高中化學(xué) 第一章 原子結(jié)構(gòu) 元素周期律 第二節(jié) 元素周期律和元素周期表 第1課時(shí) 元素周期律學(xué)案 魯科版必修第二冊(cè)-魯科版高一第二冊(cè)化學(xué)學(xué)案

第1課時(shí)元素周期律課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1.了解元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價(jià)的周期性變化，認(rèn)識(shí)元素周期律。2.了解元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。3.掌握微粒半徑大小比較的規(guī)律。宏觀辨識(shí)與微觀探析深化對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，建立原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)之間的關(guān)系。1．原子序數(shù)(1)概念：元素在元素周期表中的序號(hào)。(2)與其他量的關(guān)系原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝原子的核外電子數(shù)。2．1～18號(hào)元素性質(zhì)變化的規(guī)律性(1)最外層電子的排布規(guī)律原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)的最外層電子數(shù)1～211→223～1021→8811～1831→88結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化(2)原子半徑的變化規(guī)律原子序數(shù)原子半徑的變化3～90.152nm→0.064nm大→小(填“大”或“小”，下同)11～170.186nm→0.099nm大→小結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化(3)化合價(jià)的變化規(guī)律原子序數(shù)化合價(jià)的變化(常見(jiàn))1～2＋1(H)→0(He)3～10最高正價(jià)：＋1→＋5(O無(wú)最高正價(jià)、F無(wú)正價(jià))最低負(fù)價(jià)：－4→－1Ne：011～18最高正價(jià)：＋1→＋7最低負(fù)價(jià)：－4→－1Ar：0結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化3.元素周期律(1)概念：元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。(2)實(shí)質(zhì)：元素原子核外電子排布的周期性變化導(dǎo)致元素性質(zhì)的周期性變化。1．化合價(jià)與最外層電子數(shù)的關(guān)系(1)一般，元素最高正化合價(jià)＝最外層電子數(shù)(O、F除外)；最低負(fù)化合價(jià)＝最外層電子數(shù)－8；|最高正化合價(jià)|＋|最低負(fù)化合價(jià)|＝8。(2)常見(jiàn)元素化合價(jià)的特點(diǎn)①H元素：＋1、－1、0價(jià)，如H2O、NaH、H2。②F元素：－1、0價(jià)，如NaF、F2，氟元素?zé)o正價(jià)。③O元素：常見(jiàn)有－2、－1、0價(jià)，如CaO、Na2O2、O2，氧元素?zé)o最高正價(jià)。④金屬元素只有正價(jià)。⑤非金屬元素既有正價(jià)又有負(fù)價(jià)(F和稀有氣體元素除外)。(1)非金屬元素的最高正化合價(jià)等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(shù)，而它的負(fù)化合價(jià)則等于使原子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需得到的電子數(shù)。(2)稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在通常狀況下難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其元素的化合價(jià)看作0。2．微粒半徑大小的比較(1)電子層數(shù)相同時(shí)，最外層電子數(shù)越多，原子半徑越小。(2)最外層電子數(shù)相同時(shí)，電子層數(shù)越多，原子半徑越大。(3)同種元素的微粒半徑比較，核外電子數(shù)越多，微粒半徑越大。①陽(yáng)離子半徑小于相應(yīng)原子半徑，如r(Na＋)＜r(Na)。②陰離子半徑大于相應(yīng)原子半徑，如r(Cl－)＞r(Cl)。