人教版高中化学必修一第4章第2节第1课时元素性质的周期性变化规律 学习笔记导学案

第二节元素周期律第1课时元素性质的周期性变化规律[核心素养发展目标]1.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，认识元素周期律并理解其实质。2.会设计实验探究同周期元素性质的变化规律，会比较元素的金属性或非金属性的强弱，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。一、核外电子排布、原子半径和主要化合价的变化1.原子核外电子排布的周期性变化以原子序数为1~18的元素为例，探究原子最外层电子数的变化，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期除外)。2.原子半径的周期性变化以第二、三周期元素为例，探究元素的原子半径的变化，图示如下：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变化。提醒原子半径的递变规律指同一周期第ⅠA族~第ⅦA族之间的变化规律，不包括稀有气体元素。思考1试比较下列微粒的半径大小(填“>”“<”或“=”)。(1)MgCaK；

(2)PSCl；

(3)Fe3+Fe2+Fe；

(4)S2-Cl-Na+Mg2+。

提示(1)<<(2)>>(3)<<(4)>>>“三看法”比较微粒半径的大小一看层，层多径大；二看核，层同核多径小；三看电子，层同核同电子多径大，如Cl->Cl、Fe2+>Fe3+。3.元素化合价的周期性变化以原子序数为1~18的元素为例，探究元素化合价的变化，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变化，即每周期，最高正价为+1→+7(O无最高正价、F无正价)，负价为-4→-1。思考2主族元素的最高化合价等于其族序数，这句话对吗？为什么？提示不对。主族元素形成最高化合价时，失去(或偏移)最外层的全部电子达到稳定结构，但O、F元素因原子半径很小，非金属性很强，所以在反应中不能失去(或偏移)最外层的全部电子，故O元素没有最高正化合价、F元素无正价。主族元素主要化合价的确定方法(1)最高正价=主族序数=最外层电子数(O、F除外)。(2)最低负价=最高正价-8(H、O、F除外)。(3)H的最高价为+1，最低价为-1；O最低价为-2；F无正化合价，最低价为-1。1.判断正误(1)第二周期元素从左至右，最高正价从+1递增到+7()(2)原子半径最小的元素是氢元素()(3)氢元素除了有+1价外，也可以有-1价，如NaH()(4)主族元素的最低负价等于其族序数-8()(5)第三周期原子半径最大的元素为钠()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√2.下列说法正确的是()A.原子序数越大，原子半径一定越大B.电子层数多的原子半径一定比电子层数少的原子半径大C.元素性质的周期性变化不是元素性质的简单重复D.按C、N、O、F的顺序，元素的最高正化合价依次升高答案C解析氯原子比锂原子多一个电子层，但原子半径：r(Li)>r(Cl)，故B错误；元素性质的周期性变化不是简单的重复，变化的程度不同，变化的起点和终点也不同，故C正确；氟是最活泼的非金属元素，它只有负化合价，没有正化合价，故D项错误。3.(2024·海口长流中学高一月考)若某非金属元素X的最高价氧化物对应的水化物的化学式为HnXOm，则X元素的族序数为，它的最高价氧化物的化学式为，氢化物的化学式为。

答案2m-nX2O2m-nH(8-2m+n)X解析HnXOm中H为+1价，O为-2价，则X为+(2m-n)价，元素的主族序数等于最外层电子数，则X元素的族序数为2m-n；它的最高价氧化物的化学式为X2O2m-n，其最低负价为2m-n-8=-(8-2m+n)，则其氢化物为H(8-2m+n)X。二、同周期元素金属性和非金属性的递变规律以第三周期元素为例探究元素性质的递变规律。1.预测：元素性质的递变规律第三周期元素电子层数相同，由左向右核电荷数依次增多，原子半径依次减小，失电子的能力依次减弱，得电子的能力依次增强，预测它们的金属性依次减弱，非金属性依次增强。2.实验探究：金属性的递变规律(1)Na、Mg元素金属性强弱比较原理金属与水反应置换出H2的难易程度操作现象镁条表面附着少量气泡剧烈反应，溶液变成浅红色化学反应-Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑结论镁与冷水几乎不反应，能与热水反应，结合Na与水的反应的现象，Na与水反应置换H2比Mg容易，则金属性：Na>Mg(2)Mg、Al元素金属性强弱比较原理金属的最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱物质Al(OH)3Mg(OH)2操作现象A中沉淀溶解B中沉淀溶解C中沉淀溶解D中沉淀不溶解A、B、C、D试管中的离子方程式A：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OB：Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-C：Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2OD：不反应结论碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3；则金属性：Na>Mg>Al思考1下列物质①NaHCO3②Na2CO3③Al(OH)3④AlCl3⑤Al⑥Al2O3中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是。

