2016-2017学年高一化学必修2学案：（鲁科版）第1章-第2节元素周期律和元素周期表-第1课时 含解析

第2节　元素周期律和元素周期表
第1课时　元素周期律
1．了解元素原子核外电子排布、原子半径、元素主要化合价等元素性质的周期性变化，理解元素周期律及其实质。(重点)【版权所有：21教育】
2．了解微粒半径大小的比较。(难点)
元素周期律
基础·初探]
1．元素性质的变化规律
(1)原子序数
①含义：元素在元素周期表中的序号。
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排布的变化规律
原子序数
最外层电子数
1～2
1→2
3～10
1→8
11～18
1→8
结论：随原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈周期性变化
(3)元素原子半径的变化规律
原子序数
原子半径的变化规律
3～9
大→小
11～17
大→小
结论：随着原子序数的递增，元素原子的半径呈周期性变化
(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→＋5　－4→－1→0
11～18
＋1→＋7　－4→－1→0
结论：随原子序数的递增，元素的最高正化合价和最低负化合价呈现规律性变化
(1)原子和离子都满足“原子序数＝核电荷数＝核外电子数”的关系。(　　)
(2)在所有元素中氢原子半径最小。(　　)
(3)原子半径：Na＞Mg＞Al，最高正化合价：F＞O＞N。(　　)
(4)原子序数：S＞Cl＞P，原子半径：Cl＞S＞P。(　　)
【答案】　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
2．元素周期律
(1)内容
随着元素原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布、原子半径、元素的化合价等均呈现周期性变化。
(2)含义
元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化，这个规律叫做元素周期律。
(3)实质
元素的原子核外电子排布呈周期性变化的必然结果。
为什么元素的性质会随原子序数的递增发生周期性的变化？
【提示】　因为元素的性质取决于元素的原子结构，随着原子序数的递增，原子的核外电子排布发生周期性变化，导致元素的性质发生周期性变化。
合作·探究]
探究背景]
已知下列各组粒子半径：
①r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)　②r(C)>r(N)>r(O)
③r(F－)探究问题]
1．①、②两组，每组中粒子核外电子排布有什么异同点，粒子半径大小与核外电子排布有什么关系？
【提示】　①②两组，每组中粒子核外电子层数相同，核电荷数不同；随着核电荷数的递增，粒子半径逐渐减小。21教育网
2．③组中离子核外电子排布有什么异同点，离子半径大小与核外电子排布有什么关系？
【提示】　最外层电子数相同；电子层数不同，核电荷数不同；随着电子层数的递增，离子半径逐渐增大。
3．从上述问题中总结出决定粒子半径大小的因素有哪些？
【提示】　电子层数和核电荷数。
核心·突破]
1．同种元素微粒半径大小的比较规律
依据：核外电子数越多，半径越大。
(1)阳离子半径小于相应原子半径，如r(Na＋)＜r(Na)。
(2)阴离子半径大于相应原子半径，如r(Cl－)＞r(Cl)。
(3)不同价态的离子，价态越高，离子半径越小，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。
2．不同元素的微粒半径大小的比较规律
(1)电子层数相同的不同种原子，核电荷数越大，半径越小，如：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。21cnjy.com
(2)电子层数不同但最外层电子相同的原子，电子层数越多，半径越大。其同价态离子半径也是如此，如：
$ mr(F)＜r(Cl)＜r(Br)＜(I)，r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)；r(Li)＜r(Na)＜r(K)，r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)。21·cn·jy·com
(3)核外电子排布相同的不同微粒，核电荷数越大，半径越小。如：
结构微粒半径大小：r(N3－)＞r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)；www.21-cn-jy.com
结构微粒半径大小：r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。
【温馨提醒】
决定微粒半径大小的因素：电子层数、核电荷数、核外电子数。
题组·冲关]
题组1　微粒半径的大小比较
1．下列元素的原子半径依次增大是(　　)
A．Na、Mg、Al B．Na、O、F
C．P、Si、Al D．C、Si、P
W【解析】　比较元素原子半径的大小有两条规律：①具有相同电子层数的元素，随着原子序数的递增，原子半径递减；②具有相同最外层电子数的元素，随着电子层数的增加，原子半径增大。A项，r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)；B项，r(Na)＞r(O)＞r(F)；D项，r(Si)＞r(P)。21·世纪*教育网
