第1课时 元素性质的周期性变化规律
学习目标
1.通过对元素周期律的探究,培养利用各种图表(直方图、折线图)分析、处理数据的能力。
2.结合数据分析和实验事实认识原子核外电子排布、元素最高化合价、最低化合价、原子半径等随元素原子序数递增而呈周期性变化的规律。
3.通过完成相应的同周期元素性质的探究实验,初步体验科学探究在化学学科的学习中的重要地位,了解科学探究的基本方法,培养初步的科学探究能力。
4.通过建立元素原子结构变化与其性质变化的微观模型,理解根据该模型进行元素性质推理的科学思想。
课堂探究
主题
学习探究过程
提升素养
自主学习
1.请同学们画出核电荷数1~18号元素的原子结构示意图。
2.As的原子结构示意图为。下列关于As的描述不正确的是
( )
A.位于第四周期第ⅤA族
B.属于非金属元素
C.酸性:H3AsO4>H3PO4
D.稳定性:AsH3
【初建模型】学习概念原理的基本方法: 。?
续 表
主题
学习探究过程
提升素养
知识回顾
同主族元素原子从上到下 依次增多,原子半径逐渐 ,原子核对外层电子的吸引能力逐渐 ,原子的失电子能力逐渐 ,得电子能力逐渐 ;元素单质的还原性逐渐 ,氧化性逐渐 ;最高价氧化物对应水化物的碱性 ,酸性 ;气态氢化物的稳定性 。同主族元素从上到下,金属性逐渐 ,非金属性逐渐 。?
建构解决问题的模型: 。?
一、元素性质
的周期性变
化规律
【数据处理】阅读课本P101表4-5,完成以下内容。
1.以原子序数为横坐标,最外层电子数为纵坐标,绘制直方图。
2.通过直方图,对于原子的最外层电子数随原子序数的变化情况,你能得出什么结论?
3.以原子序数为横坐标,原子半径为纵坐标,绘制折线图。
4.观察折线图的点(同主族元素)、线(同周期元素)、面(不同周期的变化趋势),对于原子半径的变化,你有什么发现?
5.以原子序数为横坐标,元素化合价(最高正价、最低负价)为纵坐标,绘制折线图。
6.通过原子序数与化合价折线图,对于元素主要化合价的变化,你有什么发现?
【得出结论】
随着原子序数的递增,元素原子核外的电子排布、原子半径和化合价都呈现 变化。?
【思考】为什么同周期元素,原子序数越大,半径越小?
(1)基于数据分析收集证据的程序: 。?
(2)影响原子半径的因素: 。?
续 表
主题
学习探究过程
提升素养
二、第三周期
元素性质的
递变规律
【预测性质】
根据第三周期元素原子核外电子排布规律,推测该周期元素金属性和非金属性具有怎样的变化规律?
1.【实验探究】钠、镁、铝的金属性强弱。
请根据提供的实验用品,设计实验比较钠、镁、铝的金属性强弱。
实验用品:试管、砂纸、试管夹、酒精灯、镁条、酚酞溶液、蒸馏水、1
mol·L-1
AlCl3溶液、1
mol·L-1
MgCl2溶液、氨水、2
mol·L-1
NaOH溶液。
(1)探究钠、镁与水的反应。
物质实验内容实验现象反应方程式实验结论NaMg
(2)探究NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱。
溶液AlCl3溶液MgCl2溶液实验操作反应方程式实验操作实验现象反应方程式实验结论钠、镁、铝是金属元素,都能形成氢氧化物;
NaOH是 碱,Mg(OH)2是 碱,Al(OH)3是 ?
结论:Na、Mg、Al的金属性 。?
【思考】Mg、Al与相同浓度的盐酸反应,哪个更剧烈?
2.【科学事实】探究Si、P、S、Cl的非金属性的强弱。
非金属元素SiPSCl最高价氧化物对应的水化物(含氧酸)的酸性强弱H2SiO3
(硅酸)
弱酸H3PO4
(磷酸)
中强酸H2SO4
(硫酸)
强酸HClO4(高氯酸)
强酸(酸性比
H2SO4的强)
结论:硅、磷、硫、氯所对应的最高价氧化物的水化物的酸性 ,所以硅、磷、硫、氯的非金属性 。?
