資源簡介
1.3 課時1 認識同周期元素性質的遞變規律
【學習目標】
1.以第3周期元素為例,掌握同周期元素性質的遞變規律。
2.能運用原子結構理論初步解釋同周期元素性質的遞變規律,能根據元素的原子結構、元素周期表中的位置預測元素的性質。
3.通過“第3周期元素原子得失電子能力的比較”的探究,學會判斷元素原子得失電子能力強弱的方法,培養設計實驗和實驗操作的能力。
【自主預習】
一、第3周期元素原子得失電子能力的比較
1.鈉、鎂、鋁三種元素失電子能力的比較
實驗方案 實驗操作 實驗現象 實驗結論
鈉、鎂、鋁與水的反應 鈉與水劇烈反應;鎂與水加熱前不反應,加熱后反應緩慢,有 ,溶液變為 色;鋁放入冷水中 ,將水加熱后, 鈉與冷水反應,化學方程式:2Na+2H2O2NaOH+H2↑;鎂與冷水 ,能與熱水反應,反應的化學方程式為Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑;鋁與水不反應
鎂和鋁與酸的反應 兩支試管內都有無色氣泡冒出,但放 的試管中生成氣體的速率較大 鎂、鋁都能置換出酸中的氫,但 更容易,反應的化學方程式分別為Mg+2HClMgCl2+H2↑,2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
比較NaOH、Mg(OH)2的堿性強弱 加入NaOH溶液后產生白色沉淀,把沉淀分成兩等份,其中一份加入稀鹽酸,沉淀 ,另一份加入NaOH溶液,沉淀 堿性由強到弱的順序為
比較NaOH、Al(OH)3的堿性強弱 加入NaOH溶液后產生白色沉淀,把沉淀分成兩等份,其中一份加入稀鹽酸,沉淀 ,另一份加入NaOH溶液,沉淀
結論 鈉、鎂、鋁元素原子失電子能力:
2.硅、磷、硫、氯四種元素原子得電子能力的比較
元素 Si P S Cl
單質與H2 反應的條件 高溫,生成少量化合物 磷蒸氣與H2能反應 需加熱 光照或點 燃,劇烈 反應
單質與H2 化合的難易 由 到
氣態氫 化物 化學式 SiH4 PH3 H2S HCl
穩定性 很不穩定 不穩定 較穩定 很穩定
由 到
最高價氧化物 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
最高價氧 化物對應 的水化物 化學式
酸性 強于硫酸
由 到
結論 硅、磷、硫、氯元素原子得電子能力:
二、同周期元素原子的得失電子能力的變化規律及原因
1.變化規律
同周期的主族元素從左到右,元素原子的得電子能力 ,失電子能力 。
2.同周期主族元素的性質遞變的原因
同周期主族元素的原子,核外電子層數 ,隨著核電荷數的遞增:
【答案】一、1.無色氣泡冒出 淺紅 無明顯現象 無明顯現象
不反應 鎂條 鎂 溶解 不溶解 溶解 溶解 NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 Na>Mg>Al
2.難 易 弱 強 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 弱酸 中強酸 強酸
弱 強 Si
二、1.逐漸增強 逐漸減弱
2.相同 逐漸增加 逐漸減小 逐漸減弱
逐漸增強
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)熔點、硬度:Al>Na,故原子失電子能力:Na>Al。 ( )
(2)金屬元素原子失電子越多,還原性越強。 ( )
(3)PH3的穩定性比SiH4強。 ( )
(4)同一周期元素的原子,半徑越小越容易失去電子。 ( )
(5)第3周期非金屬元素含氧酸的酸性從左到右依次增強。 ( )
(6)酸性:HCl>H3PO4,故得電子能力:Cl>P。 ( )
(7)堿性:NaOH>Mg(OH)2,故原子失電子能力:Na>Mg。 ( )
(8)熱穩定性:NH3【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
(7)√ (8)√
