第1章-第2節(jié)-第2課時(shí)-元素周期律(一)(講義)

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第2課時(shí)元素周期律(一)學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.能從原子結(jié)構(gòu)的角度理解原子半徑、元素第一電離能之間的遞變規(guī)律，能利用遞變規(guī)律比較原子(離子)半徑、元素第一電離能的相對(duì)大小。2.通過原子半徑、元素第一電離能遞變規(guī)律的學(xué)習(xí)，建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知模型，并能利用認(rèn)知模型解釋元素性質(zhì)的規(guī)律性和特殊性。教學(xué)過程一、原子半徑1．影響原子半徑大小的因素(1)電子的能層數(shù)：電子的能層越多，電子之間的排斥作用使原子半徑增大。(2)核電荷數(shù)：核電荷數(shù)越大，核對(duì)電子的吸引作用就越大，使原子半徑減小。2．原子半徑的遞變規(guī)律(1)同周期：從左至右，核電荷數(shù)越大，半徑越小。(2)同主族：從上到下，核電荷數(shù)越大，半徑越大。3．原子或離子半徑的比較方法(1)同種元素的離子半徑：陰離子大于原子，原子大于陽(yáng)離子，低價(jià)陽(yáng)離子大于高價(jià)陽(yáng)離子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。(2)能層結(jié)構(gòu)相同的離子：核電荷數(shù)越大，半徑越小。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。(3)帶相同電荷的離子：能層數(shù)越多，半徑越大。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)。(4)核電荷數(shù)、能層數(shù)均不同的離子：可選一種離子參照比較。例如：比較r(K＋)與r(Mg2＋)，可選r(Na＋)為參照，r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)。【歸納總結(jié)】粒子半徑比較的一般思路(1)“一層”：先看能層數(shù)，能層數(shù)越多，一般微粒半徑越大。(2)“二核”：若能層數(shù)相同，則看核電荷數(shù)，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小。(3)“三電子”：若能層數(shù)、核電荷數(shù)均相同，則看核外電子數(shù)，電子數(shù)多的半徑大。二、元素的電離能1．元素第一電離能的概念與意義(1)概念①第一電離能：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能，符號(hào)：I1。②逐級(jí)電離能：氣態(tài)基態(tài)一價(jià)正離子再失去一個(gè)電子成為氣態(tài)基態(tài)二價(jià)正離子所需的最低能量叫做第二電離能，第三電離能和第四、第五電離能依此類推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會(huì)更加困難，因此同一原子的各級(jí)電離能之間存在如下關(guān)系：I1<I2<I3……(2)意義：可以衡量元素的原子失去一個(gè)電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去一個(gè)電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個(gè)電子。2．元素第一電離能變化規(guī)律(1)每個(gè)周期的第一種元素的第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，即一般來說，隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)。(2)同一族，從上到下第一電離能逐漸減小。3．電離能的應(yīng)用(1)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素原子核外電子的排布及元素的化合價(jià)。如Li：I1?I2<I3，表明Li原子核外的三個(gè)電子排布在兩個(gè)能層上(K、L能層)，且最外層上只有一個(gè)電子，易失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)陽(yáng)離子。(2)判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱：I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)?！練w納總結(jié)】電離能的影響因素及特例(1)電離能數(shù)值的大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑及原子的電子構(gòu)型。(2)具有全充滿、半充滿及全空的電子構(gòu)型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)值較大，如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。一般情況，第一電離能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。課時(shí)訓(xùn)練1．下列元素中，原子半徑最大的是A．H B．Li C．Na D．K2．下列各組元素中不符合“對(duì)角線法則”的是A．Li、Mg B．P、C C．B、Si D．Be、Al3．下列能說明硫的非金屬性比氯弱的事實(shí)有①Cl2與鐵反應(yīng)生成FeCl3，S與鐵反應(yīng)生成FeS②Cl和H2的混合氣光照可劇烈反應(yīng)，而S與H2的反應(yīng)需要較高溫度③將Cl2通入氫硫酸中可以置換出硫④常溫時(shí)硫單質(zhì)為固態(tài)而氯單質(zhì)為氣態(tài)⑤亞硫酸的酸性比高氯酸酸性弱A．②③④ B．①②③ C．①②⑤ D．②④⑤4．