【思考】Si、P、S、Cl2与氢气反应条件的难易如何?生成气态氢化物的稳定性如何?
3.【结论分析】通过对第三周期元素的探究你得出的结论是什么?与最初的预测一致吗?
第三周期元素从左向右,金属性逐渐 ,非金属性逐渐 。对其他周期元素进行同样的研究,一般情况下也会得出类似的结论。?
(1)元素金属性强弱的判断方法: 。?
(2)两性氢氧化物: 。?
(3)科学探究物质性质的基本程序: 。?
(4)元素非金属性强弱的判断方法: 。?
续 表
主题
学习探究过程
提升素养
三、元素
周期律
1.综合以上的事实,你能得出什么结论?
2.元素的性质是由元素原子的哪一部分决定的?那么元素性质随原子序数的递增呈现出周期性变化的根本原因是什么?
【反馈练习】
1.下列描述与元素周期律不相符的是( )
A.随原子序数递增,元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化
B.随原子序数递增,元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化(稀有气体元素除外)
C.随原子序数递增,元素的最高化合价重复出现从+1~+7,最低化合价从-7~-1的变化
D.随原子序数递增,元素的金属性和非金属性呈现周期性变化
2.下列说法能证明钾元素比镁元素的金属性强的是( )
A.金属钾与冷水剧烈反应,镁与冷水几乎没有明显现象
B.KOH的碱性比Mg(OH)2的强
C.金属钾与MgCl2的水溶液反应可置换出金属镁
D.在化学反应中,钾失去1个电子,镁失去2个电子
(1)元素周期律的内容: 。?
(2)元素周期律的实质: 。?
小结
通过本节课的学习你的收获。
—
核心素养专练
1.要使AlCl3溶液中的A完全转化成Al(OH)3沉淀,应选的最佳试剂是( )
A.NaOH溶液
B.稀盐酸
C.AgNO3溶液
D.氨水
2.下列有关物质性质的比较顺序中,不正确的是( )
A.热稳定性:HFB.粒子半径:K+>Na+>Mg2+>Al3+
C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
D.最外层电子数:Li3.元素的以下性质中,随着原子序数递增不呈周期性变化的是( )
A.相对原子质量
B.化合价
C.原子半径
D.元素的金属性和非金属性
4.下列有关比较正确的是( )
A.N、O、F的最高价依次升高
B.Al3+、K+、F-的粒子半径依次增大
C.单质的熔点:Cl2>Br2>I2
D.碱性:CsOH>KOH>NaOH
5.现有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种同周期元素。已知:A、C、F三种元素原子的最外层共有11个电子,其最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应,且均能生成盐和水;D和E各有如下表所示的电子层结构。
元素
最外层电子数
次外层电子数
D
x
x+4
E
x+1
x+4
按要求填空:
(1)写出各元素的元素符号:A ,B ,C ,D ,E ,F 。?
(2)D的氢化物的化学式为 ,E的氢化物的化学式为 ,两者的稳定性: > 。?
(3)F与C两元素的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为 。?
参考答案
课堂探究
[自主学习]
1.
2.C
[初建模型]
学习概念原理的基本方法:
[知识回顾]
核电荷数 增大 减弱 增强 减弱 增强 减弱 增强 减弱 减弱 增强 减弱
[提升素养]
建构解决问题的模型:结构决定性质,量变引起质变
一、元素性质的周期性变化规律
1.
2.随着原子序数的递增,元素的原子最外层电子排布呈现周期性变化。
3.
