4.1.4同周期元素性质的递变规律 学案(含解析)

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名称 4.1.4同周期元素性质的递变规律 学案(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教版
科目 化学
更新时间 2023-05-04 10:25:50

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4.1.4同周期元素性质的递变规律
1.对于同周期的元素,掌握原子结构的相似性和递变规律;
2.掌握同周期中元素金属性和非金属性的递变规律。
了解了同主族元素性质的递变规律之后,我们再来看看同周期元素的性质存在怎样的递变规律。由于从第四周期以后就出现了副族,而我们暂时不研究副族元素的性质,因此我们选取第三周期为例来进行分析。
一、第三周期元素性质的递变规律
1.原子结构
第三周期包括钠 Na、镁 Mg、铝 Al、硅 Si、磷 P、硫 S、氯 Cl、氩 Ar 等八种元素,由于稀有气体元素原子半径的测量方法与其他元素不同,因此我们只讨论前七种元素。类似地,我们运用分析同主族元素性质时的方法来分析一下同周期元素结构和原子半径的递变规律:从左到右,核电荷数增加,导致原子半径减小;另一方面,最外层电子数增加,导致原子半径增大。从测量结果来看,核电荷数增加的影响占据了主导地位,所以第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小。事实上,一般情况下,核电荷数增加的影响都比最外层电子数增加的影响大,所以同一周期元素从左到右,原子半径都是逐渐减小的。
此外,由于最外层电子数逐渐增加,所以元素的最高正价和最低负价也都逐渐升高,而且对于非金属元素而言,最高正价减去最低负价等于 8。
2.化学性质
14
利用我们刚刚学到的判断元素金属性和非金属性强弱的方法,我们可以对第三周期元素性质的递变规律进行分析。对于钠、镁、铝而言,单质与水反应的剧烈程度越来越弱,氢氧化物的碱性越来越弱,所以元素的金属性逐渐减弱;对于硅、磷、硫、氯而言,单质与氢气的反应越来越容易,氢化物的热稳定性越来越强,最高价含氧酸的酸性也越来越强,所以元素的非金属性逐渐增强。
题型演练
1.(2021·高三课时练习)下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是
A.NaOH的碱性比Mg(OH)2的强
B.Cl2得到电子的能力比Br2的弱
C.原子半径r:
D.原子的最外层电子数n:
2.(2020·高一课时练习)根据元素周期表和元素周期律,判断下列叙述不正确的是
A.气态氢化物的稳定性:H2O>NH3>SiH4
B.氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物
C.如图所示实验可证明元素的非金属性:Cl>C>Si
D.用中文“”(ào)命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族
3.(2022·高一课时练习)下列有关性质的比较中,不正确的是
A.气态氢化物的热稳定性:NH3>CH4 B.酸性:HClO>H2SO4
C.碱性:NaOH4.(2022秋·高一课时练习)根据元素周期律,由下列事实进行归纳推测,推测不合理的是
事实 推测
A. 12Mg与水反应缓慢,20Ca与水反应较快 56Ba(ⅡA)与水反应会更快
B. Si是半导体材料,同族的Ge也是半导体材料 ⅣA族的元素都是半导体材料
C. HCl在1500℃时分解,HI在230℃时分解 HBr的分解温度介于二者之间
D. Si与H2高温时反应,S与H2加热能反应 P与H2在高温时能反应
A.A B.B C.C D.D
5.(2021·高一课时练习)下列有关物质性质的比较,结论正确的是
A.溶解度:Na2CO3B.热稳定性:HClC.沸点:C2H5SHD.碱性:LiOH6.(2021春·高一课时练习)下列说法正确的是
A.金属元素不能得电子,不显负价,故金属不能形成阴离子
B.P、S、Cl元素最高正价依次升高
C.B、C、N、O、F原子半径依次增大
D.Li、Na、K、Rb的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱
7.(2022秋·高一课时练习)下列各项性质的比较,符合相关性质递变规律的是
A.还原性: B.碱性:
C.酸性: D.非金属性:
二、同周期元素性质的递变规律
