高中化學(xué)新教材必修1元素周期律學(xué)案 (二十六)

元素周期律

【學(xué)習(xí)目標與素養(yǎng)】

1.宏觀辨識與微觀探析：了解元素的原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的周期性變化。理解元素周期

律的內(nèi)容和實質(zhì)。了解元素的原子結(jié)構(gòu)、周期表中的位置與元素性質(zhì)的關(guān)系。

2.宏觀辨識：知道元素周期表的簡單分區(qū)。進一步認識元素周期表是元素周期律的具體

表現(xiàn)形式。

3.科學(xué)態(tài)度與社會責任：體會元素周期表和元素周期律在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指

導(dǎo)意義。

【學(xué)習(xí)重難點】

認識原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期變化的規(guī)律，建構(gòu)元素周期律。

了解同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。

分析、預(yù)測、比較元素及其化合物的性質(zhì)。

體會元素周期表的重要作用。

【學(xué)習(xí)過程】

【第一課時】

（一）基礎(chǔ)知識填充

一、元素的原子核外電子排布、原子半徑、元素化合價的變化規(guī)律

1.原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律

原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時的最外層電子數(shù)

1-21T2

3-102T8

11-1831->88

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子核外的電子排布呈現(xiàn)周期性的變化

2.原子半徑的變化規(guī)律

3?10號元素LiBeBCN0FNe

原子半徑/pm152898277757471—

逐漸減小

11-18號元素NaMgAlSiPsClAr

原子半徑/pm18616014311711010299—

----------->

變化趨勢

逐漸減小

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的半徑呈現(xiàn)周期性變化

3.元素主要化合價的變化規(guī)律

原子序數(shù)主要化合價的變化

1-2+1—->0

3?10+1----->+5-4----->—1—+0

11-18+1----->4~7—4---->—1—->0

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的主要化合價呈周期性變化

二、探究第三周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律

1.鈉、鎂、鋁的性質(zhì)比較

單質(zhì)與水（或酸）的最高價氧化物對應(yīng)

單質(zhì)化學(xué)方程式

反應(yīng)現(xiàn)象水化物的堿性強弱

與冷水劇烈反應(yīng),放

Na2Na+2H2O===2NaOH+H2tNaOH強堿

出氫氣

與冷水反應(yīng)緩△

Mg+2HO--------Mg(OH)2

慢，與沸水迅速反2

Mg±H21；Mg(OH)2中強堿

應(yīng)，放出氫氣；與酸

劇烈反應(yīng),放出氫氣Mg+2HCl===MgCb+H2T

與酸迅速反應(yīng),Al（OH）3兩性氫氧

Al2Al十6HC1===2A1C13+3H2T

放出氫氣化物

結(jié)論：（1）金屬性強弱順序為Na>Mg>Al；

（2）隨著核電荷數(shù)減小，與水（酸）反應(yīng)越來越容易,氫氧化物的堿性越來越強

2.硅、磷、硫、氯的非金屬性的遞變規(guī)律

單質(zhì)SiPsCl

最高正價+4+5+6+7

最低負價-4-3-2-1

最高價氧化物對應(yīng)的水化物H2SiO3H3P04H2so4HC1O4強酸（酸性比硫酸強）

弱酸中強酸強酸

酸性強弱從左往右里-逐漸增強

3.結(jié)論

綜上所述，我們可以從11?18號元素性質(zhì)的變化中得出如下結(jié)論：從左往右金屬性逐漸

減弱,非金屬性逐漸增強。

三、元素周期律

1.內(nèi)容：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。

2.實質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性的變化的必然結(jié)

果。

（二）自學(xué)檢測

1.判斷正誤（正確的打“，錯誤的打“X”）

（1）同周期元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，離子半徑也逐漸減?。ǎ?/p>

（2）第二周期元素從左到右，最高正價從+1遞增到+7（）

（3）元素的原子得電子越多，非金屬性越強；失電子越多，金屬性越強（）

（4）元素的氧化物對應(yīng)的水化物酸性越強，非金屬性越強；堿性越強，金屬性越強

（）

答案：（1）x（2）x（3）x（4）x

2.元素性質(zhì)呈周期性變化的決定因素是（）

A.元素原子半徑大小呈周期性變化

B.元素相對原子質(zhì)量依次遞增

C.元素原子核外電子排布呈周期性變化

D.元素的最高正化合價呈周期性變化

答案：C

解析：元素性質(zhì)呈周期性變化的決定因素是元素原子核外電子排布呈周期性變化。

3.原子序數(shù)為11?17號的元素，隨核電荷數(shù)的遞增，以下各項內(nèi)容的變化是[填“增大

（強）”“減?。ㄈ酰被?相同（不變）”]