4.同主族元素由上向下元素的原子半径逐渐增大,同周期元素由左向右元素的原子半径逐渐减小(不包括稀有气体元素),且随着原子序数的递增,元素的原子半径呈现周期性变化。
5.略
6.随着原子序数的递增,元素的化合价呈现周期性变化,且有以下量的关系:最高正价+|最低负价|=8(H、F、O除外)
[得出结论]周期性
[思考]在电子层数相同的情况下,随着原子序数的增加,原子核对核外电子的电性作用增强,使得最外层电子与原子核之间的距离缩小,从而使得原子半径减小。
[提升素养]
(1)数据处理→数据分析→规律预测→规律解释
(2)电子层数和核电荷数
二、第三周期元素性质的递变规律
[预测性质]第三周期元素:Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl的电子层数相同,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐减小,导致失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,金属性减弱,非金属性增强。
1.(1)探究钠、镁与水的反应。
物质
实验内容
实验现象
反应方程式
实验结论
Na
与冷水
(加酚酞)
剧烈反应,放出氢气
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
钠的金属性强于镁的
Mg
与冷水
(加酚酞)
常温下镁与水的反应较缓慢,镁条表面溶液呈红色
Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
与热水
(加酚酞)
加热后反应剧烈,镁条表面有大量气泡,溶液变为红色。
Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
(2)探究NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的碱性强弱。
溶液
AlCl3溶液
MgCl2溶液
实验操作
向AlCl3溶液中滴加氨水
向MgCl2溶液中滴加氨水
离子反应
方程式
Al3++3NH3·H2O
Al(OH)3↓+
3N
Mg2++2NH3·H2O
Mg(OH)2↓+
2N
实验操作
向氢氧化铝沉淀中加入盐酸
向氢氧化铝沉淀中加入氢氧化钠溶液
向氢氧化镁沉淀中加入盐酸
向氢氧化镁沉淀中加入氢氧化钠溶液
续表
溶液
AlCl3溶液
MgCl2溶液
实验现象
沉淀溶解
沉淀溶解
沉淀溶解
沉淀不溶解
反应方程式
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
Al(OH)3+OH-
Al+2H2O
Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O
无
实验结论
钠、镁、铝是金属元素,都能形成氢氧化物;
NaOH是强碱,Mg(OH)2是中强碱,Al(OH)3是两性氢氧化物
[结论]逐渐减弱
[思考]镁更剧烈
2.[结论]依次增强 依次增强
[思考]条件越来越容易,产物越来越稳定
3.减弱 增强
[提升素养]
(1)单质与水(或酸)反应的难易;最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱
(2)既能与酸反应,又能与碱反应的氢氧化物
(3)预测性质→设计方案→实验验证→得出结论
(4)单质与氢气反应生成气态氢化物的难易;最高价氧化物的水化物的酸性强弱;气态氢化物的稳定性
三、元素周期律
1.随着原子
序数的递增呈现周期
性变化
2.原子核外的电子排布。元素性质的周期性变化是原子核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。
[反馈练习]1.C 2.AB
[提升素养]
(1)元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化
(2)元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布呈周期性变化的必然结果
核心素养专练
1.D 2.A 3.A 4.D
5.(1)Na Mg Al Si P Cl (2)SiH4 PH3 PH3 SiH4 (3)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O第1课时 元素性质的周期性变化规律
学习目标
1.了解第三周期元素的递变规律。
2.了解氢氧化铝的性质。
3.了解元素周期律的成因。
课堂探究
主题
学习探究过程
提升素养
自主学习
请同学们画出核电荷数1~18元素的原子结构示意图。
【初建模型】学习概念原理的基本方法: 。?
知识回顾
(2019·北京高考改编)2019年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是( )
A.In是第五周期第ⅢA族元素
BIn的中子数与电子数的差值为17
C.原子半径:In>Al
D.碱性:NaOH>RbOH
建构解决问题的模型: 。?
一、元素性质
的周期性
变化规律
【思考与讨论】观察课本P101表格4-5中的数据,判断随着原子序数的递增,元素原子的核外电子排布、原子半径和化合价的变化规律是什么?请完成下列问题。
1.原子结构的变化规律
原子序数电子层数最外层电子数1~211→ ?3~1021→ ?11~1831→ ?结论1同周期元素的核外电子排布的规律:同周期由左向右,元素的原子最外层电子数 ;随着原子序数的递增,元素原子核外的电子排布呈现 的变化(第一周期除外)。?