【答案】　C
2．下列微粒半径的比较中，正确的是(　　)
A．r(Na＋)＞r(Na) B．r(Cl－)＞r(Cl)
C．r(Ca2＋)＞r(Cl－) D．r(Mg)＞r(Na)
【答案】　B
3．已知下列元素的原子半径：
原子
N
S
O
Si
半径r/×10－10m
0.75
21世纪教育网1.02
0.73
1.11
根据以上数据判断，磷原子的半径可能是(　　)
A．1.06×10－10m B．0.80×10－10m
C．0.70×10－10m D．1.20×10－10m
【解析】　磷原子半径在硅、硫原子半径之间。
【答案】　A
4．构成下列化合物的阴离子和阳离子的半径比值最大的是(　　)
A．NaCl B．KCl
C．NaBr D．NaI
【解析】　离子半径：r(Na＋)【答案】　D
【规律总结】　“三看”法判断简单微粒半径大小
一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
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。
题组2　元素化合价变化规律及应用
5．下列各组元素中，按最高正价递增的顺序排列的是(　　)
A．C、N、O、F B．K、Mg、C、S
C．H、He、Li、Be D．P、S、Cl、Ar
【解析】　根据元素的最高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、F无最高正价；B项，K＋1价，Mg＋2价，C＋4价，S＋6价；C项，H＋1价，He无最高正价，Li＋1价，Be＋2价；D项，P＋5价，S＋6价，Cl＋7价，Ar无最高正价。
【答案】　B
6．如图中横坐标均表示11～17号元素顺序排列的原子序数。根据图象变化趋势判断，纵坐标表示其最高化合价的是(　　) 2·1·c·n·j·y
【解析】　11～17号元素，随原子序数的递增，最高化合价从＋1→＋7。
【答案】　C
7．原子序数小于20的X元素能形成H2X和XO2两种化合物，该元素的原子序数是(　　)
A．13 B．14
C．15 D．16
【解析】　X元素在H2X中呈－2价，在XO2中呈＋4价，一般在氢化物中呈现最低负价，该元素的最高正价为＋6，即最外层电子数为6，只有原子序数为16时符合条件。【来源：21·世纪·教育·网】
【答案】　D
8．(2016·马鞍山高一检测)元素R的最高价含氧酸分子式为HnRO2n－2，则在气态氢化物中，R元素的化合价为(　　)www-2-1-cnjy-com
A．3n－12 B．3n－6
C．3n－4 D．2n－4
【解析】　根据化合物中正负化合价代数和为0的原则，设HnRO2n－2中R的化合价为x，有n＋x＝(2n－2)×2，x＝3n－4，则R在氢化物中的化合价的绝对值与x的和为8，所以R在氢化物中的化合价是3n－4－8＝3n－12。
【答案】　A
【误区警示】　?1?O、F两元素无正价。
?2?金属元素只有正价无负价。
?3?|最高正价|＋|最低负价|＝8。
题组3　元素周期律的综合应用
9．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
【解析】　已知电子层结构相同的阳离子，核电荷数大的则半径小，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。根据题意，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，则X的原子序数小于Y的原子序数；Z和Y元素的原子核外电子层数相同，且Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径，则Z的原子序数大于Y的原子序数。由此得出三种元素原子序数的关系为Z＞Y＞X。
【答案】　D
10．(2016·衡水高一检测)已知X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构，则下列叙述正确的是(　　)2-1-c-n-j-y
A．X的原子序数比Y的小
B．X原子的最外层电子数比Y的大
C．X的原子半径比Y的大
D．X元素的最高正价比Y的大
【解析】　利用举例法解答。假设X为K元素，Y为Cl元素，则原子序数：K>Cl，最外层电子数：Cl>K，最高正化合价：Cl>K。21*cnjy*com
【答案】　C
11．已知X、Y为1～18号元素中的两种元素，原子序数X>Y，且X、Y的最高正化合价与其最低负化合价绝对值相等，则(用元素符号或化学式填空):
(1)X是______，Y是______，原子半径X______Y(填“＞”或“＜”)。
(2)X、Y的氢化物的化学式分别为______________________________________ ；【来源：21cnj*y.co*m】
最高价氧化物的化学式分别为__________________________________________。【出处：21教育名师】
【解析】　X、Y的最高化合价等于其最低化合价的绝对值，据最高化合价＋|最低化合价|＝8可知X、Y的最高化合价为＋4，即二者原子最外层电子数均为4，则为C、Si；由原子序数X>Y，可知X为Si元素，Y为C元素。
【答案】　(1)Si　C　>　(2)SiH4、CH4　SiO2、CO2