2020学年新教材高中化学第1章第2节元素周期律和元素周期表第1课时元素周期律教案鲁科版必修二

第1课时元素周期律
[核心素养发展目标] 1.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化，认识元素周期律并理解其实质。

2.学会运用变量关系模型分析处理数据，总结认识元素性质的变化规律，构建比较原子半径大小的思维模型，促进“证据推理与模型认识”化学核心素养的发展。

一、元素周期律
1．元素性质变化规律的研究方法
(1)原子序数的概念
原子序数是元素在元素周期表中的序号。

原子序数＝核电荷数＝质子数＝原子的核外电子数。

(2)构建变量关系模型
①确定自变量：研究元素周期律以原子序数为自变量。

②选取因变量：如原子最外层电子数、原子半径、主要化合价等。

③选择表达形式：用柱状图或折线图表示自变量与因变量间的关系。

④正确描述规律。

2．1～18号元素性质的变化规律
(1)原子最外层电子数的变化规律
规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化(1～2号元素除外)。

(2)原子半径的变化规律
规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径(除稀有气体外)呈现由大到小的周期性变化。

(3)元素化合价的变化规律
规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化，即最高正价：＋1到＋7(O无最高正价、F无正价)，最低负价：－4到－1。

元素周期律
(1)元素周期律是指元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化。

(2)元素的性质包括：原子半径、主要化合价、金属性、非金属性等。

(3)元素周期律实质是核外电子排布发生周期性变化的必然结果。

1．从钠元素到氯元素原子半径为什么呈现由大到小的变化规律？
提示从钠元素到氯元素，它们原子的电子层数相同，原子核内质子数和核外电子数增多，原子核对核外电子的吸引力增大，原子半径逐渐减小。

2．根据推测该元素的最高正价和最低负价的数值。

提示最高正价为＋6价，最低负价为－2价。

3．在水溶液中，YO n－3和S2－发生反应的离子方程式如下：
YO n－3＋3S2－＋6H＋===Y－＋3S↓＋3H2O
(1)YO n－3中Y元素的化合价为________价。

(2)Y元素原子的最外层电子数是________。

(3)比较S2－和Y－的还原性：____________。

答案(1)＋5 (2)7 (3)S2－＞Y－
解析(1)根据电荷守恒得－n＋(－2)×3＋1×6＝－1，得n＝1，代入YO n－3中求得Y的化合价为＋5价。

(2)由(1)及化学方程式知，Y有＋5价、－1价两种价态，由于Y存在Y－，－1价将是Y元素的最低化合价，其最外层电子数为8－1＝7。

另外，由于无法确定＋5价是否为Y元素的最高化合价，所以不能用＋5价确定Y元素原子的最外层电子数。

(3)在该反应中还原剂为S2－，还原产物为Y，故还原性：S2－＞Y－。

(1)在用化合价确定元素原子最外层电子数时，首先确定元素化合价是否为最高化合价或最低化合价。

(2)非金属元素的最高正化合价等于原子所能转移的最外层电子数(O 、F 除外)，而它的最低负化合价则等于使原子最外层达到8电子稳定结构所得到的电子数。

1．元素的以下性质随着原子序数的递增不呈周期性变化的是( ) A ．化合价 B ．原子半径
C ．元素原子的最外层电子排布
D ．相对原子质量 答案 D
2．下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。

该图中纵坐标表示( )
A ．电子层数
B ．最外层电子数
C ．最高化合价
D ．原子半径
答案 B
3．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为( ) A ．4B ．5C ．6D ．7 答案 C
解析 设该元素的最高正价为x ，最低负价为y ，
则⎩
⎪⎨
⎪⎧
x ＋y ＝4x ＋|y |＝8 解得x ＝6，y ＝－2，
因此该原子的最外层电子数为6。

二、微粒半径的大小比较
“三看法”比较原子、简单离子的半径。

1．一看电子层数
电子层数不同、最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大；如r(F)＜r(Cl)＜r(Br)＜r(I)，r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)。

2．二看核电荷数
电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；如r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(S)＞r(Cl)，r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。

3．三看电子数
核电荷数相同时，电子数越多，半径越大；如r(Na＋)＜r(Na)，r(Cl－)＞r(Cl)。

1．试比较下列微粒半径大小(填“＞”“＜”或“＝”)。

(1)Mg______Ca______K；
(2)P______S______Cl；
(3)Fe3＋______Fe2＋______Fe；
(4)P3－______S2－______Cl－______Na＋______Mg2＋______Al3＋。

