高一化学新人教版同步精讲必修1第32讲元素周期律

第32讲元素周期律一、1~18号元素的电子排布、原子半径、主要化合价1.随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现_________的周期性改变（第一周期除外）。2.随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现_____________的周期性改变。3.随着原子序数的递增，元素的化合价呈______________的周期性改变。【答案】1→8由大到小渐渐增大二、原子半径大小规律1．原子半径改变趋势图：2．原子半径周期改变规律（稀有气体不探讨）（1）同一主族，从上到下，原子半径渐渐_________；（2）同一周期，从左到右，原子半径渐渐_________。【答案】增大减小三、化合价规律1．一般状况下，元素的最高正价=_______________=_______________。2．一般状况下，元素的最低负价=________________________________。3．金属没有__________价，O没有__________价、F没有__________价。【答案】最外层电子数主族序数最外层电子数﹣8负最高正正四、第三周期元素性质的递变1．Na、Mg、Al金属性强弱比较NaMgAl与水（或酸）反应的现象与冷水猛烈反应，放出大量的热，并产生气体与冷水几乎不反应，与沸水缓慢反应，与酸猛烈反应与沸水反应很慢，与酸反应较快猛烈程度随着核电荷数减小，与水（或酸）反应越来越________最高价氧化物对应水化物的碱性强弱NaOH强碱Mg(OH)2中强碱Al(OH)3两性氢氧化物结论①最高价氧化物对应的水化物的碱性：__________________②金属性：__________________【答案】猛烈NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3Na>Mg>Al2．Si、P、S、Cl非金属性强弱比较SiPSCl与氢气反应条件高温磷蒸气与H2能反应需加热光照或点燃时发生爆炸改变规律随着核电荷数增加，与氢气化合越来越________气态氢化物热稳定性SiH4很不稳定PH3不稳定H2S受热分解HCl稳定改变规律随着核电荷数增加，气态氢化物越来越________最高价氧化物对应水化物酸性H2SiO3弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4（最强的无机含氧酸）改变规律随着核电荷数增加，最高价氧化物对应水化物的酸性越来越________结论非金属性：__________________【答案】简洁稳定强Cl>S>P>Si3．元素金属性和非金属性改变规律的理论说明同一周期元素，电子层数相同，从左到右，核电荷数依次_______，最外层电子数渐渐______，原子半径渐渐_______，越简洁_______电子形成稳定结构，非金属性渐渐_______，金属性渐渐_______。【答案】增多增多减小得到增加减弱五、元素周期律的定义与实质1．定义：元素的性质随原子序数的递增而呈周期性的改变。2．实质：元素原子的核外电子排布的周期性改变。即元素原子核外电子排布的周期性改变确定了元素性质的周期性改变。题型一：微粒半径大小比较【例1】（2024·河北·深州长江中学高一月考）关于微粒半径大小的下列叙述中不正确的是()A．随原子序数的递增，同周期元素的原子半径渐渐减小(稀有气体除外)B．随电子层数的递增，同主族元素的原子半径渐渐增大C．电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越大D．同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大【答案】C【详解】A、同周期元素的原子半径，随原子序数的递增而减小，选项A正确；B、同主族元素的原子半径，随电子层数的递增而增大，选项B正确；C、电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，选项C不正确；D、同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大，选项D正确。答案选C。【变2-1】（2024·全国·高一课时练习）下列各微粒半径依次减小的是A．、、、 B．、、、C．F、、、 D．Al、Mg、Na、K【答案】B【详解】A．电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径>>>，选项A错误；B．电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，故离子半径＞K+＞Mg2+＞Al3+，选项B正确；C．