，其氧化物对应的水化物酸性越强。()(5)P的非金属性强于Si，H3PO4比H2SiO3的酸性强。()(6)第二周期元素从左至右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。()2．下列有关元素周期律的叙述正确的是()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)23．图为元素周期表的一部分，有关说法正确的是()OFSClA.原子序数：O＞FB．原子半径：O＜SC．非金属性：S>ClD．稳定性：HF＜HCl4．在第三周期元素中，除稀有气体元素外：(1)原子半径最小的元素是________(填元素符号)。(2)金属性最强的元素是________(填元素符号)。(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________(用化学式回答，下同)。(4)最不稳定的气态氢化物是________。(5)最高价氧化物对应水化物碱性最强的是________。(6)氧化物中具有两性的是______________。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变化。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2．X、Y、Z三种元素的电子层数相同，它们的最高价氧化物分别为酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物，则三种元素的原子序数的大小顺序是()A．X＞Y＞ZB．Y＞Z＞XC．X＞Z＞YD．Z＞X＞Y3．下列关于几种物质性质的比较，不能用元素周期律解释的是()A.热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3B．非金属性：Cl＞BrC．微粒半径：Al3＋＜Mg2＋＜Na＋D．酸性：H2SO4＞H3PO44．X、Y两元素是同周期的非金属主族元素，如果X原子半径比Y的大，下面说法正确的是()A．最高价氧化物对应水化物的酸性，X的比Y的强B．X的非金属性比Y的强C．X的阴离子比Y的阴离子还原性强D．X的气态氢化物比Y的稳定5．元素性质随原子序数的递增呈周期性变化的本质原因是()A．元素的相对原子质量逐渐增大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6．根据元素周期表1～20号元素的性质和递变规律，回答下列问题。(1)属于金属元素的有________种，金属性最强的元素与氧化合生成的化合物为____________(填两种化合物的化学式)。(2)正化合价最高的元素是________(填元素符号)，其最高正化合价为________。(3)既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的单质是________(填化学式)，其最高价氧化物对应的水化物具有________(填“酸性”“碱性”或“两性”)。(4)第三周期中，原子半径最大的是(稀有气体元素除外)________。(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性________＞________(填化学式)。第1课时元素性质的周期性变化规律分点突破一原子结构的周期性变化即学即练1．答案：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×2．解析：A项，第一周期元素的最外层电子数是从1到2；C项，O无最高正价，F无正价，最低负化合价是从－4开始出现；D项，电子层数：S>Li，但原子半径：Li>S，只有当最外层电子数相同时，才满足电子层数越多，微粒半径越大。答案：B3．解析：O无最高正价F无正价。答案：C分点突破二同周期元素性质的递变规律1．相同逐渐增多减小减弱增强减弱增强2．(1)③红④冷水Mg＋2H2O≜Mg(OH)2＋H2↑>(2)溶解溶解溶解不溶解Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH=Na[Al(OH)4]Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O>(3)>>>>3．H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4增强4．减弱增强5．核外电子排布即学即练1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√2．答案：C3．答案：B4．解析：(1)第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半径最小的是Cl。(2)金属性最强的元素在最左边，应为Na。(3)非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是HClO4。(4)非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。(5)金属性最强的Na对应的NaOH的碱性最强。(6)铝的氧化物Al2O3具有两性。答案：(1)Cl(2)Na(3)HClO4(4)SiH4(5)NaOH(6)Al2O3随堂演练全通关1．答案：B2．解析：大多数金属氧化物属于碱性氧化物，大多数非金属氧化物属于酸性氧化物，电子层数相同的元素从左到右按照先金属、后非金属的顺序排列。