2017-2018学年高中化学 第1章 原子结构与元素周期律 第2节 元素周期律和元素周期表 第1课

第1课时元素周期律[目标导航] 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。

2.认识元素周期律。

理解元素周期律的实质。

一、原子序数1．概念按照元素核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这种序号叫做原子序数。

2．关系原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数。

【议一议】下列关于原子序数的说法是否正确？(1)原子序数与原子的核电荷数一定相等( )(2)原子序数与离子的核外电子数一定相等( )(3)原子序数相同的原子是同一种原子( )(4)原子序数为16，核外电子数为16的原子，其质量数为32( )答案(1)√(2)×(3)×(4)×解析(2)对于阴、阳离子，原子序数＝质子数＝核电荷数≠核外电子数。

(3)同种原子是指质子数和中子数都相同的原子，原子序数相同的原子，中子数不一定相同，故不一定是同种原子。

(4)质量数＝质子数＋中子数，由于没有提供中子数，所以无法确定其质量数。

二、元素周期律1．1～18号元素性质变化的规律(1)原子最外层电子排布变化规律(1)元素周期律的内容是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)元素周期律的实质是元素性质周期性变化是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。

【议一议】1．对于电子层数相同的原子，为什么其核电荷数越多原子半径越小？答案原子核带正电荷，核电荷数越多，原子对核外电子的引力越大，原子半径越小。

2．原子最外层电子数相同时，原子半径的大小与什么因素有关？答案原子最外层电子数相同时，原子电子层数越多，原子半径越大。

3．为什么氟元素只有0价和负价，没有正价？答案氟是最活泼的非金属元素，只能得到电子，不能失去电子，所以氟元素只有0价和－1价，没有正价。

4．分析1～18号元素的最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差是6、4、2时分别是什么元素？答案最高正化合价＝原子最外层电子数，最高正化合价＋最低负化合价的绝对值＝8。

最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差是6、4、2时分别对应的元素为Cl、S、N和P 元素。

5．元素的性质为什么会随着元素原子序数的递增而呈周期性变化？答案元素性质周期性变化是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。

一、微粒半径大小的比较微粒半径大小主要由电子层数、核电荷数和核外电子数决定。

1．核电荷数相同，核外电子数越多，微粒半径越大。

(1)r(阴离子)＞r(原子)：r(H－)＞r(H)；(2)r(原子)＞r(低价阳离子)＞r(高价阳离子)：r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。

2．电子层数相同，核电荷数越多，原子半径越小。

r(Li)＞r(Be)＞r(B)＞r(C)＞r(N)＞r(O)＞r(F)；r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。

3．最外层电子数相同，电子层数越多，原子或离子半径越大。

r(Li)＜r(Na)；r(F)＜r(Cl)。

r(Li＋)＜r(Na＋)；r(O2－)＜r(S2－)。

4．核外电子数相同，核电荷数越多，离子半径越小。

r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)；r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。

【关键提醒】微粒半径比较要三看：首先看层，层少半径小；同层看核，核大半径小；同核看价，价高半径小。

【例1】下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是( )A．Li K Na B．Ba2＋Ca2＋Mg2＋C．Ca2＋K＋Cl－D．N O F解析同周期元素从左到右原子半径依次减小，即：N＞O＞F，D错；同主族元素从上到下原子(离子)半径依次增大，即：Li＜Na＜K，Ba2＋＞Ca2＋＞Mg2＋，A、B错；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小，C对。

答案 C【方法总结】“三看”比较微粒的半径大小(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)。

变式训练1 已知1～20号元素的离子a A2＋、b B＋、c C2－、d D－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )A．原子半径：A>B>C>DB．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋C．原子序数：d>c>b>aD．原子最外层电子数：A>B>D>C答案 B解析原子序数＝核电荷数＝原子核外电子数，a A2＋、b B＋、c C2－、d D－的电子层结构相同，即核外电子数相同，根据离子电荷的多少及正负，推知电子层数：A＝B>C＝D，原子序数：a>b>d>c，原子最外层电子数： B<A<C<D。

当电子层数相同时，核电荷数越多，原子半径越小，结合电子层数A＝B>C＝D，所以原子半径：B>A>C>D。

当电子层结构相同时，核电荷数越多，离子半径越小，推知离子半径C2－>D－>B＋>A2＋。

只有B正确。

【方法总结】离子半径比较时，先确定相关离子是属于哪种情况，再依据相关规律比较。

(1)离子所带电荷相同、电子层数不同：电子层数越多半径越大。

(2)离子电子层结构相同、核电荷数不同：核电荷数越多半径越小。

(3)离子所带电荷、电子层结构均不相同：找对照离子进行比较。

二、元素化合价与原子结构1．元素化合价与原子结构的关系(1)随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性的变化(正价＋1→＋7，负价－4→－1)。