（1）各元素的原子半徑依次,其原因是o

（2）各元素原子的電子層數(shù),最外層電子數(shù)依次o

（3）元素的金屬性逐漸,而非金屬性逐漸，元素失電子能力逐漸

，得電子能力逐漸o

答案：(1)減??；電子層數(shù)相同時，隨核電荷數(shù)增大，原子核對最外層電子的引力增

大，因此原子半徑減小

(2)相同；增大

(3)減弱；增強；減弱；增強

(三)重難點突破

重難點1：元素的金屬性、非金屬性強弱判斷規(guī)律

1.金屬性強弱的判斷依據(jù)

(1)元素的單質(zhì)與水或酸置換出氫氣的反應(yīng)越容易進行，則其金屬性越強。

(2)元素的最高價氧化物的水化物的堿性越強，則其金屬性越強。

(3)金屬元素的單質(zhì)與鹽在水溶液中進行置換反應(yīng)，若A置換出B,則A的金屬性強

于Be

(4)在金屬活動性順序表中，前面的金屬性強于后面的。

(5)金屬陽離子的氧化性越強，則其單質(zhì)的還原性越弱，元素的金屬性越弱(注：Fe

的陽離子僅指Fe2+)。

2.非金屬性強弱的判斷依據(jù)

(1)非金屬元素的單質(zhì)與氫氣化合生成氣態(tài)氫化物的反應(yīng)越容易進行，則其非金屬性越

強。

(2)非金屬元素氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，則元素的非金屬性越強。

(3)元素的最高價氧化物的水化物的酸性越強，則其非金屬性越強。

(4)非金屬元素的單質(zhì)與鹽在水溶液中進行置換反應(yīng)，若A置換出B,并且A體現(xiàn)出

氧化性，則A的非金屬性強于B。

(5)非金屬陰離子的還原性越強，則其單質(zhì)的氧化性越弱，元素的非金屬性越弱。：

重難點2：粒子半徑大小的比較——“四同”規(guī)律

1.同周期--“序大徑小”

(1)規(guī)律：同周期，從左往右，原子半徑逐漸減小。

(2)舉例：第三周期中：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r

(Cl)o

2.同主族——“序大徑大”

(1)規(guī)律：同主族，從上到下，原子(或離子)半徑逐漸增大。

(2)舉例：堿金屬：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs),r(Li+)<r(Na

+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)o

3.同元素

(1)同種元素的原子和離子半徑比較——“陰大陽小”。

某原子與其離子半徑比較，其陰離子半徑大于該原子半徑，陽離子半徑小于該原子半

徑。如：r(Na1)<r(Na)；r(Cl)>r(Cl)。

(2)同種元素不同價態(tài)的陽離子半徑比較規(guī)律——“數(shù)大徑小”。

帶電荷數(shù)越多，粒子半徑越小。如：r(Fe")<r(Fe2+)<r(Fe)。

4.同結(jié)構(gòu)——“序大徑小”

(1)規(guī)律：電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小。

2-+243+

(2)舉例：r(O)>r(F-)>r(Na)>r(Mg)>r(Al)o

特別提醒：所帶電荷、電子層均不同的離子可選一種離子參照比較。例：比較r(Mg2

++2+

+)與r(K+)可選r(Na)為參照，可知r(K)>r(Na*)>r(Mg)o

【第二課時】

(一)基礎(chǔ)知識填充

一、元素周期表的分區(qū)及元素化合價規(guī)律

請?zhí)顚懗鰣D中序號所表示內(nèi)容。

①增強;②減弱;③增強;④增強;

