2024-2025学年高中化学第一章物质结构元素周期律1.2.2元素周期律学案新人教版必修2

PAGEPAGE1第2课时元素周期律一、元素原子结构与其化合价的周期性改变1．原子核外电子排布的周期性改变以原子序数为1～18的元素为例，探究原子最外层电子数的改变，图示如下：规律：随着原子序数的递增，同周期元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性改变(第一周期除外)。2．原子半径的周期性改变规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性改变。3．元素化合价的周期性改变以原子序数为1～18的元素为例，探究元素化合价的改变，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性改变，即每周期，最高正价：＋1到＋7(O无最高正价、F无正价)，最低负价：－4到－1。粒子半径大小比较的“四同”例1原子序数为3～10的元素，随着核电荷数的递增而渐渐增大的是()A．电子层数 B．核外电子数C．原子半径 D．化合价考点元素原子结构的周期性改变题点元素原子结构与化合价的周期性改变答案B解析原子序数为3～10的元素，原子的电子层数都为2，A错误；除了10号稀有气体元素原子外，3～9号元素原子的核电荷数越大，原子半径越小，C错误；因氧无最高正价、氟无正价，D错误。例2(2024·雅安中学3月月考)下列各组元素中按微粒半径递增依次排列的是()A．KNaLi B．NOFC．Ca2＋K＋Cl－ D．Ba2＋Ca2＋Mg2＋考点元素周期律题点粒子半径的大小比较答案C解析同主族自上而下原子半径渐渐增大，则原子半径大小为Li＜Na＜K，A错误；同周期自左而右原子半径渐渐减小，则原子半径大小依次为N＞O＞F，B错误；离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径大小为Ca2＋＜K＋＜Cl－，C正确；离子电子层越多，离子半径越大，则离子半径大小为Ba2＋＞Ca2＋＞Mg2＋，D错误。思维启迪具有相同电子层结构的离子应留意：(1)所对应的元素在元素周期表中的位置关系是：阴上阳下，如A＋、B2＋、C－、D2－，在周期表中的相对位置是：eq\f(D2－、C－,A＋、B2＋)。(2)离子半径关系是：序小径大，如：上面四离子半径：D2－＞C－＞A＋＞B2＋。二、第三周期元素金属性、非金属性的改变规律1．钠、镁、铝金属性强弱比较(1)试验①中，钠熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红。该试验说明钠与冷水反应猛烈，反应的化学方程式为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。(2)试验②中，加热前，镁条表面附着了少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，滴加酚酞溶液变为粉红色。该试验说明镁与冷水几乎不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2↓＋H2↑。(3)试验③和④中的两支试管内都有无色气泡产生，但试验③中试管放出气体的速率较快。反应的化学方程式为Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑；2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑。(4)结论：钠、镁、铝置换出水(或酸)中的氢时，由易到难的依次为Na＞Mg＞Al。钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的依次为NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3。钠、镁、铝的金属性由强到弱的依次为Na＞Mg＞Al。2．Si、P、S、Cl的非金属性的递变规律SiPSCl推断依据与氢气反应高温磷蒸气与氢气能反应加热光照或点燃由难到易的依次为Si＜P＜S＜Cl最高价氧化物对应的水化物的酸性H2SiO3：弱酸H3PO4：中强酸H2SO4：强酸HClO4：强酸酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3结论Si、P、S、Cl的非金属性渐渐增加3.同周期元素性质递变规律eq\o(→,\s\up7(NaMgAlSiPSCl))同一周期从左到右，元素金属性渐渐减弱，非金属性渐渐增加。(1)同周期元素性质的改变与原子结构的关系核外电子层数相同，随着原子序数(核电荷数)的递增，原子核对核外电子的引力渐渐增加，原子半径渐渐减小，元素原子的得电子实力渐渐增加，失电子实力渐渐减弱，最终导致元素的非金属性渐渐增加，金属性渐渐减弱。(2)元素周期律①元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的改变。②元素的性质包括：原子半径、主要化合价、金属性、非金属性等。③元素周期律实质是核外电子排布发生周期性改变的必定结果。例3下列关于元素周期律的叙述中不正确的是()A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增加B．