答案(1)＜＜(2)＞＞(3)＜＜(4)＞＞＞＞＞
2．已知原子序数小于18的元素的离子A2＋、B＋、C2－、D－都具有相同的电子层结构。

(1)四种元素的原子半径由大到小的顺序是___________________________________。

(2)四种元素的离子半径由大到小的顺序是________________________________。

(3)四种元素的原子序数由大到小的顺序是____________________________________。

(4)原子最外层电子数目由大到小的顺序是____________________________________。

答案(1)B＞A＞C＞D (2)C2－＞D－＞B＋＞A2＋(3)A＞B＞D＞C (4)D＞C＞A＞B
1．下列关于同一种元素的原子或离子叙述正确的是( )
A．原子半径比阴离子半径小
B．原子半径比阴离子半径大
C．原子半径比阳离子半径小
D．带正电荷数多的阳离子半径比带正电荷数少的阳离子半径大
答案 A
2．A元素的阴离子、B元素的阴离子和C元素的阳离子具有相同的电子层结构。

已知A的原
子序数大于B的原子序数。

则A、B、C三种元素的离子半径大小顺序是( )
A．A＞B＞C B．B＞A＞C
C．C＞A＞B D．C＞B＞A
答案 B
解析原子得到电子形成阴离子，原子失去电子形成阳离子，原子的核电荷数不变。

A元素的阴离子、B元素的阴离子和C元素的阳离子电子层结构相同，A比B原子序数大，则元素A、B、C的原子序数关系为C＞A＞B。

电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则A、B、C三种元素的离子半径大小顺序为B＞A＞C。

3．X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径；Z和Y两元素的原子核外电子层数相同，Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。

X、Y、Z三种元素原子序数的关系是( )
A．X＞Y＞Z B．Y＞X＞Z
C．Z＞X＞Y D．Z＞Y＞X
答案 D
解析已知电子层结构相同的阳离子，核电荷数多的则半径小，具有相同电子层数的原子，随着原子序数增大，原子半径减小。

根据题意，X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径，则X的原子序数小于Y的原子序数；Z 和Y两元素的原子核外电子层数相同，且Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径，则Z的原子序数大于Y的原子序数。

由此得出三种元素原子序数的关系为Z＞Y＞X。

课时对点练
A组基础对点练
题组一元素周期律及其实质
1．(2018·安徽铜陵一中月考)元素性质呈周期性变化的决定因素是( )
A．元素原子半径大小呈周期性变化
B．元素相对原子质量依次增大
C．元素原子核外电子排布呈周期性变化
D．元素的最高正化合价呈周期性变化
答案 C
解析结构决定性质，即原子的核外电子排布尤其是最外层电子排布决定了元素的性质，所以元素性质呈周期性变化的决定因素是元素原子核外电子排布呈周期性变化，C项正确。

2．(2019·淄博高一检测)原子序数为11～17的元素，随核电荷数的递增而逐渐减小的是( )
A．电子层数B．最外层电子数
C．原子半径D．元素最高正化合价
答案 C
解析原子序数为11～17的元素，随核电荷数的递增而逐渐减小的是原子半径，随核电荷数的递增而逐渐增大的是最外层电子数和元素最高正化合价，而电子层数均为3。

3．(2019·桂林高一期末)下列各组元素性质递变情况不正确的是( )
A．N、P、F的原子半径依次增大
B．Li、Be、B的原子最外层电子数依次增多
C．Na、K、Rb的金属性依次增强
D．P、S、Cl元素的最高化合价依次升高
答案 A
解析F的原子半径比N、P的原子半径小，A错误；Li、Be、B原子的最外层电子数分别为1、2、3，B正确；Na、K、Rb分别位于第ⅠA族的第3、4、5周期，同主族元素从上到下，金属性依次增强，C正确；P、S、Cl原子的最外层电子数分别为5、6、7，则P、S、Cl元素的最高化合价分别为＋5、＋6、＋7，最高化合价依次升高，D正确。

题组二元素化合价的变化规律
4．下列说法正确的是( )
A．非金属元素的最高化合价不超过该元素的最外层电子数
B．非金属元素的最低负化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C．最外层有2个电子的原子都是金属原子
D．氟原子最外层有7个电子，最高化合价为＋7价
答案 A
解析B项，非金属元素的最低负化合价的绝对值等于8－该元素原子的最外层电子数；C项，氦(He)的最外层电子数为2，其是非金属原子；D项，氟元素无正化合价。

5．某元素的气态氢化物化学式为H2R，此元素最高价氧化物对应水化物的化学式可能为( ) A．H2RO3B．H2RO4
C．HRO3D．H3RO4
答案 B
解析由H2R知R元素最低价为－2价，则最高价为8－2＝＋6，故最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4。

