高中化学人教版 (新课标)必修2第一章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律教学设计

教学过程

一、课堂导入

针对微粒半径大小的比较在考试中出题几率比较大需要学生熟练掌握，对于元素位构性关系的综合运用也是一个难点，需要把一些知识学熟学透，今天咱们就一块学习一下。

二、复习预习

1、微粒半径大小的比较

2、元素金属性与非金属性强弱的比较

三、知识讲解

知识点1微粒半径大小的比较

1.同周期元素的微粒

同周期元素的原子或最高价阳离子或最低价阴离子半径随核电荷数增大而逐渐减小(稀有气体元素除外)，如Na>Mg>Al>Si，Na＋>Mg2＋>Al3＋，S2－>Cl－，但阳离子半径小于阴离子半径，如Na＋<S2－。

2．同主族元素的微粒

同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而逐渐增大，如Li<Na<K，Li＋<Na＋<K＋。

3．同电子层结构的微粒(同电子数)

电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子(包括阴、阳离子)半径随核电荷数的增加而逐渐减小，如

O2－>F－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。

4．同种元素形成的微粒(同核电荷数)

同种元素原子形成的微粒电子数越多，半径越大。如Fe3＋<Fe2＋<Fe，H＋<H<H－。

5．电子数和核电荷数都不同的，可通过一种参照物进行比较

如比较Al3＋与S2－的半径大小，可找出与Al3＋电子数相同，与S2－同族的元素O2－比较，Al3＋<O2－，且O2－<S2－，故Al3＋<S2－。

知识点 2  元素金属性与非金属性强弱的比较

1.比较元素非金属性的强弱方法

(1)根据元素在周期表中的位置判断(同主族、同周期的递变规律)。

(2)根据非金属单质和氢气化合的难易程度进行判断。

(3)根据气态氢化物的稳定性判断。

(4)根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行判断。

(5)根据非金属间的置换反应判断。

2.比较元素金属性的强弱方法

(1)根据元素在周期表中的位置判断(同主族、同周期的递变规律)。

(2)根据单质与水或酸反应的难易判断。

(3)根据最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱进行判断。

(4)根据组成原电池的电极情况判断。

(5)根据金属间的置换反应判断。

(6)根据金属活动性顺序表判断。

温馨提示：判断元素非金属性、金属性强弱除借助元素周期表及元素周期律来判断，但还要特别注意：判断元素非金属性强弱用酸性强弱进行判断一定是最高价含氧酸的酸性，如硫酸的酸性＞磷酸可以判断出S的非金属性＞P的非金属性，但H2SO3的酸性＞HClO、HCl的酸性＞H2S均不能判断非金属性强弱。

判断元素金属性强弱用碱性强弱进行判断一定是最高价碱的碱性，如Fe(OH)2的碱性强弱就不能判断金属性强弱。

知识点3元素周期律的综合应用

1、  元素的“位—构—性”关系

1．结构与位置互推

(1)掌握四个关系式

①电子层数＝周期数。

②质子数＝原子序数。

③最外层电子数＝主族序数。

④主族元素的最高正价＝族序数，负价＝主族序数－8。

(2)熟悉常见离子的电子层结构

①第2周期第ⅠA、ⅡA族元素原子能形成稳定的2电子结构的离子。

②除第2周期第ⅠA、ⅡA、ⅢA族元素外的其他主族元素原子能形成稳定的8电子结构(氢元素除外)。

③本周期的非金属阴离子与下一周期的金属阳离子具有相同的电子层结构。

2、  元素的金属性、非金属性与元素在周期表中位置的关系

3、元素的化合价与元素在周期表中位置的关系（对于主族元素）

（1）最高正价数 = 族序数 = 最外层电子数

（2）负价数 = 8－族序数 = 8－最外层电子数

（3）非金属元素：最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于8（F除外）

4、元素周期律、元素周期表的指导意义

（1）是学习、研究化学的重要工具；

（2）为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索；

（3）对于其它相关的科学技术有指导作用：在周期表的一定区域内寻找元素，发现物质

     的新用途。 

例如：

在金属与非金属的分界处 可以找到半导体材料，如硅、锗等；

在氟、氯、硫、磷等位置靠近的区域能找到制造农药的材料，如含砷、磷的有机农药；

在过渡元素中寻找到作催化剂，耐高温，耐腐蚀的合金材料。

5、 巧记10e－、18e－微粒

10电子体和18电子体是元素推断题的重要突破口。10电子体的记忆可以Ne为中心：

Ne

Na＋、Mg2＋、Al3＋,

以Ar为中心记忆18电子体：

Ar

此外，由10电子体中的CH4、NH3、H2O、HF失去一个H剩余部分—CH3、—NH2、—OH、—F为9电子体，两两组合得到的物质如CH3CH3、CH3OH、H2O2、N2H4、F2等也为18电子体。

