第2課時元素周期律1.原子核外電子排布變化2.元素原子半徑的變化3.元素化合價變化隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子的排布、原子半徑和元素的主要化合價都呈周期性變化。4．元素金屬性和非金屬性的周期性變化：(1)鈉、鎂、鋁金屬性強(qiáng)弱的比較①方法a．鈉、鎂與水的反應(yīng)b．鎂、鋁與鹽酸的反應(yīng)c．鈉、鎂、鋁最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性堿性由強(qiáng)到弱：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3。②結(jié)論金屬性由強(qiáng)到弱的順序為Na>Mg>Al。(2)硅、磷、硫、氯非金屬性強(qiáng)弱的比較①方法a．與氫氣化合b．最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性酸性由強(qiáng)到弱的順序為HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3。②結(jié)論非金屬性由強(qiáng)到弱的順序為Cl>S>P>Si。(3)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律(自左向右)。元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。5．元素周期律元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化，這個規(guī)律叫做元素周期律。說明：①元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果，即元素原子核外電子排布的周期性變化決定了元素性質(zhì)的周期性變化，也就是原子結(jié)構(gòu)決定元素性質(zhì)。②元素的性質(zhì)一般指的是元素的化合價、金屬性、非金屬性、最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸堿性，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性等。探究點(diǎn)一元素周期律中元素性質(zhì)的變化規(guī)律以第三周期元素為例說明：已知HF是弱酸，酸性HCl>HF，能否說明非金屬性Cl>F?提示：不能。不能依據(jù)氫化物水溶液的酸性強(qiáng)弱判斷元素的非金屬性強(qiáng)弱，應(yīng)該依據(jù)氫化物的穩(wěn)定性判斷。或根據(jù)最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性判斷。【例1】下列關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)變化的比較，不正確的是()A．離子半徑大小：S2－>O2－>Na＋B．氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：HBr<HCl<HFC．堿性強(qiáng)弱：KOH>NaOH>LiOHD．還原性強(qiáng)弱：F－>Cl－>Br－>I－【思路分析】解答元素性質(zhì)的變化規(guī)律題目的一般思路：(1)首先判斷所給元素的相對位置，即是同周期還是同主族。(2)然后根據(jù)元素周期律得出相應(yīng)的結(jié)論。(3)最后考慮應(yīng)用一般規(guī)律解答的對象是否有特殊性。【解析】核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，所以O(shè)2－>Na＋，電子層數(shù)越多的離子，半徑越大，因此離子半徑大小為S2－>O2－>Na＋，A正確；非金屬性：F>Cl>Br，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性為HBr<HCl<HF，B正確；金屬性：K>Na>Li，對應(yīng)最高價氧化物的水化物的堿性為KOH>NaOH>LiOH，C正確；非金屬性：F>Cl>Br>I，對應(yīng)離子的還原性為F－<Cl－<Br－<I－，D錯誤。【答案】D下列結(jié)論錯誤的是(B)①微粒半徑：K＋>Al3＋>S2－>Cl－②氫化物的穩(wěn)定性：HF>HCl>H2S>PH3>SiH4③離子的還原性：S2－>Cl－>Br－>I－④氧化性：Cl2>S>Se>Te⑤酸性：H2SO4>H3PO4>H2CO3>HClO4⑥非金屬性：O>N>P>Si⑦金屬性：Be<Mg<Ca<KA．只有① B．①③⑤C．②④⑤⑥⑦ D．②④⑥解析：①中微粒半徑應(yīng)為S2－>Cl－>K＋>Al3＋；③中離子還原性應(yīng)為S2－>I－>Br－>Cl－；⑤中非金屬性Cl>S>P>C，故其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性應(yīng)為：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3，①③⑤錯，故選B。