6．(2018·潍坊高一检测)图中横坐标均表示11～17号元素顺序排列的原子序数。

根据图像变化趋势判断，纵坐标表示其最高化合价的是( )
答案 C
解析原子序数为11～17的元素原子核外电子层数相同，最外层电子数依次增多，其最高化合价依次升高。

题组三微粒半径大小的比较
7．(2019·蚌埠高一月考)下列粒子半径大小的比较正确的是( )
A．Al3＋＜O2－B．Cl－＞Br－
C．Mg＜Al D．K＜Na
答案 A
解析Al3＋、O2－两种微粒的核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，所以粒子半径：Al3＋＜O2－，A正确；Cl－有三个电子层，Br－有四个电子层，电子层数越多，半径越大，所以粒子半径：Cl－＜Br－，B错误；电子层数相同，核电荷数越大，原子半径越小，所以粒子半径：Mg＞Al，C错误；电子层数越多，原子半径越大，所以粒子半径：K＞Na，D错误。

8．(2019·福州高一检测)下列4种微粒中，半径按由大到小的顺序排列的是( )
①②③④
A．①＞②＞③＞④B．③＞④＞①＞②
C．③＞①＞②＞④D．①＞②＞④＞③
答案 C
解析①～④依次为S、Cl、S2－、F。

①②比半径：①＞②；①③比半径：①＜③；②④比半径：②＞④；故有③＞①＞②＞④。

9．元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同，且X离子的半径小于S2－的半径，X元素可能为( )
A．AlB．PC．ArD．K
答案 D
解析由题意可知，元素X形成的离子中K、L、M电子层上的电子数分别为2、8、8，与S2－的电子层结构相同，对于电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，故X的核电荷数应大于S的核电荷数，题中符合要求的元素是K，故D项正确。

10．(1)已知A n＋、B(n＋1)＋、C n－、D(n＋1)－都具有相同的电子层结构，则A、B、C、D的离子半径由大到小的顺序是______________________，原子序数由大到小的顺序是____________。

(2)原子序数小于20的X元素能形成H2X和XO2两种化合物，该元素的原子序数为________，最高价氧化物对应的水化物的化学式为________。

答案(1)D(n＋1)－＞C n－＞A n＋＞B(n＋1)＋B＞A＞C＞D (2)16 H2SO4
解析(1)当微粒具有相同电子层数时，核电荷数越大，核对最外层电子的吸引力就越大，其微粒半径就越小。

设A n＋、B(n＋1)＋、C n－、D(n＋1)－具有电子数为x，则质子数分别为x＋n、x＋
(n＋1)、x－n、x－(n＋1)，故离子半径由大到小的顺序为D(n＋1)－、C n－、A n＋、B(n＋1)＋。

(2)X元素在H2X中呈－2价，在XO2中呈＋4价，按－2价分析，该元素的最高正价为＋6价，则该元素原子最外层应有6个电子，只有原子序数为16的元素原子才满足此条件。

B组综合强化练
1．(2019·郑州高一检测)已知X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )
A．X的原子序数比Y的小
B．X原子的最外层电子数比Y的多
C．X的原子半径比Y的大
D．X元素的最高正化合价比Y的大
答案 C
解析X元素可能为钾元素，Y元素可能为氯元素，则钾的原子序数大于氯，最外层电子数、最高正化合价氯大于钾。

2．(2018·江西新余一中期中)根据表中数据，推测磷元素的原子半径可能是( )
A.0.80×10－10m B．1.10×10－10m
C．1.20×10－10m D．0.70×10－10m
答案 B
解析同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，故磷元素的原子半径介于硅、硫原子半径之间，B项正确。

3．(2019·湖南高一下学期期中)1～18号元素中，某元素的最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差为4，该元素的离子与跟其核外电子排布相同的离子形成的化合物可能是( ) A．K2SB．MgOC．MgSD．NaF
答案 A
解析1～18号元素中，最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差为4的元素是S，与S2－核外电子排布相同的离子有Cl－、K＋等，A项符合题意。

4．如图是部分1～18号元素原子半径与原子序数的关系图，下列说法不正确的是( )
A．离子半径：N＞Z B．原子序数：M＜N
C．失电子能力：Y＞Z D．单质的氧化性：N＜X
答案 C
解析由题意知X为氟元素，Y为锂元素，Z为钠元素，M为硅元素，N为氯元素。

