2022-2023版高中化學 第1章 原子結構與元素周期律 第2節(jié) 元素周期律和元素周期表 第1課時 元素周期律學案 魯科版必修2

2022-2023版高中化學 第1章 原子結構與元素周期律 第2節(jié) 元素周期律和元素周期表 第1課時 元素周期律學案 魯科版必修2一、元素周期律1原子序數(1)概念：元素在元素周期表中的序號。(2)原子序數與元素的原子結構之間的關系：原子序數核電荷數質子數核外電子數。2原子核外電子排布的周期性變化原子序數為118的元素原子最外層電子數變化如下圖所示：規(guī)律：隨著原子序數的遞增，同周期元素原子的最外層電子排布呈現由1到8的周期性變化(第一周期除外)。3原子半徑的周期性變化規(guī)律：隨著原子序數的遞增，同周期元素的原子半徑呈現由大到小的周期性變化。4元素化合價的周期性變化原子序數為118的元素化合價的變化，如下圖所示：規(guī)律：隨著原子序數的遞增，元素的化合價呈周期性變化，即每周期，最高正價：1到7(O無最高正價、F無正價)，最低負價：4到1。元素周期律(1)含義：元素的性質隨著元素原子序數的遞增而呈現周期性變化的規(guī)律。(2)實質：元素性質周期性變化是核外電子排布呈現周期性變化的必然結果。例1下列各組元素性質的遞變情況錯誤的是()ANa、Mg、Al、Si的最外層電子數依次增多BSi、P、S、Cl的原子半徑依次減小CC、N、O、F元素的最高正化合價依次增大DF、Cl、Br、I的電子層數依次增多答案C解析同周期元素隨著原子序數增大，原子的最外層電子數依次增多，A選項正確；同周期元素隨著原子序數增大，原子半徑依次減小，B選項正確；F沒有正化合價，O沒有最高正化合價，C選項錯誤；同主族元素隨著原子序數增大，電子層數依次增多，D選項正確。思維啟迪常見元素化合價的特點(1)F：1、0價，無正化合價。(2)O：常見有2、1、0價，如CaO、Na2O2、O2，氧無6價，只有在OF2中顯正化合價。(3)H：1、1、0價，如H2O、NaH、H2。(4)金屬元素只有正價無負價，非金屬元素既有正價又有負價(F除外)，多數非金屬元素的正化合價出現變價。例2某元素X的最高價氧化物對應水化物的化學式是H2XO3，則X的簡單氣態(tài)氫化物的分子式為()AHX BH2XCXH3 DXH4答案D解析X元素的最高價氧化物對應的水化物的化學式為H2XO3，則X的最高正化合價為4，說明X原子最外層有4個電子，最低負化合價為4，形成的簡單氣態(tài)氫化物的分子式為XH4。思維啟迪元素最高價與最低價的關系(1)元素最高正化合價最外層電子數(O、F除外)(2)最低負化合價最外層電子數8(H除外)(3)|最高正化合價|最低負化合價|8(O、F、H除外)二、微粒半徑大小比較1同層“序大徑小”規(guī)律：電子層數相同，原子序數越大，原子半徑越小。實例：r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)。2同最外層電子數“序大徑大”規(guī)律：最外層電子數相同，原子序數越大，原子(或離子)半徑越大。實例：r(Li)r(Na)r(K)，r(Li)r(Na)r(K)；r(F)r(Cl)r(Br)，r(F)r(Cl)r(Br)。3同元素“電多徑大”規(guī)律：同種元素的不同微粒，其原子序數越多，半徑就越大。實例：r(Na)r(Na)，r(Cl)r(Cl)；r(Fe2)r(Fe3)。4同結構“序大徑小”規(guī)律：電子層結構相同的離子，原子序數越大，離子半徑越小。實例：r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)。(1)稀有氣體元素原子半徑的測量依據與其他原子半徑的測量依據不同，不能進行比較。