高中化学新教材同步必修第一册 第四章 第二节 第一课时　元素性质的周期性变化规律(同步讲义)

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第二节　元素周期律第1课时　元素性质的周期性变化规律[核心素养发展目标]　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。一、1～18号元素性质的周期性变化规律观察教材表4－5，完成下列表格1．原子最外层电子排布变化规律2.原子半径的变化规律(稀有气体除外)3．元素的主要化合价(1)第二周期元素从左至右，最高正价从＋1递增到＋7(　　)(2)原子半径最小的元素是氢元素(　　)(3)同周期元素最外层电子数都是从1递增到8(　　)(4)氢元素除了有＋1价外，也可以有－1价，如NaH(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√1．(1)同周期元素随核电荷数增加原子半径逐渐减小的原因是什么？(2)电子层数多的元素原子半径一定大于电子层数少的元素吗？提示　(1)同周期元素电子层数相同，核电荷数增多，即原子核所带正电荷增多，原子核对核外电子吸引力增大，原子半径减小。(2)不一定，如第二周期的Li比第三周期的S、Cl等原子半径大。2．34号元素硒(Se)被国内外医药界和营养学界尊称为“生命的火种”，享有“长寿元素”“抗癌之王”“心脏守护神”“天然解毒剂”等美誉，其原子结构示意图为。(1)推断该元素在周期表中的位置：第四周期ⅥA族。(2)按要求写化学式：①气态氢化物为H2Se；②最高价氧化物对应的水化物为H2SeO4。(3)推测35Br的最高正化合价和最低负化合价的数值分别是＋7、－1，原子半径的大小关系为：r(Se)>r(Br)(填“>”或“<”)。1．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；F无正化合价，最低价为－1。2．氢化物及其最高价含氧酸的关系二、同周期元素金属性和非金属性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．第三周期元素电子层数相同，由左向右元素的原子最外层电子数逐渐增加，原子半径依次减小，失电子的能力依次减弱，得电子的能力依次增强，预测它们的金属性依次减弱，非金属性依次增强。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，滴加酚酞溶液变为粉红色。④结论：镁与冷水几乎不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2Oeq \o(=====,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑。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(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，元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。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原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。(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)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(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√1．从原子结构角度解释同周期元素从左至右金属性减弱，非金属性增强的原因。提示　同一周期电子层数相同，从左至右随核电荷数增加，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子吸引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，非金属性逐渐增强。2．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，下同)。(2)金属性最强的元素是________。(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是__________(填化学式，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________。提示　(1)Cl　(2)Na　(3)HClO4　(4)SiH4 (5)NaOH　(6)Al2O31．(2019·成都实验中学检测)除第一周期外，下列关于同周期主族元素的变化规律的叙述中不正确的是(　　)A．从左到右，原子半径逐渐减小B．从左到右，单质的氧化性逐渐减弱，还原性逐渐增强C．从左到右，元素最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强D．从左到右，元素最高正化合价从＋1递变到＋7(氧、氟除外)，最低负化合价从－4递变到－1答案　B解析　同周期的主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，A项正确；单质的氧化性逐渐增强，还原性逐渐减弱，B项错误；元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，故元素最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强，C项正确；元素的最高正化合价呈现从＋1到＋7(氧、氟除外)，最低负化合价呈现从－4到－1的周期性变化，D项正确。2．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．原子半径答案　B3．(2019·河北临漳一中高一月考)同周期的X、Y、Z三种元素，已知它们的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．