第1章 第2节 第1课时 元素周期律(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

第2节　元素周期律和元素周期表 第1课时　元素周期律 [素养目标]　1.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，建构元素周期律。2.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化。3.认识元素周期律。理解元素周期律的实质。 知识点一　最外层电子排布规律和原子半径的变化规律 1．原子序数 (1)含义：元素在元素周期表中的序号。 (2)与其他量的关系：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。 2．最外层电子排布规律 原子序数 电子层数 最外层电子数 达到稳定结构时的最外层电子数 1～2 1 1―→2 2 3～10 2 1―→8 8 11～18 3 1―→8 8 结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数呈现周期性变化 3.原子半径的变化规律 原子序数 原子半径的变化 3～9 0.134 nm―→0.071 nm 大―→小 11～17 0.154 nm―→0.099 nm 大―→小 结论：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现周期性变化 1．对于电子层数相同的原子，其原子半径为什么随着原子序数的增加依次减小，半径为什么从左到右依次减小？ 提示　原子核带正电荷，核电荷数越多，原子对核外电子的引力越大，原子半径越小。 2．电子层数多的原子半径一定大于电子层数少的原子半径吗？ 提示　不一定，当原子的最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大，而最外层电子数不同时，有的电子层数越多，原子半径反而越小，如：钠原子半径大于溴原子半径。 3．(1)Ca、Cl、Br、Mg原子的半径由小到大的顺序如何排列？ (2)Ca2＋、Cl－、Br－、Mg2＋的半径由小到大如何排列？ 提示　(1) 原子 Ca Br Mg Cl 电子层数 4 4 3 3 核电荷数 20 35 12 17 由此可以判断原子半径由小到大的顺序为r(Cl)<r(Mg)<r(Br)<r(Ca)。 (2)根据离子半径比较的规律可知，Ca2＋、Cl－、Br－、Mg2＋的半径由小到大的顺序为r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Cl－)<r(Br－)。 【归纳提升】 粒子半径大小的比较 1．相同电子层数——“序大径小” (1)规律：电子层数相同，同周期从左往右(稀有气体除外)，原子半径逐渐减小。 (2)举例：电子层数均为三层的原子：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。 2．相同最外层电子数——“序大径大” (1)规律：同一主族元素原子最外层电子数相同，从上到下，原子半径逐渐增大。 (2)举例：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)。 3．相同元素 (1)同种元素的原子和离子半径——“阴大阳小，原子中间” 某原子与其离子半径的比较：其阴离子半径大于原子半径，阳离子半径小于原子半径。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” 所带电荷数越多，粒子半径越小。如：r(Fe3＋)<r(Fe2＋)<r(Fe)。 4．相同结构——“序大径小” (1)规律：电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小。 (2)举例：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。 1．下列微粒半径的比较中，正确的是(　　) A．r(Na＋)>r(Na)　　 B.r(Cl－)>r(Cl) C．r(Ca2＋)>r(Cl－) D．r(Mg)>r(Na) 解析　同一种元素：r阳离子<r原子<r阴离子，A项错误，B项正确；Ca2＋和Cl－核外电子排布相同，因原子序数：Ca>Cl，则半径：r(Ca2＋)<r(Cl－)，C项错误；Na和Mg两种原子的核外电子层数相同，因原子序数：Mg>Na，故半径：r(Mg)<r(Na)，D项错误。 答案　B 2．(2023·聊城高一检测)下列4种微粒，半径按由大到小的顺序排列的是(　　) A．①>②>③>④ B.③>④>①>② C．③>①>②>④ D．①>②>④>③ 解析　①为S，②为Cl，③为S2－，④为F。①②电子层数相同，比较核电荷数，核电荷数越大半径越小，故原子半径：S>Cl；①③核电荷数相同，比较核外电子数，电子数越多半径越大，故半径：S2－>S；②④最外层电子数相同，比较电子层数，电子层数越多半径越大，故原子半径：Cl>F。 答案　C 3．(双选)已知1～20号元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都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．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋ C．