高中化学鲁科版同步必修2学案第1章第3节第1课时认识同周期元素性质的递变规律.docx

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高中化学鲁科版同步必修2学案第1章第3节第1课时认识同周期元素性质的递变规律

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

[课标要求]

1．以第3周期元素为例，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．初步学会运用元素周期表。

同周期元素，随着核电荷数的递增顺序：

（1）原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。

（2）元素最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，碱性逐渐减弱。

（3）气态氢化物的稳定性逐渐增强，还原性逐渐减弱。

（4）阳离子的氧化性逐渐增强，阴离子的还原性逐渐减弱。

1．钠、镁、铝与水或酸反应的实验探究

实验项目

实验内容

实验现象

实验结论

与水反应

Na＋H2O

常温下，反应剧烈，酚酞变红色

失电子能力：

Na>Mg

Mg＋H2O

加热反应缓慢，酚酞变浅红色

与酸的反应

Mg＋HCl

反应剧烈，生成大量气体

失电子能力：

Mg>Al

Al＋HCl

反应较剧烈，生成气体

结论

失电子能力：

Na>Mg>Al

2．钠、镁、铝最高价氧化物对应的水化物的碱性比较

钠

镁

铝

氢氧化

物比较

强碱

中强碱

两性氢氧化物

碱性逐渐减弱

结论

失电子能力：

钠>镁>铝

1．元素原子失电子数目越多，失电子能力越强吗？

提示：

不是。

元素原子失电子能力只与失电子难易程度有关，而与失电子的多少无直接关系。

2．如何根据金属活动顺序表判断金属单质失电子能力？

提示：

金属活动顺序表中从左到右金属的金属性逐渐减弱，相应的失电子能力逐渐减弱。

元素原子失电子能力（即金属性）强弱的判断依据

（1）金属活动顺序表中越靠前，失电子能力越强。

（2）比较元素的单质与水（或非氧化性酸）反应置换出氢气的难易程度。

置换反应越容易发生，元素原子失电子的能力越强。

（3）比较元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。

一般来说，碱性越强，元素原子失电子的能力越强。

（4）比较金属阳离子氧化性的强弱。

对主族元素而言，最高价金属阳离子的氧化性越强，则对应金属元素原子失电子的能力越弱。

（5）比较金属单质间的置换反应。

在水溶液里若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X失电子能力强。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）碱性：

NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3，故还原性：

Na>Mg>Al（√）

（2）金属原子失电子越多，还原性越强（×）

（3）Mg能从CuSO4溶液中置换出Cu，Na不能，故金属性：

Mg>Na（×）

（4）熔点、硬度：

Al>Na，故金属性：

Na>Al（×）

（5）同一周期元素的原子，半径越小越容易失去电子（×）

2．下列叙述中一定能说明金属A比金属B的活泼性强的是（　　）

A．A原子最外层电子数比B原子的最外层电子数少

B．A原子电子层数比B原子的电子层数多

C．1molA从酸中置换H＋生成H2比1molB从酸中置换H＋生成的H2多

D．常温时，A能从水中置换出氢，而B不能

解析：

选D　金属性强弱不取决于原子的最外层电子数多少或电子层数的多少，A、B错误。

选项C未说明与酸反应的快慢。

同等条件下，与酸反应越剧烈，放出H2越快，则金属越活泼，与放出H2的多少无关；选项D正确，因为只有很活泼的金属（如K、Ca、Na）才能在常温下与水反应放出H2，而较不活泼的金属在常温下与水不反应。

