高中人教版 (新课标)第二节 元素周期律第二课时教案

这是一份高中人教版 (新课标)第二节 元素周期律第二课时教案，共16页。
元素周期律和元素周期表的知识是整个高中化学的重点。学生在学习过程中，对这部分知识往往是说起来容易做起来难。因此，复习的目的是：不仅要引导学生梳理知识，构建知识网络，更重要的是培养学生应用、迁移知识的能力。本节课所选的例题、练习及参考练习，均是从不同的方面来帮助学生消化和吸收知识的，以利于学生能通过解决实际问题来提高灵活运用知识的能力，并学会用科学的方法和逻辑推理去挖掘物质之间的内在联系。
教学目标
知识与技能
1．掌握元素周期律的实质及元素周期表(长式)的结构(周期、族)。
2．以第三周期为例，掌握同一周期内元素性质(如：原子半径、化合价、单质及化合物性质)的递变规律与原子结构的关系；以ⅠA和ⅡA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。
过程与方法
1．从对元素周期律的理解去叙述元素周期表的意义、组成结构、元素递变规律与组成元素的粒子结构的联系。
2．初步具有总结元素递变规律的能力；能把元素的性质、元素在周期表中的位置与组成元素的粒子结构联系起来，并能较熟练地运用。
情感、态度与价值观
1．通过对“位置、结构、性质”三者关系的分析，培养学生综合、辩证、创新的精神。
2．培养学生由个别到一般的研究问题的方法。从宏观到微观，从现象到本质的认识事物的科学方法。
要点提示
教学重点：1．元素周期律的实质。
2．位置、结构、性质三者之间的关系。
教学难点：位置、结构、性质三者之间的关系。
教具准备：多媒体课件、投影仪。
eq \(\s\up7(),\s\d5(教学过程))
导入新课
[师] 上节课我们复习了原子结构的知识，本节课我们来复习在此基础上归纳出来的元素周期律和元素周期表的有关知识。
板 书：
复习课
推进新课
[师] 从我们前面研究1～18号元素的核外电子排布可知，元素原子核外电子排布随着原子序数的递增而呈周期性变化。由于元素的性质是由组成它的原子的结构所决定的，因此元素性质随着原子序数的递增也呈周期性变化。在此基础上我们归纳出了元素周期律，并根据元素周期律编制了元素周期表。
板 书：
一、元素周期表
核外电子排布的周期性eq \(――→,\s\up7(决定))元素性质的周期性eq \(――→,\s\up7(归纳))元素周期律eq \(――→,\s\up7(编制))元素周期表
[师] 元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果，这也是元素周期律的实质。
板 书：
实质
[师] 元素周期律包括哪些内容？
[生] 随着原子序数的递增：
1．原子最外层电子数由1～2或1～8呈周期性变化。
2．原子半径总是由大到小，到稀有气体元素时半径突然增大，呈周期性变化。
3．元素的主要化合价(最高正价与最低负价)均呈由低到高的周期性变化。
4．元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，呈周期性变化。
[师] 回答得很好。为了体现元素性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的这个规律，在几代科学家的共同努力下，经过不断地完善和补充，编制了我们现今所用的元素周期表。下面，让我们从周期表中的周期、族、元素种类等方面来巩固一下对周期表结构的认识。
板 书：
上内容由老师和同学一起完成，可参阅附页的元素周期表。
[师] 大家在熟悉元素周期表时，尤其要注意相邻两个短周期中元素原子序数之间的数量关系。
多媒体展示：
【例1】 A、B、C是周期表中相邻的三种元素，其中A、B同周期，B、C同主族。此三种元素原子最外层电子数之和为17，质子数总和为31。则A、B、C分别是__________。
学生讨论、分析。
[师] 本题是一道考查估算能力的试题。合理的思路是先作出大致的估计：三种元素质子数总和为31，则它们的大致位置在短周期，在周期表中的位置可能有四种排列方式：
设B的质子数为X，则①～④排列方式有下列关系式：
①X＋(X－1)＋(X－8)＝31，解得X为非整数(不合理)
②X＋(X＋1)＋(X－8)＝31，解得X为非整数(不合理)
③X＋(X＋1)＋(X＋8)＝31，解得X为非整数(不合理)
④X＋(X－1)＋(X＋8)＝31，解得X＝8合理
故可推知A、B、C分别是N、O、S。
[师] 有的学生解题时不假思索地只考虑第④种排列方式，碰巧找到了这组答案，但这种思维是不严谨的。
[练习]
根据原子结构理论和元素周期律，请回答关于114号元素(此元素尚未命名，暂以X代替其化学符号)的几个问题。
