高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 元素周期表的应用说课课件ppt

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基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.以ⅠA族和ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系,学会运用证据推理与模型认知的核心素养解决实际问题。2.从宏观辨识与微观探析的视角学习金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。3.能设计实验探究同主族元素的非金属性、金属性强弱,培养科学探究与创新意识。
[知识铺垫]1.钾与水反应比钠与水反应要剧烈,钾元素的原子失电子能力比钠元素原子失电子能力　　。2.氯气可以与溴化钠溶液发生氧化还原反应,说明氯气的氧化性　　　　溴,说明氯原子得电子能力　　　　溴原子。3.同一主族元素自上而下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,元素的原子得电子能力逐渐　　　　,失电子能力逐渐　　　　。
[必备知识]一、同主族元素原子结构和元素性质的递变关系1.碱金属元素原子结构和性质的相似性与递变性(1)结构和性质的相似性。
(2)结构和性质的递变性。
2.卤族元素的相似性与递变性(1)结构和性质的相似性。
(3)卤素单质间的置换反应。
2NaBr+Cl2 ====2NaCl+Br2
2KI+Cl2 ==== 2KCl+I2
2KI+Br2 ==== 2KBr+I2
3.同主族元素性质与原子结构的关系
二、预测元素及其化合物的性质1.硅元素的单质及其化合物硅、二氧化硅(SiO2)、硅酸(H2SiO3)、硅酸钠(Na2SiO3)等。2.硅及其化合物的性质
三、元素周期表的应用1.元素周期表是研究化学的重要工具,可为研究物质结构、发现新元素、合成新物质、寻找新材料提供许多有价值的指导。2.寻找新材料
【微思考1】从原子结构角度分析,决定元素性质的因素有哪些?  【微思考2】已知HF是弱酸,酸性HCl>HF,能否说明非金属性Cl>F?   
提示 元素的性质取决于原子核对最外层电子的吸引力。核电荷数越大、原子半径越小,原子核对最外层电子的吸引力越大,越难失电子,越易得电子,即元素的非金属性越强,金属性越弱。
提示 不能。不能依据氢化物水溶液的酸性强弱判断相应元素的非金属性强弱,应该依据氢化物的稳定性、还原性或生成氢化物的难易程度判断元素的非金属性强弱。
【微思考3】卤族元素单质(F2除外)在反应中只能得到电子表现氧化性吗? 
提示 不是。卤族元素单质的化合价为0价,处于中间价态,化合价既能升高又能降低,因此卤族元素单质(F2除外)既有氧化性又有还原性。
[自我检测]判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱。(　　)2.因为Na比K容易失去电子,所以Na比K的还原性强。(　　)3.同一主族元素从上往下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。(　　)4.处于金属和非金属分界线附近的元素常用作催化剂材料。(　　)5.碱金属元素的最外层电子数相同,随电子层数逐渐增多,失电子能力逐渐增强,所以与水反应的剧烈程度增强。(　　)6.碱金属元素随核电荷数的增大,单质的熔点降低。(　　)
[问题探究]某同学为了探究同主族元素性质的递变规律,自己设计了一套实验方案并进行实验,同时记录了有关的实验现象。现在请你帮助该同学整理并完成实验报告。【实验目的】探究同一主族元素性质的递变规律。【实验仪器及药品】试管、胶头滴管、新制氯水、新制溴水、溴化钠溶液、碘化钠溶液、四氯化碳。
(1)写出上述两个实验中发生反应的离子方程式。  
提示 ①Cl2+2Br- ══ Br2+2Cl-;②Br2+2I- ══ I2+2Br-。
(2)通过上述两个反应说明涉及的卤素单质的氧化性强弱顺序是什么?  (3)根据上述实验的现象,你能得到什么结论?  (4)由于氟单质过于活泼,所以很难设计出一个简单的实验来验证其氧化性的强弱。试列举两项事实说明氟的非金属性比氯强。  
提示 实验证明氧化性:Cl2>Br2>I2。
提示 根据实验现象可知,同一主族元素,各元素最外层电子数相同,但从上到下,电子层数依次增多,原子半径依次增大,原子得电子能力逐渐减弱。
提示 HF的稳定性比HCl强;F2能置换出水中的氧,而Cl2不能置换出水中的氧(或其他合理答案)。
[深化拓展]1.同主族元素从上到下性质的递变规律
2.常见卤族元素的性质(1)常见卤素单质的物理性质。