(2)微粒電子層數和核電荷數、電子數都不相同時，可以借助“橋元素”比較。如比較O和P原子半徑時，P>N>O，或P>S>O。例3(2018·雅安中學3月月考)下列各組元素中按微粒半徑遞增順序排列的是()AKNaLi BNOFCCa2KCl DBa2Ca2Mg2考點元素周期律題點粒子半徑的大小比較答案C解析原子最外層電子數相同時，電子層數越多原子半徑越大，則原子半徑大小為LiNaK，A錯誤；原子電子層數相同時，原子序數越大，則原子半徑大小順序為NOF，B錯誤；離子電子層結構相同，核電荷數越大離子半徑越小，則離子半徑大小為Ca2KCl，C正確；離子的最外層電子數相同，離子電子層越多，離子半徑越大，則離子半徑大小為Ba2Ca2Mg2，D錯誤。例4已知原子序數小于18的元素的離子aA2、bB、cC2、dD都具有相同的電子層結構，則下列敘述正確的是()A原子半徑：A>B>D>CB離子半徑：C2>D>B>A2C原子序數：d>c>b>aD原子的最外層電子數目：A>B>D>C答案B解析由4種離子具有相同的電子層結構可得a2b1c2d1，a>b>d>c，C項錯誤；原子的最外層電子數目D>C>A>B，D項錯誤；原子半徑B>A>C>D，A項錯誤。思維啟迪電子層結構相同的離子，離子半徑：序大徑小；原子最外層電子數：陰多陽少；原子序數：陽大陰小。1元素的以下結構與性質，隨著原子序數的遞增不呈周期性變化的是()A化合價B原子半徑C元素原子的最外層電子排布D相對原子質量答案D解析元素的化合價、原子半徑、最外層電子排布等性質都隨元素原子序數的遞增而呈周期性變化，但相對原子質量的決定因素是原子中的質子數、中子數及同一元素的同位素原子在自然界中的百分數，故相對原子質量不呈周期性變化。2元素X、Y、Z的電子層數相同，原子序數依次增大，下列敘述一定正確的是()AX、Y、Z原子的核內質子數依次增大BX、Y、Z的最高正化合價依次升高CX、Y、Z原子的原子半徑依次增大DX、Y、Z單質的金屬活動性依次增大答案A解析元素的原子序數等于原子核內的質子數，A項正確；氟沒有正價，氧沒有最高正化合價，B項錯誤；電子層數相同的原子，原子序數越大，原子半徑越小，C項錯誤；X、Y、Z中可能含有非金屬，D項錯誤。3某主族元素的最高正價與最低負價的代數和為4，則該元素原子的最外層電子數為()A4 B5C6 D7答案C解析設該元素的最高正價為x，最低負價為y，則解得x6，y2，因此該原子的最外層電子數為6。4(2017·衡水高一檢測)下列粒子半徑之比大于1的是()A. B.C. D.答案B解析A項，r(K)r(K)，1；B項，r(Ca)r(Mg)，1；C項，r(S)r(P)，1；D項，r(Cl)r(Cl)，1。5X和Y兩元素的陽離子具有相同的電子層結構，X元素的陽離子半徑大于Y元素的陽離子半徑；Z和Y兩元素的原子核外電子層數相同，Z元素的原子半徑小于Y元素的原子半徑。X、Y、Z三種元素原子序數的關系是()AX>Y>Z BY>X>ZCZ>X>Y DZ>Y>X答案D解析已知電子層結構相同的陽離子，核電荷數大的則半徑??；具有相同電子層數的原子，隨著原子序數增大，原子半徑減小。根據題意，X和Y兩元素的陽離子具有相同的電子層結構，X元素的陽離子半徑大于Y元素的陽離子半徑，則X的原子序數小于Y的原子序數；Z和Y元素的原子核外電子層數相同，且Z元素的原子半徑小于Y元素的原子半徑，則Y和Z兩元素同周期，Z的原子序數大于Y的原子序數。由此得出三種元素原子序數的關系為Z>Y>X。6已知Y為118號元素。在水溶液中，YO和S2發(fā)生反應的離子方程式為YO3S26H=Y3S3H2O，YO中Y的化合價是_，Y元素原子的最外層電子數是_，S2的半徑_(填“大于”或“小于”)Y的半徑。