化学 必修 第二册（鲁科）
第2节 元素周期律和元素周期表
第1课时 元素周期律
核心素养 学业要求
学会运用变量关系模型分析处理数据，总结认识元素性质的变化规律，构建比较原子半径大小的思维模型，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 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，认识元素周期律并理解其实质。
1．原子序数
元素在元素周期表中的序号，其数值等于该元素原子核内的质子数或原子核外的电子数。
2．元素周期律
元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化。
(1)元素原子最外层电子的排布呈现周期性变化：最外层电子数由1递增到8(若K层为最外层，则由1递增到2)。
(2)随着原子序数的递增，元素的原子半径呈周期性变化。在核外电子层数相同的情况下，随着原子序数的递增原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)。
(3)随着原子序数的递增，元素的化合价呈现周期性变化。最高正化合价从＋1到＋7(O、F无正价)，最低负化合价从－4到－1(H、He除外)。
3．元素周期律的实质
元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。
1．元素的以下性质随着原子序数的递增不呈周期性变化的是( )
A．化合价
B．原子半径
C．元素原子的最外层电子排布
D．相对原子质量
答案 D
2．原子序数为11～17的元素，随核电荷数的递增而逐渐减小的是( )
A．电子层数 B．最外层电子数
C．原子半径 D．元素最高正化合价
答案 C
3．下列元素中，最高正化合价数值最大的是( )
A．Na B．P
C．F D．Ar
答案 B
4．下列说法正确的是( )
A．非金属元素的最高化合价不超过该元素的最外层电子数
B．非金属元素的最低负化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C．最外层有2个电子的原子都是金属原子
D．氟原子最外层有7个电子，最高化合价为＋7价
答案 A
5．某元素的气态氢化物化学式为H2R，此元素最高价氧化物对应水化物的化学式可能为( )
A．H2RO3 B．H2RO4
C．HRO3 D．H3RO4
答案 B
探究一 原子核外电子排布、原子半径的变化规律
1．构建变量关系模型认识1～18号元素原子结构及原子半径的变化规律
(1)原子最外层电子数的变化规律
规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现从1到8的周期性变化(1～2号元素除外)。
(2)原子半径的变化规律(稀有气体元素除外)
以元素的原子序数为横轴，元素的原子半径为纵轴，绘制折线图如下：
数据分析
规律 随着核电荷数的递增，元素的原子半径呈现同周期从大到小的周期性变化
2.微粒半径大小的比较(稀有气体元素除外)
(1)电子层数越多，微粒半径越大
r(Li)
(2)若电子层数相同时，核电荷数越大，微粒半径越小
r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(3)若电子层数、核电荷数都相同，则核外电子数越多，微粒半径越大
r(Cl－)>r(Cl)；r(Fe3＋)(1)氢原子的半径在所有原子半径中最小。
(2)稀有气体元素原子半径的测量依据与其他原子半径的测量依据不同，数据没有比较的价值。
1．下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示( )
A．电子层数 B．最外层电子数
C．最高化合价 D．原子半径
答案 B
2．已知1～20号元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、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>C>D
B．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋
C．原子序数：d>c>b>a
D．原子最外层电子数：A>B>D>C
答案 B
解析 aA2＋、bB＋、cC2－、dD－的电子层结构相同，即核外电子数相同，根据离子所带电荷的多少及正负，推知原子电子层数：A＝B>C＝D，原子序数：a>b>d>c，原子最外层电子数：BA>C>D。当电子层结构相同时，核电荷数越多，离子半径越小，推知离子半径C2－>D－>B＋>A2＋。
探究二 元素化合价的变化规律
1．构建变量关系模型认识1～18号元素原子结构与元素主要化合价的变化规律
以元素的原子序数为横轴，元素的最高正化合价或最低负化合价为纵轴，绘制折线图如图所示：
数据分析
规律 随着核电荷数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1→＋7(氧、氟除外)、最低负化合价呈现－4→－1的周期性变化
