高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律学案，共21页。学案主要包含了1~18号元素的电子排布，原子半径大小规律，化合价规律，第三周期元素性质的递变，元素周期律的定义与实质等内容，欢迎下载使用。
第32讲元素周期律

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知识精讲

一、1~18号元素的电子排布、原子半径、主要化合价
1. 随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现_________的周期性变化（第一周期除外）。
2. 随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现_____________的周期性变化。
3. 随着原子序数的递增，元素的化合价呈______________的周期性变化。
【答案】1→8 由大到小逐渐增大

二、原子半径大小规律
1．原子半径变化趋势图：

2．原子半径周期变化规律（稀有气体不讨论）
（1）同一主族，从上到下，原子半径逐渐_________；
（2）同一周期，从左到右，原子半径逐渐_________。
【答案】增大减小

三、化合价规律
1．一般情况下，元素的最高正价 = _______________ = _______________。
2．一般情况下，元素的最低负价 = ________________________________。
3．金属没有__________价，O没有__________价、F没有__________价。
【答案】最外层电子数主族序数最外层电子数﹣8负最高正正

四、第三周期元素性质的递变
1．Na、Mg、Al金属性强弱比较

Na
Mg
Al
与水（或酸）
反应的现象
与冷水剧烈反应，放出大量的热，并产生气体
与冷水几乎不反应，与沸水缓慢反应，与酸剧烈反应
与沸水反应很慢，与酸反应较快
剧烈程度
随着核电荷数减小，与水（或酸）反应越来越________
最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
NaOH
强碱
Mg(OH)2
中强碱
Al(OH)3
两性氢氧化物
结论
①最高价氧化物对应的水化物的碱性：__________________
②金属性：__________________
【答案】剧烈NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3Na>Mg>Al

2．Si、P、S、Cl非金属性强弱比较

Si
P
S
Cl
与氢气
反应
条件
高温
磷蒸气与H2能反应
需加热
光照或点燃时
发生爆炸
变化规律
随着核电荷数增加，与氢气化合越来越________
气态
氢化物
热稳定性
SiH4
很不稳定
PH3
不稳定
H2S
受热分解
HCl
稳定
变化规律
随着核电荷数增加，气态氢化物越来越________
最高价氧化物对应水化物
酸性
H2SiO3
弱酸
H3PO4
中强酸
H2SO4
强酸
HClO4（最强的无机含氧酸）
变化规律
随着核电荷数增加，最高价氧化物对应水化物的酸性越来越________
结论
非金属性：__________________
【答案】容易稳定强Cl>S>P>Si

3．元素金属性和非金属性变化规律的理论解释
同一周期元素，电子层数相同，从左到右，核电荷数依次_______，最外层电子数逐渐______，原子半径逐渐_______，越容易_______电子形成稳定结构，非金属性逐渐_______，金属性逐渐_______。
【答案】增多增多减小得到增强减弱

五、元素周期律的定义与实质
1．定义：元素的性质随原子序数的递增而呈周期性的变化。
2．实质：元素原子的核外电子排布的周期性变化。
即元素原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质的周期性变化。

对点训练

题型一：微粒半径大小比较
【例1】（2020·河北·深州长江中学高一月考）关于微粒半径大小的下列叙述中不正确的是(　　)
A．随原子序数的递增，同周期元素的原子半径逐渐减小(稀有气体除外)
B．随电子层数的递增，同主族元素的原子半径逐渐增大
C．电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越大
D．同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大
【答案】C
【详解】
A、同周期元素的原子半径，随原子序数的递增而减小，选项A正确；
B、同主族元素的原子半径，随电子层数的递增而增大，选项B正确；
C、电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，选项C不正确；
D、同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大，选项D正确。
答案选C。
【变2-1】（2020·全国·高一课时练习）下列各微粒半径依次减小的是
A．、、、 B．、、、
C．F、、、 D．Al、Mg、Na、K
【答案】B
【详解】
A．电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径>>>，选项A错误；
B．电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，故离子半径＞K+＞Mg2+＞Al3+，选项B正确；
C．电子层越多离子半径越大，原子半径小于相应的阴离子半径，故离子半径F＜F-＜Cl-＜Br-，选项C错误；
D．同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大，故微粒半径K＞Na＞Mg＞Al，选项D错误；
答案选B。