3．已知钡的金属活动性介于钾和钠之间，则下述说法中可能实现的是（　　）

A．钡可从氯化钾溶液中置换出钾

B．钡可从冷水中置换出氢

C．钡可从氯化钠溶液中置换出钠

D．在溶液中，钡离子可氧化金属锌，使之成为锌离子

解析：

选B　由于金属活动性：

K>Ba>Na，故金属钡与水剧烈反应：

Ba＋2H2O===Ba（OH）2＋H2↑，则A、C、D三项不正确。

Si、P、S、Cl得电子能力强弱比较

元素（单质）

Si

P

S

Cl

与H2反应

高温，很难反应

磷蒸气和氢气能反应，但相当困难

硫加热和氢气缓慢反应

光照或点燃的条件下反应

气态氢

化物

化学式

SiH4

PH3

H2S

HCl

稳定性

不稳定

不稳定

较稳定

稳定

逐渐增强

最高价氧化物对应的水化物

化学式

H4SiO4

H3PO4

H2SO4

HClO4

酸性

不溶性弱酸

中强酸

强酸

比H2SO4酸性强

由弱到强

结论

1．非金属元素单质与H2反应的条件越难，生成相应的氢化物越稳定？

提示：

不对。

非金属元素单质与H2反应的条件越易，生成相应的氢化物才越稳定。

2．由H2SO4的酸性大于HClO的酸性，可推断S的非金属性大于Cl的非金属性？

提示：

不对。

因为HClO不是Cl元素最高价氧化物对应的水化物，无法判断两者的非金属性强弱。

元素原子得电子能力（即非金属性）强弱的判断依据

（1）单质与氢气化合的难易程度及气态氢化物的稳定性：

非金属单质与氢气化合越容易，形成的气态氢化物越稳定，表明元素非金属性越强。

（2）气态氢化物的还原性：

气态氢化物的还原性越强，元素非金属性越弱；气态氢化物的还原性越弱，元素非金属性越强。

（3）最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱：

酸性越强，表明元素非金属性越强。

（4）置换反应：

对于特定的置换反应，一种非金属单质能把另一种非金属单质从它的盐溶液或酸溶液里置换出来，表明前一种元素非金属性较强，被置换出的非金属单质对应的非金属元素的非金属性较弱。

（5）元素的原子对应阴离子的还原性：

还原性越强，元素的非金属性就越弱。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）PH3的稳定性比SiH4强（√）

（2）第3周期非金属元素含氧酸酸性从左到右依次增强（×）

（3）酸性：

HClO4>H2SO4>H3PO4（√）

（4）同周期元素X、Y，若半径：

X>Y，则气态氢化物的稳定性HmX一定大于HnY（×）

2．下列不能说明氯原子的得电子能力比硫原子强的事实是（　　）

①HCl比H2S稳定

②HClO氧化性比H2SO4强

③HClO4酸性比H2SO4强

④Cl2能与H2S反应生成S

⑤氯原子最外层有7个电子，硫原子最外层有6个电子

⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS

A．②⑤　　　　　　　B．①②

C．①②④D．①③⑤

解析：

选A　含氧酸的氧化性强弱不能用来比较元素得电子能力的相对强弱，故②不符合题意；最外层电子数和原子半径等因素共同决定元素的非金属性强弱，不能仅根据最外层电子数的多少比较元素原子得电子能力的相对强弱，故⑤不符合题意。

1．递变规律

项目

同周期元素（除稀有气体元素，从左→右）

最外层电子数

由1递增到7（第1周期除外）

原子半径

逐渐减小

元素原子得失电子能力

失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强

主要化合价

一般情况下，最高化合价＋1→＋7（O、F除外）；

最低化合价－4→－1

最高价氧化物对应的水化物的酸碱性

碱性逐渐减弱

酸性逐渐增强

非金属气态氢化物

生成由难到易，稳定性由弱到强

离子氧化性、还原性

阳离子氧化性由弱到强，阴离子还原性由强到弱

2．理论解释

1．按C、N、O、F的顺序，下列递变规律错误的是（　　）

A．原子半径逐渐减小

B．元素原子得电子能力逐渐增强

C．最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强

D．气态氢化物稳定性逐渐增强

解析：

选C　O无最高正价，F无正价也无最高价氧化物对应的水化物。

2．已知X、Y、Z元素的原子具有相同的电子层数，且原子序数依次增大，其最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，则下列判断正确的是（　　）

A．最高化合价按X、Y、Z的顺序减小

B．阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序增强

C．单质的氧化性按X、Y、Z的顺序增强

D．氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱

解析：

选C　同一周期元素中，随着原子序数的增大其最高化合价逐渐增大，故A错误；同一周期元素中，元素的非金属性随着原子序数的增大而增强，其阴离子的还原性逐渐减弱，故B错误；由已知得这三种元素的非金属性逐渐增强，元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，氢化物越稳定，故C正确，D错误。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．能说明钠比铝活泼的是（　　）