⑤A1；(6)Si；⑦金屬;⑧非金屬。

微點撥：①周期表的左下方是金屬性最強的元素(鉆)，右上方是非金屬性最強的元素

(氟)。堿性最強的是FrOH,酸性最強的含氧酸是HC1O4。

②由于元素的金屬性和非金屬性之間沒有嚴格的界線，因此，位于分界線附近的元素既

能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。

③元素的化合價與元素在周期表中的位置之間關(guān)系

主族元素的最高正化合價，等于原子所能失去或偏移的最外層電子數(shù)；而非金屬的負化

合價則等于使原子達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需得到的電子數(shù)。所以，非金屬元素的最高正化合

價和它的負化合價的絕對值之和等于8。即：a.最高正化合價=族序數(shù)=原子最外層電子數(shù)

（0、F除外）；b.最高正化合價+最低負化合價絕對值=8。

二、元素周期表和元素周期律的應(yīng)用

1.根據(jù)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律判斷元素性質(zhì)的強弱（或大?。?。

2.應(yīng)用于元素“位置一結(jié)構(gòu)一性質(zhì)”的相互推斷。

3.預(yù)測新元素

為新元素的發(fā)現(xiàn)，以及預(yù)測它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供線索。

4.尋找新物質(zhì)

（1）在金屬與非金屬分界處可以尋找半導(dǎo)體材料。

（2）研究氟、氯、硫、磷、碑附近元素,制造新農(nóng)藥。

（3）在過渡元素中尋找催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。

思考：（1）從第IIIA族的硼到第VIIA族的碳連成一條斜線，即為金屬元素和非金屬元素

的分界線，分界線附近元素的性質(zhì)有何特點？這些元素可制取什么材料？

提示：分界線附近的元素既有一定的金屬性，又有一定的非金屬性。這些元素可以制取

半導(dǎo)體材料。

（2）短周期元素R的氫化物的化學(xué)式為H2R,則該元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的化

學(xué)式是什么？

提示：該元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為H2RO4o

（二）自學(xué)檢測

1.判斷正誤（正確的打“，錯誤的打“X”）

（1）根據(jù)元素周期律可知金屬性最強的是鉆，非金屬性最強的是氮（）

（2）金屬不可能具有非金屬性，非金屬不可能具有金屬性（）

（3）錯元素屬于金屬元素，但也具有一定的非金屬性（）

（4）在金屬與非金屬分界線附近尋找催化劑材料（）

答案：（1）x（2）x（3）?（4）x

2.根據(jù)元素所在元素周期表的位置，判斷下列元素都能作為半導(dǎo)體材料的是（）

A.Si、K

B.C、Si

C.Si>Ge

D.As>Se

答案：c

解析：在元素周期表中，在金屬與非金屬的分界處可以找到半導(dǎo)體材料，如Si、Ge可用

作半導(dǎo)體材料。

3.主族元素楮的最高化合價為+4價，且錯位于硅的下一周期，寫出“錯”在周期表中的

位置________。根據(jù)錯在周期表中處于金屬和非金屬分界線附近，預(yù)測錯單質(zhì)的一種用途是

=硅和錯單質(zhì)分別與H2反應(yīng)時，反應(yīng)較難進行的是（填“硅”或

“錯”）o

答案：第四周期IVA族；半導(dǎo)體材料；錯

（三）重難點突破

重難點1：同一元素的“位、構(gòu)、性”關(guān)系

元素的原子結(jié)構(gòu)決定了元素在周期表中的位置和元素的主要性質(zhì)，元素在周期表中的位

置反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的主要性質(zhì)，故三者之間可相互推斷。

1.結(jié)構(gòu)與位置互推是解題的基礎(chǔ)

