第14講-元素周期律【暑假銜接班】2023年新高一化學銜接課程(教師版)

第14講元素周期律【內(nèi)容導航】1．元素的原子結構和化合價的周期性變化。2．探究11~17號元素性質(zhì)的變化規(guī)律。3．元素周期律。【知識梳理】一、元素的原子結構和化合價的周期性變化1．原子序數(shù)(1)概念：按照核電荷數(shù)由小到大的順序給元素依次編號，叫做原子序數(shù)。(2)原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。2．原子最外層電子排布的規(guī)律性變化【交流討論】寫出1~18號元素的原子結構示意圖，討論1~18的元素原子核外電子排布有什么規(guī)律？除H、He外，元素隨著原子序數(shù)的遞增，原子最外電子層數(shù)重復出現(xiàn)從1遞增到8的變化，說明元素原子的最外層電子數(shù)出現(xiàn)周期性變化。3．元素原子半徑的變化規(guī)律隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化，原子序數(shù)為3~9號及11~17號的元素的原子半徑依次遞減?！窘涣饔懻摗?1)原子半徑與原子結構中的哪些因素有關？電子層數(shù)越多，原子半徑越大；核電荷數(shù)越多，原子核對外層電子的吸引力越強，原子半徑越小。(2)3-9號元素，11-17號元素原子半徑遞減的原因是什么？電子層數(shù)相同的情況下，隨著核電荷數(shù)的遞增，因為核對外層電子的引力逐漸增強，所以半徑逐漸減小?！炯磳W即練1】(1)比較下列元素的原子半徑大小O_____FSi_____NNa_____K答案：>><(2)比較下列元素的原子半徑大小：C___NaB____NSi___SO___S答案：<>><【課堂探究】比較下列微粒半徑的大?。篘a+___Mg2+Al3+____O2-Cl-____F-K+___Mg2+Na___Na+Cl___Cl-答案：><>>><【歸納小結】簡單離子半徑的比較方法：(1)離子的電子層數(shù)越多，半徑越大；(2)具有相同電子層結構的離子，核電荷數(shù)越多，半徑越小；(3)核電荷數(shù)相同的微粒，電子數(shù)越多，半徑越大。4．元素化合價的變化規(guī)律【交流討論】(1)根據(jù)下表中1~18號元素的最高和最低化合價，探究元素的最高和最低化合價隨核電荷數(shù)變化的規(guī)律。(2)元素的最高化合價和最低化合價與原子結構有什么關系？(1)1~18號元素的最高正化合價的變化規(guī)律是呈現(xiàn)從+1~+7的周期性變化，其中O、F元素沒有最高正化合價，最低負化合價的變化規(guī)律是呈現(xiàn)從-4~-1的周期性變化。(2)元素的最高化合價與最低負化合價的數(shù)值與原子最外層電子數(shù)的關系最高正化合價=最外層電子數(shù)（O、F除外）最低負化合價=最外層電子數(shù)-8最高正化合價+|最低負化合價|=8。(3)元素主要化合價呈現(xiàn)周期性變化的根本原因是：隨著核電荷數(shù)的遞增，原子的最外層電子排布呈周期性變化【即學即練2】有關原子結構的說法正確的是（）A．1~18號元素，原子的最外層電子數(shù)重復出現(xiàn)由1~8的周期性變化B．3~9號、11~17號元素隨著核電荷數(shù)的遞增，原子半徑呈現(xiàn)由大到小的周期性變化C．原子的核電荷數(shù)越多，原子半徑越大D．原子核外電子數(shù)越多，原子半徑越大答案：B解析：A選項，H、He元素的最外層電子數(shù)由1~2變化，3~18號元素的最外層電子數(shù)由1~8重復變化，錯誤；B選項，從左到右，原子半徑逐漸減小，正確；C選項，原子的核電荷數(shù)越多，原子核對核外電子的吸引力越大，半徑越小，錯誤；D選項，原子半徑與核電荷數(shù)和電子層數(shù)有關，核外電子數(shù)越多，表示核電荷數(shù)越多，半徑越小。二、探究11~17號元素性質(zhì)的變化規(guī)律1．元素的金屬性和非金屬性(1)元素的金屬性和非金屬性元素的金屬性是指該元素原子的失去電子能力(還原性)，元素的非金屬性是指該元素原子的得到電子能力(氧化性)。(2)元素的性質(zhì)的判斷方法利用元素單質(zhì)及其化合物的某些性質(zhì)判斷元素的金屬性、非金屬性強弱。元素的金屬性越強，它的單質(zhì)越容易從水或酸中置換出氫，該元素的最高價氧化物對應水化物的堿性越強。元素的非金屬性越強，它的單質(zhì)越容易與氫氣反應生成氣態(tài)氫化物，氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強，該元素的最高價氧化物對應水化物的酸性越強。