答案①③⑤⑥解析②Na2CO3只能与盐酸反应生成NaCl、CO2和H2O，不能与NaOH溶液反应；④AlCl3只能与NaOH溶液反应，不能与盐酸反应。3.信息获取：非金属性的递变规律SiPSCl判断依据与氢气化合-磷蒸气与氢气反应加热光照或点燃由易到难的顺序是Cl、S、P判断依据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱H2SiO3弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4强酸(酸性比H2SO4强)酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3结论随着原子序数的递增，同周期的Si、P、S、Cl得电子的能力逐渐增强，非金属性逐渐增强4.元素周期律(1)内容：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。(2)实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。思考2从原子结构角度解释同周期元素从左至右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强的原因。提示在同一周期中，各元素的原子核外电子层数虽然相同，但从左至右，随核电荷数的增加，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，非金属性逐渐增强。1.判断正误(1)第三周期元素中，最高价氧化物对应水化物的酸性最强的为H2SO4()(2)可以通过简单气态氢化物的稳定性比较元素的非金属性()(3)Al(OH)3是两性氢氧化物，与氨水、盐酸均可反应()(4)盐酸可以与Na2CO3溶液反应生成CO2，可由此推出非金属性：Cl>C()(5)因为金属钠常失去1个电子，而铝失去3个电子，所以钠的金属性小于铝的金属性()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.(2025·甘肃高一期末)根据元素在元素周期表中的位置，下列判断错误的是()A.酸性：H3PO4>HNO3B.碱性：KOH>Mg(OH)2C.非金属性：Br>ID.稳定性：H2S<HCl答案A解析根据元素在周期表中的位置可知非金属性：N>P，则最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3>H3PO4，A错误。3.(2024·广西柳州月考)元素周期表是学习和研究化学的重要工具，如图是元素周期表的一部分，下列说法不正确的是()A.非金属性：Cl>X>PB.Cl2从Na2X溶液中置换出X单质，说明非金属性：Cl>XC.含氧酸的酸性：Cl>X>PD.X元素与氧元素的化学性质相似答案C解析X元素在元素周期表中位于O元素的下方，为S元素。根据各元素在周期表中的位置可知非金属性：Cl>S>P，则最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4，O元素与S元素位于同一主族，化学性质相似，故选C。课时对点练[分值：100分][1~8题，每小题5分]题组一1~18号元素性质的周期性变化规律1.(2024·济南高一上联考)如图所示是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系，则下列说法错误的是()A.M在周期表中的位置为第三周期第ⅣA族B.Y和N形成的化合物为电解质C.N的气态氢化物在水中的溶解度很大D.Y元素和X元素形成的Y2X2型化合物为白色固体答案D解析题图所示是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系，前7种元素位于第二周期，后7种元素位于第三周期，结合原子半径大小可知，X为O，Y为Na，Z为Al，M为Si，N为Cl。Si的原子序数为14，位于第三周期第ⅣA族，故A正确；Na、Cl形成的NaCl为电解质，故B正确；N形成的气态氢化物为HCl，易溶于水，故C正确；Na和O形成的Na2O2为淡黄色固体，故D错误。2.下列说法正确的是()A.随着元素原子序数的递增，P、S、Cl、Ar的最高正化合价依次升高B.随着元素原子序数的递增，Na、Mg、Al、Si的最低负化合价依次降低C.原子序数为15的元素最高化合价为+3D.随着原子序数的递增，第三周期主族元素的最高正化合价依次升高答案D解析A项，P、S、Cl的最高正化合价依次升高，但是Ar为稀有气体，主要化合价为0，错误；C项，P的最高化合价为+5，错误；D项，第三周期主族元素从Na到Cl的最高正化合价从+1到+7，依次升高，正确。3.(2025·西安高一期末)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表所示。元素符号XYZRT原子半径/nm0.1600.0890.1020.1430.074主要化合价+2+2-2，+4，+6+3-2下列说法正确的是()A.简单氢化物的稳定性：T<ZB.离子半径：T2->X2+>R3+C.元素最高价氧化物对应水化物的碱性：Y>R>XD.相同条件下，单质与稀硫酸反应的剧烈程度：R>Y>X答案B解析X、Y均显+2价，X的原子半径大于Y，则X是Mg元素，Y是Be元素；Z的最高正价是+6价，且原子半径小于X，则Z是S元素；R显+3价，且R的原子半径介于X和Z之间，则R是Al元素；T元素显-2价，则T是O元素。元素的非金属性：S<O，则简单氢化物的稳定性：H2S<H2O，A错误；三种离子的电子层结构相同，则离子半径：O2->Mg2+>Al3+，B正确；元素的金属性：Mg>Be、Mg>Al，则Mg(OH)2的碱性最强，C错误；元素的金属性：Mg>Be、Mg>Al，则Mg与稀硫酸反应最剧烈，4.下列粒子半径大小顺序正确的是()A.Na+<Mg2+<Al3+<O2-B.S2->Cl->Na+>Al3+C.Na<Mg<Al<SD.Cs<Rb<K<Na答案B解析四种离子核外电子排布相同，随着核电荷数的增加，离子半径依次减小，即半径：Al3+<Mg2+<Na+<O2-，A错误；由于S2-、Cl-比Na+、Al3+多一个电子层，则S2-、Cl-的半径比Na+、Al3+的大，而S2-、Cl-和Na+、Al3+分别为核外电子排布相同的离子，则核电荷数越大，离子半径越小，故半径：S2->Cl->Na+>Al3+，B正确；Na、Mg、Al、S属于同周期元素，随着核电荷数的增加，原子半径依次减小，C错误；Cs、Rb、K、Na属于同主族元素，同主族元素随着核电荷数增加，原子半径依次增大，D错误。题组二元素周期律5.元素性质呈周期性变化的决定因素是()A.元素原子半径大小呈周期性变化B.元素相对原子质量依次增大C.元素原子核外电子排布呈周期性变化D.元素的最高正化合价呈周期性变化答案C解析结构决定性质，即原子的核外电子排布尤其是最外层电子排布决定了元素的性质。6.比较镁和铝元素金属性强弱的方法正确的是()A.将空气中放置已久的两种元素的单质分别与热水作用，比较产生气泡的快慢B.比较两种金属的熔点C.氢氧化镁的碱性比氢氧化铝强D.将形状、大小相同的两种金属单质与足量盐酸反应，比较产生气体的量答案C解析将空气中久置的镁和铝分别置于热水中，由于二者表面有氧化膜，所以不与水反应，均无现象，故A错误；熔点属于物理性质，不能用于比较元素的金属性，故B错误；最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则对应元素的金属性越强，因为碱性：Mg(OH)2>Al(OH)3，可说明镁、铝金属性依次减弱，故C正确；比较产生气体的量，不能判断金属性强弱，应比较金属和酸反应的剧烈程度，故D错误。7.(2025·无锡高一期末)下列说法正确的是()A.非金属性：Cl>FB.原子半径：Ca>SC.碱性：KOH<LiOHD.热稳定性：PH3>H2S答案B解析非金属性：Cl<F，A错误；KOH的碱性比LiOH强，C错误；热稳定性：PH3<H2S，D错误。8.根据元素周期律，下列说法不正确的是()A.将钠和镁分别投入冷水中，根据现象可判断钠与镁的金属活动性强弱B.铁投入CuSO4溶液中，能置换出铜，钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜，判断铁比钠的金属活动性强C.根据酸性：H2CO3<H2SO4，可判断碳的非金属性弱于硫D.