6、 理解化学键与物质类别的关系

(1)当一个化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合物。

(2)当一个化合物中同时存在离子键和共价键时，该化合物是离子化合物。

(3)当化合物中只存在共价键时，该化合物才是共价化合物。

(4)在离子化合物中一般既含有金属元素又含有非金属元素(铵盐除外)；共价化合物一般只含有非金属元素，但个别含有金属元素，如AlCl3也是共价化合物；只含有非金属元素的化合物不一定是共价化合物，如铵盐。

(5)非金属单质只有共价键(稀有气体除外)。

(6)气态氢化物是共价化合物，只含共价键，而金属氢化物(如NaH)是离子化合物，含离子键。

知识点4  重视几个易忽略的问题

1、比较物质非金属性强弱时，应是最高价氧化物对应水化物酸性的强弱，而不是非金属元素对应氢化物酸性的强弱。

2、所含元素种类最多的族是ⅢB族，形成化合物种类最多的元素在第ⅣA族。

3、化学键影响物质的化学性质，如稳定性等；分子间作用力和氢键影响物质的物理性质，如熔、沸点等。

4、并非所有非金属元素的氢化物分子间都存在氢键，常见的只有非金属性较强的元素如N、O、F的氢化物分子间可形成氢键。

5、金属性是指金属气态原子失电子能力的性质，金属活动性是指在水溶液中，金属原子失去电子能力的性质，二者顺序基本一致，仅极少数例外。如金属性Pb>Sn，而金属活动性Sn>Pb。

知识点5   周期表前20号元素中的某些元素的特性

（1）与水反应最激烈的金属是K，非金属是F。

（2）原子半径最大的是K，最小的是H。

（3）单质硬度最大的，熔、沸点最高的，形成化合物品种最多的，正负化合价代数和为零且气态氢化物中含氢百分率最高的元素是C。

（4）气体密度最小的，原子核中只有质子没有中子的，原子序数、电子层数、最外层电子数三者均相等的是H。

（5）气态氢化物最稳定的，只有负价而没有正价的，无含氧酸的非金属元素是F。

（6）最高氧化物对应的水化物酸性最强的是CI，碱性最强的是K。

（7）空气中含量最多的，气态氢化物在水中的溶解度最大，其水溶液呈现碱性的是N。

（8）单质和最高价氧化物都是原子晶体的是Si。

（9）具有两性的元素是Al (Be)。

（10）最轻的金属是Li。

（11）地壳中含量最多的元素是O。

（12）单质能自燃的元素是P。

（13）族序数等于周期数的元素是H、Be、Al。

（14）族序数等于周期数2倍的元素是C、S。

（15）族序数等于周期数3倍的元素是O。

（16）周期数是族序数2倍的元素是Li。

（17）周期数是族序数3倍的元素是Na。

（18）正价与最低负价代数和为零的短周期元素是C、Si。

（19）最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素或短周期中离子半径最大的元素是S。

（20）除H外，原子半径最小的元素是F。

（21）最高正化合价不等于族序数的元素是O、F。

四、例题精析

【例题1】下列递变规律正确的是(　　)

A．O、S、Na、K的原子半径依次增大

B．Na、Mg、Al、Si的金属性逐渐增强

C．HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强

D．KOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性逐渐增强

【答案】A

【解析】

O、S、Na、K原子半径依次增大，A选项正确。

Na、Mg、Al、Si金属性逐渐减弱，故B选项错误；

HF、HCl、H2S、PH3稳定性依减弱，故C选项错误；

KOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH3)的碱性逐渐减弱，D选项错误。

【例题2】 Q、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，X的焰色反应呈黄色。Q元素的原子最外层电子数是其内层电子数的2倍。W、Z最外层电子数相同，Z的核电荷数是W的2倍。元素Y的合金是日常生活中使用最广泛的金属材料之一。下列说法正确的是(　　)