即最高价氧化物从左向右依次是碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物，所以X的原子序数最大，Y的原子序数最小。答案：C3．答案：A4．解析：X原子半径比Y的大，说明X在Y的左边，原子序数X比Y小，X的非金属性比Y的弱，因此最高价氧化物对应水化物的酸性X比Y的弱，X的阴离子比Y的阴离子还原性强，X的气态氢化物不如Y的稳定。答案：C5．答案：C6．解析：(1)属于金属元素的共有7种，其中金属性最强的元素是钾，钾与氧气反应生成的化合物有K2O、K2O2、KO2等。(2)正化合价最高的元素是Cl，其最高正化合价为＋7价。(3)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的单质是铝，其最高价氧化物对应的水化物是Al(OH)3，具有两性。(4)同一周期，从左到右，原子半径逐渐减小，故第三周期中，原子半径最大的是Na。(5)非金属性：N>P>Si，故NH3的稳定性大于SiH4的稳定性。答案：(1)7K2O、K2O2(KO2也可以)(2)Cl＋7价(3)Al两性(4)Na(5)NH3SiH4课后篇素养形成合格考达标练1.(2020河北沧州高一检测)已知铍(Be)的原子序数为4。下列对铍及其化合物的叙述正确的是()A.铍的原子半径大于硼的原子半径B.相同条件下,单质铍与酸反应比单质锂与酸反应剧烈C.氢氧化铍碱性比氢氧化钙的强D.单质铍跟冷水反应产生氢气答案A解析A项,Be、B同周期,根据“序大径小”可知原子半径:Be>B;B项,金属性:Li>Be,故单质锂与酸反应比单质铍与酸反应剧烈;C项,金属性:Ca>Be,故碱性:Ca(OH)2>Be(OH)2;D项,活泼性:Mg>Be,Mg与冷水不反应,故Be与冷水不反应。2.下列变化不可能通过一步实验直接完成的是()A.Al(OH)3AlO2- B.Al2O3Al(OH)3C.AlAlO2- D.Al3+Al(OH)3答案B解析Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O;2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑;Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+,只有B3.下列事实不能用元素周期律解释的只有()A.热稳定性:Na2CO3>NaHCO3B.酸性:H2CO3>H2SiO3C.碱性:NaOH>LiOHD.热稳定性:HF>HBr答案A解析A项,碳酸钠的热稳定性比碳酸氢钠强与元素周期律没有关系,A不能用元素周期律解释;B项,同主族自上而下非金属性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,B能用元素周期律解释;C项,同主族自上而下金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,C能用元素周期律解释;D项,同主族自上而下非金属性逐渐减弱,氢化物的热稳定性逐渐减弱,D能用元素周期律解释。4.(双选)(2020天津耀华中学高一期末)已知1~18号元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-都具有相同的电子层结构,下列关系正确的是()A.质子数:c<dB.离子的还原性:Y2->Z-C.氢化物的稳定性:H2Y>HZD.原子半径:X<W答案AB解析已知aW3+、bX+、cY2-、dZ-都具有相同的电子层结构,则原子序数:c<d<b<a;质子数=原子序数,则质子数:c<d,A正确;非金属性:Y<Z,元素非金属性越强,其阴离子的还原性越弱,还原性:Y2->Z-,B正确;非金属性:Y<Z,元素非金属性越强,其气态氢化物越稳定,氢化物的稳定性:H2Y<HZ,C错误;原子序数:b<a,且X、W为同一周期,则原子半径:X>W,D错误。5.下列说法正确的是()A.第二周期元素从C到F,非金属性逐渐减弱B.第三周期元素从Na到Cl,原子半径逐渐增大C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强D.LiOH、NaOH、KOH的碱性依次增强答案D解析同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,原子半径逐渐减小,A、B两项错误;同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,而金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,C项错误,D项正确。6.(2020江苏扬州高一检测)下列化合物中阳离子与阴离子半径比值最小的是()A.NaF B.MgI2C.KI D.KBr答案B解析根据粒子半径大小比较的规律,r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+),r(I-)>r(Br-)>r(F-),通过比较可得知,MgI2中的阳离子与阴离子半径比值最小。7.(2020辽宁抚顺六校协作体高一期末)2019年是门捷列夫发现元素周期律150周年。某学习小组同学为探究同周期或同主族元素性质的递变规律,分别设计了如下实验:Ⅰ.将少量等质量的钾、钠、镁、铝分别投入足量的同浓度的盐酸中,试预测实验结果:(1)上述金属中与盐酸反应最剧烈的是。