原子序数：a>b>d>c D．原子最外层电子数：A>B>D>C 解析　原子序数＝核电荷数＝原子核外电子数，aA2＋、bB＋、cC2－、dD－的电子层结构相同，即核外电子数相同，根据离子电荷的多少及正负可推知原子的电子层数：A＝B>C＝D，原子序数：a>b>d>c，原子最外层电子数：B<A<C<D。当电子层数相同时，核电荷数越多，原子半径越小，结合电子层数：A＝B>C＝D，所以原子半径：B>A>C>D。当电子层结构相同时，核电荷数越多，离子半径越小，则离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋。由以上分析可知B、C正确。 答案　BC “三看法”比较微粒半径大小 一看电子层数：电子层数不同、最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。 二看核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。 三看核外电子数：电子层数和核电荷数都相同时，电子数越多，半径越大。　 知识点二　化合价变化规律　元素周期律 1．化合价变化规律 原子序数 化合价的变化 1～2 ＋1―→0 3～10 正价：＋1―→＋5 负价：－4―→－1 11～18 正价：＋1―→＋7 负价：－4―→－1 结论：随着原子序数的递增，元素化合价呈现周期性变化 2.元素周期律的内容 随着元素原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布、原子半径、元素的化合价等均呈现周期性变化。 3．元素周期律的含义 元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化，这个规律叫作元素周期律。 4．元素周期律的实质 元素的原子核外电子排布呈周期性变化的必然结果。 1．元素的最高正化合价一定等于原子核外最外层电子数吗？举例说明。 提示　不一定，如F元素原子的最外层电子数为7，但化合价只有0价和－1价，无正化合价；再如O元素原子的最外层电子数为6，常见化合价为0价、－1价和－2价，无最高正价。 2．砷元素为33号元素，其原子结构示意图为。 (1)试根据砷元素的原子结构示意图推测该元素的最高价。 (2)试根据砷元素的原子结构示意图推测该元素的最低价。 (3)由上述(1)(2)可知，砷元素的最高价和最低价存在什么关系？ 提示　(1)砷元素原子最外层有5个电子，因此其最高价为＋5价。 (2)砷元素原子最外层有5个电子，最外层得到3个电子达到8电子稳定结构，因此其最低负价为－3价。 (3)砷元素的最低价＝砷元素的最高价－8。 3．分析1～18号元素的最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差分别为6、4、2的元素分别是什么？ 提示　最高正化合价＝原子最外层电子数，最高正化合价＋最低负化合价的绝对值＝8。最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差是6的元素为Cl，为4的元素为S，为2的元素为N和P。 4．金属元素有负化合价吗？它们能否形成简单阴离子？ 提示　金属元素无负化合价，所以不能形成简单阴离子。 【归纳提升】 元素的主要化合价——最高正价和最低负价是由原子的最外层电子数决定的。 1．关系 主族元素最高正化合价＝最外层电子数(O、F除外) 最低负化合价＝最外层电子数－8 |最高正化合价|＋|最低负化合价|＝8 2．一些典型元素的化合价 (1)氢元素的化合价有＋1价、－1价、0价，如H2O、NaH、H2。 (2)氟元素没有正价，氧元素一般不显正价。 (3)金属元素只有正价、无负价；非金属元素既有正价，又有负价(F除外)。 (4)若元素原子的最外层电子数(元素族序数)为奇数，则变价元素的化合价一般为一系列的奇数，如：氯元素有－1价、＋1价、＋3价、＋5价、＋7价；氮元素有－3价、＋1价、＋3价、＋5价，但还有＋2价，＋4价。 (5)若元素原子的最外层电子数(元素族序数)为偶数，则变价元素的化合价一般为一系列的偶数，如：硫元素有－2价、＋4价、＋6价；碳元素有－4价、＋2价、＋4价。 (6)多数非金属有变价，如氧元素常见化合价为－2价、－1价、0价。 (1)非金属元素的最高正化合价等于原子所能转移的最外层电子数，而它的负化合价则等于使原子最外层达到8电子稳定结构所得到的电子数。 (2)对于稀有气体，由于它们的化学性质不活泼，在通常情况下难与其他物质发生化学反应，因此，通常把它们的化合价看作0。　 1．(2023·天津南开中学高一月考)下列关于元素周期律的叙述正确的是(　　) A．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现(过渡元素除外) B．随着元素原子序数的递增，同周期从左到右原子半径从小到大发生变化(稀有气体元素除外) C．随着元素原子序数的递增，元素最高化合价从＋1到＋7、最低化合价从－7到－1重复出现 D．元素原子核外电子排布的周期性变化是导致原子半径、元素主要化合价和元素性质周期性变化的主要原因 解析　从第二周期开始，随着元素(过渡元素除外)原子序数的递增，原子最外层电子数是从1到8重复出现，但在第一周期，随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数是从1到2，A错误；随着元素原子序数的递增，同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，B错误；元素的最低化合价是－4价，最高化合价是＋7价，随着元素原子序数的递增，一般情况下同周期主族元素(O、F除外)的最高化合价从＋1到＋7、最低化合价从－4到－1，C错误；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，D正确。 