4.2 元素周期律-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学必修第一册学习手册（人教版）

学 第四章 物质结构 元素周期律 学 习 目 标 1． 知道原子核外电子排布、 元素最高价和最 低价、 原子半径随元素原子序数的递增而 呈现的周期性变化规律。 2． 掌握第三周期元素金属性、 非金属性随原 子序数递增而呈现的递变规律。 3． 能根据 “位置—结构—性质” 之间的关系 认识元素性质并由此推断元素及其性质。 知 识 梳 理 知识点 1 元素性质的周期性变化规律 1. 核外电子排布的周期性递变规律 （ 1 ） 同周期元素最外层电子排布递变规律 每隔一定数目的元素， 原子的最外层电 第二节 元素周期律 金属性弱的金属。 （ 4 ） 同主族金属元素， 原子序数越大， 金属性越强。 3. 非金属性判断 （ 1 ） 与氢气反应的难易程度： 越容易发 生反应， 非金属性越强。 （ 2 ） 最高价氧化物对应水化物的酸性强 弱： 酸性越强， 非金属性越强。 （ 3 ） 置换反应： 非金属性强的非金属可 置换非金属性弱的非金属。 （ 4 ） 同主族金属元素， 原子序数越小， 非金属性越强。 （ 5 ） 气态氢化物的稳定性越强， 非金属 性越强。 典例 9 X 、 Y 是两种 ⅦA 族元素。 下 列叙述能说明 X 的非金属性比 Y 强的是 （ ） A. X 原子的电子层数比 Y 原子的电子 层数多 B. X 的氢化物的沸点比 Y 的氢化物的 沸点低 C. X 的气态氢化物比 Y 的气态氢化物 稳定 D. Y 的单质能将 X 从 NaX 的溶液中置 换出来 解析 同族元素随电子层数的增加， 金 属性增强， 非金属性减弱。 非金属性越强， 越容易与氢气化合， 气态氢化物的稳定性越 强， 最高价氧化物对应水化物 （即最高价含 氧酸） 酸性越强， 一般而言单质的氧化性越 强； 金属性越强， 越容易与水或酸反应放出 氢气， 最高价氧化物对应水化物 （即最高价 氢氧化物） 碱性越强， 单质的还原性越强。 作为非金属气态氢化物 ， NH 3 、 H 2 O 、 HF 的熔、 沸点均大于同主族其他元素的气态氢 化物。 答案 C 变式训练答案 1. D 2. （ 1 ） 2 （ ２ ） ６ （ ３ ） １６ Ｏ 、 17 O 、 18 O 互为 同位素， 1 1 H 、 2 1 H 、 3 1 H 互为同位素 （ 4 ） 18 3. C ４. Ａ ５. Ｎa Cl Al S 77 学 高中化学必修第一册 （人教版） 子数由 1~8 递增。 （ 2 ） 最外层和次外层电子数与元素在周期表 中的位置关系 第一周期： 最外层电子 1~2 ； 次外层电 子无 第二周期： 最外层电子 1~8 ； 次外层电子 2 第三周期： 最外层电子 1~8 ； 次外层电子 8 第四 ~ 七周期： 2. 原子半径的周期性递变规律 （ 1 ） 同周期随原子序数的递增， 原子半径递 减 （稀有气体元素原子除外）。 （ 2 ） 同主族随电子层数的递增， 原子半径 递增。 （ 3 ） 电子层结构相同的微粒， 核电荷数越大 微粒半径越小。 3. 元素化合价的周期性递变规律 （ 1 ） 同周期元素原子， 随原子序数的递增， 化合价由 +1→+7 ， -4→0 递增。 （ 2 ） 主族元素族序数 = 最高正价 = 价电子数。 （ 3 ） 最高正价 +｜ 负化合价 ｜=8 。 （ 4 ） 原子序数为奇数， 主要化合价也为奇数。 4. 