根据Br2与I2分别与足量的H2反应的难易程度，可判断溴与碘的非金属活动性强弱答案B解析元素的金属性越强，其单质与水反应越剧烈，Na能和冷水剧烈反应生成氢气，Mg和冷水反应缓慢，A正确；Na投入硫酸铜溶液中时，Na先和水反应生成NaOH，NaOH再和硫酸铜发生复分解反应，Na的金属性比Fe强，B错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，酸性：H2CO3<H2SO4，则非金属性：C<S，C正确；元素的非金属性越强，其单质与氢气化合越容易，溴单质与氢气化合比碘单质与氢气化合容易，则非金属性：Br>I，D正确。[9~12题，每小题6分]9.(2025·大连高一期末)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+答案D10.(2025·杭州高一期末)元素周期律可以帮助人们认识物质性质，下列基于元素周期律的推断不正确的是()A.S的非金属性强于Si，则酸性：H2SO3>H2SiO3B.Mg的金属性强于Al，则Mg比Al更易与盐酸反应C.N的非金属性强于P，则稳定性：NH3>PH3D.Cl的非金属性强于Br，则Cl2可以从NaBr溶液中置换出Br2答案A解析元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，H2SO3不是最高价含氧酸，A错误；元素的金属性越强，与酸反应越剧烈，Mg的金属性强于Al，则Mg比Al更易与盐酸反应，B正确；元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，N的非金属性强于P，则稳定性：NH3>PH3，C正确；元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，Cl的非金属性强于Br，Cl2的氧化性强于Br2，则Cl2可以从NaBr溶液中置换出Br2，D正确。11.(2025·合肥高一期末)W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，W元素的一种同位素常用于文物考古，X和Z同族，Z的原子序数是X的2倍，Y是第三周期中金属性最强的元素。下列说法不正确的是()A.原子半径大小顺序：W>XB.非金属性强弱：Q>ZC.Y的单质在X的单质中燃烧，产物为白色固体D.Y和Q两者的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为H++OH-=H2O答案C解析W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，W元素的一种同位素常用于文物考古，则W为C元素；X和Z同族，Z的原子序数是X的2倍，则X为O元素，Z为S元素；Y是第三周期中金属性最强的元素，则Y为Na元素；Q的原子序数大于Z，则Q为Cl元素，据此分析解答。同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径大小顺序：C>O，故A正确；同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性强弱：Cl>S，故B正确；Na在O2中燃烧生成Na2O2，为淡黄色固体，故C错误；Y和Q两者的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、HClO4，二者反应的离子方程式为H++OH-=H2O，D正确。12.(2025·哈尔滨高一期末)已知X、Y、Z、M、Q、R均为元素周期表前20号元素，且Q位于第三周期。其原子半径与主要化合价的关系如图所示。下列说法不正确的是()A.Y和Z形成的简单氢化物的稳定性：Z<YB.X、Y、Z三种元素组成的化合物可能是酸、碱或盐C.M与Y组成的化合物MY2可作自来水的杀菌消毒剂，具有较强的氧化性D.Q的金属性强于R答案D解析X、Y、Z、M、Q、R为元素周期表前20号元素，M有+7、-1价，则M为Cl；Y有-2价，Y处于第ⅥA族，而Z有+5、-3价，可知Z处于第ⅤA族，原子半径：Y<Z<M(氯)，故Y为O元素、Z为N元素；X、Q均有+1价，二者均处于第ⅠA族，其中X的原子半径小于Y(氧)，故X为H元素，R有+2价，其处于第ⅡA族，原子半径：M(氯)<Q<R，可推知Q为Na、R为Ca。Na的金属性弱于Ca，故D错误。13.(12分)下表为元素周期表的一部分。请回答下列问题：(1)⑦⑧⑨三种元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是(填化学式)。