2.原子半径的变化规律
3~10号元素LiBeBCNOFNe原子半径/nm0.1520.0890.0820.0770.0750.0740.071—变化趋势逐渐 ?
11~18号元素NaMgAlSiPSClAr原子半径/nm0.1860.1600.1430.1170.1100.1020.099—变化趋势
逐渐 ?结论2:随着原子序数的递增,元素原子的半径呈现 的变化?
3.元素主要化合价的变化规律
原子序数主要化合价的变化最高正价最低负价1~2+1-13~10+1→ ? →-1?11~18+1→ ? →-1?结论3随着原子序数的递增,主族元素的主要化合价呈现 的变化。?
(1)同主族元素原子半径自上而下 。?
(2)短周期主族元素中,原子半径最大的是 。?
续 表
主题
学习探究过程
提升素养
二、第三周期
元素性质的
递变规律
1.探究钠、镁、铝的金属性强弱
(1)探究Al(OH)3的酸碱性
实验操作实验现象化学反应的离子方程式向AlCl3溶液中滴加氨水向Al(OH)3沉淀中滴加稀盐酸向Al(OH)3沉淀中滴加NaOH溶液结论:Al(OH)3是一种 ?
(2)探究钠、镁、铝的金属性强弱
单质单质与水(或酸)
的反应现象化学反应方程式最高价氧化物对应
水化物的碱性强弱Na与冷水 反应,放出氢气?NaOH 碱?Mg与冷水反应 ,与沸水 反应,放出氢气;与酸 反应,放出氢气?Mg(OH)2 碱?Al与沸水几乎没有反应现象,与酸 反应,放出氢气?Al(OH)3 ?结论:(1)金属性强弱顺序为 ;?
(2)随着核电荷数减小,与水(酸)反应越来越 ,最高价氧化物对应水化物的碱性越来越 。?
(3)探究Si、P、S、Cl的非金属性强弱
请查阅资料,完成下列表格
非金属元素SiPSCl与氢气化合条件由易到难的顺序:最高价氧化物对应的水化物化学式
及酸性
强弱酸性由强到弱: ?结论:硅、磷、硫、氯的非金属性 。?
结论:综上所述,第三周期元素从左向右,金属性逐渐 ,非金属性逐渐 。对其他周期元素进行同样的研究,一般情况下也会得出类似的结论。?
(1)两性氢氧化物: 。?
(2)金属性强弱的判断方法: 。?
(3)元素非金属性强弱的判断方法: 。?
(4)从原子结构角度解释原因: 。?
续 表
主题
学习探究过程
提升素养
三、元素
周期律
1.元素周期律的内容: 。?
2.元素周期律的实质: 。?
【反馈练习】
1.(双选)下列说法能证明钾元素比镁元素金属性强的是( )
A.金属钾与冷水剧烈反应,镁与冷水几乎没有现象
B.KOH的碱性比Mg(OH)2的强
C.金属钾与MgCl2的水溶液反应可置换出金属镁
D.在化学反应中,钾失去1个电子,镁失去2个电子
2.(双选)下列说法能够证明氯元素的非金属性比硫元素的强的是( )
A.氯气与氢气化合的条件比硫与氢气化合的条件更容易
B.HCl的酸性比H2S的强
C.HCl的稳定性比H2S的强
D.HClO3的酸性比H2SO3的强
3.下列描述与元素周期律不相符的是( )
A.随原子序数递增,元素原子的最外层电子排布呈现周期性变化
B.随原子序数递增,元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化(惰性气体除外)
C.随原子序数递增,元素的最高化合价重复出现从+1~+7,最低化合价从-7~-1的变化
D.随原子序数递增,元素的金属性和非金属性呈现周期性变化
结构与性质的关系: 。?
