2020版新教材高中化学第1章原子结构元素周期律第3节第2课时研究同主族元素性质的递变规律课件鲁科版必修第二册 42页

第 2 课时　研究同主族元素性质的递变规律 知识铺垫 新知预习 自主测试 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 。 知识铺垫 新知预习 自主测试 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元素性质的递变关系 (1) 碱金属元素的原子结构。 知识铺垫 新知预习 自主测试 (2) 碱金属元素单质的物理性质。 知识铺垫 新知预习 自主测试 (3) 碱金属元素单质的化学性质。 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . Ⅶ A 族元素性质的递变规律 (1) 卤族元素的原子结构。 (2) 卤素单质的物理性质及递变规律。 知识铺垫 新知预习 自主测试 (3) 卤素单质间的置换反应。 知识铺垫 新知预习 自主测试 3 . 同主族元素性质与原子结构的关系 知识铺垫 新知预习 自主测试 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 (SiO 2 ) 、硅酸 (H 2 SiO 3 ) 、硅酸钠 (Na 2 SiO 3 ) 等。 2 . 硅及其化合物的性质 知识铺垫 新知预习 自主测试 知识铺垫 新知预习 自主测试 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 知识铺垫 新知预习 自主测试 【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。 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 判断正误 , 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) 第 3 周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。 ( 　　 ) (3)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多。 ( 　　 ) (4) 第 2 周期元素从 Li 到 F, 非金属性逐渐增强。 ( 　　 ) (5) 因为 Na 比 K 容易失去电子 , 所以 Na 比 K 的还原性强。 ( 　　 ) 答案 : (1)× 　 (2)× 　 (3) √ 　 (4) √ 　 (5)× 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . 运用元素周期表和元素周期律分析下面的推断 , 下列说法不合理的是 ( 　　 ) A.PH 3 、 H 2 S 、 HCl 的热稳定性和还原性从左到右依次增强 B. 若 X + 和 Y 2- 的核外电子层结构相同 , 则原子序数 :X>Y C. 硅、锗都位于金属与非金属的交界处 , 都可以做半导体材料 D.Cs 和 Ba 分别位于第 6 周期 Ⅰ A 和 Ⅱ A 族 , 则碱性 :CsOH>Ba(OH) 2 答案 : A 解析 : 根据元素周期律 , 同周期元素从左到右氢化物的稳定性逐渐增强 , 离子的还原性逐渐减弱 , 所以 PH 3 、 H 2 S 、 HCl 的热稳定性依次增强 , 还原性依次减弱 , 选项 A 不合理 ; 具有相同的电子层结构的离子 , 核电荷数越大 , 半径越小 , 若 X + 和 Y 2- 的核外电子层结构相同 , 则原子序数为 X>Y, 选项 B 合理 ; 硅、锗处于金属与非金属的交界处 , 两元素既表现一定的金属性又表现一定的非金属性 , 都可以做半导体材料 , 选项 C 合理 ;Cs 、 Ba 同周期 , 自左向右元素金属性减弱 , 最高价氧化物对应水化物的碱性减弱 , 故碱性 CsOH>Ba(OH) 2 , 选项 D 合理。 知识铺垫 新知预习 自主测试 3 . 下列关于第 Ⅰ A 族和第 ⅦA 族元素的说法正确的是 ( 　　 ) ① 第 Ⅰ A 族元素都是金属元素 ② 第 Ⅰ A 族元素都能形成 +1 价的离子 ③ 第 ⅦA 族元素的最高正价都为 +7 ④ 第 ⅦA 族元素从上到下简单气态氢化物的热稳定性逐渐减弱 A. ①③ B. ②③ C. ②④ D. ③④ 答案 : C 解析 : 第 Ⅰ A 族元素还包括氢 , 氢为非金属元素 , ① 错误 ; 第 Ⅰ A 族元素最外层均含有 1 个电子 , 因此都能形成 +1 价的离子 , ② 正确 ; 第 Ⅶ A 族元素中氟元素没有正价 , ③ 错误 ; 同一主族元素 , 从上到下非金属性减弱 , 气态氢化物的热稳定性逐渐减弱 , ④ 正确 ;C 项正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 同主族元素性质的相似性和递变性 问题探究 请从原子结构的角度分析造成碱金属元素、卤族元素性质的相似性和递变性的原因。你能从中体会出元素之间存在着什么样的内在联系和内部规律性 ? 提示 : 碱金属元素、卤族元素性质相似的原因是各自的最外层电子数目相同 , 递变性是由于随着核电荷数的增大电子层数逐渐增多、原子半径逐渐增大 , 原子核对外层电子的作用力逐渐减弱所致。