高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 元素周期表的应用第1课时导学案

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第3节　元素周期表的应用
第1课时　认识同周期元素性质的递变规律
自主学习
一、第3周期元素原子得失电子能力比较
1．钠、镁、铝三种元素失电子能力的比较
(1)①置换氢气。
与水反应：Na>Mg，与酸反应：Mg>Al
②镁、铝氢氧化物性质的比较(用化学方程式表示)。
a．MgCl2溶液中加入NaOH溶液：
MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl。
b．AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液：
AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl；
Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]；
离子方程式：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]__－。
Al(OH)3具有两性，既能与碱反应，也能与酸反应，如与盐酸反应：Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O；
离子方程式：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
结论：碱性强弱顺序为Mg(OH)2＞Al(OH)3。
(2)钠、镁、铝失电子能力的比较
钠、镁、铝失电子能力由强到弱的顺序依次为Na＞Mg＞Al。
2．硅、磷、硫、氯四种元素原子得电子能力的比较

二、同周期元素得失电子能力的递变规律
　同周期从左到右，元素原子的得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱。

1．判断下列说法是否正确：
(1)熔点、硬度：Al>Na，故金属性：Na>Al。(　×　)
提示：金属的活泼性与熔点和硬度没有必然联系。
(2)金属原子失电子越多，还原性越强。 (　×　)
提示：金属原子失电子越容易，则还原性越强。
(3)PH3的稳定性比SiH4强。(　√　)
提示：同一周期，元素的非金属性逐渐增强，故稳定性PH3＞SiH4。
(4)同一周期元素的原子，半径越小越容易失去电子。 (　×　)
提示：同一周期元素的原子，半径越小越容易得到电子。
(5)第3周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。(　×　)
提示：第3周期非金属元素最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强。

2．教材中“硫酸是一种强酸”，则能否由H2SO4的酸性大于HClO的酸性，可推断S的非金属性大于Cl的非金属性？
提示：不能。因为HClO不是Cl元素最高价氧化物对应的水化物，无法判断两者的非金属性强弱。

3．铁在氯气中燃烧生成FeCl3，铁粉与硫粉反应生成FeS，请从原子结构角度解释原因。

提示：由于S和Cl位于同一周期，电子层数相同，原子半径r(Cl)＜r(S)，因此Cl的得电子能力强于S，因此Cl2的氧化性强于S。
合作探究
同周期主族元素性质递变规律

材料：在首都天安门广场，屹立着用汉白玉雕成的人民英雄纪念碑。故宫里的许多栏杆，也是用汉白玉雕成的，汉白玉是大理石的一种。在这些洁白如玉的石头里，还住着一种金属，就是钙。
同周期元素性质的验证
　(1)结合元素周期表，分析钾、钙的原子半径和失电子能力强弱。
提示：钾的原子半径大于钙，失电子能力强于钙。
　(2)钙的性质和钠比，哪个活泼？写出钙和水反应的化学方程式。
提示：钙活泼，Ca＋2H2O===Ca(OH)2＋H2↑。
同周期元素性质的递变

(1)如图甲、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；反应的离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。
乙中开始产生白色沉淀，随后溶解；反应的离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。
(2)通过甲、乙、丙三个实验，试归纳同一周期主族元素的原子结构与元素最高价氧化物对应水化物的酸碱性之间的变化规律。
提示：同一周期主族元素从左到右，随着原子序数的增大，元素最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强。

同周期元素性质的递变规律
项目
同周期(从左到右)
原子半径
逐渐减小
主要化合价
+1→+7(O、F除外),-4→-1
元素原子失电子能力
逐渐减弱
元素原子得电子能力
逐渐增强
单质
氧化性
逐渐增强
还原性
逐渐减弱
离子
阳离子的
氧化性
逐渐增强
阴离子的
还原性
逐渐减弱
气态氢化物
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
酸性
逐渐增强
碱性
逐渐减弱
　　　思考讨论:
(1)“同一周期非金属元素对应氧化物水化物的酸性从左到右依次增强”的说法正确吗？为什么？
提示：不正确。同一周期，随着原子序数的递增，非金属元素最高价氧化物对应的水化物(即最高价含氧酸)酸性逐渐增强，但低价含氧酸(如HClO)不符合此规律。
(2)教材中“氢氧化铝既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，表现出两性”，则在AlCl3溶液中逐渐滴加NaOH溶液，会观察到什么现象？写出反应的化学方程式。
提示：现象为出现白色胶状沉淀，沉淀量随NaOH溶液的滴加而逐渐增大到最大值，然后沉淀量会逐渐减少，最后消失。反应的化学方程式为
AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl
Al(OH)3＋ NaOH===Na[Al(OH)4]。

