2025版高一化學(xué)必修第一冊(cè) 第四章 第二節(jié) 第1課時(shí) 元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律

第二節(jié)元素周期律第1課時(shí)元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.能從原子結(jié)構(gòu)視角說明同周期元素的性質(zhì)遞變規(guī)律,從微觀的角度建構(gòu)元素周期律,形成微觀原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定宏觀性質(zhì)的思維模式。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.能依據(jù)第三周期元素性質(zhì)的比較試驗(yàn)的要求,選擇合適的裝置和試劑,完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí))厘清重點(diǎn)通過比較同周期元素原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的遞變規(guī)律,完成周期性變化規(guī)律的學(xué)習(xí)突破難點(diǎn)原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的關(guān)系學(xué)習(xí)任務(wù)一:原子結(jié)構(gòu)的周期性變化【必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)】[引入]將鋁片剪成樹狀,并塞入事先洗凈的礦泉水瓶中,然后向礦泉水瓶中加入CuSO4溶液,以沒過樹狀鋁片為宜,再擰緊瓶塞。過幾分鐘后,形成美麗的“銅樹”,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,說明金屬性鋁大于銅,那么鈉、鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱又是如何呢?一、短周期元素原子最外層電子排布的變化規(guī)律周期原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)結(jié)論第一周期1→211→2同周期由左向右,元素的原子最外層電子數(shù)逐漸增加(1→8,第一周期除外)第二周期3→1021→8第三周期11→1831→8規(guī)律:同周期中,隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子的核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化二、短周期元素原子半徑的變化規(guī)律周期原子序數(shù)原子半徑/nm結(jié)論第一周期10.037同周期由左向右元素的原子半徑逐漸減小(不包括稀有氣體)第二周期3→90.152→0.071大→小第三周期11→170.186→0.099大→小規(guī)律:同周期中,隨著原子序數(shù)的遞增,元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化[思考]同周期元素原子半徑遞變的原因是什么?提示:同周期元素核外電子層數(shù)相同,核電荷數(shù)依次增大,原子核對(duì)電子吸引能力逐漸增大,原子半徑逐漸減小。三、短周期元素主要化合價(jià)的變化規(guī)律周期原子序數(shù)主要化合價(jià)結(jié)論第一周期1+1除第一周期外,①同周期由左向右,元素的最高正價(jià)逐漸升高(+1→+7,O無最高正價(jià),F無正價(jià))②元素的最低負(fù)價(jià)由第ⅣA族的-4價(jià)逐漸升高至第ⅦA族的-1價(jià)③最高正價(jià)+|最低負(fù)價(jià)|=8第二周期3→9最高價(jià)+1→+5(不含O、F)最低價(jià)-4→-1第三周期11→17最高價(jià)+1→+7最低價(jià)-4→-1規(guī)律:同周期中,隨著原子序數(shù)的遞增,元素的主要化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化【判對(duì)錯(cuò)·通教材】判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”(1)第三周期元素的原子半徑一定大于第二周期元素的原子半徑。 (×)提示:鋰原子半徑大于氯原子半徑。(2)第二周期元素的最高化合價(jià)依次升高。 (×)提示:O沒有最高正價(jià),F無正價(jià)。(3)第二周期元素中原子半徑最小的是氟。 (√)提示:同周期元素從左到右原子半徑依次減小。(4)第三周期元素簡單離子中半徑最小的是Al3+。 (√)提示:金屬元素簡單離子的電子層結(jié)構(gòu)與上一周期稀有氣體相同,半徑:Na+>Mg2+>Al3+;非金屬元素簡單離子的電子層結(jié)構(gòu)與本周期稀有氣體相同,半徑:P3->S2->Cl-。【核心要點(diǎn)·歸納】1.