第1章-第2节-第2课时-元素周期律(一)(讲义)

第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质第2课时元素周期律(一)学习导航1.能从原子结构的角度理解原子半径、元素第一电离能之间的递变规律，能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能的相对大小。2.通过原子半径、元素第一电离能递变规律的学习，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。教学过程一、原子半径1．影响原子半径大小的因素(1)电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的排斥作用使原子半径增大。(2)核电荷数：核电荷数越大，核对电子的吸引作用就越大，使原子半径减小。2．原子半径的递变规律(1)同周期：从左至右，核电荷数越大，半径越小。(2)同主族：从上到下，核电荷数越大，半径越大。3．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＋)。【归纳总结】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、元素的电离能1．元素第一电离能的概念与意义(1)概念①第一电离能：气态电中性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。②逐级电离能：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加困难，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……(2)意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。2．元素第一电离能变化规律(1)每个周期的第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，即一般来说，随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈增大趋势。(2)同一族，从上到下第一电离能逐渐减小。3．电离能的应用(1)根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上(K、L能层)，且最外层上只有一个电子，易失去一个电子形成＋1价阳离子。(2)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。【归纳总结】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构型。(2)具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高，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大。一般情况，第一电离能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。课时训练1．下列元素中，原子半径最大的是A．H B．Li C．Na D．K2．下列各组元素中不符合“对角线法则”的是A．Li、Mg B．P、C C．B、Si D．Be、Al3．下列能说明硫的非金属性比氯弱的事实有①Cl2与铁反应生成FeCl3，S与铁反应生成FeS②Cl和H2的混合气光照可剧烈反应，而S与H2的反应需要较高温度③将Cl2通入氢硫酸中可以置换出硫④常温时硫单质为固态而氯单质为气态⑤亚硫酸的酸性比高氯酸酸性弱A．②③④ B．①②③ C．①②⑤ D．②④⑤4．砹(At)是原子序数最大的卤素元素，推测砹和砹的化合物最不可能具有的性质是A．砹化氢(HAt)很稳定 B．单质砹易溶于某些有机溶剂C．砹的原子半径比碘的原子半径大 D．砹的单质是有色固体5．下列排列顺序正确的是①热稳定性：H2O＞HF＞H2S②原子半径：Na＞Mg＞O③酸性：H3PO4＞H2SO4＞HClO4④离子半径：Cl-＞S2-＞K+⑤碱性：Ca(OH)2＞Mg(OH)2＞Al(OH)3A．①③ B．②⑤ C．②④ D．③⑤6．下列关于元素周期表和周期律的说法正确的是A．现行元素周期表有七个周期，18个族B．熔点：Li>K，沸点：I2>Br2C．盐酸的酸性比氢硫酸酸性强，可推测非金属性：Cl>SD．At与I属于同主族元素，可推测AgAt为难溶于水的白色固体7．第三周期元素X、Y、Z、W的最高价氧化物分别溶于水可得四种溶液，0.01mol/L四种溶液的pH与该元素原子半径的关系如图所示。下列说法正确的是A．简单离子半径最大的是XB．气态氢化物的稳定性：Z＞W＞YC．工业上可用电解X和W元素组成的化合物制备X、W的单质D．X和Y的最高价氧化物对应的水化物恰好中和时，溶液的pH为78．X、Y、Z、Q、R是五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y两元素最高正价与最低负价之和均为0；Q与X同主族，Z与R不同主族；Z与R最外层电子数之和是Y与Q最外层电子数之和的两倍。下列说法不正确的是A．原子半径：Q>R>Y>Z>XB．最高价氧化物水化物的酸性：Y>RC．R与Z形成的化合物为共价化合物D．R的单质可与NaOH溶液反应生成H29．下表是元素周期表的一部分，根据表中给出的10种元素，用元素符号或化学式回答下列问题：ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02NaCNO3MgSiSClAr4Ca(1)金属性最强的短周期元素是___________；化学性质最不活泼的单质是___________；(2)Ca的最外层电子数为___________；(3)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸是___________；(4)某离子的原子结构示意图为，其对应的离子符号是___________；(5)硫有两种重要氧化物，分别为SO2和___________(填化学式)；(6)H2S和HCl中，热稳定性较强的是___________；(7)Si是带来人类文明的重要物质之一，晶体硅的主要用途是___________(写出其中一种)，其氧化物的化学式为___________；(8)钠、铝最高价氧化物对应水化物之间反应的化学方程式是___________。10．