《元素性质的周期性变化规律》课件

《元素性质的周期性变化规律》1.了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化。2.能够以第三周期元素为例，说明同周期元素性质的递变情况。3.在理解元素周期律的内容和实质的基础上，形成结构决定性质的学科思想学习目标一同周期、同主族元素性质的递变规律1.元素周期表中同周期、同主族元素原子结构和元素性质的递变规律

项目同周期（从左至右）同主族（从上到下）电子层数相同递增最外层电子数逐渐增多相同主要化合价+1

+7-4

-1相似（最高正价相同，O、F除外）原子半径逐渐减小（稀有气体元素除外）逐渐增大金属单质与水或酸置换出H2的难易易→难难→易最高价氧化物对应水化物酸性逐渐增强逐渐减弱碱性逐渐减弱逐渐增强非金属气态氢化物形成难易难→易易→难稳定性逐渐增强逐渐减弱元素金属性逐渐减弱逐渐增强元素非金属性逐渐增强逐渐减弱2.同周期、同主族元素原子结构及性质递变的原因（1）同周期元素，原子的电子层数相同，但核电荷数递增，原子核对外层电子的引力增大，原子半径减小，失电子能力减弱，而得电子能力增强。故同周期元素，自左向右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。（2）同主族元素，原子的最外层电子数相同，但电子层数增多，原子半径增大，原子核对外层电子的引力减小，得电子能力减弱，失电子能力增强。故同主族元素，自上而下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。例1

下列各组性质比较中不正确的是（）A.酸性：H2SiO3<H3PO4<H2SO4

B.热稳定性：H2Se<H2S<H2OC.还原性：HI>HBr>HCl D.金属的还原性：Na<Mg<Al解析：A对，Si、P、S位于第三周期且原子序数递增，同周期自左向右元素的非金属性增强，最高价含氧酸的酸性增强，故酸性H2SiO3<H3PO4<H2SO4。B对，O、S、Se为同一主族元素且原子序数递增，同主族元素自上而下非金属性减弱，氢化物稳定性减弱，故热稳定性H2Se<H2S<H2O。C对，Cl、Br、I为同一主族元素且原子序数递增，同主族元素自上而下非金属性减弱，氢化物的还原性增强，还原性HI>HBr>HCl。D错，Na、Mg、Al位于第三周期且原子序数递增，同周期自左向右元素的金属性减弱，单质的还原性减弱，故金属的还原性Na>Mg>Al。答案：D例2

同周期的X、Y、Z三种元素，它们最高价氧化物对应水化物是HXO4、H2YO4、H3ZO4，则下列判断正确的是 （）A.含氧酸的酸性H3ZO4>H2YO4>HXO4B.非金属性X>Y>ZC.元素的最低负化合价的绝对值X>Y>ZD.气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序增强解析：同周期的X、Y、Z三种元素，它们最高价氧化物对应水化物是HXO4、H2YO4、H3ZO4，则这三种元素的最高正化合价分别是+7、+6、+5，原子序数越大，元素的最高正化合价越高。元素原子的最外层电子数与最高化合价相等。元素的原子序数越大，元素的非金属性就越强，最高价含氧酸的酸性就越强。A错，含氧酸的酸性H3ZO4<H2YO4<HXO4。B对，非金属性X>Y>Z。C错，元素的最高化合价与最低化合价绝对值的和等于8。所以元素的最低负化合价的绝对值为X<Y<Z。D错，元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。由于元素的非金属性X>Y>Z，所以元素气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱。答案：B例3

短周期元素的离子aW2+、bX+、cY2-、dZ-具有相同的电子层结构，下列推断正确的是（）A.原子半径：W>X>Z>Y B.热稳定性：H2Y>HZC.离子半径：W2+>Y2-

D.碱性：XOH>W(OH)2解析：核外电子排布相同，根据所带电荷数确定元素在周期表中的大概位置为

。A错，同周期元素的原子半径自左向右减小，同主族元素的原子半径自上而下增大，故原子半径的大小顺序为X>W>Y>Z。B错，热稳定性与非金属性有关，非金属性越强对应氢化物越稳定，同周期从左向右非金属性增强，稳定性HZ>H2Y。C错，电子层结构相同的离子，核电荷数越大半径越小，故离子半径W2+<Y2-。D对，同周期自左向右元素的金属性减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性减弱，故碱性XOH>W(OH)2。答案：D例4