(2)卤族元素的化学性质。
(3)卤族元素的特殊性。
[应用体验]【例1】研究下表信息可直接得出的结论是(　　)
A.元素的性质随原子序数的递增而呈周期性变化B.同周期元素的非金属性随原子序数的递增而增强C.ⅦA族元素的金属性随电子层数的增加而减弱D.ⅦA族元素的非金属性随电子层数的增加而减弱
答案 D解析 题给表格中反映的是ⅦA族元素非金属性的递变规律,随着原子序数的递增,元素的非金属性逐渐减弱。
规律方法　同主族、同周期元素(稀有气体除外)性质发生递变的原因(1)同周期主族元素性质递变的主要原因。电子层数相同,随质子数增多→原子半径减小→原子核对核外电子的吸引力增强→失电子能力减弱,得电子能力增强→金属性减弱,非金属性增强。(2)同主族元素性质递变的主要原因。最外层电子数相同,随电子层数增多→原子半径增大→原子核对外层电子的吸引力减弱→失电子能力增强,得电子能力减弱→金属性增强,非金属性减弱。
变式训练1下列说法正确的是(　　)A.碱金属元素单质的熔点随原子序数递增而降低B.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数C.族序数等于其周期序数的元素一定是金属元素D.ⅦA族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
答案 A解析 碱金属元素随着原子序数的递增原子半径逐渐增大,单质的熔点逐渐降低,A项正确;同种元素的不同核素质子数相同,中子数不同,B项错误;氢元素族序数等于其周期序数,氢元素属于非金属元素,C项错误;ⅦA族元素阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱,最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,D项错误。
[问题探究]元素的性质反映了元素的原子结构,元素原子的结构决定了元素在周期表中的位置,为了验证元素“位—构—性”的关系,某学习兴趣小组对现有部分短周期元素的性质或原子结构进行了研究。
(1)元素X位于元素周期表的什么位置?  (2)元素Y与氢元素形成一种离子 ,如何检验该微粒?  
提示 X为C,碳元素位于元素周期表中第2周期ⅣA族。
(3)分析下列叙述能否说明元素Z与元素T的非金属性强弱。a.常温下Z的单质和T的单质状态不同b.Z的氢化物比T的氢化物稳定c.一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应  
提示 Z为Cl元素、T为S元素。常温下Cl2和S的单质状态不同,属于物理性质,不能说明Cl和S的非金属性强弱;HCl比H2S稳定,可说明Cl的非金属性比S的强;Cl2和S都能与NaOH溶液反应,说明Cl2和S均既有氧化性又有还原性,不能说明Cl和S的非金属性强弱。
(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是哪一种?为什么?
提示 T、X、Y、Z分别是S元素、C元素、N元素、Cl元素,四种元素最高价氧化物对应的水化物分别是H2SO4、H2CO3、HNO3、HClO4,其中只有H2CO3是弱酸且是非氧化性酸。
[深化拓展]1.有关“位—构—性”的推断先根据结构判断元素在元素周期表中的位置,然后根据元素性质的相似性和递变性预测题给元素可能的性质;也可以根据元素具有的性质确定元素在周期表中的位置,进而推断出元素原子的结构。“位—构—性”的关系如下:
2.原子结构与元素性质的关系(1)最外层电子数大于电子层数时,属于非金属元素。(2)最外层电子数小于等于电子层数时,属于金属元素(氢除外)。(3)同周期(稀有气体除外)、同主族元素,原子半径越大,越易失电子,金属性越强,对应单质的还原性越强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其离子的氧化性越弱。(4)同周期(稀有气体除外)、同主族元素,原子半径越小,越易得电子,非金属性越强,对应单质的氧化性越强,形成的氢化物越稳定,形成的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其离子的还原性越弱。
[应用体验]【例2】(2021北京第二十中学高一期末)砷(As)的原子结构示意图为 ,下列关于As的描述不正确的是(　　) A.属于第4周期元素B.属于ⅤA族元素C.属于非金属元素D.其非金属性强于氮
答案 D解析 从原子结构示意图可知,原子核外有4个电子层,最外层有5个电子,所以As是第4周期ⅤA族的元素,属于非金属元素,与N元素同主族,同主族元素从上到下,非金属性减弱,因此非金属性:N>As,故答案为D。