（1）掌握四個關(guān)系式

①電子層數(shù)=周期數(shù)。

②質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)。

③主族元素原子最外層電子數(shù)=主族序數(shù)。

④主族元素的最高正價=族序數(shù)，最低負價=主族序數(shù)一8。

（2）熟練掌握周期表中的一些特殊規(guī)律

①各周期元素種類數(shù)（分別為2、8、8、18、18、32、32）。

②稀有氣體元素原子序數(shù)（分別為2、10、18、36、54、86、118）和所在周期（分別在

一到七周期）。

③同族上下相鄰元素原子序數(shù)的關(guān)系（相差2、8、18、32、32）0

④同周期IIA族與HIA族元素原子序數(shù)差值（有1、11、25等情況）。

2.性質(zhì)與位置互推是解題的關(guān)鍵

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，主要包括：

（1）原子半徑。

（2）元素的主要化合價。

（3）元素的金屬性、非金屬性。

（4）單質(zhì)的氧化性、還原性。

（5）氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。

（6）最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性。

（7）金屬從H2O或酸中置換H2的難易程度。

3.結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的互推是解題的要素

（1）電子層數(shù)和最外層電子數(shù)決定元素原子的金屬性和非金屬性強弱。

（2）同主族元素最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相似。

（3）正確推斷原子半徑和離子半徑的大小及結(jié)構(gòu)特點。

（4）判斷元素金屬性和非金屬性強弱。

典例：下圖中，a、b、c、d、e為元素周期表中前四周期的一部分元素，下列有關(guān)敘述

正確的是（）

a

b

Cd

e

A.元素b位于VIA族，有+6、一2兩種常見化合價

B.五種元素中，元素e的性質(zhì)最穩(wěn)定

C.原子半徑有d>c>b

D.元素e參與形成的化合物可以作為一種半導(dǎo)體材料

答案：D

解析：根據(jù)各元素在周期表中的物質(zhì)可知，a、b、c、d、e分別是He、0、P、Cl、As。

元素b是0元素，位于VIA族，只有一2、一1兩種常見化合價，沒有+6價，A錯誤；五種

元素中，元素a的原子具有最外層2個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以它的性質(zhì)最穩(wěn)定，B錯誤；同

一周期的元素，原子序數(shù)越小，原子半徑越大，不同周期的元素，原子核外電子層數(shù)越多，

原子半徑就越大，所以原子半徑有c〉d>b,C錯誤；元素e處于金屬與非金屬交界處，所以

該元素參與形成的化合物可以作為一種半導(dǎo)體材料，D正確。

【反饋檢測】

第一課時

1.元素的以下性質(zhì)，隨著原子序數(shù)遞增不呈現(xiàn)周期性變化的是（）

A.化合價

B.原子半徑

C.元素的金屬性和非金屬性

D.相對原子質(zhì)量

答案：D

解析：由元素周期律的內(nèi)容知，元素的化合價、原子半徑及金屬性和非金屬性都隨著原

子序數(shù)的遞增呈周期性變化，而相對原子質(zhì)量隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)增大的變化趨勢，絕不

會出現(xiàn)周期性的變化。

2.下列排列順序不正確的是（）

A.原子半徑：鈉＞硫＞氯

B.最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性：HC104〉H2s04＞H3P04

C.最高正化合價：氯＞硫＞磷

D.熱穩(wěn)定性：碘化氫＞澳化氫＞氯化氫

答案：D

解析：鈉、硫、氯是具有相同電子層數(shù)的元素，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減

小，最外層電子數(shù)逐漸增多，最高正化合價逐漸增大，最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性逐

漸增強，堿性逐漸減弱。因為非金屬性Cl〉Br＞I,所以氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性HCl〉HBr＞HI,

