[新教材]人教版新教材必修第一册 第4章第2节 元素周期律(第1课时) 学案

第二节元素周期律

第一课时元素周期律

学习目标:1。知道核外电子能量高低与分层排布的关系。2.能够根据核外电子排布规律写出常见简单原子的原子结构示意图。

1．原子核外电子排布的周期性变化

以原子序数为1～18的元素为例,探究原子最外层电子数的变化,图示如下：

规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现1~8的周期性变化（第一周期除外）.

2．原子半径的周期性变化

规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周

期性变化.

3．元素性质的周期性变化

(1）元素化合价的周期性变化

以原子序数为1~18的元素为例，探究元素化合价的变化，图示如下：

规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化,即同周期：最高正价：＋1→＋7(O、F无正价）,负价：－4→－1。

（2)元素金属性、非金属性的周期性变化

①钠、镁、铝金属性的递变规律

②硅、磷、硫、氯非金属性的递变规律

(3）同周期元素性质递变规律

（4）元素周期律

①内容

元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化.

②实质

元素性质的周期性变化是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）随着原子序数的递增,最外层电子排布均呈现由1个电子递增至8个电子的周期性变化()

(2）原子序数越大，原子半径一定越小(）

（3)在化合物中金属元素只显正化合价，非金属元素只显负化合价(）

（4)任何元素均有正价和负价(）

（5)金属性、非金属性强弱从根本上取决于其原子核外电子的排布情况（)

［答案]（1)×(2）×（3）×(4）×（5)√

2．下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是（)

A．同周期非金属元素的氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增强

B．第ⅠA族元素的金属性比第ⅡA族元素的金属性强

C．ⅦA族元素是同周期中非金属性最强的元素

D．原子序数为15的元素的最高化合价为＋3

[解析]在同周期中，非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性从左到右依次增强，A项错误；同周期的第ⅠA族和第ⅡA族的

金属元素比较，第ⅠA族的元素比第ⅡA族的元素的金属性强，但不同周期的是无法比较的,如Ca的金属性比Na的金属性强,B项错误；ⅦA族元素是同周期中非金属性最强的元素，C项正确；原子序数为15的元素是P，最外层电子数为5，则最高化合价为＋5价，D项错误;答案选C.

[答案] C

3．不能用元素周期律解释的是（)

A．酸性HCl〉H2S>PH3

B．原子半径P>S>Cl

C．最高正价Cl>S〉P

D．酸性HClO4〉H2SO4>H3PO4

[解析]氢化物的酸性与元素在同一周期、同一主族没有递变性和规律性，不能用周期律解释，元素的非金属性与最高价氧化物对应的水化物的酸性有关，故A符合题意；同周期元素从左到右原子半径减小，则原子半径P〉S>Cl，可解释,故B不符合题意；Cl、S、P 的最外层电子数分别为7、6、5，最高正价为＋7、＋6、＋5,最高正价为Cl>S〉P，故C不符合题意；非金属性Cl〉S〉P，元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，酸性强弱顺序是HClO4>H2SO4>H3PO4，故D不符合题意。

［答案] A

知识点一元素原子结构的周期性变化

粒子半径大小的比较方法

（1）同周期——“序大径小”

①方法:同周期，从左到右，随着原子序数的递增,原子半径逐渐

减小.

②实例：11～17号元素

r(Na）>r(Mg）〉r(Al）>r(Si)>r(P）>r（S)>r(Cl)。

（2)同主族——“序大径大”

①方法：同主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大。

②实例：

r(Li)〈r(Na)〈r(K）〈r（Rb)

r（Li＋）

（3)同元素

①同种元素的原子和离子半径比较规律——“阴大阳小”。某原子与其离子半径比较，其阴离子半径大于该原子半径，阳离子半径小于该原子半径。

如r(Na＋)〈r（Na)；r（Cl－）〉r（Cl)。

②同种元素不同价态的阳离子半径比较规律——“数大径小”.

带电荷数越多，粒子半径越小.

如r(Fe3＋)〈r（Fe2＋）〈r(Fe)。

（4)同结构-—“序大径小”

①方法:电子层结构相同的离子,核电荷数越大，离子半径越小.