【典例】同一短周期三种元素X、Y、Z，已知其气态氢化物分别是HX、H2Y、ZH3，则下列判断错误的是(　　)
A．热稳定性：HX>H2Y>ZH3
B．还原性：HX>H2Y>ZH3
C．酸性：H3ZO4Z
　　　　　　【思维建模】解此类题的常用思路为

解析:选B。同一短周期三种元素X、Y、Z，其气态氢化物分别是HX、H2Y、ZH3，则在元素周期表中从左到右依次为Z、Y、X。因为同周期从左到右元素非金属性增强，所以非金属性：X>Y>Z；非金属性越强，气态氢化物越稳定，故热稳定性：HX>H2Y>ZH3；非金属性越强，气态氢化物越不易失电子，还原性越弱，故还原性：HXN。
(2)某兴趣小组同学做了如图实验：

实验中能观察到什么现象？能否通过该实验证明氯的非金属性比硫强呢？(关键能力——分析与推测)
提示：试管内有浅黄色沉淀生成；能，由于Cl2置换出了单质硫，说明Cl2的氧化性大于S，即氯的非金属性比硫强。
　　　　　　【易错警示】
(1)不能根据得电子的多少来判断非金属性强弱。
(2)不能根据气态氢化物水溶液的酸性强弱判断非金属性强弱。
(3)必须是最高价氧化物对应的水化物酸性比较才能说明非金属性强弱。

1．下列有关叙述：
①非金属单质M能从N的化合物中置换出非金属单质N；
②M原子比N原子容易得到电子；
③单质M跟H2反应比N跟H2反应容易得多；
④气态氢化物水溶液的酸性HmM＞HnN；
⑤氧化物对应水化物的酸性HmMOx>HnNOy；
⑥熔点M>N，
能说明M比N的非金属性强的是(　　)
A．①②③　　　　　　　 B．②⑤
C．①②③④⑤ D．全部
解析:选A。根据非金属单质间的置换反应可推断M比N的非金属性强，故①正确；根据得电子的难易程度可以推断M比N的非金属性强，故②正确；根据单质与H2反应的难易程度可以推断M比N的非金属性强，故③正确；根据气态氢化物水溶液的酸性不能推断M、N的非金属性强弱，故④错误；如果不是最高价氧化物对应水化物的酸性则不能推断M、N的非金属性强弱，故⑤错误；熔点属于物理性质，其高低与化学性质无关，故⑥错误。
2．下列顺序排列错误的是(　　)
A．原子半径：OHCl
C．酸性：H3PO4Al(OH)3
解析:选B。A项，O的电子层数比S的少，半径比S小，S与Na的电子层数相同，Na核电荷数较小，半径较大；P、S、Cl同周期，原子序数依次增大，氢化物稳定性依次增强；最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强；Na、Mg、Al同周期，原子序数依次增大，最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱。
　　　补偿训练:
根据原子结构及元素周期律的知识，下列推断正确的是(　　)
A．ⅠA族元素的金属性比ⅡA族元素的金属性强
B．ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C．第2周期元素从左到右，最高正化合价从＋1递增到＋7
D．第3周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强
解析:选B。比较元素性质时没有指明同周期，A不正确；同周期元素的金属性从左到右逐渐减弱，故ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素，B项正确；第2周期元素中，O元素无＋6价、F元素没有正价，则第2周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到＋5，C不正确；没有指明最高价含氧酸的酸性，D不正确。