探究點(diǎn)二微粒半徑大小比較1．原子半徑的比較(1)同周期的元素(電子層數(shù)相同)，從左到右原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外)。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。(2)同主族的元素(最外層電子數(shù)相同)，從上到下原子半徑逐漸增大。如r(Li)<r(Na)<r(K)；r(O)<r(S)<r(Se)。2．離子半徑的比較(1)同種元素的不同微粒，核電荷數(shù)相同，其半徑的大小取決于電子層數(shù)及電子數(shù)的多少，電子層數(shù)越多半徑越大，電子數(shù)越多半徑越大，故r(陽離子)<r(原子)<r(陰離子)；價態(tài)越高，微粒的半徑越小，如r(Fe3＋)<r(Fe2＋)<r(Fe)。(2)同周期元素(電子層數(shù)相同)的原子形成的陽離子，從左到右陽離子半徑逐漸減小。如r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。同周期元素(電子層數(shù)相同)的原子形成的陰離子，從左到右陰離子半徑逐漸減小。如r(P3－)>r(S2－)>r(Cl－)。注意：同周期元素的陽離子半徑均小于其陰離子半徑。(3)同主族帶相同電荷的離子，電子層數(shù)越多，半徑越大。如r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)；r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)。(4)具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小(即“序小徑大”)。如Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，其離子半徑關(guān)系為r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。3．簡單粒子的半徑大小可按“三看”方法比較。(適用于高中階段)“一看”電子層數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)不同時，電子層數(shù)越多，半徑越大。“二看”核電荷數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越小。“三看”核外電子數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時，核外電子數(shù)越多，半徑越大。如何比較既不同周期也不同主族元素的原子半徑大小？以Si、Ca為例說明。提示：Mg、Si處于同一周期，Mg的核電荷數(shù)小于Si的核電荷數(shù)，故Mg的原子半徑大于Si的原子半徑。Mg、Ca處于同一主族，原子半徑r(Ca)>r(Mg)，故Ca的原子半徑大于Si的原子半徑，即r(Ca)>r(Si)。【例2】已知短周期元素的四種離子A2＋、B＋、C3－、D－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述中正確的是()A．原子序數(shù)：D>C>B>AB．離子半徑：C3－>D－>A2＋>B＋C．原子半徑：B>A>C>DD．氧化性：A2＋>B＋，還原性：C3－<D－【思路分析】(1)比較微粒半徑大小的思維流程：比較微粒半徑大小時，首先要確定微粒的電子層數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子排布是否相同，然后再利用規(guī)律比較大小。(2)所有元素中，原子半徑最小的是H，其次是F。(3)11～18號元素中，原子半徑最小的是Cl，離子半徑最小的是Al3＋。【解析】因為A2＋、B＋、C3－、D－具有相同電子層結(jié)構(gòu)，且A、B都是陽離子，所以在同一周期，為金屬元素，且原子序數(shù)A>B，C、D在同一周期，為非金屬元素，且原子序數(shù)D>C，由電子層數(shù)越多的原子序數(shù)越大，同周期從左向右原子序數(shù)在增大，所以原子序數(shù)為A>B>D>C，A項錯誤；具有相同電子排布的離子，原子序數(shù)大的離子半徑小，原子序數(shù)為A>B>D>C，則離子半徑為C3－>D－>B＋>A2＋，B項錯誤；電子層數(shù)越多，半徑越大，同周期原子序數(shù)越大，半徑越小，則原子半徑為B>A>C>D，C項正確；金屬性越強(qiáng)，其陽離子的氧化性越弱，金屬性為B>A，則氧化性：A2＋>B＋，非金屬性：C<D，則還原性：C3－>D－，D項錯誤。【答案】C下列各組粒子，按半徑由大到小順序排列正確的是(B)A．Mg、Ca、K、Na B．