元素周期律 【知識建構(gòu)+拓展延伸】高一化學(xué) （人教版2019必修第一冊）

第二節(jié)元素周期律第1課時第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律21本節(jié)重點本節(jié)難點1～18號元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律通過對堿金屬元素、鹵素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究，我們已經(jīng)知道元素周期表中同主族元素的性質(zhì)有著相似性和遞變性。那么，周期表中同周期元素的性質(zhì)有什么變化規(guī)律呢？01020304050607原子結(jié)構(gòu)核電荷數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)從上到下電子層數(shù)增多原子半徑增大原子核對最外層電子的引力減弱失電子能力增強(qiáng)得電子能力減弱金屬性增強(qiáng)非金屬性減弱相同知識回顧：原子結(jié)構(gòu)解釋同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律請同學(xué)們觀察表4-5，思考并討論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的核外電子排布、原子半徑和化合價各呈現(xiàn)什么規(guī)律性的變化？12345678原子最外層電子排布變化規(guī)律1～18號元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律周期序號原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)結(jié)論第一周期1→211→2同周期由左向右元素的原子最外層電子數(shù)逐漸增加(1→8)第二周期3→10第三周期11→18規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的____________________________1→81→8核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化23123456789101112131415161718最外層電子數(shù)原子序數(shù)周期序號原子序數(shù)原子半徑(nm)結(jié)論第一周期1→2……同周期由左向右元素的_________________(不包括稀有氣體)第二周期3→90.152→0.071_______第三周期11→170.186→0.099_______規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子____________________大→小大→小原子半徑逐漸減小半徑呈現(xiàn)周期性變化原子半徑的變化規(guī)律(稀有氣體除外)1～18號元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律0.040.060.080.10.120.140.160.18123456789101112131415161718原子半徑\nm原子序數(shù)問題1：為什么同周期元素的原子半徑會隨著原子序數(shù)的遞增而逐漸減小呢？原子結(jié)構(gòu)核電荷數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)核電荷數(shù)增多原子半徑減小相同問題2：電子層數(shù)多的元素原子半徑一定大于電子層數(shù)少的元素嗎？不一定，如第二周期的Li比第三周期的S、Cl等原子半徑大。請同學(xué)們思考下列問題并回答：+1+223456789101112131415161718元素化合價原子序數(shù)-4-1+5+6+7+3+4周期序號原子序數(shù)主要化合價結(jié)論第一周期1→2＋1→0①同周期由左向右元素的_________________(＋1→＋7，O和F無最高正價)；②元素的最低負(fù)價由____________價逐漸升高至_____________價；最高正價＋|最低負(fù)價|＝8第二周期3→9最高價________(不含O、F)最低價________規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的_________________________＋1→＋5－4→－1最高正價逐漸升高ⅣA族的－4ⅦA族的－1主要化合價呈現(xiàn)周期性變化元素的主要化合價1～18號元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律1(1)最高正價＝主族的序號＝最外層電子數(shù)(O、F除外)(2)最低負(fù)價＝最高正價－8(H、O、F除外)(3)H最高價為＋1，最低價為－1；O最低價為－2；F無正化合價，最低價為－1氫化物及其最高價含氧酸的關(guān)系

