第14講元素周期律【學習目標】1．了解1~18號元素原子的核外電子排布和原子半徑的變化規律。2．了解元素化合價的變化規律。3．了解元素金屬性和非金屬性強弱的判斷方法。4．學會探究11~17號元素性質的性質變化規律。5．了解元素周期律的主要內容?！净A知識梳理】一、元素的原子結構和化合價的周期性變化1．原子序數(1)概念：按照核電荷數由小到大的順序給元素依次編號，叫做原子序數。(2)原子序數＝核電荷數＝質子數＝核外電子數。2．原子結構的變化規律(1)原子最外層電子排布的規律性變化除H、He外，元素隨著原子序數的遞增，原子最外電子層數重復出現從1遞增到8的變化，說明元素原子的最外層電子數出現周期性變化。(2)元素原子半徑的變化規律隨著核電荷數的遞增，元素的原子半徑呈現周期性變化，原子序數為3~9號及11~17號的元素的原子半徑依次遞減。3．元素化合價的變化規律(1)1~18號元素的最高正化合價的變化規律是呈現從+1~+7的周期性變化，其中O、F元素沒有最高正化合價，最低負化合價的變化規律是呈現從-4~-1的周期性變化。(2)元素的最高化合價與最低負化合價的數值與原子最外層電子數的關系是最高正化合價=最外層電子數（O、F除外）最低負化合價=最外層電子數-8最高正化合價+|最低負化合價|=8。(3)元素主要化合價呈現周期性變化的根本原因是：隨著核電荷數的遞增，原子的最外層電子排布呈周期性變化【例1】有關原子結構的說法正確的是（）A．1~18號元素，原子的最外層電子數重復出現由1~8的周期性變化B．3~9號、11~17號元素隨著核電荷數的遞增，原子半徑呈現由大到小的周期性變化C．原子的核電荷數越多，原子半徑越大D．原子核外電子數越多，原子半徑越大答案：B解析：A選項，H、He元素的最外層電子數由1~2變化，3~18號元素的最外層電子數由1~8重復變化，錯誤；B選項，從左到右，原子半徑逐漸減小，正確；C選項，原子的核電荷數越多，原子核對核外電子的吸引力越大，半徑越小，錯誤；D選項，原子半徑與核電荷數和電子層數有關，核外電子數越多，表示核電荷數越多，半徑越小?！纠?】（1）比較下列元素的原子半徑大?。篊___NaB____NSi___SO___S答案：<>><（2）比較下列微粒半徑的大?。篘a+___Mg2+Al3+____O2-Cl-____F-K+___Mg2+Na___Na+Cl___Cl-答案：><>>><二、元素性質的周期性變化1．元素的金屬性和非金屬性強弱的判斷方法（1）元素的金屬性強弱的判斷方法元素原子的失去電子能力越強，元素的金屬性越強，它的單質越容易從水或酸中置換出氫，該元素的最高價氧化物對應水化物的堿性越強。（2）元素的非金屬性強弱的判斷方法元素原子的得到電子能力越強，元素的非金屬性越強，它的單質越容易與氫氣反應生成氣態氫化物，氣態氫化物的熱穩定性越強，該元素的最高價氧化物對應水化物的酸性越強。2．探究元素性質的周期性變化——鈉、鎂、鋁性質的遞變(1)鈉、鎂、鋁與水反應鈉與水在常溫下劇烈反應，反應方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。鎂與水在常溫下不反應，加熱，反應緩慢，化學方程式為Mg＋2H2Oeq\o(==,\s\up7(△))Mg(OH)2↓＋H2↑。鋁不能與水反應。(2)鎂、鋁與酸反應除去氧化膜的鎂條和鋁片與稀鹽酸反應，鎂與鹽酸反應更劇烈。反應的離子方程式分別為Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑、2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑。(3)實驗結論：金屬性強弱為Na>Mg>Al。3．探究元素性質的周期性變化——硅、磷、硫、氯非金屬性強弱比較(1)硅、磷、硫、氯4種元素對應的氣態氫化物依次是SiH4PH3H2SHCl（寫化學式）。