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第二节元素周期律第1课时元素性质的周期性变化规律一、原子结构的周期性变化结合图1、图2、图3完成下表:原子序数电子层数最外层电子数原子半径的变化(稀有气体元素除外)最高或最低化合价的变化1～211～2—+1→03～10_______由___到______→______→___→__21～8大小+1+5-4-10原子序数电子层数最外层电子数原子半径的变化(稀有气体元素除外)最高或最低化合价的变化11～18_______由___到______→______→___→__结论随着原子序数的递增,元素原子的______________________________________________31～8大小+1+7-4-10核外电子排布、原子半径、化合价都呈周期性变化【巧判断】(1)第二周期元素从左到右,最高正价从+1递增到+7。()提示:×。氧元素没有最高正化合价(+6),氟元素没有正化合价。(2)第三周期中原子半径最小的元素是Ar。()提示:×。第三周期中原子半径最小的元素是Cl。二、第三周期元素性质的递变1.钠、镁与水的反应钠镁实验操作钠镁实验现象_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________反应原理__________________________________________________结论钠、镁均能与水反应,钠比镁活泼,金属性:NaMg。钠熔成小球,浮于水面,四处游动,有“嘶嘶”的响声,反应后溶液加酚酞变红加热前,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,滴加酚酞溶液变为粉红色2Na+2H2O====2NaOH+H2↑Mg+2H2OMg(OH)2↓+H2↑△=====2.两性氢氧化物(1)概念:既能与强酸反应又能与强碱反应,且均生成盐和水的氢氧化物。(2)氢氧化铝的两性①向AlCl3溶液中加入过量氨水,现象:_____________,反应方程式:____________________________________。产生白色沉淀AlCl3+3NH3·H2O====3NH4Cl+Al(OH)3↓②向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量,现象:_______________________________,反应方程式:________________________________、____________________________③向Al(OH)3沉淀中加入盐酸,发生反应的离子方程式:_________________________。先产生白色沉淀,后白色沉淀溶解AlCl3+3NaOH====3NaCl+Al(OH)3↓NaOH+Al(OH)3====NaAlO2+2H2OAl(OH)3+3H+====Al3++3H2O3.钠、镁、铝的最高价氧化物对应水化物的碱性NaOHMg(OH)2Al(OH)3分类强碱中强碱(属于弱碱)两性氢氧化物碱性强弱NaOHMg(OH)2Al(OH)3结论金属性:NaMgAl【情境·思考】日常生活中常用到铝制品,如铝锅,但铝锅长时间盛放酸性或碱性食物容易腐蚀。(1)铝的金属性较活泼,易与O2等反应,但铝锅可长期使用,试说明原因。提示:铝与氧气反应,在铝锅表面生成致密的氧化物保护膜,阻止铝与氧气继续反应,故铝锅可长期使用。(2)铝锅长时间盛放酸性或碱性食物容易腐蚀,为什么?提示:氧化铝具有两性,能与酸性或碱性食物缓慢反应,使氧化铝失去保护作用。4.Si、P、S、Cl的非金属性的递变规律SiPSCl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__________最高价氧化物对应的水化物的酸性H2SiO3:弱酸H3PO4:中强酸H2SO4:强酸HClO4:强酸SiPSClSiPSCl判断依据最高价氧化物对应的水化物的酸性酸性:______________________结论_______________________________HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强5.同周期元素性质递变规律【做一做】在第三周期元素中,除稀有气体元素外:(1)金属性最强的元素是___(填元素符号);(2)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);(3)氧化物中具有两性的是_____。NaHClO4Al2O3三、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原子的______________的周期性变化的必然结果。核外电子排布知识点一元素周期表中主族元素的周期性变化规律【重点释疑】项目同周期(左→右)同主族(上→下)原子结构核电荷数逐渐增大逐渐增大电子层数相同逐渐增多原子半径逐渐减小逐渐增大项目同周期(左→右)同主族(上→下)性质化合价最高正化合价由+1→+7(O、F除外)相同,最高正化合价=主族序数(O、F除外)元素的金属性和非金属性金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱项目同周期(左→右)同主族(上→下)性质离子的氧化性、还原性阳离子氧化性逐渐增强,阴离子还原性逐渐减弱阳离子氧化性逐渐减弱,阴离子还原性逐渐增强气态氢化物的稳定性逐渐增强逐渐减弱项目同周期(左→右)同主族(上→下)性质最高价氧化物对应的水化物的酸碱性碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强碱性逐渐增强,酸性逐渐减弱【思考·讨论】(1)H2SO3的酸性比HClO的酸性强,能否证明S的非金属性比Cl强?提示:不能。H2SO3和HClO均不是对应元素的最高价氧化物的水化物。(2)试从原子结构角度解释同周期元素性质存在周期性变化的原因。提示:核外电子层数相同,随着原子序数(核电荷数)的递增,原子核对核外电子的引力逐渐增强,原子半径逐渐减小,元素原子的得电子能力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱,最终导致元素的非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱。【案例示范】【典例】(2017·全国卷Ⅱ)a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在周期数与族数相同;d与a同族,下列叙述正确的是()A.原子半径:dcbaB.4种元素中b的金属性最强C.c的氧化物的水化物是强碱D.d单质的氧化性比a单质的氧化性强【思维建模】解答本类试题思维流程如下:【解析】选B。由于a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同,则a的原子序数应为2或8;c所在周期数与族数相同,则c只能为Al,又由于d与a同族且d的原子序数最大,因此d与a只能为ⅢA族以后的元素,故a的原子序数为8,为O,d为S;则b为Na或Mg。由于b、c、d在第3周期,则原子半径为bcd,d与a同主族,则原子半径da,故A项错误;同周期从左到右,金属性逐渐减弱,则金属性bc,a、d为非金属,金属性较弱,故B项正确;c为Al,其氧化物的水化物为氢氧化铝,为两性氢氧化物,不是强碱,故C项错误;d与a属于第ⅥA族,分别为S和O,同一主族的元素非金属性从上到下逐渐减弱,因此a单质的氧化性比d单质的氧化性强,故D项错误。【误区警示】元素周期律的特殊情况1.氧元素无+6价,但有正化合价,如OF2中氧元素显+2价。2.金属元素无负化合价,氟元素无正化合价。3.稀有气体原子半径与其他原子半径的测量标准不同,数据不具有可比性,但是通常认为稀有气体原子半径比同周期卤素原子半径略大。4.最高正化合价=主族序数(O、F除外)。【迁移·应用】1.元素周期表是元素周期律的具体表现形式,是学习化学的一种重要工具。过去,门捷列夫曾用元素周期律预言未知元素并得到了证实。下列关于元素周期律的叙述中不正确的是()A.Na、Mg、Al最外层电子数依次增多,单核离子的氧化性依次增强B.P、S、Cl最高正化合价依次升高,对应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第ⅦA族的为最大D.Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱【解析】选C。Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3,其原子的还原性依次减弱,但离子的氧化性依次增强;P、S、Cl的最高正化合价分别为+5、+6、+7,由于P、S、Cl的非金属性依次增强,其所对应的气态氢化物的稳定性也依次增强;除稀有气体元素外,同周期元素从左到右其原子半径逐渐减小;因Na、Mg、Al的金属性依次减弱,则它们的氢氧化物的碱性也依次减弱。2.已知X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。下列有关这四种元素的性质的描述中不正确的是世纪金榜导学号()A.与水反应,X比Y剧烈B.与H2化合,W单质比Z单质容易C.X形成的碱比Y形成的碱的碱性强D.W的最高价含氧酸比Z的最高价含氧酸的酸性强【解析】选D。由表中相对位置可知,X、Y为金属元素,且X比Y活泼,所以A、C项正确;Z、W为非金属元素,且非金属性ZW,所以B项正确;W是F,没有含氧酸,所以D项错。知识点二微粒半径大小比较【重点释疑】【思考·讨论】(1)同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小吗?提示:不是。比较同周期的原子半径时,往往只比较主族元素,因为非主族元素的原子半径的测量方法与主族元素不同。(2)在短周期元素中,原子的电子层数越多,原子半径就一定大吗?提示:不一定。锂原子半径反常,仅比第三周期的钠、镁原子半径小。【案例示范】【典例】下列粒子半径大小的比较中,正确的是()A.Na+Mg2+Al3+O2-B.S2-Cl-Na+Al3+C.NaMgAlSD.Cs+Rb+Na+K+【思维建模】解答本类试题思维流程如下:【解析】选B。Na+、Mg2+、Al3+、O2-等离子的核外电子排布相同,核电荷数越大,微粒的半径就越小,应是Al3+Mg2+Na+O2-,A项错误;S2-、Cl-具有相同的电子层排布,但Cl-的核电荷数较大,所以其半径较小;Na+、Al3+的核外电子排布相同,Na+的核电荷数较小,故其半径较大,而且Cl-比Na+多一个电子层,显然Cl-的半径大于Na+,这四种微粒半径的大小顺序应是S2-Cl-Na+Al3+,B项正确;C项中Na、Mg、Al、S原子的电子层数相同,核电荷数越大者,其半径越小,故其半径大小顺序为NaMgAlS,C项错误;D项中粒子半径K+Na+,D项错误。【规律方法】“三看”法比较简单粒子的半径大小(1)“一看”电子层数:当最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。(2)“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。(3)“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。【迁移·应用】1.比较下列各组微粒半径,正确的是()①ClCl-Br-②F-Mg2+Al3+③Ca2+CaBa④S2-Se2-Br-A.①和③B.只有②C.只有③D.①和④【解析】选A。①阴离子半径大于同元素的原子半径,所以Cl-Cl,电子层数Br-Cl-,所以①正确;②电子层结构相同的粒子,核电荷数大的半径小,②不正确;③阳离子半径小于同元素的原子半径,③正确;④中应为Se2-Br-S2-,④不正确。2.下列粒子半径之比小于1的是()A.r(Na+)/r(Na)B.r(Cl-)/r(Cl)C.r(Na)/r(Mg)D.r(Ca)/r(Mg)【解析】选A。A项,钠离子半径小于钠原子,因此比值小于1,故正确;B项,氯离子的半径大于氯原子,因此比值大于1,故错误;C项,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,因此比值大于1,故错误;D项,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,因此比值大于1,故错误。【补偿训练】X、Y、Z均