4.2元素周期律（第1課時(shí)元素周期律）（原卷版）-2019必修第一冊(cè)

第四章第二節(jié)元素周期律第1課時(shí)元素周期律榆次一中李金虎【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．認(rèn)識(shí)原子核外電子排布，元素的化合價(jià)，原子半徑的周期性變化規(guī)律。2．以第三周期元素為例，認(rèn)識(shí)同周期元素的金屬性、非金屬性的周期性變化規(guī)律?！舅仞B(yǎng)目標(biāo)】1．結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)原子的周期性變化規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。2．通過(guò)研究同周期元素的周期性變化規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。必備知識(shí)與關(guān)鍵能力知識(shí)點(diǎn)一：元素原子結(jié)構(gòu)、原子半徑、化合價(jià)的變化規(guī)律1．原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)的最外層電子數(shù)1～211→223～1021→8811～1831→88結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子核外的電子排布呈現(xiàn)周期性的變化元素原子核外電子排布的周期性變化規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子數(shù)呈現(xiàn)從1到8的周期性變化(第一周期除外)。2．原子半徑的變化規(guī)律3～10號(hào)元素符號(hào)LiBeBCNOFNe原子半徑/pm152898277757471－變化趨勢(shì)逐漸減小11～18號(hào)元素符號(hào)NaMgAlSiPSClAr原子半徑/pm18616014311711010299－變化趨勢(shì)逐漸減小結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的半徑呈現(xiàn)周期性變化元素原子半徑的周期性變化第二周期第三周期規(guī)律：同一周期，隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)eq\o(□,\s\up4(3))由大到小的周期性變化。3．元素主要化合價(jià)的變化規(guī)律原子序數(shù)主要化合價(jià)的變化1～2＋1→03～10＋1→＋5－4→－1→011～18＋1→＋7－4→－1→0結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的主要化合價(jià)呈周期性變化元素化合價(jià)的周期性變化規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)周期性變化[每周期中，最高正價(jià)：＋1→＋7(第二周期為＋5)，負(fù)價(jià)：－4→－1(稀有氣體元素除外)]。典例1．下列化合物中，陰離子和陽(yáng)離子的半徑之比最大的是()A．CsIB．NaFC．KClD．LiI【答案】D【解析】陽(yáng)離子都為堿金屬元素的陽(yáng)離子，元素的核電荷數(shù)越大，離子半徑越大，陰離子都為鹵素陰離子，元素的核電核數(shù)越大，離子半徑越大，則金屬離子半徑最小的是Li＋，陰離子半徑最大的是I－，所以陰離子半徑和陽(yáng)離子半徑之比最大的是LiI。典例2．下列說(shuō)法正確的是(D)A．同周期主族元素的原子序數(shù)越大越易失電子B．同周期主族元素的原子序數(shù)越大半徑越大C．同主族元素的原子序數(shù)越大非金屬性越強(qiáng)D．同主族元素的原子序數(shù)越大金屬性越強(qiáng)【答案】D【解析】同周期元素自左向右原子半徑逐漸減小，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)；同主族元素自上而下原子半徑逐漸增大，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。知識(shí)點(diǎn)二：同周期的元素性質(zhì)遞變規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)探究(1)鈉、鎂與水的反應(yīng)鈉鎂實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鈉熔成小球，浮于水面，四處游動(dòng)，有“嘶嘶”的響聲，反應(yīng)后溶液加酚酞變紅加熱前，鎂條表面附著了少量無(wú)色氣泡，加熱至沸騰后，有較多的無(wú)色氣泡冒出，滴加酚酞溶液變?yōu)榉奂t色反應(yīng)原理2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(△))Mg(OH)2↓＋H2↑結(jié)論鈉、鎂均能與水反應(yīng)，鈉比鎂活潑，金屬性：Na>Mg。(2)Al(OH)3的制備與性質(zhì)①向AlCl3溶液中加入足量氨水，現(xiàn)象為產(chǎn)生白色沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②將①實(shí)驗(yàn)得到的沉淀分裝兩支試管中，一支試管中加入鹽酸，現(xiàn)象為白色沉淀逐漸溶解，離子方程式為Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O；另一支試管中加入NaOH溶液，現(xiàn)象為白色沉淀逐漸溶解，離子方程式為Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。