(1)原子核外有几个电子层？最外层电子数可能是多少？
(2)它在周期表中位于第几周期？第几族？属于金属元素还是非金属元素？
(3)写出它的最高价氧化物及对应水化物的化学式。
(4)写出它的氯化物的化学式。
[师] 请大家先思考第一个问题。
学生活动，教师巡视。从学生中选几种有代表性的解法，请学生回答，并说出思路：
[生1] 根据原子核外电子排布规律，可写出其原子结构示意图为：
得出其有7个电子层，最外层有4个电子。
[生2] 根据元素周期表中每周期元素的起止序数可判断其为第七周期元素，然后再写核外电子排布式，得出结论。
[生3] 只要记住元素周期表中最后一种元素即112号元素在元素周期表中的位置，然后顺延可知114号元素为第七周期第ⅣA族，即可得出共有七个电子层，且最外层电子数为4。
[生4] 查元素周期表推出。
问：大家认为哪种方法更简单呢？
[生] 3、4两种方法。
[师] 第4种方法需依赖于元素周期表。若手头无元素周期表的情况下，第3种方法应是最简捷的。此即是所谓的熟能生巧，也就是说大家在平时的学习中若能多留心观察，多记忆一些知识，将会为自己在以后的解题过程中提供很大的帮助。
剩余问题大家可口答解决。
投影显示：
答案：(1)有7个电子层，最外层电子数为4。
(2)位于第七周期，ⅣA族，属金属元素。
(3)XO2 X(OH)4 (4)XCl4
[过渡]上面，我们重温了元素周期表的结构。那么，在元素周期表中，同周期同主族元素的性质是怎样递变的呢？
我们可以通过下表来形成一个清晰的思路。
多媒体展示：
元素周期表结构与元素性质的关系
(稀有气体除外)
[师] 同周期元素性质递变由最外层电子数和原子半径两方面决定；同主族元素性质递变由原子半径变化决定。因此，前者变化幅度大，后者变化幅度小，即同周期相邻元素的性质主要表现为相异性，而同主族相邻元素的性质主要表现为相似性。
多媒体展示：
【例2】 下列各粒子半径依次增加的是( )
A．Cs＋、K＋、Mg2＋、Al3＋
B．F、F－、Cl－、Br－
C．Ca2＋、K＋、Cl－、S2－
D．Al、Al3＋、Mg、K
[师] 此题应用原子半径或离子半径变化的规律知识来解题。
(1)同种元素的原子半径大于其阳离子半径，小于其阴离子的半径。则B选项中r(F)＜r(F－)。
(2)同一主族元素的原子半径或同价离子半径从上到下随核电荷数增加而增大所以r(F－)＜r(Cl－)，B选项正确。
(3)对于不同种元素来说，一般如果外层电子构型不同，层数多的粒子半径大；如果是外层电子构型相同的元素，核电荷数越少的半径越大，核电荷数越多则半径越小。如C选项中Ca2＋、K＋、Cl－、S2－是具有相同的电子层结构的离子。
按Ca2＋、K＋、Cl－、S2－顺序核电荷数减少则半径增大，C选项正确。
(4)A选项中，K＋、Cs＋为ⅠA族阳离子，r(Cs＋)＞r(K＋)
因为
所以r(K＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)
A选项粒子半径逐渐减小，不是正确答案。
(5)D选项中r(Al3＋)＜r(Al)，按Al、Al3＋顺序半径减小不是正确答案。而按Al3＋、Mg、K顺序r(Al3＋)＜r(Mg)＜r(K)，粒子半径逐渐增大。
答案：BC
[练习]
1．按粒子的半径从小到大顺序排列的是( )
A．Cl、S、P B．N、O、F
C．Al3＋、Mg2＋、Na＋ D．K、Na、Li
答案：AC
2．已知同周期的X、Y、Z三种元素的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4＞H2YO4＞H3XO4，下列判断不正确的是( )
A．阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序减弱
B．单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱
C．原子半径按X、Y、Z的顺序减小
D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序增强
解析：由酸性HZO4＞H2YO4＞H3XO4或X、Y、Z各元素在酸中的化合价，可推出它们原子序数的大小顺序为Z＞Y＞X，然后根据同周期元素性质的递变规律，可选出正确答案为B。
答案：B
3．下列各关系正确的是( )
A．原子半径 C＜Si＜Ge
B．气态氢化物的稳定性 H2O＜H2S＜H2Se
C．单质的化学活动性 Cl2＜Br2＜I2
D．最高价氧化物对应水化物的碱性LiOH＜NaOH＜KOH
解析：(1)本题是对元素周期表中同主族元素的原子结构及元素性质递变规律知识进行考查。
(2)需具备知识：