根据上述分析可得 , 最外层电子数相同的元素的原子 , 性质具有一定的相似性 , 且随着电子层数的增多又具有一定的递变性。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识归纳 卤族元素单质的化学性质 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例剖析 例 1 下列关于 Li 、 Na 、 K 、 Rb 、 Cs 的叙述均正确的一组是 ( 　　 ) ① 金属性最强的是锂　 ② 形成的离子中 , 氧化性最强的是锂离子　 ③ 在自然界中均以化合态形式存在 ④ Li 的密度最小　 ⑤ 均可与水反应 , 产物均为 MOH 和 H 2 　 ⑥ 它们在 O 2 中燃烧的产物都有 M 2 O 和 M 2 O 2 两种形式　 ⑦ 粒子半径 :Rb + >K + >Na + ,Cs>Cs + A. ①②③④⑤ B. ③④⑤⑥⑦ C. ①②④⑥⑦ D. ②③④⑤⑦ 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : D 解析 : ① 同主族元素从上到下金属性依次增强 , 所以金属性最强的是铯 , 故错误 ; ② 同主族元素从上到下金属性依次增强 , 阳离子的氧化性依次减弱 , 所以氧化性最强的是锂离子 , 故正确 ; ③ 碱金属性质活泼 , 容易与空气中的氧气和水发生反应 , 所以在自然界中均以化合态形式存在 , 故正确 ; ④ 碱金属密度从上到下呈增大趋势 , 所以 Li 的密度最小 , 故正确 ; ⑤ 碱金属均可与水反应 , 产物均为 MOH 和 H 2 , 故正确 ; ⑥ 锂只有 Li 2 O 一种氧化物 , 故错误 ; ⑦ Rb + 、 K + 、 Na + , 电子层依次减少 , 所以半径依次减小 , 故 Rb + >K + >Na + ,Cs 与 Cs + 具有相同的质子数 , 但是 Cs 电子数多 , 所以半径大 , 故正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 1 - 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. Ⅶ A 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 ; Ⅶ A 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。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 1 - 2 下列关于卤素的说法正确的是 ( 　　 ) A.“ 加碘食盐 ” 中的 “ 碘 ” 是指 I 2 B. 液溴有挥发性 , 保存时应加少量水液封 C.F 2 可以从 NaCl 的水溶液中置换出 Cl 2 D. 卤化氢都易溶于水 , 其水溶液都是强酸 答案 : B 解析 : “ 加碘食盐 ” 中的 “ 碘 ” 是指 KIO 3 ,A 项错误 ; 液溴有挥发性 , 保存时应加少量水液封 ,B 项正确 ;F 2 通入水中生成 HF 和氧气 ,F 2 不能从 NaCl 水溶液中置换出 Cl 2 ,C 项错误 ; 氢氟酸是弱酸 ,D 项错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 “ 元素位置、原子结构、元素性质 ” 的关系 问题探究 短周期元素 X 、 Y 、 Z 在周期表中的位置如下图所示 : (1)Y 所在周期中所有主族元素 ,Y 的原子半径最小对吗 ? (2) 能否发生反应 Cl 2 +H 2 Z=Z↓+2HCl? 提示 : (1) 根据同周期、同主族元素性质的变化规律进行判断。短周期为 1~3 周期 , 由图可得 X 为氦 ,Y 为氟 ,Z 为硫 ; 同周期自左向右原子半径逐渐减小 ( 稀有气体元素除外 ), 因此 F 所在周期的所有主族元素中 ,F 的原子半径最小。 (2) 氯的非金属性比硫强 , 因此能发生置换反应 :Cl 2 +H 2 S=S↓+2HCl 。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识归纳 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 : 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 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、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、同主族元素 , 原子半径越小 , 得电子越易 , 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。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例剖析 例 2 A 、 B 、 C 、 D 、 E 为原子序数依次递增的短周期主族元素。 