A项，离子半径：Cl－＞Na＋，正确；B项，原子序数：Cl＞Si，正确；C项，失电子能力：Na＞Li，错误；D项，单质的氧化性：F2＞Cl2，正确。

5．(2018·贵州师大附中期末)已知下表是几种常见元素的原子半径数据：
元素 C O Na Mg Si
原子半径/nm 0.077 0.073 0.154 0.130 0.111
下列说法正确的是( )
A．随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大
B．元素F的原子半径在0.073～0.154nm之间
C．最外层电子数相同的元素，电子层数越多，原子半径越大
D．Mg2＋的半径大于Mg的半径
答案 C
解析核外电子层数相同的主族元素原子，核电荷数越大，原子半径越小，A项错误；F的原子半径比O的小，即小于0.073nm，B项错误；最外层电子数相同时，电子层数对原子半径起决定作用，电子层数越多，原子半径越大，C项正确；Mg2＋的半径小于Mg的半径，D项错误。

6．(2019·湖南部分重点中学高一期中)如图是部分1～18号元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系图。

下列说法不正确的是( )
A．氢化物沸点：H2X＞H2R
B．含氧酸酸性：HWO＞H2RO4
C．气态氢化物的稳定性：HY＞HW＞H2R
D ．离子半径：R 2－＞X 2－＞Y －＞Z ＋
答案 B
解析 根据图中元素原子最外层电子数与原子序数的关系可知，X 为O 元素，Y 为F 元素，Z 为Na 元素，R 为S 元素，W 为Cl 元素。

H 2X 为H 2O ，H 2R 为H 2S ，结合常温下H 2O 为液态，H 2S 为气态可知沸点：H 2X ＞H 2R ，A 正确；HWO 为HClO ，HClO 为弱酸，H 2RO 4为H 2SO 4，H 2SO 4为强酸，酸性：HWO ＜H 2RO 4，B 错误；非金属性：F ＞Cl ＞S ，气态氢化物的稳定性：HY(HF)＞HW(HCl)＞H 2R(H 2S)，C 正确；根据“层多径大，序大径小”判断离子半径：R 2－
＞X 2－
＞Y －
＞Z ＋
，D 正确。

7．元素A 原子获得2个电子或元素B 原子失去1个电子后形成的离子都与OH －
具有相同的电子数，则：
(1)A 是________，B 是________。

(2)离子半径大小：A 2－
______(填“＞”“＜”或“＝”)B ＋。

(3)在两种元素形成的化合物中，标出它们的化合价________________，并写出与水反应生成O 2的化学方程式：____________________________________________________。

答案 (1)氧(或O) 钠(或Na) (2)＞
(3)Na ＋12O －2
、Na ＋12O －1
2 2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑
解析 OH －
电子数为10，故A 原子核外电子数为8，B 原子核外电子数为11，即A 为O ，B 为Na ；O 2－
与Na ＋
具有相同电子层结构，则r (O 2－
)＞r (Na ＋
)。

Na 与O 形成Na 2O 和Na 2O 2两种化合
物，其中化合价为Na ＋12O －2
，Na ＋12O －1
2。

只有Na 2O 2与水反应生成O 2，化学方程式为2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑。

8．(2018·重庆巴蜀中学月考)A 、B 、C 、D 四种元素原子的核电荷数依次增加，它们的简单离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。

A 元素原子的第二层电子数与第一、第三层电子数之和相等，D 元素原子的第一、第二层电子数之和等于电子总数的一半。

试回答下列问题： (1)四种元素的符号依次是A______，B______，C______，D______；它们的原子半径由大到小的顺序是__________。

(2)试写出四种元素的离子结构示意图：A____________，B____________，C____________，D______________。

它们的离子半径由大到小的顺序是_______________________________ (用离子符号表示)。

(3)分别写出四种元素的最高价氧化物对应水化物的化学式：__________________。

(4)分别写出A 、B 两元素的气态氢化物的化学式：______________________。

答案 (1)S Cl K Ca K ＞Ca ＞S ＞Cl
(2) S 2－＞Cl －＞K ＋＞Ca 2＋
(3)H2SO4、HClO4、KOH、Ca(OH)2(4)H2S、HCl
解析A元素原子的第二层电子数与第一、第三层电子数之和相等，所以A元素原子的核电荷数为2×8＝16，A为硫元素。

D元素原子的第一、第二层电子数之和等于其电子总数的一半，所以D元素原子的核电荷数是(2＋8)×2＝20，D为钙元素。

根据A、B、C、D元素原子的核电荷数依次增大，并都能形成离子，可得B为氯元素，C为钾元素。