②实例:r(O2－)>r（F－）>r(Na＋)>r(Mg2＋)〉r（Al3＋)。

【典例1】下列粒子半径大小比较正确的是（)

A．Na＋

B．S2－〉Cl－〉Na＋>Al3＋

C．Na

D．Cs

［思路启迪]根据粒子半径大小的比较方法进行归类,从而进行判断。

[解析]A项，4种离子电子层结构相同,随着核电荷数增多，离

子半径依次减小,“序小径大”,即Al3＋〈Mg2＋r(K）〉r(Na），D 错误；S2－和Cl－核外电子数相同，但核电荷数Cl>S，故离子半径r （S2－）>r(Cl－）；Na＋和Al3＋核外电子数相同，且核电荷数Al>Na，则离子半径,r(Na＋)>r(Al3＋），B项正确。

[答案] B

“三看”法比较简单微粒的半径大小

（1)“一看”电子层数：当电子层数不同时，一般地，电子层数越多，半径越大。

（2）“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小.

(3）“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多,半径越大。

[针对训练1］已知下列原子的半径：

原子N S O Si

半径r/10－10 m 0.75 1.02 0.74 1.17

A．1.10×10－10 m B．0。80×10－10 m

C．1。20×10－10 m D．0。70×10－10 m

[解析］N、S、O、Si、P在元素周期表中的位置如下图所示。原子半径，r(Si）〉r(P)>r(S)，故磷原子的半径可能是1。10×10－10 m。

[答案］ A

知识点二元素性质的周期性变化

1。元素主要化合价呈现周期性变化

（1）金属元素无负价（除金属单质为零价外，在化合物中只显正价)，非金属元素（O、F和稀有气体元素除外)既有正价又有负价；

（2)元素的最高正价等于原子的最外层电子数。

2．元素的金属性和非金属性强弱的判断方法

(1）判断金属性强弱的5种依据

(2）判断非金属性强弱的7种依据

【典例2】X、Y两元素是同周期的非金属主族元素，如果X 原子半径比Y的大,下面说法正确的是（)

A．最高价氧化物对应水化物的酸性，X的比Y的强

B．X的非金属性比Y的强

C．X的阴离子比Y的阴离子还原性强

D．X的气态氢化物比Y的稳定

[思路启迪]根据题干信息,首先由同元素的原子半径大小确定元素的位置,再根据元素非金属性强弱的判断依据综合分析。尤其注意比较酸性时认真审题“最高价氧化物对应水化物”。

［解析］X原子半径比Y的大，说明X在Y的左边,原子序数X比Y小，X的非金属性比Y的弱，因此最高价氧化物对应水化物的酸性X比Y的弱，X的阴离子比Y的阴离子还原性强，X的气态氢化物不如Y的稳定。

［答案] C

同周期元素从左到右：

(1)原子半径逐渐减小。

（2)非金属性逐渐增强,其阴离子的还原性逐渐减弱.

（3)气态氢化物的稳定性逐渐增强。

（4）最高价氧化物对应水化的酸性逐渐增强。

［针对训练2]已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素，其最高价氧化物对应水化物酸性相对强弱的顺序是

HXO4>H2YO4〉H3ZO4，则下列判断正确的是（)

A．气态氢化物的稳定性:HX>H2Y>ZH3

B．非金属活泼性：Y

C．原子半径：X>Y〉Z

D．原子最外层电子数：X

［解析]本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱”这一信息，由此可推知X、Y、Z为非金属元素,原子序数相连意味着它们属同周期元素,故活泼性：X〉Y>Z,原子半径:X〈YZH3.

[答案］ A

课堂归纳小结

[知识脉络］

［核心要点］

1．同一周期自左向右，元素的原子半径逐渐减小，元素的最高正价从＋1到＋7（第二周期为＋5），负化合价由－4到－1(稀有气体元素除外).

2。同一周期自左向右,元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强，气态氢化物的稳定性逐渐增强。

3．同一主族自上而下,元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱；元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,酸性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱。

4．元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化。

1．下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是(）

A．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

B．第二周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强

C．因为Mg比Na会多失去1个电子,所以Mg比Na的金属性强

D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强

[解析]同主族元素从上到下，原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多，A项正确;同周期元素从左到右，非金属性逐渐增强，B项正确；同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱,所以Mg比Na的金属性弱,C项错误；同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱,O比S的非金属性强，D项正确。

[答案] C

2．下列事实与推论相符的是(）

［解析］A项，H2O常温下是液体，H2S常温下是气体，沸点H2O〉H2S，但沸点高低是物理性质，与元素的非金属性强弱无关,错误；B项，盐酸是无氧酸，H2SO3不是最高价含氧酸，即两者都不属于最高价氧化物的水化物,虽然盐酸比H2SO3酸性强,也不能证明非金属性：Cl>S；C项，元素的金属性越强，其单质与水或酸发生反应产生氢气就越容易，则钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，则金属性K>Na错误；D项,元素的非金属性越强，其相应氢化物的稳定性越强，热稳定性：HF〉HCl，则非金属性：F>Cl，正确.