通过对第三周期元素的分析,我们可以总结出同周期元素性质的递变规律:从左到右,原子半径逐渐减小,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
题型演练
8.(2022秋·高一课时练习)下列比较中正确的是
A.离子的还原性:S2->Cl->Br->F-
B.热稳定性:HF>HCl>H2S
C.酸性:HClO>H2SO4>H3PO4
D.碱性:Al(OH)3>Mg(OH)2>Ca(OH)2
9.(2022春·高一课时练习)下列叙述中,不正确的是
A.I2、Br2、Cl2元素的单质与氢气化合越来越容易
B.Al、Mg、Na的氧化物的水化物的碱性依次增强
C.Na、Mg、Al的简单离子的半径逐渐减小
D.P、S、Cl元素的最高正价依次升高,其对应的简单气态氢化物的稳定性依次减弱
10.(2021·高一课时练习)在同一周期的元素中(除稀有气体元素外),随着原子序数的递增,下列说法中不正确的是
A.最外层电子数逐渐增多
B.原子半径逐渐减小
C.元素原子的失电子能力逐渐增强
D.元素的非金属性逐渐增强
11.(2022·高一课时练习)X、Y、Z均为元素周期表中前三周期元素,、、三种简单离子的电子层结构相同,下列说法正确的是
A.原子序数:Z>X B.原子半径:Y>Z
C.气态氢化物的稳定性: D.离子半径:
12.(2022秋·高一课时练习)已知33As、35Br位于同一周期,下列关系正确的是
A.原子半径:As>Cl>P B.热稳定性:HCl>AsH3>HBr
C.还原性:As3->S2->Cl- D.酸性:H3AsO4>H2SO4>H3PO4
13.(2020·高一课时练习)下列各组化合物的性质比较中,不正确的是
A.酸性:HClO4>HBrO4>HIO4 B.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
C.稳定性:PH3>H2S>HCl D.非金属性:F>O>S
14.(2020·高一课时练习)下列结论正确的是( )
①粒子半径:K+>Al3+>S2->Cl-
②氢化物的酸性:HCl>HBr>HI
③离子的还原性:S2->Cl->Br->I-
④氧化性:Cl2>S>Se>Te
⑤酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO
⑥非金属性:O>N>P>Si
A.①④⑤ B.③⑥ C.④⑤⑥ D.②④⑤⑥
15.(2023春·高二课时练习)的原子结构示意图为,下列关于的描述正确的是
A.位于第五周期,第Ⅴ族 B.属于金属元素
C.酸性: D.稳定性:
16.(2022秋·高一课时练习)下列有关说法正确的是
A.H2SO4的酸性比HClO的酸性强,所以S的非金属性比Cl强
B.Mg(OH)2是中强碱,Al(OH)3是两性氢氧化物,所以Al比Mg活泼
C.H2S在300℃时开始分解,H2O在1000℃时开始分解,说明O的非金属性比S强
D.Na和Mg与酸都能剧烈反应放出氢气,故无法比较它们的金属性强弱
17.(2021·高一课时练习)为了探究同周期元素性质递变规律,某同学进行了以下实验,请你帮其完成实验记录:
(一) 探究钠、镁、铝金属性强弱:
实验操作 实验现象 实验结论
浮:浮于水面、熔:熔成小球、 游:四处游动、 嘶:嘶嘶响声、 滴加酚酞溶液变红。 钠与冷水反应剧烈,反应的化学方程式为2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
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___________色。 镁与冷水几乎不反应,能与热水反应,反应的化学方程式为___________。
两支试管内都有无色气泡冒出,但放镁的试管中逸出气体的速率较___________。(填快或慢) 这两种金属___________更容易置换出酸中的氢,反应的化学方程式分别为: ___________;Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
结论:钠、镁、铝置换出水(或酸)中的氢时,由易到难的顺序为___________;钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为___________; 钠、镁、铝的金属性逐渐___________。(填增强或减弱)
(二) 探究Si、P、S、Cl的非金属性的强弱:
Si P S Cl
判断依据 与氢气反应 高温 磷蒸气与氢气能反应 加热 光照或点燃