2．探究元素性質(zhì)的變化規(guī)律(1)鈉、鎂、鋁與水或酸反應放出氫氣的劇烈程度①鈉、鎂、鋁與水反應鈉與水在常溫下劇烈反應，反應方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。鎂與水在常溫下不反應，加熱時反應緩慢，化學方程式為Mg＋2H2Oeq\o(==,\s\up7(△))Mg(OH)2↓＋H2↑。鋁不能與水反應。②鎂、鋁與酸反應除去氧化膜的鎂條和鋁片與稀鹽酸反應，鎂與鹽酸反應更劇烈。反應的離子方程式分別為Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑、2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑。③鈉、鎂、鋁與水或酸反應放出氫氣的劇烈程度依次減弱，因此金屬性強弱順序為Na>Mg>Al。(2)硅、磷、硫、氯與氫氣化合的難易硅、磷、硫、氯單質(zhì)與氫氣反應的條件逐漸變得容易，其對應的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性逐漸增強。元素非金屬性由強到弱的順序為Cl、S、P、Si。(3)11~17號元素最高價氧化物對應水化物的酸堿性強弱比較元素NaMgAlSiPSCl化學式NaOHMg(OH)2Al(OH)3H4SiO4(H2SiO3)H3PO4H2SO4HClO4酸堿性強弱強堿中強堿兩性氫氧化物弱酸中強酸強酸酸性更強11~17號元素最高價氧化物的水化物的酸堿性強弱的變化規(guī)律：堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強。11~17號元素的金屬性和非金屬性強弱的變化規(guī)律：金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。(4)探究Al(OH)3的兩性Al(OH)3既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應，是兩性氫氧化物。Al(OH)3與鹽酸反應：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O。Al(OH)3與NaOH溶液反應：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。3．11~17號元素性質(zhì)的變化規(guī)律(1)11~17號元素性質(zhì)的變化規(guī)律①金屬單質(zhì)與水或酸反應的難易，由易到難；②非金屬單質(zhì)與氫氣化合的難易，由難到易；③氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強；④最高價氧化的水化物的堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強。由此可以得出結論：隨著原子序數(shù)的遞增，11~17號元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。(2)元素性質(zhì)變化的根本原因：核外電子層數(shù)相同，隨著原子序數(shù)(核電荷數(shù))的遞增，原子核對核外電子的引力逐漸增強，原子半徑逐漸減小，元素原子的得電子能力逐漸增強，失電子能力逐漸減弱，最終導致元素的非金屬性逐漸增強，金屬性逐漸減弱?！炯磳W即練3】11~17號元素中：(1)原子半徑最小的元素是________(填元素符號，下同)。(2)金屬性最強的元素是________。(3)最高價氧化物對應水化物酸性最強的是__________(填化學式，下同)。(4)最不穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物是________。(5)最高價氧化物對應水化物堿性最強的是________。(6)氧化物中具有兩性的是________。答案：(1)Cl(2)Na(3)HClO4(4)SiH4(5)NaOH(6)Al2O34．元素金屬性和非金屬性強弱的判斷依據(jù)(1)元素金屬性強弱的判斷依據(jù)①金屬單質(zhì)與水或酸反應置換出氫的劇烈程度；②金屬單質(zhì)在鹽溶液中置換出其他金屬單質(zhì)的難易；③元素最高價氧化物對應水化物的堿性強弱。(2)元素非金屬性強弱的判斷依據(jù)①非金屬單質(zhì)與氫氣化合的難易及氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性；②非金屬單質(zhì)置換出其他非金屬單質(zhì)的難易；③元素最高價氧化物對應水化物的酸性強弱【即學即練4】下列比較金屬性相對強弱的方法或依據(jù)正確的是()A．