高一化学人教版步步高必修2第一章第二节第2课时.docx

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高一化学人教版步步高必修2第一章第二节第2课时

第2课时　元素周期律

[学习目标定位]　1.知道元素原子结构的周期性变化。

2.能够以第三周期元素为例，说明同周期元素性质的递变情况。

3.在理解元素周期律的内容和实质的基础上，形成结构决定性质的学科思想。

一、原子结构及变化规律

1.以第三周期元素为例填写下表：

元素

钠

镁

铝

硅

磷

硫

氯

氩

元素符号

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

原子序数

11

12

13

14

15

16

17

18

族序数

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

最外层电子数

1

2

3

4

5

6

7

8

主要化

合价

＋1

＋2

＋3

＋4、－4

＋5、－3

＋6、－2

＋7、－1

0

最高正价

＋1

＋2

＋3

＋4

＋5

＋6

＋7

0

原子半径（nm）

0.186

0.160

0.143

0.117

0.110

0.102

0.099

2.观察分析上表，思考讨论同一周期元素，随着原子序数的递增，元素原子核外电子排布的变化规律是最外层电子数呈现由1到8的周期性变化；元素化合价的变化规律是最高正价呈现由＋1到＋7，负价呈现由－4到－1的周期性变化；元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。

1.已知下列原子的半径：

原子

N

S

O

Si

半径r/10－10m

0.75

1.02

0.74

1.17

根据以上数据，P原子的半径可能是（　　）

A.1.10×10－10mB.0.80×10－10m

C.1.20×10－10mD.0.70×10－10m

答案　A

解析　根据元素周期律可知，磷原子的半径应在Si和S原子之间，故答案为选项A。

2.下列各组元素性质或原子结构递变情况错误的是（　　）

A.Li、Be、B原子最外层电子数依次增多

B.P、S、Cl元素最高正化合价依次升高

C.N、O、F原子半径依次增大

D.Na、K、Rb的电子层数依次增多

答案　C

解析　N、O、F同为第二周期元素，随着原子序数的增加，原子半径依次减小。

二、同周期元素金属性、非金属性递变规律

1.第三周期元素的金属性、非金属性的变化规律

（1）钠、镁、铝金属性强弱比较

实验操作

实验现象

实验结论

熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红

钠与冷水反应剧烈，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

加热前，镁条表面附着了少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，滴加酚酞溶液变为粉红色

镁与冷水几乎不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2O

Mg（OH）2↓＋H2↑

两支试管内都有无色气泡冒出，但放镁条的试管中逸出气体的速率较快

镁、铝都能置换出酸中的氢，但镁更容易，反应的化学方程式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑

①钠、镁、铝置换出水（或酸）中的氢时，由易到难的顺序为Na>Mg>Al；

②钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3；

③钠、镁、铝的金属性由强到弱的顺序为Na>Mg>Al。

（2）硅、磷、硫、氯非金属性强弱比较

元素

Si

P

S

Cl

最高价氧化物的化学式

SiO2

P2O5

SO3

Cl2O7

最高价氧化物对应水化物的化学式及酸性

H2SiO3弱酸

H3PO4中强酸

H2SO4强酸

HClO4酸性比H2SO4强

单质与H2反应的条件

高温

磷蒸气与H2能反应

加热

光照或点燃时发生爆炸而化合

氢化物的稳定性

不稳定

受热分解

受热分解

稳定

①硅、磷、硫、氯单质与氢气化合时条件由易到难的顺序为Cl>S>P>Si；

②硅、磷、硫、氯最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3；

③硅、磷、硫、氯元素非金属性由强到弱的顺序为Cl>S>P>Si。

2.第二周期元素的金属性、非金属性的变化规律

第二周期元素中，锂、铍属于金属元素，硼、碳、氮、氧、氟属于非金属元素，氖属于稀有气体元素（填元素种类）。

LiOH属于强碱，碳酸属于弱酸，硝酸属于强酸（填物质类型）；氧气和氢气化合的条件为点燃，氟气和氢气化合的条件为暗处即能爆炸。

结论：

从锂到氟元素的金属性减弱，非金属性增强。

3.结论：

核外电子层数相同，随着原子序数（核电荷数）的递增，原子核对核外电子的引力逐渐增强，原子半径逐渐减小，元素原子的得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，最终导致元素的非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱。

1.元素金属性强弱的判断

（1）比较元素的金属性强弱，其实质是看元素原子失去电子的难易程度，越容易失去电子，金属性越强。

（2）金属单质和水或非氧化性酸反应置换出氢越容易，金属性越强；最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强。