2.同周期元素的離子半徑從左到右依次減小嗎 以第3周期元素的離子半徑說明。
【答案】不是。如第3周期部分元素的離子半徑由大到小的順序為r(P3-)>r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。
3.第2周期元素從C→F是否也有類似于第3周期從Si→Cl的性質變化規律
【答案】有。C、N、O、F也是隨原子序數的遞增,得電子能力增強,與氫氣化合越來越容易,氣態氫化物的穩定性越來越強,但要注意,O、F無最高價氧化物對應的水化物。
4.你能根據元素周期律,比較H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性強弱以及P3-、S2-、Cl-的還原性強弱嗎
【答案】酸性:H3PO4S2->Cl-。
5.根據周期表中第3周期主族元素相關知識,回答下列問題:
(1)原子半徑最小的元素的原子結構示意圖為 ,原子失電子能力最強的元素是 (填元素符號),氧化性最弱的簡單陽離子是 (填離子符號)。
(2)最不穩定的氣態氫化物是 (填化學式)。
(3)最高價氧化物對應水化物中,堿性最強的是 (填化學式,下同),酸性最強的是 ,顯兩性的是 ,該兩性氫氧化物與鹽酸、燒堿溶液分別反應的離子方程式為 、 。
【答案】(1) Na Na+
(2)SiH4
(3)NaOH HClO4 Al(OH)3 Al(OH)3+3H+A+3H2O Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
【合作探究】
任務1 第3周期元素原子得失電子能力的比較
情境導入 美麗的螺殼,是大自然的鬼斧神工造就的。一圈圈的螺紋不僅是自身漂亮的外衣,還揭示了大自然中萬事萬物的發展規律。這種圖案引領著人們去思考,去發現。元素周期表是螺紋模式的直接體現者,讓我們來探尋元素周期表中蘊含的奧秘吧!
問題生成
1.實驗探究第3周期元素Na、Mg、Al原子失電子能力的強弱。
(1)科學猜想:從Na到Al,隨著核電荷數的增大,原子半徑逐漸 ,原子核對電子的引力逐漸 ,失電子能力逐漸 。原子失電子能力的強弱可以從金屬與 或 反應產生H2的劇烈程度來判斷,也可從最高價氧化物對應水化物的 來判斷。
(2)實驗探究
元素 鈉 鎂 鋁
單質與水反應 實驗 操作 向如圖所示裝置的三格中加入等量蒸餾水,再分別滴入2~3滴酚酞溶液,分別將吸去表面煤油的鈉,除去氧化膜的鎂和鋁三種金屬放入相應的三格中。將三格中的水換成等體積等濃度的鹽酸,再做相應實驗
實驗 現象 與冷水反應 ,迅速產生氣泡,與酸反應更劇烈 與冷水反應較 ,與稀鹽酸反應比較迅速,產生氣泡 與冷水反應 ,與稀鹽酸反應,產生氣泡
反應 方程 式 2Na+2H2O2NaOH+H2↑; 2Na+2H+2Na++H2↑ Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑; Mg+2H+Mg2++H2↑ 2Al+6H+2Al3++3H2↑
結論 原子失電子能力:Na Mg Al
氫氧化物的堿性 實驗 操作 向試管中加入2 mL 1 mol·L-1AlCl3溶液(或MgCl2溶液),然后滴加氨水,直到不再產生白色沉淀為止。將沉淀分裝在兩支試管中,向一支試管中滴加2 mol·L-1鹽酸,邊滴加邊振蕩,向另一支試管中滴加2 mol·L-1氫氧化鈉溶液,邊滴加邊振蕩
實驗 現象 — 最初產生的沉淀在鹽酸中 ,在NaOH溶液中 最初產生的沉淀在鹽酸和NaOH溶液中均
反應 方程 式 — Mg(OH)2+2H+Mg2++2H2O Al(OH)3+3H+Al3++3H2O; Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
結論 NaOH是強堿 Mg(OH)2是中強堿 Al(OH)3是兩性氫氧化物
原子失電子能力:Na Mg Al
【答案】(1)減小 增強 減弱 水 酸 堿性
(2)劇烈 緩慢 很微弱 > > 溶解 不溶解 溶解 > >
2.探究第3周期元素Si、P、S、Cl原子得電子能力的強弱。