ⅣAⅤAⅥAⅦA氫化物RH4RH3H2RHR最高價氧化物對應(yīng)的水化物H2RO3或H4RO4H3RO4或HRO3H2RO4HRO4總結(jié)1～18號元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律主族元素主要化合價的確定方法通過上面的討論我們知道，隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的核外電子排布、原子半徑和化合價都呈現(xiàn)周期性的變化。那么，元素的金屬性和非金屬性是否也隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化呢？問題討論：根據(jù)第三周期元素原子的核外電子排布規(guī)律，你能推測出該周期元素金屬性和非金屬性的變化規(guī)律嗎?實驗探究——第三周期元素性質(zhì)的遞變同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律第三周期元素電子層數(shù)_____，由左向右元素的原子最外層電子數(shù)_________，原子半徑依次_____，失電子的能力依次_____，得電子的能力依次_____，相同逐漸增加減小減弱增強(qiáng)減弱增強(qiáng)預(yù)測它們的金屬性依次_____，非金屬性依次_____。實驗探究——第三周期元素性質(zhì)的遞變同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律實驗比較：實驗一：取一小段鎂條，用砂紙除去表面的氧化膜，放到試管中。向試管中加入2mL水，并滴入2滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象。過一會兒，加熱試管至液體沸騰，觀察現(xiàn)象。與鈉和水的反應(yīng)相比，鎂和水的反應(yīng)難易程度如何?生成了什么物質(zhì)?實驗二：向試管中加入2mL1mol/LAlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再產(chǎn)生白色絮狀A(yù)l(OH)3沉淀為止。將Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管中，向一支試管中滴加2mol/L鹽酸，向另一支試管中滴加2mol/LNaOH溶液。邊滴加邊振蕩，觀察現(xiàn)象。用2mL1mol/LMgCl2溶液代替AlCl3溶液做上述實驗，觀察現(xiàn)象，并進(jìn)行比較。同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律鈉、鎂、鋁元素金屬性的遞變規(guī)律原理：鈉、鎂元素金屬性強(qiáng)弱的實驗探究金屬與水反應(yīng)置換出H2的難易?，F(xiàn)象：加熱前，鎂條表面附著了少量無色氣泡，加熱至沸騰后，有較多的無色氣泡冒出，滴加酚酞溶液變?yōu)開____色。結(jié)論：粉紅冷水>鎂與_______幾乎不反應(yīng)，能與熱水反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________。結(jié)合前面所學(xué)鈉與水的反應(yīng)，可得出金屬性：Na___Mg。同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律鈉、鎂、鋁元素金屬性的遞變規(guī)律鎂、鋁元素金屬性強(qiáng)弱的實驗探究原理：最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱現(xiàn)象：結(jié)論：沉淀溶解情況沉淀________沉淀________沉淀_____沉淀_______相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________________________________________________

逐漸溶解逐漸溶解溶解不溶解Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH===NaAlO22H2OMg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O>金屬性：Mg___Al同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律鈉、鎂、鋁元素金屬性的遞變規(guī)律鈉、鎂、鋁的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性Al(OH)3在酸或強(qiáng)堿溶液中都能溶解，表明它既能與酸發(fā)生反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿溶液發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)的離子方程式分別如下:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

Al(OH)3+OH-=AlO-2+2H2O鈉、鎂、鋁是金屬元素，都能形成氫氧化物。NaOH是強(qiáng)堿，Mg(OH)2是中強(qiáng)堿，而Al(OH)3是兩性氫氧化物。這說明鋁雖是金屬，但已表現(xiàn)出一定的非金屬性。結(jié)論：元素金屬性：Na>Mg

>Al你能依據(jù)第三周期元素金屬性的研究方法繼續(xù)研究第三周期元素非金屬性的遞變規(guī)律嗎？判斷元素非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律非金屬元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物——最高價含氧酸的酸性強(qiáng)弱。判斷依據(jù)一非金屬單質(zhì)與氫氣反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物的難易程度及氫化物的穩(wěn)定性。判斷依據(jù)二同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律信息獲?。悍墙饘僭豐iPSCl最高價氧化物對應(yīng)的水化物(含氧酸)的酸性強(qiáng)弱H2SiO3

(硅酸)弱酸H3PO4

(磷酸)

中強(qiáng)酸H2SO4

(硫酸)

強(qiáng)酸HClO4

(高氯酸)

強(qiáng)酸(酸性比H2SO4強(qiáng))硅、磷、硫、氯是非金屬元素，其最高價氧化物對應(yīng)的水化物(含氧酸)的酸性強(qiáng)弱如下表。判斷元素非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)H2SiO3＜H3PO4