P、S、Cl最高正化合价依次上升，对应简洁气态氢化物的稳定性依次增加C．同周期元素的原子半径以第ⅦA族的为最大D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱考点元素金属性与非金属性的周期性改变题点同周期元素性质的改变规律答案C解析Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增加；P、S、Cl的最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，由于P、S、Cl的非金属性依次增加，其所对应的气态氢化物的稳定性也依次增加；除稀有气体元素外，同周期元素从左到右其原子半径渐渐减小；因Na、Mg、Al的金属性依次减弱，则它们的氢氧化物的碱性也依次减弱。例4下列有关性质的比较，不能用元素周期律说明的是()A．酸性：H2SO4＞H3PO4B．非金属性：Cl＞BrC．碱性：NaOH＞Mg(OH)2D．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3考点元素金属性与非金属性的周期性改变题点元素金属性、非金属性强弱的综合答案D解析在元素周期表中S与P属于同周期元素，S在P的右边，非金属性强于P，所以最高价氧化物对应的水化物的酸性H2SO4强于H3PO4，A项不合题意；在元素周期表中Cl与Br属于同主族元素，Cl在Br的上方，非金属性Cl强于Br，B项不合题意；在元素周期表中，Na与Mg属同周期元素，Na在Mg的左边，所以金属性Na强于Mg，最高价氧化物对应的水化物碱性NaOH强于Mg(OH)2，C项不合题意；D项考查碳酸盐与碳酸酸式盐热稳定性的问题，不涉及元素周期律的相关学问。1．下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的改变。该图中纵坐标表示()A．电子层数 B．最外层电子数C．最高化合价 D．原子半径考点元素原子结构的周期性改变题点元素原子结构与化合价的周期性改变答案B2．下列各组元素的性质递变规律错误的是()A．N、O、F原子最外层电子数依次增加B．N、O、F原子半径依次增大C．Na、Mg、Al元素最高正化合价依次上升D．Li、Na、K的金属性依次增加考点元素金属性、非金属性的周期性改变题点元素金属性、非金属性改变规律的推断答案B解析N、O、F原子最外层电子数依次为5、6、7，渐渐增多，A项正确；N、O、F是同周期元素，同周期元素从左到右原子半径依次减小，B项错误；Na、Mg、Al元素最高正化合价依次为＋1、＋2、＋3，依次上升，C项正确；Li、Na、K是同主族元素，同主族从上到下元素的金属性依次增加，D项正确。3．下列结论正确的是()①粒子半径：K＋>Al3＋>S2－>Cl－②氢化物的稳定性：HF>HCl>H2S>PH3>SiH4③离子的还原性：S2－>Cl－>Br－>I－④氧化性：Cl2>S>Se>Te⑤酸性：H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO⑥非金属性：O>N>P>Si⑦金属性：Be<Mg<Ca<KA．只有②⑤⑦ B．②⑥⑦C．②④⑤⑥⑦ D．②④⑥考点元素金属性、非金属性的周期性改变题点元素金属性、非金属性的改变规律比较答案C解析①粒子半径：S2－>Cl－>K＋>Al3＋；③还原性：S2－>I－>Br－>Cl－。4．短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如下表所示：甲乙丙丁戊下列推断正确的是()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>乙考点元素周期律题点由元素在同期表中的位置推断元素答案C解析依据元素周期律可知，同周期元素自左向右，原子半径渐渐减小，最外层电子数渐渐增多，故A、D两项错误；同周期金属元素从左到右，最高价氧化物对应的水化物碱性渐渐减弱，故C项正确；同主族元素自上而下，金属性渐渐增加，故B项错误。5．(2024·商丘一中下学期段考)把与下列元素有关性质相符的曲线标号填入相应空格中：(1)第ⅡA族元素的价电子数________。(2)第三周期元素的最高化合价________。(3)碱金属单质熔点________。(4)第三周期离子Na＋、Mg2＋、Al3＋、P3－、S2－、Cl－的离子半径________。(5)其次、三周期元素随原子序数递增原子半径的改变________。考点元素周期律题点元素性质的相关综合答案(1)B(2)C(3)A(4)E(5)G解析(1)同一主族元素价电子数相等，与原子序数无关，第ⅡA族元素价电子数都是2，图像B符合。(2)第三周期元素的最高正化合价随着原子序数增大而增大，稀有气体除外，所以化合价从＋1价上升到＋7，稀有气体为0价，图像C符合。(3)碱金属单质的熔点随着原子序数增大而减小，图像A符合。(4)电子层数越多，离子半径越大，电子层结构相同的离子其离子半径随着原子序数增大而减小，则Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子半径依次减小，P3－、S2－、Cl－的离子半径依次减小，阴离子半径大于阳离子半径，图像E符合。