S2－、Cl－、K＋、Na＋C．Br－、Br、Cl、S D．Na＋、Al3＋、Cl－、F－解析：K、Ca比Na、Mg多1個電子層，故有：r(K)>r(Ca)>r(Na)>r(Mg)，A錯。S2－、Cl－、K＋三離子核外電子排布相同，核電荷數(shù)越小，離子半徑越大，又因K＋比Na＋多1個電子層，故有r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Na＋)，B正確。Br－比Br多1個電子，半徑大，Br比Cl多1個電子層，故：r(Br－)>r(Br)>r(Cl)，但r(Cl)<r(S)，C錯。Na＋、Al3＋、F－核外電子排布相同，核電荷數(shù)越小原子半徑越大，Cl－比F－多1個電子層，故有r(Cl－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，D錯。探究點(diǎn)三比較元素金屬性、非金屬性的方法1．元素金屬性是指金屬原子失去電子的能力，金屬原子越易失電子，則元素金屬性越強(qiáng)；反之，元素金屬性越弱。元素非金屬性是指非金屬原子得到電子的能力，非金屬原子越易得到電子，則元素非金屬性越強(qiáng)；反之，元素非金屬性越弱。2．元素金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)(1)從元素原子結(jié)構(gòu)判斷①當(dāng)最外層電子數(shù)相同時，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，越易失去電子，金屬性越強(qiáng)。即同主族元素從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)。②當(dāng)電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越多越難失去電子，金屬性越弱。即同周期元素從左到右，金屬性逐漸減弱。(2)單質(zhì)的還原性①單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換出氫氣的難易：金屬單質(zhì)與水或酸(非氧化性酸)置換出氫氣越容易(反應(yīng)越劇烈)，表明元素的金屬性越強(qiáng)。②金屬單質(zhì)之間的置換反應(yīng)：一種金屬能把另一種金屬從它的鹽溶液里置換出來，表明前一種金屬元素金屬性較強(qiáng)，被置換出的金屬元素金屬性較弱。③與同一種非金屬單質(zhì)反應(yīng)，在其他條件相同的情況下：如果反應(yīng)條件越苛刻，則金屬元素的金屬性越弱；如果反應(yīng)越劇烈，則金屬元素的金屬性越強(qiáng)。(3)金屬陽離子的氧化性：金屬陽離子(只有一種陽離子)的氧化性越弱，其對應(yīng)金屬元素的金屬性越強(qiáng)。(4)最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性：最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，表明元素的金屬性越強(qiáng)。(5)元素在周期表中的位置：在同一周期中，從左到右，金屬性逐漸減弱；在同一主族中，從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)。即元素在周期表中的位置越處于左下方，元素的金屬性越強(qiáng)。(后面會講到)3．元素非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)(1)從元素原子結(jié)構(gòu)判斷①當(dāng)電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越多，越易得到電子，非金屬性越強(qiáng)。即同周期元素從左到右，非金屬性逐漸增強(qiáng)。②當(dāng)最外層電子數(shù)相同時，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，越不易得到電子，非金屬性越弱。即同主族元素從上到下，非金屬性逐漸減弱。(2)單質(zhì)的氧化性①單質(zhì)與氫氣化合的難易程度：非金屬單質(zhì)與氫氣化合越容易，則元素的非金屬性越強(qiáng)。②非金屬單質(zhì)之間的置換反應(yīng)：對于特定的置換反應(yīng)，一種非金屬單質(zhì)能把另一種非金屬元素從它的鹽溶液或酸溶液中置換出來，表明前一種元素非金屬性較強(qiáng)，被置換出的元素非金屬性較弱。③與同一種金屬單質(zhì)反應(yīng)，在其他條件相同的情況下：如果反應(yīng)條件越苛刻，非金屬元素的非金屬性就越弱；如果反應(yīng)越劇烈，非金屬元素的非金屬性就越強(qiáng)。④與同種變價金屬反應(yīng)被氧化后的金屬價態(tài)越高，非金屬元素的非金屬性越強(qiáng)。(3)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，則元素的非金屬性越強(qiáng)。