第一章原子結構與性質第二節原子結構與元素的性質第2課時元素周期律(一)學習導航1.能從原子結構的角度理解原子半徑、元素第一電離能之間的遞變規律，能利用遞變規律比較原子(離子)半徑、元素第一電離能的相對大小。2.通過原子半徑、元素第一電離能遞變規律的學習，建立“結構決定性質”的認知模型，并能利用認知模型解釋元素性質的規律性和特殊性。教學過程一、原子半徑1．影響原子半徑大小的因素(1)電子的能層數：電子的能層越多，電子之間的排斥作用使原子半徑增大。(2)核電荷數：核電荷數越大，核對電子的吸引作用就越大，使原子半徑減小。2．原子半徑的遞變規律(1)同周期：從左至右，核電荷數越大，半徑越小。(2)同主族：從上到下，核電荷數越大，半徑越大。3．原子或離子半徑的比較方法(1)同種元素的離子半徑：陰離子大于原子，原子大于陽離子，低價陽離子大于高價陽離子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。(2)能層結構相同的離子：核電荷數越大，半徑越小。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。(3)帶相同電荷的離子：能層數越多，半徑越大。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)。(4)核電荷數、能層數均不同的離子：可選一種離子參照比較。例如：比較r(K＋)與r(Mg2＋)，可選r(Na＋)為參照，r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)。【歸納總結】粒子半徑比較的一般思路(1)“一層”：先看能層數，能層數越多，一般微粒半徑越大。(2)“二核”：若能層數相同，則看核電荷數，核電荷數越大，微粒半徑越小。(3)“三電子”：若能層數、核電荷數均相同，則看核外電子數，電子數多的半徑大。二、元素的電離能1．元素第一電離能的概念與意義(1)概念①第一電離能：氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量叫做第一電離能，符號：I1。②逐級電離能：氣態基態一價正離子再失去一個電子成為氣態基態二價正離子所需的最低能量叫做第二電離能，第三電離能和第四、第五電離能依此類推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會更加困難，因此同一原子的各級電離能之間存在如下關系：I1<I2<I3……(2)意義：可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數值越大，原子越難失去一個電子。2．元素第一電離能變化規律(1)每個周期的第一種元素的第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，即一般來說，隨著核電荷數的遞增，元素的第一電離能呈增大趨勢。(2)同一族，從上到下第一電離能逐漸減小。3．電離能的應用(1)根據電離能數據，確定元素原子核外電子的排布及元素的化合價。如Li：I1?I2<I3，表明Li原子核外的三個電子排布在兩個能層上(K、L能層)，且最外層上只有一個電子，易失去一個電子形成＋1價陽離子。(2)判斷元素的金屬性、非金屬性強弱：I1越大，元素的非金屬性越強；I1越小，元素的金屬性越強。【歸納總結】電離能的影響因素及特例(1)電離能數值的大小主要取決于原子的核電荷數、原子半徑及原子的電子構型。(2)具有全充滿、半充滿及全空的電子構型的元素穩定性較高，其電離能數值較大，如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態，其電離能均比同周期相鄰元素大。一般情況，第一電離能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。課時訓練1．下列元素中，原子半徑最大的是A．H B．Li C．Na D．K2．下列各組元素中不符合“對角線法則”的是A．Li、Mg B．P、C C．B、Si D．Be、Al3．下列能說明硫的非金屬性比氯弱的事實有①Cl2與鐵反應生成FeCl3，S與鐵反應生成FeS②Cl和H2的混合氣光照可劇烈反應，而S與H2的反應需要較高溫度③將Cl2通入氫硫酸中可以置換出硫④常溫時硫單質為固態而氯單質為氣態⑤亞硫酸的酸性比高氯酸酸性弱A．②③④ B．