小结
对本课时内容进行总结。
核心素养专练
1.要使AlCl3溶液中的Al3+完全转化成Al(OH)3沉淀,应选的最佳试剂是( )
A.NaOH溶液
B.稀盐酸
C.AgNO3溶液
D.氨水
2.下列有关物质性质的比较顺序中,不正确的是( )
A.热稳定性:HFB.微粒半径:K+>Na+>Mg2+>Al3+
C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
D.最外层电子数:Li3.元素的以下性质中,随着原子序数递增不呈周期性变化的是( )
A.相对原子质量
B.化合价
C.原子半径
D.元素的金属性和非金属性
4.下列有关比较正确的是( )
A.N、O、F的最高价依次升高
B.Al3+、K+、F-的微粒半径依次增大
C.单质的熔点:Cl2>Br2>I2
D.碱性:CsOH>KOH>NaOH
5.现有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种同周期元素。已知:A、C、F三种元素原子的最外层共有11个电子,其最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应,且均能生成盐和水;D和E各有如下表所示的电子层结构。
元素
最外层电子数
次外层电子数
D
x
x+4
E
x+1
x+4
按要求填空:
(1)写出各元素的元素符号:A ,B ,C ,D ,E ,F 。?
(2)D的氢化物的化学式为 ,E的氢化物的化学式为 ,两者的稳定性: > 。?
(3)F与C两元素的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为 。?
参考答案
课堂探究
[自主学习]
[提升素养]
[知识回顾]D
[提升素养]
结构决定性质,量变引起质变
一、元素性质的周期性变化规律
1.2 8 8 递增 周期性
2.减小 减小 周期性
3.+5 -4 +7 -4 周期性
[提升素养](1)逐渐增大 (2)Na
二、第三周期元素性质的递变规律
(1)
实验操作
实验现象
化学反应的离子方程式
向AlCl3溶液中滴加氨水
白色沉淀
Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
向Al(OH)3沉淀中滴加稀盐酸
沉淀溶解
Al(OH)3+3H+Al3++3H2O
向Al(OH)3沉淀中滴加NaOH溶液
沉淀溶解
Al(OH)3+OH-Al+2H2O
结论:Al(OH)3是一种两性氢氧化物
(2)
单质
单质与水(或酸)
的反应现象
化学反应方程式
(或离子方程式)
最高价氧化物对应
水化物的碱性强弱
Na
与冷水剧烈反应,放出氢气
2Na+2H2O2NaOH+H2↑
NaOH是强碱
Mg
与冷水反应缓慢,与沸水迅速反应,放出氢气;与酸剧烈反应,放出氢气
Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
Mg(OH)2是中强碱
Al
与沸水几乎没有反应现象,与酸迅速反应,放出氢气
2Al+6H+2Al3++3H2↑
Al(OH)3是两性氢氧化物
结论:(1)金属性强弱顺序为Na>Mg>Al;(2)随着核电荷数减小,与水(酸)反应越来越容易,最高价氧化物对应水化物的碱性越来越强。
(3)
非金属元素
Si
P
S
Cl
与氢气化合
条件
高温
磷蒸气与
氢气反应
加热
光照
或点燃
由易到难的顺序:Cl>S>P>Si
最高价氧化物
对应的水化物
化学式
及酸性
强弱
H2SiO4
(弱酸)
H3PO4
(中强酸)
H2SO4
(强酸)
HClO4
(强酸,
酸性比
H2SO4强)
酸性由强到弱:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO4
结论:硅、磷、硫、氯的非金属性逐渐增强。
结论:减弱 增强
[提升素养](1)既能与酸反应,又能与碱反应,生成盐和水的氢氧化物
(2)单质与水(或酸)反应的难易;最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱
(3)单质与氢气反应生成气态氢化物的难易;最高价氧化物的水化物的酸性强弱;气态氢化物的稳定性
(4)第三周期元素:Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl的电子层数相同,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐减小,导致失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强,金属性减弱,非金属性增强。
三、元素周期律
1.元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化
2.元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布呈周期性变化的必然结果
[提升素养]结构与性质的关系:结构决定性质
[反馈练习]1.AB 2.AC 3.C
核心素养专练
1.D 2.A 3.A 4.D
5.(1)Na Mg Al Si P Cl
(2)SiH4 PH3 PH3 SiH4
(3)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O