2024-2025学年高二化学(人教版)选择性必修2 第一章 第二节 第2课时 元素周期律

第2课时元素周期律［核心素养发展目标］1.能从原子结构的角度理解原子半径、元素第一电离能、电负性之间的递变规律，能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能、电负性的相对大小。2.通过对原子半径、元素第一电离能、电负性递变规律的学习，建立“结构决定性质”的认知模型，并能利用认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。一、原子半径1.原子半径的变化规律除Li外，第三周期主族元素原子半径大于第二周期主族元素原子半径［r(Mg)>r(Li)>r(Al)］。2.原子或离子半径的比较方法(1)同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。例如：r(Cl-)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)。(2)能层结构相同的离子：核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。(3)带相同电荷的离子：能层数越多，半径越大。例如：r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)，r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)<r(Te2-)。(4)核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。例如：比较r(K+)与r(Mg2+)，可选r(Na+)为参照，r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+)。1.是否能层数多的元素的原子半径一定大于能层数少的元素的原子半径？提示不一定，原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定，如Li的原子半径大于Cl的原子半径。2.若短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构。(1)四种元素在元素周期表中的相对位置如何？提示短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构，则：a-2=b-1=c+3=d+1，且A、B在元素周期表中C、D的下一周期。(2)原子序数从大到小的顺序是什么？提示a>b>d>c。(3)离子半径由大到小的顺序是什么？提示C3->D->B+>A2+。1.正误判断(1)核外能层结构相同的单核粒子，半径相同()(2)质子数相同的不同单核粒子，电子数越多，半径越大()(3)各元素的原子半径总比其离子半径大()(4)同周期元素从左到右，原子半径、离子半径均逐渐减小()答案(1)×(2)√(3)×(4)×2.下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是()A.Na、K、Rb B.F、Cl、BrC.Mg2+、Al3+、Zn2+ D.Cl-、Br-、I-答案C解析同主族元素，从上到下，原子半径(或离子半径)逐渐增大，故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；能层数相同，核电荷数越大半径越小，Mg2+、Al3+能层数相同但铝元素的核电荷数大，所以Al3+的半径小，故C项中微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的。3.［2020·全国卷Ⅲ，35(1)节选］氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。H、B、N中，原子半径最大的是。

答案B粒子半径比较的一般思路(1)“一层”：先看能层数，能层数越多，一般微粒半径越大。(2)“二核”：若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小。(3)“三电子”：若能层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大。二、电离能1.电离能的概念(1)气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能，符号：I1。可以衡量元素的气态原子失去一个电子的难易程度。(2)各级电离能：+1价气态基态正离子失去一个电子，形成+2价气态基态正离子所需的最低能量叫第二电离能，用I2表示；+2价气态基态正离子再失去一个电子，形成+3价气态基态正离子所需的最低能量叫做第三电离能，用I3表示，依次类推。2.电离能的变化规律(1)每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能最小，最后一种元素(稀有气体)的第一电离能最大，即一般来说，同周期随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈增大趋势。(2)同族元素从上到下第一电离能逐渐减小。(3)同种原子的逐级电离能越来越大(I1<I2<I3…)。3.电离能的应用(1)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。(2)确定元素原子的核外电子层排布由于电子是分层排布的，内层电子比外层电子难失去，因此元素的电离能会发生突变。(3)确定元素的化合价若某元素的电离能：I2≫I1，则该元素通常显+1价；若I3≫I2，则该元素通常显+2价；若I4≫I3，则该元素通常显+3价。特别提醒——电离能的影响因素及特例(1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子排布。(2)具有全充满、半充满及全空的电子排布的元素原子稳定性较高，其电离能数值较大，如稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其电离能均比同周期相邻元素的大。一般情况下，第一电离能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。1.元素周期表中，第一电离能最大的是哪个元素？第一电离能最小的应出现在元素周期表什么位置？提示最大的是He；最小的应在元素周期表左下角。2.下表是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能：元素NaMgAl电离能49673857845621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293(1)为什么同一元素的电离能逐级增大？提示这是由于原子失去一个电子变成+1价阳离子后，半径变小，核电荷数未变而电子数目变少，原子核对电子的吸引作用增强，因而第二个电子比第一个电子更难失去，故I2>I1，同理I3>I2。(2)为什么钠、镁、铝的化合价分别为+1、+2、+3？提示钠的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子变成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I3比I2大很多，说明Mg容易失去2个电子形成+2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I4比I3大很多，所以Al容易失去3个电子形成+3价离子。1.正误判断(1)第一电离能越大的原子失电子的能力越强()(2)铝的第一电离能比镁的第一电离能大()(3)在所有元素中，氟元素的第一电离能最大()(4)同一周期中，主族元素原子的第一电离能从左到右越来越大()(5)同一周期典型金属元素的第一电离能总是小于典型非金属元素的第一电离能()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√2.在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是()A.3s23p3 B.3s23p5C.3s23p4 D.3s23p6答案C解析同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素中，其第一电离能随着原子序数的增大而减小。3s23p3属于第ⅤA族元素、3s23p5属于第ⅦA族元素、3s23p4属于第ⅥA族元素、3s23p6属于0族元素，这几种元素都是第三周期元素，分别是P、Cl、S、Ar，其第一电离能大小顺序是Ar>Cl>P>S，所以第一电离能最小的原子是S。3.(1)［2020·江苏，21(2)节选］C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为。