(2)主族元素最高正化合价数＝原子最外层电子数(O、F除外)。

(3)非金属元素：最低负化合价＝原子最外层电子数－8(H、稀有气体除外)。

(4)非金属元素：最高正化合价＋|最低负化合价|＝8(氢元素是2，稀有气体、O、F除外)。

2．一些典型元素的化合价(1)H元素的化合价有＋1、－1、0价。

如H2O、NaH、H2。

(2)F元素只有负价无正价，O元素没有最高正价。

(3)金属元素只有正价，无负价；非金属元素既有正价，又有负价(F除外)。

(4)若主族元素原子的最外层电子数(元素族序数)为奇数，则变价元素的化合价一般为一系列的奇数，如：Cl有－1、＋1、＋3、＋5、＋7；N有－3、＋1、＋3、＋5，但还有＋2、＋4。

(5)若主族元素原子的最外层电子数(元素族序数)为偶数，则变价元素的化合价一般为一系列的偶数，如：S有－2、＋4、＋6；C有－4、＋2、＋4。

(6)多数非金属有变价，如O元素常见化合价为－2、－1、0价。

【例2】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．H2RO4C．HRO3D．H3RO4解析R的最低化合价为－2价，其最高化合价为＋6价，根据化合物中元素的化合价代数和为0可知B正确。

变式训练2 下列各元素性质递变情况中，错误的是( )A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多B．N、O、F元素最高正化合价依次升高C．Mg、Al、Si原子半径依次减小D．P、S、Cl元素的负化合价依次为－3、－2、－1答案 B解析Li、Be、B最外层电子数由1递增到3，故A正确；N最高正价为＋5价，O没最高正价，F无正价，故B不正确；Mg、Al、Si电子层数相同，核电荷数越多，半径越小，故C正确；P、S、Cl最低负化合价从－3到－1，故D正确。

【知识总结】(1)F没有正价，O没有最高正价，OF2中O为＋2价。

(2)除原子半径和元素的化合价以外，元素的其他性质，如金属单质的还原性、非金属单质的氧化性、气态氢化物的稳定性等也呈现周期性变化。

(3)原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质的周期性变化。

1．元素的以下性质，随着原子序数的递增不呈现周期性变化的是( )A．化合价B．原子半径C．最外层电子排布D．相对原子质量答案 D解析元素的化合价、原子半径、最外层电子排布都随着原子序数递增呈现周期性变化，而相对原子质量一般随原子序数的递增呈现增大的变化趋势(有反常现象)，绝不会出现周期性的变化。

2．下列关于原子序数从3～9的元素的变化关系不正确的是( )A．原子电子层数不变B．原子半径逐渐减小C．最高正价依次升高D．原子最外层电子数依次增多答案 C解析F无正价，O没有最高正价。

3．元素性质随原子序数的递增呈周期性变化的原因是( )A．元素原子的相对原子质量逐渐增大B．元素的化合价呈周期性变化C．元素原子的核外电子排布呈周期性变化D．元素原子的半径呈周期性变化解析元素原子半径、元素主要化合价等元素性质的周期性变化取决于原子核外电子排布周期性的变化。

4．已知下列元素的原子半径：A．0.80×10－10m B．1.10×10－10mC．1.20×10－10m D．0.70×10－10m答案 B解析N、P是同一主族元素，P元素的原子序数大于N元素的原子序数，所以P的原子半径大于N的原子半径，Si、P、S是同一周期的元素，且P的原子序数大于Si的原子序数小于S的原子序数，所以P的原子半径小于Si的原子半径大于S的原子半径，则磷元素的原子半径可能为1.10×10－10m。

5．关于同一种元素的原子或离子，下列叙述正确的是( )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．带正电荷多的阳离子半径比带正电荷少的阳离子半径大答案 A解析同种元素的阴离子半径大于原子半径，如r(Cl－)＞r(Cl)，故A正确，B错误；同种元素的原子半径大于阳离子半径，如r(Na)＞r(Na＋)，故C错误；同种元素的阳离子，所带电荷数越多，半径越小，如r(Fe3＋)＜r(Fe2＋)，故D错误。

6．填空：(1)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由大到小的顺序是________。

(2)X元素最高价氧化物对应的水化物为H3XO4，则它对应的气态氢化物为________。

(3)11～18号元素中：①原子半径最小的是________(填元素符号，下同)，只有正化合价的是________，最高正化合价与最低负化合价绝对值之差为4的元素是________。

②与水反应能生成具有漂白性物质的是________(填名称)，反应的离子方程式是________________________________________________________________________。