第02講元素周期律-2023年高一化學(xué)寒假課（魯科版2019）

第02講元素周期律知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)預(yù)習(xí)知識(shí)預(yù)習(xí)一、元素周期律的探究1.原子序數(shù)(1)含義：元素在元素周期表中的序號(hào)。(2)與其他量的關(guān)系原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。2.【活動(dòng)·探究】元素周期律初探元素符號(hào)元素名稱原子序數(shù)核電荷數(shù)電子層數(shù)原子最外層電子數(shù)原子半徑/nm相對(duì)原子質(zhì)量最高化合價(jià)和最低化合價(jià)（常見(jiàn)）H氫11110.0371.008+1He氦2212—4.0030Li鋰33210.1526.941+1Be鈹44220.0899.012+2B硼55230.08210.81+3C碳66240.07712.01+4；4N氮77250.07514.01+5；3O氧88260.07416.002F氟99270.07119.001Ne氖101028—20.180Na鈉1111310.18622.99+1Mg鎂1212320.16024.31+2Al鋁1313330.14326.98+3Si硅1414340.11728.09+4；4P磷1515350.11030.97+5；3S硫1616360.10232.06+6；2Cl氯1717370.09935.45+7；1Ar氬181838—39.950（1）原子核外電子排布及元素性質(zhì)的遞變規(guī)律①以元素的原子序數(shù)為橫坐標(biāo)、原子的最外層電子數(shù)為縱坐標(biāo)，繪出直方圖。②以元素的原子序數(shù)為橫坐標(biāo)、元素的原子半徑為縱坐標(biāo)，繪出折線圖。③以元素的原子序數(shù)為橫坐標(biāo)、元素的常見(jiàn)最高化合價(jià)和最低化合價(jià)為縱坐標(biāo)，用不同顏色的筆繪出折線圖。（2）隨著原子序數(shù)的遞增，元素性質(zhì)變化的規(guī)律性。原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)的最外層電子數(shù)1—211223—10218811—183188結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化原子序數(shù)原子半徑的變化3—90.152nm0.071nm大小11—170.186nm0.099nm大小結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)周期性的變化原子序數(shù)化合價(jià)的變化1—2+103—10正價(jià)：+1+5負(fù)價(jià)：41011—18正價(jià):+1+7負(fù)價(jià):410結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素化合價(jià)呈現(xiàn)周期性的變化點(diǎn)撥：(1)氫原子的半徑在所有原子半徑中最小。(2)稀有氣體元素原子半徑的測(cè)量依據(jù)與其他原子半徑的測(cè)量依據(jù)不同，數(shù)據(jù)沒(méi)有比較的價(jià)值。（3）最外層電子數(shù)的周期性變化規(guī)律隨著原子序數(shù)的遞增，原子的最外層電子排布從電子數(shù)最少（1個(gè)）逐漸達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（2個(gè)或8個(gè)），呈現(xiàn)周期性變化。（4）原子半徑的周期性變化規(guī)律隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑從大到?。ㄏ∮袣怏w除外），呈現(xiàn)周期性變化。二、原子的最外層電子排布與元素化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系元素結(jié)構(gòu)與性質(zhì)金屬元素非金屬元素一般非金屬元素稀有氣體元素最外層電子數(shù)一般小于4一般大于或等于48(He為2)單質(zhì)氧化性（還原性）只具有還原性既具有氧化性又具有還原性一般不與其他物質(zhì)反應(yīng)得失電子能力易失電子易得電子不易得、失電子化合價(jià)只顯正價(jià)和0價(jià)既有正價(jià)，又有負(fù)價(jià)和0價(jià)0價(jià)注意：元素顯示正價(jià)還是負(fù)價(jià)及其數(shù)值與其原子的最外層電子數(shù)關(guān)系密切。