(2)［2019·全国卷Ⅰ，35(1)］下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。

答案(1)N>O>C(2)A解析(2)［Ne］3s1属于基态的Mg+，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高；［Ne］3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg+；［Ne］3s13p1属于激发态Mg原子，其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；［Ne］3p1属于激发态Mg+，其失去一个电子所需能量低于基态Mg+，综上所述，电离最外层一个电子所需能量最大的是［Ne］3s1。(1)第一电离能与元素的金属性有本质的区别。(2)由电离能的递变规律可知：同周期主族元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族的Be、Mg的第一电离能较同周期第ⅢA族的B、Al的第一电离能要大；第ⅤA族的N、P、As的第一电离能较同周期第ⅥA族的O、S、Se的第一电离能要大。这是由于第ⅡA族元素的最外层电子排布为ns2，p轨道为全空状态，较稳定；而第ⅤA族元素的最外层电子排布为ns2np3，p轨道为半充满状态，比第ⅥA族的ns2np4状态稳定。三、电负性1.有关概念与意义(1)键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子。(2)电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。(3)电负性大小的标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。2.递变规律(1)一般来说，同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐变大，元素的非金属性逐渐增强、金属性逐渐减弱。(2)一般来说，同族元素从上到下，元素的电负性逐渐变小，元素的金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。3.应用(1)判断元素的金属性和非金属性强弱①金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。②金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。(2)判断元素的化合价①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。(3)判断化合物的类型如H的电负性为2.1，Cl的电负性为3.0，Cl的电负性与H的电负性之差为3.0-2.1=0.9<1.7，故HCl为共价化合物；如Al的电负性为1.5，Cl的电负性与Al的电负性之差为3.0-1.5=1.5<1.7，因此AlCl3为共价化合物；同理，BeCl2也是共价化合物。特别提醒①电负性之差大于1.7的元素不一定都形成离子化合物，如F的电负性与H的电负性之差为1.9，但HF为共价化合物。②电负性之差小于1.7的元素不一定形成共价化合物，如Na的电负性为0.9，与H的电负性之差为1.2，但NaH中的化学键是离子键。1.按照电负性的递变规律推测：元素周期表中电负性最大的元素和电负性最小的元素位于周期表中的哪个位置？提示根据电负性的递变规律，在元素周期表中，越往右，电负性越大；越往下，电负性越小，由此可知，电负性最大的元素位于周期表的右上方，最小的元素位于周期表的左下方。2.电负性越大的元素，非金属性越强吗？第一电离能越大吗？提示元素的电负性越大，非金属性越强；但第一电离能不一定越大，例如电负性：N<O，而第一电离能：N>O。1.正误判断(1)元素电负性的大小反映了元素原子对键合电子吸引力的大小()(2)元素的电负性越大，则元素的非金属性越强()(3)同一周期电负性最大的元素为稀有气体元素()答案(1)√(2)√(3)×2.下列说法不正确的是()A.第ⅠA族元素的电负性从上到下逐渐减小，而第ⅦA族元素的电负性从上到下逐渐增大B.电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度C.元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强D.NaH的存在能支持可将氢元素放在第ⅦA族的观点答案A解析第ⅦA族元素从上到下非金属性逐渐减弱，所以电负性从上到下逐渐减小，故A错误；金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，所以电负性的大小可以作为衡量元素金属性和非金属性强弱的尺度，故B正确；元素的电负性表示其原子在化合物中吸引电子能力的大小，元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强，故C正确；NaH中的H元素为-1价，则H可以放在第ⅦA族中，故D正确。3.一般认为，如果两个成键元素的电负性差值大于1.7，它们通常形成离子键；如果两个成键元素的电负性差值小于1.7，它们通常形成共价键。查阅下列元素的电负性数值，判断下列化合物：①NaF②AlCl3③NO④MgO⑤BeCl2⑥CO2(1)属于共价化合物的是(填序号，下同)。

