1.2 课时1 元素周期律 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第二册

1.2 课时1　元素周期律
【学习目标】
1.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化,认识元素周期律。
2.通过对元素周期律的认识,学会利用各种图表(柱状图、线状图等)处理数据,提高分析、处理数据的能力。
3.掌握微粒半径大小比较的规律。
4.能利用元素周期律分析、预测、比较元素的性质,培养“证据推理与模型认知”的学科素养。
【自主预习】
一、元素性质的变化规律
1.原子序数
(1)含义:元素在　　　　　中的序号。
(2)与其他量的关系
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
2.原子核外最外层电子数的变化规律
原子序数 最外层电子数
1~2 1→2
3~10 1→8
11~18 1→8
结论:随着原子序数的递增,元素原子的　　　　呈周期性变化
3.元素原子半径
原子序数 原子半径
3~9 　　　→　　　
11~17 　　　→　　　
结论:随着原子序数的递增,元素原子的　　　　呈周期性变化
【微点拨】
(1)氢元素原子的半径在所有元素原子半径中最小。
(2)稀有气体元素原子半径的测量依据与其他元素原子半径的测量依据不同,数据没有比较的价值。
4.元素化合价的变化规律
原子序数 元素主要化合价
1~2 +1→0
3~10 　　　→　　　、　　　→-1→0
11~18 　　　→+7、　　　→-1→0
结论:随着原子序数的递增,元素的化合价呈周期性变化
二、元素周期律
1.内容
随着元素原子序数的递增,元素原子的　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　等均呈现周期性变化。
2.含义
元素的性质随着　　　　　　　　的递增而呈周期性变化,这个规律叫作元素周期律。
3.实质
元素原子核外电子排布呈周期性变化的必然结果。
【答案】一、1.元素周期表
2.最外层电子数
3.大　小　大　小　半径
4.+1　+5　-4　+1　-4
二、1.最外层电子数　原子半径　元素的化合价
2.元素原子序数
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)原子序数相同的原子是同一种原子。 (　　)
(2)同种元素的原子序数与原子的核电荷数一定相等。 (　　)
(3)同种元素的原子序数与离子的核外电子数一定相等。 (　　)
(4)原子序数为16,核外电子数为16的原子,其质量数为32。 (　　)
(5)元素的化合价主要取决于元素原子的最外层电子数。 (　　)
(6)金属元素在化合物中只显正价。 (　　)
(7)非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素的最外层电子数。 (　　)
(8)非金属元素呈现的最低化合价,其绝对值等于该元素原子的最外层电子数。 (　　)
(9)非金属元素的最高正价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数。 (　　)
【答案】(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
(7)√　(8)×　(9)√
2.随着原子序数的递增,第2周期元素的最高正价是逐渐递增的吗
【答案】不是。因为F无正价,O无最高正价。
3.稀有气体的化合价为多少
【答案】由于稀有气体的化学性质不活泼,在通常情况下难与其他物质发生化学反应,因此,通常把它们的化合价看作0。
4.某元素R的最高价氧化物的化学式为RO2,且R的气态氢化物中氢的质量分数为25%,那么元素R为哪种元素
【答案】碳元素。由最高价氧化物的化学式为RO2可知,R的最高正价为+4价,则最低负价为-4价,所以其气态氢化物的化学式为RH4,根据已知条件可求得R的相对原子质量为12,故R为碳元素。
【合作探究】
任务1　粒子半径的大小比较
情境导入　
海洋是蔚蓝色的资源宝库,海洋中含有80多种元素,海水中所含有的元素大部分以盐的形式存在,在这些盐类物质中氯化钠占80%以上。
问题生成
1.如何判断H、Li、Na、K原子半径的大小 理由是什么