③不同價(jià)態(tài)的離子，價(jià)態(tài)越高，離子半徑越小，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。(4)電子層結(jié)構(gòu)相同的不同粒子，核電荷數(shù)越大，半徑越小，如r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。1．原子序數(shù)為3～9的元素，隨著核電荷數(shù)的遞增而逐漸增大的是()A．電子層數(shù) B．最外層電子數(shù)C．原子半徑 D．最高正化合價(jià)解析：選B。原子序數(shù)為3～9的元素，核外均為2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)依次從1遞增到7，原子半徑逐漸減小，而最高正化合價(jià)從＋1遞增到＋5(氧無(wú)最高正價(jià)、氟無(wú)正價(jià))。2．下列各組元素中，按最高化合價(jià)遞增順序排列的是()A．C、N、F B．Na、Mg、AlC．F、Cl、Br D．Cl、S、P解析：選B。由于F無(wú)正化合價(jià)，而Cl、Br最高化合價(jià)相同，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；Na、Mg、Al的最高化合價(jià)分別為＋1、＋2、＋3，Cl、S、P的最高化合價(jià)分別為＋7、＋6、＋5，故B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．元素X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，下列敘述一定正確的是()A．X、Y、Z原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)依次增大B．X、Y、Z的最高正化合價(jià)依次升高C．X、Y、Z原子的原子半徑依次增大D．X、Y、Z單質(zhì)的金屬活動(dòng)性依次增強(qiáng)解析：選A。元素的原子序數(shù)等于原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，A正確。X、Y、Z若是同一周期的元素(稀有氣體元素除外)，則原子序數(shù)依次增大，最外層電子數(shù)依次增多，最高正化合價(jià)依次升高(氧、氟除外)，否則不符合最高正化合價(jià)依次升高的規(guī)律，B不正確。X、Y、Z若是同一周期的元素(稀有氣體元素除外)，原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而減小，C不正確。X、Y、Z若是同一周期的元素，其單質(zhì)的金屬活動(dòng)性隨核電荷數(shù)的增大而減弱，D不正確。4．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，推測(cè)磷元素的原子半徑可能是()元素NSOSi原子半徑/10－10m0.701.060.661.17A.0.80×10－10m B．1.10×10－10mC．1.20×10－10m D．0.65×10－10m解析：選B。電子層數(shù)相同時(shí)，最外層電子數(shù)越多，原子半徑越??；最外層電子數(shù)相同時(shí)，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，故磷元素的原子半徑介于硅、硫原子半徑之間，B項(xiàng)正確。5．下列微粒半徑大小的比較中，正確的是()A．Na＋<Mg2＋<Al3＋<O2－B．S2－>Cl－>Na＋>Al3＋C．Na<Mg<Al<SD．Cs<Rb<K<Na解析：選B。四種離子核外電子數(shù)相同，隨著核電荷數(shù)的增多，離子半徑依次減小，即微粒半徑：Al3＋<Mg2＋<Na＋<O2－，A不正確；因S2－、Cl－比Na＋、Al3＋多一個(gè)電子層，則S2－、Cl－半徑比Na＋、Al3＋大，再根據(jù)“序小徑大”的規(guī)則，則微粒半徑：S2－>Cl－>Na＋>Al3＋，B正確；Na、Mg、Al、S的原子半徑依次減小，C不正確；Na、K、Rb、Cs最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)依次增多，原子半徑依次增大，D不正確。6．原子序數(shù)是元素在元素周期表中的序號(hào)，其數(shù)值等于該元素原子核內(nèi)的核電荷數(shù)(即質(zhì)子數(shù))或原子的核外電子數(shù)。今有A、B兩種元素，其原子序數(shù)分別為9和15。(1)寫出元素符號(hào)：A________，B________。(2)A元素原子核外有________個(gè)電子層，最外層有________個(gè)電子。(3)B元素最高正價(jià)為_(kāi)_______，最低負(fù)價(jià)為_(kāi)_______。