第五章 学案27 元素周期律

了一套实验，并记录了有关实验现象如下表： 实验方案 实验现象 ①用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应后的溶液中滴加酚酞 (A)浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色 ②向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水 (B)产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色 ③钠与滴有酚酞试液的冷水反应 (C)反应不十分强烈，产生可燃性气体 ④镁带与2 mol·L－1的盐酸反应 (D)剧烈反应，产生可燃性气体 ⑤铝条与2 mol·L－1的盐酸反应 (E)生成白色胶状沉淀，既而沉淀消失 ⑥向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 (F)生成淡黄色沉淀 请你帮助该同学整理并完成实验报告： (1)实验目的： ________________________________________________________________________。 (2)实验用品： 仪器： ________________________________________________________________________， 药品： ________________________________________________________________________。 (3)实验内容：(填写题给信息表中的序号) 实验方案 实验现象 有关化学方程式 (4)实验结论： ________________________________________________________________________。 (5)请用物质结构理论简单说明具有上述结论的原因。 　 　 　 学案27　元素周期律 【课前准备区】 知识点一 1．性质　原子序数　周期性 2．核外电子排布 3. 内容 同周期(从左到右) 同主族(从上到下) 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 电子层结构 电子层数相同最外层电子数渐多 电子层数递增最外层电子数相同 得电子能力 逐渐增强 逐渐减弱 失电子能力 逐渐减弱 逐渐增强 金属性 逐渐减弱 逐渐增强 非金属性 渐渐增强 逐渐减弱 主要化合价 最高正价：＋1→＋7(O、F除外) 最低负价：主族序数－8(H除外) 最高正价数＝主族序数(O、F除外) 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 酸性逐渐增强 碱性逐渐减弱 酸性逐渐减弱 碱性逐渐增强 非金属元素气态氢化物的形成及稳定性 气态氢化物的形成越来越易，其稳定性逐渐增强 气态氢化物形成越来越难，其稳定性逐渐减弱 知识点二 1．硼、硅、砷、碲、砹　铝、锗、锑、钋 (1)左下方　过渡　主族 (2)右上方　0 (3)金属性　非金属性 2．(2)①分界线　②过渡元素　③氟、氯、磷 问题思考 1．(1)第ⅠA族的氢元素与碱金属元素的某些性质差别较大。 (2)不一定。0族的氦(He)与第ⅡA族元素最外层电子数相同，性质不同。 2．第ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA元素的主族序数＝最高正价，但是第ⅥA族的氧元素无最高正价，第ⅦA族氟元素无正价。 3．不是一回事，例如氮元素和磷元素，氮元素的非金属性强于磷元素，但N2却比白磷的氧化性弱，氮原子间存在三键很稳定。 4．元素的非金属性与金属性强弱的实质是元素的原子得失电子的难易，而不是得失电子的多少。如Mg比Na失电子数多，但Na比Mg更容易失电子，故Na的金属性比Mg强。 【课堂活动区】 一、1.大　大　小 2．(1)①逐渐减小　②电子层数　逐渐增大　(2)①越大　②越小　③电子层数 二、1.越强　越强　3.强 4．(1)判断金属性强弱的实验有：①根据金属单质与水(或酸)反应的难易程度：越易反应，则对应金属元素的金属性越强。 ②根据金属单质与盐溶液的置换反应：A置换出B，则A对应的金属元素比B对应的金属元素金属性强。 ③根据金属单质的还原性或对应阳离子的氧化性强弱：单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强(Fe对应的是Fe2＋，而不是Fe3＋)。 ④根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，则对应金属元素的金属性越强。 ⑤根据电化学原理：不同金属形成原电池时，作负极的金属活泼；在电解池中的惰性电极上，先析出的金属其对应的元素不活泼。 (2)判断非金属性强弱的实验有：①根据非金属单质与H2化合的难易程度：越易化合则其对应元素的非金属性越强。 ②根据形成的氢化物的稳定性或还原性：越稳定或还原性越弱，则其对应元素的非金属性越强。 ③根据非金属之间的相互置换：A能置换出B，则A对应的非金属元素的非金属性强于B对应的非金属元素的非金属性。 ④根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：酸性越强，则对应非金属元素的非金属性越强。 ⑤根据非金属单质的氧化性或对应阴离子的还原性强弱：单质的氧化性越强，其对应阴离子的还原性越弱，元素的非金属性越强。 典例导悟 1．A>B>D>C　D>C>A>B　B>A>C>D 解析　根据核电荷数＝离子核外电子数＋离子所带电荷数，可得原子序数大小顺序为：B>A>C>D。根据离子半径大小比较的规律，可得离子半径大小顺序为：D>C>A>B。结合原子半径大小比较的规律，可得原子半径大小顺序为：A>B>D>C。 2．C　[本题是ⅦA族元素非金属性的比较，因此必须与本族元素的特性联合考虑。A选项中X原子电子层数多于Y，因此在同族中X在Y的下方，根据同主族元素由上向下，非金属性减弱可知，X的非金属性比Y弱，故A错误；B是氢化物的沸点问题，Y的氢化物如果是HF，X的氢化物是HCl，由于氢键的存在导致沸点反常，虽然Y的氢化物沸点比X的氢化物沸点高，但是Y的非金属性却高于X的非金属性，B选项有一定的干扰能力；C项比较的是氢化物的稳定性，X的氢化物稳定，说明其非金属性强，举例如：稳定性HF>HCl>HBr>HI；D中Y单质能够将X的离子从其盐溶液中置换出来，说明Y的非金属性强于X，与题干相反。] 