(1)主族元素最高正化合价＝原子最外层电子数(O、F除外)。
(2)非金属元素：最低负化合价＝原子最外层电子数－8(H、B除外)。
(3)非金属元素：最高正化合价＋|最低负化合价|＝8(H、O、F除外)。
2．元素周期律的实质
(1)除原子半径和元素的化合价以外，元素的其他性质，如金属单质的还原性、非金属单质的氧化性、气态氢化物的稳定性等也呈现周期性变化。
(2)原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质的周期性变化，即元素周期律的实质是元素性质的周期性变化，是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。
3．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为( )
A．4 B．5
C．6 D．7
答案 C
4．某元素X的最高价氧化物对应水化物的化学式是H2XO3，则X的简单气态氢化物的分子式为( )
A．HX B．H2X
C．XH3 D．XH4
答案 D
解析 X元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2XO3，则X的最高正化合价为＋4，说明X原子最外层有4个电子，最低负化合价为－4，形成的简单气态氢化物的分子式为XH4。
本课小结
课时作业
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的根本原因是( )
A．元素相对原子质量的递增，量变引起质变
B．元素的金属性和非金属性呈周期性变化
C．元素化合价呈周期性变化
D．元素原子核外电子排布呈周期性变化
答案 D
2．以下关于原子序数的说法正确的是( )
A．原子序数与原子核电荷数一定相等
B．原子序数与微粒的核外电子数一定相等
C．原子序数相同的原子是同一种原子
D．原子序数为16，核外电子数也为16的原子，其质量数为32
答案 A
解析 B错误，微粒不一定是原子，它可以是阴离子、阳离子；C错误，有同位素存在；D错误，质量数是质子数和中子数之和。
3．下列关于元素周期律的叙述正确的是( )
A．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现
B．随着元素原子序数的递增，同周期从左到右原子半径从小到大(稀有气体元素除外)发生周期性变化
C．随着元素原子序数的递增，元素最高化合价从＋1到＋7、最低化合价从－7到－1重复出现
D．元素原子核外电子排布的周期性变化是导致原子半径、元素主要化合价和元素性质周期性变化的主要原因
答案 D
4．已知下表是几种常见元素的原子半径数据：
元素 C O Na Mg Si
原子半径/nm 0.077 0.073 0.186 0.160 0.111
下列说法正确的是( )
A．随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大
B．元素F的原子半径在0.073～0.186 nm之间
C．最外层电子数相同的元素，电子层数越多，原子半径越大
D．Mg2＋的半径大于Mg的半径
答案 C
解析 原子核外电子层数相同的主族元素原子，核电荷数越大，原子半径越小，A错误；F的原子半径比O的小，即小于0.073 nm，B错误；Mg2＋的半径小于Mg的半径，D错误。
5．下列有关结构和性质的说法中正确的是( )
A．金属元素的化合价均不会超过＋4
B．同周期元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小
C．元素原子的最外层电子数越多，越容易得电子，非金属性越强
D．核外电子排布相同的简单离子，核电荷数越大，离子半径越小
答案 D
解析 元素的化合价与最外层电子数有关，因此金属元素的化合价可以超过＋4，例如Sb的最高价是＋5价，A错误；同周期主族元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B错误；元素原子的最外层电子数越多，不一定越容易得电子，非金属性不一定越强，例如Br原子最外层电子数为7，O为6，但非金属性：O>Br，C错误。
6．图中曲线表示短周期元素的原子序数(按递增顺序连续排列)与常见最高化合价之间的关系，下列叙述不正确的是( )
A．①、②形成的化合物的摩尔质量可能是44 g/mol
B．①、③可以按原子个数比1∶1形成化合物
C．②、③形成的化合物是两性物质
D．简单离子半径大小为②<③
答案 D
解析 ①的常见最高化合价为＋5价，②的常见最高化合价为0价，③的常见最高化合价为＋3价，三种元素均为短周期元素，则结合原子序数大小关系判断①为N元素，②为O元素，③为Al元素。①、②形成的化合物N2O的摩尔质量是44 g/mol，A正确；①、③可以形成化合物AlN，原子个数比为1∶1，B正确；②、③形成的化合物Al2O3与强酸、强碱均能反应，是两性物质，C正确；电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则简单离子半径大小为O2－>Al3＋，D错误。
7．下列微粒半径大小顺序正确的是( )