　为探究Na、Mg、Al的活动性顺序，某课外小组同学进行了如下实验：

他们记录的实验现象有：

请帮助该小组同学补充下列实验报告中的内容。
(1)在表中填写与实验步骤相对应的实验现象的序号：
实验步骤
1
2
3
4
实验现象




(2)写出钠与水反应的化学方程式：___________________________。
(3)实验结论是_________________________________。
(4)用原子结构理论对上述实验结论进行解释，同周期主族元素从左至右，原子的电子层数相同，核电荷数逐渐增多，原子半径逐渐__________，原子核对电子的吸引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，因此__________逐渐减弱。
解析:(1)金属钠、镁、铝位于同一周期，按照从左到右的顺序失电子能力逐渐减小，与水及酸反应置换出氢气的程度越来越难。所以，1对应的现象为②，2对应的现象为④，3对应的现象为①，4对应的现象为③。
(2)钠与水反应生成氢氧化钠与氢气，反应的化学方程式为
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(3)根据金属和酸以及水反应的剧烈程度，可以知道金属活动性顺序为Na>Mg>Al，即实验结论是Na、Mg、Al金属性逐渐减弱。
(4)同周期主族元素从左到右核电荷数逐渐增多，原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的吸引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱。
答案：(1)②　④ 　①　③
(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　(3)Na、Mg、Al金属性逐渐减弱　(4)减小　金属性
课堂测评
1．(水平1)下列气态氢化物中稳定性由强到弱的顺序正确的是(　　)
A．CH4>NH3>H2O>HF
B．SiH4>PH3>H2S>HCl
C．HF>H2O>NH3>PH3
D．NH3>PH3>H2S>HBr
解析:选C。元素的非金属性：F>O>N>C，所以气态氢化物的稳定性：CH4Si，所以气态氢化物的稳定性：SiH4P，所以气态氢化物的稳定性：HF>H2O>NH3>PH3，C正确；元素的非金属性：N>Br>S>P，所以气态氢化物的稳定性：NH3>HBr>H2S>PH3，D错误。
2．(水平1)下列关于第3周期元素的相关内容叙述不正确的是(　　)
A．S2－、Cl－、K＋、Ca2＋的离子半径依次减小
B．P、S、Cl最高正价依次升高，对应的气态氢化物的稳定性依次增强
C．第3周期ⅦA族元素的原子半径最大
D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱
解析:选C。S2－、Cl－、K＋、Ca2＋核外电子排布相同，随原子序数递增离子半径逐渐减小；P、S、Cl的最高正价分别为＋5、＋6、＋7，依次升高，由于P、S、Cl的得电子能力依次增强，其所对应的气态氢化物稳定性也依次增强；除稀有气体外，第3周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，因此这一周期ⅦA族元素的原子半径最小；因Na、Mg、Al的失电子能力依次减弱，则它们的氢氧化物的碱性依次减弱。
3．(水平2)砷盐是有毒的物质，多由药物生产过程所使用的无机试剂引入。因此在多种药物中要求检查，常采用古蔡法检查药物中微量的砷盐，其中应用的一种重要器材为溴化汞试纸，已知33As、35Br位于同一周期。下列关系正确的是(　　)
A．原子半径：AsHBr
C．还原性：As3－>Br－
D．酸性：H3AsO4>HBrO4
解析:选C。同周期元素(稀有气体元素除外)，从左向右原子半径依次减小，Br的原子半径小于As的原子半径，A错误；同周期元素，从左向右，非金属性依次增强，气态氢化物的稳定性依次增强，AsH3的稳定性小于HBr，B错误；阴离子的还原性与元素非金属性相反，所以As3－、Br－的还原性逐渐减弱，C项正确；非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，H3AsO4的酸性弱于HBrO4，D错误。
　　　补偿训练:
能证明Al的金属性比Mg弱的实验事实是(　　)
A．Al的导电性比Mg强
B．Al的原子半径比Mg小
C．Al(OH)3能溶于NaOH溶液，而Mg(OH)2则不能
D．Mg(OH)2的溶解度比Al(OH)3的溶解度略大
解析:选C。元素的金属性是指元素原子的失电子能力。金属的导电性、溶解度与元素的金属性强弱无关；原子半径大小不能作为判断元素金属性强弱的依据。
4．(水平2)A、B、C、D四种元素的原子序数均小于18，其原子最外层电子数依次为1、4、6、7。已知B原子核外次外层电子数为2；A、C原子的核外次外层电子数为8；D元素的最高价氧化物对应的水化物是已知含氧酸中最强的酸。则：
(1)A、B、C、D分别是__________、__________、__________、__________(写元素符号)。
(2)A的离子结构示意图为__________，C的原子结构示意图为__________。
(3)A、C、D原子半径由大到小的顺序是_______________________________。
(4)C的低价氧化物与D单质等体积混合后通入品红溶液中，品红不褪色，原因是________________________________(用化学方程式表示)。
(5)C、D的气态氢化物稳定性由强到弱的顺序为________________________。
解析:A、B、C、D为短周期元素，分别位于ⅠA、ⅣA、ⅥA和ⅦA族。B原子核外次外层有2个电子，最外层有4个电子，B 为碳元素。A、C原子核外次外层有8个电子、最外层电子数分别是1、6，分别是钠元素和硫元素，D原子最外层电子数为7，元素最高价氧化物对应水化物是已知酸性最强的含氧酸，则D是氯元素。
答案：(1)Na　C　S　Cl　(2)　
(3)r(Na)＞r(S)＞r(Cl)
(4)SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl　(5)HCl>H2S