①②③ C．①②⑤ D．②④⑤4．砹(At)是原子序數最大的鹵素元素，推測砹和砹的化合物最不可能具有的性質是A．砹化氫(HAt)很穩定 B．單質砹易溶于某些有機溶劑C．砹的原子半徑比碘的原子半徑大 D．砹的單質是有色固體5．下列排列順序正確的是①熱穩定性：H2O＞HF＞H2S②原子半徑：Na＞Mg＞O③酸性：H3PO4＞H2SO4＞HClO4④離子半徑：Cl-＞S2-＞K+⑤堿性：Ca(OH)2＞Mg(OH)2＞Al(OH)3A．①③ B．②⑤ C．②④ D．③⑤6．下列關于元素周期表和周期律的說法正確的是A．現行元素周期表有七個周期，18個族B．熔點：Li>K，沸點：I2>Br2C．鹽酸的酸性比氫硫酸酸性強，可推測非金屬性：Cl>SD．At與I屬于同主族元素，可推測AgAt為難溶于水的白色固體7．第三周期元素X、Y、Z、W的最高價氧化物分別溶于水可得四種溶液，0.01mol/L四種溶液的pH與該元素原子半徑的關系如圖所示。下列說法正確的是A．簡單離子半徑最大的是XB．氣態氫化物的穩定性：Z＞W＞YC．工業上可用電解X和W元素組成的化合物制備X、W的單質D．X和Y的最高價氧化物對應的水化物恰好中和時，溶液的pH為78．X、Y、Z、Q、R是五種短周期主族元素，原子序數依次增大。X、Y兩元素最高正價與最低負價之和均為0；Q與X同主族，Z與R不同主族；Z與R最外層電子數之和是Y與Q最外層電子數之和的兩倍。下列說法不正確的是A．原子半徑：Q>R>Y>Z>XB．最高價氧化物水化物的酸性：Y>RC．R與Z形成的化合物為共價化合物D．R的單質可與NaOH溶液反應生成H29．下表是元素周期表的一部分，根據表中給出的10種元素，用元素符號或化學式回答下列問題：ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA02NaCNO3MgSiSClAr4Ca(1)金屬性最強的短周期元素是___________；化學性質最不活潑的單質是___________；(2)Ca的最外層電子數為___________；(3)表中元素最高價氧化物對應水化物酸性最強的酸是___________；(4)某離子的原子結構示意圖為，其對應的離子符號是___________；(5)硫有兩種重要氧化物，分別為SO2和___________(填化學式)；(6)H2S和HCl中，熱穩定性較強的是___________；(7)Si是帶來人類文明的重要物質之一，晶體硅的主要用途是___________(寫出其中一種)，其氧化物的化學式為___________；(8)鈉、鋁最高價氧化物對應水化物之間反應的化學方程式是___________。10．下表是周期表中的一部分，根據元素A-I在周期表中的位置，用符號或化學式回答下列問題：族周期IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA01A2DEGI3BCFH(1)上述元素中性質最不活潑的是__，單質氧化性最強的是_______，單質還原性最強的是_______。(2)上述元素的最高價氧化物對應的水化物中，堿性最強是_，酸性最強的是_，呈兩性的是_。(3)A分別與D、E、F、G、H形成的化合物的化學式分別為_______，這些化合物中最穩定的是_______。(4)在B、C、D、E、F、G、H中，原子半徑最大的是_______。(5)用電子式表示出B、H形成的化合物的過程_______。答案解析1．D【詳解】同主族從上到下半徑遞增，H、Li、Na和K均位于ⅠA，且核電荷數遞增，則原子半徑最大的是K，故D正確；答案：D。2．B【詳解】如圖元素符合對角線法則，綜上所述，故選B。3．B【詳解】①Cl2與鐵反應生成FeCl3，S與鐵反應生成FeS，說明氯氣氧化性比硫單質強，氯的非金屬性比硫強，①符合題意；②Cl2和H2的混合氣光照可劇烈反應，而S與H2的反應需要較高溫度，根據反應條件判斷氯的非金屬性比硫強，②符合題意；③將Cl2通入氫硫酸中可以置換出硫，利用單質間的置換反應判斷氯的非金屬性比硫強，③符合題意；④常溫時硫單質為固態而氯單質為氣態，不能根據狀態判斷非金屬性強弱，④不符合題意；⑤亞硫酸不是最高價氧化物對應水化物，不能利用它的酸性與高氯酸酸性比較非金屬性強弱，⑤不符合題意；符合題意的是①②③；故答案為B。4．A【詳解】A．鹵族元素自上而下非金屬性減弱，氫化物的穩定性減弱，HI的受熱就會分解，所以砹化氫(HAt)不會很穩定，A符合題意；B．