A．Na＋B．S2－>Cl－>Na＋>Al3＋
C．NaD．Cs答案 B
解析 A项，四种离子核外电子排布相同，随着核电荷数的增加，离子半径依次减小，即Al3＋8．下列化合物中，阴离子和阳离子的半径之比最大的是( )
A．CsI B．NaF
C．KCl D．LiI
答案 D
9．下列各组元素的原子随着原子序数的递增，有关递变规律不正确的是( )
A．原子半径：Si>P>S>Cl
B．金属性：NaC．最高正价：CD．非金属性：P答案 C
10．元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同，且X离子的半径小于S2－的半径，X元素可能为( )
A．Al B．P
C．Ar D．K
答案 D
11．某元素R的最高价氧化物对应的水化物是HnRO2n－2，则元素R在其最低负价氢化物中的化合价是( )
A．3n－10 B．12－3n
C．3n－4 D．3n－12
答案 D
解析 设R的最高正价为＋x，由化合物中各元素正、负化合价代数和为0，列式：(＋1)×n＋x＋(－2)×(2n－2)＝0，解得x＝3n－4。因为元素的最高正价＋|最低负价|＝8，所以氢化物中元素R的化合价为－[8－(3n－4)]＝3n－12。
12．W、X、Y、Z都是1～18号非稀有气体元素，其原子半径依次减小，它们最低负价对应的气态氢化物分子中具有相同的电子总数，Y元素原子的K层电子数与M层电子数之和等于L层的电子数，则它们的最高价氧化物的化学式正确的是( )
A．W2O3 B．X2O5
C．YO2 D．ZO3
答案 B
解析 Y元素原子的K层电子数与M层电子数之和等于L层的电子数，则Y为硫元素，又知四种元素原子半径依次减小，气态氢化物分子中具有相同的电子总数，都为18电子，则W、X、Y、Z依次为Si、P、S、Cl，它们的最高价氧化物分别是SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7。
二、非选择题
13．今有A、B两种元素，其原子序数分别为9和15。
(1)写出元素符号：A________，B________。
(2)A元素原子核外有________个电子层，最外层有________个电子。
(3)B元素最高正价为________，最低负价为________。
(4)A、B元素原子半径大小关系为r(A)________(填“>”“<”或“＝”)r(B)。
答案 (1)F P (2)2 7 (3)＋5 －3 (4)<
14．在水溶液中，YO和S2－发生反应的离子方程式为YO＋3S2－＋6H＋===Y－＋3S↓＋3H2O。
(1)YO中Y元素的化合价是________。
(2)Y元素原子的最外层电子数是________。
(3)比较S2－和Y－的还原性：________。
答案 (1)＋5 (2)7 (3)S2－>Y－
解析 (1)根据电荷守恒得(－n)＋(－2)×3＋1×6＝－1，n＝1，代入YO中求得Y的化合价为＋5。
(2)由Y－知，－1价是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。
15．(1)有下列四种微粒：a.O；b.Na；c.Mg；d.N。
①按原子半径由大到小顺序排列是____________(用字母填空，下同)。
②微粒中质子数小于中子数的是__________。
③在化合物中呈现的化合价的数值最多的是________。
④能形成X2Y2型化合物的是________，能形成X3Y2型的化合物的是________。
(2)已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的电子层结构，则A、B、C、D的离子半径由大到小的顺序是____________________________________________，原子序数由大到小的顺序是______________________________，最外层电子数由多到少的顺序为______________________________。
答案 (1)①b>c>d>a ②ab ③d
④ab cd
(2)D(n＋1)－>Cn－>An＋>B(n＋1)＋ B>A>C>D C>D>B>A
解析 (2)当离子具有相同电子层时，核电荷数越大，离子半径就越小。设An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－具有的电子数为x，则质子数分别为x＋n、x＋(n＋1)、x－n、x－(n＋1)，故离子半径由大到小的顺序为D(n＋1)－>Cn－>An＋>B(n＋1)＋，原子序数由大到小的顺序为B>A>C>D，最外层电子数由多到少的顺序为C>D>B>A。
1化学 必修 第二册（鲁科）
第2节 元素周期律和元素周期表
第1课时 元素周期律
核心素养 学业要求
学会运用变量关系模型分析处理数据，总结认识元素性质的变化规律，构建比较原子半径大小的思维模型，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 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，认识元素周期律并理解其实质。