电子层越多离子半径越大，原子半径小于相应的阴离子半径，故离子半径F＜F-＜Cl-＜Br-，选项C错误；D．同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大，故微粒半径K＞Na＞Mg＞Al，选项D错误；答案选B。题型二：化合价规律【变3-1】（2024·山东·潍坊中学高一开学考试）下列各组元素中，按最高正价由高到低，负价肯定值由低到高依次排列的是（）A．Na、Mg、Al B．F、O、NC．N、O、F D．S、P、Si【答案】D【详解】A．Na、Mg、Al都属于金属，只有正价无负价，故A错误；B．F、O、N中F只有负价无正价，故B错误；C．N、O、F中F只有负价无正价，故C错误；D．S、P、Si中最高正价分别为+6、+5、+4，负价肯定值分别为2、3、4，排列依次正确，故D正确；【变4-1】（2024·全国·高一课时练习）元素R的最高价含氧酸的化学式为HnRO2n－2，则在气态氢化物中R元素的化合价为（）A．12－3n B．3n－12 C．3n－10 D．6－3n【答案】B【分析】依据HnRO2n﹣2利用化合价代数和为0计算R元素的最高化合价，再利用最高正化合价﹣8=最低负价，即为气态氢化物中R元素的化合价，据此计算【详解】令HnRO2n﹣2中R元素的化合价为x，由化合价代数和为0，所以（+1）×n+x+（﹣2）×（2n﹣2）=0，解得x=3n﹣4，所以最低负价为3n﹣4﹣8=3n﹣12。故选B。题型三：元素周期律综合【变5-2】（2024·四川·石室中学高一期末）下列各图曲线分别表示物质的某种性质与核电荷数的关系（Z为核电荷数，γ为元素的有关性质），下列选项中的对应关系错误的是A．图①可以表示F-、Na+、Mg2+、Al3+四种离子的离子半径大小关系B．图②可以表示ⅡA族元素的最外层电子数C．图③可以表示ⅤA族元素氢化物的沸点凹凸关系D．图④可以表示第三周期中的非金属元素的氢化物的稳定性【答案】C【详解】A．F-、Na+、Mg2+、Al3+四种离子，具有相同的电子排布，原子序数大的离子半径小，则图中随Z的增大而Y减小，故A正确；B．ⅡA族元素的最外层电子数均为2，则图中Z变大时Y不变，故B正确C．VA族元素氢化物，氨分子中含氢键，沸点相对较高，其它气态氢化物随相对分子质量增大，沸点上升，但最终SbH3的沸点略高于氨，图像与此不符，故C错误；D．第三周期中的非金属元素随着核电荷数的增加非金属性越强，其氢化物的越稳定，故D正确；答案选C。【点睛】将元素周期律等相识事物的一般规律通过图像的形式让学生再认知，能很好的培育学生的抽象思维实力，增加学生的的模型认知。【变6-2】（2024·云南·大关县第一中学高一月考）如图为元素周期表中短周期的一部分，四种元素均为非稀有气体元素，下列关于这四种元素及其化合物的说法中正确的是A．X、Y、Z、W可能均为金属元素B．气态氢化物的稳定性：Z>W>X>YC．Z的最高正化合价与最低负化合价的肯定值可能相等D．Z的最高价氧化物的水化物可能为强碱【答案】C【详解】A．依据元素周期表可以推知：假如X、Y是金属，则Z是金属，但Z与W之间还有空白部分，不能相邻，因此不满意周期表短周期元素位置，故A错误；B．非金属性越强，其气态氢化物的越稳定，因此气态氢化物的稳定性：W＞Z，Y＞X，故B错误；C．当Z为Si时，Z的最高正化合价与最低负化合价的肯定值可能相等，故C正确；D．Z的最高价氧化物的水化物为强碱，则Z为Na，依据元素周期表位置关系，则X无法推出元素，故D错误。综上所述，答案为C。【例8】（2024·河南·原阳县第三高级中学高一月考）元素周期表与元素周期律在学习、探讨和生产实践中有很重要的作用。下表列出了①～⑩10种元素在周期表中的位置。族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02⑤⑥⑩3①③④⑦⑧⑨4②请回答：(1)这10种元素其中化学性质最不活泼的是_______，非金属性最强的是_______，形成化合物种类最多的元素是_______(填元素符号)。(2)第三周期列出的六种元素对应的简洁离子中半径最大的是_______；最小的是_______(填离子符号)。(3)在①、②、③、④四种元素的最高价氧化物的水化物中，两性最高价氧化物的水化物与碱性最强的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式为_______；在⑤、⑦、⑧三种元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是_______(填化学式)。(4)对于⑦、⑧、⑩元素的氢化物，稳定性由强到弱的依次为_______，还原性最强是_______(填化学式)。