5.1.1元素原子结构及化合价的周期性变化 讲义 2025-2026学年高一上学期化学苏教版必修第一册

本讲义聚焦元素原子结构及化合价的周期性变化核心知识点，构建从原子序数（核电荷数）到核外电子排布规律（3~10号、11~18号元素最外层电子数从1递增到8），再到原子半径随核电荷数递增减小，进而关联最外层电子数决定化学性质（得失电子）及化合价周期性变化（最高正价+1→+7、最低负价-4→-1，O、F特殊）的递进学习支架。 资料采用基础巩固（回归教材夯实根本）、根基训练（关注重点难点）、拔高提升（深度演练能力）的梯度分层设计，通过原子半径表分析、化合价关系图绘制等任务，培养科学思维的证据推理与模型建构能力，强化化学观念中结构决定性质的核心认知。课中助力教师分层教学，课后便于学生查漏补缺，提升学习效果。

5.1.1元素原子结构及化合价的周期性变化 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 根基训练：轻松练习，关注重点，梳理难点 拔高提升：深度演练，能力提升，高阶练习 基础巩固 1 1.认识原子序数 按照　　　　由小到大的顺序给元素依次编号，这种编号叫原子序数。元素的原子序数在数值上等于该元素原子的　　　　。 2.探究元素原子核外电子排布的规律 根据上图，分析3~10号及11~18号元素原子最外层电子数的变化规律：　 。 3.探究元素原子半径变化的规律 下表为3~9号和11~17号元素的原子半径： 3~9号元素 3Li (锂) 4Be (铍) 5B (硼) 6C (碳) 7N (氮) 8O (氧) 9F (氟) 原子半径/pm 152 111 88 77 70 66 64 11~17号元素 11Na (钠) 12Mg (镁) 13Al (铝) 14Si (硅) 15P (磷) 16S (硫) 17Cl (氯) 原子半径/pm 186 160 143 117 110 104 99 注：1pm=10-12 m 从上表可以得到：3~9号元素、11~17号元素原子半径随着核电荷数的递增都逐渐　　　　。 4.元素的化学性质决定因素 元素的化学性质由原子　　　　　决定。金属元素的原子最外层电子数一般少于4，在化学反应中容易　　　　电子，达到稳定结构；而非金属元素的原子最外层电子数一般多于4，在化学反应中易　　　　　　　电子而达到8电子的稳定结构。 5.根据下表中的数据，请以原子序数为横坐标，元素最高正价和最低负价为纵坐标，在坐标系中绘出1~17号元素化合价随原子序数变化的关系图，并总结变化规律：　 。 1~18号元素最高化合价和最低化合价 1~9号元素 H He Li Be B C N O F 最高和最低化合价 +1 0 +1 +2 +3 +4 +5 -4 -3 -2 -1 10~18号元素 Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar 最高和最低化合价 0 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 0 -4 -3 -2 -1 6.元素的原子最外层电子数是否一定等于其最高正化合价数？ 　 　 　 　 。 7.3~17号元素中除O、F、Ne外，元素的最高正化合价与最低负化合价之间有什么关系？ 　 　 　 　 。 根基训练 2 1.根据元素的原子序数，可推知原子的( ) ①质子数 ②中子数 ③质量数 ④核电荷数 ⑤核外电子数 A.①②③ B.①④⑤ C.②③④ D.①③⑤ 2.某元素（原子序数小于18）的最高正化合价与最低负化合价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为( ) A.4 B.5 C.6 D.7 3.已知N、O、Si、S四种元素原子的半径数据如下表： 原子 N S O Si 半径/pm 70 104 66 117 根据以上数据，试估计磷原子的半径可能是( ) A.80 pm B.110 pm C.120 pm D.70 pm 4.下列原子半径最小的元素是( ) A.Na B.Mg C.O D.H 5.原子序数11～17号的元素，随核电荷数的递增而逐渐变小的是( ) A.电子层数 B.最外层电子数 C.原子半径 D.元素最高化合价 6.某元素R最高价含氧酸的化学式为，则其最低价气态氢化物中R元素的化合价为( ) A.2b-a B.a-2b C.8+a-2b D.2b-a-8 7.元素周期律的实质是( ) A.核电荷数逐渐增大 B.元素化合价呈周期性变化 C.相对原子质量逐渐增大 D.核外电子排布呈周期性变化 8.如图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化，该图中纵轴表示( ) A.电子层数 B.最外层电子数 C.最高化合价 D.原子半径 9.