(4)A、B元素原子半徑大小關(guān)系為r(A)________r(B)。解析：A元素為氟，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為；B元素為磷，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。由于氮原子電子層數(shù)與氟原子電子層數(shù)相同，原子序數(shù)N<F，故有r(N)>r(F)；又由于氮原子與磷原子最外層電子數(shù)相同，磷原子比氮原子多一個(gè)電子層，故有r(N)<r(P)，因此有r(P)>r(N)>r(F)。答案：(1)FP(2)27(3)＋5－3(4)<課堂小結(jié)合格考訓(xùn)練1．元素周期律的實(shí)質(zhì)是()A．相對(duì)原子質(zhì)量逐漸增大B．核電荷數(shù)逐漸增大C．元素原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化D．元素的化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化解析：選C。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，原子核外電子排布的周期性變化，決定了元素性質(zhì)的周期性變化，即為元素周期律的實(shí)質(zhì)。2．下列原子中半徑最大的是()A．Na B．ClC．Al D．F解析：選A。元素的原子核外電子層數(shù)越多，原子半徑越大；當(dāng)原子核外電子層數(shù)相同時(shí)，原子序數(shù)越小，原子半徑越大。由于F原子核外只有2個(gè)電子層，而Na、Cl、Al原子核外都有3個(gè)電子層，其中Na的原子序數(shù)最小，所以原子半徑最大的是Na，故選項(xiàng)A正確。3．某元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)多5個(gè)，該元素的最高正化合價(jià)為()A．＋5 B．＋6C．＋7 D．無(wú)最高正化合價(jià)解析：選D。據(jù)題意可知，該元素原子的核外電子排布為，為氟元素，無(wú)最高正化合價(jià)。4．結(jié)合元素周期律的知識(shí)分析下列說(shuō)法，其中正確的是()A．原子序數(shù)為15的元素的最高化合價(jià)為＋5B．隨著元素原子序數(shù)的遞增，原子最外層電子數(shù)總是從1到8重復(fù)出現(xiàn)C．隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的最高化合價(jià)總是從＋1到＋7，最低化合價(jià)總是從－7到－1重復(fù)出現(xiàn)D．B、C、N、O、F元素的最高正化合價(jià)依次增大解析：選A。原子序數(shù)為15的元素最外層電子數(shù)是5，所以其最高化合價(jià)是＋5；1、2號(hào)元素的最外層電子數(shù)是從1到2的變化；3～9號(hào)元素的化合價(jià)無(wú)＋6和＋7，金屬元素?zé)o負(fù)價(jià)；O無(wú)最高正價(jià)、F無(wú)正價(jià)。5．下列各元素性質(zhì)遞變情況中，錯(cuò)誤的是()A．Li、Be、B原子最外層電子數(shù)依次增多B．P、S、Cl元素最高正化合價(jià)依次增大C．N、O、F原子半徑依次增大D．P、S、Cl元素的最低負(fù)化合價(jià)依次為－3、－2、－1解析：選C。最外層電子數(shù)分別為1、2、3，故A對(duì)；最高正化合價(jià)分別為＋5、＋6、＋7，故B對(duì)；在電子層數(shù)相同的情況下，核電荷數(shù)越多，半徑越小，故C錯(cuò)；最低負(fù)化合價(jià)分別為－3、－2、－1，故D對(duì)。6．在原子序數(shù)為11～18的元素中：(1)原子半徑最小的是(不包括Ar)________(填元素符號(hào)，下同)；只有正化合價(jià)的是________；最高正化合價(jià)與最低負(fù)化合價(jià)絕對(duì)值之差為4的是________。(2)與冷水劇烈反應(yīng)生成H2的物質(zhì)是________(填物質(zhì)名稱)；與水反應(yīng)能生成具有漂白性物質(zhì)的是________(填物質(zhì)名稱)，反應(yīng)的離子方程式是____________________________。(3)化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定的物質(zhì)是____________(填化學(xué)式)。解析：(1)在11～18號(hào)原子中(不包括Ar)，半徑最小的是Cl；金屬元素Na、Mg、Al只有正化合價(jià)；S元素最高正化合價(jià)是＋6，最低負(fù)化合價(jià)是－2，絕對(duì)值之差是4。