答案57大于解析在氧化還原反應中得電子總數與失電子總數是相等的，即化合價升高總數等于降低總數。硫元素化合價升高總數為2×36，則Y元素化合價降低總數也是6，由此可知YO中Y的化合價是5價；由Y可知，Y原子得到1個電子變?yōu)榉€(wěn)定結構，故Y元素原子的最外層電子數是7；因為Y是118號元素，又屬于鹵族元素，則Y是Cl，而Cl與S2具有相同的電子層結構但原子序數大于S2，故其半徑小于S2的半徑。7(1)有下列四種微粒：ONaMgN(用序號填空)。.按原子半徑由大到小順序排列是_。.微粒中質子數小于中子數的是_。.在化合物中呈現的化合價的數值最多的是_。.能形成X2Y2型化合物的是_，能形成X3Y2型的化合物的是_。(2)已知An、B(n1)、Cn、D(n1)都具有相同的電子層結構，則A、B、C、D的離子半徑由大到小的順序是_，原子序數由大到小的順序是_。(3)X元素最高價氧化物對應的水化物為H3XO4，則它對應的氣態(tài)氫化物的化學式為_，R元素的氣態(tài)氫化物化學式為H2R，此元素最高價氧化物對應水化物的化學式_。答案(1).>>>. .(2)D(n1)>Cn>An>B(n1)B>A>C>D(3)XH3H2RO4解析(1).由O、N具有2個電子層，而Na、Mg具有3個電子層，因此Na、Mg的原子半徑大于O、N的原子半徑，而對于11Na、12Mg來說，由于Mg的核電荷數大，因此r(Na)>r(Mg)，同樣r(N)>r(O)，故原子半徑由大到小排列為r(Na)>r(Mg)>r(N)>r(O)。.由NAZ得中子數分別為N(O)10、N(Na)12、N(Mg)12、N(N)7。.能形成X2Y2型化合物，則X可呈1價而Y呈1價，故為Na2O2；能形成X3Y2型化合物，則X呈2價，Y呈3價，故為Mg3N2。(2)當微粒具有相同電子層數時，核電荷數越大，核對最外層電子的吸引力就越大，其微粒半徑就越小。設An、B(n1)、Cn、D(n1)具有電子數為x，則質子數分別為xn、x(n1)、xn、x(n1)，故離子半徑由大到小的順序為D(n1)>Cn>An>B(n1)。(3)X元素的最高正價是5價，則其最低化合價為3價，故X元素氫化物的化學式為XH3；R的最低化合價為2價，其最高化合價為6價，此元素最高價氧化物對應水化物的化學式為H2RO4。對點訓練題組一元素性質變化規(guī)律及應用1(2017·濟南高一檢測)結合元素周期律的知識分析下列說法，其中正確的是()A原子序數為15的元素的最高化合價為5B隨著元素原子序數的遞增，原子最外層電子數總是從1到8重復出現C隨著元素原子序數的遞增，元素的最高化合價從1到7，最低化合價從7到1重復出現DB、C、N、O、F最高正價依次增加答案A解析A項，P原子最外層為5個電子，最高化合價為5，正確；B項，H、He電子由1個到2個，錯誤；C項，F無正價，負價從4到1，錯誤；D項，O無最高正價，F無正價，錯誤。2(2017·濰坊高一檢測)下列關于各組元素性質的遞變情況描述錯誤的是()ALi、Be、B原子最外層電子數依次增大BP、S、Cl元素最高正價依次升高CN、O、F原子半徑依次增大DNa、K、Rb的電子層數逐漸增多答案C3如圖中橫坐標均表示1117號元素按由小到大順序排列的原子序數。根據圖像變化趨勢判斷，縱坐標表示其最高化合價的是()答案C解析1117號元素，隨原子序數的遞增，最高化合價從17。4元素X、Y可組成化學式為XY3的化合物，則X、Y的原子序數不可能是()A3和9 B7和1C13和17 D15和17答案A解析A項，兩元素分別為Li、F，只能形成化合物LiF；B項，兩元素分別為N、H，可形成NH3分子；C項，兩元素分別為Al、Cl，能形成化合物AlCl3；D項，兩元素分別為P、Cl，可形成PCl3和PCl5兩種化合物。