题型二：化合价规律
【变3-1】（2020·山东·潍坊中学高一开学考试）下列各组元素中，按最高正价由高到低，负价绝对值由低到高顺序排列的是（）
A．Na、Mg、Al B．F、O、N
C．N、O、F D．S、P、Si
【答案】D
【详解】
A．Na、Mg、Al都属于金属，只有正价无负价，故A错误；
B．F、O、N中F只有负价无正价，故B错误；
C．N、O、F中F只有负价无正价，故C错误；
D．S、P、Si中最高正价分别为+6、+5、+4，负价绝对值分别为2、3、4，排列顺序正确，故D正确；
【变4-1】（2020·全国·高一课时练习）元素R的最高价含氧酸的化学式为HnRO2n－2 ，则在气态氢化物中R元素的化合价为（）
A．12－3n B．3n－12 C．3n－10 D．6－3n
【答案】B
【分析】
根据HnRO2n﹣2利用化合价代数和为0计算R元素的最高化合价，再利用最高正化合价﹣8=最低负价，即为气态氢化物中R元素的化合价，据此计算
【详解】
令HnRO2n﹣2中R元素的化合价为x，
由化合价代数和为0，所以（+1）×n+x+（﹣2）×（2n﹣2）=0，
解得x=3n﹣4，
所以最低负价为3n﹣4﹣8=3n﹣12。
故选B。

题型三：元素周期律综合
【变5-2】（2018·四川·石室中学高一期末）下列各图曲线分别表示物质的某种性质与核电荷数的关系（Z为核电荷数，γ为元素的有关性质），下列选项中的对应关系错误的是

A．图①可以表示F-、Na+、Mg2+、Al3+四种离子的离子半径大小关系
B．图②可以表示ⅡA族元素的最外层电子数
C．图③可以表示ⅤA族元素氢化物的沸点高低关系
D．图④可以表示第三周期中的非金属元素的氢化物的稳定性
【答案】C
【详解】
A．F-、Na+、Mg2+、Al3+四种离子，具有相同的电子排布，原子序数大的离子半径小，则图中随Z的增大而Y减小，故A正确；B．ⅡA族元素的最外层电子数均为2，则图中Z变大时Y不变，故B正确C．VA族元素氢化物，氨分子中含氢键，沸点相对较高，其它气态氢化物随相对分子质量增大，沸点升高，但最终SbH3的沸点略高于氨，图像与此不符，故C错误；D．第三周期中的非金属元素随着核电荷数的增加非金属性越强，其氢化物的越稳定，故D正确；答案选C。
【点睛】
将元素周期律等认识事物的一般规律通过图像的形式让学生再认知，能很好的培养学生的抽象思维能力，增强学生的的模型认知。
【变6-2】（2021·云南·大关县第一中学高一月考）如图为元素周期表中短周期的一部分，四种元素均为非稀有气体元素，下列关于这四种元素及其化合物的说法中正确的是

A．X、Y、Z、W可能均为金属元素
B．气态氢化物的稳定性：Z>W>X>Y
C．Z的最高正化合价与最低负化合价的绝对值可能相等
D．Z的最高价氧化物的水化物可能为强碱
【答案】C
【详解】
A．根据元素周期表可以推知：如果X、Y是金属，则Z是金属，但Z与W之间还有空白部分，不能相邻，因此不满足周期表短周期元素位置，故A错误；
B．非金属性越强，其气态氢化物的越稳定，因此气态氢化物的稳定性：W＞Z，Y＞X，故B错误；
C．当Z为Si时，Z的最高正化合价与最低负化合价的绝对值可能相等，故C正确；
D．Z的最高价氧化物的水化物为强碱，则Z为Na，根据元素周期表位置关系，则X无法推出元素，故D错误。
综上所述，答案为C。
【例8】（2021·河南·原阳县第三高级中学高一月考）元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有很重要的作用。下表列出了①～⑩10种元素在周期表中的位置。
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2