应用元素周期律分析下列推断，其中正确的组合是 （）①卤素单质的熔点随原子序数的增大而升高②砹（At）是第ⅦA族元素，其氢化物的稳定性强于HCl③硫与硒（Se）同主族，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水化物，其碱性随原子序数的增大而减弱①③④ B.①③⑤ C.③④⑤ D.②④⑤解析：①对，卤素单质的熔点随原子序数的增大而升高。②错，同主族元素，原子序数越大，元素的非金属性越弱，气态氢化物的稳定性越差。非金属性At<Cl，故稳定性HAt<HCl。③对，由硫与硒（Se）同主族且硒位于S的下方，S的非金属性强于Se，故酸性H2SeO4<H2SO4。④错，NH3溶于水后，水溶液呈碱性。⑤对，第三周期金属元素的最高价氧化物对应水化物，其碱性随原子序数的增大而减弱。答案：B二粒子半径大小的比较影响粒子半径大小的因素有：①电子层数的多少；②核电荷数的多少；③核外电子数的多少。1.原子半径的比较（1）同一周期，从左到右，核电荷数依次增大，原子半径依次减小。如r（Na）>r（Mg）>r（Al）>r（Si）>r（P）>r（S）>r（Cl）。（2）同一主族，自上而下，电子层数依次增多，原子半径依次增大。如r（Li）<r（Na）<r（K）<r（Rb）<r（Cs）。2.离子半径的比较（1）同一主族，自上而下，电子层数依次增多，离子半径依次增大。如r（Li+）<r（Na+）<r（K+）<r（Rb+）<r（Cs+）。（2）电子层结构相同的离子，随核电荷数的增大，原子半径减小。如r（S2-）>r（Cl-）>r（K+）>r（Ca2+）。3.同一元素的不同粒子核外电子数越多，半径越大。（1）阳离子：r（原子）>r（阳离子）。如r（Na）>r（Na+）。（2）阴离子：r（原子）<r（阴离子）。如r（Cl）<r（Cl-）。（3）多种价态的离子：价态越高，半径越小。如r（Fe）>r（Fe2+）>r（Fe3+）。电性关系

例5

下列粒子半径比较中，正确的是（

）Na+<Mg2+<Al3+<K+

B.S2->Cl->K+>Ca2+C.Na>K>Ca>Mg D.F->Li+>Na+>S2-解析：电子层数越多半径越大；电子层数相同的微粒，核电荷数越大半径越小；核电荷数相同时，电子数越多半径越大。A错，K+核外有3个电子层，Al3+、Mg2+、Na+均有2个电子层，且原子序数Na<Mg<Al，故离子半径Al3+<Mg2+<Na+<K+。B对，四种离子电子层结构相同，原子序数S<Cl<K<Ca，故离子半径S2->Cl->K+<Ca2+。C错，K、Ca核外有3个电子层，且原子序数K<Ca，Na、Mg核外有2个电子层，且原子序数Na<Mg，故原子半径K>Ca>Na>Mg。D错，S2-核外有3个电子层，F-、Na+核外有2个电子层且原子序数F<Na，Li+核外有1个电子层，故离子半径S2->F->Na+>Li+。答案：B例6

已知下列元素的原子半径：解析：N、P是同一主族元素，P原子的电子层数比N原子的多，所以P的原子半径大于N的原子半径，Si、P、S是同一周期的元素，且原子序数Si<P<S，则原子半径Si>P>S，故P的原子半径可能为1.10×10-10m。答案：B元素NSOSi原子半径/10-10m0.751.020.741.17根据以上数据，磷元素的原子半径可能是（）0.80×10-10m B.1.10×10-10mC.1.20×10-10m D.0.70×10-10m解析：根据元素周期表短周期部分的结构和题意，W是第二周期元素，X、Y、Z都是第三周期元素。W与X的最高化合价之和为8，氟和氧都没有与族数相对应的最高化合价，则W是氮，X是铝，进而可知Y是硅，Z是磷。A对，原子半径X>Z，Z>W，则W<X。B对，常温常压下，硅单质为固态。C对，非金属性：Z<W，则气态氢化物的热稳定性：Z<W。D错，该“水化物”即Al(OH)3，它是弱碱（两性氢氧化物）。答案：D例7