原子結(jié)構(gòu)的周期性變化規(guī)律同周期元素隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子的最外層電子數(shù)呈現(xiàn)由1到8的周期性變化(第一周期除外)。2.原子半徑的周期性變化規(guī)律同周期元素隨著原子序數(shù)的遞增,元素的原子半徑呈現(xiàn)由大到小的周期性變化。[方法導(dǎo)引]比較原子半徑大小時(shí)應(yīng)注意規(guī)律的特例:Li的原子半徑反常的大,原因是其核電荷數(shù)較小,對(duì)電子束縛力較弱。3.主要化合價(jià)的周期性變化規(guī)律隨著原子序數(shù)的遞增,元素最高正價(jià)呈現(xiàn)+1→+7(第二周期+1→+5),最低負(fù)價(jià)呈現(xiàn)-4→-1的周期性變化(第一周期和稀有氣體元素除外)。4.粒子半徑大小比較方法(1)“一看”電子層數(shù):當(dāng)最外層電子數(shù)相同時(shí),電子層數(shù)越多,半徑越大。(2)“二看”核電荷數(shù):當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí),核電荷數(shù)越大,半徑越小。(3)“三看”核外電子數(shù):當(dāng)電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時(shí),核外電子數(shù)越多,半徑越大。5.主族元素主要化合價(jià)確定方法(1)最高正價(jià)=主族的序號(hào)=最外層電子數(shù)(O、F除外)。(2)最低負(fù)價(jià)=最高正價(jià)-8(H、O、F除外)。(3)H最高價(jià)為+1,最低價(jià)為-1;O無最高正價(jià);F無正化合價(jià)?！緦W(xué)力診斷·測(cè)評(píng)】1.(2024·東莞高一檢測(cè))下列粒子半徑大小比較正確的是()A.r(Na+)<r(Mg2+)<r(Al3+)<r(O2-)B.r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)>r(Al3+)C.r(Na)<r(Mg)<r(Al)<r(S)D.r(Cs)<r(Rb)<r(K)<r(Na)【解析】選B。電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大離子半徑越小,故離子半徑:r(Al3+)<r(Mg2+)<r(Na+)<r(O2-),故A錯(cuò)誤;電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大離子半徑越小,故離子半徑:r(S2-)>r(Cl-),r(Na+)>r(Al3+),電子層越多,離子半徑越大,所以r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)>r(Al3+),故B正確;同周期從左向右原子半徑逐漸減小,故原子半徑:r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S),故C錯(cuò)誤;同主族自上而下原子半徑逐漸增大,r(Cs)>r(Rb)>r(K)>r(Na),故D錯(cuò)誤。2.(2023·太原高一檢測(cè))某元素X的氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為XH3,則X的最高價(jià)含氧酸的化學(xué)式可能為()A.HXO B.HXO3C.H2XO3 D.H2XO4【解析】選B。某元素X的氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為XH3,則X的最低價(jià)為-3價(jià),其最高價(jià)為+5價(jià),X處于周期表中的ⅤA族,其最高價(jià)含氧酸的化學(xué)式可能為HXO3或H3XO4,如硝酸、磷酸。3.五種短周期元素X、Y、Z、M、W的原子序數(shù)與其常見化合價(jià)的關(guān)系如圖所示,下列關(guān)系不正確的是()A.元素X可能為鋰B.原子半徑大小:r(M)>r(W)C.X2W中各原子均達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.Y和M在同一族【解析】選C。X的常見化合價(jià)為+1,其原子序數(shù)小于其他四種元素,則元素X可能為H或Li;Z的常見化合價(jià)為+4,Y的常見化合價(jià)為+5,原子序數(shù):Z>Y,則Y為N、Z為Si元素;M的常見化合價(jià)為-3,則M為P元素;W的常見化合價(jià)為-2,其原子序數(shù)最大,則W為S元素,據(jù)此解答。X的常見化合價(jià)為+1,其原子序數(shù)小于其他四種元素,則元素X可能為H或Li,故A正確;同一周期原子序數(shù)越小原子半徑越大,則原子半徑大小:r(M)>r(W),故B正確;元素X可能為H或Li,X2W中X原子不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故C錯(cuò)誤;根據(jù)分析可知,Y為N、M為P元素,都位于第ⅤA族,故D正確。