由难到易的顺序为Si、P、S、Cl
最高价氧化物对应的水化物的酸性 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 ___________
酸性依次___________。(填增强或减弱)
结论 Si、P、S、Cl的非金属性逐渐___________。(填增强或减弱)
(三)同周期元素性质递变规律: 。同一周期从左到右,元素________________逐渐减弱,______________逐渐增强。(填“金属性”或“非金属性”)
三、填空题
18.(2021秋·高一课时练习)根据元素在周期表中的位置,判断下列各组化合物的酸、碱性强弱。
(1)和_________;
(2)KOH和_________;
(3)和_________;
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】A.同周期自左至右金属性减弱,所以金属性Na>Mg,则碱性NaOH>Mg(OH)2,故A正确;
B.同主族元素自上而下非金属性减弱,所以非金属性Cl>Br,所以Cl2得电子的能力比Br2强,故B错误;
C.电子层数越多原子半径越大,电子层数相同,核电荷数越小原子半径越大,所以原子半径:r(Br)>r(Na)>r(Mg)>r(Cl),故C错误;
D.Cl和Br为同主族元素,最外层电子数相等,故D错误。
综上所述,答案为A。
2.C
【详解】A.C、N、O属于同周期元素,从左至右,非金属性依次增强,原子序数C<N<O,非金属性O>N>C,C、Si属于同主族元素,从上到下,非金属性依次减弱,原子序数C<Si ,非金属性C>Si,则非金属性O>N>Si,非金属性越强,氢化物越稳定,气态氢化物的稳定性H2O>NH3>SiH4,故A正确;
B.H与F、Cl等形成共价化合物,与Na等形成离子化合物,则氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物,故B正确;
C.利用最高价含氧酸的酸性比较非金属性强弱,HCl不是最高价含氧酸,则不能比较Cl、C的非金属性,故C错误;
D.118号元素的原子序数为118,质子数为118,核外电子数为118,其原子结构示意图为,它的原子结构中有7个电子层,最外层电子数为8,则第118号元素在周期表中位于第七周期0族,故D正确。
答案为C。
3.B
【详解】A.元素的非金属性越强,氢化物越稳定元素的非金属性越强,同周期从左到右非金属性越来越强,非金属性N>C,气态氢化物的热稳定性:NH3>CH4,A正确,
B.元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物的酸性越强,非金属性:Cl>S,则酸性HClO4>H2SO4,B错误;
C.元素的金属性越强,其最高价氧化物的水化物的碱性越强,金属性NaD.电子层数越多半径越大,电子层数相同时,原子序数越大,半径越小,则原子半径:S

故选B。
4.B
【详解】A.同主族金属元素从上到下元素的金属性逐渐增强,与水反应剧烈程度增强。元素的金属性:Ba>Ca>Mg,故可根据Ca与水反应较快推知Ba与水反应会更快,A正确;
B.半导体材料通常位于元素周期表中金属元素和非金属元素的分界处,Si和Ge处于金属和非金属分界线处,能作半导体,而C和Pb不能作半导体,所以第IVA族元素并不都是半导体材料,B错误;
C.同主族元素从上到下元素的非金属元素逐渐减弱,元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性就越强。元素的非金属性:Cl>Br>I,所以HBr的稳定性介于HCl、HI之间,其分解温度介于二者之间,C正确;
D.同周期元素的非金属元素从左到右逐渐增强,元素的非金属性越强,其单质与H2化合就越容易,元素的非金属性:S>P>Si,所以可根据Si与H2高温时反应,S与H2加热能反应推知P与H2在高温时能反应,D正确;
故合理选项是B。
5.C
【详解】A.碳酸钠的溶解度应该大于碳酸氢钠,实际碳酸氢钠在含钠化合物中属于溶解度相对很小的物质。选项A错误。
B.同周期由左向右非金属的气态氢化物的稳定性逐渐增强,所以稳定性应该是:HCl>PH3。选项B错误。
C.C2H5OH分子中有羟基,可以形成分子间的氢键,从而提高物质的沸点。选项C正确。
D.同周期由左向右最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱,所以碱性应该是:LiOH>Be(OH)2。选项D错误。