根據(jù)金屬失去電子的多少來判斷，失去電子較多的金屬性較強B．用鈉置換MgCl2溶液中的Mg2＋，來驗證鈉的金屬性強于MgC．Mg不與NaOH溶液反應而Al能與NaOH溶液反應，可說明金屬性：Al>MgD．堿性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3，可說明鈉、鎂、鋁金屬性依次減弱答案：D解析：A選項，金屬性是指金屬原子失去電子的能力大小，不能根據(jù)金屬失去電子的多少來判斷金屬性，錯誤；B選項，Na加入到MgCl2溶液中，Na先和水反應，不能置換出金屬Mg，錯誤；C選項，金屬與NaOH溶液不能證明金屬性強弱，錯誤；D選項，金屬的最高價氧化物對應水化物的堿性越強，金屬性越強，正確?！炯磳W即練5】下列比較元素的非金屬性強弱的方法不正確的是（）A．比較Cl、Br的非金屬性：將Cl2和Br2分別在一定條件下與氫氣反應B．比較C和Si的非金屬性：將CH4和SiH4加熱分解C．比較N和S的非金屬性：測定HNO3和H2SO4溶液的酸性D．比較S和Cl的非金屬性：將氯氣和H2S混合反應答案：C解析：HNO3和H2SO4都是強酸，在現(xiàn)有條件下無法比較它們的酸性。【即學即練6】設計實驗方案，完成下列問題（要求寫出操作步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結論）：(1)比較Mg和Al的金屬性強弱(2)比較C和S的非金屬性強弱答案：(1)取相同大小的Mg和Al條，分別加入同濃度的稀鹽酸中，觀察產(chǎn)生氣泡的速率，Mg比Al快，證明Mg比Al活潑。(2)將稀硫酸加入Na2CO3溶液中，觀察到有無色氣體產(chǎn)生，說明H2SO4的酸性比H2CO3強，由此說明非金屬性S>C。三、元素周期律1．元素周期律的內(nèi)容隨著元素核電荷數(shù)的遞增，元素的原子半徑（除稀有氣體元素外）、元素的主要化合價、元素的金屬性和非金屬性都呈現(xiàn)周期性變化。元素周期律是指元素的性質(zhì)隨著核電荷數(shù)的遞增呈周期性變化的規(guī)律。2．元素周期律的實質(zhì)元素周期律是元素原子核外電子排布隨著元素核電荷數(shù)的遞增發(fā)生周期性變化的必然結果。3．元素的化合價、最高價氧化物及對應的水化物、氣態(tài)氫化物元素LiBeBCNOF最高正價+1+2+3+4+5最高價氧化物Li2OBeOB2O3CO2N2O5最高價氧化物對應水化物LiOHBe(OH)2H3BO3H2CO3HNO3最低負價-4-3-2-1氣態(tài)氫化物CH4NH3H2OHF元素NaMgAlSiPSCl最高正價+1+2+3+4+5+6+7最高價氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7最高價氧化物對應水化物NaOHMg(OH)2Al(OH)3H2SiO3H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4最低負價-4-3-2-1氣態(tài)氫化物SiH4PH3H2SHCl【即學即練7】下列說法中正確的是（）A．元素性質(zhì)的周期性變化是指原子半徑、元素的主要化合價及原子核外電子排布的周期性變化B．元素的最高正化合價與元素原子核外電子排布有關C．從Li→F，Na→Cl，元素最高正化合價均呈現(xiàn)+1價→+7價的變化D．電子層數(shù)相同的原子核外電子排布，其最外層電子數(shù)均從1個到8個呈現(xiàn)周期性變化答案：B解析：A選項，原子核外電子排布不是元素的性質(zhì)，錯誤；B選項，元素的化合價與元素的原子結構有關，正確；C選項，由于O、F是活潑非金屬元素，沒有最高正價，錯誤；D選項，H、He的電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)從1~2，錯誤。故選B。第14講元素周期律課堂檢測姓名：_____________1．下列微粒半徑大小比較正確的是()A．Na<MgB．K<NaC．Mg2＋<O2－ D．Cl－>S2－答案：C2．下列元素的原子半徑依次增大的是()A．Na、Mg、Al B．Na、O、FC．P、Si、Al D．C、Si、P答案：C3．前18號元素中，具有相同電子層結構的三種離子An＋、Bn－、C，下列分析正確的是()A．原子序數(shù)關系是C>B>AB．粒子半徑關系是Bn－<An＋C．C一定是稀有氣體元素的一種原子D．原子半徑關系是A<B答案：C解析：根據(jù)3種微粒具有相同電子層結構及它們的化合價，可知A、B、C三種微粒的位置關系是，其中C為稀有氣體元素。4．