如图是部分元素（原子序数均不大于18）原子（用字母表示）的最外层电子数与原子序数的关系。下列说法正确的是( ) A.X、Y元素的最高正价依次为+6、+7 B.Z容易失去电子变成 C.R的最高正价和最低负价的代数和为6 D.W的最高价氧化物对应水化物的化学式为 拔高提升 3 1.下列说法正确的是( ) A.元素性质的周期性变化是指原子半径、元素的主要化合价及原子核外电子排布的周期性变化 B.元素原子结构的周期性变化决定着元素性质的周期性变化 C.随着原子序数的递增，元素最高正价从+1到+7、最低负价从-7到-1重复出现 D.电子层数相同的原子核外电子排布，其最外层电子数均从1到8呈现周期性变化 2.下列说法错误的是( ) A.Li、Be、B原子的最外层电子数依次增大 B.P、S、Cl元素的最高正化合价依次升高 C.B、C、N、O、F的原子半径依次增大 D.P、S、Cl元素的最低负化合价的绝对值依次减小 3.下列说法正确的是( ) A.非金属元素的最高化合价不超过该元素的最外层电子数 B.非金属元素的最低负化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数 C.最外层有2个电子的原子都是金属原子 D.氟原子最外层有7个电子，最高化合价为+7价 4.下列关于微粒半径大小的叙述错误的是( ) A.同一元素的不同粒子，核外电子数越多，半径越大 B.同一元素形成的多种价态的离子，价态越低，半径越小 C.同一元素的原子半径小于相应的阴离子半径 D.同一元素的原子半径大于相应的阳离子半径 5.比较下列各组微粒半径，正确的是( ) ① ② ③ ④ A.①和③ B.只有② C.只有③ D.①和④ 6.图中曲线表示前18号元素的原子序数（按递增顺序连续排列）与常见最高化合价之间的关系，下列叙述不正确的是( ) A.①、②形成的化合物的摩尔质量可能是46 B.①、③可以按原子个数比1:1形成化合物 C.②、③形成的化合物是两性物质 D.简单离子半径大小为②<③ 7.已知都有相同的电子层结构，则原子半径由大到小的顺序是( ) A.C>D>B>A B.A>B>C>D C.D>C>A>B D.A>B>D>C 8.某元素R的原子序数小于18，该元素的原子得到1个电子后形成具有稀有气体元素原子的电子层结构的离子，该元素可形成含氧酸，下列说法正确的是( ) ①R元素的最高正价是+5 ②R元素还可以形成其他含氧酸 ③R元素原子的最外层电子数为7 ④R元素的原子序数为7 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 9.图甲和图乙表示短周期元素的某种性质的递变规律，下列说法正确的是( ) A.图甲中横轴表示原子序数，纵轴表示元素的最高化合价 B.图甲中横轴表示核电荷数，纵轴表示元素的原子半径（单位：pm） C.图乙中横轴表示元素的最高化合价，纵轴表示元素的原子半径（单位：pm） D.图乙中横轴表示原子最外层电子数，纵轴表示元素的原子半径（单位：pm） 答案以及解析 1、 基础巩固 1. 核电荷数　核电荷数　 2. 3~10号及11~18号元素原子最外层电子数随着元素核电荷数的递增，均从1递增到8　 3. 减小　 4. 最外层电子数　失去　得到 5. 随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性变化，即同一周期元素的最高正化合价呈现+1→+7(O无最高正价，F无正价)，最低负化合价呈现-4→-1的周期性变化。 6. 不一定。氧元素没有+6价，氟元素只有负价，没有正价。 7.元素的最高正化合价=原子最外层电子数；元素的最低负化合价(非金属具有)=原子最外层电子数-8；最高正化合价+|最低负化合价|=8。 2、 根基训练 1.答案：B 解析：元素的原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数，质量数=质子数+中子数，所以由原子序数可以推知原子的质子数、核电荷数、核外电子数，B项正确。 2.答案：C 解析：设该元素的最高正化合价为，最低负化合价为，则有，解得，元素的最高正化合价等于元素原子的最外层电子数，所以该元素原子的最外层电子数为6，故选C。 3.答案：B 解析：同周期元素随原子序数增大，原子半径逐渐减小，同族元素自上而下原子半径逐渐增大，故原子半径：S<P<Si，则P原子半径可能为110pm。 4.答案：D 解析：同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小，Na、Mg都在第三周期，有三个电子层，半径：Na>Mg；H只有一个电子层，O有两个电子层，半径：Na>Mg>O>H；半径最小的元素是H，故选D。 5.答案：C 解析：原子序数11～17号的元素，为第三周期元素，电子层数相等，随核电荷数的递增，电子层数不变、最外层电子数依次增大、原子半径逐渐减小，元素最高正化合价依次增大，所以随着核电荷数的递增而逐渐变小的是原子半径，答案选C。 