⑤

⑥
⑩

3
①
③
④


⑦
⑧
⑨
4
②







请回答：
(1)这10种元素其中化学性质最不活泼的是_______，非金属性最强的是_______，形成化合物种类最多的元素是_______(填元素符号)。
(2)第三周期列出的六种元素对应的简单离子中半径最大的是_______；最小的是_______(填离子符号)。
(3)在①、②、③、④四种元素的最高价氧化物的水化物中，两性最高价氧化物的水化物与碱性最强的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式为_______；在⑤、⑦、⑧三种元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是_______(填化学式)。
(4)对于⑦、⑧、⑩元素的氢化物，稳定性由强到弱的顺序为_______，还原性最强是_______(填化学式)。
(5)①～⑨的氢化物分子中与⑩的氢化物分子所含电子总数相等的分子是_______(举一例即可，填化学式)
【答案】ArFCS2-Al3＋Al(OH)3＋KOH=KAlO2＋2H2OHClO4HF>HCl>H2SH2SH2O、CH4
【分析】
根据表格中的周期和族序数判断元素①为Na元素，②为K元素，③为Mg元素，④为Al元素，⑤为碳元素，⑥为O元素，⑦为S元素，⑧为Cl元素，⑨为Ar元素，⑩为F元素；根据元素周期律判断元素的性质。
【详解】
(1)化学性质不活泼的元素是稀有气体元素，故为Ar元素；非金属最强的元素是半径最小的非金属F元素；形成化合物种类最多的元素是C元素，可以形成有机化合物；
(2)根据离子半径大小比较方法，电子层越大，半径越大，及核外电子排布相同的离子根据原子序数越大，吸引力越大，半径越小判断，第三周期最大的离子半径是S2-；最小的是Al3＋；
(3) ①、②、③、④四种元素的最高价氧化物的水化物中，两性最高价氧化物的水化物是Al(OH)3与碱性最强的最高价氧化物的水化物是KOH，反应方程式是：Al(OH)3＋KOH=KAlO2＋2H2O；在⑤、⑦、⑧三种元素的最高价氧化物对应的水化物中，根据非金属性越强，酸性越强判断是HClO4；
(4) 对于⑦、⑧、⑩元素的氢化物，稳定性根据非金属性越强，氢化物越稳定判断，由强到弱的顺序为HF>HCl>H2S，还原性根据离子半径越大还原性越强得：H2S还原性最强；
(5)⑩的氢化物HF分子所含电子总数10个，①～⑨的氢化物分子电子总数是10个的有：H2O、CH4。
【点睛】
首先推测元素，根据元素在周期表中的位置推断元素，根据元素周期律判断元素性质的递变规律，注意离子半径的比较，根据离子具有的特点判断：核外电子排布相同的离子可以根据原子序数的大小进行判断。