①同主族―------------------------------------------→
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(结构,最外电子层电子数同,核电荷数增多,核外电子层数递增,原子半径增大))核对最外层电子引力减小eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(性质(从上→下),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))
②非金属性越强，氢化物越稳定。金属性越强，最高价氧化物对应水化物碱性越强。
(3)熟练掌握题目中有关元素在周期表中位置，就能找出正确答案。
答案：AD
[师] 学习理论的目的在于应用。元素周期律揭示了元素之间的内在联系，元素周期表是元素周期律的具体体现形式。那么，我们怎样从整体上把元素性质、元素在周期表中的位置与元素的粒子结构，即位、构、性三者联系起来，从而指导我们对化学的学习和研究呢？这就需要弄清楚元素位、构、性三者之间的关系。
板 书：
[师] 请同学们说一说这三者之间的关系，并互相补充回答。
先思考后回答：
[生1] 原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子总数
[生2] 由核外电子总数可知电子的排布，从而知道电子层数，并推知该元素在周期表中的周期数。
[生3] 最外层电子数决定元素的化学性质，并可据此推出其族序数。
[生4] 根据元素在周期表中的位置，可推知元素原子的得失电子情况。
[生5] 元素的最高正价等于其族序数……
[师] 大家说得都很好。这里需要注意的是：元素的化学性质主要决定于其最外层电子数，但却不只与最外层电子数有关，还与原子半径即电子层数的多少有关。
综合大家以上的回答，我们可把元素“位、构、性”三者之间的关系小结如下。
投影展示：
[师] 下面，我们就根据元素“位、构、性”三者之间的关系，来解决一些具体的问题。
【例3】对于核电荷数为37的元素，下列描述正确的是( )
A．其单质在常温下跟水反应不如钠剧烈
B．其碳酸盐易溶于水
C．其原子半径比钾原子半径小
D．其氢氧化物不能使Al(OH)3溶解
[师] 37号元素的原子核外电子排布为，所以在第五周期第ⅠA族，是Rb元素，为不常见元素。解答的关键是根据该元素所在族的其他元素的性质，找出递变规律，加以推测判断。由于Rb与Na、K为同一主族，其性质与Na、K相似，且原子半径要比Na、K大，根据K与水反应比Na与水反应剧烈的事实，可知Rb与水反应比K更剧烈，且RbOH的碱性比NaOH、KOH更强，所以能使Al(OH)3溶解。K2CO3的溶解度比Na2CO3大，都易溶于水，Rb2CO3应比K2CO3更易溶。
综合以上分析，正确答案为B。
答案：B
【例4】 有X、Y、Z、T、U五种短周期元素。X、Y、Z三元素在周期表中的位置如下所示，三元素的原子序数之和是41。X和T的单质在不同条件下反应，可以生成T2X(白色固体)和T2X2(淡黄色固体)两种化合物。U单质在Z单质中燃烧时产生苍白色火焰，生成物的水溶液能使石蕊试液变红。
(1)各元素的符号是：X.______，Y.______，Z.______，T.______，U.______。
(2)Y原子的结构示意图__________。
(3)用电子式表示Y与T组成的化合物的形成过程：____________________。
(4)YX2和U2Y反应的化学方程式______________________，其中氧化剂是________，被氧化的元素是________。
[师] (1)此题是有关物质结构和元素周期律的常见综合性习题，要求学生有扎实的基础知识及一些习题常规解法。首先应根据元素周期表的框架确定X，Y，Z三元素位于元素周期表中ⅢA～ⅦA之间(短周期)。

常规解法：设X元素原子序数为a，则Y元素原子序数为a＋8，Z元素的原子序数为a＋9，由题意得出：a＋a＋8＋a＋9＝41，可求出a＝8，所以X、Y、Z分别为O、S、Cl。
(2)根据元素化合物及有关知识：①T2X、T2X2分别为白色固体、淡黄色固体可推出T为Na元素；②U单质在Z单质中燃烧时产生苍白色火焰，生成物的水溶液能使石蕊试液变红，可确定U为H元素，生成物为HCl。
其他各问根据有关知识即可回答出。
答案：(1)O S Cl Na H
(2)
(3)
(4)2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O SO2 硫(eq \(S,\s\up6(－2)))
[练习]
1．下面的判断，错误的是( )
A．热稳定性：HF＜HCl＜HBr＜HI