學(xué)習(xí)任務(wù)二:同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律【必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)】一、同周期金屬元素性質(zhì)遞變規(guī)律1.Na、Mg金屬性比較原理金屬與水反應(yīng)置換出H2的難易程度操作現(xiàn)象鎂條表面附著少量氣泡劇烈反應(yīng),溶液變成淺紅色化學(xué)反應(yīng)—Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑結(jié)論結(jié)合Na與水的反應(yīng)的現(xiàn)象,Na與水反應(yīng)置換出H2比Mg容易,則金屬性:Na>Mg2.Mg、Al金屬性比較原理金屬的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性強(qiáng)弱物質(zhì)Al(OH)3Mg(OH)2操作現(xiàn)象A中沉淀溶解B中沉淀溶解C中沉淀溶解D中沉淀不溶解離子方程式A:Al(OH)3+3H+===Al3++3H2OB:Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-C:Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2OD:不反應(yīng)結(jié)論Al(OH)3是兩性氫氧化物,其堿性弱于Mg(OH)2(中強(qiáng)堿),更弱于NaOH(強(qiáng)堿),則金屬性:Na>Mg>Al[結(jié)論]同周期中,從左到右,元素的金屬性逐漸減弱。[思考]以下三種物質(zhì)中:①Al、②Al2O3、③Al(OH)3都是既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的物質(zhì),分別與鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)得到的產(chǎn)物是否相同?提示:①Al能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁與氫氣,與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉與氫氣;②Al2O3屬于兩性氧化物,與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水,與NaOH溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉;③Al(OH)3屬于兩性氫氧化物,與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水,與NaOH溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉。二、同周期非金屬元素性質(zhì)遞變規(guī)律元素SiPSCl反應(yīng)條件高溫高溫加熱光照或點(diǎn)燃與氫氣反應(yīng)由難到易的順序?yàn)镾i<P<S<Cl最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性H2SiO3:弱酸H3PO4:中強(qiáng)酸H2SO4:強(qiáng)酸HClO4:強(qiáng)酸酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3結(jié)論Si、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強(qiáng)[結(jié)論]同周期中,從左到右,元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)。三、元素周期律[結(jié)論]元素周期律是元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化,是原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化的結(jié)果。[思考]元素的金屬性與非金屬性與物質(zhì)的還原性與氧化性是一回事嗎?提示:不是一回事,例如氮元素和磷元素,氮元素的非金屬性強(qiáng)于磷元素,但N2卻比白磷的氧化性弱,因?yàn)榈娱g存在三鍵很穩(wěn)定?！九袑?duì)錯(cuò)·通教材】判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”(1)同周期的三種元素X、Y、Z,已知它們的最高價(jià)含氧酸的酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠XO4>H2YO4>H3ZO4,則非金屬性X>Y>Z。 (√)提示:根據(jù)酸性由強(qiáng)到弱的順序,結(jié)合元素周期律,可以確定三種元素在周期表中的相對(duì)位置從左到右依次為Z、Y、X,則非金屬性X>Y>Z。(2)KOH、NaOH、Al(OH)3的堿性逐漸減弱。 (√)提示:金屬性K>Na>Al,相應(yīng)堿的堿性逐漸減弱。(3)HF、HCl、H2S的穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。 (×)提示:非金屬性F>Cl>S,氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸減弱。(4)元素原子得失電子數(shù)目越多,金屬性、非金屬性越強(qiáng)。 (×)提示:元素的非金屬性與金屬性強(qiáng)弱的實(shí)質(zhì)是元素原子得失電子的難易,而不是得失電子的多少。如Mg比Na失電子數(shù)多,但Na比Mg更容易失電子,故Na的金屬性比Mg強(qiáng)?！疚Ⅻc(diǎn)撥·拓教材】原子最外層電子決定物質(zhì)化學(xué)性質(zhì),原子核對(duì)最外層電子吸引力越小,越易失去電子表現(xiàn)金屬性;原子核對(duì)最外層電子吸引力越大,越易得到電子表現(xiàn)非金屬性。原子的核外電子排布周期性變化,因而元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化。【核心要點(diǎn)·歸納】1.同周期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律內(nèi)容同周期(從左至右)同主族(從上到下)電子層數(shù)相同逐漸增多最外層電子數(shù)逐漸增多相同原子半徑逐漸減小(稀有氣體元素除外)逐漸增大金屬單質(zhì)與水或酸置換出H2的難易易→難難→易最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱堿性逐漸減弱逐漸增強(qiáng)非金屬氣態(tài)氫化物形成難易難→易易→難穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱元素金屬性逐漸減弱逐漸增強(qiáng)元素非金屬性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱2.非金屬元素簡單氫化物與最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物族序數(shù)ⅣAⅤAⅥAⅦA簡單氫化物RH4RH3H2RHR最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物H2RO3或H4RO4H3RO4或HRO3H2RO4HRO4【學(xué)力診斷·測(cè)評(píng)】1.(2024·揚(yáng)州高一檢測(cè))Na、Mg、Al、P和S均為第三周期的元素,下列說法正確的是()A.原子半徑:r(Al)>r(Mg)B.氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:PH3>H2SC.與水反應(yīng)的劇烈程度:Na>MgD.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性:H3PO4>H2SO4【解析】選C。鎂、鋁為同周期元素原子,原子半徑:r(Mg)>r(Al),故A錯(cuò)誤;非金屬性:S>P,元素的非金屬性越強(qiáng),對(duì)應(yīng)的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,則氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:H2S>PH3,故B錯(cuò)誤;金屬性Na>Mg,金屬性越強(qiáng),金屬與水反應(yīng)越劇烈,故與水反應(yīng)的劇烈程度:Na>Mg,故C正確;非金屬性越強(qiáng),其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性越強(qiáng),非金屬性:S>P,故酸性:H2SO4>H3PO4,故D錯(cuò)誤。2.下列有關(guān)說法正確的是()A.H2SO4的酸性比HClO的酸性強(qiáng),所以S的非金屬性比Cl強(qiáng)B.Mg(OH)2是中強(qiáng)堿,Al(OH)3是兩性氫氧化物,所以Al比Mg活潑C.H2S在300℃時(shí)開始分解,H2O在1000℃時(shí)開始分解,說明O的非金屬性比S強(qiáng)D.Na和Mg與酸都能劇烈反應(yīng)放出氫氣,故二者金屬性相同【解析】選C。