(1)科學猜想:從Si到Cl,隨著核電荷數的增大,原子半徑逐漸 ,原子核對電子的吸引力逐漸 ,得電子能力逐漸 。原子得電子能力的強弱可以從非金屬單質與 化合的難易程度來判斷,也可從最高價氧化物對應水化物的 來判斷。
(2)信息獲取與結論分析
元素 Si P S Cl
判斷依據 對應單 質與氫 氣化合 高溫 磷蒸氣與 氫氣反應 加熱 光照或點燃
由易到難的順序是
穩定性:SiH4 PH3 H2S HCl
最高價氧 化物對應 水化物及 其酸性 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中強酸 H2SO4 強酸 HClO4 強酸
酸性:HClO4 H2SO4 H3PO4 H2SiO3
結論 硅、磷、硫、氯的原子得電子能力逐漸
【答案】(1)減小 增強 增強 氫氣 酸性
(2)Cl2、S、P、Si < < < > > > 增強
【核心歸納】
1.判斷金屬元素原子失電子能力強弱的依據
判斷依據 判斷方法
原子半徑 同周期或同主族元素,原子半徑越大,原子失電子能力越強
與水(或酸)反應 越易置換出H2,原子失電子能力越強
最高價氧化物對應水化物的堿性 堿性越強,原子失電子能力越強
金屬單質間的置換反應 A能從B的鹽溶液中置換出B,A的原子失電子能力比B強
單質的還原性或簡單陽離子的氧化性 單質還原性越強,原子失電子能力越強;簡單陽離子氧化性越弱,原子失電子能力越強
2.判斷非金屬元素原子得電子能力強弱的依據
判斷依據 判斷方法
原子半徑 同周期或同主族元素,原子半徑越小,原子得電子能力越強
單質與H2化合的難易或氣態氫化物的穩定性 單質與H2越易化合,氣態氫化物越穩定,原子得電子能力越強
最高價含氧酸的酸性 酸性越強,原子得電子能力越強
非金屬單質的置換反應 A能從水溶液或氣體中置換出B,A的原子得電子能力比B強
單質的氧化性或簡單陰離子的還原性 單質氧化性越強,簡單陰離子還原性越弱,原子得電子能力越強
單質與變價金屬反應的產物 產物中金屬的化合價越高,原子得電子能力越強。如2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,說明氧化性Cl2>S,原子得電子能力Cl>S
元素的化合價 共價化合物AmBn中顯負價的元素的原子得電子能力更強
【典型例題】
【例1】 下列不能說明氯元素的原子得電子能力比硫元素強的事實是( )。
①HCl比H2S穩定 ②HClO的氧化性比H2SO4強 ③HClO4的酸性比H2SO4強 ④Cl2能與H2S反應生成S
⑤氯原子最外層有7個電子,硫原子最外層有6個電子
A.②⑤ B.①② C.①②④ D.①③⑤
【答案】A
【解析】元素的原子得電子能力強弱可根據元素最高價氧化物對應水化物(最高價含氧酸)的酸性強弱來判斷;最外層電子數多的元素原子得電子能力不一定強,如最外層電子數I>O,但原子得電子能力I【例2】 A、B兩元素原子的電子層數相同,如果A的原子半徑比B的大,則下列說法正確的是( )。
A.若同為非金屬元素,則兩元素形成的最高價氧化物對應水化物的酸性:A>B
B.若同為非金屬元素,則A的氣態氫化物比B的穩定
C.若同為金屬元素,則A元素的原子失電子能力比B的強
D.若同為非金屬元素,則A的陰離子的還原性比B的弱
【答案】C
【解析】A、B兩元素位于同周期,A的原子半徑比B的大,則A位于B的左邊,A元素的原子失電子能力比B的強。
【規律方法】
關于元素周期律(表)的認識誤區
常見誤區 出錯原因
誤區1 誤認為元素的原子得電子能力越強,其氧化物對應水化物的酸性就越強 忽視了關鍵詞“最高價”
誤區2 誤認為失電子難的原子得電子的能力一定強 忽視了稀有氣體元素的原子失電子難,得電子也難
誤區3 誤認為同周期相鄰兩主族元素原子序數之差都等于1 長周期也有相差11或25的情況
誤區4 誤認為得失電子的數目越多,元素的原子得失電子能力越強 元素原子得失電子的數目多少與元素的原子得失電子能力強弱沒有必然的聯系
【隨堂檢測】
