专题5 微观结构与物质的多样性 第1单元 第1课时 元素周期律

第1课时元素周期律

发展目标体系构建

1.能从物质变化的实验事实和有关数据中提取证据。

2.能从宏观和微观结合的视角进行分析、比较，得出

规律性的结论。

3.能依据原子结构特征分析元素性质的递变规律，形

成结构决定性质的观念。

一、原子序数及元素的原子核外电子排布、原子半径、元素化合价的变化规律

1．原子序数

化学家按照核电荷数由小到大的顺序给元素依次编号，这种编号叫作原子序数。元素的原子序数在数值上等于该元素原子的核电荷数。

2．原子结构的变化规律

结论：随着元素核电荷数的递增，除H、He 外，元素原子最外层电子数出现1～8的周期性变化。

3．原子半径的变化规律

3～9号元素Li Be B C N O F

原子半径/pm 152 111 88 77 70 66 64

变化趋势逐渐变小

11～17号元素Na Mg Al Si P S Cl

原子半径/pm 186 160 143 117 110 104 99

变化趋势逐渐变小

结论：随着核电荷数的递增，元素的原子半径呈现周期性变化

4.元素主要化合价的变化规律

随着元素核电荷数的递增，元素的主要化合价呈现周期性变化[每周期：最高正价：＋1→＋7(第2周期为＋5)，负价：－4→－1→0]。

二、探究第三周期元素性质的递变规律

1．钠、镁、铝性质的比较

单质单质与水(或酸)的反应现

象

化学方程式

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＋2H2O===2NaOH＋H2↑NaOH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＋2H2O=====

△

Mg(OH)2＋H2↑；

Mg＋2HCl===

MgCl2＋H2↑

Mg(OH)2中强碱

Al 与酸迅速反应，放出氢气2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑Al(OH)3两性氢氧化物

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，氢氧化物的碱性越来越强

2.硅、磷、硫、氯非金属性的递变规律

单质Si P S Cl

单质与氢气反应的条件高温磷蒸气与氢气反应加热光照或点燃

气态氢化物的化学式SiH4PH3H2S HCl

气态氢化物的热稳定性不稳定不稳定受热分解稳定

最高价氧化物对应水化

H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4物的化学式

酸性强弱弱酸中强酸强酸酸性更强

综上所述，我们可以从11～18号元素性质的变化中得出结论：从左往右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

3．探究Al(OH)3的两性

(1)在试管中加入2 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液，然后滴加氨水至过量，观察到的实验现象是产生白色胶状物质。反应的化学方程式是AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl，离子方程式是Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4。

(2)将实验(1)所得的Al(OH)3沉淀分装在两支试管中，向其一支试管中滴加2 mol·L－1盐酸，观察到的实验现象是白色胶状物质逐渐溶解，得到澄清溶液，反应的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；向另一支试管中滴加2 mol·L－1NaOH溶液，观察到的实验现象是白色胶状物质逐渐溶解，得到澄清溶液，反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋2H2O。

(3)结论：Al(OH)3是两性氢氧化物，铝虽是金属，但已表现出一定的非金属性。

为什么用氨水与铝盐反应制取Al(OH)3，而不用NaOH溶液呢？

[提示]因NaOH溶液能溶解Al(OH)3，二者的反应方程式：NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O，而氨水是弱碱溶液，与Al(OH)3不反应，故实验室常用氨水制备Al(OH)3。

三、元素周期律

1．内容

元素的性质随着元素核电荷数的递增而呈周期性变化的规律。

2．实质

元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)

(1)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小。(×)

(2)第二周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到

＋7。(×)

(3)元素的原子得电子越多，非金属性越强；失电子越多，金属性越强。(×)

(4)元素的氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强；元素的氧化物对应的水化物碱性越强，金属性越强。(×) 2．元素性质呈周期性变化的决定因素是( )

A．元素原子半径大小呈周期性变化

B．元素相对原子质量依次递增

C．元素原子核外电子排布呈周期性变化

D．元素的最高正化合价呈周期性变化

C[元素性质呈周期性变化的决定因素是元素原子核外电子排布呈周期性变化。]

3．原子序数为11～17号的元素。随核电荷数的递增，以下各项内容的变化是[填“增大(强)”、“减小(弱)”或“相同(不变)”]

(1)各元素的原子半径依次，其原因是

。

(2)各元素原子的电子层数，最外层电子数依次。

(3)元素的金属性逐渐，而非金属性逐渐，

元素失电子能力逐渐，得电子能力逐渐。

[答案] (1)减小电子层数相同时，随核电荷数增大，原子核对最外层电子的引力增大，因此原子半径减小(2)相同增大(3)减弱增强减弱增强

元素金属性、非金属性强弱的判断规律

(素养养成——证据推理与模型认知)

有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。

[问题1] 铝单质为什么跟氢氧化钠溶液反应？

[提示]Al与水反应产生Al(OH)3，Al(OH)3难溶于水，阻止了铝单质与水的反应，但Al(OH)3易溶于氢氧化钠溶液，使铝与水的反应得以继续。

[问题2] 铝元素金属性与钠元素金属性相比，哪个强？

[提示]Na的金属性强。

1．金属性强弱的判断依据

(1)金属元素的单质与水或酸置换出氢气的反应越容易进行，则其金属性越强。

(2)元素的最高价氧化物的水化物的碱性越强，则其金属性越强。

(3)金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应，若A置换出B，则A的金属性强于B的金属性。