(2)硅、磷、硫、氯單質與氫氣反應的條件逐漸變得容易，其對應的氣態氫化物的熱穩定性逐漸增強。元素非金屬性由強到弱的順序為Cl、S、P、Si。4．11~17號元素最高價氧化物對應水化物的酸堿性強弱比較(1)11~17號元素的最高價氧化物對應水化物：元素NaMgAlSiPSCl化學式NaOHMg(OH)2Al(OH)3H4SiO4(H2SiO3)H3PO4H2SO4HClO4酸堿性強弱強堿中強堿兩性氫氧化物弱酸中強酸強酸酸性更強(2)探究Al(OH)3的兩性Al(OH)3既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應，是兩性氫氧化物。寫出下列化學方程式：AlCl3溶液與氨水反應：AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3↓+NH4Cl。Al(OH)3與鹽酸反應：Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O。Al(OH)3與NaOH溶液反應：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O。5．元素性質的變化規律的根本原因核外電子層數相同，隨著原子序數(核電荷數)的遞增，原子核對核外電子的引力逐漸增強，原子半徑逐漸減小，元素原子的得電子能力逐漸增強，失電子能力逐漸減弱，最終導致元素的非金屬性逐漸增強，金屬性逐漸減弱?！纠?】下列比較元素的金屬性強弱的方法正確的是（）A．比較Na、Mg的金屬性：將鈉和鎂條分別放入冷水中B．比較Mg、Al的金屬性：將Mg、Al分別放入NaOH溶液中C．比較Fe、Cu的金屬性：將Fe、Cu分別放入稀硝酸中D．比較Zn、Fe的金屬性：將Zn放入FeCl3溶液中答案：A解析：比較金屬性強弱，通常用金屬單質與水或酸反應，比較產生氫氣的劇烈程度，故A選項正確，B選項，不能用金屬單質與堿反應，錯誤；C選項，不能用稀硝酸與金屬單質反應，錯誤；D選項，比較Zn、Fe的金屬性，應用二價鐵鹽與鋅反應，三價鐵具有較強的氧化性，錯誤。故選A。【例4】下列比較元素的非金屬性強弱的方法不正確的是（）A．比較Cl、Br的非金屬性：將Cl2和Br2分別在一定條件下與氫氣反應B．比較C和Si的非金屬性：將CH4和SiH4加熱分解C．比較N和S的非金屬性：測定HNO3和H2SO4溶液的酸性D．比較S和Cl的非金屬性：將氯氣和H2S混合反應答案：C解析：HNO3和H2SO4都是強酸，在現有條件下無法比較它們的酸性。三、元素周期律1．元素周期律的內容隨著元素核電荷數的遞增，元素的原子半徑（除稀有氣體元素外）、元素的主要化合價、元素的金屬性和非金屬性都呈現周期性變化。元素周期律是指元素的性質隨著核電荷數的遞增呈周期性變化的規律。2．元素周期律的實質元素周期律是元素原子核外電子排布隨著元素核電荷數的遞增發生周期性變化的必然結果。3．元素的化合價、最高價氧化物及對應的水化物、氣態氫化物元素LiBeBCNOF最高正價+1+2+3+4+5最高價氧化物Li2OBeOB2O3CO2N2O5最高價氧化物對應水化物LiOHBe(OH)2H3BO3H2CO3HNO3最低負價-4-3-2-1氣態氫化物CH4NH3H2OHF元素NaMgAlSiPSCl最高正價+1+2+3+4+5+6+7最高價氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7最高價氧化物對應水化物NaOHMg(OH)2Al(OH)3H2SiO3H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4最低負價-4-3-2-1氣態氫化物SiH4PH3H2SHCl【例5】下列說法中正確的是（）A．