1．原子序数
元素在 中的序号，其数值等于该元素原子核内的 或原子核外的电子数。
2．元素周期律
元素的性质随着元素 的递增而呈 变化。
(1)元素原子最外层电子的排布呈现 变化：最外层电子数由1递增到 (若K层为最外层，则由1递增到 )。
(2)随着原子序数的递增，元素的原子半径呈 变化。在核外电子层数相同的情况下，随着原子序数的递增原子半径逐渐 (稀有气体元素除外)。
(3)随着原子序数的递增，元素的化合价呈现 变化。最高正化合价从 (O、F无正价)，最低负化合价从 (H、He除外)。
3．元素周期律的实质
元素性质的周期性变化是元素原子 周期性变化的必然结果。
1．元素的以下性质随着原子序数的递增不呈周期性变化的是( )
A．化合价
B．原子半径
C．元素原子的最外层电子排布
D．相对原子质量
2．原子序数为11～17的元素，随核电荷数的递增而逐渐减小的是( )
A．电子层数 B．最外层电子数
C．原子半径 D．元素最高正化合价
3．下列元素中，最高正化合价数值最大的是( )
A．Na B．P
C．F D．Ar
4．下列说法正确的是( )
A．非金属元素的最高化合价不超过该元素的最外层电子数
B．非金属元素的最低负化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C．最外层有2个电子的原子都是金属原子
D．氟原子最外层有7个电子，最高化合价为＋7价
5．某元素的气态氢化物化学式为H2R，此元素最高价氧化物对应水化物的化学式可能为( )
A．H2RO3 B．H2RO4
C．HRO3 D．H3RO4
探究一 原子核外电子排布、原子半径的变化规律
1．构建变量关系模型认识1～18号元素原子结构及原子半径的变化规律
(1)原子最外层电子数的变化规律
规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现从1到8的周期性变化(1～2号元素除外)。
(2)原子半径的变化规律(稀有气体元素除外)
以元素的原子序数为横轴，元素的原子半径为纵轴，绘制折线图如下：
数据分析
规律 随着核电荷数的递增，元素的原子半径呈现同周期从大到小的周期性变化
2.微粒半径大小的比较(稀有气体元素除外)
(1)电子层数越多，微粒半径越大
r(Li)(2)若电子层数相同时，核电荷数越大，微粒半径越小
r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(3)若电子层数、核电荷数都相同，则核外电子数越多，微粒半径越大
r(Cl－)>r(Cl)；r(Fe3＋)(1)氢原子的半径在所有原子半径中最小。
(2)稀有气体元素原子半径的测量依据与其他原子半径的测量依据不同，数据没有比较的价值。
1．下图表示1～18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。该图中纵坐标表示( )
A．电子层数 B．最外层电子数
C．最高化合价 D．原子半径
2．已知1～20号元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、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>C>D
B．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋
C．原子序数：d>c>b>a
D．原子最外层电子数：A>B>D>C
探究二 元素化合价的变化规律
1．构建变量关系模型认识1～18号元素原子结构与元素主要化合价的变化规律
以元素的原子序数为横轴，元素的最高正化合价或最低负化合价为纵轴，绘制折线图如图所示：
数据分析
规律 随着核电荷数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1→＋7(氧、氟除外)、最低负化合价呈现－4→－1的周期性变化
(1)主族元素最高正化合价＝原子最外层电子数(O、F除外)。
(2)非金属元素：最低负化合价＝原子最外层电子数－8(H、B除外)。
(3)非金属元素：最高正化合价＋|最低负化合价|＝8(H、O、F除外)。
2．元素周期律的实质
(1)除原子半径和元素的化合价以外，元素的其他性质，如金属单质的还原性、非金属单质的氧化性、气态氢化物的稳定性等也呈现周期性变化。
(2)原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质的周期性变化，即元素周期律的实质是元素性质的周期性变化，是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。
3．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为( )
A．4 B．5
C．6 D．7
4．某元素X的最高价氧化物对应水化物的化学式是H2XO3，则X的简单气态氢化物的分子式为( )
A．HX B．H2X
C．XH3 D．XH4
本课小结
课时作业