5(2017·淮北高一檢測)某元素原子L層電子數比K層的多5個，該元素的最高正化合價為()A5 B6C7 D無最高正化合價答案D解析據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。6如圖是部分118號元素化合價與原子序數的關系圖，下列說法正確的是()A原子半徑：ZYXB離子半徑：ZYXC元素W的最高價和最低價代數和為4DY和Z兩者最高價氧化物對應的水化物不能相互反應答案C解析根據隨原子序數遞增化合價變化特點分析知，X為O，Y為Na，Z為Al。電子層數相同時，原子序數越大，半徑越小；同族自上而下原子半徑逐漸增大，則半徑：NaAl，AlB，BO，則NaAlO，A項錯誤；Na、O、Al形成的離子核外電子排布相同，核電荷數越大，半徑越小，故離子半徑：O2NaAl3，B項錯誤；Na與Al的最高價氧化物對應的水化物分別為NaOH、Al(OH)3，兩者能夠反應，D項錯誤；根據化合價知W為S，其最高價和最低價代數和為4，C項正確。題組二微粒半徑大小比較7下列各元素原子半徑依次增大的是()ANa、Mg、Al BNa、O、FCP、Si、Al DC、Si、P答案C解析比較元素原子半徑的大小有兩條規(guī)律：具有相同電子層數的元素，隨著原子序數的遞增，原子半徑遞減；具有相同最外層電子數的元素，隨著電子層數的增加，原子半徑增大。A項，r(Na)>r(Mg)>r(Al)；B項，r(Na)>r(O)>r(F)；D項，r(Si)>r(P)>r(C)。8(2017·淄博高一檢測)下列微粒半徑大小比較正確的是()ANaMg2Al3O2BNaAl3S2ClCNaMgAlSDNaKRbCs考點元素周期律題點微粒半徑的大小比較答案D解析A項，4種離子核外電子數相同，隨著核電荷數增多，離子半徑依次減小，即Al3Mg2NaO2，A項錯誤；因S2、Cl比Na、Al3多一個電子層，則S2、Cl半徑比Na、Al3大，而S2、Cl和Na、Al3也分別適用“序小徑大”的原則，則S2ClNaAl3，B項錯誤；Na、Mg、Al、S的原子半徑依次減小，C項錯誤；Na、K、Rb、Cs最外層電子數相同，電子層數依次增多，半徑依次增大，D項正確。9構成下列化合物的陰離子和陽離子的半徑比值最大的是()ALiI BKClCNaBr DNaI答案A解析離子半徑：r(Li)r(Na)<r(K)，r(Cl)<r(Br)<r(I)，故所給化合物中比值最大。題組三元素周期律的綜合應用10(2018·清華大學附中月考)A、B、C三種元素的原子序數依次為a、b、c，它們的離子An、Bn、Cm具有相同的電子層結構，且nm，則下列關系正確的是()Aabc BacbCabmn Dacnm答案B解析離子An、Bn、Cm具有相同的電子層結構，則有anbncm，nm，可知acb，故A錯誤、B正確；由關系式可知acmn，故C、D錯誤。11已知原子序數小于18的元素的離子aAm、bBn、cCm、dDn(m>n)都具有相同的電子層結構，則下列敘述中正確的是()A原子半徑：A>B>C>DB原子序數：d>c>b>aC離子半徑：Cm> Dn>Bn>AmD原子的最外層電子數目：A>B>D>C答案C解析四種離子具有相同的電子層結構，則陽離子對應的原子A、B比陰離子對應的原子C、D多1個電子層，且陽離子所帶電荷數越多，其核電荷數越大，原子序數越大，原子半徑越?。魂庪x子所帶電荷數越多，其核電荷數越小，原子序數越小，原子半徑越大。故有原子半徑B>A>C>D，原子序數a>b>d>c，故A項和B項錯誤；四種離子電子層結構相同，依據核電荷數越大，離子半徑越小可知，離子半徑Cm>Dn>Bn>Am，故C項正確；原子的最外層電子數目D>C>A>B，故D項錯誤。