3．(1)第四周期ⅦA族　弱　HBr　＋7 (2) 　金属　SrCO3　不　(3)6　16 【课后练习区】 高考集训 1．D　[离子键是阴、阳离子之间的静电作用而形成的，包括静电吸引力和排斥力，故A错；F、Cl、Br、I随着原子序数的递增，非金属性逐渐减弱，故其氢化物的热稳定性依次减弱，还原性依次增强，B项错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，C项错误；元素周期律的根本原因是元素原子核外电子排布的周期性变化的结果，D项正确。] 2．A　[由于PH3的沸点小于AsH3的沸点，A项错误；Si3N4、NaCl、SiI4其晶体类型分别为原子晶体、离子晶体和分子晶体，三者的熔点依次降低，B项正确；非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强，故C、D正确。] 3．D　[由半径和主要化合价可确定这四种元素为 N O Mg Al 金属性Mg>Al，故A错；N2＋O2eq \o(――→,\s\up7(放电))2NO，故B错；Al(OH)3只溶于强碱，而不溶于氨水，故C错；因O2的非金属性比N2强，故反应4NH3＋3O2eq \o(=====,\s\up7(一定条件))2N2＋6H2O可以发生。] 4．B　[分析题设信息可知，X、Y、Z分别为Na、Cl、O三种元素。则同周期中Na的金属性最强，HClO4的酸性最强，而氧族元素组成的氢化物中H2O的稳定性最高。离子半径Na＋＜O2－，B错误。] 5．D　6.B 7．C　[X是原子半径最小的元素，即为H元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，则为O元素，R、Y同族，则R为S元素；Z、W原子核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等，结合Z、W、R处于同一周期，且原子序数Z、W、R依次增大，则推出Z为Na元素，W为Al元素。] 考点集训 1．A　[同种元素的阴离子半径大于原子半径，如r(Cl－)>r(Cl)；同种元素的原子半径大于阳离子半径，如r(Na)>r(Na＋)；同一种元素的阳离子，电荷越多，半径越小，如r(Fe3＋)< r(Fe2＋)。] 2．B 3．C　[元素非金属性的强弱与最高价含氧酸的酸性对应，A错；氢化物沸点高低与元素的非金属性强弱没有必然联系，B错；当电子层数相同时，才可以根据最外层电子数的多少判断金属性的强弱，D错。] 4．B　[A选项符合由金属与水反应判断金属活动性强弱的依据；C选项由盐溶液的酸碱性，判断出碳酸是弱酸，硫酸是强酸，进而推知硫的非金属性比碳强；D选项符合由非金属单质与氢气反应难易判断非金属活动性强弱的依据。B所述的反应与金属活动性强弱无关。] 5．A　[由于X、Y原子的最外层电子数相同，且X的原子半径小于Y的，所以X、Y同主族，且X位于Y的上面。由于同主族元素最高价氧化物对应的水化物的碱性从上到下逐渐增强，A正确；HNO3为强酸而氨水呈碱性，则B不正确；ⅤA族元素氮的单质为N2，而磷的单质有P4等，C不正确；ⅥA族元素，氧无正化合价，而硫的最高正化合价为＋6，故D不正确。] 6．B　[X原子最外层电子数是其电子层数的3倍，X为氧，则Y为硫，Z原子的核外电子数比X原子少1，Z为氮，第三周期中原子半径最大的为钠。硫元素最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SO4，A项错；Na3N为离子化合物，与盐酸反应生成NH4Cl和NaCl，B项正确；O、S、N三种元素气态氢化物中H2O的沸点最高，C项错；四种元素简单离子的半径由大到小顺序为S2－>N3－>O2－>Na＋，D项错。] 7．B 8．(1) 　(2)Na　c、d (3) (4)N2H4＋2H2O2===N2↑＋4H2O 解析　由表中信息可知：T为氧元素，X为氮元素，Y为钠元素，Z为铝元素。Na比Al金属性强，相关实验事实为：与水反应Na比Al剧烈；最高价氧化物的水化物的碱性NaOH比Al(OH)3强。上述元素中，由其中两种元素形成的既有离子键又有非极性共价键的物质常见的是Na2O2。氧与氢形成的原子个数比为1∶1的化合物Q是H2O2。氮与氢形成的原子个数为1∶2的化合物W是N2H4，两者反应可生成N2和H2O。 9．(1)验证第三周期元素从左到右金属性递减、非金属性递增的规律 (2)试管、酒精灯、砂纸、镊子、小刀、胶头滴管等　镁带、钠、铝条、新制氯水、新制饱和硫化氢溶液、2 mol·L－1的盐酸、NaOH溶液、蒸馏水、酚酞、AlCl3溶液 (3)实验内容：(填写题给信息表中的序号) 实验 方案 实验 现象 有关化学方程式 ③ A 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ① B Mg＋2H2O Mg(OH)2＋H2↑ ④ D Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ ⑤ C 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ ⑥ E AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O ② F H2S＋Cl2===2HCl＋S↓ (4)金属性：Na>Mg>Al；非金属性：Cl>S (5)Na、Mg、Al、S、Cl原子核外都有三个电子层，但最外层电子数依次为1、2、3、6、7，原子半径随电子数增多而减小，所以核对最外层电子的吸引力依次增强，失电子能力减弱，得电子能力增强。 解析　该题综合性很强，以实验探究的形式考查元素周期律的知识，并且以实验方案设计的形式考查学生的思维想象能力和创新能力。解答该题要认真审题，结合元素化合物的性质和元素周期律的知识，系统分析，填出(3)表中内容。再结合实验要求，得出实验目的、实验所需仪器，综合分析，得出实验结论。结合元素周期律的实质，分析(5)。 △