同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第一章 原子结构与元素周期律 第3节 第1课时.docx

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同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第一章原子结构与元素周期律第3节第1课时

第3节　元素周期表的应用

第1课时　认识同周期元素性质的递变规律

[目标导航]　1.以第3周期为例，掌握同周期元素性质的递变规律。

2.能运用原子结构理论初步解释同周期元素性质的递变规律。

3.了解原子结构、元素性质及该元素在周期表中的位置三者之间的关系。

4.初步学会利用元素周期表。

一、第3周期元素原子得失电子能力的比较

1．钠、镁、铝三种元素原子失电子能力的比较

实验方案

实验操作

实验现象

实验结论

钠、镁、铝与水的反应

钠与水剧烈反应；镁与水加热前不反应，加热后反应缓慢，有无色气泡冒出，溶液变为浅红色；铝与冷水无现象，与热水无现象

钠与冷水反应，反应方程式：

2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；镁与冷水不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2OMg（OH）2＋H2↑；铝与水不反应

镁和铝与酸的反应

两支试管内都有无色气泡冒出，但放镁条的试管中生成气体速率较快

镁、铝都能置换出酸中的氢，但镁更容易，反应的化学方程式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

比较NaOH、Mg（OH）2的碱性强弱

加入NaOH溶液后产生白色沉淀，把沉淀分成两份，其中一份加入稀盐酸，沉淀溶解，另一份加入NaOH溶液，沉淀不溶解

碱性由强到弱的顺序为NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3

比较NaOH、Al（OH）3的碱性强弱

加入NaOH溶液后产生白色沉淀，把沉淀分成两份，其中一份加入稀盐酸，沉淀溶解，另一份加入NaOH溶液，沉淀溶解

结论

钠、镁、铝元素原子失去电子能力：

Na>Mg>Al

2.硅、磷、硫、氯四种元素原子得电子能力的比较

元素

Si

P

S

Cl

单质与H2反应条件

高温、生成少量化合物

磷蒸气与H2能反应

需加热

光照或点燃、剧烈反应

单质与H2化合的难易

由难到易

气态氢化物

化学式

SiH4

PH3

H2S

HCl

稳定性

很不稳定

不稳定

较稳定

很稳定

由弱到强

最高价氧化物

SiO2

P2O5

SO3

Cl2O7

最高价氧化物的水化物

化学式

H4SiO4

H3PO4

H2SO4

HClO4

酸性

弱酸

中强酸

强酸

强于硫酸

由弱到强

结论

硅、磷、硫、氯元素原子得电子能力：

Si＜P＜S＜Cl

【议一议】

1．元素原子得（失）电子数目越多，得（失）电子能力越强吗？

答案　不一定，元素原子得（失）电子能力与得失电子的难易有关，而与得失电子的多少无关。

2．所有的非金属元素都有最高价含氧酸吗？

答案　不一定，氧元素和氟元素没有。

3．“同一周期非金属元素对应氧化物水化物的酸性从左到右依次增强”的说法正确吗？

答案　不正确。

同一周期，随着原子序数的递增，非金属元素最高价氧化物对应的水化物（即最高价含氧酸）酸性逐渐增强，但低价含氧酸（如HClO）不符合此规律。

二、同周期元素原子得失电子能力的变化规律

1．规律

同周期从左到右，元素原子失电子能力减弱，得电子能力增强。

2．原因

在同一周期中，各元素原子的核外电子层数相同，从左至右核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子的吸引力逐渐增大，原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。

