高中化学鲁科2019必修第二册课件第1章第3节第2课时研究同主族元素性质的递变规律

H2、Cl2混合,光 照或点燃时发
H2与Br2混合,加
H2、I2混合,加 热时化合,同时
热发生反应
合并发生爆炸 生反应
HI又会分解
氢化物热稳 定性
很稳定
稳定
Байду номын сангаас较稳定
不稳定
A.元素的性质随原子序数的递增而呈周期性变化 B.同周期元素的非金属性随原子序数的递增而增强 C.ⅦA族元素的金属性随电子层数的增加而减弱 D.ⅦA族元素的非金属性随电子层数的增加而减弱 答案 D 解析 题给表格中反映的是ⅦA族元素非金属性的递变规律,随着原子序数 的递增,元素的非金属性逐渐减弱。
【必备知识】 一、同主族元素原子结构和元素性质的递变关系 1.碱金属元素原子结构和性质的相似性与递变性 (1)结构和性质的相似性。
(2)结构和性质的递变性。 结构和性质 原子半径
递变规律
单质的还原性
与 H2O 或 O2 反应的剧烈程度 最高价氧化物对应水化物的碱性
2.卤族元素的相似性与递变性 (1)结构和性质的相似性。
变式训练1下列说法正确的是( ) A.碱金属元素单质的熔点随原子序数递增而降低 B.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数 C.族序数等于其周期序数的元素一定是金属元素 D.ⅦA族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强 答案 A 解析 碱金属元素随着原子序数的递增原子半径逐渐增大,单质的熔点逐渐降 低,A项正确;同种元素的不同核素质子数相同,中子数不同,B项错误;氢元素族 序数等于其周期序数,氢元素属于非金属元素,C项错误;ⅦA族元素阴离子的 还原性越强,元素的非金属性越弱,最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,D项 错误。
【自我检测】 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。 1.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱。( × ) 2.因为Na比K容易失去电子,所以Na比K的还原性强。( × ) 3.同一主族元素从上往下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。( √ ) 4.处于金属和非金属分界线附近的元素常用作催化剂材料。( × ) 5.碱金属元素的最外层电子数相同,随电子层数逐渐增多,失电子能力逐渐 增强,所以与水反应的剧烈程度增强。( √ ) 6.碱金属元素随核电荷数的增大,单质的熔点降低。( √ )
单质
颜色
F2
淡黄绿色
Cl2
黄绿色
Br2
深红棕色
I2
紫黑色
状态 气体 气体 液体 固体
熔、沸点
从氟到碘,熔、沸 点逐渐升高
②卤族元素的化学性质。
元素
F
Cl
Br
单质与H2 的反应
F2与H2在暗处 Cl2与H2在光 就能剧烈化合 照或点燃时 并发生爆炸 剧烈化合
溴蒸气与H2加 热至一定温度 时才能反应
I I2与H2在不断加 热的情况下才 能缓慢进行
HIO4 强酸(比 HBrO4 弱)
结论
③卤族元素的特殊性。
元素 特殊性
(1)氟元素无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;
氟
(2)2F2+2H2O===4HF+O2,在暗处即可爆炸;
(3)HF是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在铅制器皿或塑料瓶中
(1)Br2是深红棕色液体,易挥发;
溴
(2)Br2易溶于有机溶剂;
(2)结构和性质的递变性。 结构和性质
原子半径
递变规律
单质的氧化性
阴离子的还原性
与 H2 化合的难易程度 氢化物的稳定性
最高价氧化物对应水化物的酸性(F 除外)
(3)卤素单质间的置换反应。
实验操作
实验 现象
静置后溶液分上、下 静置后溶液分上、 静置后溶液分上、 两层,下层呈橙色 下两层,下层呈紫色 下两层,下层呈紫色
2022
第1章 第2课时 研究同主族元素性质的递变规律
内
01 课前篇 素养初探
容
索
02 课堂篇 素养提升
引
【素养目标】
1.以ⅠA族和ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的 关系,学会运用证据推理与模型认知的核心素养解决实际问题。 2.从宏观辨识与微观探析的视角学习金属、非金属在元素周期表中的位 置及其性质的递变规律。 3.能设计实验探究同主族元素的非金属性、金属性强弱,培养科学探究与 创新意识。