砹(At)是原子序數(shù)最大的鹵素元素，推測(cè)砹和砹的化合物最不可能具有的性質(zhì)是A．砹化氫(HAt)很穩(wěn)定 B．單質(zhì)砹易溶于某些有機(jī)溶劑C．砹的原子半徑比碘的原子半徑大 D．砹的單質(zhì)是有色固體5．下列排列順序正確的是①熱穩(wěn)定性：H2O＞HF＞H2S②原子半徑：Na＞Mg＞O③酸性：H3PO4＞H2SO4＞HClO4④離子半徑：Cl-＞S2-＞K+⑤堿性：Ca(OH)2＞Mg(OH)2＞Al(OH)3A．①③ B．②⑤ C．②④ D．③⑤6．下列關(guān)于元素周期表和周期律的說法正確的是A．現(xiàn)行元素周期表有七個(gè)周期，18個(gè)族B．熔點(diǎn)：Li>K，沸點(diǎn)：I2>Br2C．鹽酸的酸性比氫硫酸酸性強(qiáng)，可推測(cè)非金屬性：Cl>SD．At與I屬于同主族元素，可推測(cè)AgAt為難溶于水的白色固體7．第三周期元素X、Y、Z、W的最高價(jià)氧化物分別溶于水可得四種溶液，0.01mol/L四種溶液的pH與該元素原子半徑的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是A．簡(jiǎn)單離子半徑最大的是XB．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：Z＞W(wǎng)＞YC．工業(yè)上可用電解X和W元素組成的化合物制備X、W的單質(zhì)D．X和Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物恰好中和時(shí)，溶液的pH為78．X、Y、Z、Q、R是五種短周期主族元素，原子序數(shù)依次增大。X、Y兩元素最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)之和均為0；Q與X同主族，Z與R不同主族；Z與R最外層電子數(shù)之和是Y與Q最外層電子數(shù)之和的兩倍。下列說法不正確的是A．原子半徑：Q>R>Y>Z>XB．最高價(jià)氧化物水化物的酸性：Y>RC．R與Z形成的化合物為共價(jià)化合物D．R的單質(zhì)可與NaOH溶液反應(yīng)生成H29．下表是元素周期表的一部分，根據(jù)表中給出的10種元素，用元素符號(hào)或化學(xué)式回答下列問題：ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02NaCNO3MgSiSClAr4Ca(1)金屬性最強(qiáng)的短周期元素是___________；化學(xué)性質(zhì)最不活潑的單質(zhì)是___________；(2)Ca的最外層電子數(shù)為___________；(3)表中元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性最強(qiáng)的酸是___________；(4)某離子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，其對(duì)應(yīng)的離子符號(hào)是___________；(5)硫有兩種重要氧化物，分別為SO2和___________(填化學(xué)式)；(6)H2S和HCl中，熱穩(wěn)定性較強(qiáng)的是___________；(7)Si是帶來人類文明的重要物質(zhì)之一，晶體硅的主要用途是___________(寫出其中一種)，其氧化物的化學(xué)式為___________；(8)鈉、鋁最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物之間反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________。10．下表是周期表中的一部分，根據(jù)元素A-I在周期表中的位置，用符號(hào)或化學(xué)式回答下列問題：族周期IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA01A2DEGI3BCFH(1)上述元素中性質(zhì)最不活潑的是__，單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的是_______，單質(zhì)還原性最強(qiáng)的是_______。(2)上述元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中，堿性最強(qiáng)是_，酸性最強(qiáng)的是_，呈兩性的是_。(3)A分別與D、E、F、G、H形成的化合物的化學(xué)式分別為_______，這些化合物中最穩(wěn)定的是_______。(4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半徑最大的是_______。(5)用電子式表示出B、H形成的化合物的過程_______。答案解析1．D【詳解】同主族從上到下半徑遞增，H、Li、Na和K均位于ⅠA，且核電荷數(shù)遞增，則原子半徑最大的是K，故D正確；答案：D。2．B【詳解】如圖元素符合對(duì)角線法則，綜上所述，故選B。3．B【詳解】①Cl2與鐵反應(yīng)生成FeCl3，S與鐵反應(yīng)生成FeS，說明氯氣氧化性比硫單質(zhì)強(qiáng)，氯的非金屬性比硫強(qiáng)，①符合題意；②Cl2和H2的混合氣光照可劇烈反應(yīng)，而S與H2的反應(yīng)需要較高溫度，根據(jù)反應(yīng)條件判斷氯的非金屬性比硫強(qiáng)，②符合題意；③將Cl2通入氫硫酸中可以置換出硫，利用單質(zhì)間的置換反應(yīng)判斷氯的非金屬性比硫強(qiáng)，③符合題意；④常溫時(shí)硫單質(zhì)為固態(tài)而氯單質(zhì)為氣態(tài)，不能根據(jù)狀態(tài)判斷非金屬性強(qiáng)弱，④不符合題意；⑤亞硫酸不是最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物，不能利用它的酸性與高氯酸酸性比較非金屬性強(qiáng)弱，⑤不符合題意；符合題意的是①②③；故答案為B。4．A【詳解】A．鹵族元素自上而下非金屬性減弱，氫化物的穩(wěn)定性減弱，HI的受熱就會(huì)分解，所以砹化氫(HAt)不會(huì)很穩(wěn)定，A符合題意；B．