(5)①～⑨的氢化物分子中与⑩的氢化物分子所含电子总数相等的分子是_______(举一例即可，填化学式)【答案】ArFCS2-Al3＋Al(OH)3＋KOH=KAlO2＋2H2OHClO4HF>HCl>H2SH2SH2O、CH4【分析】依据表格中的周期和族序数推断元素①为Na元素，②为K元素，③为Mg元素，④为Al元素，⑤为碳元素，⑥为O元素，⑦为S元素，⑧为Cl元素，⑨为Ar元素，⑩为F元素；依据元素周期律推断元素的性质。【详解】(1)化学性质不活泼的元素是稀有气体元素，故为Ar元素；非金属最强的元素是半径最小的非金属F元素；形成化合物种类最多的元素是C元素，可以形成有机化合物；(2)依据离子半径大小比较方法，电子层越大，半径越大，及核外电子排布相同的离子依据原子序数越大，吸引力越大，半径越小推断，第三周期最大的离子半径是S2-；最小的是Al3＋；(3)①、②、③、④四种元素的最高价氧化物的水化物中，两性最高价氧化物的水化物是Al(OH)3与碱性最强的最高价氧化物的水化物是KOH，反应方程式是：Al(OH)3＋KOH=KAlO2＋2H2O；在⑤、⑦、⑧三种元素的最高价氧化物对应的水化物中，依据非金属性越强，酸性越强推断是HClO4；(4)对于⑦、⑧、⑩元素的氢化物，稳定性依据非金属性越强，氢化物越稳定推断，由强到弱的依次为HF>HCl>H2S，还原性依据离子半径越大还原性越强得：H2S还原性最强；(5)⑩的氢化物HF分子所含电子总数10个，①～⑨的氢化物分子电子总数是10个的有：H2O、CH4。【点睛】首先推想元素，依据元素在周期表中的位置推断元素，依据元素周期律推断元素性质的递变规律，留意离子半径的比较，依据离子具有的特点推断：核外电子排布相同的离子可以依据原子序数的大小进行推断。【题1】（2024·江西抚州·高一期中）下列各微粒半径依次增加的是A．、、、 B．、、、C．、、、 D．、、、【答案】B【分析】电子层数越大，微粒半径越大；电子层数相同时，核电荷数越小，微粒半径越大，同种元素，得到电子，其微粒半径大于原子半径，若失去电子，其微粒半径小于原子半径，据此分析解答。【详解】A．的电子层数最大，离子半径最大，A不符合题意；B．的半径大于F原子的，、、的电子层数渐渐增多，所以半径依次增大，B符合题意；C．的电子层数最小，半径最小，C不符合题意；D．为Al原子失去电子得到的，所以半径：＜，D不符合题意；故选B。【题2】（2024·重庆·高二学业考试）某元素X最高价含氧酸的化学式为HnXO2n-1，则在其气态氢化物中X元素的化合价为（）A．n-1 B．3n-10 C．3n-2 D．10-3n【答案】B【详解】假设在化合物HnXO2n-1中X元素的化合价为a，由于化合物HnXO2n-1中全部元素的化合价代数和为零，则：1×n+a+(2n-1)×(-2)=0，解得，a=3n-2。因为同一元素最高正化合价与最低负化合价肯定值的和等于8，所以在X的氢化物中元素化合价=最高正化合价-8=(3n-2)-8=3n-10，故合理选项是B。【题3】（2024·全国·高一课时练习）对于随原子序数依次增大的11～17号元素，下列说法中不正确的是A．原子半径渐渐减小 B．电子层数渐渐增多C．最高正化合价渐渐增大 D．元素的金属性渐渐减弱，非金属性渐渐增加【答案】B【分析】原子序数依次增大的11～17号元素位于元素周期表的第三周期，结合元素周期律分析解答。【详解】A.同周期自左向右原子半径渐渐减小，A正确；B.第三周期元素的核外电子层数均是3层，B错误；C.同周期自左向右最外层电子数渐渐增大，则最高正化合价渐渐增大，C正确；D.同周期自左向右元素的金属性渐渐减弱，非金属性渐渐增加，D正确；答案选B。【题4】（2024·北京二十中高一期末）已知第一、二、三周期元素A、B、C、D的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-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>D B．原子序数：d>c>b>aC．原子的最外层电子数：C>D>A>B D．离子半径：C3->D->B+>A2+【答案】D【分析】依据题意可推知A为，B为，C为，D为。据此分析解题。【详解】A．同一周期，从左到右原子半径减小，同一主族，从上到下，原子半径增大，故原子半径：，A错误；B．原子序数：，B错误；C．对于主族元素，最外层电子数等于主族序数，因此最外层电子数：，C错误；D．、、、的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，离子半径：，D正确；故答案为：D。【题5】（2024·河北·石家庄市其次十一中学高一期中）同一周期的X、Y、Z三种元素，已知最高价氧化物对应水化物的酸性依次为HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列推断错误的是A．原子半径：X>Y>ZB．