H2SO4的酸性比HClO的酸性強(qiáng),不能作為比較非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù),應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性比較,A錯(cuò)誤;Mg(OH)2是中強(qiáng)堿,而Al(OH)3為兩性氫氧化物,說明Mg的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性比Al的強(qiáng),故金屬性:Mg>Al,B錯(cuò)誤;H2O在1000℃時(shí)開始分解,而H2S在300℃時(shí)開始分解,說明H2O比H2S穩(wěn)定,則O非金屬性比S強(qiáng),C正確;Na與冷水反應(yīng)劇烈,Mg與冷水反應(yīng)緩慢,因此Na的金屬性比Mg的金屬性強(qiáng),D錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2023·太原高一檢測(cè))能說明鉀元素的金屬性強(qiáng)于鈉元素的事實(shí)是()A.鉀比鈉更易熔化B.鉀比鈉更易與氧氣反應(yīng)C.鉀與水反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體D.鉀與水反應(yīng)后的溶液能使酚酞溶液變紅【解析】選B。鉀比鈉更易熔化,說明鉀熔點(diǎn)低于鈉,不能說明鉀元素的金屬性強(qiáng)于鈉元素,故A不選;鉀更容易與氧氣反應(yīng),可知鉀比鈉更容易失去電子,鉀的金屬性強(qiáng)于鈉,故B選;鈉、鉀與水反應(yīng)都產(chǎn)生大量氫氣,不能說明鉀元素的金屬性強(qiáng)于鈉元素,故C不選;鈉、鉀與水反應(yīng)都生成堿,都能使酚酞變紅,不能說明鉀元素的金屬性強(qiáng)于鈉元素,故D不選。學(xué)情檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(2024·昆明高一檢測(cè))下列微粒半徑大小關(guān)系正確的是()A.F>Cl>Br>IB.Na<Mg<Al<Si<P<S<ClC.Na<Na+、Cl<Cl-D.O2->F->Na+>Mg2+>Al3+【解析】選D。同主族元素,從上到下原子半徑依次增大,則原子半徑由大到小的順序?yàn)镮>Br>Cl>F,故A錯(cuò)誤;同周期元素,從左至右,原子半徑依次減小,原子半徑由大到小順序?yàn)镹a>Mg>Al>Si>P>S>Cl,故B錯(cuò)誤;同種元素的微粒,核外電子數(shù)越多,半徑越大,鈉原子半徑大于鈉離子,故C錯(cuò)誤;電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,離子半徑越小,則離子半徑由大到小的順序?yàn)镺2->F->Na+>Mg2+>Al3+,故D正確。2.(2023·大慶高一檢測(cè))下列各組元素的性質(zhì)遞變錯(cuò)誤的是()A.P、O、S原子半徑依次增大B.P、S、Cl原子最外層電子數(shù)依次增加C.Na、Mg、Al元素最高正化合價(jià)依次升高D.F、Cl、Br的非金屬性依次減弱【解析】選A。P、S是第三周期的主族元素,原子序數(shù)越大原子半徑越小,則原子半徑P>S,O、S同主族,原子序數(shù)越大原子半徑越大,則原子半徑S>O,所以原子半徑大小為P>S>O,故A錯(cuò)誤;P、S、Cl原子的最外層電子數(shù)分別為5、6、7,其最外層電子數(shù)依次增加,故B正確;Na、Mg、Al的最高正化合價(jià)分別為+1、+2、+3,其最高正化合價(jià)依次升高,故C正確;F、Cl、Br均位于ⅦA族,原子序數(shù)越大非金屬性越弱,則F、Cl、Br的非金屬性依次減弱,故D正確。3.(2023·鞍山學(xué)業(yè)考試)下列各組物質(zhì)性質(zhì)的比較,正確的是()A.原子半徑:K>Na>LiB.還原性:Fe>Na>KC.堿性強(qiáng)弱:KOH>Mg(OH)2>Al(OH)3>NaOHD.與酸反應(yīng)放出氫氣的劇烈程度:Na<Mg<Al【解析】選A。同一主族內(nèi),原子半徑隨著原子序數(shù)增大而增大,所以原子半徑:K>Na>Li,故A正確;在金屬活動(dòng)性順序表中,從左到右,金屬的活動(dòng)性依次減弱,其還原性依次減弱,所以金屬的還原性:K>Na>Fe,故B錯(cuò)誤;金屬性強(qiáng)弱:K>Na>Mg>Al,所以最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性:KOH>NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故C錯(cuò)誤;金屬的金屬性越強(qiáng),與酸反應(yīng)生成氫氣的劇烈程度越強(qiáng),金屬性:Na>Mg>Al,所以與酸反應(yīng)生成氫氣的劇烈程度:Na>Mg>Al,故D錯(cuò)誤。4.(2024·威海高一檢測(cè))比較鎂和鋁金屬性強(qiáng)弱的方法正確的是()A.將空氣中放置已久的這兩種元素的單質(zhì)分別與熱水作用,比較產(chǎn)生氣泡的快慢B.比較兩種金屬的熔點(diǎn)C.MgCl2、AlCl3分別與強(qiáng)堿反應(yīng)比較Mg(OH)2與Al(OH)3的堿性強(qiáng)弱D.將形狀、大小相同的兩種金屬單質(zhì)和足量鹽酸反應(yīng),比較產(chǎn)生氣體的量【解析】選C。將空氣中久置的鎂和鋁分別置于熱水中,由于二者表面有氧化膜,均無現(xiàn)象