下列各組元素中，按從左到右的順序，原子序數(shù)遞增、元素的最高正化合價也遞增的是()A．C、N、O、F B．Na、Be、B、CC．P、S、Cl、Ar D．Na、Mg、Al、Si答案：D5．元素性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈周期性變化的本質(zhì)是()A．元素的相對原子質(zhì)量逐漸增大，量變引起質(zhì)變B．原子的電子層數(shù)增多C．原子核外電子排布呈周期性變化D．原子半徑呈周期性變化答案：C6．下列敘述說明金屬甲的活動性比金屬乙的活動性強的是()A．在氧化還原反應中甲原子失去的電子數(shù)比乙原子失去的電子數(shù)多B．同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強C．乙不能夠從甲的鹽溶液中置換出甲D．甲能與冷水反應產(chǎn)生氫氣而乙只能與熱水反應產(chǎn)生氫氣答案：D7．回答下列問題：(1)原子序數(shù)為11～17的元素中：①原子半徑最小的元素是________(填元素符號)；②金屬性最強的元素是________(填元素符號)；③最高價氧化物對應水化物酸性最強的酸是________(用化學式回答，下同)；④最不穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物是________；⑤最高價氧化物對應水化物堿性最強的堿是________。(2)用“>”或“<”回答下列問題：①酸性：H2CO3____H4SiO4；②堿性：Ca(OH)2____Mg(OH)2；③氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：H2S____HCl。答案：(1)ClNaHClO4SiH4NaOH(2)①>②>③<（每空0.5分）第14講元素周期律課時同步練習A組基礎鞏固1．下圖表示1～18號元素原子結構或性質(zhì)隨核電荷數(shù)遞增的變化。該圖中縱坐標表示()A．電子層數(shù)B．最外層電子數(shù)C．最高化合價 D．原子半徑答案B2．下列各組元素中，按最高正化合價遞增順序排列的是()①C、N、F②Na、Mg、Al③F、Cl、Br④P、S、ClA．①③ B．②④C．①④ D．②③答案：B3．下列各組微粒半徑大小的比較中，不正確的是()A．r(K)>r(Na)>r(Li)B．r(Mg2＋)>r(Na＋)>r(F－)C．r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)D．r(Br－)>r(Cl－)>r(Cl)答案：B4．已知下列元素的原子半徑為原子NSOSi半徑/10－10m0.751.020.741.17根據(jù)以上數(shù)據(jù)，磷原子的半徑可能是()A．0.80×10－10m B．1.10×10－10mC．1.20×10－10m D．0.70×10－10m答案：B解析：根據(jù)原子半徑的變化規(guī)律，同周期從左到右，原子半徑逐漸減小，r(S)<r(P)<r(Si)，同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大，r(P)>r(N)，可得r(P)在1.02×10-10m~1.17×10-10m之間，故選B。5．某元素的最高正化合價與最低負化合價的代數(shù)和為4，則該元素原子的最外層電子數(shù)為()A．4B．5C．6D．7答案：C6．下列說法正確的是()A．非金屬元素的最高化合價不超過該元素的最外層電子數(shù)B．非金屬元素的最低負化合價的絕對值等于該元素原子的最外層電子數(shù)C．最外層有2個電子的原子都是金屬原子D．氟原子最外層有7個電子，最高化合價為＋7價答案A7．下列有關說法正確的是()A．H2SO4的酸性比HClO的酸性強，所以S的非金屬性比Cl強B．Mg(OH)2是中強堿，Al(OH)3是兩性氫氧化物，所以Al比Mg活潑C．H2S在300℃時開始分解，H2O在1000℃時開始分解，說明O的非金屬性比S強D．Na和Mg與酸都能劇烈反應放出氫氣，故無法比較它們的金屬性強弱答案：C8．某元素R的原子序數(shù)小于18，該元素的原子得到1個電子后形成具有稀有氣體元素原子的電子層結構的離子，該元素可形成含氧酸HRO3，下列說法中正確的是()①R元素的最高正價是＋5價②R元素還可形成其他含氧酸③R元素原子的最外層電子數(shù)為7④R元素的原子序數(shù)為7A．①② B．②③C．③④ D．①④答案：B解析：R元素的原子得到1個電子后形成具有稀有氣體元素原子的電子層結構的離子，說明R最外層有7個電子，即最高整潔為+5，由于原子序數(shù)小于18，故R為Cl元素，有多種含氧酸，如HClO、HClO3、HClO4等。