(2)金屬鈉與冷水劇烈反應(yīng)生成H2和NaOH；Cl2和水反應(yīng)生成HCl和HClO，其中HClO有漂白性。(3)稀有氣體元素Ar原子最外層有8個(gè)電子，是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，通常不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定。答案：(1)ClNa、Mg、AlS(2)鈉氯氣Cl2＋H2O=H＋＋Cl－＋HClO(3)Ar等級(jí)性測(cè)試1．某元素的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的代數(shù)和為4，則該元素原子的最外層電子數(shù)為()A．4 B．5C．6 D．7解析：選C。設(shè)該元素的最高正價(jià)為x，最低負(fù)價(jià)為y，則eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x＋y＝4,x＋|y|＝8))，解得x＝6，y＝－2，因此該原子的最外層電子數(shù)為6。2．元素X形成的離子與Ca2＋的核外電子排布相同，且X離子的半徑小于S2－的半徑，X元素可能為()A．Al B．PC．Ar D．K解析：選D。由題意可知，元素X形成的離子中K、L、M電子層上的電子數(shù)分別為2、8、8，與S2－的電子層結(jié)構(gòu)相同，對(duì)于電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，故X的核電荷數(shù)應(yīng)大于S的核電荷數(shù)，題中符合要求的元素是K，故D項(xiàng)正確。3．下圖表示1～18號(hào)元素原子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)隨核電荷數(shù)遞增的變化。該圖中縱坐標(biāo)表示()A．電子層數(shù) B．最外層電子數(shù)C．最高化合價(jià) D．原子半徑答案：B4．下列粒子半徑之比大于1的是()A.eq\f(r（Na＋）,r（Na）) B.eq\f(r（Mg）,r（Be）)C.eq\f(r（S）,r（P）) D.eq\f(r（Cl）,r（Cl－）)解析：選B。因?yàn)橥环N元素的陽(yáng)離子半徑比其原子半徑小，所以eq\f(r（Na＋）,r（Na）)<1，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)殡娮訉訑?shù)越多，原子半徑越大，所以r(Mg)>r(Be)，故二者之比大于1，故B選項(xiàng)正確；因?yàn)殡娮訉訑?shù)相同，核電荷數(shù)越大，原子半徑越小，所以r(S)<r(P)，故二者之比小于1，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)橥环N元素的陰離子半徑比其原子半徑大，所以eq\f(r（Cl）,r（Cl－）)<1，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。5．X元素的最高化合價(jià)和最低化合價(jià)的絕對(duì)值之差為6，Y元素原子的次外層電子數(shù)與X元素原子的次外層電子數(shù)均為8個(gè)，X、Y的離子具有相同的電子排布，X、Y形成的化合物可能是()A．MgF2 B．MgCl2C．CaCl2 D．CaBr2解析：選C。根據(jù)題意知X元素最高化合價(jià)與最低化合價(jià)的關(guān)系有eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(最高化合價(jià)－|最低化合價(jià)|＝6,最高化合價(jià)＋|最低化合價(jià)|＝8))，得最高化合價(jià)為＋7，X是最外層為7個(gè)電子，次外層為8個(gè)電子的元素，即氯元素。題中與Cl－具有相同電子排布的Y元素的離子可能為Ca2＋、K＋、S2－，則X、Y形成的化合物可能是CaCl2或KCl，C項(xiàng)符合題意。6．如圖是部分1～18號(hào)元素化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系圖，下列說(shuō)法正確的是()A．原子半徑：Z＞Y＞XB．離子半徑：Z＞Y＞XC．元素R的最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)的代數(shù)和為6D．Y和W的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物不能相互反應(yīng)解析：選C。根據(jù)隨原子序數(shù)遞增化合價(jià)變化特點(diǎn)分析知X為O，Y為Na，Z為Al，W為S，R為Cl。