金属性和非金属性的周期性递变规律 （ 1 ） 同周期元素， 随原子序数的递增， 金属 性递减， 非金属性递增。 （ 2 ） 同主族元素， 随电子层数的递增， 金属 性递增， 非金属性递减。 5. 元素周期律 （ 1 ） 元素性质随原子序数递增， 呈现周期性 递变的规律称为元素周期律。 （ 2 ） 元素周期表是周期律的表现形式。 （ 3 ） 元素性质的周期性变化是元素原子核外 电子排布周期性变化的必然结果。 知识点 2 元素周期表和元素周期律的 应用 1. 推动物质结构理论的发展 2. 对工农业生产起指导作用 （ 1 ） 金属与非金属交界线附近寻找半导体 材料。 （ 2 ） 非金属元素区寻找合成新型农药的材料。 （ 3 ） 过渡元素区寻找制造催化剂和耐高温、 耐腐蚀合金元素。 3. 论证了量变到质变的规律性 【归纳总结】 元素周期律 族 最外层 次外层 位置 ⅠA 、 ⅡA 1 ， 2 8 1 ， 2 列 ⅢA~ⅦA 3~7 18 13~17 列 0 族 8 18 18 列 副族 1 ， 2 9~18 3~12 列 温馨提示 ①0 族元素原子半径的测量方式与其 他元素的原子半径测量方式不同， 不能 简单地使用数据比较原子半径的大小。 因此， 比较同周期元素原子半径时是不 包含 0 族元素的。 ②F 元素没有正价， 因此主族元素族 序数不一定等于该元素的最高正价。 元 素 周 期 律 核外电子排布 呈周期性变化 元素周期律的实质 主要化合价呈周期性变化 半径呈周 期性变化 原子半径递变规律 电子层结构相同的微粒半 径递变规律 金属性、 非金属 性周期性变化 同周期元素性质递变 同主族元素性质递变 78 学 第四章 物质结构 元素周期律 要 点 精 析 要点 1 同周期元素性质的周期性递变 规律 典例 1 下列关于元素周期律的叙述正 确的是 （ ） A. 随元素原子序数的递增， 原子最外 层电子数总是从 1~8 重复出现 B. 元素性质随原子序数的递增而呈周 期性变化 C. 随元素原子序数的递增， 元素的最 高正价从 +1~+7 ， 负价从 -7~-1 重复出现 D. 元素性质的周期性变化是指原子核 外电子排布的周期性变化、 原子半径的周期 性变化和元素主要化合价的周期性变化 解析 元素性质的周期性变化包括原子 核外电子排布的周期性变化、 原子半径的周 期性变化、 元素主要化合价的周期性变化以 及金属性和非金属性的周期性变化。 在核外 电子排布上， 除第一周期外 （ 1 到 2 ）， 其他 周期最外层电子数总是从 1 到 8 重复出现； 原子半径总是由大到小 （稀有元素除外） 呈 周期性变化； 在化合价上除第一周期外， 最 高正价从 +1 到 +7 （其中 F 没有正价， O 通 常不显正价）， 负价从 -4 到 -1 重复出现， 稀 有元素为 0 价。 答案 B 要点 2 微粒半径大小的比较 典例 2 A 、 B 、 C 为三种短周期元素， A 、 B 同周期， A 、 C 的最低价离子分别为 A 2- 、 C - ， 离子半径 A 2- >C - ， B 2+ 和 C - 具有相 同的电子层结构。 下列判断正确的是 （ ） A. 原子序数由大到小的顺序为 C>A>B B. 原子半径由大到小的顺序为 r （ B ） > r （ A ） >r （ C ） C. 离子半径由大到小的顺序为 r （ C - ） > r （ B 2+ ） >r （ A 2- ） D. 最外层电子数由多到少的顺序为 B> A>C 解析 A 、 B 、 C 为短周期元素， B 2+ 和 C - 具有相同的电子层结构， 说明 B 位于第三 周期 ⅡA 族， C 位于第二周期 ⅦA 族。 