最高价含氧酸的酸性：H3ZO4>H2YO4>HXO4B．非金属性：X>Y>ZC．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序逐渐增强D．元素的最低负化合价的绝对值按X、Y、Z顺序逐渐减小答案　B解析　最高价氧化物对应水化物是HXO4、H2YO4、H3ZO4，则X、Y、Z元素的最高正化合价分别是＋7、＋6、＋5，故X、Y、Z元素分别处于同周期的第ⅦA、ⅥA、ⅤA族。A错，同周期主族元素的非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强。由于元素的非金属性X>Y>Z，则最高价含氧酸的酸性HXO4>H2YO4>H3ZO4；B对，由X、Y、Z元素分别处于同周期的第ⅦA、ⅥA、ⅤA族，则非金属性：X>Y>Z；C错，元素的非金属性越强，则气态氢化物的稳定性越强，故气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序逐渐减弱；D错，X、Y、Z元素的最低负化合价分别为－1、－2、－3，则其绝对值按X、Y、Z顺序逐渐增大。4．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为(　　)A．4 B．5 C．6 D．7答案　C解析　设该元素的最高正价为x，最低负价为y，则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x＋y＝4,x＋|y|＝8))　解得x＝6，y＝－2，因此该原子的最外层电子数为6。5．(2019·安徽宣城高一期末)元素周期表是学习化学的重要工具，它隐含着许多信息和规律。下表所列是七种短周期的原子半径及主要化合价(已知铍的原子半径为0.089 nm)。(1)C元素在元素周期表中的位置是第________周期________族。(2)B的原子结构示意图为______________。(3)D、E气态氢化物的稳定性强弱顺序为____________(填化学式)。(4)上述七种元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是________________(填化学式)。答案　(1)三　ⅢA　(2)　(3)HCl>H2S (4)HClO4解析　A显＋1价，原子半径小于铍，则A为H元素。结合表中原子半径和主要化合价信息推知，B～G分别为Mg、Al、S、Cl、O、N元素。(1)C是Al元素，处于元素周期表中第三周期ⅢA族。(2)B为Mg，其原子结构示意图为。(3)元素的非金属性：SZ>X>YB．纯净的X在Z2中燃烧生成XZ3C．Z的最高正价为＋6D．HW是热稳定性最强的氢化物答案　D解析　根据化合价可知，X为ⅥA族元素，Y为ⅡA族元素，Z为ⅥA族元素，W为ⅦA族元素，X的原子半径比Z大，则X为S元素，Z为O元素，X与Y的原子半径相近，应位于同周期，则Y为Mg元素，Z与W原子半径相近，则W为F元素；原子序数关系为O＜F＜Mg＜S，故A错误；X为S元素，Z为O元素，硫在氧气中燃烧只能得到SO2，故B错误；O元素没有最高正价，故C错误；F是非金属性最强的元素，则HF是稳定性最强的氢化物，故D正确。【考点】　周期性变化规律【题点】　元素推断与同周期元素性质的变化规律的综合考查8．下列递变规律不正确的是(　　)A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强B．钠、镁、铝的还原性依次减弱C．HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次升高答案　A解析　非金属性：Cl＞S＞P，元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，故A项错误；金属性：Na＞Mg＞Al，元素的金属性越强，对应的单质的还原性越强，则钠、镁、铝的还原性依次减弱，故B项正确；非金属性：Cl＞S＞P，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故C项正确；P、S、Cl三种元素原子的最外层电子数分别为5、6、7，最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，故D项正确。【考点】　周期性变化规律【题点】　同周期元素性质的变化规律9．短周期元素 W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为 21，下列关系正确的是(　　)A.W、X、Y和Z均为非金属元素B．氧化物对应水化物的酸性：Z＞WC．氢化物稳定性：WAlNaOHMg(OH)2Al(OH)3分类强碱中强碱(属于弱碱)两性氢氧化物碱性强弱NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3结论金属性：Na>Mg>AlSiPSCl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：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3结论Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强元素代号ABCDEFG原子半径/nm0.0370.1600.1430.1020.0990.0740.075主要化合价＋1＋2＋3＋6、－2＋7、－1－2＋5、－3元素XYZW原子半径/nm0.1020.1600.0740.071最高正价或最低负价＋6＋2－2－1WXYZ元素CONaMgSi原子半径/nm0.0770.0740.1860.1600.117CB……AR(N)T(Al)Q(Si)W(S)族周期　　ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01HHe2LiBeBCNOFNe3NaMgAlSiPSClAr元素代号ABCDE原子半径/nm0.1600.1430.1020.0990.074主要化合价＋2＋3＋6、－2＋7、－1－2