(2)属于离子化合物的是。

元素AlBBeCClFLiMgNNaOPSSi电负性1.52.01.52.53.04.01.01.23.00.93.52.12.51.8答案(1)②③⑤⑥(2)①④解析根据表格中的数据分别分析上述各化合物中两种元素的电负性的差值与1.7作比较，得出结论。课时对点练［分值：100分］(选择题1~13题，每小题6分，共78分)题组一原子或离子半径大小的比较1.下列关于粒子半径的比较不正确的是()①r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)②r(F-)<r(Cl-)<r(Br-)<r(I-)③r(Na+)<r(Mg2+)<r(Al3+)<r(F-)<r(O2-)④r(Fe3+)>r(Fe2+)>r(Fe)A.②③④B.①④C.③④D.①②③答案C解析同主族元素，从上到下，同价态离子半径逐渐增大，①②正确；能层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径逐渐减小，③错误；不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，④错误。2.已知某些元素的原子半径如下表所示，根据表中的数据推测磷原子的半径可能是()原子NSOSi半径r/×10-10m0.751.020.741.17A.0.70×10-10mB.0.80×10-10mC.1.10×10-10mD.1.20×10-10m答案C解析同一周期主族元素的原子半径随着原子序数的增大而减小，由此可推知磷原子的半径在硅原子和硫原子之间，C项正确。3.下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是()A.LiIB.NaBrC.KClD.CsF答案A解析碱金属离子半径：r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Cs+)；卤素离子半径：r(F-)<r(Cl-)<r(Br-)<r(I-)，显然，阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。题组二电离能4.(2024·昆明高二月考)下图中，能正确表示与Si同周期部分主族元素的第三电离能(I3)与原子序数关系的是()答案D解析第三周期主族元素中Mg的第三电离能最大，Al的第三电离能最小，故选D。5.已知某原子的各级电离能数值如下：I1=578kJ·mol-1，I2=1817kJ·mol-1，I3=2745kJ·mol-1，I4=11575kJ·mol-1，则该元素的化合价为()A.+1价 B.+2价C.+3价 D.+4价答案C解析根据I3到I4发生突变，说明失去第四个电子很难，则前面三个电子是最外层，第四个电子是次外层，因此该元素的化合价为+3价。6.(2023·河北衡水高二期中)已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol-1。根据表中所列数据判断下列选项错误的是()元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801800270011600A.元素X的常见化合价是+1B.元素Y是ⅢA族元素C.元素X与氯元素组成化合物时，化学式可能是XClD.若元素Y位于第三周期，它可与冷水剧烈反应答案D解析分析表中给出的数据，元素X的I1、I2差别很大，说明X易失去一个电子，而难失去更多的电子，因此X易形成+1价阳离子，A、C项正确；元素Y的I3、I4差别很大，说明Y易失去3个电子，即Y原子的最外层上有3个电子，应位于ⅢA族，B项正确；若Y位于第三周期，则为Al，不能与冷水剧烈反应，D项错误。题组三电负性7.下列说法不能说明X的电负性比Y的大的是()A.与H2化合时X单质比Y单质容易B.X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强C.X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多D.X单质可以把Y从其氢化物中置换出来答案C解析A项，与H2化合时X单质比Y单质容易，则X的非金属性强于Y，元素非金属性越强电负性越大，能说明X的电负性比Y的大；B项，X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强，则X的非金属性强于Y，元素非金属性越强电负性越大，能说明X的电负性比Y的大；C项，X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多不能说明X的电负性比Y的大，如Si的电负性比H的小；D项，X单质可以把Y从其氢化物中置换出来，则X的非金属性强于Y，元素非金属性越强电负性越大，能说明X的电负性比Y的大。8.电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是()A.同周期主族元素从左到右，元素的电负性逐渐变大B.同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐变大C.电负性越大，第一电离能越大D.电负性越小，非金属性越强答案A9.已知X、Y两元素同周期，且电负性：X>Y，下列说法错误的是()A.X与Y形成化合物时，一般是X显负价，Y显正价B.第一电离能可能Y小于XC.最高价氧化物对应的水化物的酸性：X<YD.气态氢化物的稳定性：HmY<HnX答案C解析同周期元素从左到右，原子序数依次增大，原子半径依次减小，非金属性依次增强，电负性依次增大。电负性大的元素在化合物中一般显负价，所以X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价，故A正确；同周期元素从左到右，第一电离能呈增大的趋势，但第ⅤA族元素的p轨道为半充满稳定结构，第一电离能大于第ⅥA族元素，第一电离能Y可能大于X，也可能小于X，故B正确；元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性：X>Y，则X最高价氧化物对应的水化物的酸性强于Y最高价氧化物对应的水化物的酸性，故C错误；元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定性：HmY<HnX，故D正确。