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的根本原因是( )
A．元素相对原子质量的递增，量变引起质变
B．元素的金属性和非金属性呈周期性变化
C．元素化合价呈周期性变化
D．元素原子核外电子排布呈周期性变化
2．以下关于原子序数的说法正确的是( )
A．原子序数与原子核电荷数一定相等
B．原子序数与微粒的核外电子数一定相等
C．原子序数相同的原子是同一种原子
D．原子序数为16，核外电子数也为16的原子，其质量数为32
3．下列关于元素周期律的叙述正确的是( )
A．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从1到8重复出现
B．随着元素原子序数的递增，同周期从左到右原子半径从小到大(稀有气体元素除外)发生周期性变化
C．随着元素原子序数的递增，元素最高化合价从＋1到＋7、最低化合价从－7到－1重复出现
D．元素原子核外电子排布的周期性变化是导致原子半径、元素主要化合价和元素性质周期性变化的主要原因
4．已知下表是几种常见元素的原子半径数据：
元素 C O Na Mg Si
原子半径/nm 0.077 0.073 0.186 0.160 0.111
下列说法正确的是( )
A．随着核电荷数的增加，原子半径逐渐增大
B．元素F的原子半径在0.073～0.186 nm之间
C．最外层电子数相同的元素，电子层数越多，原子半径越大
D．Mg2＋的半径大于Mg的半径
5．下列有关结构和性质的说法中正确的是( )
A．金属元素的化合价均不会超过＋4
B．同周期元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小
C．元素原子的最外层电子数越多，越容易得电子，非金属性越强
D．核外电子排布相同的简单离子，核电荷数越大，离子半径越小
6．图中曲线表示短周期元素的原子序数(按递增顺序连续排列)与常见最高化合价之间的关系，下列叙述不正确的是( )
A．①、②形成的化合物的摩尔质量可能是44 g/mol
B．①、③可以按原子个数比1∶1形成化合物
C．②、③形成的化合物是两性物质
D．简单离子半径大小为②<③
7．下列微粒半径大小顺序正确的是( )
A．Na＋B．S2－>Cl－>Na＋>Al3＋
C．NaD．Cs8．下列化合物中，阴离子和阳离子的半径之比最大的是( )
A．CsI B．NaF
C．KCl D．LiI
9．下列各组元素的原子随着原子序数的递增，有关递变规律不正确的是( )
A．原子半径：Si>P>S>Cl
B．金属性：NaC．最高正价：CD．非金属性：P10．元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同，且X离子的半径小于S2－的半径，X元素可能为( )
A．Al B．P
C．Ar D．K
11．某元素R的最高价氧化物对应的水化物是HnRO2n－2，则元素R在其最低负价氢化物中的化合价是( )
A．3n－10 B．12－3n
C．3n－4 D．3n－12
12．W、X、Y、Z都是1～18号非稀有气体元素，其原子半径依次减小，它们最低负价对应的气态氢化物分子中具有相同的电子总数，Y元素原子的K层电子数与M层电子数之和等于L层的电子数，则它们的最高价氧化物的化学式正确的是( )
A．W2O3 B．X2O5
C．YO2 D．ZO3
二、非选择题
13．今有A、B两种元素，其原子序数分别为9和15。
(1)写出元素符号：A________，B________。
(2)A元素原子核外有________个电子层，最外层有________个电子。
(3)B元素最高正价为________，最低负价为________。
(4)A、B元素原子半径大小关系为r(A)________(填“>”“<”或“＝”)r(B)。
14．在水溶液中，YO和S2－发生反应的离子方程式为YO＋3S2－＋6H＋===Y－＋3S↓＋3H2O。
(1)YO中Y元素的化合价是________。
(2)Y元素原子的最外层电子数是________。
(3)比较S2－和Y－的还原性：________。
15．(1)有下列四种微粒：a.O；b.Na；c.Mg；d.N。
①按原子半径由大到小顺序排列是____________(用字母填空，下同)。
②微粒中质子数小于中子数的是__________。
③在化合物中呈现的化合价的数值最多的是________。
④能形成X2Y2型化合物的是________，能形成X3Y2型的化合物的是________。
(2)已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的电子层结构，则A、B、C、D的离子半径由大到小的顺序是____________________________________________，原子序数由大到小的顺序是______________________________，最外层电子数由多到少的顺序为______________________________。
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