素 失电子能力 逐渐增强
性 得电子能力 逐渐减弱
质 金属性
逐渐增强
非金属性 逐渐减弱
比较内容 最高价氧化物对应水化物的酸、碱性
化合 物性 非金属元素气态氢化物的形成、稳定性 质
气态氢化物的还原性
递变规律 碱性增强,酸性减弱 形成逐渐变难,稳定性逐 渐减弱 还原性逐渐增强
(2)常见卤族元素的性质。 ①常见卤素单质的物理性质。
(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元 素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是哪 一种?为什么? 提示 T、X、Y、Z分别是S、C、N、Cl,四种元素最高价氧化物对应的水 化物分别是H2SO4、H2CO3、HNO3、HClO4,其中只有H2CO3是弱酸且是 非氧化性酸。
Y
常温下单质为双原子分子,其氢化物水溶液呈碱性
Z
元素最高正价是+7价
(1)元素X位于元素周期表的什么位置? 提示 X为C,碳元素位于元素周期表中第2周期ⅣA族。
(2)元素 Y 与氢元素形成一种离子 YH4+,如何检验该微粒? 提示 Y 是 N,YH4+为 NH4+。可以用浓 NaOH 溶液和红色石蕊试纸检验 NH4+。 具体操作为:取适量溶液置于试管中,然后加入浓 NaOH 溶液,加热,若产生能 使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,可以证明该溶液中含有 NH4+。
课前篇 素养初探
【知识铺垫】 1.钾与水反应比钠与水反应要剧烈,钾元素的原子失电子能力比钠元素原 子失电子能力 强 。 2.氯气可以与溴化钠溶液发生氧化还原反应,说明氯气的氧化性 强于 溴, 说明氯原子得电子能力 强于 溴原子。 3.同一主族元素自上而下电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,元素的原 子得电子能力逐渐 减弱 ,失电子能力逐渐 增强 。
提示 HF的稳定性比HCl强;F2能置换出水中的氧,而Cl2不能置换出水中的 氧(或其他合理答案)。
【深化拓展】
(1)同主族元素从上到下性质的递变规律。
比较内容
递变规律
原子 结构
电子层数 最外层电子数 原子半径
依次增多 相同 逐渐增大
元
主要化合价
最高正价=族序数(O、F除外)、非金属的负价=-(8-族 序数)
(3)分析下列叙述能否说明元素Z与元素T的非金属性强弱。 a.常温下Z的单质和T的单质状态不同 b.Z的氢化物比T的氢化物稳定 c.一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应 提示 Z为Cl、T为S。常温下Cl2和S的单质状态不同,属于物理性质,不能说 明Cl和S的非金属性强弱;HCl比H2S稳定,可说明Cl的非金属性比S的强;Cl2 和S都能与NaOH溶液反应,说明Cl2和S均既有氧化性又有还原性,不能说明 Cl和S的非金属性强弱。
(3)实验内容。
序号 实验方案
实验现象
向盛有少量溴化钠溶液的试管中滴加少量 液体分为两层,下层呈橙
① 新制的氯水,振荡,再注入少量四氯化碳,振荡 红色
后静置
向盛有少量碘化钠溶液的试管中滴加少量 液体分为两层,下层呈紫 ②
溴水,振荡,再注入少量四氯化碳,振荡后静置 红色
(1)写出上述两个实验中发生反应的离子方程式。 提示 ①Cl2+2Br- === Br2+2Cl-;②Br2+2I- === I2+2Br-。 (2)通过上述两个反应说明涉及的卤素单质的氧化性强弱顺序是什么? 提示 实验证明氧化性:Cl2>Br2>I2。 (3)根据上述实验的现象,你能得到什么结论? 提示 根据实验现象可知,同一主族元素,各元素最外层电子数相同,但从上 到下,电子层数依次增多,原子半径依次增大,原子得电子能力逐渐减弱。 (4)由于氟单质过于活泼,所以很难设计出一个简单的实验来验证其氧化性 的强弱。试列举两项事实说明氟的非金属性比氯强。
【深化拓展】 1.有关“位—构—性”的推断 先根据结构判断元素在元素周期表中的位置,然后根据元素性质的相似性 和递变性预测题给元素可能的性质;也可以根据元素具有的性质确定元素 在周期表中的位置,进而推断出元素原子的结构。“位—构—性”的关系如 下:
2.原子结构与元素性质的关系 (1)最外层电子数大于电子层数时,属于非金属元素。 (2)最外层电子数小于等于电子层数时,属于金属元素(氢除外)。 (3)同周期(稀有气体除外)、同主族元素,原子半径越大,越易失电子,金属性 越强,对应单质的还原性越强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强, 其离子的氧化性越弱。 (4)同周期(稀有气体除外)、同主族元素,原子半径越小,越易得电子,非金属 性越强,对应单质的氧化性越强,形成的氢化物越稳定,形成的最高价氧化 物对应水化物的酸性越强,其离子的还原性越弱。
