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 元素周期律學(xué)案 魯科版必修第二冊-魯科版高一第二冊化學(xué)學(xué)案

第1課時元素周期律課程標(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、主要化合價的周期性變化，認(rèn)識元素周期律。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。宏觀辨識與微觀探析深化對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，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。(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)化合價的變化規(guī)律原子序數(shù)化合價的變化(常見)1～2＋1(H)→0(He)3～10最高正價：＋1→＋5(O無最高正價、F無正價)最低負(fù)價：－4→－1Ne：011～18最高正價：＋1→＋7最低負(fù)價：－4→－1Ar：0結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的化合價呈現(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．化合價與最外層電子數(shù)的關(guān)系(1)一般，元素最高正化合價＝最外層電子數(shù)(O、F除外)；最低負(fù)化合價＝最外層電子數(shù)－8；|最高正化合價|＋|最低負(fù)化合價|＝8。(2)常見元素化合價的特點①H元素：＋1、－1、0價，如H2O、NaH、H2。②F元素：－1、0價，如NaF、F2，氟元素?zé)o正價。③O元素：常見有－2、－1、0價，如CaO、Na2O2、O2，氧元素?zé)o最高正價。④金屬元素只有正價。⑤非金屬元素既有正價又有負(fù)價(F和稀有氣體元素除外)。(1)非金屬元素的最高正化合價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)，其元素的化合價看作0。2．微粒半徑大小的比較(1)電子層數(shù)相同時，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，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不同價態(tài)的離子，價態(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．最高正化合價解析：選B。原子序數(shù)為3～9的元素，核外均為2個電子層，最外層電子數(shù)依次從1遞增到7，原子半徑逐漸減小，而最高正化合價從＋1遞增到＋5(氧無最高正價、氟無正價)。2．下列各組元素中，按最高化合價遞增順序排列的是()A．C、N、F B．Na、Mg、AlC．F、Cl、Br D．Cl、S、P解析：選B。由于F無正化合價，而Cl、Br最高化合價相同，故A、C項錯誤；Na、Mg、Al的最高化合價分別為＋1、＋2、＋3，Cl、S、P的最高化合價分別為＋7、＋6、＋5，故B項正確，D項錯誤。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，最高正化合價依次升高(氧、氟除外)，否則不符合最高正化合價依次升高的規(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，最外層電子數(shù)越多，原子半徑越??；最外層電子數(shù)相同時，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，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：A________，B________。(2)A元素原子核外有________個電子層，最外層有________個電子。(3)B元素最高正價為________，最低負(fù)價為________。(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．元素周期律的實質(zhì)是()A．相對原子質(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，原子序數(shù)越小，原子半徑越大。由于F原子核外只有2個電子層，而Na、Cl、Al原子核外都有3個電子層，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，該元素的最高正化合價為()A．＋5 B．＋6C．＋7 D．無最高正化合價解析：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，無最高正化合價。4．結(jié)合元素周期律的知識分析下列說法，其中正確的是()A．原子序數(shù)為15的元素的最高化合價為＋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，元素的最高化合價總是從＋1到＋7，最低化合價總是從－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，所以其最高化合價是＋5；1、2號元素的最外層電子數(shù)是從1到2的變化；3～9號元素的化合價無＋6和＋7，金屬元素?zé)o負(fù)價；O無最高正價、F無正價。5．下列各元素性質(zhì)遞變情況中，錯誤的是()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；最高正化合價分別為＋5、＋6、＋7，故B對；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；最低負(fù)化合價分別為－3、－2、－1，故D對。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，下同)；只有正化合價的是________；最高正化合價與最低負(fù)化合價絕對值之差為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；S元素最高正化合價是＋6，最低負(fù)化合價是－2，絕對值之差是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等級性測試1．某元素的最高正價與最低負(fù)價的代數(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)該元素的最高正價為x，最低負(fù)價為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項正確。3．下圖表示1～18號元素原子結(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 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。因為同一種元素的陽離子半徑比其原子半徑小，所以eq\f(r（Na＋）,r（Na）)<1，故A選項錯誤；因為電子層數(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選項正確；因為電子層數(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選項錯誤；因為同一種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選項錯誤。5．X元素的最高化合價和最低化合價的絕對值之差為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，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元素最高化合價與最低化合價的關(guān)系有eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(最高化合價－|最低化合價|＝6,最高化合價＋|最低化合價|＝8))，得最高化合價為＋7，X是最外層為7個電子，次外層為8個電子的元素，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項符合題意。6．如圖是部分1～18號元素化合價與原子序數(shù)的關(guān)系圖，下列說法正確的是()A．原子半徑：Z＞Y＞XB．離子半徑：Z＞Y＞XC．元素R的最高正價和最低負(fù)價的代數(shù)和為6D．Y和W的最高價氧化物對應(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)遞增化合價變化特點分析知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，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項錯誤；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項錯誤；Cl的最高正價和最低負(fù)價的代數(shù)和為6，C項正確；Na與S的最高價氧化物對應(yīng)的水化物分別為NaOH、H2SO4，兩者能相互反應(yīng)，D項錯誤。7．A元素的陰離子、B元素的陰離子和C元素的陽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。原子無論是得到電子形成陰離子，還是失去電子形成陽離子，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為B＞A＞C。8．某元素R的最高正價與最低負(fù)價的絕對值之差為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－|最低負(fù)價|＝2①，最高正價＋|最低負(fù)價|＝8②，將②式－①式得|最低負(fù)價|＝3，該元素的最低負(fù)價為－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號部分元素的原子序數(shù)(按遞增順序連續(xù)排列)與常見最高化合價之間的關(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．簡單離子半徑大小為②＜③解析：選D。①的常見最高化合價為＋5價，②的常見最高化合價為0價，③的常見最高化合價為＋3價，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，則簡單離子半徑大小為O2－＞Al3＋，D錯誤。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號元素的原子半徑及主要化合價：元素代號LMQRT原子半徑/nm0.1300.1180.0900.1020.073主要化合價＋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)。(2)某種融雪劑主要成分為XY2，X、Y均為前20號元素，其陽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