  A．原子半径的大小顺序：rX＞rY＞rW＞rQ

B．X、Y的最高价氧化物的水化物之间不能反应

C．Z、W最外层电子数都为6，最高化合价都为＋6价

D．元素Q和Z能形成QZ2型的共价化合物

【答案】D

【解析】根据题意，Q为C，X为Na，Y为Al，W、Z为同主族，且Z的原子序数为W原子序数的2倍，所以W为O，Z为S。A项，Na、Al、O、C的原子半径大小顺序为Na＞Al＞C＞O；B项，NaOH与Al(OH)3反应生成NaAlO2和H2O；C项，氧无最高正价；D项，C和S反应生成CS2

课堂运用

【基础】

1.X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的的最低价离子分别为和，Y+和具有相同的电子层结构。下列说法正确的是（     ）

A．原子的最外层电子数：X>Y>Z            B．单质沸点：X>Y>Z

C．离子半径：> Y+>                 D．原子序数：X>Y>Z

【答案】D

【解析】由于Y+与Z-的电子层结构相同，所以两种元素位于相邻周期，则Y是Na，Z是F ，则X是S。则原子最外层电子数F＞S＞Na，A错误；单质沸点：S＞Na＞F2，B错误；离子半径：S2-＞F-＞Na+，C错误；原子序数：S＞Na＞F，D正确。

【巩固】

1. 已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，且A是一种含有18电子的微粒，C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题：

(1)若A、D均是气态单质分子，写出A与B反应的化学反应方程式：_____________________________________________________________。

(2)若B、D属同主族元素的单质分子，写出C的电子式：________________________________________________________________。

(3)若B是一种四核含18电子的分子，D是一种气态单质分子，则A的化学式为________________________，B的结构式为_______________________。

(4)若A、B均是含2个原子核的微粒，其中B中含有10个电子，D中含有18个电子，则A、B之间发生的离子反应方程式为_____________________________________。

(5)若D是一种含有22电子的分子，则符合如图关系的A的物质有____________(写物质的化学式，如果是有机物则写相应的结构简式)。

【答案】(1)2F2＋2H2O===4HF＋O2　        (2)

(3)N2H4　H—O—O—H　             (4)HS－＋OH－===S2－＋H2O

(5)CH3CH3、CH3OH

【解析】　

(1)18电子的气态单质分子为F2，则C为HF、B为H2O、D为O2，反应方程式为2F2＋2H2O===4HF＋O2。

(2)B、D为同主族元素的单质，且A含有18个电子，C含有10个电子时，则B为O2、A为H2S、C为H2O、D为S。

(3)一种四核含18电子的分子为H2O2，C是一种含有10电子的微粒，则C为H2O。D是一种气态单质分子，则D可能为N2，那么A为N2H4。

(4)含2个原子核的18电子的微粒为HS－，10电子的微粒为OH－，离子反应方程式为HS－＋OH－===S2－＋H2O。

(5)含22电子的分子为CO2，则A为含18电子的含C、H或C、H、O的化合物，可能为CH3CH3和CH3OH。

【拔高】 

1.几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表。分析判断下列说法正确的是(　　)

A．I在DB2中燃烧生成两种化合物

B．A、H、J的离子半径由大到小顺序是H＞J＞A

C．G元素的单质不存在同素异形体

D．B和J能形成既含离子键又含共价键的化合物

【答案】D

【解析】　根据原子半径大小和各元素的特征化合价知，A为F、E为Cl、B为O、D为C、G为P、H为Al、I为Mg、J为Na。A项，Mg在CO2中燃烧生成一种化合物(MgO)和一种单质(C)；B项，F、Al、Na的离子半径大小顺序为F－＞Na＋＞Al3＋；C项，P有多种同素异形体，如红磷、白磷等；D项，O和Na反应生成的Na2O2，既有离子键又有共价键。

课程小结

主要讲解微粒半径大小的比较，元素金属性与非金属性强弱的比较，总结周期表前20号元素中的某些元素的特性，最终能够达到对元素周期律的综合应用。

【基础】

1.关于元素周期表的说法正确的是   (　　)