D項錯誤。

3.X、丫兩是同周期的非金屬主族元素，如果X原子半徑比丫的大，下面說元素法正

確的是（）

A.最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性，X的比丫的強

B.X的非金屬性比丫的強

C.X的陰離子比丫的陰離子還原性強

D.X的氣態(tài)氫化物比丫的穩(wěn)定

答案：C

解析：X原子半徑比丫的大，說明X在丫的左邊，原子序數(shù)X比丫的小，X的非金屬

性比丫的弱，因此最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性X比丫的弱，X的陰離子比丫的陰離子

還原性強，X的氣態(tài)氫化物不如丫的穩(wěn)定。

4.已知下列原子的半徑：

原子NS0Si

半徑r/10-1()m0.751.020.741.17

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，磷原子的半徑可能是（）

A.l.lOxlO-l0m

B.O.8OxlO",om

C.1.20x10-10m

D.0.70xl0r°m

答案：A

解析：根據(jù)元素周期律可知，磷原子的半徑應(yīng)在Si和S之間。

5.結(jié)合元素周期律和元素周期表的有關(guān)知識，用化學(xué)用語回答下列問題：

（1）在第三周期元素及其單質(zhì)和化合物中，原子半徑最小的元素是；氧化性最

強的單質(zhì)是,還原性最強的單質(zhì)是;最高價氧化物對應(yīng)水化物中，最強的

堿是；形成的兩性化合物、o

（2）鹵族元素氫化物中最穩(wěn)定的是,還原性最強的是,請總結(jié)同周

期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律是o

解析：（1）同一周期，核電荷數(shù)越大，原子半徑越?。ㄏ∮袣怏w除外），第三周期C1元

素核電荷數(shù)最大，故其原子半徑最小；同一周期，從左到右元素非金屬性逐漸增強（稀有氣

體除外），C1元素非金屬性最強，故單質(zhì)中C12氧化性最強；同一周期，從左到右元素金屬性

逐漸減弱（稀有氣體除外），第三周期金屬性最強的為Na；鋁元素形成的兩性化合物有

AI2O3、Al（0H）3。（2）鹵族元素，從上到下，原子半徑依次增大，原子核對最外層的電子

的吸引能力逐漸減弱，在其形成的氣態(tài)氫化物中，鹵族元素的原子對氫原子的吸引能力依次

減小，所以鹵族元素形成的氫化物的熱穩(wěn)定性依次減弱，所以熱穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI；

同一周期，從左到右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同一主族，從上到下，

元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。

答案：（1）Cl；Ch；Na；NaOH；Al（OH）3；AI2O3

（2）HF；HI；同一周期，從左到右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強；同

一主族，從上到下，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱

第二課時

1.元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)。下列說法正確的是

（）

A.同一元素不可能既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性

B.第三周期元素的最高正化合價等于它所處的主族序數(shù)

C.短周期元素形成離子后，最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

D.同一主族元素的原子、最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)完全相同

答案:B

解析：位于周期表中金屬與非金屬分界線上的元素（如AD既能表現(xiàn)金屬性，又能表現(xiàn)

非金屬性，A錯；H'最外層無電子，H\最外層只有兩個電子，C錯；同主族元素的原

子，化學(xué)性質(zhì)有相似性，但并不完全相同，D錯；第三周期元素的最高正化合價由IA?VDA

族分別為+1、+2、+3、+4、+5、+6、+7價等于它所處的主族序數(shù)，B正確。

2.科學(xué)家已正式將原子序數(shù)為114的元素命名為車夫，下面關(guān)于它的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)預(yù)

測不正確的是（）

A.該元素原子的最外層電子數(shù)為4

B.其常見價態(tài)為+2、+4

C.它的金屬性比鉛強

D.它的原子半徑比第115號元素的原子半徑小

答案：D

解析：根據(jù)114號元素的原子序數(shù)，可推知該元素在周期表中位于第七周期，第IVA

族，其與碳是同一主族元素，該元素最外層電子數(shù)為4,其有+2價、+4價，A、B項正

確；114號元素與鉛為同一主族元素，根據(jù)同主族元素從上到下金屬性逐漸增強，可知該元

素的金屬性比鉛強，C項正確；114號元素與115號元素位于同一周期，根據(jù)同周期元素原子

半徑逐漸減小可知，114號原子半徑大于115號原子半徑，D項不正確。

3.第IIA族元素從第二周期到第六周期的元素分別是Be（鉞）、Mg（鎂）、Ca（鈣）、

Sr（錮）、Ba（領(lǐng)）。下列關(guān)于HA族元素預(yù)言可能正確的是（）

①常溫下，單質(zhì)鍍能與水劇烈反應(yīng)放出H2

②常溫下，單質(zhì)鋼能與水劇烈反應(yīng)放出H2

③Be（OH）2易溶于水

④Ba（OH）2易溶于水

⑤SrCO3易溶于水

A.①②③

B.③⑤

C.②④

D.①②③④⑤

答案：C

解析：同主族從上到下，金屬性逐漸增強，與水反應(yīng)越來越劇烈，即常溫下，單質(zhì)鋼能

與水劇烈反應(yīng)放出H2,①錯誤，②正確；Mg（OH）2難溶于水，Ca（OH）2微溶于水，推

出Be（OH）2難溶于水，③錯誤；Ba（OH）2是易溶于水的強堿，④正確；根據(jù)MgCCh、

CaCCh、BaCCh難溶于水，因此SrCCh難溶于水，⑤錯誤。

4.如圖所示，元素周期表中的金屬和非金屬元素的分界線處用虛線表示。

IHAIIVAIVAIVIAIWA

第二周期B

第三周期Al[Si

第四周期Ge?As