［答案］ D

3．应用元素周期律分析下列推断，其中正确的组合是()

①碱金属单质的熔点随原子序数的增大而降低

②Cs是第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na的强

③砹(At)是第ⅦA族，其氢化物的稳定性大于HCl

④第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性

⑤第三周期金属元素的最高价氧化物对应水化物，其碱性随原子序数的增大而减弱

A．①③⑤B．①②⑤

C．②③⑤D．①②④

[解析]①从Li到Cs碱金属的熔点逐渐降低，正确；②同主族元素从上到下金属性逐渐增强，故Cs的金属性强于Na，Cs失电子能力比Na强，正确;③At的非金属性弱于Cl，非金属性越弱，对应气态氢化物的稳定性越弱，错误；④N元素气态氢化物为NH3，溶于水后显碱性，错误；⑤碱性:NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3，正确。

[答案] B

4．A、B、C为三种短周期元素，A、B在同周期，A、C的最低价离子分别为A2－和C－,B2＋和C－具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(）

A．原子序数：A〉B〉C

B．原子半径：A>B>C

C．离子半径:A2－>B2＋〉C－

D．原子最外层电子数：A>C〉B

［解析]由题意可知A、B、C三种元素的位置关系可以表示为

,由此可知原子序数：A〉B〉C,A正确；

原子半径：B>A>C，B错误；离子半径：A2－〉C－>B2＋,C错误；原子最外层电子数：C>A〉B,D错误。

［答案] A

5．下表给出14～17号元素的一些性质，请回答：

最差的是________。

（2）四种元素的非金属性随着元素原子序数的递增而逐渐________，试从原子结构的角度加以解释_________________。

(3）一定条件下,反应H2S＋Cl2===2HCl＋S能否发生？________，简述理由__________________________________________。

[解析](1)根据表中信息可判断，硅与氢气化合的条件最高，因此形成的氢化物中稳定性最差的是SiH4。氯气与氢气最容易化合，这说明氯元素的非金属性最强，非金属性越强，相应氢化物的还原性越弱，则还原性最差的是HCl.（2)根据与氢气化合的难易程度及最高价氧化物对应水化物的酸性强弱可知，四种元素的非金属性随着元素原子序数的递增而逐渐增强。这是由于四种元素原子的电子层数虽相同，但最外层电子数依次增加，随着核电荷数依次递增，原子核对最外层电子的引力逐渐增大，原子半径依次减小，得电子能力逐渐增强，

因此,非金属性逐渐增强。（3）因非金属性Cl>S，氧化性Cl2〉S,故Cl2能置换出H2S中的硫。

[答案］（1)SiH4HCl

（2）增强四种元素原子的电子层数虽相同，但最外层电子数依次增加，随着核电荷数依次递增，原子半径依次减小，原子核对最外层电子的引力逐渐增大,得电子能力逐渐增强，因此，非金属性逐渐增强

（3）能够发生因非金属性Cl>S，氧化性Cl2〉S，故Cl2能置换出H2S中的硫

课后作业(二十一)

[基础巩固]

一、元素原子结构的周期性变化

1．下列化合物中，阴离子和阳离子的半径之比最大的是（）A．CsI B．NaF

C．KCl D．LiI

[解析]阳离子都为碱金属元素的阳离子，元素的核电荷核数越大，离子半径越大，阴离子都为卤素阴离子，元素的核电核数越大，离子半径越大，则金属离子半径最小的是Li＋,阴离子半径最大的是I －，所以阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。

[答案] D

2．下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是(）

A．K Na Li B．N O F

C．Ca2＋K＋Cl－D．Ba2＋Ca2＋Mg2＋

［解析］同主族自上而下原子半径逐渐增大,则原子半径大小为Li〈Na〈K，A错误；同周期自左而右原子半径逐渐减小，则原子半径大小顺序为N〉O〉F,B错误;离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小,则离子半径大小为Ca2＋〈K＋〈Cl－，C正确；离子电子层越多，离子半径越大，则离子半径大小为Ba2＋>Ca2＋〉Mg2＋，D错误。