10.(2023·广州期末)四种元素的基态原子的价层电子轨道表示式如下，下列说法正确的是()①②③④A.原子半径：③>④>②>①B.未成对电子数：①=④>③>②C.电负性：②>①>④>③D.第一电离能：②>①>③>④答案B解析根据轨道表示式可推知，①为N，②为F，③为S，④为P。原子核外电子层数越多，原子半径越大；同一周期元素，原子序数越大，原子半径越小，则原子半径大小关系为④>③>①>②，A错误；根据元素的基态原子的价层电子轨道表示式可知原子核外未成对电子数：①=④>③>②，B正确；同一周期元素的电负性随原子序数的增大而增大；同一主族元素的电负性随原子序数的增大而减小，则电负性大小关系为②>①>③>④，C错误；一般情况下同一周期元素从左至右第一电离能呈增大趋势，若元素处于第ⅡA、第ⅤA族的全充满、半充满的稳定状态时，其第一电离能大于同一周期相邻元素；同一主族元素的第一电离能随原子序数的增大而减小，则第一电离能大小关系为②>①>④>③，D错误。11.(2023·焦作高二检测)下列各组元素性质的递变情况错误的是()A.Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多B.P、S、Cl元素的最高化合价依次升高C.N、O、F电负性依次增大D.Na、K、Rb第一电离能逐渐增大答案D解析Li、Be、B原子的最外层电子数分别为1、2、3，选项A正确；P、S、Cl元素最外层电子数分别为5、6、7，最高化合价分别为+5、+6、+7价，选项B正确；同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则N、O、F电负性依次增大，选项C正确；同主族元素从上到下元素的第一电离能逐渐减小，则Na、K、Rb元素的第一电离能逐渐减小，选项D错误。12.已知X、Y、Z为同一周期的三种元素，其原子的部分电离能如下表所示：元素电离能/(kJ·mol-1)XYZI1496738578I2456214511817I3691277332754I495431054011575下列说法正确的是()A.三种元素中，X元素的第一电离能最小，其电负性在同一周期元素中也最小B.三种元素中，Y元素的第一电离能最大，其电负性也最大C.等物质的量的X、Y、Z三种单质与少量盐酸反应放出氢气的物质的量之比为1∶1∶1D.三种单质与盐酸反应放出等量氢气时，消耗X、Y、Z的物质的量之比为3∶2∶1答案A解析根据元素电离能的变化规律可知：X为第ⅠA族元素、Y为第ⅡA族元素、Z为第ⅢA族元素，又知X、Y、Z为同一周期的三种元素，假设X、Y、Z属于第三周期，则这三种元素分别为Na、Mg、Al。第一电离能最小的为Na，电负性在同一周期元素中最小的也是Na，A正确；三种元素中，第一电离能最大的为Mg，电负性最大的为Al，B错误；三种金属和少量盐酸反应完成后，剩余的金属钠继续与水反应生成氢气，最终金属钠生成的氢气最多，C错误；根据得失电子守恒关系，放出1mol氢气时，转移2mol电子，消耗金属钠2mol，金属镁1mol，金属铝23mol，消耗X、Y、Z的物质的量之比为6∶3∶2，D13.短周期主族元素X、Y、Z、W、M、N的原子序数依次增大，X核外电子只有1种运动状态，Y、W的2p轨道均含有2个未成对电子，M是与X不同主族的金属元素，N的氢氧化物具有两性，下列说法正确的是()A.电负性：Z<Y<WB.Y的氢化物沸点不一定低于W的氢化物C.第一电离能：M<ND.N的单质可以在高温下还原M的氧化物答案B解析Y、Z、W分别是碳、氮、氧，同一周期元素电负性从左到右依次增大，电负性大小顺序是Y<Z<W，A错误；Y是碳，其氢化物是烃，种类繁多，气态、液态、固态的都有，W的氢化物是H2O，所以Y的氢化物沸点不一定低于W的氢化物，B正确；N是铝元素，M是镁元素，第一电离能为Mg>Al，即M>N，C错误；镁的金属性比铝的强，因此N的单质铝不能还原M的氧化物MgO，D错误。14.(10分)根据信息回答下列问题：A.第一电离能(I1)是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态正离子X+(g)所需的最低能量。如图是部分元素的第一电离能(I1)随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。B.不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为，如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键，如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值。元素LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性1.01.52.02.53.54.00.91.51.82.12.53.0(1)认真分析信息A图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断第三周期Na~Ar这几种元素中，Al的第一电离能的大小范围为<Al<(填元素符号)。

(2)信息A图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第周期第族。

(3)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性数值的最小范围是。

(4)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系：

。

(5)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物，说出理由