2024-2025学年人教版必修第一册 4.2.1元素性质的周期性变化规律 学案（含答案）

第1课时　元素性质的周期性变化规律
素养要求
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。
分点突破一　原子结构的周期性变化
1．原子核外电子排布的周期性变化
规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期除外)。
2．元素原子半径的周期性变化
规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。
特别提醒　影响原子半径大小的因素
①电子层数：一般电子层数越多，原子半径越大。
②核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越多，原子半径越小。
③核外电子数：电子数增多，增加了核外电子间的相互排斥作用，使原子半径有增大的趋势。
3．元素主要化合价的周期性变化
规律：随着原子序数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1→＋7，最低负化合价呈现－4→－1的周期性变化。
特别提醒　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，无最高正价；F无正化合价，最低价为－1。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)第二周期元素中原子半径最小的原子是氟。(　　)
(2)第二周期元素中C、N、O、F的最高化合价依次升高。(　　)
(3)短周期元素中原子半径最小的是氢。(　　)
(4)从原子序数11依次增加到17，原子电子层数不变。(　　)
(5)从原子序数11依次增加到17，原子半径逐渐增大。(　　)
2．下列叙述正确的是(　　)
A．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现
B．随着元素原子序数的递增，原子半径呈现由大到小的周期性变化
C．随着元素原子序数的递增，元素的最高正化合价从＋1到＋7，最低负化合价从－7到－1重复出现
D．电子层数越多，微粒半径越大
3．下列各组元素性质或原子结构递变情况错误的是(　　)
A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多
B．P、S、Cl元素最高正化合价依次升高
C．N、O、F最高正化合价依次增大
D．Na、K、Rb的电子层数依次增多
分点突破二　同周期元素性质的递变规律
以第三周期元素为例探究元素性质的递变规律。
1．第三周期元素原子的电子层数________，由左向右元素的原子最外层电子数________，原子半径依次________，失电子的能力依次________，得电子的能力依次__________，预测它们的金属性依次________，非金属性依次________。
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________色。
④结论：镁与________几乎不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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
Al Mg
原理 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
实验操作
沉淀溶解情况 沉淀____________ 沉淀____________ 沉淀____________ 沉淀____________
相关反应的化学方程式　　 ________ ________ ________
实验结论 金属性：Mg________Al
(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
Si P S Cl
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：____________________________
结论 Si、P、S、Cl的非金属性逐渐________
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________，非金属性逐渐________。
特别提醒　不能用来判断元素的金属性或非金属性强弱的依据：
(1)原子失去或得到电子数目的多少。
(2)单质的熔点或氢化物的沸点等物理性质。
(3)非最高价含氧酸的酸性。
(4)氢化物水溶液的酸性。
(5)非金属单质作还原剂的置换反应。
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元素原子的________________周期性变化的必然结果。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(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)元素的非金属性越强，其氧化物对应的水化物酸性越强。(　　)
(5)P的非金属性强于Si，H3PO4比H2SiO3的酸性强。(　　)
(6)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。(　　)
2．下列有关元素周期律的叙述正确的是(　　)
A．氧化性强弱：F2＜Cl2
B．金属性强弱：K＜Na
C．酸性强弱：H3PO4＜H2SO4
D．碱性强弱：NaOH＜Mg(OH)2
3．图为元素周期表的一部分，有关说法正确的是(　　)
O F
S Cl
A. 原子序数：O＞F B．原子半径：O＜S
C．非金属性：S>Cl D．稳定性：HF＜HCl
4．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)。