(2)②⑤⑨三种元素的简单离子半径由大到小排序为(填离子符号)。

(3)元素④和⑥的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为。

(4)从原子结构的角度分析④与⑤的金属性强弱：

。

(5)②、⑦的简单气态氢化物中较稳定的是

(填化学式)，判断依据是

。

答案(1)HClO4(2)Cl->N3->Mg2+(3)OH-+Al(OH)3=[Al(OH)4]-(4)Na原子半径比Mg大，Na的核电荷数比Mg小，Na原子核对最外层电子的吸引力较弱，更易失电子，故Na的金属性比Mg强(5)NH3N元素的非金属性比P元素强解析(1)元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强，P、S、Cl三种元素的非金属性依次增强，故三种元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HClO4。(2)N3-、Mg2+具有相同的电子层结构，Mg2+的核电荷数更大，原子核对核外电子吸引更强，故离子半径：N3->Mg2+，Cl-比N3-多一个电子层，则离子半径：Cl->N3-，故离子半径由大到小的顺序为Cl->N3->Mg2+。(3)元素④和⑥的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Al(OH)3，二者反应生成Na[Al(OH)4]，反应的离子方程式为OH-+Al(OH)3=[Al(OH)4]-。(5)元素非金属性越强，则相应的简单气态氢化物越稳定，非金属性：N>P，则简单气态氢化物中较稳定的是NH14.(14分)(2025·山东济宁兖矿一中期末)Ⅰ.《自然》杂志曾报道我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄的研究结果，这种测量方法叫“铝铍测年法”。完成下列填空：(1)10Be和9Be(填字母，下同)。

a.是同一种原子b.具有相同的中子数c.具有相同的化学性质d.互为同位素(2)研究表明28Al可以衰变为26Mg，下列可以比较这两种元素金属性强弱的方法是。

a.比较Mg(OH)2与Al(OH)3的碱性强弱b.比较这两种元素的最高正化合价c.将打磨过的表面积相同的镁片和铝片分别和100℃热水作用，并滴入酚酞溶液d.比较这两种金属的硬度和熔点Ⅱ.下表列出了①~⑩10种元素在周期表中的位置。(3)上述元素中，非金属性最强的是(填元素符号，下同)，③④⑤三种元素的原子半径由大到小的顺序是。

(4)上述元素的最高价氧化物对应的水化物中碱性最强的是(填化学式)。

(5)元素⑦的简单氢化物的化学式为，其最高价氧化物对应的水化物的化学式为。

答案(1)cd(2)ac(3)ClMg>Al>C(4)KOH(5)PH3H3PO4解析Ⅰ.(1)10Be和9Be是同一元素的两种原子，a错误；根据质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)可知，10Be和9Be具有的中子数分别为6和5，b错误；10Be和9Be在周期表中的位置相同，故具有相同的化学性质，c正确；10Be和9Be是具有相同质子数而不同中子数的同一元素的不同原子，互为同位素，d正确。(2)Mg(OH)2与Al(OH)3分别是Mg和Al的最高价氧化物对应的水化物，比较Mg(OH)2与Al(OH)3的碱性强弱可以比较Mg和Al的金属性的强弱，a正确；比较这两种元素的最高正化合价，只能说明它们原子的最外层电子数的多少，与金属性强弱无关，b错误；将打磨过的表面积相同的镁片和铝片分别和100℃热水作用，并滴入酚酞溶液，Mg与水反应比Al与水反应更剧烈，故可以说明Mg和Al的金属性的强弱，c正确；硬度和熔点属于物质的物理性质，不能用于比较金属性的强弱，d错误。Ⅱ.由①~⑩10种元素在周期表中的位置可推知①为Na，②为K，③为Mg，④为Al，⑤为C，⑥为N，⑦为P，⑧为Cl，⑨为Br，⑩为Ne。(3)非金属性最强的是Cl，同一周期从左往右原子半径逐渐减小，同一主族从上往下原子半径逐渐增大，故③④⑤三种元素的原子半径由大到小的顺序是Mg>Al>C。(4)上述元素的最高价氧化物对应的水化物中碱性最强的是KOH。15.(10分)随原子序数递增，八种短周期元素(分别用字母x、y、z、d、e、f、g、h表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图所示。(1)元素z在周期表中的位置是。h的离子结构示意图。

(2)元素d、e、f、g原子的简单离子半径由大到小的顺序为(