第1课时　元素性质的周期性变化规律

1/2第1课时元素性质的周期性变化规律学习目标1.认识同周期元素的核外电子排布、主要化合价、原子半径等性质的周期性变化规律。2.以第三周期元素为例，掌握同周期主族元素金属性和非金属性的递变规律。知识点一核外电子排布、原子半径和主要化合价的变化1.核外电子排布的变化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1～211→223～1021→8811～1831→88结论：随着原子序数的递增，元素原子的核外电子排布呈现周期性变化2.原子半径的变化规律3～10号元素LiBeBCNOFNe原子半径/nm0.1520.0890.0820.0770.0750.0740.071—11～18号元素NaMgAlSiPSClAr原子半径/nm0.1860.1600.1430.1170.1100.1020.099—变化趋势同周期内自左至右逐渐减小结论：随着原子序数的递增，元素原子的半径呈现周期性变化3.元素主要化合价的变化规律原子序数主要化合价的变化1～2＋1→03～10＋1→＋5－4→－1→011～18＋1→＋7－4→－1→0结论：随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性变化注意：F没有正价，O没有最高正价，O通常表现为－2、－1价，F通常为－1价。4.结论：随着原子序数的递增，元素原子的核外电子排布、原子半径和化合价都呈现周期性的变化。1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）第二周期元素从左至右，最高正价从＋1价递增到＋7价。（×）（2）第三周期的主族元素中，原子半径最大的是Cl。（×）（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。（×）2.对于随原子序数依次增大的11～17号元素，下列说法中错误的是（）A.电子层数逐渐增多B.原子半径逐渐减小C.最高正化合价逐渐增大D.最外层电子数越来越多解析：A在元素周期表中同一周期的元素电子层数相同，A错误；同一周期的元素从左到右原子半径依次减小，B正确；同周期元素自左向右原子最外层电子数逐渐增大，则最高正化合价逐渐增大，C正确；最外层电子数从1→7，越来越多，D正确。3.判断下列粒子半径大小（填“＞”或“＜”表示）。（1）Cl＜Br，S＜Si＜Al。（2）O2－＞F－＞Na＋＞Mg2＋。（3）Cl－＞Cl，Mg＞Mg2＋。（4）K＞Mg，S＞F。归纳总结粒子半径大小比较的方法注意：以上半径大小比较的规律，绝大多数情况下适合，有些情况下并不适用。如锂原子半径就大于氯原子，不适用于“原子的电子层数越多，原子半径就越大”这样的规律。知识点二同周期元素性质的递变1.实验探究（1）Na、Mg元素金属性强弱比较实验操作取一段镁条，除去表面的氧化膜，放到试管中。随后具体操作如图所示现象没有明显现象（镁表面仅有少量气泡）加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，溶液变为浅红色化学反应—Mg＋2H2O△Mg（OH）2＋结论结合Na与水的反应现象，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实验操作现象A中沉淀溶解B中沉淀溶解C中沉淀溶解D中沉淀不溶解离子方程式A中：Al（OH）3＋3H＋Al3＋＋3H2B中：Al（OH）3＋OH－[Al（OH）4]－C中：Mg（OH）2＋2H＋Mg2＋＋2H2D中：不反应结论Al（OH）3是两性氢氧化物，其碱性弱于Mg（OH）2（中强碱），更弱于NaOH（强碱），则金属性：Na＞Mg＞Al2.信息获取：非金属性的递变规律元素SiPSCl判断依据与氢气化合的难易高温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、Si元素SiPSCl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3.结论：在同一周期中，各元素的原子核外电子层数虽然相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。因此，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。元素的金属性和非金属性随着原子序数的递增而呈周期性的变化。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。1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）短周期元素中金属性最强的元素是Na。（√）（2）Al（OH）3是两性氢氧化物，与氨水、盐酸均可反应。（×）（3）由氯元素的非金属性比硫强，可推得酸性：HCl＞H2S。（×）（4）由元素性质递变规律可知，氟元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性最强。（×）2.下列关于元素周期律的叙述中错误的是（）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减弱B.P、S、Cl最高正化合价依次升高，对应简单气态氢化物的稳定性依次增强C.原子序数大小关系为Na＜Al＜Si＜ClD.Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱解析：ANa、Mg、Al在同周期，从左向右金属性减弱，则单核离子的氧化性依次增强，A错误；P、S、Cl在同周期，最高正价分别为5、6、7，从左向右非金属性增强，则气态氢化物的稳定性增强，B正确；同周期从左向右原子序数逐渐增大，原子序数大小关系为Na＜Al＜Si＜Cl，C正确；金属性：Na＞Mg＞Al，则最高价氧化物对应的氢氧化物的碱性依次减弱，D正确。3.（2025·山西大同高一期末）下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是（）A.酸性：H2SO4＞H3PO4B.碱性：NaOH＞Mg（OH）2C.简单离子的还原性：S2－＞O2－D.热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3解析：D碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3，不能用元素周期律解释，D符合题意。归纳总结原子结构与元素性质的周期性变化项目同周期（从左至右）同主族（从上到下）金属单质与水或非氧化性酸置换出H2的难易程度易→难难→易最高价氧化物的水化物酸性逐渐增强逐渐减弱碱性逐渐减弱逐渐增强非金属气态氢化物形成的难易程度难→易易→难稳定性逐渐增强逐渐减弱气态氢化物或阴离子的还原性逐渐减弱逐渐增强元素金属性逐渐减弱逐渐增强元素非金属性逐渐增强逐渐减弱4.下列说法正确的是（）A.铊（Tl）与铝同主族，其单质既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应B.铝溶解在NaOH溶液中：2Al＋4OH－2[Al（OH）4]－＋H2C.金属铝表面有致密的氧化膜，铝制餐具可用于蒸煮酸性或碱性食物D.氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液的反应：OH－＋Al（OH）3[Al（OH）4]解析：D铊（Tl）与铝同主族，铊的金属性强于铝，其单质只能与盐酸反应，不能与NaOH溶液反应，A错误；铝溶解在NaOH溶液中发生的反应为2Al＋6H2O＋2OH－2[Al（OH）4]－＋3H2↑，B错误；金属铝表面有致密的氧化膜，但氧化铝是两性氧化物，故铝制餐具不能用于蒸煮酸性或碱性食物，C1.下列元素原子的原子半径最小的是（）A.PB.SC.Al D.Mg解析：B四种元素位于同一周期，同周期元素自左向右原子半径逐渐减小，则原子半径为Mg＞Al＞P＞S，选B项。2.下列元素相比，金属性最强的是（）A.K B.NaC.Li D.Al解析：ANa、Al均在第三周期，金属性Na强于Al，Li、Na、K同主族，金属性：K＞Na＞Li，则四种元素中金属性最强的是K。3.（鲁科版习题）下列关于元素性质或原子结构递变情况的叙述中，错误的是（）A.Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多B.P、S、Cl元素的最高正化合价依次升高C.N、O、F原子的半径依次增大D.Na、K、Rb原子核外的电子层数依次增多解析：CA项，Li、Be、B位于同一周期，从左到右其原子的最外层电子依次增多，正确；B项，P、S、Cl位于同一周期，从左到右其元素的最高正化合价依次升高，正确；C项，N、O、F位于同一周期，其原子半径依次减小，错误；D项，Na、K、Rb位于同一主族，从上到下其原子核外的电子层数依次增多，正确。4.（2025·江苏江阴长泾中学期末）下列各组物质的性质比较，正确的是（）A.氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2B.原子半径：r（S）＞r（P）＞r（Na）C.碱性：NaOH＞Mg（OH）2＞Ca（OH）2D.酸性：HClO4＞H3PO4＞H2SO4解析：A同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，则原子半径：r（Na）＞r（P）＞r（S），B错误；金属性：Ca＞Na＞Mg，最高价氧化物对应水化物的碱性：Ca（OH）2＞NaOH＞Mg（OH）2，C错误；非金属性：Cl＞S＞P，则酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4，D错误。5.（苏教版改编题）依据原子结构与元素周期表的知识，回答下列问题。（1）比较原子半径大小：硫原子与氧原子S＞O、硫原子与磷原子S＜P。（2）比较下列物质的酸性强弱：硝酸（HNO3）与磷酸（H3PO4）HNO3＞H3PO4、硫酸（H2SO4）与高氯酸（HClO4）H2SO4＜HClO4。（3）比较硫与氢气、氯气与氢气反应的剧烈程度Cl2＞S。解析：（1）同主族元素，从上到下，核外电子层数增多，原子半径增大；同周期元素，从左至右，原子序数增大，原子半径减小，原子半径：S＞O，S＜P。（2）非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，同主族元素，从上到下，非金属性减弱；同周期元素，从左至右，非金属性增强，非金属性：N＞P，S＜Cl，故酸性：HNO3＞H3PO4，H2SO4＜HClO4。（3）非金属性越强，其单质与氢气越容易化合，反应越剧烈，故硫与氢气、氯气与氢气反应的剧烈程度：Cl2＞S。题组一核外电子排布、原子半径和主要化合价的变化1.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解析：C主族元素的原子半径随原子序数的递增呈周期性变化，A错误；氯原子比锂原子多一个电子层，但原子半径：r（Li）＞r（Cl），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，C正确；F是最活泼的非金属元素，它只有负化合价，没有正化合价，D错误。2.（鲁科版改编题）下列各选项中，微粒按原子或离子半径由大到小的顺序排列的是（）①O、Cl、S、P②K＋、Al3＋、Ca2＋、Ba2＋③Rb、K、Na、Li④K＋、Mg2＋、Al3＋、H＋A.①② B.②③C.③④ D.①④解析：C①半径：O＜Cl＜S＜P；②半径：Al3＋＜Ca2＋＜K＋＜Ba2＋；③Rb、K、Na、Li位于同一主族，原子半径：Rb＞K＞Na＞Li；④半径：K＋＞Mg2＋＞Al3＋＞H＋，③④符合题意。3.下列微粒半径大小关系正确的是（）A.F＞Cl＞Br＞IB.Na＜Mg＜Al＜Si＜P＜S＜ClC.Na＜Na＋、Cl＜Cl－D.O2－＞F－＞Na＋＞Mg2＋＞Al3＋解析：D同主族元素，从上到下原子半径依次增大，则原子半径由大到小的顺序为I、Br、Cl、F，A错误；同周期元素，从左至右，原子半径依次减小，原子半径由大到小顺序为Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl，B错误；同种元素的微粒，核外电子数越多，半径越大，钠原子半径大于钠离子，C错误；电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径由大到小的顺序为氧离子、氟离子、钠离子、镁离子、铝离子，D正确。4.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2m－n（用含m、n的代数式表示）；若X为S原子，则m＝4，其氢化物的化学式为H2S。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；若X为S原子，则为＋6价。根据化合价代数和为0的原则，计算可知n＝2，m＝4；S的最低价为－2价，则氢化物化学式为H2S。题组二同周期元素性质的递变5.同周期元素性质存在着一定的递变规律，对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是（）A.碱性：NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3B.原子半径：Na＜Mg＜AlC.离子的氧化性：Na＋＞Mg2＋＞Al3＋D.单质的还原性：Na＜Mg＜Al解析：A金属性：Na＞Mg＞Al，则碱性：NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3，A正确；同周期原子半径从左到右逐渐减小，则原子半径：Na＞Mg＞Al，B错误；金属的还原性越强，对应离子的氧化性越弱，则离子的氧化性：Na＋＜Mg2＋＜Al3＋，C错误；金属性：Na＞Mg＞Al，则单质的还原性：Na＞Mg＞Al，D错误。6.溴与砷同周期，以下大小关系正确的是（）A.非金属性：N＜AsB.稳定性：NH3＞AsH3C.酸性：H3AsO4＞HBrO4D.还原性：Br－＞As3－解析：B同主族元素从上而下非金属性逐渐减弱，则非金属性：N＞As，A错误；非金属性：N＞As，则气态氢化物的稳定性：NH3＞AsH3，B正确；非金属性：Br＞As，则最高价氧化物对应水化物的酸性：HBrO4＞H3AsO4，C错误；非金属性：Br＞As，即单质的氧化性：Br2＞As，则还原性：As3－＞Br－，D错误。7.下列关于物质性质的比较，正确的是（）A.酸性：HClO＞H2SO4＞H3PO4B.离子半径：Al3＋＞Na＋＞O2－C.碱性：KOH＞NaOH＞LiOHD.非金属性：N＞O＞F解析：C非金属性：Cl＞S＞P，酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4，HClO不是最高价含氧酸，A错误；电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，故离子半径：Al3＋＜Na＋＜O2－，B错误；金属性：K＞Na＞Li，碱性：KOH＞NaOH＞LiOH，C正确；同周期从左到右非金属性逐渐增强，非金属性：F＞O＞N，D错误。8.（2025·云南玉溪高一期末）“金字塔”式元素周期表（部分）如图所示，图中标有几种元素的位置。下列有关说法错误的是（）A.d位于元素周期表的第三周期第ⅥA族B.灰色部分完全由金属元素构成C.最高价氧化物的水化物碱性：e＞cD.原子半径：r（b）＞r（a）解析：D金字塔式元素周期表，第一行为第一周期元素，第二行为第二周期元素，依此类推，同行自左而右顺序与原周期表相同，则a为C，b为O，c为Mg，d为S，e为K。同周期从左到右，原子半径逐渐减小，故r（O）＜r（C），D错误。9.下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是（）A.碱性：NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3B.酸性：HClO4＞H2SO3＞H2SiO3C.热稳定性：H2O＞H2S＞PH3D.还原性：I－＞Br－＞Cl－＞F－解析：B非金属性：Cl＞S＞Si，由于S元素最高价含氧酸是H2SO4，不是H2SO3，不能根据元素周期律判断酸性：HClO4＞H2SO3＞H2SiO3，B错误。10.短周期元素的离子aW2＋、bX＋、cY2－、dZ－具有相同的电子层结构，下列推断正确的是（）A.原子半径：W＞X＞Z＞YB.热稳定性：H2Y＞HZC.离子半径：W2＋＞Y2－D.碱性：XOH＞W（OH）2解析：D核外电子排布相同，根据所带电荷数可确定短周期元素W、X、Y、Z分别为Mg、Na、O、F。A错，原子半径的大小顺序为Na＞Mg＞O＞F，即X＞W＞Y＞Z。B错，非金属性：F＞O，稳定性：HF＞H2O，即HZ＞H2Y。C错，电子层结构相同的离子，核电荷数越大半径越小，故离子半径：Mg2＋＜O2－，即W2＋＜Y2－。11.