如稀有氣體元素原子最外層電子數(shù)為8(He為2)，已達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，既不易失電子也不易得電子，稀有氣體元素的化合價(jià)通常為零。金屬元素原子最外層電子數(shù)較少，只能失去電子而顯正價(jià)。非金屬元素原子的最外層電子數(shù)較多，易獲得電子或電子發(fā)生偏移，既可顯正價(jià)又可顯負(fù)價(jià)。金屬元素，正價(jià)一般等于元素原子的最外層電子數(shù)；非金屬元素，最高正價(jià)=最外層電子數(shù)，負(fù)價(jià)=最外層電子數(shù)8。成離子變成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之后均不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。三、原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能力1.實(shí)驗(yàn)探究比較鈉、鎂、鉀元素原子的失電子能力基于對(duì)原子結(jié)構(gòu)與元素原子失電子能力之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，完成下列活動(dòng)。1.預(yù)測(cè)鈉、鎂兩種元素原子失電子能力的強(qiáng)弱，并從原子結(jié)構(gòu)的角度說(shuō)明理由。2.預(yù)測(cè)鈉、鉀兩種元素原子失電子能力的強(qiáng)弱，并從原子結(jié)構(gòu)的角度說(shuō)明理由?！緦?shí)驗(yàn)1】用小刀切下一小塊金屬鈉，用濾紙吸干表面的煤油，放入盛有水并滴加有幾滴酚酞溶液的燒杯中，立即蓋上表面皿；取一小段鎂條，用砂紙除去表面的氧化膜，放入盛有等量水并滴加有幾滴酚酞溶液的另一只燒杯中，立即蓋上表面皿。分別觀察現(xiàn)象【實(shí)驗(yàn)2】取兩只燒杯，向其中加入等量的水并加入幾滴酚酞溶液。用小刀分別切下大小相似的一小塊金屬鈉和一小塊金屬鉀，用濾紙吸干表面的煤油，同時(shí)將金屬鈉和金屬鉀分別放入上述兩只燒杯中，立即蓋上表面皿，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)記錄：元素現(xiàn)象及方程式鈉鈉浮在水面上,熔成一個(gè)閃亮的小球,小球向四周移動(dòng),發(fā)出“嘶嘶”的響聲,酚酞變紅2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑鎂鎂片沒(méi)有變化,加熱時(shí),鎂片上有氣泡冒出,酚酞溶液變紅Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑鉀鉀與水立即劇烈反應(yīng),放出的熱使鉀立即燃燒起來(lái),酚酞溶液變紅2K＋2H2O=2KOH＋H2↑結(jié)論：與水反應(yīng)的劇烈程度:K>Na>Mg。判斷依據(jù)：原因解釋(1)在電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，對(duì)外層電子的吸引能力增強(qiáng)，失電子能力減小。(2)最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)越大，最外層電子離核越遠(yuǎn)，原子越易失去。2.原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系（1）原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)、元素化合價(jià)的關(guān)系原子類別與元素性質(zhì)的關(guān)系與元素化合價(jià)的關(guān)系稀有氣體最外層電子數(shù)為8(He為2),結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,性質(zhì)不活潑原子結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),常見(jiàn)化合價(jià)為零金屬元素原子最外層電子數(shù)一般小于4,較易失去電子易失去最外層電子,達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其最高正價(jià)為+m(m為最外層電子數(shù))非金屬元素原子最外層電子數(shù)一般大于或等于4,較易獲得電子,形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)得到一定數(shù)目的電子,達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其最低負(fù)價(jià)為m8(H為m2)（2）元素原子失電子能力的判斷依據(jù)可以根據(jù)元素單質(zhì)與水或酸反應(yīng)放出氫氣的劇烈程度來(lái)判斷元素失電子能力的強(qiáng)弱,一般與水或酸反應(yīng)越劇烈,失電子能力越強(qiáng)。