A 的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物可反应形成盐 ,B 原子最外层电子数是内层电子数的 3 倍 ,C 的原子半径是本周期中最大的 ,D 的单质为淡黄色固体。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 简单气态氢化物的稳定性 :B>A B. 物质 CAB 2 有毒 , 不能用作食品添加剂 C. 最高价氧化物对应的水化物酸性 :E>D D.B 、 C 、 E 以原子个数比 1 ∶ 1 ∶ 1 的形成的化合物可用于杀菌消毒 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : B 解析 : 根据题意分析可得 A 、 B 、 C 、 D 、 E 分别为 N 、 O 、 Na 、 S 、 Cl 。非金属性 :B>A, 气态氢化物的稳定性 :B>A, 故 A 正确 ; 物质 CAB 2 为亚硝酸钠 , 亚硝酸钠是食品添加剂的一种 , 起着色、防腐作用 , 但要限量使用 , 故 B 错误 ; 非金属性 :E>D, 最高价氧化物对应的水化物酸性 :E>D, 故 C 正确 ;B 、 C 、 E 以原子个数比 1 ∶ 1 ∶ 1 形成的化合物是次氯酸钠 , 可用于杀菌消毒 , 故 D 正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 元素 “ 位 ”“ 构 ”“ 性 ” 规律中的特例 (1) 一般原子的原子核是由质子和中子构成的 , 但核素氕 H) 中无中子。 (2) 元素周期表中的周期一般都是从金属元素开始 , 但第 1 周期例外 , 第 1 周期是从氢元素开始的。 (3) 所有元素中 , 碳元素形成的化合物种类最多。 (4) 非金属单质一般不导电 , 但石墨导电 , 晶体硅是半导体。 (5) 非金属氧化物一般是酸性氧化物 , 但 NO 、 CO 等不是酸性氧化物。 (6) 氟元素是 Ⅶ A 族元素 , 只有 -1 价和 0 价 , 无正价 ; 氧元素一般显 -2 价 , 在 Na 2 O 2 中显 -1 价 ; 氢元素一般显 +1 价 , 但在 NaH 中显 -1 价。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 2 - 1 甲、乙、丙、丁、戊是中学化学常见的无机物 , 其中甲、乙均为单质 , 它们的转化关系如图所示 ( 某些条件和部分产物已略去 ) 。下列说法不正确的是 ( 　　 ) A. 若组成甲、乙的元素位于同一周期 , 则戊可能是一种弱酸 B. 若组成甲、乙的元素位于同一主族 , 则戊可能是一种弱酸 C. 若甲为短周期中原子半径最大的主族元素形成的单质 , 且戊为碱 , 则丙只能为 Na 2 O 2 D. 若丙、丁混合生成白烟 , 且丙为 18 电子分子 , 丁为 10 电子分子 , 则乙的水溶液可能具有漂白作用 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : C 解析 : 若组成甲、乙的元素位于同一周期 , 则甲、乙可以是 C 和 O 2 , 戊是碳酸 ,A 正确。若组成甲、乙的元素位于同一主族 , 则甲、乙可以是 S 和 O 2 , 戊是亚硫酸 ,B 正确。若甲为短周期中原子半径最大的主族元素形成的单质 , 甲应是钠 , 则丙可以是 Na 2 O 也可以是 Na 2 O 2 ,C 错。生成白烟是挥发性酸和 NH 3 反应的特征现象 , 结合所含的电子数目可确定丙为 HCl, 则乙可能为氯气 ,D 项正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 2 - 2 ( 双选 ) 下表是部分短周期主族元素的相关信息。下列说法错误的是 ( 　　 ) A. 上述五种元素分布在三个不同周期 B. 最简单氢化物的稳定性 :Z>Y C.M 、 W 的最高价氧化物对应的水化物之间不能发生化学反应 D.Y 、 M 、 W 分别形成的单核离子中 ,M 形成的离子半径最小 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : BC 解析 : X 的周期序数 = 主族序数 = 原子序数 ,X 是氢元素 ;Y 原子最外层电子数为 a , 次外层电子数为 b ,Z 原子 L 层电子数为 a + b ,M 层电子数为 a - b , 则 a =6 、 b =2, 所以 Y 是氧元素、 Z 是硅元素 ;M 是地壳中含量最多的金属元素 ,M 是铝元素 ;W 位于第 3 周期 , 最外层电子数是电子层数的 2 倍 ,W 是硫元素。 H 、 O 、 Si 、 Al 、 S 分布在三个不同周期 , 故 A 正确 ; 最简单氢化物的稳定性 :H 2 O>SiH 4 , 故 B 错误 ;Al(OH) 3 与 H 2 SO 4 能发生酸碱中和反应 , 故 C 错误 ;O 2- 、 Al 3+ 、 S 2- 的半径 S 2- >O 2- >Al 3+ , 故 D 正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 1 . 