③向MgCl2溶液加入過(guò)量NaOH溶液，現(xiàn)象產(chǎn)生白色沉淀，離子方程式為Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓。兩性氫氧化物：既能與酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，且均生成鹽和水的氫氧化物。如Al(OH)3。2．結(jié)論(1)第三周期的Na、Mg、Al的金屬性逐漸減弱，NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3的堿性逐漸減弱，NaOH為強(qiáng)堿，Mg(OH)2為中強(qiáng)堿，Al(OH)3為兩性氫氧化物。(2)第三周期的Si、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強(qiáng)，H3SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性逐漸增強(qiáng)。HClO4是最強(qiáng)的含氧酸，H2SiO3為難溶的弱酸，H3PO4為中強(qiáng)酸，H2SO4為強(qiáng)酸。(3)同一周期從左到右，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。(4)元素周期律內(nèi)容：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。實(shí)質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。【知識(shí)歸納】1．元素周期律2．主族元素性質(zhì)的變化規(guī)律項(xiàng)目同周期(左→右)同主族(上→下)核電荷數(shù)逐漸增大逐漸增大電子層數(shù)相同逐漸增多原子半徑逐漸減小逐漸增大離子半徑陽(yáng)離子逐漸減小陰離子逐漸減小r(陰離子)＞r(陽(yáng)離子)逐漸增大化合價(jià)最高正化合價(jià)由＋1→＋7(O、F除外)最低負(fù)化合價(jià)＝－(8－主族序數(shù))相同，最高正化合價(jià)＝主族序數(shù)(O、F除外)元素的金屬性和非金屬性金屬性逐漸減弱非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸減弱離子的氧化性、還原性陽(yáng)離子氧化性逐漸增強(qiáng)陰離子還原性逐漸減弱陽(yáng)離子氧化性逐漸減弱陰離子還原性逐漸增強(qiáng)氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸堿性堿性逐漸減弱酸性逐漸增強(qiáng)堿性逐漸增強(qiáng)酸性逐漸減弱3．元素周期律的應(yīng)用(1)比較不同周期、不同主族元素的性質(zhì)①比較Ca(OH)2和Al(OH)3的堿性強(qiáng)弱方法：金屬性：Mg>Al，Ca>Mg，則堿性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。②比較H2O和SiH4的穩(wěn)定性強(qiáng)弱的方法：非金屬性：C>Si，O>C，則氫化物穩(wěn)定性：H2O>CH4>SiH4。(2)預(yù)測(cè)未知元素的某些性質(zhì)①已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2難溶，可推知Be(OH)2難溶。②已知鹵族元素的性質(zhì)遞變規(guī)律，可推知未學(xué)元素砹(At)的化合物的性質(zhì)為HAt不穩(wěn)定，水溶液呈酸性，AgAt難溶于水。典例3．下列遞變規(guī)律正確的是()A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增強(qiáng)B．HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)C．鈉、鎂、鋁的還原性依次減弱D．Na＋、Mg2＋、Al3＋離子半徑逐漸增大【答案】C【解析】A項(xiàng)，HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次減弱，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次減弱，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鈉、鎂、鋁的還原性依次減弱，正確；D項(xiàng)，Na＋、Mg2＋、Al3＋離子半徑逐漸減小，錯(cuò)誤。典例4．以下表述不符合元素周期律的是()A．穩(wěn)定性：HF＞H2O＞NH3B．酸性：H3PO4＞HNO3＞HClO4C．微粒半徑：F－＞Na＋＞Mg2＋D．還原性：HI＞HBr＞HCl【答案】B【解析】A項(xiàng)，根據(jù)元素周期律知N、O、F同在第二周期且核電荷數(shù)逐漸增大，半徑逐漸減小，氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：HF＞H2O＞NH3，故正確；B項(xiàng)，因?yàn)榉墙饘傩杂蓮?qiáng)到弱的順序?yàn)镃l＞N＞P，酸性：H3PO4＜HNO3＜HClO4，故錯(cuò)誤；C項(xiàng)，核外電子排布相同的微粒，核電荷數(shù)越大，半徑越小，微粒半徑：F－＞Na＋＞Mg2＋，故正確；D項(xiàng)，非金屬性越強(qiáng)，其氫化物的還原性越弱，因?yàn)榉墙饘傩裕篊l＞Br＞I，所以還原性：HI＞HBr＞HCl，故正確?！