【点睛】解决此类问题,一个是要熟悉各种常见的规律,比如元素周期律等;另外还要注意到一些反常的规律。例如:本题的选项A,比较碳酸钠和碳酸氢钠的溶解度,一般碳酸盐比碳酸氢盐的溶解度小,碳酸钙难溶,而碳酸氢钙可溶,但是碳酸钠却比碳酸氢钠溶解度大。此外,比如,碱金属由上向下单质密度增大,但是钾反常等等。
6.B
【详解】A.金属无负价,但可以形成阴离子,如、等,故A错误;
B.P、S、Cl元素的最外层电子数依次升高,故其最高正价逐渐升高,故B正确;
C.根据元素周期律可知,同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,故C错误;
D.从到金属性依次增强,所以最高价氧化物对应水化物的碱性依次增强,故D错误;
本题答案 B。
7.D
【详解】A.同周期元素原子序数递增,金属性递减,金属单质还原性下降,选项叙述错误,不符题意;
B.同周期元素原子序数递增,金属性递减,金属元素最高价氧化物对应水化物(氢氧化物)碱性降低,选项叙述错误,不符题意;
C.同周期元素原子序数递增,非金属性递增,非金属元素最高价氧化物对应水化物(最高价含氧酸)酸性增强,选项叙述错误,不符题意;
D.同主族元素原子序数递增,非金属性递减,选项叙述正确,符合题意;
综上,本题选D。
8.B
【详解】A.元素的非金属性F>Cl>S>Br,非金属性越强其单质的氧化性越强,对应的离子还原性越弱,则离子还原性:S2->Br->Cl->F-,故A错误;
B.元素的非金属性F>Cl>S,气态氢化物稳定性HF>HCl>H2S,故B正确;
C.非金属性Cl>S>P,元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,即酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4,HClO不是最高价的含氧酸,是弱酸,其酸性比硫酸弱,故C错误;
D.金属性:Ca>Mg>Al,元素的金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,即酸性:Al(OH)3故选:B。
9.D
【详解】A.元素的非金属性越强,其单质越易与氢气化合,由于元素的非金属性:,则I、、元素的单质与氢气化合越来越易,A正确;
B.元素的金属性越强,其对应碱的碱性越强.由于元素的金属性:,则、、的氧化物的水化物的碱性依次增强,B正确;
C.、、的核外电子排布相同,其核外电子层结构相同,对于电子层结构相同的离子,核电荷数越大的离子半径越小,所以、、的简单离子的半径逐渐减小,C正确;
D.元素的非金属性越强,其对应的氢化物就越稳定,由于元素的非金属性,其对应的气态氢化物的稳定性依次增强,D错误;
故选:D。
10.C
【详解】A.同周期自左至右最外层电子数逐渐增多,A正确;
B.由于电子层数相同,同一周期的元素中(除稀有气体元素外),随着原子序数的递增,核电荷数增多,原子半径逐渐减小,B正确;
C.随着原子序数的递增,核电荷数增多,元素得电子的能力逐渐增强,失电子能力减弱,C错误;
D.同周期自左至右,元素的非金属性逐渐增强,D正确;
综上所述答案为C。
11.D
【分析】根据具有相同核外电子层结构的离子,原子序数越大,离子半径越小。根据离子所带电荷数可确定其原子序数的大小关系,据此进行分析判断。
【详解】A.、、核外电子层结构相同,应该与稀有气体的电子层结构相同,X在Y、Z的下一周期,X的原子序数均大于Y、Z,则原子序数:ZB.Y的阴离子带n个负电荷,Z的阴离子带(n+1)个负电荷,所以Y的最外层电子数大于Z的最外层电子数,即Y、Z位于同一周期,且Y在Z的右面,同一周期从左到右原子半径逐渐减小,则原子半径:YC.非金属性越强,氢化物越稳定,元素周期表中同一周期从左到右非金属性逐渐增强,所以非金属性Y>Z,所以气态氢化物的稳定性:,故C错误;
D.电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径:,故D正确;
答案选D。
12.C
【详解】A.原子半径大小顺序是As>P>Cl,故A错误;
B.非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,则热稳定性:HCl>HBr>AsH3,故B错误;
C.单质的氧化性Cl2>S>As,所以阴离子的还原性:As3﹣>S2﹣>Cl﹣,故C正确;
D.非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性越强,则酸性H2SO4>H3PO4>H3AsO4,故D错误;
故选C.