(2)金属性最强的元素是________(填元素符号)。
(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________(用化学式回答，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______________。
1．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
2．X、Y、Z三种元素的电子层数相同，它们的最高价氧化物分别为酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物，则三种元素的原子序数的大小顺序是(　　)
A．X＞Y＞Z B．Y＞Z＞X
C．X＞Z＞Y D．Z＞X＞Y
3．下列关于几种物质性质的比较，不能用元素周期律解释的是(　　)
A.热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
B．非金属性：Cl＞Br
C．微粒半径：Al3＋＜Mg2＋＜Na＋
D．酸性：H2SO4＞H3PO4
4．X、Y两元素是同周期的非金属主族元素，如果X原子半径比Y的大，下面说法正确的是(　　)
A．最高价氧化物对应水化物的酸性，X的比Y的强
B．X的非金属性比Y的强
C．X的阴离子比Y的阴离子还原性强
D．X的气态氢化物比Y的稳定
5．元素性质随原子序数的递增呈周期性变化的本质原因是(　　)
A．元素的相对原子质量逐渐增大
B．原子的电子层数增多
C．原子核外电子排布呈周期性变化
D．原子半径呈周期性变化
6．根据元素周期表1～20号元素的性质和递变规律，回答下列问题。
(1)属于金属元素的有________种，金属性最强的元素与氧化合生成的化合物为____________(填两种化合物的化学式)。
(2)正化合价最高的元素是________(填元素符号)，其最高正化合价为________。
(3)既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的单质是________(填化学式)，其最高价氧化物对应的水化物具有________(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
(4)第三周期中，原子半径最大的是(稀有气体元素除外)________。
(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性________＞________(填化学式)。
第1课时　元素性质的周期性变化规律
分点突破一　原子结构的周期性变化
即学即练
1．答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×
2．解析：A项，第一周期元素的最外层电子数是从1到2；C项，O无最高正价，F无正价，最低负化合价是从－4开始出现；D项，电子层数：S>Li，但原子半径：Li>S，只有当最外层电子数相同时，才满足电子层数越多，微粒半径越大。
答案：B
3．解析：O无最高正价F无正价。
答案：C
分点突破二　同周期元素性质的递变规律
1．相同　逐渐增多　减小　减弱　增强　减弱　增强
2．(1)③红　④冷水　Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑　>
(2)溶解　溶解　溶解　不溶解　Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O　Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O　>　(3)>　>　>　>
3．H2SiO34．减弱　增强
5．核外电子排布
即学即练
1．答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
2．答案：C
3．答案：B
4．解析：(1)第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半径最小的是Cl。
(2)金属性最强的元素在最左边，应为Na。
(3)非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是HClO4。
(4)非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。
(5)金属性最强的Na对应的NaOH的碱性最强。
(6)铝的氧化物Al2O3具有两性。
答案：(1)Cl　(2)Na　(3)HClO4　(4)SiH4
(5)NaOH　(6)Al2O3
随堂演练全通关
1．答案：B
2．解析：大多数金属氧化物属于碱性氧化物，大多数非金属氧化物属于酸性氧化物，电子层数相同的元素从左到右按照先金属、后非金属的顺序排列。即最高价氧化物从左向右依次是碱性氧化物、两性氧化物、酸性氧化物，所以X的原子序数最大，Y的原子序数最小。
答案：C
3．答案：A
4．解析：X原子半径比Y的大，说明X在Y的左边，原子序数X比Y小，X的非金属性比Y的弱，因此最高价氧化物对应水化物的酸性X比Y的弱，X的阴离子比Y的阴离子还原性强，X的气态氢化物不如Y的稳定。
答案：C
5．答案：C
6．解析：(1)属于金属元素的共有7种，其中金属性最强的元素是钾，钾与氧气反应生成的化合物有K2O、K2O2、KO2等。(2)正化合价最高的元素是Cl，其最高正化合价为＋7价。(3)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的单质是铝，其最高价氧化物对应的水化物是Al(OH)3，具有两性。(4)同一周期，从左到右，原子半径逐渐减小，故第三周期中，原子半径最大的是Na。(5)非金属性：N>P>Si，故NH3的稳定性大于SiH4的稳定性。
答案：(1)7　K2O、K2O2(KO2也可以)　(2)Cl　＋7价　(3)Al　两性　(4)Na　(5)NH3　SiH4