离子 半径 A 2- >C - ， 则 A 只能位于第二周期 ⅥA 族。 根据元素在周期表中的位置结合元素周 期律即可求解。 答案 B 性质 递变规律 最外层电子 1→8 递增 （第一周期为 1→2 ） 主要化合价 +1→+7 ， -4→0 递增 （ O 不显正价， F 没有正价） 原子半径 递减 （不包含 0 族） 金属性 递减 非金属性 递增 条件 半径递变规律 同周期原子 随原子序数递增而递减 （不包含 0 族元素） 同主族原子 随电子层数递增而递增 电子层结构相同的微粒 随核电荷数递增而递减 同一元素的离子与原子 阴离子半径大于原子半径 原子半径大于阳离子半径 79 学 高中化学必修第一册 （人教版） 要点 3 元素 “位—构—性” 关系 典例 3 有两种短周期元素 X 和 Y 可组 成化合物 XY 3 ， 当 Y 的原子序数为 m 时， X 的原子序数可能为 （ ） ①m-4 ②m+4 ③m+8 ④m-2 ⑤m+6 A. ①②③④⑤ B. ①②④⑤ C. ①②⑤ D. ①③④ 解析 根据化学式为 XY 3 ， 可知 Y 的化 合价可以为 +1 、 -1 、 -2 价， 分别为 ⅠA 族 H 、 ⅦA 族 F 或 Cl 、 ⅥA 族 O 或 S ； 则 X 的 化合价分别为 -3 、 +3 、 +6 价， 当 X 为 -3 价 时为 ⅤA 族； 当 X 为 +3 价时为 ⅢA 族或 ⅤA 族； 当 X 为 +6 价时为 ⅥA 族 S 。 即当 X 为 -3 价 ⅤA 族时， Y 为 H ， X 的原子序数为 m+6 或 m+14 ； 当 X 为 +3 价 ⅢA 族时， Y 为 ⅦA 族 F 或 Cl ， X 的原子序数为 m-4 或 m- 12 或 m+4 ； 当 X 为 +3 价 ⅤA 族时， Y 为 Ⅶ A 族 F 或 Cl ， X 的原子序数为 m-2 或 m-10 或 m+6 ； 当 X 为 +6 价 ⅥA 族 S 时， Y 为 ⅥA 族 O ， X 的原子序数为 m+8 。 答案 A 变式训练 短周期主族元素甲 ～ 戊在元素周期表中的 相应位置如表所示， 下面判断正确的是 （ ） A． 原子半径： 丙 < 丁 < 戊 B． 金属性： 甲 ＞ 丙 C． 氢氧化物碱性： 丙 ＞ 丁 ＞ 戊 D． 最外层电子数： 甲 ＞ 乙 要点 4 元素周期表和元素周期律在科 技、 生产中的应用 典例 4 超重元素假说预言自然界中可 存在原子序数为 114 号的稳定同位素 298 114 X ， 试根据原子结构理论和元素周期律预测： （ 1 ） 114 X 元素位于元素周期表第 周期 族， 为 （填 “金属” 或 “非金属”） 元素。 （ 2 ） 写出该元素最高价氧化物及其对应 水化物的分子式： 、 ， 并 估计后者为 （填 “酸性” “两性” 或 “碱性”）。 （ 3 ） 该元素与氯生成化合物的分子式 、 。 解析 由原子序数为 114 可推出核外电 子层结构共 7 层， 最外层 4 个电子， 故为第 七周期 ⅣA 族。 该族元素正化合价为 +2 、 +4 ， 且从 Ge 开始为金属， 随电子层数递增金属 性增强。 答案 （ 1 ） 七 ⅣA 金属 （ ２ ） XO 2 X （ OH ） 4 碱性 （ 3 ） XCl 2 XCl 4 变式训练答案 C 原子结构 位置 性质 电子层 周期数 最外层电子数 主族族序数 最高正价 、 主要 化合价 甲 乙 丙 丁 戊 80