2.元素非金属性强弱的判断

（1）比较元素的非金属性强弱，其实质是看元素原子得到电子的难易程度，越容易得到电子，非金属性越强。

（2）单质越容易与氢气化合，生成的氢化物越稳定，非金属性越强；最高价氧化物对应水化物的酸性越强，说明其非金属性越强。

3.元素周期律

（1）元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化。

（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。

3.在第三周期元素中，除稀有气体元素外：

（1）原子半径最小的元素是________（填元素符号）。

（2）金属性最强的元素是________（填元素符号）。

（3）最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________（用化学式回答，下同）。

（4）最不稳定的气态氢化物是________。

（5）最高价氧化物对应水化物碱性最强的是________。

（6）氧化物中具有两性的是________。

答案　

（1）Cl　

（2）Na　（3）HClO4　（4）SiH4

（5）NaOH　（6）Al2O3

解析　

（1）第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半径最小的是Cl。

（2）金属性最强的元素在最左边，应为Na。

（3）非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是HClO4。

（4）非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。

（5）金属性最强的Na对应的NaOH的碱性最强。

（6）铝的氧化物Al2O3具有两性。

4.已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素，最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱的顺序是HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，则下列判断正确的是（　　）

A.气态氢化物的稳定性：

HX＞H2Y＞ZH3

B.非金属活泼性：

Y＜X＜Z

C.原子半径：

X＞Y＞Z

D.原子最外层电子数：

X

答案　A

解析　本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱”这一信息，由此可推知X、Y、Z为非金属元素，原子序数相连意味着它们属同周期元素，故活泼性：

X＞Y＞Z，原子半径：

X＜Y＜Z，原子最外层电子数：

X>Y>Z，气态氢化物的稳定性顺序为HX＞H2Y＞ZH3。

1.下列有关元素的性质及其递变规律正确的是（　　）

A.同主族元素形成的单质熔、沸点自上而下逐渐升高

B.核外电子排布相同的微粒化学性质不一定相同

C.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱

D.非金属元素的气态氢化物的稳定性越强其沸点就越高

答案　B

解析　A项，碱金属元素形成的单质，其熔、沸点自上而下逐渐降低；C项，同主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性随核电荷数的增加而减弱；D项，稳定性HCl>HBr>HI，但沸点HI>HBr>HCl。

2.X、Y为同周期元素，如果X的原子半径大于Y，则下列判断不正确的是（　　）

A.若X、Y均为金属元素，则X的金属性强于Y

B.若X、Y均为金属元素，则X的阳离子氧化性比Y的阳离子强

C.若X、Y均为非金属元素，则Y的非金属性比X强

D.若X、Y均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性Y强于X

答案　B

解析　X、Y为同周期元素，由原子半径：

X＞Y可知原子序数：

X＜Y，若二者均为金属元素，则有金属性：

X＞Y，阳离子的氧化性：

X＜Y；若二者均为非金属元素，则有非金属性：

Y＞X，最高价含氧酸的酸性：

Y＞X。

3.短周期金属元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如下表所示：

甲

乙

丙

丁

戊

下列判断正确的是（　　）

A.原子半径：

丙<丁<戊

B.金属性：

甲>丙

C.氢氧化物碱性：

丙>丁>戊

D.最外层电子数：

甲>乙

答案　C

解析　根据元素周期律可知，同周期元素自左向右，原子半径逐渐减小，最外层电子数逐渐增多，故A、D两项错误；同周期金属元素从左到右，最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱，故C项正确；同主族元素自上而下，金属性逐渐增强，故B项错误。

4.下列结论正确的是（　　）

①粒子半径：

K＋>Al3＋>S2－>Cl－　②氢化物的稳定性：

HF>HCl>H2S>PH3>SiH4　③离子的还原性：

S2－>Cl－>Br－>I－　④氧化性：

Cl2>S>Se>Te　⑤酸性：

H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO　⑥非金属性：

O>N>P>Si　⑦金属性：

Be

A.只有②⑤⑦B.②⑥⑦

C.②④⑤⑥⑦D.②④⑥

答案　C

解析　①粒子半径：

S2－>Cl－>K＋>Al3＋。

③还原性：

S2－>I－>Br－>Cl－。

5.原子序数为11～17号的元素，随核电荷数的递增，以下各项内容的变化是[填“增大（强）”“减小（弱）”或“相同（不变）”]

（1）各元素的原子半径依次________，其原因是____________________________________。

（2）各元素原子的电子层数____________，最外层电子数依次__________________。

（3）元素的金属性逐渐______，而非金属性逐渐______，元素失电子能力逐渐_____________，得电子能力逐渐________________。

答案　

（1）减小　电子层数相同时，随核电荷数增大，原子核对最外层电子的引力增大，因此原子半径逐渐减小

（2）相同　增大　（3）减弱　增强　减弱　增强

解析　原子序数为11～17号的元素，在元素周期表中位于第三周期，根据同周期元素的原子结构和性质的变化，可解答本题。

[基础过关]