關(guān)于原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的主要易錯(cuò)點(diǎn)(1)最外層電子數(shù)小于4的不一定為金屬元素,如H、He等;最外層電子數(shù)大于4的不一定為非金屬元素,如Po等。(2)氟沒(méi)有正價(jià);氧沒(méi)有最高正價(jià),只有在OF2中表現(xiàn)正價(jià)。(3)活潑金屬易形成陽(yáng)離子,活潑非金屬易形成陰離子,但是碳難以形成C4－、C4＋;硅難以形成Si4＋和Si4－;硼難以形成B3＋;氫元素可以形成H＋和H－。(4)金屬元素只有正化合價(jià)不能說(shuō)明金屬元素不能形成陰離子,如[Al(OH)4]等,但在這些離子中,金屬元素仍為正價(jià)。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組一：元素周期律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì)1．元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性變化的根本原因是A．原子核外電子排布呈周期性變化 B．元素的相對(duì)原子質(zhì)量逐漸變化C．原子半徑呈現(xiàn)從大到小的周期性變化 D．元素化合價(jià)呈周期性變化【答案】A【詳解】根據(jù)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性變化的根本原因是原子核外電子排布呈周期性變化，即原子核外電子排布的周期性變化決定了原子半徑的周期性變化、元素主要化合價(jià)的周期性變化、元素的金屬性和非金屬性的周期性變化；答案選A。2．元素性質(zhì)的周期性變化不包括A．原子半徑 B．主要化合價(jià) C．原子核外電子層數(shù) D．金屬性和非金屬性【答案】C【詳解】隨原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑、主要化合價(jià)、金屬性和非金屬性都呈現(xiàn)出周期性變化規(guī)律，稱為元素周期律；元素性質(zhì)的周期性變化不包括原子核外電子層數(shù)的變化，故選C。3．元素的性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化的根本原因是A．元素的相對(duì)原子質(zhì)量的遞增 B．元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化C．元素原子的核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化 D．元素的金屬性和非金屬性呈現(xiàn)周期性變化【答案】C【詳解】元素的性質(zhì)呈周期性變化是元素原子的最外層電子排布呈周期性變化的必然結(jié)果；答案選C。題組二、元素周期律的應(yīng)用及意義4．下列事實(shí)不能用元素周期律解釋的是A．穩(wěn)定性： B．與反應(yīng)，比劇烈C．堿性： D．酸性：【答案】D【詳解】A．同主族元素，從上到下元素的非金屬性依次減弱，氫化物的穩(wěn)定性依次減弱，則水的穩(wěn)定性強(qiáng)于硫化氫能夠用元素周期律解釋，A不符合題意；B．同主族元素，從上到下元素的非金屬性依次減弱，與氫氣反應(yīng)的劇烈程度依次減弱，則氫氣與氟氣反應(yīng)的劇烈程度劇大于氯氣能夠用元素周期律解釋，B不符合題意；C．同周期元素，從左到右元素的金屬性依次減弱，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性依次減弱，則氫氧化鈉的堿性強(qiáng)于氫氧化鎂能夠用元素周期律解釋，C不符合題意；D．元素的非金屬性強(qiáng)弱與氫化物的穩(wěn)定性強(qiáng)弱有關(guān)，與酸性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，D符合題意；故選D。5.核電荷數(shù)為1～20的元素中,下列敘述正確的是 ()A.原子最外層只有1個(gè)或2個(gè)電子的元素一定是金屬元素B.核外電子排布完全相同的兩種微?；瘜W(xué)性質(zhì)一定相同C.