電子層數(shù)越多半徑越大，故O原子半徑最小，電子層數(shù)相同時(shí)，原子序數(shù)越大，半徑越小，則原子半徑：Na＞Al，即原子半徑：Na＞Al＞O，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Na、O、Al形成的離子核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，故離子半徑：O2－＞Na＋＞Al3＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl的最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)的代數(shù)和為6，C項(xiàng)正確；Na與S的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物分別為NaOH、H2SO4，兩者能相互反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．A元素的陰離子、B元素的陰離子和C元素的陽(yáng)離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)。已知A的原子序數(shù)大于B的原子序數(shù)。則A、B、C三種元素的離子半徑大小順序是()A．A＞B＞C B．B＞A＞CC．C＞A＞B D．C＞B＞A解析：選B。原子無(wú)論是得到電子形成陰離子，還是失去電子形成陽(yáng)離子，其核電荷數(shù)均不變。A元素的陰離子、B元素的陰離子和C元素的陽(yáng)離子的電子層結(jié)構(gòu)相同，A比B的原子序數(shù)大，則元素A、B、C的原子序數(shù)關(guān)系為C＞A＞B。電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，則A、B、C三種元素的離子半徑大小順序?yàn)锽＞A＞C。8．某元素R的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值之差為2，其氣態(tài)氫化物中含氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.8%，試推斷該元素是()A．N B．PC．S D．O解析：選B。由題意知，最高正價(jià)－|最低負(fù)價(jià)|＝2①，最高正價(jià)＋|最低負(fù)價(jià)|＝8②，將②式－①式得|最低負(fù)價(jià)|＝3，該元素的最低負(fù)價(jià)為－3。元素R的氣態(tài)氫化物的化學(xué)式是RH3，氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(3Ar（H）,Ar（R）＋3Ar（H）)×100%＝8.8%，則Ar(R)＝31，R是磷元素。9．圖中曲線表示1～18號(hào)部分元素的原子序數(shù)(按遞增順序連續(xù)排列)與常見(jiàn)最高化合價(jià)之間的關(guān)系，下列敘述不正確的是()A．①②形成的化合物的摩爾質(zhì)量可能是44g/molB．①③可以按原子個(gè)數(shù)比1∶1形成化合物C．②③形成的化合物能溶于稀鹽酸D．簡(jiǎn)單離子半徑大小為②＜③解析：選D。①的常見(jiàn)最高化合價(jià)為＋5價(jià)，②的常見(jiàn)最高化合價(jià)為0價(jià)，③的常見(jiàn)最高化合價(jià)為＋3價(jià)，結(jié)合原子序數(shù)知，①為N元素，②為O元素，③為Al元素。①②形成的化合物N2O的摩爾質(zhì)量是44g/mol，A正確；①③可以形成化合物AlN，原子個(gè)數(shù)比為1∶1，B正確；②③形成的化合物Al2O3能與稀鹽酸反應(yīng)，C正確；核外電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，則簡(jiǎn)單離子半徑大小為O2－＞Al3＋，D錯(cuò)誤。10．試比較下列微粒半徑的大小(填“＞”或“＜”)。(1)Na____Ca____K；(2)P____S____Cl；(3)Fe3＋____Fe2＋；(4)Cl－____Cl；(5)P3－____S2－____Cl－____Na＋____Mg2＋____Al3＋。答案：(1)＜＜(2)＞＞(3)＜(4)＞(5)＞＞＞＞＞11．(1)下表是部分前18號(hào)元素的原子半徑及主要化合價(jià)：元素代號(hào)LMQRT原子半徑/nm0.1300.1180.0900.1020.073主要化合價(jià)＋2＋3＋2＋6、－2－2①L元素的名稱是________，R元素的名稱是________。②L和M中失電子能力較強(qiáng)的是______________(寫元素符號(hào))。(2)某種融雪劑主要成分為XY2，X、Y均為前20號(hào)元素，其陽(yáng)離子和陰離子的電子層結(jié)構(gòu)相同，且1molXY2含有54mol電子。該融雪劑主要成分的