题组一　元素周期律的内容和实质

1.元素的以下性质，随着原子序数递增不呈现周期性变化的是（　　）

A.化合价

B.原子半径

C.元素的金属性和非金属性

D.相对原子质量

答案　D

解析　由元素周期律的内容知，元素的化合价、原子半径及金属性和非金属性都随着原子序数的递增呈周期性变化，而相对原子质量随原子序数的递增呈现增大的变化趋势，绝不会出现周期性的变化。

2.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递增

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　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。

题组二　同周期、同主族元素的性质变化规律

3.下列各组的排列顺序中，正确的是（　　）

A.原子半径：

Na

B.酸性：

H2SiO3

C.稳定性：

HF

D.碱性：

NaOH

答案　B

解析　A项，原子半径：

Na>Mg>Al；C项，稳定性：

HF>HCl>HBr；D项，碱性：

NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3。

4.下图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图。

则下列说法正确的是（　　）

A.Z、N两种元素的离子半径相比，前者较大

B.N、P两种元素的气态氢化物的稳定性相比，前者较稳定

C.由X与M两种元素组成的化合物不能与任何酸反应，但能与强碱反应

D.Z的氧化物能分别溶解于Y的氢氧化物和P的氢化物的水溶液中

答案　D

解析　根据原子半径的递变规律，X为O元素，Y为Na元素，Z为Al元素，M为Si元素，N为S元素，P为Cl元素。

离子半径：

S2－>Al3＋；氢化物的稳定性：

H2S

5.A、B两元素原子电子层数相同，如果A原子半径比B的大，则下列判断正确的是（　　）

A.两元素形成的最高价氧化物对应的水化物的酸性应是A强于B

B.A的气态氢化物比B的气态氢化物稳定

C.A的金属性比B的金属性强

D.A的阴离子比B的阴离子还原性弱

答案　C

解析　A、B两元素位于同周期，A的原子半径比B的大，则A位于B的左边，A元素的金属性比B的强。

6.运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是（　　）

A.氢氧化铍[Be（OH）2]的碱性比氢氧化镁弱

B.砹（At）为有色固体，HAt不稳定

C.硫酸锶（SrSO4）是难溶于水的白色固体

D.硒化氢（H2Se）是无色、有毒，比H2S稳定的气体

答案　D

解析　A项，Be和Mg同主族，金属性不如镁的强，故Be（OH）2的碱性比Mg（OH）2弱；B项，卤族元素的单质从上到下，颜色加深，氢化物越来越不稳定；C项，Sr和Ba同主族，化学性质相似，故SrSO4也难溶于水；D项，Se的非金属性不如S强，故H2Se不如H2S稳定。

7.已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－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>D>C

B.原子的最外层电子数目：

A>B>D>C

C.原子序数：

d>c>b>a

D.离子半径：

C2－>D－>B＋>A2＋

答案　D

解析　A、B、C、D在元素周期表中的位置为

所以原子序数：

a>b>d>c；原子半径：

B>A>C>D；离子半径：

A2＋

D>C>A>B。

8.已知钡的活动性介于钠和钾之间，下列叙述正确的是（　　）

A.钡与水反应不如钠与水反应剧烈

B.钡可以从KCl溶液中置换出钾

C.氧化性：

K＋>Ba2＋>Na＋

D.碱性：

KOH>Ba（OH）2>NaOH

答案　D

解析　A中由于钡的活动性比钠强，所以钡与水反应比钠与水反应更剧烈，故A错；B中钡的活动性不如钾且其先与水发生反应，故不能置换出钾，故B错；C中由于金属性：

K>Ba>Na，氧化性为Na＋>Ba2＋>K＋，故C错；D中元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故KOH>Ba（OH）2>NaOH，D说法正确。

题组三　推断元素、比较性质

9.

右图为周期表中短周期的一部分。

已知a原子的最外层电子数是电子总数的三分之一，下列说法中正确的是（　　）

A.a的最高价氧化物对应水化物有两性

B.b与d组成的化合物不能与水反应

C.c的单质能与强碱反应生成两种盐

D.非金属性：

c>d>b>a

答案　C

解析　a应为P，所以b为S，d为O，c为Cl。

B项，SO2、SO3均能与水反应；C项，Cl2和NaOH反应可生成NaCl和NaClO两种盐；D项，非金属性应为O>Cl>S>P。

10.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。

X的原子半径比Y的小，且X与Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数。

X与W同主族，Z是地壳中含量最高的元素。

下列说法不正确的是（　　）

A.原子半径的大小顺序：

r（W）>r（Y）>r（Z）>r（X）

B.元素Z、W的简单离子的电子层结构相同

C.元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强

D.X、Y两种元素可形成分别含有10e－和18e－的化合物

答案　C

解析　根据题意可以推断，Z为O，所以X为H，Y为N，W为Na。

C项，稳定性：

H2O>NH3；D项，NH3为10e－微粒，而N2H4为18e－微粒。

[能力提升]