A.钾 B.钠C.镁 D.铝(2)上述金属中与盐酸反应生成相同条件下的气体最多的是。

A.钾 B.钠C.镁 D.铝Ⅱ.利用下图装置来验证同主族元素非金属性的变化规律:现要证明非金属性:Cl>I。在A中加浓盐酸,C中加淀粉碘化钾混合溶液,B中加某试剂。常温下,通过合理操作,观察到C中溶液变蓝的现象,即可证明。请结合装置回答下列问题:(3)B中可加入。

A.MnO2固体 B.KMnO4固体C.浓硫酸 D.大理石(4)仪器A的名称是。

A.普通漏斗 B.长颈漏斗C.分液漏斗 D.容量瓶(5)从环境保护的角度考虑,此装置尚缺少尾气处理装置,可用吸收尾气。

A.澄清石灰水 B.KBr溶液C.浓硫酸 D.NaOH溶液答案(1)A(2)D(3)B(4)C(5)D解析(1)金属活动性顺序为:钾>钠>镁>铝,所以相同条件下与盐酸反应最剧烈的是钾,反应最慢的是铝。(2)H+生成1mol氢气需要得到2mol电子,1mol钾的质量是39g,可失去1mol电子,1mol钠的质量是23g,可失去1mol电子,1mol镁的质量是24g,可失去2mol电子,而1mol铝的质量是27g,可失去3mol电子,所以等质量的四种金属失去电子的物质的量最多的是Al,则生成相同条件下氢气最多的是金属铝。(3)根据题意,发生装置为氯气的制备装置,浓盐酸和高锰酸钾在常温下反应可生成氯气,则B中可加入KMnO4固体。(4)根据仪器的结构可知,仪器A的名称是分液漏斗。(5)氯气是有毒气体,在排放前要进行尾气处理,根据氯气能够与碱反应的性质可知,多余的氯气用氢氧化钠溶液进行吸收,所以从环境保护的角度考虑,此装置尚缺少尾气处理装置,可用NaOH溶液吸收尾气。等级考提升练8.下列排列顺序不正确的是()A.原子半径:钠>硫>氯B.最高价氧化物的水化物的酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4C.最高正化合价:氯>硫>磷D.热稳定性:碘化氢>溴化氢>氯化氢答案D解析钠、磷、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,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。9.R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素,下列说法一定正确的是(m、n均为正整数)()A.若R(OH)n为强碱,则W(OH)n+1也为强碱B.若HnXOm为强酸,则Y是活泼非金属元素C.若Y的最低化合价为-2,则Z的最高正化合价为+7D.若X的最高正化合价为+5,则五种元素都是非金属元素答案B解析短周期元素中,除第ⅠA族外不存在其他可形成强碱的元素,A错;X元素的氧化物对应的水化物HnXOm是强酸,说明X是活泼非金属,而Y和X在同一周期且位于X的右边,Y的非金属性比X的非金属性更强,B正确;当Y为氧时,Z为氟,氟没有正价,当Y为硫时,Z为氯,氯的最高正价为+7,C错;当元素位于第三周期时,X为磷,R为铝,铝是金属元素,D错。10.Mg、Ca、Sr、Ba是按原子序数由小到大的顺序排列的第ⅡA族元素。已知:①Mg(OH)2难溶于水,而Ca(OH)2微溶于水;②MgSO4溶于水,而CaSO4微溶于水。下列推测中,不正确的是()A.Sr(OH)2溶解于水B.SrSO4易溶于水C.BaSO4不溶于水D.Ba(OH)2比Ca(OH)2更易溶于水答案B解析①说明随原子序数增加对应氢氧化物水溶性逐渐增强,A、D正确;②说明随原子序数增加对应硫酸盐水溶性逐渐减弱,所以B错误,C正确。11.随原子序数递增,x、y、z……八种短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图所示。下列说法正确的是()A.x元素在周期表中的位置是第二周期第ⅠA族B.离子半径:g2->h->d2->e+>f3+C.最高价氧化物对应水化物的酸性:y>zD.气态氢化物的热稳定性:g>h答案B解析由图中原子半径的大小可知x位于第一周期,y、z、d位于第二周期,e、f、g、h位于第三周期,再根据元素的化合价可推出x为H元素,y、z、d分别为C元素、N元素、O元素,e、f、g、h分别为Na元素、Al元素、S元素、Cl元素。x(H)元素位于第一周期第ⅠA族,A错误;g2-、h-电子层结构相同且有3个电子层,d2-、e+、f3+电子层结构相同且有2个电子层,结合原子序数可判断,B正确;C的非金属性比N的非金属性弱,最高价氧化物对应水化物的酸性:y<z,C错误;S的非金属性比Cl的非金属性弱,气态氢化物的热稳定性:g<h,D错误。12.如图是元素周期表前四周期的一部分,关于元素R、W、X、Y、Z的叙述正确的是()A.最高价氧化物的水化物的酸性:W>YB.Z的单质常温下是液体,所在的周期中含有32种元素C.Z的原子序数比R大17D.氢化物的稳定性:X<Z答案C解析根据题意可知X、W、Y、R、Z分别为F元素、P元素、S元素、Ar元素、Br元素。最高价氧化物的水化物的酸性同一周期从左到右依次增强,则Y>W,A错误;Br所在周期中只有18种元素,B错误;Z的原子序数为35比R的原子序数18大17,C正确;非金属性X>Z,则氢化物稳定性X>Z,D错误。13.(1)下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数,Y为元素的有关性质)。把与下面元素有关性质相符的曲线标号填入相应的空格中:①第ⅡA族元素的最外层电子数。