Br2、I2等易溶于苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑，可知單質(zhì)砹易溶于某些有機(jī)溶劑，B不符合題意；C．同主族元素自上而下電子層數(shù)增多，原子半徑增大，C不符合題意；D．F2、Cl2、Br2、I2的顏色依次加深，可知砹的單質(zhì)是有色固體，D不符合題意；綜上所述答案為A。5．B【詳解】①非金屬性：F>O>S，元素的非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的氫化物越穩(wěn)定，故①錯(cuò)誤；②同周期元素的半徑從左至右逐漸減小，Na>Mg，O在Na和Mg的上一周期，半徑最小，故②正確；③非金屬性：Cl>S>P，元素的非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)，所以酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4，故③錯(cuò)誤；④電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑：S2->Cl->K+，故④錯(cuò)誤；⑤金屬性Ca>Mg>Al，則最高價(jià)氧化物的水化物的堿性為：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3，故⑤正確；故答案為：B。6．B【詳解】A．元素周期表有七個(gè)橫行，即七個(gè)周期，有18個(gè)縱行，有7個(gè)主族、7個(gè)副族、1個(gè)零族、1個(gè)第Ⅷ族，共有16個(gè)族，故A錯(cuò)誤。B．堿金屬元素從上到下，原子半徑逐漸增大，金屬鍵逐漸減弱，則金屬晶體的熔點(diǎn)逐漸降低，則熔點(diǎn)：Li＞K，同類型的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越大，則沸點(diǎn)為Br2＜I2，故B正確；C．比較非金屬性強(qiáng)弱，可根據(jù)元素對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性或氫化物的穩(wěn)定性進(jìn)行比較，不能根據(jù)氫化物的酸性，故C錯(cuò)誤；D．鹵族元素單質(zhì)的顏色隨原子序數(shù)增大而加深，且AgX的性質(zhì)相似，AgF除外，則砹（At）為有色固體，AgAt難溶于水的有色固體，故D錯(cuò)誤；故選：B。7．C【詳解】A．電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大，故離子半徑P3->S2->Cl->Na+，簡(jiǎn)單離子半徑最大的是Y，故A錯(cuò)誤；B．電負(fù)性：P<S<Cl，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：PH3<H2S<HCl，故B錯(cuò)誤；C．工業(yè)上可用電解Na和Cl元素組成的化合物NaCl的水溶液，來制備單質(zhì)Na和Cl2，故C正確；D．X和Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物分別為NaOH、磷酸，恰好中和生成磷酸鈉，溶液中磷酸根水解，溶液呈堿性，故D錯(cuò)誤；故選C。8．C【詳解】A．一般而言，電子層數(shù)越多，半徑越大，電子層數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)越小，半徑越大，所以原子半徑：Na>Si>C>O>H或Na>Al>C>F>H，即Q>R>Y>Z>X，A正確；B．R可能是Si或者Al，最高價(jià)氧化物水化物為硅酸或者氫氧化鋁，酸性均小于碳酸，所以最高價(jià)氧化物水化物的酸性：Y>R，B正確；C．R與Z形成的化合物為二氧化硅或者氟化鋁，氟化鋁是離子化合物，C錯(cuò)誤；D．鋁單質(zhì)或者硅單質(zhì)均可以與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，D正確；答案選C9．NaAr2HClO4Mg2+SO3HCl半導(dǎo)體或芯片SiO2NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]【詳解】(1)金屬性從上到下增強(qiáng)，從左到右減弱，所以金屬性最強(qiáng)的元素是Na；化學(xué)性質(zhì)最不活潑的單質(zhì)是稀有氣體Ar；(2)Ca為第ⅡA族元素，最外層電子數(shù)為2；(3)同周期元素原子半徑，從左到右依次減小，所以C和O中，原子半徑較大的是C；(4)根據(jù)離子得結(jié)構(gòu)示意圖可知，元素的原子序數(shù)為12，為Mg元素，核外有10個(gè)電子，其對(duì)應(yīng)的離子符號(hào)為Mg2+；(5)硫的兩種氧化物分別為SO2和SO3；(6)非金屬性越強(qiáng)，其氫化物越穩(wěn)定，氯的非金屬性大于硫，熱穩(wěn)定性較強(qiáng)的是HCl；(7)晶體硅的主要用途是半導(dǎo)體、芯片等，其氧化物的化學(xué)式為SiO2；(8)鋁的氫氧化物具有兩性，能與強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水，所以鈉、鋁最高價(jià)氧化物的水化物分別為NaOH和Al(OH)3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]10．NeFNaNaOHH2SO4Al(OH)3.CH4、NH3、PH3、HF、H2SHFNa【詳解】(1)上述元素中，Ne原子最外層有8個(gè)電子，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，性質(zhì)最不活潑的是Ne，同周期元素從左到右非金屬性增強(qiáng)，同主族元素從上到下非金屬性減弱，F(xiàn)元素非金屬性最強(qiáng)，單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的元素是F；同周期元素從左到右金屬性減弱，同主族元素從上到下金屬性增強(qiáng)，Na金屬性最強(qiáng)，單質(zhì)還原性最強(qiáng)的是Na；(2)同周期元素從左到右