提分特训

【题1】（2021·江西抚州·高一期中）下列各微粒半径依次增加的是
A．、、、 B．、、、
C．、、、 D．、、、
【答案】B
【分析】
电子层数越大，微粒半径越大；电子层数相同时，核电荷数越小，微粒半径越大，同种元素，得到电子，其微粒半径大于原子半径，若失去电子，其微粒半径小于原子半径，据此分析解答。
【详解】
A．的电子层数最大，离子半径最大，A不符合题意；
B．的半径大于F原子的，、、的电子层数逐渐增多，所以半径依次增大，B符合题意；
C．的电子层数最小，半径最小，C不符合题意；
D．为Al原子失去电子得到的，所以半径：＜，D不符合题意；
故选B。
【题2】（2020·重庆·高二学业考试）某元素X最高价含氧酸的化学式为HnXO2n-1，则在其气态氢化物中X元素的化合价为（）
A．n-1 B．3n-10 C．3n-2 D．10-3n
【答案】B
【详解】
假设在化合物HnXO2n-1中X元素的化合价为a，由于化合物HnXO2n-1中所有元素的化合价代数和为零，则：1×n+a+(2n-1)×(-2)=0，解得，a=3n-2。因为同一元素最高正化合价与最低负化合价绝对值的和等于8，所以在X的氢化物中元素化合价=最高正化合价-8=(3n-2)-8=3n-10，故合理选项是B。
【题3】（2021·全国·高一课时练习）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．元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强
【答案】B
【分析】
原子序数依次增大的11～17号元素位于元素周期表的第三周期，结合元素周期律分析解答。
【详解】
A. 同周期自左向右原子半径逐渐减小，A正确；
B. 第三周期元素的核外电子层数均是3层，B错误；
C. 同周期自左向右最外层电子数逐渐增大，则最高正化合价逐渐增大，C正确；
D. 同周期自左向右元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，D正确；答案选B。
【题4】（2021·北京二十中高一期末）已知第一、二、三周期元素A、B、C、D的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构。则下列叙述正确的是
A．原子半径：A>B>C>D B．原子序数：d>c>b>a
C．原子的最外层电子数：C>D>A>B D．离子半径：C3->D->B+>A2+
【答案】D
【分析】
根据题意可推知A为，B为，C为，D为。据此分析解题。
【详解】
A．同一周期，从左到右原子半径减小，同一主族，从上到下，原子半径增大，故原子半径：，A错误；
B．原子序数：，B错误；
C．对于主族元素，最外层电子数等于主族序数，因此最外层电子数：，C错误；
D．、、、的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，离子半径：，D正确；
故答案为：D。
【题5】（2021·河北·石家庄市第二十一中学高一期中）同一周期的X、Y、Z三种元素，已知最高价氧化物对应水化物的酸性顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断错误的是
A．原子半径：X>Y>Z
B．气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3
C．元素原子得电子能力：X>Y>Z。
D．阴离子的还原性：Z>Y>X
【答案】A
【分析】
元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，由题意可知，最高价氧化物对应水化物的酸性是：HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，则元素非金属性X＞Y＞Z。
【详解】
A．同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，非金属性依次增强，则原子半径：X＜Y＜Z，故A错误；
B．元素非金属性越强，氢化物越稳定，非金属性：X＞Y＞Z，则气态氢化物的稳定性：HX＞H2Y＞ZH3，故B正确；
C．元素非金属性越强，原子得电子能力越强，元素非金属性：X＞Y＞Z，则原子得电子能力：X＞Y＞Z，故C正确；
D．元素非金属性越强，阴离子的还原性越弱，非金属性：X＞Y＞Z，则阴离子的还原性：Z3－＞Y2－＞X－，故D正确。
故选A。
【题6】（2021·福建·厦门外国语学校石狮分校高一月考）如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法不正确的是

A．X元素处第二周期VIA族
B．原子半径：Z>Y
C．X、Y、R形成的某种化合物可以用于漂白、消毒
D．Y、Z和W三者最高价氧化物对应的水化物能两两相互反应
【答案】B
【分析】
由题干信息图可知，X的负价为-2价，无正价，故X为O，Y为+1价，无负价，故Y为Na，Z为Al，W为-2价和+6价，故W为S，R为-1价和+7价，故R为Cl，据此分析解题。
【详解】
A．由分析可知，X元素为O，故处第二周期VIA族，A正确；
B．由分析可知，Z为Cl，Y为Na，故原子半径：Y > Z ，B错误；
C．由分析可知，X、Y、R分别为O、Na、Cl形成的某种化合物如NaClO可以用于漂白、消毒，C正确；
D．由分析可知，Y、Z和W三者最高价氧化物对应的水化物分别为：NaOH、Al(OH)3、HClO4，故能两两相互反应，离子方程式分别为：OH-+H+=H2O、Al(OH)3+OH-=+2H2O、Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，D正确；
故答案为：B。
【题7】（2019·海南·儋州市第一中学高一月考）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。如图是元素周期表的一部分。

（1）N在元素周期表中的位置为第________周期第________族。根据元素周期律，预测酸性强弱：H3AsO4_______H3PO4(填“>”或“S2-，D项正确；
E．一般来说，同一主族的氢化物熔沸点随着主族元素的原子质量增加而升高，但H2O中含有氢键，其沸点大于H2Se、H2S，则沸点高低：H2O>H2Se>H2S，E项错误；
答案选CD；
(3)①电子层数越多，离子半径越大，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则O2-、Na+、Al3+、S2-、Cl-中半径最大的是S2-；
②A．金属性强弱与失去电子难易程度有关，与最外层电子数多少无关，A项选；
B．e单质与水反应比f单质与水反应剧烈，说明e的金属性比较f的强，B项不选；
C．金属性越强，最高价氧化对应的水化物的碱性就越强，e最高价氧化物对应的水化物的碱性比f的强，说明e的金属性比f的强，C项不选；
答案选A；
③x是H元素，d是O元素，x和d组成的化合物可将碱性工业废水中的CN-氧化，则该化合物为H2O2，H2O2可和CN-反应生成碳酸盐和氨气，离子方程式为H2O2+CN-+OH-=+NH3↑。