下列关于元素周期律和元素周期表的说法错误的是 ( 　　 ) A.Na 、 Mg 、 Al 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, 元素原子得电子能力逐渐增强 C. 同一周期从左到右 , 随着元素原子序数的递增 , 其气态氢化物的稳定性增强 D.I 2 、 Br 2 、 Cl 2 、 F 2 与 H 2 化合越来越容易 答案 : A 解析 : Na 、 Mg 、 Al 三种元素的原子核外电子层数都是 3, 均位于第 3 周期。故 A 说法错误 ; 同周期从左到右 , 原子半径依次减小 , 元素原子得电子能力逐渐增强。故 B 说法正确 ; 同一周期从左到右 , 元素的非金属性增强 , 因此气态氢化物的稳定性增强。故 C 说法正确 ;I 、 Br 、 Cl 、 F 的非金属性依次增强 , 其单质与氢气的反应越来越容易。故 D 说法正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 下列有关元素的性质及其递变规律正确的是 ( 　　 ) A. 第 2 周期元素从左到右 , 最高正价从 +1 递增到 +7 B. 同一主族的元素 , 原子半径越大 , 越容易失去电子 , 其单质的氧化性越强 C. 最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第 2 周期 D. 碱金属元素是指 Ⅰ A 族的所有元素 答案 : C 解析 : O 无最高化合价 ,F 不显正价 ,A 项错误 ; 元素越容易失去电子被氧化 , 还原性越强 ,B 项错误 ; 第 1 周期元素仅有一层电子 , 第 3~7 周期元素原子最外层电子数一定小于次外层电子数 ,C 项正确 ; Ⅰ A 族中氢元素不属于碱金属 ,D 项错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 . 科学家预测原子序数为 114 的元素 , 具有相当稳定性的同位素 , 它的位置在第 7 周期 Ⅳ A 族 , 称为类铅。关于它的性质 , 预测错误的是 ( 　　 ) A. 它的最外层电子数为 4 B. 它的金属性比铅强 C. 它具有 +2 、 +4 价 D. 它的最高价氧化物的水化物是强酸 答案 : D 解析 : 原子序数为 114 的元素在第 7 周期 Ⅳ A 族。 Ⅳ A 族元素的最外层电子数为 4,A 项正确 ; 同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强 , 故类铅的金属性比铅强 ,B 项正确 ; 类铅元素在第 7 周期 Ⅳ A 族 , 具有 +2 、 +4 价 ,C 项正确 ; 同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强 , 最高价氧化物对应水化物的酸性减弱 , 碳酸为弱酸 , 故类铅的最高价氧化物对应水化物不可能是强酸 ,D 项错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 4 . 下列有关说法正确的是 ( 　　 ) A.CO 2 与水反应生成碳酸 , 是酸性氧化物 ;SiO 2 不能与水反应生成相应的硅酸 , 不是酸性氧化物 B.NaOH 溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放 C. 除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水 D. 粗硅制备时 , 发生的反应为 SiO 2 +C=Si+CO 2 ↑ 答案 : B 解析 : 酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物 , 虽然 SiO 2 不能与水反应生成相应的硅酸 , 但 SiO 2 能与 NaOH 溶液反应生成硅酸钠和水 , 是酸性氧化物 ,A 项错误 ; 玻璃的成分中含大量二氧化硅 , 碱性试剂都不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放 ,B 项正确 ; 二氧化硅和碳酸钙都不溶于水 , 不能用水除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质 ,C 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 5 . 为确认 HCl 、 H 2 CO 3 、 H 2 SiO 3 的酸性强弱 , 某学生设计了如图所示的装置 , 一次实验即可达到实验目的 ( 不必选其他酸性物质 ) 。请据此回答 : (1) 锥形瓶中装某可溶性正盐溶液 , 分液漏斗所盛试剂应为 　　　　 。   (2) 装置 B 所盛的试剂是 　　　　 , 其作用是 　　　　　　　　　 。   (3) 装置 C 所盛的试剂是 　　　　　　　 ,C 中反应的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　　　　 。   (4) 由此得到的结论是酸性 : 　　　　 > 　　　　 > 　　　　　　 。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测