11.下列曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系（Z为核电荷数，Y为元素的有关性质）。

把与下面的元素有关性质相符的曲线图的标号填在相应横线上。

（1）第ⅡA族元素的最外层电子数：

________。

（2）第三周期离子Na＋、Mg2＋、Al3＋、P3－、S2－、Cl－的离子半径：

________。

（3）第二、三周期主族元素随原子序数递增，原子半径的变化：

________。

答案　

（1）B　

（2）C　（3）D

解析　

（1）第ⅡA族元素的最外层电子数为2，随核电荷数增大，最外层电子数不变，故图B符合。

（2）电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：

Na＋>Mg2＋>Al3＋、P3－>S2－>Cl－，最外层电子数相同，电子层越多，离子半径越大，所以离子半径：

Cl－>Na＋，所以离子半径：

P3－>S2－>Cl－>Na＋>Mg2＋>Al3＋，故图C符合。

（3）同周期主族元素，随原子序数递增原子半径减小，故图D符合。

12.元素周期表是学习化学的重要工具，它隐含着许多信息和规律。

下表所列是五种短周期元素的原子半径及主要化合价（已知铍的原子半径为0.089nm）：

元素代号

A

B

C

D

E

原子半径/nm

0.16

0.143

0.102

0.099

0.074

主要化合价

＋2

＋3

＋6、－2

＋7、－1

－2

（1）用元素代号标出它们在周期表中的对应位置（以下为周期表的一部分）。

（2）B元素处于周期表中第______周期______族。

（3）B的最高价氧化物对应水化物与C的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（4）上述五种元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是________（填化学式）。

（5）C、E形成的化合物为________（填化学式）。

答案　

（1）

（2）三　ⅢA

（3）Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

（4）HClO4　（5）SO2、SO3

解析　

（1）由主要化合价和原子半径知A为Mg，B为Al，C为S，D为Cl，E为O。

（2）B处于周期表中第三周期ⅢA族。

（3）B、C的最高价氧化物对应水化物分别为Al（OH）3和H2SO4。

（4）最高价氧化物对应水化物分别为Mg（OH）2、Al（OH）3、H2SO4、HClO4，其中HClO4酸性最强。

（5）S与O形成的化合物有SO2和SO3。

13.据有关媒体报道，美国华裔科学家叶军领导一个研究小组成功制造出全球最准确的时钟，两亿年误差不足一秒。

它是一个锶原子钟，比铯原子喷泉钟准确得多，估计将可大大促进不同的电讯网络的发展，将使全球各地的船只导航变得更为准确。

请根据锶、铯在元素周期表中的位置，推断下列内容：

（1）锶元素属于________（填“金属”或“非金属”）元素，金属性比钙元素______（填“强”或“弱”），锶原子的核内质子数为________，原子核外有______个电子层，其原子结构示意图为____________，其原子半径______（填“大于”“小于”或“等于”）镁原子半径；铯的原子核外共有________层电子，最外层电子数为________。

（2）铯与水发生剧烈反应，放出______色气体，同时使滴有紫色石蕊溶液的溶液显______色，因为________________________________________________________________________

（写出化学方程式）。

（3）碳酸锶是______色粉末，与盐酸反应的离子方程式为___________________________。

答案　

（1）金属　强　38　5　

　大于　6　1

（2）无　蓝　2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑

（3）白　SrCO3＋2H＋===Sr2＋＋CO2↑＋H2O

解析　根据原子核外电子排布的规律，结合元素周期表的知识可知Sr位于元素周期表的第五周期ⅡA族、Cs位于第六周期ⅠA族。

Cs具有极强的金属性，与水反应生成氢气和氢氧化铯：

2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑。

碳酸锶是难溶于水的白色粉末，易溶于盐酸，其离子方程式为SrCO3＋2H＋===Sr2＋＋CO2↑＋H2O。

14.A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示。

A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。

B原子核内质子数和中子数相等。

（1）写出A、B、C三元素名称：

______、______、______。

（2）C在元素周期表中的位置是_______________________________________________。

（3）B的原子结构示意图为________，C的氢化物与B的氢化物的稳定性强弱顺序为________＞________（填化学式）。

（4）比较A、C的原子半径：

A________（填“>”或“<”）C，写出A的气态氢化物与A的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式：

______________________________________。

答案　

（1）氮　硫　氟　

（2）第二周期ⅦA族

（3）

　HF　H2S

（4）＞　NH3＋HNO3===NH4NO3

解析　据A、B、C在周期表中的位置可知，A、C处于第二周期，B处于第三周期，设B的原子序数为x，则A为x－9，C为x－7，据题意有x－9＋x－7＝x，则x＝16，又由于B原子核内质子数和中子数相等，则B的中子数为16，即为S，那么A为N，C为F。