6.答案：D 解析：R元素的最高价为2b-a，其最多能得到的电子数为8-2b+a，所以R元素的最低价为－（8-2b+a），即2b-a-8，故选D。 7.答案：D 解析：A.同周期元素的核电荷数逐渐增大，但不能体现元素性质的周期性变化，所以不是元素周期律的实质，A不符合题意； B.元素化合价呈周期性变化，是元素周期律的具体体现中的一个方面，B不符合题意； C.同周期元素，相对原子质量总的来说逐渐增大，但有些元素出现反常，C不符合题意； D.元素原子的最外层电子数，决定了元素原子的性质，所以核外电子排布呈周期性变化是元素周期律的实质，D符合题意； 故选D。 8.答案：B 解析：A（×）D（×）同周期主族元素原子电子层数相同，随核电荷数增大，原子半径减小。 B（√）随着核电荷数增大，同周期元素原子最外层电子数从1增大至8（或2）。 C（×）主族元素最高正化合价=最外层电子数，但F无正价，0无最高正价。 9.答案：B 解析：由题图可知，X为O，Y为F，Z为Na，R为S，W为Cl。O没有+6价，F没有正价，A项错误；Na容易失去电子变成，B项正确；S的最高正价（+6）和最低负价（-2）的代数和为4，C项错误；Cl的最高价氧化物对应水化物的化学式为，D项错误。 3、 拔高提升 1.答案：B 解析：A（×）元素的性质呈周期性变化的根本原因是核外电子排布的周期性变化，元素性质体现在原子半径、元素主要化合价、金属性与非金属性等，原子核外电子排布属于结构方面内容。 B（√）元素的原子结构决定元素的性质，元素原子结构的周期性变化决定着元素性质的周期性变化。 C（×）虽然O元素、F元素的非金属性很强，但O无最高正价，F无正价，且最低负价没有-7、-6、-5。 D（×）电子层数相同的原子H、He原子核外只有一个电子层，它们的最外层电子数分别是1、2。 2.答案：C 解析：Li、Be、B原子的最外层电子数依次为1、2、3，A项正确；P、S、Cl元素的最高正化合价依次为+5、+6、+7，B项正确；B、C、N、O、F的原子半径依次减小，C项错误；P、S、Cl元素的最低负化合价依次为-3、-2、-1，其绝对值依次减小，D项正确。 3.答案：A 解析：A.非金属元素除氧元素和氟元素及稀有气体外，其余的最高化合价等于该元素的最外层电子数，A正确； B.非金属元素的最低负化合价的绝对值等于8减去该元素原子的最外层电子数，B错误； C.氦（He）的最外层电子数为2，是非金属原子，C错误； D.氟元素无正化合价，D错误； 故选A。 4.答案：B 解析：同一元素形成的多种价态的离子，价态越低，半径越大，B项错误。 5.答案：A 解析：同种元素简单阴离子半径大于原子半径，半径：，同族元素从上到下核外电子层数依次增多，因此原子半径依次增大，半径：，①正确；核外电子排布相同的单核微粒，核电荷数越大半径越小，半径：，②错误；同种元素简单阳离子半径小于原子半径，半径：，同族元素从上到下原子半径依次增大，半径：Na<K，③正确；核外电子排布相同的单核微粒，核电荷数越大半径越小，半径：，同族元素从上到下原子半径依次增大，半径：，④错误。故选A。 6.答案：D 解析：①的常见最高化合价为+5价，②的常见最高化合价为0价，③的常见最高化合价为+3价，三种元素均为短周期元素，则结合原子序数大小关系判断①为N元素，②为O元素，③为Al元素。①、②形成的化合物的摩尔质量是46，A正确；①、③可以形成化合物AlN，原子个数比为1:1，B正确；②、③形成的化合物与强酸、强碱均能反应，是两性物质，C正确；核外电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则简单离子半径大小为，D错误。 7.答案：D 解析：都有相同的电子层结构，则AB位于同一周期为金属、CD位于同一周期为非金属，且CD位于AB的上一周期，A失n个电子得到、B失n+1个电子得到，则A的原子序数比B小，原子半径：A＞B，C得n个电子得到、D得n+1个电子得到，则C的原子序数比D大，原子半径：D＞C，A、B、C、D原子半径由大到小的顺序是：A＞B＞D＞C，答案选D。 8.答案：B 解析：根据题意，R元素的原子得到1个电子后形成具有稀有气体元素原子的电子层结构的离子，且原子序数小于18，表明R可能为H、F或Cl，又R可形成含氧酸，则R只能是Cl。Cl原子的最外层电子数为7，Cl元素的最高正价为+7。除外，Cl还可以形成、HClO等含氧酸。综合上述分析，B项正确。 9.答案：D 解析：稀有气体元素的化合价一般为0价，氟元素没有正价，A、C项错误；同周期元素从左到右，主族元素原子半径逐渐减小，B项错误；同周期元素从左到右，主族元素原子最外层电子数由1到7，原子半径依次减小，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $