5.1.1 元素周期律學(xué)案2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊(cè)

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1專題5微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性第一單元元素周期律和元素周期表第一課時(shí)元素周期律【課程標(biāo)準(zhǔn)要求】1.通過分析1～18號(hào)元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價(jià)的變化，總結(jié)出它們的遞變規(guī)律，并由此認(rèn)識(shí)元素周期律。2.初步了解元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。一、原子結(jié)構(gòu)的周期性變化1.原子序數(shù)(1)概念：按核電荷數(shù)由小到大的順序給元素編號(hào)，這種編號(hào)叫做原子序數(shù)。(2)數(shù)量關(guān)系：原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＝核電荷數(shù)。2.原子結(jié)構(gòu)變化規(guī)律(1)原子最外層電子排布的規(guī)律性變化由圖可以看出：從3～18號(hào)元素隨著原子序數(shù)的遞增，最外電子層上的電子數(shù)重復(fù)出現(xiàn)從1遞增到8的變化，說明元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化。(2)元素原子半徑的變化規(guī)律教材P115表5－1原子半徑數(shù)據(jù)表明：3～9號(hào)元素、11～17號(hào)元素原子半徑隨著核電荷數(shù)的遞增都逐漸減小。隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑(稀有氣體除外)呈現(xiàn)周期性變化?！疚⒆詼y】1.判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)隨著原子序數(shù)的遞增，最外層電子排布均呈現(xiàn)由1個(gè)電子遞增至8個(gè)電子的周期性變化(×)(2)原子序數(shù)越大，原子半徑一定越小(×)(3)最外層電子數(shù)：Na<Al，原子半徑：Na<Al(×)二、元素周期律1.元素主要化合價(jià)的變化規(guī)律(1)元素的最高正化合價(jià)＝原子最外層電子數(shù)(O、F除外)；元素的最低負(fù)化合價(jià)＝原子最外層電子數(shù)－8。(2)隨著元素核電荷數(shù)的遞增，元素的主要化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化。①隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高正化合價(jià)由＋1遞增到＋7(O、F除外)，②元素的最低負(fù)化合價(jià)由－4遞增到－1。2.11～17號(hào)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律(1)鈉、鎂、鋁性質(zhì)的比較單質(zhì)單質(zhì)與水(或酸)的反應(yīng)現(xiàn)象化學(xué)方程式最高價(jià)氧化物水化物的堿性強(qiáng)弱Na與冷水劇烈反應(yīng)，放出氫氣2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑NaOH強(qiáng)堿Mg與冷水反應(yīng)緩慢，與沸水迅速反應(yīng)，放出氫氣；與酸劇烈反應(yīng)，放出氫氣Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)2＋H2↑；Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑Mg(OH)2中強(qiáng)堿Al與酸迅速反應(yīng)，放出氫氣2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑Al(OH)3兩性氫氧化物結(jié)論：①金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镹a＞Mg＞Al；②隨著核電荷數(shù)減小，與水(酸)反應(yīng)越來越容易，氫氧化物的堿性越來越強(qiáng)(2)硅、磷、硫、氯非金屬性的遞變規(guī)律單質(zhì)SiPSCl單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的條件高溫磷蒸氣與氫氣能反應(yīng)加熱光照或點(diǎn)燃發(fā)生爆炸氣態(tài)氫化物的化學(xué)式與熱穩(wěn)定性SiH4不穩(wěn)定PH3不穩(wěn)定H2S受熱分解HCl穩(wěn)定最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式與酸性強(qiáng)弱H2SiO3弱酸H3PO4中強(qiáng)酸H2SO4強(qiáng)酸HClO4酸性更強(qiáng)(3)探究Al(OH)3的兩性①制備Al(OH)3的反應(yīng)的化學(xué)方程式是AlCl3＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4Cl，離子方程式是Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②Al(OH)3與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。Al(OH)3與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。結(jié)論：Al(OH)3是兩性氫氧化物，鋁雖是金屬，但已表現(xiàn)出一定的非金屬性。(4)11～17號(hào)元素性質(zhì)遞變規(guī)律3.元素周期律(1)含義：元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。(2)實(shí)質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性變化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(jié)果?！疚⒆詼y】2.判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)在化合物中金屬元素只顯正化合價(jià)，非金屬元素只顯負(fù)化合價(jià)(×)(2)金屬性、非金屬性強(qiáng)弱從根本上取決于其原子核外電子的排布情況(√)(3)最外層電子數(shù)為7的原子，最高正價(jià)為＋7(×)(4)元素的原子得電子越多，非金屬性越強(qiáng)；失電子越多，金屬性越強(qiáng)(×)(5)元素的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸性越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)；元素的氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)(×)一、元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱的判斷1.元素的金屬性和非金屬性(1)金屬性：元素原子失去電子的能力，金屬性越強(qiáng)，越易失電子。(2)非金屬性：元素原子得到電子的能力，非金屬性越強(qiáng)，越易得電子。2.元素金屬性強(qiáng)弱的判斷方法金屬性的強(qiáng)弱只與元素失電子的能力有關(guān)，與失電子的數(shù)目無關(guān)。(1)金屬元素的單質(zhì)與水或酸置換出氫氣的反應(yīng)越容易進(jìn)行，則其金屬性越強(qiáng)。(2)元素的最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)，則其金屬性越強(qiáng)。(3)金屬元素的單質(zhì)與鹽在水溶液中進(jìn)行置換反應(yīng)，若A置換出B，則A的金屬性強(qiáng)于B的金屬性。(4)在金屬活動(dòng)性順序表中，前面的金屬性強(qiáng)于后面的。(5)金屬陽離子的氧化性越強(qiáng)，則其單質(zhì)的還原性越弱，元素的金屬性越弱(注：Fe的陽離子僅指Fe2＋)。3.元素非金屬性強(qiáng)弱的判斷方法非金屬性的強(qiáng)弱只與元素得電子的能力有關(guān)，與得電子的數(shù)目無關(guān)。(1)非金屬元素的單質(zhì)與氫氣化合生成氣態(tài)氫化物的反應(yīng)越容易進(jìn)行，則其非金屬性越強(qiáng)。(2)非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)，則元素的非金屬性越強(qiáng)。(3)元素的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)，則其非金屬性越強(qiáng)。(4)非金屬元素的單質(zhì)與鹽在水溶液中進(jìn)行置換反應(yīng)，若A置換出B，并且A體現(xiàn)出氧化性，則A的非金屬性強(qiáng)于B。(5)非金屬陰離子的還原性越強(qiáng)，則其單質(zhì)的氧化性越弱，元素的非金屬性越弱。1.(2022·江蘇無錫高一期末)下列事實(shí)不能用元素周期律解釋的是()A.堿性：NaOH>LiOHB.酸性：HCl>H2CO3C.原子半徑：S＞OD.熱穩(wěn)定性：HCl＞H2S答案B解析鈉的金屬性強(qiáng)于鋰，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性NaOH強(qiáng)于LiOH，能用元素周期律解釋，A不符合題意；HCl不是氯元素的最高價(jià)氧化物的水化物，不能用元素周期律解釋酸性：HCl>H2CO3，B符合題意；電子層數(shù)多的元素的原子半徑大，故原子半徑：S＞O，能用元素周期律解釋，C不符合題意；Cl的非金屬性比S強(qiáng)，故熱穩(wěn)定性：HCl＞H2S，能用元素周期律解釋，D不符合題意。2.(2021·福建泰寧期中)下列不能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)的事實(shí)是()①HCl比H2S穩(wěn)定②HCl和H2S的水溶液前者的酸性強(qiáng)③HClO4酸性比H2SO3強(qiáng)④Cl2能與H2S反應(yīng)生成S⑤Cl原子能得1個(gè)電子變成穩(wěn)定離子而S原子能得兩個(gè)電子形成穩(wěn)定離子⑥Cl2與Fe反應(yīng)生成FeCl3，S與Fe反應(yīng)生成FeSA.②⑤B.①②C.①②④D.②③⑤答案D解析①元素的非金屬性越強(qiáng)，氫化物越穩(wěn)定，則HCl比H2S穩(wěn)定能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)；②氫化物水溶液的酸性與元素的非金屬性強(qiáng)弱無關(guān)，則HCl和H2S的水溶液前者的酸性強(qiáng)不能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)；③元素的非金屬性越強(qiáng)，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，則HClO4酸性比H2SO3強(qiáng)不能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)；④非金屬單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，元素的非金屬性越強(qiáng)，Cl2能與H2S反應(yīng)生成S說明Cl2的氧化性強(qiáng)于S，能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)；⑤元素的非金屬性強(qiáng)弱，與得失電子數(shù)目的多少無關(guān)，與得失的難易有關(guān)，則Cl原子能得1個(gè)電子變成穩(wěn)定離子而S原子能得兩個(gè)電子形成穩(wěn)定離子不能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)；⑥非金屬單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，元素的非金屬性越強(qiáng)，Cl2與Fe反應(yīng)生成FeCl3，S與Fe反應(yīng)生成FeS說明Cl2的氧化性強(qiáng)于S，能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)；②③⑤不能說明氯的非金屬性比硫強(qiáng)。3.(2021·江蘇常州高一期中)將甲、乙兩種金屬的性質(zhì)相比較，已知①甲跟H2O反應(yīng)比乙與H2O反應(yīng)劇烈；②甲單質(zhì)能從乙的鹽溶液中置換出單質(zhì)乙；③甲的最高價(jià)氧化物的水化物堿性比乙的最高價(jià)氧化物的水化物堿性強(qiáng)；④與某非金屬反應(yīng)時(shí)甲原子失電子數(shù)目比乙的多；⑤甲單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)比乙的低。能說明甲的金屬性比乙強(qiáng)的是()A.①④B.③⑤C.①②③D.①②③④⑤答案C解析①甲跟水反應(yīng)比乙與水反應(yīng)劇烈，說明甲的金屬性比乙強(qiáng)，故①正確；②甲單質(zhì)能從乙的鹽溶液中置換出單質(zhì)乙，說明甲的金屬性比乙強(qiáng)，故②正確；③金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)，甲的最高價(jià)氧化物的水化物堿性比乙的最高價(jià)氧化物的水化物堿性強(qiáng)，說明甲的金屬性比乙強(qiáng)，故③正確；④金屬性強(qiáng)弱與失電子難易程度有關(guān)，與失電子多少無關(guān)，故④錯(cuò)誤；⑤金屬性強(qiáng)弱與失電子難易程度有關(guān)，與單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)無關(guān)，故⑤錯(cuò)誤。二、微粒半徑大小的比較查閱資料原子半徑的大小取決于兩個(gè)因素：一是電子層數(shù)，電子層數(shù)越多，原子半徑越大；二是核電荷數(shù)，電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，原子半徑越小。1.如何比較判斷H、Li、Na、K原子半徑的大??？理由是什么？提示：H、Li、Na、K原子最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)依次增多，故原子半徑依次增大。2.如何比較Na＋、Mg2＋、Al3＋半徑的大?。刻崾荆篘a＋、Mg2＋、Al3＋的電子層結(jié)構(gòu)相同，核外電子數(shù)相同，核電荷數(shù)逐漸增大，離子半徑逐漸減小。3.試比較S2－和Al3＋、Na＋、Mg2＋及O2－離子半徑的大小，并指出判斷依據(jù)。提示：S2－比O2－多一個(gè)電子層，則S2－半徑大于O2－，Na＋、Mg2＋、O2－的電子層結(jié)構(gòu)相同，Mg2＋的核電荷數(shù)比Na＋大，Na＋的核電荷數(shù)大于O2－，則離子半徑：S2－>O2－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。微粒半徑大小主要由電子層數(shù)、核電荷數(shù)和核外電子數(shù)決定。1.最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)越多，原子或離子半徑越大：r(Li)＜r(Na)；r(F)＜r(Cl);r(Li＋)＜r(Na＋)；r(O2－)＜r(S2－)。2.電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大，原子半徑越小。r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。3.核電荷數(shù)相同，核外電子數(shù)越多，微粒半徑越大。(1)r(陰離子)＞r(原子)：r(H－)＞r(H)；(2)r(原子)＞r(陽離子)：r(H)＞r(H＋)；(3)r(低價(jià)陽離子)＞r(高價(jià)陽離子)：r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。4.核外電子數(shù)相同，核電荷數(shù)越多，離子半徑越小。r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋);r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。微粒半徑比較“三看”——首先看層，層少半徑?。煌瑢涌春?，核大半徑小；同核看價(jià)，價(jià)高半徑小。4.已知下列原子的半徑：原子NSOSi半徑r/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.1.10×10－10mB.0.80×10－10mC.1.20×10－10mD.0.70×10－10m答案A解析磷原子的半徑應(yīng)在Si和S之間。5.下列微粒半徑大小比較正確的是()A.Na＋<Mg2＋<Al3＋<O2－B.S2－>Cl－>Na＋>Al3＋C.Na<Mg<Al<SiD.Cs<Rb<K<Na答案B解析四種離子核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，應(yīng)為O2－>Na＋>Mg2＋>Al3＋，A錯(cuò)誤；S2－和Cl－，Na＋和Al3＋的核外電子排布分別相同，電子層數(shù)相同，微粒半徑大小決定于核電荷數(shù)，S2－和Cl－比Na＋和Al3＋多一個(gè)電子層，微粒半徑顯然是前者大，B正確；電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，應(yīng)為Na>Mg>Al>Si，C錯(cuò)誤；從Na→Cs電子層數(shù)越多，原子半徑越大，應(yīng)為Cs>Rb>K>Na，D錯(cuò)誤。6.(2021·福建泉州高一期中)已知短周期元素的離子aA＋、bB2＋、cC2－、dD－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)；則下列敘述正確的是()A.質(zhì)子數(shù)：a>b>d>cB.金屬性：A>B>D>CC.離子半徑：C2－>D－>B2＋>A＋D.原子半徑：A>B>C>D答案D解析短周期元素的離子aA＋、bB2＋、cC2－、dD－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則核外電子數(shù)相等，所以有：a－1＝b－2＝c＋2＝d＋1，C、D為非金屬，應(yīng)處于第二周期，故C為O元素，D為F元素，A、B為金屬應(yīng)處于第三周期，A為Na元素，B為Mg元素。a－1＝b－2＝c＋2＝d＋1，質(zhì)子數(shù)：b>a>d>c,A錯(cuò)誤；金屬性：Na>Mg，非金屬性：O<F，B錯(cuò)誤；電子層數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)越多半徑越小，離子半徑：O2－>F－>Na＋>Mg2＋，C錯(cuò)誤；電子層數(shù)越多半徑越大，電子層數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)越多半徑越小，原子半徑：Na>Mg>O>F，D正確。1.元素的以下性質(zhì)，隨著原子序數(shù)遞增不呈現(xiàn)周期性變化的是()A.化合價(jià)B.原子半徑C.元素的金屬性和非金屬性D.相對(duì)原子質(zhì)量答案D解析根據(jù)元素周期律可知，元素的化合價(jià)、原子半徑及金屬性和非金屬性都隨著原子序數(shù)的遞增呈周期性變化，而相對(duì)原子質(zhì)量隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)增大的變化趨勢(shì)，絕不會(huì)出現(xiàn)周期性的變化。2.(2021·江蘇鹽城高一期末)下列遞變情況中，正確的是()A.Na、Mg、Al原子最外層電子數(shù)依次減少B.P、S、Cl元素非金屬性依次減弱C.Al、Mg、Na的金屬性依次增強(qiáng)D.C、N、O元素最高正價(jià)依次增大答案C解析Na、Mg、Al電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)依次增多，Na、Mg、Al原子最外層電子數(shù)依次是1、2、3，A錯(cuò)誤；P、S、Cl元素非金屬性依次增強(qiáng)，B錯(cuò)誤；第三周期元素Al、Mg、Na的金屬性依次增強(qiáng)，C正確；C元素的最高正價(jià)是＋4、N元素的最高正價(jià)是＋5、O元素沒有最高正價(jià)，不是＋6，D錯(cuò)誤。3.11～17號(hào)元素中有X、Y、Z三種元素，已知其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱順序是HXO4>H2YO4>H3ZO4，則下列說法正確的是()A.原子半徑：X>Y>ZB.非金屬性：X>Y>ZC.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：X<Y<ZD.原子序數(shù)：X<Y<Z答案B解析HXO4、H2YO4、H3ZO4中X、Y、Z的化合價(jià)分別為＋7、＋6、＋5，而三種元素又處于11～17號(hào)元素中，所以按Z、Y、X從左向右排列，原子半徑依次減小，非金屬性依次增強(qiáng)，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)，原子序數(shù)依次增大。4.下列4種微粒中，半徑按由大到小的順序排列的是()A.①>②>③>④B.③>④>①>②C.③>①>②>④D.①>②>④>③答案C解析①為S，②為Cl，③為S2－，④為F。①②電子層數(shù)相