【议一议】

1．难失电子的原子，得电子一定容易吗？

答案　不一定，如稀有气体原子难失电子，也难得电子。

2．同周期元素的离子半径从左到右依次减小吗？

以第3周期元素的离子半径说明。

答案　不是。

如第3周期部分元素的离子半径由大到小的顺序为r（P3－）>r（S2－）>r（Cl－）>r（Na＋）>r（Mg2＋）>r（Al3＋）。

一、同周期元素原子结构与性质的递变规律

内容

同周期（左→右）

原子结构

电子层数

相同

最外层电子数

1→8个（第1周期1→2）

原子半径

逐渐减小

元素性质

原子得电子能力

逐渐增强

原子失电子能力

逐渐减弱

元素的金属性

逐渐减弱

元素的非金属性

逐渐增强

金属单质还原性

逐渐减弱

非金属单质氧化性

逐渐增强

元素的主要化合价

最高正价

由＋1→＋7（O、F除外）

最低负价

由－4→－1

非金属气态氢化物

形成

难→易

稳定性

逐渐增强

还原性

逐渐减弱

最高价氧化物的水化物

酸性

逐渐增强

碱性

逐渐减弱

金属阳离子氧化性

逐渐增强

非金属阴离子还原性

逐渐减弱

【易错提醒】　

（1）相对原子质量随原子序数的递增，不呈周期性变化。

（2）根据含氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱时，必须是最高价含氧酸。

（3）在元素周期表中，无氧酸的酸性变化规律与元素非金属性的变化规律不一致。

其规律是：

左弱右强，上弱下强。

如非金属性：

S＜Cl，酸性：

氢硫酸<盐酸；非金属性：

F>Cl，而酸性：

氢氟酸（HF）<盐酸。

（4）氟无正价，氧没有最高正价。

如：

①根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是＋7价；②元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价。

①②两种说法均不正确。

（5）同周期从左到右，金属单质的还原性、非金属阴离子的还原性逐渐减弱；非金属单质的氧化性、金属阳离子的氧化性逐渐增强。

【例1】　同周期三种元素X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物分别是HXO4、H2YO4、H3ZO4，下列判断正确的是（　　）

A．含氧酸的酸性：

HXO4＜H2YO4＜H3ZO4

B．阴离子还原性按X、Y、Z顺序减弱

C．气态氢化物稳定性按X、Y、Z顺序减弱

D．原子半径按X、Y、Z顺序减小

解析　HXO4、H2YO4、H3ZO4，X、Y、Z的最高正价分别为＋7、＋6、＋5，所以X、Y、Z的原子序数依次减小，同周期元素自右向左，①酸性：

H3ZO4＜H2YO4＜HXO4，A不正确；阴离子的还原性：

X－＜Y2－＜Z3－，B不正确；气态氢化物的稳定性：

ZH3＜H2Y＜HX，C正确；原子半径：

X＜Y＜Z，D不正确。

答案　C

【方法思路】　

（1）解此类题的技巧方法

―→―→

（2）注意充要条件的使用

变式训练1　根据原子结构及元素周期律的知识，下列推断正确的是（　　）

A．ⅠA族元素的金属性比ⅡA族元素的金属性强

B．ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素

C．第2周期元素从左到右，最高正化合价从＋1递增到＋7

D．第3周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强

答案　B

解析　比较元素性质时没有指明同周期，A不正确；同周期元素的金属性从左到右逐渐减弱，故ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素，B项正确；第2周期元素中，O元素无＋6价、F元素没有正价，则第2周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到＋5，C不正确；没有指明最高价含氧酸的酸性，D不正确。