A．最外层电子数钠原子比铝原子少

B．相等物质的量的钠和铝分别和盐酸反应，钠产生的气体少

C．钠与铝的电子层数相等

D．常温下钠能与水剧烈反应，而铝不能

解析：

选D　能说明失电子能力Na>Al，取决于其失电子难易程度，不决定于其失电子多少。

2．下列判断错误的是（　　）

A．原子半径：

Na>Mg>O

B．热稳定性：

HF>H2O>H2S

C．酸性：

HClO4>H2SO4>H3PO4

D．碱性：

NaOH

解析：

选D　Na、Mg位于同一周期且原子序数NaMg>O，A项正确；B项正确；Cl、S、P同一周期且原子序数依次减少，非金属性依次减弱，其最高价含氧酸的酸性依次减弱，C项正确；碱性NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3，D项错误。

3．能够说明元素A的非金属性比元素B的非金属性强的理由是（　　）

A．A、B两元素的原子具有相同的电子层数，且原子半径A>B

B．通常条件下，元素A的单质是气态，元素B的单质是固态

C．A的气态氢化物比B的气态氢化物分解温度高

D．A的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱于B的最高价氧化物对应的水化物的酸性

解析：

选C　A项，A、B电子层数相同且原子半径：

A>B，说明得电子能力：

B>A，即非金属性：

B>A，A错；B项，单质的状态属于物理性质，不能用于判断非金属性强弱；C项，气态氢化物稳定性：

A>B，则非金属性：

A>B；D项，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，对应元素的非金属性越强。

4．用“>”或“<”填空：

（1）失电子能力：

Li______Be,K______Na______Zn。

（2）碱性：

NaOH______KOH,Mg（OH）2______Al（OH）3。

（3）气态氢化物稳定性：

H2O______H2S，H2S______HCl。

（4）还原性：

H2O______H2S，H2S______HCl。

（5）酸性：

H2SO4______H2SO3，HClO4______HClO。

答案：

（1）>　>　>　

（2）<　>　（3）>　<

（4）<　>　（5）>　>

5.请判断：

硫、碳、硅的非金属性由强到弱的顺序为____________________。

请从下列给出的试剂中选择合理的实验试剂，利用所给装置验证你的结论（提示：

H2SiO3难溶于水）。

实验试剂：

浓盐酸、稀硫酸、饱和H2SO3溶液、大理石、Na2CO3粉末、Na2SiO3溶液。

实验装置如图所示。

（1）甲仪器中盛________，乙仪器中盛________，丙仪器中盛________。

（2）乙仪器中的现象是________________________________________________。

（3）结论：

酸性______________________________________________________。

解析：

根据硫、碳、硅的气态氢化物的稳定性强弱或它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，可以来比较这三种元素的非金属性强弱。

结合题目中提供的试剂可知，应通过比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来验证三种元素非金属性的强弱。