氢化物的 很稳定
稳定性
较稳定
不如氯化氢稳 不稳定
定
元素 最高价氧化 物对应水化 物的酸性
卤素单质间 的置换反应
F
Cl
Br
I
HClO4
HBrO4
无
最强含氧 强酸(比 HClO4
酸
弱)
①氯置换溴:2Br―+Cl2 Br2+2Cl―;
②氯置换碘:2I―+Cl2 I2+2Cl―;
③溴置换碘:2I―+Br2 I2+2Br―
2.硅及其化合物的性质
硅及其化合 化学性质预测 物的化学式
预测依据
Si H2SiO3
可与O2、Cl2、NaOH溶液等反应 具有酸的性质,可与碱(如NaOH)反应,硅
酸是弱酸,酸性比碳酸弱
属于非金属单质 碳的非金属性强 于硅,碳酸为弱酸
硅及其化合物的化学式 化学性质预测
预测依据
SiO2
SiO2是酸性氧化物,具有酸性氧化 物的通性,在一定条件下能与碱
探究二 “元素位置、原子结构、元素性质”的关系
【问题探究】
元素的性质反映了元素的原子结构,元素原子的结构决定了元素在周期表 中的位置,为了验证元素“位—构—性”的关系,某学习兴趣小组对现有部分 短周期元素的性质或原子结构进行了研究。
元素编号
元素性质或原子结构
T
M层上电子数是K层上电子数的3倍
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
【微思考1】从原子结构角度分析,决定元素性质的因素有哪些? 提示 元素的性质取决于原子核对最外层电子的吸引力。核电荷数越大、原子 半径越小,原子核对最外层电子的吸引力越大,越难失电子,越易得电子,即元素的 非金属性越强,金属性越弱。 【微思考2】已知HF是弱酸,酸性HCl>HF,能否说明非金属性Cl>F? 提示 不能。不能依据氢化物水溶液的酸性强弱判断相应元素的非金属性强弱, 应该依据氢化物的稳定性、还原性或生成氢化物的难易程度判断元素的非金属 性强弱。 【微思考3】卤族元素单质(F2除外)在反应中只能得到电子表现氧化性吗? 提示 不是。卤族元素单质的化合价为0价,处于中间价态,化合价既能升高又能 降低,因此卤族元素单质(F2除外)既有氧化性又有还原性。
规律方法 同主族、同周期元素(稀有气体除外)性质发生递变的原因 (1)同周期主族元素性质递变的主要原因 电子层数相同,随质子数增多→原子半径减小→原子核对核外电子的吸引 力增强→失电子能力减弱,得电子能力增强→金属性减弱,非金属性增强。 (2)同主族元素性质递变的主要原因 最外层电子数相同,随电子层数增多→原子半径增大→原子核对外层电子 的吸引力减弱→失电子能力增强,得电子能力减弱→金属性增强,非金属性 减弱。
反应 原理 2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2 2KI+Cl2===2KCl+I2 2KI+Br2===2KBr+I2
实验 结论 Cl2、Br2、I2的氧化性依次减弱
3.同主族元素性质与原子结构的关系
二、预测元素及其化合物的性质
1.硅元素的单质及其化合物
硅、二氧化硅(SiO2)、硅酸(H2SiO3)、硅酸钠(Na2SiO3)等。
(3)保存液溴的试剂瓶中加水,进行水封,不能用橡胶塞
(1)淀粉遇I2变蓝色;
碘
(2)I2在加热时易升华;
(3)I2易溶于有机溶剂;
(4)食盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大
【素能应用】
例1研究下表信息可直接得出的结论是( )
元素
F
Cl
Br
I
氢化物组成 HF
HCl
HBr
HI
氢化物形成难 易程度
H2、F2混合,在 冷暗处剧烈化
课堂篇 素养提升
探究一 同主族元素性质的相似性和递变性
【问题探究】 某同学为了探究同主族元素性质的递变规律,自己设计了一套实验方案并 进行实验,同时记录了有关的实验现象。现在请你帮助该同学整理并完成 实验报告。 (1)实验目的:探究同一主族元素性质的递变规律。 (2)实验仪器及药品:试管、胶头滴管、新制氯水、新制溴水、溴化钠溶液、 碘化钠溶液、四氯化碳。
CO2属于酸性
氧化物
性氧化物或碱反应生成盐
Na2SiO3
Na2SiO3是白色固体,易溶于水,与 属于弱酸的正 比硅酸酸性强的一些酸反应,生 盐,可与强酸反
成难溶于水的硅酸
应生成硅酸
三、元素周期表的应用 1.元素周期表是研究化学的重要工具,可为研究物质结构、发现新元素、 合成新物质、寻找新材料提供许多有价值的指导。 2.寻找新材料