12已知X元素的陽離子和Y元素的陰離子具有與氬原子相同的電子層結構，則下列敘述正確的是()AX的原子序數比Y的小BX原子的最外層電子數比Y的大CX的原子半徑比Y的大DX元素的最高正價比Y的大答案C解析利用舉例法解答。假設X為K元素，Y為Cl元素，則原子序數：K>Cl，最外層電子數：Cl>K，最高正化合價：Cl>K。綜合強化13在原子序數1118的元素中：(1)原子半徑最小的是_(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化合價絕對值之差為4的元素是_。(2)與冷水劇烈反應生成H2的物質是_(填名稱)。與水反應能生成具有漂白性物質是_(填名稱)，反應的離子方程式是_。(3)化學性質最穩(wěn)定的物質是_(填化學式)。答案(1)ClNa、Mg、AlS(2)鈉氯氣Cl2H2O=HClHClO(3)Ar解析(1)在1118號原子中，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，最低負化合價是2，絕對值之差是4。(2)金屬鈉與冷水劇烈反應生成H2和NaOH; Cl2和水反應生成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)定結構，通常不與其他物質發(fā)生反應，化學性質穩(wěn)定。14原子序數是指元素在元素周期表中的序號，數值上等于原子核的核電荷數(即質子數)或原子的核外電子數。今有A、B兩種元素，其原子序數分別為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_，最低負價為_。(4)A、B元素原子半徑大小關系為r(A)_r(B)。答案(1)FP(2)27(3)53(4)15有A、B、C、D四種元素，A的最高正價與其最低負價的絕對值之差為6；A、D次外層都是8個電子，A與D的化合物DA在水溶液中能電離出具有相同電子層結構的陰、陽離子；B有兩個電子層，其最高正價與最低負價的代數和為0；C2與氬原子具有相同的電子層結構。(1)試寫出上述各元素的符號：A_，B_，C_，D_。(2)畫出下列粒子的結構示意圖：A_，C2_。(3)寫出A、D的最高價氧化物對應水化物反應的化學方程式：_。答案(1)ClCSK(2)(3)HClO4KOH=KClO4H2O解析因為“A的最高正價與其最低負價的絕對值之差為6”，確定A為氯(Cl)；“B有兩個電子層，最高正價與最低負價的代數和為0”，確定B為碳(C)；C2的結構示意圖為，確定C為硫(S)；再由A推出D為鉀(K)。16有A、B、C、D、E五種元素，它們的原子序數按E、C、D、A、B依次增大，E原子最外層有4個電子；A與B的核外電子排布相同；D的氣態(tài)氫化物的化學式為H2D，最高價氧化物中D的質量分數為40%，且D原子核內質子數和中子數相等；C的原子序數比D少9，比B少12。(1)寫出五種元素的符號：A_，B_，C_，D_，E_。(2)畫出A、B的結構示意圖：_、_。(3)A、D最高價氧化物對應的水化物化學式分別為_、_。(4)寫出E的最高價氧化物與過量B的最高價氧化物對應的水化物反應的離子方程式：_。(5)寫出B、C最高價氧化物對應的水化物之間相互反應的化學方程式：_。答案(1)ClKNSC(2)(3)HClO4H2SO4(4)CO22OH=COH2O(5)KOHHNO3=KNO3H2O解析D的氧化物分子式為DO3，D的質量分數為40%，可推出D的相對原子質量為32，從而推出D為S元素；C原子序數比D少9，比B少12，則C為N元素，B為K元素；A與B核外電子排布相同，則A為Cl元素；E原子最外層有4個電子，且原子序數按E、C、D、A、B依次增大，則E為C元素。