答案：

硫>碳>硅

（1）稀硫酸　Na2CO3粉末　Na2SiO3溶液

（2）产生大量气泡　（3）H2SO4>H2CO3>H2SiO3

1．下列元素的单质中，最易跟氢气反应生成氢化物的是（　　）

A．硼　　　　　　　　　B．氮

C．氟D．碳

解析：

选C　非金属性：

F>N>C>B，则最易与H2反应的为氟。

2．下列说法错误的是（　　）

A．Na与Al为同周期元素，钠原子最外层有1个电子，铝原子最外层有3个电子，所以钠的金属性比铝强

B．Na与Mg为同周期元素，且Mg的核电荷数比Na的大，所以钠的金属性比镁强

C．NaOH为强碱，而Al（OH）3具有两性，所以钠的金属性比铝强

D．Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，所以Zn的金属性比Fe强

解析：

选D　Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe才能说明金属性：

Zn>Fe。

3．下列叙述中错误的是（　　）

A．原子半径：

Na>Si>Cl

B．酸性：

H3PO4

C．金属性：

Na>Mg>Al

D．稳定性：

HCl

解析：

选D　D选项中气态氢化物的稳定性应该是HCl>H2S>SiH4。

4．下列关于元素周期律和元素周期表的说法错误的是（　　）

A．Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增加

B．第2周期元素从Li到F，元素原子半径逐渐减小

C．因为Na比K容易失去电子，所以Na的还原性强

D．C、N、O、F与H2化合越来越容易

解析：

选C　Na与K相比，K更易失电子，还原性更强，C项错误。

5．下列叙述不正确的是（　　）

A．Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增强

B．P、S、Cl元素的最高正价依次升高，对应的气态氢化物的稳定性依次增强

C．同周期元素的原子半径以ⅦA族的为最大

D．Na、Mg、Al元素最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱

解析：

选C　A项金属性Na>Mg>Al，则单核离子氧化性为Na＋H2S>PH3，B项正确；同周期元素原子半径以ⅠA族为最大，C项错误；D项因金属性Na>Mg>Al，则碱性NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3。

6．同周期的X、Y、Z三种元素，已知其最高价氧化物对应水化物的酸性：

H3XO4

下列判断正确的是（　　）

A．非金属性：

X>Y>Z

B．气态氢化物的稳定性：

X>Y>Z

C．原子半径：

X

D．对应阴离子的还原性：

X>Y>Z

解析：

选D　根据元素周期律及题给信息“酸性：

H3XO4

X

Z>Y>X，原子半径：

X>Y>Z。

7．下列比较金属性相对强弱的方法或依据正确的是（　　）

A．根据金属失电子的多少来确定，失电子较多的金属性较强

B．用Na来置换MgCl2溶液中的Mg，来验证Na的金属性强于Mg

C．根据Mg不与NaOH溶液反应而Al能与NaOH溶液反应，说明金属性：

Al>Mg

D．根据碱性：

NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3，可说明钠、镁、铝金属性依次减弱

解析：

选D　A项应该根据金属失电子的难易来决定，易失电子的金属性较强，不正确；B项中钠首先要跟MgCl2溶液中的水反应，不能置换出Mg，不正确；C项判断依据错误；D正确。

8．X、Y为同周期元素，如果X的原子半径大于Y的原子半径，则下列判断不正确的是（　　）

A．若X、Y均为金属元素，则X失电子的能力强于Y

B．若X、Y均为金属元素，则X的阳离子氧化性比Y的阳离子氧化性强

C．若X、Y均为非金属元素，则Y的气态氢化物比X的气态氢化物稳定

D．若X、Y均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性Y的强于X的

解析：

选B　X、Y为同周期元素，且rX>rY，则原子序数X＜Y，都为金属时则X元素原子失电子能力强于Y，阳离子的氧化性XX，氢化物的稳定性及最高价含氧酸的酸性应为Y>X，故C、D项正确。

9．下表为元素周期表示意图的一部分，参照元素①～⑦的位置回答下列问题。

　族

周期　

ⅠA

0

1

①

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

2

②

③

3

④

⑤

⑥

⑦

（1）⑥的最低负化合价为________；⑦的最高价含氧酸的化学式为________________。

（2）③、④、⑦的简单离子的半径由大到小的顺序为____________________（用离子符号表示）。

（3）②、④两种元素的原子按1∶1组成的常见化合物与水反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（4）②、⑥的单质中更易与①的单质发生反应的是______（填化学式），原因是________________________________________________________________________。

（5）④、⑤的最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

解析：

（1）⑥是S，最外层有6个电子，最低负化合价为－2，⑦为Cl，其最高价含氧酸为高氯酸。

（2）离子具有相同的电子层结构，核电荷数大的半径小，元素⑦的简单离子的电子层多，半径最大。

（3）该反应是过氧化钠与水的反应。

（4）氧比硫活泼，所以更易与氢发生反应，可从原子结构分析：

r（O）

（5）Al（OH）3是两性氢氧化物，可溶于强碱。

答案：

（1）－2　HClO4　

（2）Cl－>F－>Na＋

（3）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

（4）O2　硫的原子半径大于氧的原子半径，其得电子能力没有氧原子得电子的能力强，硫的非金属性没有氧的强

（5）Al（OH）3＋OH－===[Al（OH）4]－

10．A、B、C、D、E为原子序数依次增大的短周期元素。

已知A、B、E三原子最外层共有11个电子，且这三种元素的最高价氧化物对应水化物之间两两皆能反应生成盐和水；C元素的最外层电子数比次外层电子数少4，D元素原子次外层电子数比最外层电子数多3，回答：