Br2、I2等易溶于苯、四氯化碳等有機溶劑，可知單質砹易溶于某些有機溶劑，B不符合題意；C．同主族元素自上而下電子層數增多，原子半徑增大，C不符合題意；D．F2、Cl2、Br2、I2的顏色依次加深，可知砹的單質是有色固體，D不符合題意；綜上所述答案為A。5．B【詳解】①非金屬性：F>O>S，元素的非金屬性越強，對應的氫化物越穩定，故①錯誤；②同周期元素的半徑從左至右逐漸減小，Na>Mg，O在Na和Mg的上一周期，半徑最小，故②正確；③非金屬性：Cl>S>P，元素的非金屬性越強，對應的最高價氧化物的水化物的酸性越強，所以酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4，故③錯誤；④電子層結構相同，核電荷數越大離子半徑越小，故離子半徑：S2->Cl->K+，故④錯誤；⑤金屬性Ca>Mg>Al，則最高價氧化物的水化物的堿性為：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3，故⑤正確；故答案為：B。6．B【詳解】A．元素周期表有七個橫行，即七個周期，有18個縱行，有7個主族、7個副族、1個零族、1個第Ⅷ族，共有16個族，故A錯誤。B．堿金屬元素從上到下，原子半徑逐漸增大，金屬鍵逐漸減弱，則金屬晶體的熔點逐漸降低，則熔點：Li＞K，同類型的分子，相對分子質量越大，沸點越大，則沸點為Br2＜I2，故B正確；C．比較非金屬性強弱，可根據元素對應的最高價氧化物的水化物的酸性或氫化物的穩定性進行比較，不能根據氫化物的酸性，故C錯誤；D．鹵族元素單質的顏色隨原子序數增大而加深，且AgX的性質相似，AgF除外，則砹（At）為有色固體，AgAt難溶于水的有色固體，故D錯誤；故選：B。7．C【詳解】A．電子層結構相同，核電荷數越大離子半徑越小，電子層越多離子半徑越大，故離子半徑P3->S2->Cl->Na+，簡單離子半徑最大的是Y，故A錯誤；B．電負性：P<S<Cl，氣態氫化物的穩定性：PH3<H2S<HCl，故B錯誤；C．工業上可用電解Na和Cl元素組成的化合物NaCl的水溶液，來制備單質Na和Cl2，故C正確；D．X和Y的最高價氧化物對應的水化物分別為NaOH、磷酸，恰好中和生成磷酸鈉，溶液中磷酸根水解，溶液呈堿性，故D錯誤；故選C。8．C【詳解】A．一般而言，電子層數越多，半徑越大，電子層數相同，質子數越小，半徑越大，所以原子半徑：Na>Si>C>O>H或Na>Al>C>F>H，即Q>R>Y>Z>X，A正確；B．R可能是Si或者Al，最高價氧化物水化物為硅酸或者氫氧化鋁，酸性均小于碳酸，所以最高價氧化物水化物的酸性：Y>R，B正確；C．R與Z形成的化合物為二氧化硅或者氟化鋁，氟化鋁是離子化合物，C錯誤；D．鋁單質或者硅單質均可以與氫氧化鈉溶液反應產生氫氣，D正確；答案選C9．NaAr2HClO4Mg2+SO3HCl半導體或芯片SiO2NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]【詳解】(1)金屬性從上到下增強，從左到右減弱，所以金屬性最強的元素是Na；化學性質最不活潑的單質是稀有氣體Ar；(2)Ca為第ⅡA族元素，最外層電子數為2；(3)同周期元素原子半徑，從左到右依次減小，所以C和O中，原子半徑較大的是C；(4)根據離子得結構示意圖可知，元素的原子序數為12，為Mg元素，核外有10個電子，其對應的離子符號為Mg2+；(5)硫的兩種氧化物分別為SO2和SO3；(6)非金屬性越強，其氫化物越穩定，氯的非金屬性大于硫，熱穩定性較強的是HCl；(7)晶體硅的主要用途是半導體、芯片等，其氧化物的化學式為SiO2；(8)鋁的氫氧化物具有兩性，能與強酸和強堿發生反應生成鹽和水，所以鈉、鋁最高價氧化物的水化物分別為NaOH和Al(OH)3，反應的化學方程式為：NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]10．NeFNaNaOHH2SO4Al(OH)3.CH4、NH3、PH3、HF、H2SHFNa【詳解】(1)上述元素中，Ne原子最外層有8個電子，結構穩定，性質最不活潑的是Ne，同周期元素從左到右非金屬性增強，同主族元素從上到下非金屬性減弱，F元素非金屬性最強，單質氧化性最強的元素是F；同周期元素從左到右金屬性減弱，同主族元素從上到下金屬性增強，Na金屬性最強，單質還原性最強的是Na；(2)同周期元素從左到右