新蘇教版高中化學必修1學案 5：5.1.1 元素周期律

新蘇教版高中化學必修1PAGEPAGE1第一單元元素周期律和元素周期表第1課時元素周期律【學習目標】1．結合有關數(shù)據(jù)和實驗事實認識原子結構、元素性質呈周期性變化的規(guī)律，構建元素周期律。2．掌握元素周期律的實質。3．以1——18號元素為例，掌握元素性質的遞變規(guī)律與元素結構的關系?！咀灾鲗W習】一、1～18號元素的原子最外層電子排布、原子半徑和主要化合價的變化規(guī)律1．原子最外層電子排布的周期性變化：(1)原子序數(shù)：化學家按的順序給，這種編號叫作原子序數(shù)。原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質子數(shù)＝核外電子數(shù)。(2)原子最外層電子排布的周期性變化隨著元素核電荷數(shù)的遞增，除H、He外，元素原子的變化。2．元素原子半徑的周期性變化：3～9號元素及11～17號元素隨原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑變化。3．元素主要化合價的周期性變化：(1)元素的最高正化合價呈現(xiàn)變化(氧、氟除外)。(2)元素的最低負化合價呈現(xiàn)變化。(3)元素最高化合價數(shù)值等于該元素原子的，最低化合價的數(shù)值等于。問題思考：1．3～9號元素及11～17號元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，離子半徑是否也逐漸減??？2．第3～9號元素從左到右，最高正價是否也從＋1遞增到＋7？3．第1～18號元素中，原子半徑最大的是哪種元素？二、元素的性質變化規(guī)律1．鈉、鎂、鋁的金屬性的遞變規(guī)律：(1)鈉、鎂均能與水反應，鈉比鎂活潑，金屬性：NaMg。(2)鎂、鋁與酸反應鎂、鋁均能與酸反應，鎂比鋁活潑，金屬性：MgAl。2．硅、磷、硫、氯的非金屬性的遞變規(guī)律：(1)單質與H2化合的難易程度(由易到難)：；(2)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性(由弱到強)：；(3)元素的非金屬性：。3．第11～17號元素最高價氧化物對應的水化物的酸堿性變化規(guī)律：(1)鈉、鎂、鋁的最高價氧化物對應水化物的堿性強弱：(2)硅、磷、硫、氯的最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱：4．兩性氫氧化物：(1)概念：既能與強酸反應又能與強堿反應，且均生成鹽和水的氫氧化物。(2)氫氧化鋁的兩性①向AlCl3溶液中加入過量氨水，現(xiàn)象：，反應方程式：。②向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量，現(xiàn)象：，反應方程式：、。③向Al(OH)3沉淀中加入鹽酸，發(fā)生反應的離子方程式：。5．元素周期律：(1)隨著核電荷數(shù)逐漸增加，原子半徑(稀有氣體元素除外)，原子核對，元素原子，，。(2)內容：的規(guī)律。(3)實質：隨著核電荷數(shù)的遞增發(fā)生周期性變化的結果。問題思考：1．向AlCl3溶液中逐漸加入足量的氫氧化鈉溶液，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？2.日常生活中常用到鋁制品，如鋁鍋，但鋁鍋長時間盛放酸性或堿性食物容易腐蝕。(1)鋁的金屬性較強，易與O2等反應，但鋁鍋可長期使用，試說明原因。(2)鋁鍋長時間盛放酸性或堿性食物容易腐蝕，為什么？【合作探究】一、金屬性、非金屬性強弱比較1．實質：比較元素金屬性(或非金屬性)的強弱，其實質是看原子失去(或得到)電子的能力，越易失去(或得到)電子，則元素的金屬性(或非金屬性)越強。2．金屬性、非金屬性強弱的判斷方法：(1)從原子結構判斷(2)從元素單質及其化合物的性質判斷問題思考：1．硫酸為強酸，次氯酸為弱酸，據(jù)此能確定非金屬性硫大于氯嗎？2．鹽酸(HCl)的酸性強于氫硫酸(H2S)，據(jù)此能得出氯元素比硫元素的非金屬性強嗎？典例分析：【典例】下列事實能說明氯元素原子得電子能力比硫元素原子強的是__________。①HCl的溶解度比H2S大②HCl的酸性比H2S強③HCl的穩(wěn)定性比H2S大④HCl的還原性比H2S弱⑤HClO4的酸性比H2SO4強⑥Cl2與鐵反應生成FeCl3，而S與鐵反應生成FeS⑦Cl2能與H2S反應生成S⑧在11～17號元素中Cl處于S的右側⑨還原性：Cl－＜S2－【規(guī)律方法】(1)金屬活動性順序：按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的順序，金屬性逐漸減弱。(2)非金屬活動性順序：按F、O、Cl、Br、I、S的順序，非金屬性逐漸減弱。(3)比較元素金屬性、非金屬性強弱不能根據(jù)最外層電子數(shù)的多少或電子層數(shù)的多少，而應根據(jù)得失電子的難易程度。