（1）写出下列元素符号：

A________、C________、D________。

（2）A、E两元素最高价氧化物对应的水化物相互反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（3）比较C、D最高价氧化物对应的水化物的酸性________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

A、B、E三元素最高价氧化物对应的水化物为酸或碱，两两皆能反应，必有一种是两性物质Al（OH）3，另两种为强酸、强碱，碱是NaOH，又A、B、E三原子最外层电子数之和为11，且原子序数依次增大，可推出E原子最外层有7个电子，短周期元素中只有Cl符合要求，两两反应的三种物质是NaOH、Al（OH）3、HClO4，C、D原子序数小于17，大于13，推出分别为Si和P，非金属性Si

答案：

（1）Na　Si　P

（2）NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O

（3）H3PO4>H2SiO3

1．同一短周期的元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，下列叙述正确的是（　　）

A．单质的化学活泼性：

W

B．原子最外层电子数：

W

C．单质的氧化能力：

W

D．元素的最高化合价：

W

解析：

选B　本题中元素为同一周期，从左至右最外层电子数依次增加，而单质的活泼性分为金属性与非金属性，若Z为稀有气体则不具有氧化性。

最高化合价随原子序数的递增不一定增大（如O无最高正价、F无正价）。

2.如图所示为元素周期表中短周期的一部分。

若a原子的最外层上有5个电子，则下列说法中不正确的是（　　）

A．d的单质可与b的氢化物的水溶液反应

B．a的最高价氧化物对应的水化物比b的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱

C．b的氢化物比c的氢化物稳定

D．原子半径：

a>b>c

解析：

选C　由图可推a、b、c、d分别为P、S、Cl、O，则b的氢化物为H2S，c的氢化物为HCl，c的氢化物比b的氢化物稳定，故C项符合题意。

3．A、B、C、D、E是同一周期的五种主族元素，A和B的最高价氧化物对应的水化物均呈碱性，且碱性B>A，C和D的气态氢化物的稳定性C>D；E是这五种元素中原子半径最小的元素，则原子序数由小到大的顺序为（　　）

A．A、B、C、D、EB．E、C、D、B、A

C．B、A、D、C、ED．C、D、A、B、E

解析：

选C　由题意知，最高价氧化物对应水化物的碱性B>A，A、B为金属元素，则原子序数BD，C、D为非金属元素，则原子序数D

4．对四种元素G、L、M、R进行如下实验：

金属

实验

G

L

M

R

和冷水反应

不反应

慢慢反应

未做实验

未做实验

和2mol·L－1盐酸反应

溶解并放出气体

溶解并放出气体

不反应

不反应

和Rn＋的水溶液反应

溶解并形成沉淀

未做实验

溶解并形成沉淀

未做实验

根据表中所给实验结果，判断这四种金属活泼性由强到弱的顺序正确的是（　　）

A．L、G、R、MB．G、L、M、R

C．L、G、M、RD．L、R、G、M

解析：

选C　G和冷水不反应，L与冷水慢慢反应，可知L的活泼性比G强；G、L与盐酸反应并放出气体，M、R不反应，可知G、L的活泼性比M、R强；G、M与Rn＋的水溶液反应，可知G、M的活泼性比R强。

由上可知，四种金属活泼性由强到弱的顺序为L、G、M、R。

5．已知1～18号元素的离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（　　）

A．质子数：

c>d

B．离子的还原性：

Y2－>Z－

C．氢化物的稳定性：

H2Y>HZ

D．原子半径：

X

解析：

选B　四种离子具有相同的电子层结构，则原子序数W>X且同周期，Z>Y且同周期，非金属性Z>Y，故A错误，B正确，C错误，由质子数a>b，则原子半径X>W，D项错误。

6．X、Y均为元素周期表中前20号元素，其简单离子的电子层结构相同，下列说法正确的是（　　）

A．由mXa＋与nYb－得，m＋a＝n－b

B．X2－的还原性一定大于Y－的还原性

C．X、Y一定不是同周期元素

D．若X的原子半径大于Y的原子半径，则气态氢化物的稳定性：

HmX>HnY

解析