A．元素周期表有8个主族

B．第ⅠA族的元素全部是金属元素

C．元素周期表有7个周期

D．短周期是指第一、二周期

【解题思路】元素周期表有七个主族，第ⅠA族的氢元素属于非金属元素，短周期包括一、二、三周期，故A、B、D都不正确。

【答案】C

2. 某元素原子最外层只有2个电子，该元素（）

A. 一定是金属元素

B. 一定是第ⅡA族元素

C. 一定是非主族元素

D. 可能是金属元素，也可能不是金属元素

【解题思路】最外层有2个电子的元素可能是He、Be、Mg等。

【答案】D

3．卤族元素及其化合物与社会、生活关系密切。下列有关说法不正确的是(   )

A.加碘食盐中加入的是碘酸钾

B.常用于杀菌消毒的84消毒液的成分是液氯

C.可用硝酸银溶液来鉴别纯净水和自来水:Z_xx_k.Com]

D.变色眼镜和照相器材的生产都要用到溴化银

【解题思路】加碘食盐中加入的是碘酸钾，A正确；84消毒液的有效成分是NaClO溶液，B错；自来水一般是用氯气来消毒的，其中含有Cl-，与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，C正确；溴化银具有感光性，常用于变色眼镜和照相器材的生产，D正确。

【答案】B

【巩固】

1.下列化合物中，阴离子半径和阳离子半径之比最大的是(　　)

A. LiI       B. NaBr   

C. KCl      D. CsF

【解题思路】第ⅦA族元素阴离子半径大小顺序是I－>Br－>Cl－>F－，第ⅠA族元素阳离子半径大小顺序是Cs＋>K＋>Na＋>Li＋，故阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。

【答案】A

2.a元素的阴离子、b元素的阴离子和c元素的阳离子具有相同的电子层结构，已知a的原子序数大于b的原子序数，则a、b、c三种离子的半径大小顺序为 (　　)

A. a>b>c      B. b>a>c 

C. c>a>b      D. c>b>a

【解题思路】因为具有相同的电子层结构的离子中：阳离子的核电荷数(原子序数)一定大于阴离子的核电荷数(原子序数)，所以a、b、c三种元素的原子序数的大小顺序为c>a>b，再根据“具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，离子半径越小”的规律可推知a、b、c三种离子的半径大小的顺序为b>a>c。

【答案】B

3.可能存在的第119号元素，有人称“类钫”，据周期表结构及元素性质变化趋势，有关“类钫”的预测说法正确的是(　　)

A．“类钫”在化合物中呈＋1价

B．“类钫”属过渡元素，具有放射性

C．“类钫”单质的密度小于1 g/cm3

D．“类钫”单质有较高的熔点

【解题思路】119号元素应排在第八周期第ⅠA族，不是过渡元素，其单质的密度大于1 g/cm3，熔点较低，故选项B、C、D均错误。

【答案】A

【拔高】

1. X、Y、Z、M是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大，且X、Y、Z相邻。X的核电荷数是Y的核外电子数的一半，Y与M可形成化合物M2Y。下列说法正确的是(　　)

A. 原子半径：Z>Y

B. 简单离子的半径：M的离子>Z的离子>Y的离子>X的离子

C. X的阴离子和Y的阴离子核外电子数相同

D. Z元素的最高价氧化物的水化物的化学式为HZO4

【解题思路】本题的突破口在“X的核电荷数是Y的核外电子数的一半”，在前20号元素中，只有O、S符合题意。进而推出Z是Cl元素，M是K元素。A中，Y、Z同周期，原子半径应为Y>Z；B中，Y、Z、M的离子之间属于相同电子层结构关系，应为r(K＋)<r(Cl－)<r(S2－)；O2－、S2－的核外电子数不同。

【答案】D

2. 下列关于化学键的叙述，正确的一项是（   ）

A．离子化合物中一定含有离子键

B．单质分子中均不存在化学键

C．含有极性键的分子一定是极性分子

D．含有共价键的化合物一定是共价化合物

【解题思路】离子化合物中一定含有离子键，A正确；只有单原子分子单质分子中不含化学键，B错误；CO2分子含有极性键，但CO2是非极性分子；NaOH等离子化合物含有共价键，但是离子化合物，不是共价化合物，D错误。

【答案】A

3.下列各组物质中，所含化学键类型相同的是（    ）

A．NaF、HNO3     B．CO2、CH4     C．HCl、MgF2     D．Na2O、H2O

【解题思路】选项A，NaF含有离子键，HNO3含有共价键；选项B，CO2、CH4均含有极性键；选项C，HCl含有共价键，MgF2含有离子键；选项D，Na2O含有离子键，H2O含有共价键。

【答案】B