9．A、B、C、D四種元素的核電荷數(shù)依次增多，它們的離子的電子層數(shù)相同且最外層電子數(shù)均為8。A原子的L層電子數(shù)與K、M層電子數(shù)之和相等；D原子的K、L層電子數(shù)之和等于電子總數(shù)的一半?；卮鹨韵聠栴}：(1)四種元素的符號依次是A________；B________；C________；D________。(2)它們的原子半徑由大到小的順序是________________（用元素符號表示）。(3)四種元素的簡單離子的半徑大小順序是________________________。答案：(1)SClKCa(2)K、Ca、S、Cl(3)S2->Cl->K+>Ca2+解析：A原子有3個電子層，電子數(shù)分別為2、8、6，故A為S元素；D原子有4個電子層，電子數(shù)分別為2、8、8、2，故D為Ca元素；由于A、B、C、D的能形成離子，且核電荷數(shù)依次增多，因此B為S元素、C為K元素。10．在水溶液中，YOeq\o\al(n－,3)和S2－發(fā)生反應的離子方程式如下：YOeq\o\al(n－,3)＋3S2－＋6H＋=Y－＋3S↓＋3H2O(1)YOeq\o\al(n－,3)中Y元素的化合價為________價。(2)Y元素原子的最外層電子數(shù)是________。(3)比較S2－和Y－的還原性：____________。答案：(1)＋5(2)7(3)S2－＞Y－解析：(1)根據(jù)電荷守恒得－n＋(－2)×3＋1×6＝－1，得n＝1，代入YOeq\o\al(n－,3)中求得Y的化合價為＋5價。(2)由(1)及化學方程式知，Y有＋5價、－1價兩種價態(tài)，由于Y存在Y－，－1價將是Y元素的最低化合價，其最外層電子數(shù)為8－1＝7。另外，由于無法確定＋5價是否為Y元素的最高化合價，所以不能用＋5價確定Y元素原子的最外層電子數(shù)。(3)在該反應中還原劑為S2－，還原產(chǎn)物為Y－，故還原性：S2－＞Y－。B組能力提升1．核電荷數(shù)為1—18的元素中，下列敘述正確的是（）A．最外層只有1個電子的元素一定是金屬元素B．核電荷數(shù)為9的元素的原子容易獲得1個電子C．最外層電子數(shù)為次外層電子數(shù)一半的元素一定是非金屬元素D．最外層只有3個電子的元素一定是金屬元素答案：B解析：A選項，最外層只有一個電子的有H、Li、Na，錯誤；B選項核電荷數(shù)為9的為F元素，F(xiàn)原子最外層有7個電子，易獲得1個電子，正確；C選項，滿足條件的元素有Li、Si，錯誤；D選項，最外層有3個電子的元素有B和Al，錯誤。2．已知下表是幾種常見元素的原子半徑數(shù)據(jù)：元素CONaMgSi原子半徑/nm0.0770.0730.1540.1300.111下列說法正確的是()A．隨著核電荷數(shù)的增加，原子半徑逐漸增大B．元素F的原子半徑在0.073～0.154nm之間C．最外層電子數(shù)相同的元素，電子層數(shù)越多，原子半徑越大D．Mg2＋的半徑大于Mg的半徑答案：C解析：原子核外電子層數(shù)相同的元素原子，核電荷數(shù)越大，原子半徑越小，A項錯誤；F的原子半徑比O的小，即小于0.073nm，B項錯誤；最外層電子數(shù)相同時，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，C項正確；Mg2＋的半徑小于Mg的半徑，D項錯誤。3．如圖是1～18號元素原子(用字母表示)最外層電子數(shù)與原子序數(shù)的關系圖。下列說法不正確的是()A．氫化物沸點：H2X＞H2RB．含氧酸酸性：HWO＞H2RO4C．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HY＞HW＞H2RD．原子半徑：Z＞R＞X＞Y答案：B解析：根據(jù)圖中元素原子最外層電子數(shù)與原子序數(shù)的關系可知，X為O元素，Y為F元素，Z為Na元素，R為S元素，W為Cl元素。H2X為H2O，H2R為H2S，結合常溫下H2O為液態(tài)，H2S為氣態(tài)可知沸點：H2X＞H2R，A正確；HWO為HClO，HClO為弱酸，H2RO4為H2SO4，H2SO4為強酸，酸性：HWO＜H2RO4，B錯誤；非金屬性：F＞Cl＞S，所以氫化物的穩(wěn)定性HF＞HCl＞H2S，C正確，原子半徑Na＞S，O＞F，Na原子、S原子均為3個電子層，O原子、F原子均為2個電子層，故D正確。4．某元素R的原子序數(shù)小于18，該元素的原子得到1個電子后形成具有稀有氣體元素原子的電子層結構的離子，該元素可形成含氧酸HRO3，下列說法中不正確的是()A．R元素的最高正