[答案] C

二、元素性质的周期性变化

3．对于随原子序数依次增大的11～17号元素,下列说法中不正确的是（)

A．原子半径逐渐减小B．电子层数逐渐增多

C．最高正化合价逐渐增大D．元素的非金属性逐渐增强［解析]在元素周期表中同一周期的元素从左到右原子半径依次减小，故A不符合题意；在元素周期表中同一周期的元素电子层数相同,故B符合题意;在元素周期表第三周期，元素的最高正价等于其最外层电子数，最外层电子数依次增多，故最高正化合价逐渐增大，故C不符合题意。在元素周期表中，同一周期的元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，故D不符合题意。

[答案］ B

4．A、B两元素原子电子层数相同，如果A原子半径比B的大，则下列判断正确的是(）

A．两元素形成的最高价氧化物对应的水化物的酸性应是A强于B

B．A的气态氢化物比B的气态氢化物稳定

C．A的金属性比B的金属性强

D．A的阴离子比B的阴离子还原性弱

［解析]A、B两元素位于同周期，A的原子半径比B的大,则A位于B的左边，A元素的金属性比B的强。

[答案］ C

5．下列递变规律不正确的是（）

A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强

B．钠、镁、铝的还原性依次减弱

C．HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱

D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次升高

［解析］非金属性：Cl>S〉P，元素的非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，故A项错误；金属性：Na>Mg〉Al，元素的金属性越强，对应的单质的还原性越强，则钠、镁、铝的还原性依次减弱，故B 项正确;非金属性：Cl〉S>P，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故C项正确；P、S、Cl三种元素原子的最外层电子数分别为5、6、7，最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7,故D项正确。

［答案] A

6．下列关于物质性质变化的比较,不正确的是()

A．离子半径大小：S2－>O2－>Na＋

B．气态氢化物稳定性：HBr

C．碱性强弱:KOH>NaOH>LiOH

D．还原性强弱：F－>Cl－〉Br－>I－

[解析]核外电子排布相同的离子,核电荷数越大，离子半径越小，所以O2－>Na＋，电子层数多的离子，半径越大，因此离子半径大小为S2－〉O2－〉Na＋,A正确；非金属性：F〉Cl>Br，气态氢化物

的稳定性为HBrI，对应离子的还原性为F－

［答案］ D

7．X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素，其原子半径与化合价的关系如图所示。下列说法错误的是（)

A．Q的原子结构示意图为

B．X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是盐或碱

C．简单离子半径：M－〉Q＋>R2－

D．Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸

［解析］由图推断Y为氧元素；X的原子半径小且只有＋1价,X 为氢元素；M的最高正价是＋7价，最低负价是－1价，为氯元素；Z的原子半径比氯元素小，最低负价是－3价，最高正价是＋5价，则为氮元素；Q只有＋1价，原子半径大于氯原子，但小于只有＋2价的R，故Q代表钠元素、R代表钙元素.X、Y、Z三种元素分别代表H、O、N，可以形成硝酸、硝酸铵及NH3·H2O,B项正确；离子半

径：Cl－〉Ca2＋>Na＋，C项错误；HClO4、HNO3都是强酸，D项正确。

［答案］ C

8．目前，人类已经发现的非金属元素除稀有气体元素外共有16种,下列对这16种非金属元素的判断不正确的是（)

①都是主族元素，原子的最外层电子数都大于3

②单质在反应中都只能作氧化剂

③对应的含氧酸都是强酸

④氢化物常温下都是气态,所以又叫气态氢化物

⑤氧化物与水反应都不会再生成气体

A．全部B．只有①

C．只有①②③D．只有①②④⑤

[解析］①H元素原子最外层电子数为1,错误；②H2、I2、S等都可作还原剂，②错误；③HClO为弱酸,错误；④H2O常温下为液态，错误;⑤3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，错误，故选A项。

[答案］ A

[能力提升］

9．短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X的原子半径比Y的小，且X与Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数。X与W同主族，Z是地壳中含量最高的元素.下列说法不正确的是(）

A．原子半径的大小顺序:r(W）〉r（Y）>r（Z)〉r(X）

B．元素Z、W的简单离子的电子层结构相同

C．元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强

D．X、Y两种元素可形成分别含有10e－和18e－的化合物

［解析］根据题意可以推断，Z为O，所以X为H，Y为N，W为Na。A项,根据电子层数和核电荷数可知：r(Na）〉r(N)>r(O）〉