(4)不能通過物質的物理性質，如熔沸點、溶解性等方面比較元素金屬性、非金屬性強弱。二、元素周期律1．微粒半徑大小的決定因素：核電荷數(shù)、電子層數(shù)和核外電子數(shù)。2．微粒半徑大小比較：【方法導引】元素周期律1．第11～17號元素性質的遞變規(guī)律對于第三周期主族元素Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl(1)原子半徑由大到小的順序為Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl。(2)簡單離子半徑由大到小的順序為P3－>S2－>Cl－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。(3)單質置換出水或酸中氫的能力Na>Mg>Al。(4)最高價氧化物對應水化物的堿性由強到弱的順序為NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。(5)單質與H2化合的能力Si<P<S<Cl。(6)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由弱到強的順序為SiH4<PH3<H2S<HCl。(7)最高價氧化物對應水化物的酸性由弱到強的順序為H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4。2．熟記微粒大小的比較方法：3．所有元素中，原子半徑最小的是H，其次是F。4．11～17號元素中，原子半徑最小的是Cl，離子半徑最小的是Al3＋。問題思考：(情境應用)劉安《淮南萬畢術》“曾青得鐵則化為銅”，“曾青”指可溶性銅鹽。寫出Fe與CuSO4溶液反應的化學方程式，請說明Fe和Cu活潑性的強弱。典例分析：【典例】1．下列微粒半徑大小比較正確的是()A．Na＋<Mg2＋<Al3＋<O2－B．S2－>Cl－>Na＋>Al3＋C．Na<Mg<Al<SiD．F>O>N>C2．比較下列微粒半徑的大小。(1)r(Na＋)______r(Na)、r(Cl－)______r(Cl)(2)r(Ca2＋)______r(Cl－)、r(Al3＋)______r(Cl－)【課堂小結】【課堂測評】1．下列元素原子的半徑為：NOSiP原子結構示意圖原子半徑(10－10m)0.750.741.17r根據(jù)以上數(shù)據(jù)，磷原子的半徑r可能是()A.1.43×10－10mB．1.10×10－10mC.1.20×10－10mD．0.70×10－10m2．下列有關元素周期律的敘述中，正確的是()A.最高正價：N<FB.金屬性強弱：K<CaC.氫化物穩(wěn)定性：H2S<HClD.堿性強弱：NaOH<Mg(OH)23．下列各組元素是按最高正價由高到低、負價絕對值由低到高順序排列的是()A.Na、Mg、AlB．F、O、NC.N、O、FD．S、P、Si4．研究表明26Al可以衰變?yōu)?6Mg。能比較這兩種元素失電子能力強弱的方法是()A.比較這兩種元素的單質的硬度及熔點B.在氯化鋁和氯化鎂溶液中分別滴加過量的氨水C.將打磨過的鎂條和鋁條分別和熱水作用，并滴入酚酞溶液D.將空氣中放置已久的這兩種元素的單質分別和熱水反應5．四種常見的1～18號非金屬元素甲、乙、丙、丁中，核電荷數(shù)依次增大，甲和乙、丙和丁具有相同的電子層數(shù)，乙、丙的最外層電子數(shù)相同，乙原子序數(shù)比甲多1，乙元素原子核外最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的三倍。(1)丙元素的名稱是____________。(2)能證明丁單質的氧化性大于丙單質的氧化性的化學方程式是___________。(3)乙的兩種常見單質分別是______、______。(4)四種元素的氣態(tài)氫化物水溶液顯酸性的是(寫化學式)_______。(5)氫元素和乙組成的化合物中，原子數(shù)比是1∶1的是____________________(寫化學式)。此化合物可將堿性工業(yè)廢水中的CN－氧化為可溶性碳酸鹽和氨，相應的離子方程式是____________________________。6．第1～18號元素X、Y、Z、M的原子序數(shù)依次增大，元素X的一種高硬度單質是寶石，Y2＋電子層結構與氖相同，Z的質子數(shù)為偶數(shù)，室溫下M單質為淡黃色固體，回答下列問題：(1)M元素最高價氧化物對應的水化物的濃溶液與銅反應的化學方程式為_______________。(2)Z元素是________，其在自然界中常見的二元化合物是________。(3)X與M的最高價氧化物對應的水化物的酸堿性強弱是__________。(4)四種元素中的________可用于航空航天合金材料的制備，其單質與稀鹽酸反應的化學方程式為________________________________________?！緟⒖即鸢浮俊咀灾鲗W習】一、1～18號元素的原子最外層電子排布、原子半徑和主要化合價的變化規(guī)律1．(1)核電荷數(shù)從小到大元素依次編號(2)最外層電子數(shù)重復出現(xiàn)從1遞增到82．