［2019•全国Ⅱ卷］今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是（）A.原子半径：W<XB.常温常压下，Y单质为固态C.气态氢化物热稳定性：Z<WD.X的最高价氧化物的水化物是强碱解析：A错，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3。B错，同周期由左向右非金属元素的气态氢化物的稳定性逐渐增强，所以稳定性应该是HCl>PH3。D错，同周期由左向右最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，所以碱性应该是LiOH>Be(OH)2。答案：C例8［2018·天津卷］下列有关物质性质的比较，结论正确的是 （）A.溶解度：Na2CO3<NaHCO3

B.热稳定性：HCl<PH3C.沸点：C2H5SH<C2H5OH

D.碱性：LiOH<Be(OH)2解析：A对，气态氢化物稳定性与元素的非金属性强弱一致，非金属性O>N>Si，所以气态氢化物稳定性H2O>NH3>SiH4。B对，氢元素可与非金属元素形成共价化合物如H2O等，也可以与某些金属形成离子化合物如NaH等。C错，不能用氢化物的酸性来证明元素的非金属性强弱，可以采用比较最高价含氧酸酸性强弱来证明。D对，根据元素周期表知识判断，各周期0族元素的原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118，所以第118号元素在周期表中位于第七周期0族。答案：C例3［2017·天津卷第5题改编］根据元素周期表和元素周期律，判断下列叙述不正确的是（）A.气态氢化物的稳定性：H2O>NH3>SiH4B.氢元素与其他元素形成化合物时既可显正价也可显负价C.下图所示实验可证明元素的非金属性：Cl>C>SiD.用中文“

”（ào）命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族解析：根据元素周期律可知，同周期自左向右、同主族自下而上，元素的非金属性逐渐增强、金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性增强，碱性减弱，则A、B、C三项均可根据元素周期律解释。无法根据元素周期律的知识来解释D项中盐的热稳定性大小。答案：D例9

下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是 （）A.酸性：H2SO4>H3PO4

B.非金属性：Cl>Br

C.碱性：NaOH>Mg(OH)2

D.热稳定性：Na2CO3>NaHCO3素养目标1.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律,构建元素周期律,提高宏观辨识与微观探析的核心素养。2.知道元素周期表的结构,以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯,以及碱金属和卤族元素为例,了解同周期和主族元素性质的递变规律,提高变化观念与平衡思想的核心素养。3.能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构,分析、预测、比较元素及其化合物的性质,培养证据推理与模型认知的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.元素周期表中,第三周期主族元素的名称是钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯。2.元素周期表中的周期数等于该周期元素原子的电子层数,主族元素族序数等于原子的最外层电子数。同一主族自上而下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。3.镁、铝、硫、氯的原子结构示意图分别为【必备知识】一、元素性质的周期性变化规律1.1~18号元素的核外电子排布、原子半径和主要化合价(最高正化合价和最低负化合价)的变化原子序数电子层数最外层电子数原子半径的变化(不考虑稀有气体元素)最高或最低化合价的变化1~211~2—+1→03~1021~80.152nm→0.071nm;大→小+1→+5;-4→-1→011~1831~80.186nm→0.099nm;大→小+1→+7;-4→-1→0结论:随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布、原子半径和主要化合价都呈周期性变化。【微思考1】C、N、O、F的最高正价是否依次增大?提示

否,F无正价,O无最高正价。【微思考2】非金属元素的最高正价与最低负价有什么关系?提示

非金属元素的最高正价与最低负价的绝对值之和等于8(H、B、O、F除外)。2.第三周期元素的金属性和非金属性的递变规律(1)Na、Mg、Al金属性的比较①与水反应钠与冷水剧烈反应,生成强碱NaOH和氢气,同时放出大量的热。而镁与冷水反应缓慢,加热至水沸腾,Mg可与水反应,生成Mg(OH)2和氢气。【微思考3】试比较Na、Mg、Fe与H2O反应时水的状态及是否需要加热。提示

Na与冷水可剧烈反应,并放出大量热;Mg与冷水反应缓慢,而与沸水可剧烈反应;Fe与冷水、沸水都不反应,但在高温下可与水蒸气反应。②最高价氢氧化物的生成与溶解Al(OH)3:AlCl3+3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl、Al(OH)3+NaOH