原子核外各層電子數(shù)相等的元素不一定是金屬元素D.核電荷數(shù)為17的元素容易獲得1個(gè)電子【答案】D【解析】H為非金屬元素最外層只有1個(gè)電子，He為稀有氣體元素，最外層有2個(gè)電子，A項(xiàng)錯(cuò)誤;S2－和K＋核外電子排布完全相同，化學(xué)性質(zhì)不相同,S2－具有還原性,K＋不具有還原性,B項(xiàng)錯(cuò)誤;原子核外各層電子數(shù)相等的只有Be,它是金屬元素,C項(xiàng)錯(cuò)誤;核電荷數(shù)為17的元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，很容易獲得1個(gè)電子而成為8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),D項(xiàng)正確。題組三：原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)6．下列各元素性質(zhì)遞變情況中，錯(cuò)誤的是()A．Li、Be、B原子最外層電子數(shù)依次增多B．N、O、F元素最高正化合價(jià)依次升高C．Mg、Al、Si原子半徑依次減小D．P、S、Cl元素的負(fù)化合價(jià)依次為－3、－2、－1【答案】B【解析】Li、Be、B最外層電子數(shù)由1遞增到3，故A正確；N最高正價(jià)為＋5價(jià)，O無(wú)最高正價(jià)，F(xiàn)無(wú)正價(jià)，故B不正確；Mg、Al、Si電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越多，半徑越小，故C正確；P、S、Cl最低負(fù)化合價(jià)從－3到－1，故D正確。7．“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”是化學(xué)的核心觀念。下列有關(guān)鈉原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．鈉原子次外層有8個(gè)電子 B．一個(gè)鈉原子變成鈉離子失去1個(gè)電子C．鈉離子的結(jié)構(gòu)示意圖為 D．鈉呈+1價(jià)與鈉原子的最外層電子有關(guān)【答案】C【詳解】A．Na原子的次外層為L(zhǎng)層，有8個(gè)電子，A項(xiàng)正確；B．Na原子最外層有1個(gè)電子，1個(gè)Na原子容易失去最外層上的1個(gè)電子，變成Na+，B項(xiàng)正確；C．Na+的結(jié)構(gòu)示意圖為，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．Na原子最外層有1個(gè)電子，鈉原子易失去最外層的1個(gè)電子而呈+1價(jià)，D項(xiàng)正確；答案選C。8．已知一般情況下原子核外最外層電子數(shù)相等的元素具有相似的化學(xué)性質(zhì)。氟元素原子的核外電子排布示意圖為。下列原子中，與氟元素原子的化學(xué)性質(zhì)相似的是A．B．C．D．A．A B．B C．C D．D【答案】D【詳解】原子核外最外層電子數(shù)相等的元素具有相似的化學(xué)性質(zhì)，氟元素原子最外層電子數(shù)為7個(gè)，原子中最外層電子數(shù)為7的原子與氟原子化學(xué)性質(zhì)相似；故答案選D。鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1.下列描述的一定是金屬元素的是（）A．易失去電子的物質(zhì)B．能與酸反應(yīng)的物質(zhì)C．原子的最外電子層只有1個(gè)電子的元素D．原子核內(nèi)有13個(gè)質(zhì)子的元素【答案】D【解析】A．氫易失去電子，但屬于非金屬元素，故A錯(cuò)誤；B．堿能與酸反應(yīng)的物質(zhì)，但不是金屬元素，故B錯(cuò)誤；C．最外層只有一個(gè)電子的元素如氫元素，屬于非金屬元素，故C錯(cuò)誤；D．原子核內(nèi)有13個(gè)質(zhì)子的元素是鋁，鋁是金屬元素，故D正確；2.(2022·云南玉溪·峨山一中高一下月考)下列事實(shí)不能作為實(shí)驗(yàn)判斷依據(jù)的是A.鈉和鎂分別與冷水反應(yīng)，判斷金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱：Na>MgB.鐵投人CuSO4溶液中，能置換出銅，鈉投入CuSO4溶液中不能置換出銅，判斷鈉與鐵的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱：Fe>NaC.