呈現(xiàn)由大到小的周期性3．(1)＋1→＋7的周期性(2)－4→－1的周期性(3)最外層電子數(shù)8減去最外層電子數(shù)問題思考：1．提示：不是。如S2－>Cl－。2．提示：否。3～9號元素中氟元素沒有正價。3．提示：第1～18號元素中，原子半徑最大的是鈉。二、元素的性質變化規(guī)律1．(1)＞(2)>2．(1)Cl、S、P、Si(2)SiH4＜PH3＜H2S＜HCl(3)Si＜P＜S＜Cl3．(1)NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3(2)H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4＜HClO44．(2)①產(chǎn)生白色沉淀AlCl3＋3NH3·H2O=3NH4Cl＋Al(OH)3↓。②先產(chǎn)生白色沉淀，后白色沉淀溶解AlCl3＋3NaOH=3NaCl＋Al(OH)3↓NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O③Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O5．元素周期律：(1)逐漸減小最外層電子的吸引力逐漸增強失電子能力逐漸減弱得電子能力逐漸增強金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(2)元素的性質隨元素核電荷數(shù)的遞增呈周期性變化(3)元素原子核外電子排布問題思考：1．提示：先生成Al(OH)3，后Al(OH)3逐漸溶于氫氧化鈉溶液，故現(xiàn)象為先產(chǎn)生白色絮狀沉淀后逐漸溶解。2.(1)提示：鋁與氧氣反應，在鋁鍋表面生成致密的氧化物保護膜，阻止鋁與氧氣繼續(xù)反應，故鋁鍋可長期使用。(2)提示：氧化鋁具有兩性，能與酸性或堿性食物緩慢反應，使氧化鋁失去保護作用?！竞献魈骄俊恳?、金屬性、非金屬性強弱比較問題思考：1．提示：不能。判斷元素的非金屬性強弱可根據(jù)最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱，而HClO中氯元素不是最高價。2．提示：不能。氣態(tài)氫化物的酸性強弱與元素的非金屬性強弱無關，不能作為判斷元素非金屬性強弱的依據(jù)。如氫碘酸(HI)的酸性強于鹽酸(HCl)，但氯元素比碘元素的非金屬性強。典例分析：【典例】【解析】元素原子得電子能力的強弱與元素氫化物的溶解性無關，①錯誤；氫化物的酸性強弱和元素原子得電子能力大小無關，②錯誤，其他均符合題意。答案：③④⑤⑥⑦⑧⑨二、元素周期律問題思考：提示：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu；Fe比Cu活潑。典例分析：【典例】1．【解析】選B。A項四種離子核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，應為O2－>Na＋>Mg2＋>Al3＋；B項S2－和Cl－，Na＋和Al3＋的核外電子排布相同，電子層數(shù)相同，微粒半徑大小取決于核電荷數(shù)，S2－和Cl－比Na＋和Al3＋多一個電子層，微粒半徑顯然是前者大；C項電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，應為Na>Mg>Al>Si；D項從C、N、O、F原子半徑逐漸減小。2．提示：(1)r(Na＋)<r(Na)、r(Cl－)>r(Cl)。(2)r(Ca2＋)<r(Cl－)、r(Al3＋)<r(Cl－)?！菊n堂測評】1．【解析】選B。最外層電子數(shù)相同，原子序數(shù)P>N，則原子半徑r>0.75×10－10m，P與Si電子層數(shù)相同，原子序數(shù)P>Si，則原子半徑r<1.17×10－10m，故0.75×10－10m<r<1.17×10－10m，B正確。2．【解析】選C。氮元素最高正價為＋5價，而F無正價，A錯誤；金屬性Ca<K，B錯誤；穩(wěn)定性H2S<HCl，C正確；堿性NaOH>Mg(OH)2，D錯誤。3．【解析】選D。A項中最高正價由低到高，且無負價；B、C兩項中F無正價；D項中各元素的最高正價分別為＋6、＋5、＋4，負價絕對值分別為2、3、4，D正確。4．【解析】選C。兩種元素失電子能力強弱，即比較元素的金屬性強弱，可根據(jù)金屬與水、酸反應的劇烈程度、對應的最高價氧化物的水化物的堿性強弱、單質間的置換反應等判斷。硬度和熔點屬于物理性質，不能用于比較金屬性，故A錯誤；在氯化鋁和氯化鎂的溶液中分別滴加過量的氨水，二者都生成沉淀，不能證明金屬性強弱，故B錯誤；將打磨過的鎂條和鋁條分別和熱水作用，并滴入酚酞溶液，加入鎂條的溶液變紅，加入鋁條的溶液不變色，說明鎂和熱水反應而鋁和熱水不反應，則金屬性鎂大于鋁，故C正確；在空氣中放置已久的這兩種金屬單質，其表面都含有金屬氧化物，都不易和熱水反應，無法比較金屬性強弱，故D錯誤。5．【解析】根據(jù)乙元素“原子核外最外層電子數(shù)是其電子層