气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3C．元素原子得电子实力：X>Y>Z。D．阴离子的还原性：Z>Y>X【答案】A【分析】元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，由题意可知，最高价氧化物对应水化物的酸性是：HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，则元素非金属性X＞Y＞Z。【详解】A．同周期元素从左到右，原子半径渐渐减小，非金属性依次增加，则原子半径：X＜Y＜Z，故A错误；B．元素非金属性越强，氢化物越稳定，非金属性：X＞Y＞Z，则气态氢化物的稳定性：HX＞H2Y＞ZH3，故B正确；C．元素非金属性越强，原子得电子实力越强，元素非金属性：X＞Y＞Z，则原子得电子实力：X＞Y＞Z，故C正确；D．元素非金属性越强，阴离子的还原性越弱，非金属性：X＞Y＞Z，则阴离子的还原性：Z3－＞Y2－＞X－，故D正确。故选A。【题6】（2024·福建·厦门外国语学校石狮分校高一月考）如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法不正确的是A．X元素处其次周期VIA族B．原子半径：Z>YC．X、Y、R形成的某种化合物可以用于漂白、消毒D．Y、Z和W三者最高价氧化物对应的水化物能两两相互反应【答案】B【分析】由题干信息图可知，X的负价为-2价，无正价，故X为O，Y为+1价，无负价，故Y为Na，Z为Al，W为-2价和+6价，故W为S，R为-1价和+7价，故R为Cl，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，X元素为O，故处其次周期VIA族，A正确；B．由分析可知，Z为Cl，Y为Na，故原子半径：Y>Z，B错误；C．由分析可知，X、Y、R分别为O、Na、Cl形成的某种化合物如NaClO可以用于漂白、消毒，C正确；D．由分析可知，Y、Z和W三者最高价氧化物对应的水化物分别为：NaOH、Al(OH)3、HClO4，故能两两相互反应，离子方程式分别为：OH-+H+=H2O、Al(OH)3+OH-=+2H2O、Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O，D正确；故答案为：B。【题7】（2024·海南·儋州市第一中学高一月考）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。如图是元素周期表的一部分。（1）N在元素周期表中的位置为第________周期第________族。依据元素周期律，预料酸性强弱：H3AsO4_______H3PO4(填“>”或“<”)。（2）在肯定条件下，S与H2反应有肯定限度(可理解为反应进行的程度)，请推断：在相同条件下Se与H2反应的程度比S与H2反应程度__________(填“更大”、“更小”或“相同”)。（3）Br2具有较强的氧化性，将适量溴水加入KI-淀粉溶液中，出现的现象为____________________，发生的离子方程式为_________________________________；【答案】二ⅤA<更小溶液变蓝Br2+2I—=2Br—+I2【解析】【详解】（1）N元素原子有2个电子层，最外层电子数为5，位于元素周期表中其次周期第ⅤA族；同主族从上到下非金属性减弱，则最高价含氧酸的酸性越弱，则酸性H3AsO4＜H3PO4，故答案为二；VA族；＜。（2）S和Se是同主族的元素，同主族元素性质具有相像性和递变性，依据O、S、Se的依次单质和氢气反应的限度渐渐减小，故答案为更小。（3）Br2具有较强的氧化性，Br2的氧化性比I2，强将适量溴水加入KI-淀粉溶液中，Br2能将KI中的碘置换出来，生成单质碘，反应的离子方程式为：Br2+2I—=2Br—+I2，单质碘遇到淀粉变为蓝色，故答案为溶液变蓝，Br2+2I—=2Br—+I2。【练1】（2024·全国·高一课时练习）下列说法中正确的是A．元素性质的周期性改变是指原子半径、元素的主要化合价及原子核外电子排布的周期性改变B．元素的最高正化合价与元素原子核外电子排布有关C．从Li→F，Na→Cl，元素最高正化合价均呈现+1价→+7价的改变D．电子层数相同的原子核外电子排布，其最外层电子数均从1个到8个呈现周期性改变【答案】B【详解】A．元素性质的周期性改变的根本缘由是原子核外电子排布的周期性改变，元素的性质体现在元素的原子半径、元素的主要化合价、元素的金属性和非金属性等周期性的改变，原子核外电子排布是原子结构，不是元素的性质，A错误；B．一般状况下，元素的最高正化合价等于元素原子的最外层电子数，故元素的化合价与元素原子核外电子排布有关，B正确；C．