===NaAlO2+2H2O。Mg(OH)2:MgCl2+2NH3·H2O===Mg(OH)2↓+2NH4Cl、Mg(OH)2在NaOH溶液中不溶解。【微思考4】向AlCl3溶液中逐渐加入足量的氢氧化钠溶液,会产生什么现象?提示

首先生成Al(OH)3,后Al(OH)3逐渐溶于氢氧化钠溶液,故现象为先产生白色絮状沉淀后逐渐溶解。③氢氧化铝的两性氢氧化铝既能与酸反应生成盐和水,又能与强碱溶液反应生成盐和水,Al(OH)3为两性氢氧化物。反应的离子方程式分别为Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O、Al(OH)3+OH-===

+2H2O。结论:NaOH是强碱,Mg(OH)2是中强碱,Al(OH)3是两性氢氧化物,Na、Mg、Al的金属性逐渐减弱。(2)Si、P、S、Cl非金属性的比较结论:Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强。非金属元素SiPSCl最高价氧化物的水化物(含氧酸)名称硅酸磷酸硫酸高氯酸化学式H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4酸性强弱弱酸中强酸强酸强酸(酸性比H2SO4强)(3)第三周期元素的金属性、非金属性递变规律

二、元素周期律1.元素性质与原子结构的关系2.元素周期律

【情境链接】有一种管道疏通剂,主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理:利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热,加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀,同时产生氢气增加管道内的气压,利于疏通。已知铝单质与水难反应是由于生成的Al(OH)3难溶于水。阻止了铝与水的反应,那么铝单质与氢氧化钠溶液反应的原因是什么?提示

Al与水反应生成Al(OH)3,Al(OH)3难溶于水,阻止了铝与水的反应,但Al(OH)3易溶于氢氧化钠溶液,使铝与水的反应继续。【自我小测】1.判断正误:(1)同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小,离子半径也逐渐减小。(

)(2)元素的原子得电子越多,非金属性越强;失电子越多,金属性越强。(

)(3)AlCl3溶液中加足量氨水可生成Al(OH)3沉淀。(

)(4)元素的氧化物的水化物酸性越强,非金属性越强;碱性越强,金属性越强。(

)答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)×2.下列元素中,最高正化合价数值最大的是(

)A.Al B.F C.S D.C答案

C解析

元素最高正化合价数值等于最外层电子数;Al最高正化合价数值是3;F没有正价;S最高正化合价数值是6;C最高正化合价数值是4。课堂篇素养提升探究一同周期元素性质的变化规律【问题探究】

1.甲、乙试管中滴加过量NaOH溶液的过程中有什么现象发生?试写出相关反应的离子方程式。提示

甲中产生白色沉淀,滴加过量NaOH溶液白色沉淀不溶解;Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓。乙中开始时产生白色沉淀,随后溶解;Al3++3OH-===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-

===

+2H2O。2.通过甲、乙、丙三个实验探究酸、碱的强弱,试归纳同一周期元素的原子结构与元素最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性之间的变化规律。提示

同一周期从左到右,随着原子序数的增加,元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强。3.硫酸为强酸,次氯酸为弱酸,据此能否确定非金属性硫大于氯?提示

不能。判断元素的非金属性强弱可根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,而HClO中氯元素不是最高价。【深化拓展】1.原子结构与元素性质的周期性变化项目同周期(从左至右)同主族(从上到下)电子层数相同逐渐递增最外层电子数逐渐增多相同原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)逐渐增大金属单质与水或非氧化性酸置换出H2的难易程度易→难难→易项目同周期(从左至右)同主族(从上到下)最高价氧化物的水化物酸性逐渐增强逐渐减弱碱性逐渐减弱逐渐增强非金属气态氢化物形成的难易程度难→易易→难稳定性逐渐增强逐渐减弱元素金属性逐渐减弱逐渐增强元素非金属性逐渐增强逐渐减弱2.同周期、同主族元素原子结构及性质的递变规律(1)电子层数相同(同周期)时,核电荷数越大,原子核对外层电子的引力越大,原子半径越小(稀有气体元素原子除外),失电子能力减弱,而得电子能力增强,故随核电荷数的递增,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。(2)最外层电子数相同(同主族)时,电子层数越多,原子半径越大,原子核对最外层电子的引力越小,越易失电子,元素的金属性越强,非金属性越弱。【素能应用】典例1同周期的A、B、C三元素,其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是:HAO4>H2BO4>H3CO4,则下列判断错误的是(