B．砹是一种有色固体，HAt很不稳定，AgAt是有色难溶于水且感光性很强的固体
C．硫酸锶(SrSO4)是难溶于水和盐酸的白色固体
D．硒化氢(H2Se)是比H2S稳定的气体
答案：AD
2．X、Y、Z、W四种元素的原子序数依次增大，且分属短周期的三个周期(不含稀有气体)，W原子的质子数是Z原子质子数的2倍，X原子和Y原子的电子数之和是Z和W原子质子数之和的1/3，Y的氢化物分子中共有三个共价键，判断它们各是什么元素。
解析：此题需依据元素周期表中元素位、构、性三者之间的关系，利用题给信息，确定突破口。由四种元素原子序数依次增大，分属短周期三个周期，且不含稀有气体，可推得X为氢元素，质子数是1；由Y的氢化物分子中共有三个共价键，可推知Y的最低负价为－3，则其应为第ⅤA族元素，由于是短周期，可能为N或P。如若为P，据四种元素原子序数依次增大的信息，可得知Z、W必为S和Cl，这与四种元素分属于三个周期相矛盾，故Y只能为N，质子数为7。
设W和Z元素原子的质子数分别为a、b，依题意，有：
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a＝2b,1＋7＝\f(1,3)(a＋b)))
解得：a＝16 b＝8
即Z为氧元素，W为硫元素。
答案：X：H；Y：N；Z：O；W：S
课堂小结
本节课我们重点复习了元素周期表的结构、元素周期律以及元素位、构、性三者之间的关系，希望大家在以后的学习中能多加练习，熟练运用。
布置作业
同一周期的四种元素A、B、C、D，其中A、B、C的原子序数依次相差为1。A元素的单质性质活泼，其原子半径是同周期中最大的(除稀有元素外)。B元素的氧化物4 g，恰好跟100 mL、1 ml·L－1硫酸完全反应。B元素单质跟D元素单质反应生成化合物BD2，据此判断：①A为________，B为________，C为________，D为________；②A的原子结构示意图为________；③C原子次外层电子数为________；④化合物BD2电子式为________；⑤若向C的氧化物的水化物中加入A的氧化物的水化物，恰好完全反应，其反应方程式为________________________________________________________________________。
参考答案
解析：依题意可知A为碱金属，则B为碱土金属，其氧化物为BO：
BO ＋ H2SO4===BSO4＋H2O
[Ar(B)＋16] g 1 ml
4 g 0.1×1 ml
则eq \f(Ar(B)＋16,4)＝eq \f(1,0.1)⇒Ar(B)＝24
故B为镁，则A为钠，C为铝，BD2为MgCl2。
答案：①Na Mg Al Cl
②Na 
③8
④
⑤Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
eq \(\s\up7(),\s\d5(板书设计))
一、元素周期表
核外电子排布的周期性eq \(――→,\s\up7(决定))元素性质的周期性eq \(――→,\s\up7(归纳))元素周期律eq \(――→,\s\up7(编制))元素周期表
二、元素周期律
三、位、构、性三者关系
eq \(\s\up7(),\s\d5(参考练习))
一、选择题
1．在元素周期表中，自ⅢA族的硼到ⅦA的砹作一条斜线，即为金属与非金属的分界线，依照这个规律，能在这个分界线附近寻找的是( )
A．新型催化材料 B．半导体材料
C．新型农药材料 D．耐腐蚀的合金材料
2．硒为第四周期ⅥA族元素，根据它在周期表中的位置推测，硒不可能具有的性质是
( )
A．在通常状况下是固体 B．SeO3的水化物是酸
C．H2Se比H2S稳定 D．有＋6、＋4、－2三种常见的化合价
3．我国最新报道的高温超导体中，铊(Tl)是成分之一，已知铊与铝是同族元素，关于铊的性质判断中，可能错误的是( )
A．是银白色的金属
B．能生成＋3价的化合物
C．Tl(OH)3与Al(OH)3一样是两性的氢氧化物
D．与稀硝酸作用，生成硝酸盐
4．下列递变规律叙述正确的是( )
A．O、S、Na、K的原子半径依次增大
B．Na、Mg、Al、Si的还原性依次增强
C．HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强
D．CH4、SO2、NaCl、SiO2的熔点依次增高
5．元素X、Y、Z是同主族相邻的三种元素，已知其阴离子半径X2－＜Y2－＜Z2－，则X、Y、Z可能是( )
A．F、Cl、Br B．Ca、Mg、Br
C．S、Se、Sb D．O、S、Se
二、填空题
6．根据已知条件推断元素名称。