答案　D 2．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为(　　) A．4 B.5 C．6 D．7 解析　设该元素的最高正价为x，最低负价为y， 则解得 因此该原子的最外层电子数为6。 答案　C 3．碘元素与氯元素的最外层电子数相同，其原子结构示意图为。 (1)根据碘元素的原子结构分析，碘元素的最高正价为多少？最低负价为多少？ (2)常见的含有碘元素的含氧酸盐有高碘酸盐、碘酸盐及次碘酸盐，在这些化合物中碘元素的化合价分别是多少？ 答案　(1)＋7　－1　(2)＋7　＋5　＋1 1．下列关于元素周期律的叙述正确的是(　 ) A．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现 B．随着元素原子序数的递增，元素最高正价从＋1到＋7重复出现 C．随着元素原子序数的递增，元素的最低负价从－7到－1重复出现 D．金属元素无负化合价，随着元素原子序数的递增，元素最低负价从－4到－1重复出现 解析　第一周期原子最外层电子从1到2，则不符合随着元素原子序数的递增，原子最外层电子不是从1到8重复出现，故A错误；第一周期、第二周期不符合元素最高正价从＋1到＋7重复出现，且O、F没有正价，故B错误；元素的最低负价没有－7价，最低价为－4价，故C错误；金属元素的最外层电子数小于4，容易失去最外层的电子，无负化合价，随着元素原子序数的递增，元素最低负价从－4到－1重复出现，故D正确。 答案　D 2．下列微粒半径大小比较中正确的是(　　) A．Na＜Mg B.Cl－＞Na＋ C．K＜Na D．Al3＋＞O2－ 解析　Na和Mg电子层数相同，Na的质子数比Mg小，则Na的半径比Mg大，故A错误；Cl－核外有3层电子，Na＋只有2层电子，故Cl－半径比Na＋大，故B正确；K原子核外电子层数为4层，Na只有3层，则K的原子半径比Na大，故C错误；Al3＋和O2－核外电子排布相同，Al的质子数比O大，则Al3＋的半径比O2－小，故D错误。 答案　B 3．下列各元素性质递变情况中，错误的是(　　) A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多 B．N、O、F元素最高正化合价依次升高 C．Mg、Al、Si原子半径依次减小 D．P、S、Cl元素的负化合价依次为－3、－2、－1 解析　Li、Be、B最外层电子数由1递增到3，故A正确；N最高正价为＋5价，O无最高正价，F无正价，故B不正确；Mg、Al、Si电子层数相同，核电荷数越多，半径越小，故C正确；P、S、Cl最低负化合价从－3到－1，故D正确。 答案　B 4．元素A的阳离子aAm＋与元素B的阴离子bBn－具有相同的电子层结构。以下关于A、B元素性质的比较中，正确的是(　　) ①原子序数：A＞B　②离子半径：aAm＋＜bBn－ ③原子半径：A＜B　④元素所在的周期序数：A＞B　⑤A的最高正价与B的最低负价的绝对值相等　⑥b＝a＋m－n A．②③④ B.①②④ C．④⑤⑥ D．②⑤⑥ 解析　①A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期，原子序数A较大，即原子序数：A＞B，①正确；②A元素处于B元素相邻的下一周期，原子序数A较大，核外电子排布相同的离子，核原子序数越大，离子半径越小，所以B离子半径较大，即离子半径：A＜B，②正确；③A元素形成阳离子与B元素形成阴离子，A元素处于B元素相邻的下一周期，电子层越多，原子半径越大，原子半径：A＞B，③错误；④A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期，则元素所在的周期数：A＞B，④正确；⑤A元素原子最外层电子数与B元素原子最外层电子数之和为8，则A的正价与B的负价绝对值相等，若A元素原子最外层电子数与B元素原子最外层电子数之和不为8，则A的正价与B的负价绝对值不相等，⑤错误；⑥A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期，且a－m＝b＋n，⑥错误。 答案　B 5．(2023·泰安高一检测)绿矾的成分为FeSO4·7H2O，其组成元素中有S、O、H三种非金属元素。 (1)写出这三种非金属元素的原子序数：S________，O________，H________。 (2)O元素原子核外有________个电子层，最外层有________个电子 (3)S元素的最高正价为________，最低负价为________。 (4)S、O、H三种元素原子半径大小关系为____________________。 解析　S、O、H三种元素的原子结构示意图分别为、、；由此可以看出O元素的原子核外有8个电子，2个电子层，最外层有6个电子；S元素原子的最外层有6个电子，因此其最高正价为＋6价，最低负价为－2价；三种原子的电子层数不同，半径大小为r(S)>r(O)>r(H)。 答案　(1)16　8　1　(2)2　6　(3)＋6价　－2价　(4)r(S)>r(O)>r(H) 学科网（北京）股份有限公司 $$