)A.原子半径:A>B>CB.气态氢化物稳定性:HA>H2B>CH3C.非金属性:A>B>CD.阴离子还原性:C3->B2->A-答案

A解析

同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,同周期的A、B、C三元素,其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是HAO4>H2BO4>H3CO4,则非金属性:A>B>C,原子序数:A>B>C,结合元素周期律的递变规律进行判断。同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,原子序数:A>B>C,则原子半径:A<B<C,故A错误;非金属性:A>B>C,非金属性越强,对应氢化物的稳定性越强,气态氢化物稳定性:HA>H2B>CH3,故B、C正确;元素非金属性越强,对应单质的氧化性越强,阴离子的还原性越弱,非金属性:A>B>C,则阴离子还原性:C3->B2->A-,故D正确。方法规律解答元素性质的变化规律题目的一般思路(1)首先判断所给元素的相对位置,是同周期还是同主族。(2)然后根据元素周期律得出相应的结论。(3)最后考虑应用一般规律解答的对象是否有特殊性。变式训练1短周期主族元素甲~戊在元素周期表中的相对位置如表所示,下面判断正确的是(

)A.原子半径:丙<丁<戊B.金属性:甲>丙C.最高价氧化物对应水化物的碱性:丙>丁>戊D.最外层电子数:甲>乙甲乙

丙丁戊答案

C解析

同周期元素原子半径从左至右是依次减小的(稀有气体元素原子除外),故A项错误;同主族元素的金属性自上而下是逐渐增强的,故B项错误;同周期元素的金属性从左至右逐渐减弱,故最高价氧化物的水化物的碱性也逐渐减弱,C项正确;同周期元素的最外层电子数从左至右逐渐增多,故D项错误。探究二原子或离子半径的大小比较【问题探究】

我们生活在化学世界中,某些元素在人体的细胞、组织和体液中大量富集,如大脑中含有丰富的Na、Mg、K,骨筋和骨组织中含有丰富的Li、Mg、K等。1.Li、Na、Mg、K原子半径大小关系是什么?提示

原子半径:Li<Mg<Na<K。2.Li、Na、Mg、K元素的金属性强弱顺序是什么?提示

K>Na>Li>Mg。3.根据原子半径变化的规律,原子半径最大的元素在元素周期表的左下角,原子半径最小的元素在元素周期表的右上角,对吗?提示

不对。原子半径最大的元素在元素周期表的左下角,原子半径最小的在元素周期表的左上角(氢原子半径最小)。【深化拓展】1.粒子半径大小的比较——“四同”规律2.“三看”法比较简单粒子的半径大小“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。“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。“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。【素能应用】典例2下列微粒半径大小比较正确的是(

)A.Na+<Mg2+<Al3+<O2-B.S2->Cl->Na+>Al3+C.Na<Mg<Al<SD.Cs<Rb<K<Na答案

B解析

4种离子核外电子数相同,随着核电荷数增大,离子半径依次减小,即Al3+<Mg2+<Na+<O2-,故A项错误;Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小,故C项错误;Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同,电子层数依次增多,原子半径依次增大,故D项错误;因S2-、Cl-比Na+、Al3+多一个电子层,则S2-、Cl-的半径比Na+、Al3+的大,而S2-、Cl-和Na+、Al3+也分别适用“序小径大”的原则,则微粒半径:S2->Cl->Na+>Al3+,故B项正确。变式训练2A、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。下列判断正确的是(

)A.原子序数由大到小的顺序是C>A>BB.原子半径由大到小的顺序是r(B)>r(A)>r(C)C.离子半径由小到大的顺序是r(C-)<r(B2+)<r(A2-)D.原子最外层电子数由多到少的顺序是B>A>C答案

B解析

由题意可知,A、B、C分别为S元素、Mg元素、F元素。A项中原子序数由大到小的顺序应为A>B>C;C项中离子半径由小到大的顺序应为r(B2+)<r(C-)<r(A2-);D项中最外层电子数由多到少的顺序应为C>A>B。

素养脉络

随堂检测1.以氧化铝为原料制取氢氧化铝,最好的方法是(

)A.将氧化铝溶于水B.将氧化铝先溶于盐酸中,之后滴加氨水C.将氧化铝溶于盐酸中,之后滴加氢氧化钠溶液D.将氧化铝溶于氢氧化钾答案

B解析

由氧化铝制取氢氧化铝