已知X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。下列有关这四种元素的性质的描述中错误的是（）A.与水反应，X比Y剧烈B.与H2化合，W单质比Z单质容易C.X形成的碱比Y形成的碱的碱性强D.W的最高价含氧酸比Z的最高价含氧酸的酸性强解析：D由表中相对位置可知，X、Y为金属，且X比Y活泼，A、C正确；Z、W为非金属，且非金属性：Z＜W，B正确；W是F，没有含氧酸，D错误。12.根据元素周期律的变化规律，下列比较和结论均正确的是（）A.同周期原子最外层电子数：Al＞Mg＞Na，则碱性：Al（OH）3＞Mg（OH）2＞NaOHB.同主族非金属性：O＞S，则简单氢化物的酸性：H2O＞H2SC.同周期非金属性：F＞O，则氟气通入水中能发生反应：2F2＋2H2O4HF＋OD.同周期非金属性：Cl＞S，则能发生反应：Na2SO3＋2HCl2NaCl＋SO2↑＋H2解析：C金属性：Na＞Mg＞Al，因此碱性：NaOH＞Mg（OH）2＞Al（OH）3，A错误；气态氢化物的稳定性：H2O＞H2S，非金属性与简单氢化物的酸性无关，B错误；同周期非金属性：F＞O，即单质的氧化性：F2＞O2，因此F2可以从水中置换出O2，C正确；反应中生成的H2SO3不是硫元素的最高价含氧酸，HCl也不是氯元素的最高价含氧酸，所以Na2SO3＋2HCl2NaCl＋SO2↑＋H2O不能用非金属性：Cl＞S解释，D13.（2025·贵州遵义高一期末）某种食品添加剂含有短周期元素A、B、C、D、E，其最高正化合价或最低负化合价与原子序数的关系如图所示。以下说法错误的是（）A.简单氢化物的稳定性E小于BB.C是短周期中原子半径最大的原子C.D的最高价氧化物的水化物为强碱D.D与A形成的化合物能与NaOH溶液反应解析：C短周期元素A、B、C、D、E中，E的最高价为＋6价，A的最低价为－2价，则E为S元素、A为O元素；C的最高价为＋1价，其原子序数大于O，则C为Na元素；B的最低价为－1价，其原子序数大于S，则B为Cl元素；D的最高价为＋3价，其原子序数大于Na，则D为Al元素。元素的非金属性：S＜Cl，所以简单氢化物的稳定性：H2S＜HCl，A正确；Na原子是短周期中原子半径最大的原子，B正确；D是Al，其最高价氧化物对应的水化物Al（OH）3是两性氢氧化物，不属于强碱，C错误；Al2O3是两性氧化物，能够与强酸、强碱发生反应，D正确。14.已知随原子序数的递增，8种短周期元素（用字母表示）原子半径的相对大小、最高正化合价或最低负化合价的变化如下图所示。回答下列问题：（1）z元素位于周期表中的第二周期第ⅤA族。（2）d、g的简单离子的半径大小（用化学式表示，下同）：S2－＞O2－；g、h的最高价氧化物的水化物的酸性强弱顺序：HClO4＞H2SO4。（3）写出e2d2与x2d反应的化学方程式：2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑（4）e与f相比，金属性较强的是Na（用元素符号表示），下列事实能证明这一结论的是BC（填字母）。A.e单质的熔点比f单质的低，e单质的硬度也比f单质的小B.e单质与冷水反应迅速，而f单质与冷水几乎不反应C.e的最高价氧化物的水化物是强碱，而f的最高价氧化物的水化物具有两性解析：d和g的最低负价均为－2价，则二者均为第ⅥA族元素，g的原子序数较大，则g为S元素，d为O元素；x和e的最高正价均为＋1价，则二者均为第ⅠA族元素，x的原子半径小于O，则x为H元素，e的原子半径大于S，则e为Na元素；y最高正价为＋4价，原子序数小于O，则y为C元素；z的最高正价为＋5价，原子序数小于O，则z为N元素；f的最高正价为＋3价，原子序数大于Na，则f为Al元素；h的最低负价为－1价，原子序数大于S，则h为Cl元素。（4）单质的熔、沸点及硬度不能作为判断金属性强弱的依据，A错误；Na可以和冷水反应，Al与冷水几乎不反应，说明Na的活泼性更强，则Na的金属性更强，B正确；元素的金属性越强，则其最高价氧化物的水化物的碱性越强，即碱性：NaOH＞Al（OH）3，可以说明金属性：Na＞Al，C正确。15.元素周期表有很多种表达形式，教材使用的是长式周期表，元素周期表的一部分如图所示。BCNOAlSiPSGaGeAsSe请回答下列问题：（1）N、O、Al的简单离子半径由大到小的顺序是N3－＞O2－＞