②第三周期元素的最高化合价。

③F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径。

(2)元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素,且原子序数依次增大。已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4;M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4∶3;N-、Z+、X+的半径逐渐减小;化合物XN常温下为气体。据此回答:①X为(名称),Y为(元素符号),Z原子结构示意图为。

②N的最高价氧化物的水化物的化学式为。

③M的最高价氧化物的化学式为。

答案(1)①b②c③a(2)①氢O②HClO4③SiO2解析(1)①第ⅡA族元素的最外层电子数都是2,b符合。②第三周期元素的最高化合价从+1价逐渐增大到+7价,c符合。③F-、Na+、Mg2+、Al3+的离子半径为F->Na+>Mg2+>Al3+,a符合。(2)已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4,则Y为O元素。M元素原子的最外层电子数与电子层数之比为4∶3,则M为Si元素。由X、Y、Z、M、N的原子序数关系和N、Z、X的简单离子形式可知,N为Cl元素,Z为Na元素,X为H元素。14.X、Y、Z、M、R、Q是短周期主族元素,部分信息如下表所示:元素XYZMRQ原子半径/nm0.1860.0740.0990.143主要化合价/价-4,+4-2-1,+7+3其他阳离子核外无电子无机非金属材料的主角焰色试验呈黄色(1)R在自然界中有质量数为35和37的两种核素,它们之间的关系是互为;R在元素周期表中的位置是。

(2)Z的单质与水反应的化学方程式是。

(3)Y与R相比,非金属性较强的是(用元素符号表示),下列事实能证明这一结论的是(选填字母序号)。

A.常温下Y的单质呈固态,R的单质呈气态B.稳定性:XR<YX4C.Y与R形成的化合物中Y呈正价(4)根据表中数据推测,Y的原子半径的最小范围是<r(Y)<。

答案(1)同位素第三周期第ⅦA族(2)2Na+2H2O2NaOH+H2↑(3)ClC(4)0.099nm0.143nm解析根据题给信息可知X为H元素、Y为Si元素、Z为Na元素、M为O元素、R为Cl元素、Q为Al元素。(1)35Cl和37Cl是同种元素的不同原子,互为同位素,氯元素在周期表中位于第三周期第ⅦA族。(2)Na与水反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑。(3)Si