＜H2SO4

＜HClO4硅、磷、硫、氯的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性非金屬性：Si＜P＜S＜Cl元素單質(zhì)與氫氣化合的難易氫化物穩(wěn)定性P磷蒸氣與氫氣能反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物——磷化氫(PH3)S硫在加熱時能與氫氣反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物——硫化氫(H2S)硫化氫在較高溫度時可以分解Cl氯氣與氫氣能在光照或點燃的條件下反應(yīng)生成穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物——氯化氫氯化氫是穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律信息獲?。号袛嘣胤墙饘傩詮?qiáng)弱的依據(jù)磷

＜硫

＜氯氣硅、磷、硫、氯與氫氣化合的難易及氫化物穩(wěn)定性穩(wěn)定性:

H2S＜HCl非金屬性：Si＜P＜S＜Cl金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律結(jié)論NaMgAlSiPSCl減弱增強(qiáng)同一周期從左到右，元素金屬性逐漸_____，非金屬性逐漸_____。同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律從原子結(jié)構(gòu)角度解釋同周期元素從左至右金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)的原因。同一周期電子層數(shù)相同，從左至右隨核電荷數(shù)增加，原子半徑逐漸減小，原子核對最外層電子吸引力逐漸增強(qiáng)，失電子能力逐漸減弱，金屬性逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸增強(qiáng)。同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律元素周期律內(nèi)容：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。實質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性變化是原子的______________的周期性變化的必然結(jié)果。核外電子排布總結(jié)：原子半徑逐漸減小同一周期元素電子層數(shù)相同從左到右核電荷數(shù)增多失電子能力逐漸減弱得電子能力逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸減弱非金屬性逐漸增強(qiáng)【例1】在第三周期元素中，除稀有氣體元素外：1.原子半徑最小的元素是_____(填元素符號，下同)。2.金屬性最強(qiáng)的元素是_____。3.最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性最強(qiáng)的是________(填化學(xué)式，下同)。4.最不穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物是______。5.最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性最強(qiáng)的是_______。6.氧化物中具有兩性的是_______。ClNaHClO4SiH4NaOHAl2O3目前已知最重的元素——118號元素118號元素被命名為oganesson，元素符號為Og，其半衰期只有12毫秒。該元素是由俄羅斯科學(xué)家與美國科學(xué)家合作發(fā)現(xiàn)，名字是為了紀(jì)念核物理學(xué)家尤里·奧加涅相教授(ProfessorYuriOganessian)在發(fā)現(xiàn)新元素方面所作出的貢獻(xiàn)。1.除第一周期外，下列關(guān)于同周期主族元素的變化規(guī)律的敘述中不正確的是()A.從左到右，原子半徑逐漸減小B.從左到右，單質(zhì)的氧化性逐漸減弱，還原性逐漸增強(qiáng)C.從左到右，元素最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強(qiáng)D.從左到右，元素最高正化合價從＋1遞變到＋7(氧、氟除外)，最低負(fù)化合價從－4遞變到－1B2.下圖表示1～18號元素原子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)隨核電荷數(shù)遞增的變化。該圖中縱坐標(biāo)表示()A.電子層數(shù) B.最外層電子數(shù)

C.最高化合價 D.原子半徑B3.同周期的X、Y、Z三種元素，已知它們的最高價氧化物對應(yīng)水化物是HXO4、H2YO4、H3ZO4，則下列判斷正確的是()A.最高價含氧酸的酸性：H3ZO4>H2YO4>HXO4B.非金屬性：X>Y>ZC.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性按X、Y、Z順序逐漸增強(qiáng)D.元素的最低負(fù)化合價的絕對值按X、Y、Z順序逐漸減小B4.某主族元素的最高正價與最低負(fù)價的代數(shù)和為4，則該元素原子的最外層電子數(shù)為()A.4 B.5 C.6 D.7C5.元素周期表是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，它隱含著許多信息和規(guī)律。下表所列是七種短周期的原子半徑及主要化合價(已知鈹?shù)脑影霃綖?.089nm)。元素代號ABCDEFG原子半徑/nm0.0370.1600.1430.1020.0990.0740.075主要化合價＋1＋2＋3＋6、－2＋7、－1－2＋5、－3