酸性：H2CO3<H2SO4，判斷硫與碳元素的非金屬性強(qiáng)弱：S>CD.F2和Cl2分別與H2反應(yīng)，判斷F和Cl元素的非金屬性強(qiáng)弱：F>Cl【答案】B【解析】鈉與冷水反應(yīng)劇烈，鎂與冷水反應(yīng)時(shí)現(xiàn)象不明顯，則金屬活動(dòng)性：Na>Mg,A正確；鈉投入CuSO4溶液中不能置換出鐵，是因?yàn)镹a與水反應(yīng)生成NaOH和H2，金屬活動(dòng)性：Na>Fe，B錯(cuò)誤；最高價(jià)含氧酸的酸性：H2CO3<H2SO4，則元素的非金屬性：C<S，C正確。F2與H2混合在黑暗處即可發(fā)生反應(yīng)生成HF，Cl2和H2要在光照或加熱條件下反應(yīng)生成HC1，說(shuō)明氧化性：F2>Cl2，則元素的非金屬性：F>Cl，D正確。3．發(fā)現(xiàn)元素周期律的是以下哪位化學(xué)家A．拉瓦錫 B．道爾頓 C．阿伏伽德羅 D．門(mén)捷列夫【答案】D【詳解】A．拉瓦錫主要貢獻(xiàn)是測(cè)定空氣成份，故A不符合題意；B．道爾頓創(chuàng)立原子學(xué)說(shuō)，故B不符合題意；C．阿伏伽德羅奠定分子學(xué)說(shuō)和阿伏伽德羅定律，故C不符合題意；D．門(mén)捷列夫是發(fā)現(xiàn)元素周期律，第一位制得元素周期表，故D符合題意。綜上所述，答案為D。4．下列事實(shí)能說(shuō)明元素的金屬性或非金屬性相對(duì)強(qiáng)弱的是序號(hào)事實(shí)推論A與冷水反應(yīng)，Na比Mg劇烈金屬性：Na＞MgBCa(OH)2的堿性強(qiáng)于Mg(OH)2金屬性：Mg＞CaC氧化性：HClO＞H2CO3非金屬性：Cl＞CD熱穩(wěn)定性強(qiáng)：HBr＞HI非金屬性：I＞Br【答案】A【詳解】A．元素的金屬性越強(qiáng)，其單質(zhì)與水或酸發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生H2就越劇烈。與冷水反應(yīng)，Na比Mg劇烈，說(shuō)明元素的金屬性：Na＞Mg，A正確；B．元素的金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的堿性就越強(qiáng)。Ca(OH)2的堿性強(qiáng)于Mg(OH)2，則說(shuō)明元素的金屬性：Ca＞Mg，B錯(cuò)誤；C．元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性就越強(qiáng)，HClO不是Cl元素最高價(jià)含氧酸，而不能根據(jù)氧化性：HClO＞H2CO3，來(lái)判斷元素的非金屬性：Cl＞C，C錯(cuò)誤；D．元素的非金屬性越強(qiáng)，其簡(jiǎn)單氫化物的熱穩(wěn)定性就越強(qiáng)。元素的氫化物的穩(wěn)定性：HBr＞HI，則元素的非金屬性：Br＞I，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)是A。5．下列說(shuō)法不正確的是A．化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程本質(zhì)上是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過(guò)程B．元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果C．電解質(zhì)的電離需要在通電的情況下進(jìn)行D．KNO3溶液進(jìn)行焰色試驗(yàn)，透過(guò)藍(lán)色鈉玻璃可觀察到火焰為紫色【答案】C【詳解】A．化學(xué)反應(yīng)為有新的物質(zhì)生成的過(guò)程，本質(zhì)上是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵形成的過(guò)程，A說(shuō)法正確；B．元素原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果導(dǎo)致元素性質(zhì)的周期性變化，B說(shuō)法正確；C．電解質(zhì)在水分子的作用下，在溶液中發(fā)生電離，不需要在通電的情況下進(jìn)行，C說(shuō)法錯(cuò)誤；D．KNO3溶液中含有鉀元素，可能含有鈉元素，則進(jìn)行焰色試驗(yàn)，透過(guò)藍(lán)色鈉玻璃可觀察到火焰為紫色，D說(shuō)法正確；答案為C。6．元素性質(zhì)呈周期性變化的決定因素是A．元素原子最外層電子排布呈周期性變化 B．元素的最高正化合價(jià)呈周期性變化C．元素相對(duì)原子質(zhì)量依次遞增 D．元素金屬性或非金屬