【答案】H、Li、Na、K最外层电子数相同,而原子的电子层数依次增多,故半径依次增大。
2.如何比较Na+、Mg2+、Al3+半径的大小
【答案】Na+、Mg2+、Al3+的核外电子排布相同,离子核外电子数相同,核电荷数越大,半径越小。
3.r(Na+)与r(Na) 哪个大 r(Cl-)与r(Cl)呢
【答案】同一种元素离子和原子的质子数相同,但是阴离子核外电子数大于质子数,阳离子核外电子数小于质子数,故可知r(Na)>r(Na+),r(Cl-)>r(Cl)。
4.r(Ca2+)与r(Cl-) 哪个大
【答案】Ca2+和Cl-核外电子排布相同,因原子序数Ca>Cl,则r(Ca2+)【核心归纳】
“四同”法比较粒子半径大小
【典型例题】
【例1】　已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都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>D>C
B.a+2=b+1=c-3=d-1
C.离子半径:C3->D->B+>A2+
D.原子序数:a>b>c>d
【答案】C
【解析】短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则有a-2=b-1=c+3=d+1,且周期表中A、B在C、D的下一周期,原子序数a>b>d>c,B、D两项错误;原子核外电子层数越多,原子半径越大,同周期元素原子序数越大,原子半径越小,则有原子半径B>A>C>D,A项错误;aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,核电荷数越大,离子半径越小,核电荷数a>b>d>c,所以离子半径C3->D->B+>A2+,C项正确。
【例2】　下列粒子半径大小比较正确的是(　　)。
A.Na+B.S2->Cl->Na+>Al3+
C.NaD.Cs【答案】B
【解析】4种离子电子层结构相同,随着核电荷数增多,离子半径依次减小,即Al3+r(Rb)>r(K)>r(Na),D项错误。S2-和Cl-核外电子数相同,但核电荷数Cl>S,故离子半径r(S2-)>r(Cl-);Na+和Al3+核外电子数相同,但核电荷数Al>Na,则离子半径r(Na+)>r(Al3+),r(Na+)【微规律方法】
“三看”法比较简单微粒的半径大小
1.“一看”电子层数:当电子层数不同时,一般地,电子层数越多,半径越大。
2.“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。
3.“三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
任务2　化合价与最外层电子数的关系
情境导入　硒鼓,也称为感光鼓,在激光打印机中,70%以上的成像部件集中在硒鼓中,打印质量的好坏很大程度上由硒鼓决定。硒是一种非金属元素,化学符号是Se,其原子结构如图所示:
问题生成
1.以原子序数为1~18的元素为例,随着原子序数的递增,元素常见化合价的变化规律(元素主要化合价包括最高化合价和最低化合价)如图所示:
(1)你能根据推测出硒的最高正化合价和最低负化合价吗
【答案】能。硒的最高正化合价为+6价,最低负化合价为-2价。
(2)硒的最高正化合价与最低负化合价之间有什么关系
【答案】|+6|+|-2|=8。
(3)硒在发生化学反应中一般体现什么性质 请用化学方程式写出硒化钠的形成过程。
【答案】得电子性质;Se+2NaNa2Se。
【核心归纳】
元素的化合价与原子最外层电子数之间的关系
1.一般情况下,元素的最高正化合价=最外层电子数(O、F除外)。
2.最低负化合价=最外层电子数-8(H除外)。
3.|最高正化合价|+|最低负化合价|=8(只有非金属元素才有负价)。
4.最高正价与最低负价绝对值之差为0、2、4、6。
5.部分常见元素化合价的特点
(1)H元素:+1、-1、0价,如H2O、NaH、H2。
(2)F元素:-1、0价,如NaF、F2,氟元素无正价。
(3)O元素:常见有-2、-1、0价,如CaO、Na2O2、O2,氧元素无最高正价。
(4)金属元素只有0价和正价,无负价。
(5)非金属元素既有正价又有负价(F除外),非金属元素的正价一般相差2,如Cl有+1、+3、+5、+7价;S有+4、+6价;C有+2、+4价。
【典型例题】