1.下列遞變規律正確的是( )。
A.HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增強
B.HCl、HBr、HI的穩定性依次增強
C.鈉、鎂、鋁的還原性依次減弱
D.Na+、Mg2+、Al3+的離子半徑逐漸增大
【答案】C
【解析】HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次減弱,A項錯誤;HCl、HBr、HI的穩定性依次減弱,B項錯誤;鈉、鎂、鋁的還原性依次減弱,C項正確;Na+、Mg2+、Al3+的離子半徑逐漸減小,D項錯誤。
2.下列各組元素是按最高正價由高到低、最低負價絕對值由低到高順序排列的是( )。
A.Na、Mg、Al B.F、O、N C.N、O、F D.S、P、Si
【答案】D
【解析】A項中最高正價由低到高,但無負價;B項中F無正價,O無最高正價;C項中負價絕對值由高到低,A、B、C三項不符合題意;D項中最高正價分別為+6、+5、+4,最低負價絕對值分別為2、3、4,正確。
3.下列各組元素性質的遞變情況錯誤的是( )。
A.B、C、N原子最外層電子數依次增多
B.Na、Mg、Al元素最高正價依次升高
C.Li、Be、B原子半徑依次增大
D.Be、Mg、Ca的電子層數依次增多
【答案】C
【解析】B、C、N原子的最外層電子數分別為3、4、5,A項正確;Na、Mg、Al元素最高正價依次為+1、+2、+3,B項正確;Li、Be、B屬于第2周期的元素,原子半徑依次減小,C項錯誤;Be、Mg、Ca的電子層數分別為2、3、4,D項正確。
4.下表給出14~17號元素的一些性質,請回答:
14Si 15P 16S 17Cl
單質與H2 反應的條件 高溫 磷蒸氣與 H2能反應 加熱 光照或點燃 時發生爆炸
最高價氧化 物的水化物 H4SiO4 弱酸 H3PO4 中強酸 H2SO4 強酸 HClO4 最強含氧酸
(1)它們所形成的氣態氫化物中穩定性最差的是 (填化學式,下同),還原性最弱的是 。
(2)四種元素的原子得電子能力隨著元素原子序數的遞增而逐漸 ,試從原子結構的角度加以解釋: 。
(3)一定條件下,在溶液中反應H2S+Cl22HCl+S↓ (填“能”或“不能”)發生,簡述理由: 。
【答案】(1)SiH4 HCl
(2)增強 四種元素原子的電子層數雖相同,但最外層電子數依次增加,隨著核電荷數遞增,原子半徑依次減小,原子核對最外層電子的引力逐漸增大,得電子能力逐漸增強
(3)能 因原子得電子能力Cl>S,氧化性Cl2>S,故Cl2能置換出H2S中的硫
【解析】(1)根據表中信息可判斷,硅與氫氣化合的條件最高,因此形成的氫化物中穩定性最差的是SiH4。氯氣與氫氣最容易化合,這說明氯元素的原子得電子能力最強,原子得電子能力越強,相應氫化物的還原性越弱,則還原性最弱的是HCl。
5.為了驗證氯元素的原子得電子能力比硫元素的原子得電子能力強,某化學實驗小組設計了如下實驗,請回答下列問題:
(1)裝置A的分液漏斗中所盛試劑的名稱是 ,燒瓶中加入試劑的化學式是 。
(2)裝置B中飽和食鹽水的作用是 。
(3)裝置C中盛放的試劑是 (填字母),實驗時該裝置中可觀察到的現象是 ,反應的化學方程式是 。
a.Na2S溶液 b.Na2SO3溶液 c.Na2SO4溶液
(4)裝置D的作用是 ,發生反應的離子方程式為 。
(5)從原子結構的角度簡要分析氯元素的原子得電子能力比硫元素的原子得電子能力強的原因: ,試再舉一例能夠說明氯元素的原子得電子能力比硫元素的原子得電子能力強的實驗事實: 。
【答案】(1)濃鹽酸 MnO2
(2)除去Cl2中的HCl氣體
(3)a 有淡黃色沉淀生成 Na2S+Cl22NaCl+S↓
(4)吸收反應后剩余的氣體,防止污染空氣 Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(5)Cl原子、S原子的電子層數相同,但最外層電子數Cl原子是7,S原子是6,且原子半徑Cl2
展開更多......
收起↑