13.C
【详解】A.非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,元素非金属性的强弱关系是:Cl>Br>I,酸性:HClO4>HBrO4>HIO4,故A正确;
B.金属性强弱关系是:Na>Mg>Al,金属性越强,相应的碱碱性越强,碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故B正确;
C.元素非金属性的强弱关系是:Cl>S>P,非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强, 稳定性:PH3D. 同周期从左往右非金属性依次增强,同主族从上到下非金属性依次减弱,非金属性:F>O>S,故D正确;
故选C。
14.C
【详解】①电子层越多,离子半径越大;具有相同电子排布的离子,原子序数大的离子半径小,则粒子半径:S2->Cl->K+>Al3+,故①错误;②氢化物的酸性与元素的非金属性无关,酸性:HCl<HBr<HI,故②错误;③单质的氧化性Cl2>Br2>I2>S,单质的氧化性越强,则对应的阴离子的还原性越弱,离子的还原性:S2->I->Br->Cl-,故③错误;④非金属性:Cl>S>Se>Te,氧化性:Cl2>S>Se>Te,故④正确;⑤非金属性越强,对应最高价氧化物的水化物酸性越强,碳酸与NaClO可发生强酸制取弱酸的反应,则酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO,故⑤正确;⑥同周期非金属性O>N、P>Si,同主族非金属性为N>P,则非金属性:O>N>P>Si,故⑥正确;④⑤⑥正确,故答案为C。
15.D
【详解】A.周期数等于电子层数,主族元素最外层电子数等于主族序数,电子层数是4,最外层5个电子,所以As位于第四周期,第ⅤA族,故A错误;
B.As是非金属元素,故B错误;
C.非金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:P>As,所以酸性:H3AsO4>H3PO4,故C错误;
D.非金属性越强氢化物越稳定,非金属性:P>As,所以稳定性:AsH3<PH3,故D正确;
故选D。
16.C
【详解】A.HClO氧化性比H2SO4强,不能作为比较非金属性强弱的依据,应根据相应的最高价氧化物对应的水化物的酸性比较,A错误;
B.Mg(OH)2是中强碱,而Al(OH)3为两性氢氧化物,说明Mg的最高价氧化物对应水化物的碱性比Al的强,故金属性:Mg>Al,B错误;
C.H2O在1000℃时开始分解,而H2S在300℃时开始分解,说明H2O比H2S稳定,则O非金属性比S强,C正确;
D.Na与冷水反应剧烈反应,Mg与冷水反应缓慢,因此可用来比较它们的全属性强弱,D错误;
故选C。
17. 红 Mg+ 2H2O Mg (OH)2 + H2↑ 快 镁 2Al+ 6HCl=2AlCl3+ 3H2↑ 钠>镁>铝 氢氧化钠>氢氧化镁>氢氧化铝 减弱 HClO4 增强 增强 金属性 非金属性
【分析】根据同一周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强,结合实验现象分析解答。
【详解】(一) 探究钠、镁、铝金属性强弱:
镁与水的实验: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,是镁与热水反应生成了氢氧化镁和氢气,因此滴加酚酞溶液变为红色,说明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+ 2H2O Mg (OH)2 + H2↑;
镁、铝与稀盐酸的实验:两支试管内都有无色气泡冒出,但镁的金属性比铝强,放镁的试管中逸出气体的速率较快,两种金属中镁更容易置换出酸中的氢,反应的化学方程式分别为: 2Al+ 6HCl=2AlCl3+ 3H2↑;Mg+2HCl=MgCl2+H2↑;
结论:钠、镁、铝置换出水(或酸)中的氢时,由易到难的顺序为钠>镁>铝;钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为氢氧化钠>氢氧化镁>氢氧化铝;
钠、镁、铝的金属性逐渐减弱;
故答案为:红;Mg+ 2H2O Mg (OH)2 + H2↑;快;镁;2Al+ 6HCl=2AlCl3+ 3H2↑;钠>镁>铝;氢氧化钠>氢氧化镁>氢氧化铝;减弱;
(二) 探究Si、P、S、Cl的非金属性的强弱:
Cl元素的最高价氧化物的水化物为HClO4;Si、P、S、Cl与氢气反应由难到易的顺序为Si、P、S、Cl,说明非金属性依次增强,最高价氧化物的水化物是酸性依次增强,故答案为:HClO4;增强;增强;
(三)同周期元素性质递变规律: 。同一周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强,故答案为:金属性;非金属性。
18.(1)>
(2)KOH>
(3)>;
【解析】(1)
N和P同主族,同主族从上到下非金属性逐渐减弱,其最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱,因此酸性:>;故答案为:>。
(2)
Na和K同主族,同主族从上到下金属性逐渐增强,其最高价氧化物对应水化物碱性逐渐增强,因此碱性:KOH>NaOH,Na和Mg同周期,同周期从左到右金属性逐渐减弱,其最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱,因此碱性:NaOH >,所以碱性KOH>;故答案为:KOH>。
(3)
Al和Mg同周期,同周期从左到右金属性逐渐减弱,其最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱,因此碱性:>;故答案为:>。