由于O、F是活泼非金属元素，没有与族序数相等的最高正化合价，C错误；D．H、He的电子层数相同，最外层电子数从1~2，D错误；故合理选项是B。【练2】（2024·全国·高一课时练习）在下列元素中，随元素原子序数的递增呈周期性改变的是①原子半径；②化合价；③金属性.非金属性；④相对原子质量。A．①② B．②④ C．①②③ D．①②③④【答案】C【详解】①随原子序数的递增，元素的原子半径从大到小呈周期性改变(稀有气体除外)；②随着元素原子序数的递增，元素的最高正价也许从+1到+7，负价从-7到-1重复出现；③随元素原子序数的递增，金属性由强变弱，非金属性由弱变强的周期性改变；④随着原子序数的递增，元素的原子的相对原子质量增大，但不呈现周期性的改变。故选C。【练3】（2024·广西·南宁三中高一期末）下列各组元素中，按最高正价递增依次排列的是A．Na、Mg、Al、S B．C、N、O、FC．F、Cl、Br、I D．Li、Na、K、Rb【答案】A【解析】试题分析：A、元素的最高价分别为+1、+2、+3、+6，所以选A；B、元素的最高价为+4、+5，氧元素和氟元素没有正化合价，所以不选B；C、氟没有正化合价，其余卤素的最高价都为+7，不选C；D、元素的最高价都为+1，不选D。考点：元素化合价的规律。【练4】（2024·黑龙江·大庆市第十中学高一期末）元素R的最高价含氧酸化学式为HnRO2n＋2，在它的气态氢化物中，R的化合价为A．3n－10 B．3n－4C．3n－12 D．4－3n【答案】B【详解】因化合物中H元素为价，O元素的化合价为价-2，设元素R的最高正化合价为x，由化学式为HnRO2n＋2，依据化合物中元素的正负化合价的代数和为，则(+1)×n+x+(-2)×(2n＋2)=0，则x=+(3n＋4)。依据元素的最高正价+|最低负价|=8，则有|最低负价|=8-(3n＋4)=4-3n，在其氢化物中，R的化合价为3n-4；故选B。点睛：依据化合物的化学式及和元素在化合物中的化合价，利用化合物中元素的正负化合价的代数和为0，结合元素的最高正价+|最低负价|=8来解答。【练5】（2024·河北·唐山一中高一月考）下列各组微粒中，半径依次增大的是（）A．、、、 B．、、、C．、、、 D．、、、【答案】A【分析】同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大；阳离子半径小于相应原子半径、阴离子半径大于相应原子半径；电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大。【详解】A.同周期自左而右原子半径减小、同主族自上而下原子半径增大，阳离子半径小于相应原子半径，所以微粒半径：Al3+<Al<Mg<K，A正确；B.同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径Cl<S，B错误；C.同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径Na>Cl，C错误；D.电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，所以离子半径：Ca2+<K+<Cl−<S2−，D错误。答案为A。【练6】（2024·河南·安阳三十五中高一月考）已知X、Y、Z为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是：HXO4＞H2YO4＞H3ZO4.则下列说法正确的是A．非金属活泼性：Y＜X＜Z B．气态氢化物的稳定性：HX＞H2Y＞ZH3.C．原子半径：X＞Y＞Z D．原子最外电子层上电子数的关系：Y=Z＜X【答案】B【分析】由题意可知，X、Y、Z的最外层电子数分别为7、6、5。【详解】A．同周期元素自左向右，金属性渐渐减弱，非金属性渐渐增加，故非金属性强弱依次为X＞Y＞Z，A错误；B．非金属性越强，氢化物的稳定性渐渐越强，故气态氢化物的稳定性为HX＞H2Y＞ZH3，B正确；C．同周期元素自左向右原子半径渐渐减小，故原子半径是Z＞Y＞X，C错误；D．由以上分析可知原子最外电子层上电子数的关系为X＞Y＞Z，D错误；故选B。【练9】（2024·江西·宜春九中高一月考）国家卫健委发布公告称，富硒酵母、二氧化硅、硫黄等6种食品添加剂新品种平安性已通过审查，这些食品添加剂包括食品养分强化剂、风味改良剂、结构改善剂、防腐剂，用于食品生产中，将更好地满意吃货们的心愿，丰富舌尖上的养分和美味。请回答下列问题：(1)富硒酵母是一种新型添加剂，其中硒34Se元素在周期表中的位置为_______(2)下列说法正确的是_______。A．热稳定性：H2Se>H2S>H2OB．酸性：H2SeO4>H2SO4>HClO4C．36S与74Se的中子数之和为60D．还原性：Se2->S2-E.沸点凹凸：H2Se>H