【例3】　下列各组元素中,最高正化合价为递增顺序的是(　　)。
A.C、N、O、F B.K、Mg、C、S
C.H、He、Li、Be D.P、S、Cl、Ar
【答案】B
【解析】根据元素的最高正化合价在数值上一般等于其最外层电子数及特殊元素的化合价来分析各选项。A项,C:+4价,N:+5价,O无最高正价,F无正价,错误;B项,K:+1价,Mg:+2价,C:+4价,S:+6价,正确;C项,H:+1价,He无最高正价,Li:+1价,Be:+2价,错误;D项,P:+5价,S:+6价,Cl:+7价,Ar无最高正价,错误。
【规律方法】
　注意掌握元素化合价的“三个二”
1.二“特殊”:F无正价,O无最高正价。
2.二“只有”:金属只有0价和正价,只有非金属才有负价。
3.二“等式”:对于主族元素,最高正价=最外层电子数,|最低负价|+|最高正价|=8(除H、O、F外)。
【例4】　某元素化合价的最高正价与最低负价的绝对值之差为4,该元素的离子与和其核外电子排布相同的离子形成的化合物是(　　)。
A.K2S B.MgS C.Na2O D.NaF
【答案】A
【解析】元素化合价的最高正价与最低负价的绝对值之差为4,则设该元素化合价的最高正价为x,则x-(8-x)=4,解得x=6,即该元素化合价的最高正价为+6价。A项,K2S中S元素化合价的最高正价为+6价,K+和S2-的核外电子排布相同且电子数均为18,符合题意。
【随堂检测】
1.原子序数为3~10的元素,随着核电荷数的递增而逐渐增大的是(　　)。
A.电子层数 B.电子数 C.原子半径 D.化合价
【答案】B
【解析】原子序数为3~10的元素,原子的电子层数都为两层,A项错误;除了原子序数为10的稀有气体元素原子外,原子序数为3~9的元素原子的核电荷数越大,原子半径越小,C项错误;因氧无最高正价、氟无正价,D项错误。
2.X元素最高价氧化物对应的水化物为H3XO4,则它对应的气态氢化物为(　　)。
A.HX B.H2X C.XH4 D.XH3
【答案】D
【解析】X元素最高价氧化物对应的水化物为H3XO4,说明X的最高价为+5价,则其最低负价为-3价,故其对应的氢化物的化学式是XH3。
3.下列粒子半径之比大于1的是(　　)。
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】因为同一种元素的阳离子半径比其原子半径小,所以<1;因为电子层数越多,原子半径越大,所以r(Mg)>r(Be),故>1;因为电子层数相同,核电荷数越大,原子半径越小,所以r(S)4.X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构,X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径;Z和Y两元素的原子核外电子层数相同,Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。X、Y、Z三种元素原子序数的关系是(　　)。
A.X>Y>Z B.Y>X>Z C.Z>X>Y D.Z>Y>X
【答案】D
【解析】已知电子层结构相同的阳离子,核电荷数越多,元素的原子序数越大,阳离子半径越小,故X元素的原子序数小于Y的原子序数;具有相同电子层数的原子,随着原子序数增大,原子半径减小,故Z元素的原子序数大于Y元素的原子序数。由此得出三种元素原子序数的关系为Z>Y>X,D项正确。
5.在水溶液中,Y和S2-发生反应的离子方程式为Y+3S2-+6H+Y-+3S↓+3H2O。
(1)Y中Y元素的化合价是　　　　。
(2)Y元素原子的最外层电子数是　　　　。
(3)还原性:S2-　　　　Y-。
【答案】(1)+5价
(2)7
(3)>
【解析】(1)根据电荷守恒得(-n)+(-2)×3+1×6=-1,n=1,代入Y中求得Y的化合价为+5价。
(2)由(1)及化学方程式知,Y有+5、-1两种化合价,但由于Y存在Y-,-1价则是Y元素的最低化合价,其最外层电子数=8-|最低化合价|=8-|-1|=7。由于不能确定+5价是否为Y元素的最高化合价,所以不能通过+5价确定Y元素原子的最外层电子数。
(3)在该反应中还原剂为S2-,还原产物为Y-,故还原性S2->Y-。
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