痉椒ㄒ?guī)律】1．元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷方法金屬性比較本質(zhì)原子越易失電子，金屬性越強(qiáng)(與原子失電子數(shù)目無(wú)關(guān))判斷方法①在金屬活動(dòng)性順序表中越靠前，金屬性越強(qiáng)②單質(zhì)與水或非氧化性酸反應(yīng)越劇烈，金屬性越強(qiáng)③單質(zhì)還原性越強(qiáng)或陽(yáng)離子氧化性越弱，金屬性越強(qiáng)④最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)⑤若Xn＋＋Y→X＋Ym＋，則Y比X的金屬性強(qiáng)⑥元素在周期表中的位置：左邊或下方元素的金屬性強(qiáng)非金屬性比較本質(zhì)原子越易得電子，非金屬性越強(qiáng)(與原子得電子數(shù)目無(wú)關(guān))判斷方法①與H2化合越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強(qiáng)②單質(zhì)氧化性越強(qiáng)或陰離子還原性越弱，非金屬性越強(qiáng)③最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)④元素在周期表中的位置：右邊或上方元素的非金屬性強(qiáng)2．微粒半徑大小的比較方法典例5．已知aAn＋、bB(n＋1)＋、cCn－、dD(n＋1)－是具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，下列關(guān)于A、B、C、D四種元素的敘述正確的是()A．離子半徑：An＋>B(n＋1)＋>Cn－>D(n＋1)－B．原子序數(shù)：b>a>c>dC．原子半徑：D>C>B>AD．四種元素一定均屬于短周期元素【答案】B【解析】由于四種離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，可以推知四種元素在周期表中的位置關(guān)系如圖。A項(xiàng)，具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，故離子半徑：D(n＋1)－>Cn－>An＋>B(n＋1)＋；B項(xiàng)，原子序數(shù)：b>a>c>d；C項(xiàng)，原子半徑：A>B>D>C；D項(xiàng)，四種元素也可以為長(zhǎng)周期元素。典例6．X、Y、Z均為短周期元素，X、Y處于同一周期，X、Z的最低價(jià)離子分別為X2－和Z－，Y＋和Z－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是()A．原子最外層電子數(shù)：X>Y>ZB．單質(zhì)沸點(diǎn)：X>Y>ZC．離子半徑：X2－>Y＋>Z－D．原子序數(shù)：X>Y>Z【答案】D【解析】根據(jù)題意可確定X、Y、Z在周期表中的相對(duì)位置為可以確定X為S，Y為Na，Z為F。原子最外層電子數(shù)：F>S>Na(Z>X>Y)，A錯(cuò)誤；單質(zhì)沸點(diǎn)：Na>S>F2(Y>X>Z)，B錯(cuò)誤；離子半徑：S2－>F－>Na＋(X2－>Z－>Y＋)，C錯(cuò)誤；原子序數(shù)：S>Na>F(X>Y>Z)，D正確。知識(shí)點(diǎn)三：“位、構(gòu)、性”的關(guān)系及應(yīng)用1．元素的“位—構(gòu)—性”三者關(guān)系2．元素的“位—構(gòu)—性”關(guān)系的應(yīng)用(1)結(jié)構(gòu)與位置的互推【點(diǎn)撥】①同周期元素的簡(jiǎn)單陽(yáng)離子與陰離子相比，陰離子原子序數(shù)大。②在短周期元素中，元素的原子序數(shù)與其主要化合價(jià)的數(shù)值在奇偶性上一般一致，“價(jià)奇序奇，價(jià)偶序偶”。(2)性質(zhì)與位置互推熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，根據(jù)元素性質(zhì)可以推知元素在周期表中的位置，根據(jù)元素在周期表中的位置可以推知元素性質(zhì)。(3)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)互推①最外層電子數(shù)是決定元素原子的氧化性和還原性的主要原因。②原子半徑?jīng)Q定了元素單質(zhì)的性質(zhì)；離子半徑?jīng)Q定了元素組成化合物的性質(zhì)。③同主族元素最外層電子數(shù)相同，性質(zhì)相似。3．構(gòu)建元素“位—構(gòu)—性”關(guān)系解題思維流程(1)推斷元素的基本思路(2)元素“位—構(gòu)—性”關(guān)系題的解題流程典例7．現(xiàn)有原子序數(shù)小于18的A、B、C、D四種非金屬元素，其原子最外層電子數(shù)之和為19。在它們的化合物中，它們所呈現(xiàn)的常見(jiàn)化合價(jià)均不止一種，但它們有一種相同的化合價(jià)。其部分性質(zhì)如下：元素ABCD原子半徑/nm0.1020.0770.1170.075最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)－4＋4下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．四種元素在其各自化合物中具有一種相同的化合價(jià)，即＋4價(jià)B．高溫下B的單質(zhì)可從C的氧化物中置換出C的單質(zhì)C．