下表是周期表中的一部分，根据元素A-I在周期表中的位置，用符号或化学式回答下列问题：族周期IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA01A2DEGI3BCFH(1)上述元素中性质最不活泼的是__，单质氧化性最强的是_______，单质还原性最强的是_______。(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物中，碱性最强是_，酸性最强的是_，呈两性的是_。(3)A分别与D、E、F、G、H形成的化合物的化学式分别为_______，这些化合物中最稳定的是_______。(4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半径最大的是_______。(5)用电子式表示出B、H形成的化合物的过程_______。答案解析1．D【详解】同主族从上到下半径递增，H、Li、Na和K均位于ⅠA，且核电荷数递增，则原子半径最大的是K，故D正确；答案：D。2．B【详解】如图元素符合对角线法则，综上所述，故选B。3．B【详解】①Cl2与铁反应生成FeCl3，S与铁反应生成FeS，说明氯气氧化性比硫单质强，氯的非金属性比硫强，①符合题意；②Cl2和H2的混合气光照可剧烈反应，而S与H2的反应需要较高温度，根据反应条件判断氯的非金属性比硫强，②符合题意；③将Cl2通入氢硫酸中可以置换出硫，利用单质间的置换反应判断氯的非金属性比硫强，③符合题意；④常温时硫单质为固态而氯单质为气态，不能根据状态判断非金属性强弱，④不符合题意；⑤亚硫酸不是最高价氧化物对应水化物，不能利用它的酸性与高氯酸酸性比较非金属性强弱，⑤不符合题意；符合题意的是①②③；故答案为B。4．A【详解】A．卤族元素自上而下非金属性减弱，氢化物的稳定性减弱，HI的受热就会分解，所以砹化氢(HAt)不会很稳定，A符合题意；B．Br2、I2等易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂，可知单质砹易溶于某些有机溶剂，B不符合题意；C．同主族元素自上而下电子层数增多，原子半径增大，C不符合题意；D．F2、Cl2、Br2、I2的颜色依次加深，可知砹的单质是有色固体，D不符合题意；综上所述答案为A。5．B【详解】①非金属性：F>O>S，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故①错误；②同周期元素的半径从左至右逐渐减小，Na>Mg，O在Na和Mg的上一周期，半径最小，故②正确；③非金属性：Cl>S>P，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，所以酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4，故③错误；④电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：S2->Cl->K+，故④错误；⑤金属性Ca>Mg>Al，则最高价氧化物的水化物的碱性为：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3，故⑤正确；故答案为：B。6．B【详解】A．元素周期表有七个横行，即七个周期，有18个纵行，有7个主族、7个副族、1个零族、1个第Ⅷ族，共有16个族，故A错误。B．碱金属元素从上到下，原子半径逐渐增大，金属键逐渐减弱，则金属晶体的熔点逐渐降低，则熔点：Li＞K，同类型的分子，相对分子质量越大，沸点越大，则沸点为Br2＜I2，故B正确；C．比较非金属性强弱，可根据元素对应的最高价氧化物的水化物的酸性或氢化物的稳定性进行比较，不能根据氢化物的酸性，故C错误；D．卤族元素单质的颜色随原子序数增大而加深，且AgX的性质相似，AgF除外，则砹（At）为有色固体，AgAt难溶于水的有色固体，故D错误；故选：B。7．C【详解】A．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P3->S2->Cl->Na+，简单离子半径最大的是Y，故A错误；B．电负性：P<S<Cl，气态氢化物的稳定性：PH3<H2S<HCl，故B错误；C．工业上可用电解Na和Cl元素组成的化合物NaCl的水溶液，来制备单质Na和Cl2，故C正确；D．X和Y的最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、磷酸，恰好中和生成磷酸钠，溶液中磷酸根水解，溶液呈碱性，故D错误；故选C。8．C【详解】A．一般而言，电子层数越多，半径越大，电子层数相同，质子数越小，半径越大，所以原子半径：Na>Si>C>O>H或Na>Al>C>F>H，即Q>R>Y>Z>X，A正确；B．R可能是Si或者Al，最高价氧化物水化物为硅酸或者氢氧化铝，酸性均小于碳酸，所以最高价氧化物水化物的酸性：Y>R，B正确；C．R与Z形成的化合物为二氧化硅或者氟化铝，氟化铝是离子化合物，C错误；D．铝单质或者硅单质均可以与氢氧化钠溶液反应产生氢气，D正确；答案选C9．NaAr2HClO4Mg2+SO3HCl半导体或芯片SiO2NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]【详解】(1)金属性从上到下增强，从左到右减弱，所以金属性最强的元素是Na；化学性质最不活泼的单质是稀有气体Ar；(2)Ca为第ⅡA族元素，最外层电子数为2；(3)同周期元素原子半径，从左到右依次减小，所以C和O中，原子半径较大的是C；(4)根据离子得结构示意图可知，元素的原子序数为12，为Mg元素，核外有10个电子，其对应的离子符号为Mg2+；(5)硫的两种氧化物分别为SO2和SO3；(6)非金属性越强，其氢化物越稳定，氯的非金属性大于硫，热稳定性较强的是HCl；(7)晶体硅的主要用途是半导体、芯片等，其氧化物的化学式为SiO2；(8)铝的氢氧化物具有两性，能与强酸和强碱发生反应生成盐和水，所以钠、铝最高价氧化物的水化物分别为NaOH和Al(OH)3，反应的化学方程式为：NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]10．NeFNaNaOHH2SO4Al(OH)3.CH4、NH3、PH3、HF、H2SHFNa【详解】(1)上述元素中，Ne原子最外层有8个电子，结构稳定，性质最不活泼的是Ne，同周期元素从左到右非金属性增强，同主族元素从上到下非金属性减弱，F元素非金属性最强，单质氧化性最强的元素是F；同周期元素从左到右金属性减弱，同主族元素从上到下金属性增强，Na金属性最强，单质还原性最强的是Na；(2)同周期元素从左到右