规律方法　元素“位—构—性”规律中的特例(1)一般原子的原子核是由质子和中子构成的,但核素氕 中无中子。(2)元素周期表中的周期一般都是从金属元素开始,但第1周期例外,第1周期是从氢元素开始的。(3)所有元素中,碳元素形成的化合物种类最多。(4)非金属单质一般不导电,但石墨导电,晶体硅是半导体。(5)非金属氧化物一般是酸性氧化物,但NO、CO等不是酸性氧化物。(6)氟元素是ⅦA族元素,只有-1价和0价,无正价;氧元素一般显-2价,在Na2O2中显-1价,在单质中显0价,在OF2中显+2价;氢元素在化合物中一般显+1价,但在NaH中显-1价。
变式训练2甲、乙、丙、丁、戊是中学化学常见的无机物,其中甲、乙均为单质,它们的转化关系如图所示(某些条件和部分产物已略去)。下列说法不正确的是(　　)A.若组成甲、乙的元素位于同一周期,则戊可能是一种弱酸B.若组成甲、乙的元素位于同一主族,则戊可能是一种弱酸C.若甲为短周期中原子半径最大的主族元素形成的单质,且戊为碱,则丙只能为Na2O2D.若丙、丁混合生成白烟,且丙为18电子分子,丁为10电子分子,则乙的水溶液可能具有漂白作用
答案 C解析 若组成甲、乙的元素位于同一周期,则甲、乙可以是C和O2,戊是碳酸,A正确。若组成甲、乙的元素位于同一主族,则甲、乙可以是S和O2,戊是亚硫酸,B正确。若甲为短周期中原子半径最大的主族元素形成的单质,甲应是钠,则丙可以是Na2O也可以是Na2O2,C错。生成白烟是挥发性酸和NH3反应的特征现象,结合所含的电子数目可确定丙为HCl,则乙可能为氯气,D项正确。
学以致用•随堂检测全达标
1.钙元素位于第4周期ⅡA族,下列关于此元素的叙述不正确的是(　　)A.原子半径比钾的原子半径小B.氯化物易溶于水C.原子半径比镁的原子半径小D.碳酸盐难溶于水
答案 C解析 钙元素位于第4周期ⅡA族,结合元素性质的递变规律及元素化合物的性质可知,A、B、D项正确。
2.(2021北京昌平区高一期末)下列事实不能用元素周期律解释的是(　　)A.非金属性:SNH3C.酸性:HCl>H2SD.还原性:K>Na
答案 C解析 同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,因此非金属性:SNH3,能用元素周期律解释,故B不符合题意;同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,因此酸性:HClO4>H2SO4,而酸性:HCl>H2S不能用元素周期律解释,故C符合题意;同主族元素从上到下金属性逐渐增强,因此还原性:K>Na,能用元素周期律解释,故D不符合题意。
3.下列有关元素的性质及其递变规律正确的是(　　)A.第2周期元素从左到右,最高正价从+1递增到+7B.同一主族的元素,原子半径越大,越容易失去电子,其单质的氧化性越强C.最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期D.碱金属元素是指ⅠA族的所有元素
答案 C解析 F不显正价,A项错误;元素越容易失去电子被氧化,还原性越强,B项错误;第1周期元素仅有一层电子,第3~7周期元素原子最外层电子数一定小于次外层电子数,C项正确;ⅠA族中氢元素不属于碱金属,D项错误。
4.(2022全国高一同步练习)如图是部分短周期元素的主要化合价与原子序数的关系,下列说法正确的是(　　)
A.最高正化合价:X>Z>YB.简单氢化物的沸点:XZD.R和Z二者最高价氧化物对应的水化物在水中不能发生反应
答案 C解析 由题图可知X为氧元素,Y为钠元素,Z为铝元素,W为硫元素,R为氯元素。氧元素一般不显正价,A错误;常温下,H2O为液体,H2S为气体,可知H2O比H2S沸点高,B错误;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性就越强,故NaOH>Al(OH)3,C正确;R和Z二者最高价氧化物对应的水化物分别为高氯酸和氢氧化铝,二者可发生中和反应,D错误。
5.为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱,某学生设计了如图所示的装置,一次实验即可达到实验目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答:
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液,分液漏斗所盛试剂应为　　　　。(2)装置B所盛的试剂是　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　。(3)装置C所盛的试剂是　　　　　　　,C中反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　。(4)由此得到的结论是酸性:　　　　>　　　　>　　　　　　　　。