元素性質的周期性變化是指原子半徑、元素的主要化合價及原子核外電子排布的周期性變化B．元素的最高正化合價與元素原子核外電子排布有關C．從Li→F，Na→Cl，元素最高正化合價均呈現+1價→+7價的變化D．電子層數相同的原子核外電子排布，其最外層電子數均從1個到8個呈現周期性變化答案：B解析：A選項，原子核外電子排布不是元素的性質，錯誤；B選項，元素的化合價與元素的原子結構有關，正確；C選項，由于O、F是活潑非金屬元素，沒有最高正價，錯誤；D選項，H、He的電子層數相同，最外層電子數從1~2，錯誤。故選B。【例6】設計實驗方案，完成下列問題（要求寫出操作步驟、實驗現象和實驗結論）：(1)比較Mg和Al的金屬性強弱(2)比較C和S的非金屬性強弱答案：(1)取相同大小的Mg和Al條，分別加入同濃度的稀鹽酸中，觀察產生氣泡的速率，Mg比Al快，證明Mg比Al活潑。(2)將稀硫酸加入Na2CO3溶液中，觀察到有無色氣體產生，說明H2SO4的酸性比H2CO3強，由此說明非金屬性S>C。課堂檢測1．原子序數在3～9之間的元素，隨著原子序數的遞增而逐漸增大的是()A．電子層數 B．最外層電子數C．原子半徑 D．化合價答案：B2．下列微粒半徑大小比較正確的是()A．Na<MgB．K<NaC．Mg2＋<O2－ D．Cl－>S2－答案：C3．下列元素的原子半徑依次增大的是()A．Na、Mg、Al B．Na、O、FC．P、Si、Al D．C、Si、P答案：C4．前18號元素中，具有相同電子層結構的三種離子An＋、Bn－、C，下列分析正確的是()A．原子序數關系是C>B>AB．粒子半徑關系是Bn－<An＋C．C一定是稀有氣體元素的一種原子D．原子半徑關系是A<B答案：C解析：根據3種微粒具有相同電子層結構及它們的化合價，可知A、B、C三種微粒的位置關系是，其中C為稀有氣體元素。5．已知下列元素的原子半徑為原子NSOSi半徑/10－10m0.751.020.741.17根據以上數據，磷原子的半徑可能是()A．0.80×10－10m B．1.10×10－10mC．1.20×10－10m D．0.70×10－10m答案：B解析：根據原子半徑的變化規律，同周期從左到右，原子半徑逐漸減小，r(S)<r(P)<r(Si)，同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大，r(P)>r(N)，可得r(P)在1.02×10-10m~1.17×10-10m之間，故選B。6．下列各組元素中，按從左到右的順序，原子序數遞增、元素的最高正化合價也遞增的是()A．C、N、O、F B．Na、Be、B、CC．P、S、Cl、Ar D．Na、Mg、Al、Si答案：D7．元素性質隨原子序數的遞增呈周期性變化的本質是()A．元素的相對原子質量逐漸增大，量變引起質變B．原子的電子層數增多C．原子核外電子排布呈周期性變化D．原子半徑呈周期性變化答案：C8．下列敘述說明金屬甲的活動性比金屬乙的活動性強的是()A．在氧化還原反應中甲原子失去的電子數比乙原子失去的電子數多B．同價態的陽離子，甲比乙的氧化性強C．乙不能夠從甲的鹽溶液中置換出甲D．甲能與冷水反應產生氫氣而乙只能與熱水反應產生氫氣答案：D9．回答下列問題：(1)原子序數為11～17的元素中：①原子半徑最小的元素是________(填元素符號)；②金屬性最強的元素是________(填元素符號)；③最高價氧化物對應水化物酸性最強的酸是________(用化學式回答，下同)；④最不穩定的氣態氫化物是________；⑤最高價氧化物對應水化物堿性最強的堿是________。(2)用“>”或“<”回答下列問題：①酸性：H2CO3____H4SiO4，H4SiO4____H3PO4；②堿性：Ca(OH)2____Mg(OH)2____Al(