【易错提醒】　解答同周期元素性质变化规律题时要慎防试题中常设置的一些“陷阱”。

（1）比较含氧酸的酸性时不指明最高价。

如本题D项。

（2）比较酸性时把无氧酸当成最高价含氧酸。

如：

从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属递增的规律（不正确）。

（3）比较元素性质时不指明同周期或同主族。

如本题A选项。

（4）比较元素最高正价时忽略特殊元素F和O。

如：

本题C项。

二、元素原子得失电子能力强弱的比较

1．元素金属性强弱的比较方法

比较方法

结论

根据原子结构

原子半径越大（电子层数越多），最外层电子数越少，元素的金属性越强

金属单质与水（或酸）反应置换氢的难易

越易置换出H2，元素的金属性越强

最高价氧化物水化物的碱性

碱性越强，元素的金属性越强

金属与盐溶液的置换反应

若金属单质A与金属B的盐溶液反应置换出B单质，则A元素的金属性强于元素B

金属单质的还原性（或金属阳离子的氧化性）

一般单质的还原性越强（或金属阳离子的氧化性越弱），元素的金属性越强

单质与同种非金属反应的难易

单质越易反应，元素的金属性越强，如由反应Fe＋SFeS,2Na＋S===Na2S，知金属性：

Na>Fe

金属性强弱顺序

一般金属的位置越靠前（极少数例外），金属元素的金属性越强

2.元素非金属性强弱的比较方法

比较方法

结论

根据原子结构

原子半径越小（电子层数越少），最外层电子数越多，元素的非金属性越强

单质与H2化合的难易（氢化物的稳定性）

单质与H2化合越容易、形成的气态氢化物越稳定，其对应元素的非金属性越强

最高价氧化物水化物的酸性

酸性越强，其对应元素的非金属性越强

非金属与盐溶液的置换反应

若非金属单质A与非金属B的盐溶液反应置换出B单质，则A元素的非金属性强于B元素

单质的氧化性（或非金属阴离子的还原性）

一般单质氧化性越强（或非金属阴离子的还原性越弱），对应元素的非金属性越强

单质与同种金属反应的难易

单质越易反应，元素的非金属性越强，如由反应Cu＋Cl2CuCl2,2Cu＋SCu2S，知非金属性：

Cl>S

非金属性强弱顺序

按F、Cl、Br、I顺序，元素的非金属性减弱

【关键提醒】　

（1）决定元素非金属（金属）性强弱的是元素原子得（失）电子的难易，而不是得（失）电子的多少。

如镁原子比钠原子失电子数多，但钠原子比镁原子失电子容易，故钠的金属性比镁强；氟原子比氧原子得电子数少，但氟原子比氧原子得电子容易，故F的非金属性比O强。

（2）元素的金属性强弱与金属的活动性顺序不完全一致

元素的金属性是指金属原子失电子的能力，而金属活动性是指在水溶液中金属单质失去电子的倾向。

二者顺序基本一致，极少数例外。

如Sn和Pb的金属性Pb>Sn，但金属活动性Sn>Pb。

（3）元素的非金属性与非金属单质的活泼性顺序不完全一致

元素的非金属性是指非金属原子得电子的能力；非金属单质的活泼性是指单质分子与其他物质反应的难易，二者不一定一致。

如N和P的非金属性N>P，而单质活泼性N2

因为单质的性质与其分子的结构有关。

（4）处于金属与非金属分界线处的元素既有金属性，又有非金属性。

【例2】　研究表明26Al可以衰变为26Mg，可以比较这两种元素金属性强弱的方法是______________（填字母）。

a．比较这两种元素的单质的硬度和熔点

b．在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的氢氧化钠溶液

c．将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用，并滴入酚酞溶液

d．将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用

解析　a项不可以，单质熔、沸点与元素的金属性强弱无关；b项可以，在该实验操作中，Mg2＋转化为Mg（OH）2沉淀，Al3＋转化为Al（OH）3沉淀，Al（OH）3沉淀继续溶于过量NaOH溶液。

说明Mg（OH）2比Al（OH）3碱性强，进而说明26Mg比26Al金属性强；c项可以，有镁带的热水中酚酞溶液变为红色，有铝片的热水中酚酞溶液不变色，说明镁与热水反应生成了Mg（OH）2，铝与热水反应不明显，证明26Mg比26Al金属性强；d项不可以，在空气中放置已久的镁和铝，表面都形成致密的保护膜，使得镁和铝不能与热水接触发生化学反应，则该实验操作不可用作比较镁和铝的金属性强弱。

答案　bc

【解题感悟】　

（1）其他方案：

设计实验证明镁比铝的金属性强，除采用本题的b和c方案外，还通常采用的方案是：

在相同温度下，取相同表面积的Mg条、Al条分别加入相同体积、相同物质的量浓度的稀盐酸，Mg比Al反应产生氢气的速率快。

（2）方法思路：

非金属性（金属性）强弱的比较依据是原子得失电子能力的强弱，而不是原子得失电子的多少。

可以从有关反应的难易、水溶液中的置换反应、金属单质的还原性、非金属