四種元素的氧化物都能與水反應(yīng)生成酸D．很多含有D元素的化合物在農(nóng)業(yè)上經(jīng)常被用作肥料【答案】C【解析】根據(jù)B、C的化合價(jià)及原子半徑可知其分別是C、Si。二者最外層電子數(shù)之和為8，則A與D原子的最外層電子數(shù)之和為11，分析可知其最外層電子數(shù)只能是5或6，即它們?yōu)榈冖魽族或第ⅥA族元素。根據(jù)化合價(jià)信息可知在其各自的化合物中，四種元素都有＋4價(jià)，再結(jié)合原子半徑可知A、D分別是S、N，故A項(xiàng)正確。碳可從SiO2中置換出Si，B項(xiàng)正確。CO、NO、SiO2均不能與水反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。很多含有氮元素的化合物是常用的氮肥，例如銨鹽、尿素等，D項(xiàng)正確。典例8．元素X、Y、Z的原子序數(shù)之和為36，X、Y在同一周期，X＋與Z2－具有相同的核外電子層結(jié)構(gòu)。下列推測(cè)不正確的是()A．同族元素中Z的氫化物穩(wěn)定性最強(qiáng)B．原子半徑：X>Y；離子半徑：X＋>Z2－C．同周期元素中X的金屬性最強(qiáng)D．同周期元素中Y的最高價(jià)含氧酸的酸性最強(qiáng)【答案】B【解析】根據(jù)題意知：X為Na，Y為Cl，Z為O。氧元素是第ⅥA族最活潑的非金屬元素，其氫化物穩(wěn)定性最強(qiáng)，A項(xiàng)正確；由同周期主族元素原子半徑變化規(guī)律及離子半徑的大小比較規(guī)則可知，原子半徑：Na>Cl，離子半徑：O2－>Na＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤：Na是第三周期最活潑的金屬元素，C項(xiàng)正確；在第三周期中，Cl的非金屬性最強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物HClO4的酸性最強(qiáng)，D項(xiàng)正確。核心價(jià)值與學(xué)科素養(yǎng)【知識(shí)結(jié)構(gòu)化】原子結(jié)構(gòu)(核外電子排布)決定了元素在周期表中的位置和性質(zhì)(化合價(jià)、半徑、金屬性和非金屬性)；元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)。構(gòu)建“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”模型，把元素在周期表中的位置與相關(guān)的粒子結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，并能通過(guò)對(duì)“位置”“結(jié)構(gòu)”“性質(zhì)”三者關(guān)系的分析，最終提升推理能力及分析、解決問(wèn)題的能力。【跟蹤練習(xí)】基礎(chǔ)過(guò)關(guān)1．下列關(guān)于元素周期表和元素性質(zhì)的敘述正確的是()A．質(zhì)子數(shù)相同的微粒之間一定互稱同位素B．ⅠA族與ⅦA族元素間形成的化合物一定是離子化合物C．同主族元素的簡(jiǎn)單陰離子半徑越大，其單質(zhì)氧化性越弱D．同周期金屬元素的化合價(jià)越高，其氫氧化物的堿性越強(qiáng)2．A、B、C均為短周期元素，A、B同周期，其原子核外有三個(gè)電子層，A、C的最低價(jià)陰離子分別為A2?和C?，B2+和C?具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，下列說(shuō)法中正確的是()A．A元素的最高正價(jià)不可能是+6價(jià)B．原子半徑：B＞A＞CC．離子半徑：B2+＞C?＞A2?D．氧化性：C＜A3．下列敘述中，金屬a的活潑性肯定比金屬b的活潑性強(qiáng)的是()A．a(chǎn)原子的最外層電子數(shù)比B原子的最外層電子數(shù)少B．常溫時(shí)，a能從水中置換出氫，而b不能C．1mola從酸中置換H+生成的H2比lmolb從酸中置換H+生成的H2多D．a(chǎn)原子電子層數(shù)比b原子的電子層數(shù)多4．運(yùn)用元素周期律分析下面的判斷，其中錯(cuò)誤的是()A．鈹(Be)的氧化物的水化物可能具有兩性B．砹(At)為白色固體，HAt不穩(wěn)定，AgAt感光性很強(qiáng)C．硫酸鍶(SrSO4)是難溶于水的白色固體D．硒化氫(H2Se)無(wú)色、有毒，比H2S更不穩(wěn)定5．下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()①微粒半徑：K＋>Al3＋>S2－>Cl－②氫化物的穩(wěn)定性：HF>HCl>H2S>PH3>SiH4③離子的還原性：S2－>Cl－>Br－>I－④氧化性：Cl2>S>Se>Te⑤酸性：H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO4⑥非金屬性：O>N>P>Si⑦金屬性：Be<Mg<Ca<KA．只有①B．①③⑤C．②④⑤⑥⑦D．②④⑥能力達(dá)成6．X、Y、Z、M、Q、R皆為前20號(hào)元素，其原子半徑與化合價(jià)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．Q的原子結(jié)構(gòu)示意圖為B．X、Y、Z三種元素組成的化合物可能是鹽或堿C．簡(jiǎn)單離子半徑：M－>Q＋>R2＋D．Z與M的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物均為強(qiáng)酸7．短周期主族元