(1)某种元素A的气态氢化物的化学式为RH4，它的最高价氧化物与气态氢化物的相对分子质量之比为2.75∶1，则A元素相对原子质量为________，A是元素________。
(2)某种元素B的单质3.2 g，与氢气化合生成气态氢化物H2B 3.4 g，又知B原子核内质子数与中子数相同，则B元素为________，其最高价氧化物与对应水化物的化学式分别为________与________。
(3)C元素气态氢化物的水溶液是一种强酸，能与硝酸银溶液反应生成白色沉淀。则C元素是________，它的单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为______________。
(4)D元素的离子与C元素的离子具有相同的核外电子排布，3.9 g D元素单质与水反应，标准状况下产生1.12 L的气体。则D元素为________，单质与水反应的离子方程式为____________________。
(5)E元素的气态氢化物含氢17.64%，它的最高价氧化物的正价与气态氢化物的负价绝对值之差为2，则E元素为__________________。
7．下表是元素周期表的一部分：
(1)写出元素符号：A______、B______、C______、D______、E______；
(2)D－和B＋的电子层结构________，都与________电子层结构相同；
(3)AD2电子式________，HD电子式________；
(4)能生成两性氢氧化物的元素是________，其氧化物分别与强酸、强碱溶液反应的离子方程式________________________、______________________________。
8．A、B、C三种元素，其中A、B同周期并相邻，B、C同主族，已知三种元素质子数之和为42，三元素原子最外层电子数之和为20，则A是________，B是________，C是________。
9．A、B、C、D、E五种元素，均为周期表中前20号元素。元素A与B可形成化合物AB2，D的气态氢化物在空气中能点燃，新制C单质的水溶液加入D的气态氢化物水溶液中变浑浊，E与D可形成E2D，E离子比A离子少一个电子层。用元素符号或化学式完成下列问题：
(1)元素符号：A______、B______、C______、D______、E______；
(2)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________；
(3)C单质与D的气态氢化物水溶液反应化学方程式________________。
10．现有X、Y、Z三种元素，在通常状况下，二价元素X的氢化物是液态，其X占88.9%，元素X、Y属于同一主族，它们可以形成两种化合物。一种化合物中X含50%，另一种化合物中X含60%，元素Y和Z属同一周期，元素Z 6.75 g与元素X化合生成12.75 g Z2X3，在Z的原子核中有14个中子。
(1)求出它们的相对原子质量；
(2)写出它们的元素符号，并指出它们在周期表中的位置；
(3)用电子式表示元素X和元素Z形成化合物的过程。
参考答案
一、选择题
1．B 2.C 3.C 4.AD 5.D
二、填空题
6．(1)12 碳 (2)硫 SO3 H2SO4
(3)氯 Cl2＋2OH－===H2O＋Cl－＋ClO－
(4)钾 2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑ (5)氮
7．(1)Ca Na Al F Ar (2)相同 Ne原子
(3)． (4)Al Al2O3＋6H＋ ===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2OH－ ===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O
8．S Cl F
9．(1)Ca C Cl S Na (2)HClO4 (3)Cl2＋H2S===2HCl＋S↓
10．(1)H2X中含X量：eq \f(Ar(X),2＋Ar(X))＝eq \f(88.9,100)⇒Ar(X)＝16，故X为氧元素。
Y可能为S、Se、Te，根据题意，Y为S，形成氧化物分别为SO2(含O：50%)；SO3(含O：60%)
设Z质量数为Z
在Z2X3中，eq \f(2Z,3×16)＝eq \f(6.75,12.75－6.75)，得Z＝27，而其中含有14个中子，
故质子数为13，为Al元素。
相对原子质量分别为：X：16；Y：32；Z：27
(2)X：O；第二周期ⅥA族 Y：S；第三周期ⅥA族 Z：Al；第三周期ⅢA族
(3)X
Y
Z
X
Y
Z