(5)其次、三周期元素，电子层数越大其原子半径越大，同一周期元素，原子半径随着原子序数增大而减小，图像G符合。[对点训练]题组一元素原子结构的周期性改变1．下列说法中正确的是()A．元素性质的周期性改变是指原子半径、元素的主要化合价及金属性和非金属性的周期性改变B．元素的最高正化合价等于元素原子核外电子数C．从Li→F，Na→Cl，元素的最高化合价均呈现从＋1价→＋7价的改变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个到8个呈现周期性改变考点元素原子结构的周期性改变题点元素原子结构与化合价的周期性改变答案A解析O无最高正价，F无正价，B、C错误；H、He的最外层电子数从1到2，D错误。2．已知下列原子的半径：原子NSOSi半径r/10－10m0.751.020.741.17依据以上数据，P原子的半径可能是()A．1.10×10－10m B．0.80×10－10mC．1.20×10－10m D．0.70×10－10m考点元素原子结构的周期性改变题点原子半径的大小推断答案A解析依据元素周期律可知，磷原子的半径应在Si和S原子之间，故答案为选项A。题组二元素金属性、非金属性的周期性改变3．对于第三周期从左到右的主族元素，下列说法中不正确的是()A．原子半径渐渐减小B．电子层数渐渐增多C．最高正化合价渐渐增大D．元素的非金属性渐渐增加考点元素金属性、非金属性的周期性改变题点第三周期元素性质的改变规律答案B解析在元素周期表中同一周期的元素从左到右原子半径依次减小，故A不符合题意；在元素周期表中同一周期的元素电子层数相同，故B符合题意；在元素周期表中同一周期的元素从左到右，元素的非金属性渐渐增加，故D不符合题意。4．A、B两元素原子电子层数相同，假如A原子半径比B的大，则下列推断正确的是()A．两元素形成的最高价氧化物对应的水化物的酸性应是A强于BB．A的气态氢化物比B的气态氢化物稳定C．A的金属性比B的金属性强D．A的阴离子比B的阴离子还原性弱考点元素金属性、非金属性的周期性改变题点元素金属性、非金属性改变规律推断答案C解析A、B两元素位于同周期，A的原子半径比B的大，则A位于B的左边，A元素的金属性比B的强。5．下列递变规律不正确的是()A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增加B．钠、镁、铝的还原性依次减弱C．HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱D．P、S、Cl三种元素的最高正化合价依次上升考点元素金属性、非金属性的周期性改变题点同周期元素金属性、非金属性改变规律比较答案A解析非金属性：Cl＞S＞P，元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，则HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次减弱，故A项错误；金属性：Na＞Mg＞Al，元素的金属性越强，对应的单质的还原性越强，则钠、镁、铝的还原性依次减弱，故B项正确；非金属性：Cl＞S＞P，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故C项正确；P、S、Cl三种元素原子的最外层电子数分别为5、6、7，最高正化合价分别为＋5、＋6、＋7，故D项正确。题组三元素周期律6．元素的以下性质，随着原子序数递增不呈现周期性改变的是()A．化合价B．原子半径C．元素的金属性和非金属性D．相对原子质量考点元素周期律题点元素周期律的内容和实质答案D解析由元素周期律的内容知，元素的化合价、原子半径及金属性和非金属性都随着原子序数的递增呈现周期性改变，而相对原子质量随原子序数的递增呈现增大的改变趋势，绝不会出现周期性的改变。7．(2024·抚州市临川区3月月考)下列关于物质性质改变的比较，不正确的是()A．离子半径大小：S2－＞O2－＞Na＋B．气态氢化物稳定性：HBr＜HCl＜HFC．碱性强弱：KOH＞NaOH＞LiOHD．还原性强弱：F－＞Cl－＞Br－＞I－考点元素周期律题点元素性质的比较答案D解析核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以O2－＞Na＋，电子层数多的离子，半径越大，因此离子半径大小为S2－＞O2－＞Na＋，A正确；非金属性F＞Cl＞Br，气态氢化物的稳定性为HBr＜HCl＜HF，B正确；金属性K＞Na＞Li，对应最高价氧化物的水化物的碱性为KOH＞NaOH＞LiOH，C正确；非金属性F＞Cl＞Br＞I，对应离子的还原性为F－＜Cl－＜Br－＜I－，D错误。8．(2024·淄博高一检测)下列微粒半径大小比较正确的是()A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－B．Na＋＞Al3＋＞S2－＞Cl－C．Na＜Mg＜Al＜SD．Na＜K＜Rb＜Cs考点元素周期律题点微粒半径的大小比较答案D解析A项，4种离子核外电子数相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，即Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜O2－，A项错误；因S2－、Cl－比Na＋、Al3＋多一个电子层，则S2－、Cl－半径比Na＋、Al3＋大，而S2－、Cl－和Na＋、Al3＋也分别适用“序小径大”的原则，则S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋，B项错误；Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，C项错误；Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同，电子层数依次增多，半径依次增大，D项正确。9．已知短周期元素的离子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>D>CB．原子的最外层电子数目：A>B>D>CC．原子序数：d>c>b>aD．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋考点元素周期律题点具有相同电子层结构的微粒的推断与比较答案D解析A、B、C、D在元素周期表中的位置为所以原子序数：a>b>d>c；原子半径：B>A>C>D；离子半径：A2＋<B＋<D－<C2－；原子的最外层电子数目：D>C>A>B。10．X、Y、Z、M、Q、R皆为前20号元素，其原子半径与化合价的关系如图所示。下列说法错误的是()A．Q位于第三周期ⅠA族B．X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是盐或碱C．简洁离子半径：M－＞Q＋＞R2＋D．Z与M的最高价氧化物对应水化物均为强酸考点元素周期律题点依据原子半径、化合价推断元素答案C解析由图推断Y为氧元素；X的原子半径小且只有＋1价，X为氢元素，M的最高正价是＋7价，最低负价是－1价，为氯元素；Z的原子半径比氯元素小，最低负价是－3价，最高正价是＋5价，则为氮元素；Q只有＋1价，原子半径大于氯原子，但小于只有＋2价的R，故Q代表钠元素、R代表钙元素。Na位于第三周期ⅠA族，A项正确；X、Y、Z三种元素分别代表H、O、N，可以形成硝酸、硝酸铵及NH3·H2O，B项正确；离子半径：Cl－＞Ca2＋＞Na＋，C项错误；HClO4、HNO3都是强酸，D项正确。11.下图为周期表中短周期的一部分。已知a原子的最外层电子数是电子总数的三分之一，下列说法中正确的是()A．a的最高价氧化物对应水化物有两性B．b与d组成的化合物不能与水反应C．c的单质能与强碱反应生成两种盐D．非金属性：c>d>b>a考点元素周期律题点由元素在周期表中的位置推断元素答案C解析a应为P，所以b为S，d为O，c为Cl。B项，SO2、SO3均能与水反应；C项，Cl2和NaOH反应可生成NaCl和NaClO两种盐；D项，非金属性应为O>Cl>S>P。12．应用元素周期律分析下列推断，其中正确的是()①碱金属单质的熔点随原子序数的增大而降低②砹(At)是第ⅦA族元素，其氢化物的稳定性大于HCl③硒(Se)的最高价氧化物对应的水化物的酸性比硫酸弱④其次周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性⑤第三周期金属元素的最高价氧化物对应的水化物，其碱性随原子序数的增大而减弱A．①②③ B．①③⑤C．③④ D．②④⑤考点元素周期律题点运用元素周期律进行相关推断答案B解析主族非金属元素从上到下非金属性依次减弱，氢化物的稳定性依次减弱，最高价氧化物对应的水化物的酸性依次减弱，故②错误，③正确；氮元素的氢化物氨气的水溶液呈碱性，④错误。[综合强化]13．在第三周期元素中，除稀有气体元素外：(1)原子半径最小的元素是________(填元素符号)。(2)金属性最强的元素是________(填元素符号)。(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________(用化学式回答，下同)。(4)最不稳定的气态氢化物是________。(5)最高价氧化物对应水化物碱性最强的是________。(6)氧化物中具有两性的是________。考点元素金属性、非金属性的周期性改变题点元素性质和递变规律的综合答案(1)Cl(2)Na(3)HClO4(4)SiH4(5)NaOH(6)Al2O3解析(1)第三周期元素从左到右原子半径渐渐减小，原子半径最小的是Cl。(2)金属性最强的元素在最左边，应为Na。(3)非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是HClO4。(4)非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。(5)金属性最强的Na对应的NaOH的碱性最强。(6)铝的氧化物Al2O3具有两性。14．某学生为比较镁、铝的金属性强弱，设计了如下试验：(1)向两支试管中分别加入3mL同浓度的稀盐酸，再将两块大小相同且纯净的镁片和铝片分别加入试管中，反应完全后视察到如图所示的现象，则试管b内加入的金属为______________________(写化学式)。(2)若加入的两块金属的物质的量相等，且试管中稀盐酸足量，充分反应后，气球状态也如上图所示，则试管b中反应的离子方程式为____________________________________。(3)分析推断，试验________[