(4)氣態(tài)氫化物或非金屬陰離子的還原性越弱，元素非金屬性越強(qiáng)。(5)最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，表明元素的非金屬性越強(qiáng)。(6)元素在周期表中的位置在同一周期中，從左到右，非金屬性逐漸增強(qiáng)；在同一主族中，從上到下，非金屬性逐漸減弱。即元素在周期表中的位置越處于右上方，元素的非金屬性越強(qiáng)。(后面會講到)注意：(1)氟元素沒有正價態(tài)，氟沒有含氧酸，所以最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性最強(qiáng)的是高氯酸。(2)不能依據(jù)氫化物水溶液的酸性強(qiáng)弱判斷元素的非金屬性強(qiáng)弱，應(yīng)該依據(jù)氫化物的穩(wěn)定性判斷。(3)不能依據(jù)元素所有含氧酸的酸性判斷元素的非金屬性強(qiáng)弱，應(yīng)該依據(jù)元素最高價含氧酸的酸性強(qiáng)弱判斷。Na在反應(yīng)中失去1個電子，而Mg在反應(yīng)中失去2個電子，所以，金屬性順序為Mg>Na，對嗎？提示：不對。元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱判斷的依據(jù)是元素失去或得到電子的難易程度，與失去或得到電子的多少無關(guān)，因此，金屬性強(qiáng)弱順序應(yīng)為Na>Mg。【例3】下列敘述中肯定A金屬性比B金屬性強(qiáng)的是()A．A原子的最外層電子數(shù)比B原子的最外層電子數(shù)少B．A原子的電子層數(shù)比B原子的電子層數(shù)多C．1molA與足量酸反應(yīng)生成的H2比1molB與足量酸反應(yīng)生成的H2多D．常溫時，A能從水中置換出氫，而B不能【思路分析】解答此類題時，除牢記判斷方法外，還應(yīng)注意一些特殊情況的存在。【解析】選項A中只指出A、B兩種元素原子的最外層電子數(shù)的多少，而沒有指明它們的電子層數(shù)多少，不正確。在選項B中指出了A、B原子的電子層數(shù)的多少，但是電子層數(shù)少的不一定比電子層數(shù)多的原子的金屬性弱，比如Na比Cu少一個電子層，但是Na比Cu活潑，不正確。選項C中說明等物質(zhì)的量的A、B與酸反應(yīng)生成氫氣的多少，未說明與酸反應(yīng)時速率的快慢，等物質(zhì)的量的A、B與酸反應(yīng)生成氫氣多的金屬活潑性不一定強(qiáng)，如1molAl比1molNa與足量鹽酸反應(yīng)時生成的氫氣多，但Al沒有Na活潑，不正確。選項D正確，因為只有很活潑的金屬(如K、Ca、Na等)在常溫下才可與水反應(yīng)，而較不活潑的金屬在常溫下與水不反應(yīng)。【答案】D下列事實不能作為實驗判斷依據(jù)的是(B)A．鈉和鎂分別與冷水反應(yīng)，判斷金屬活動性強(qiáng)弱B．鐵投入CuSO4溶液中，能置換出銅，鈉投入CuSO4溶液中不能置換出銅，判斷鈉與鐵的金屬活動性強(qiáng)弱C．酸性：H2CO3<H2SO4，判斷硫與碳的非金屬活動性強(qiáng)弱D．Br2與I2分別與足量的H2反應(yīng)，判斷溴與碘的非金屬活動性強(qiáng)弱解析：A項符合金屬與水反應(yīng)判斷金屬活動性強(qiáng)弱的依據(jù)；因Na的金屬活動性太強(qiáng)，與溶液反應(yīng)時會先與H2O反應(yīng)，故B項不能作為判斷依據(jù)；C項中根據(jù)H2CO3、H2SO4都是最高價含氧酸，由它們的酸性強(qiáng)弱可以推知硫的非金屬性比碳強(qiáng)；D項所述符合根據(jù)非金屬單質(zhì)與H2反應(yīng)難易判斷非金屬活動性強(qiáng)弱的依據(jù)。1．下列各組元素性質(zhì)的遞變情況錯誤的是(C)A．B、C、N原子最外層電子數(shù)依次增多B．Na、Mg、Al元素最高正價依次升高C．Li、Be、B原子半徑依次增大D．Be、Mg、Ca的電子層數(shù)依次增多解析：B、C、N原子的最外層電子數(shù)分別為3、4、5，A項正確；Na、Mg、Al元素的最高正價依次為＋1、＋2、＋3，B項正確；Li、Be、B屬于第2周期的元素，原子半徑依次減小，C項錯誤；Be、Mg、Ca的電子層數(shù)分別為2、3、4，D項正確。2．下列有關(guān)敘述正確的是(B)A．元素的化學(xué)性質(zhì)隨著相對原子質(zhì)量的遞增而呈周期性變化B．元素周期律的實質(zhì)是因為元素原子最外層電子數(shù)周期性的變化而引起的C．K＋、Mg2＋、Al3＋、H＋的半徑由大到小，氧化性由弱到強(qiáng)，而I－、Br－、Cl－、F－的還原性由弱到強(qiáng)D．某元素R的最高價氧化物化學(xué)式為：R2O5，又知R的氣態(tài)氫化物中含氫8.8%，則R的相對原子質(zhì)量為28解析：本題考查元素周期律的確切含義和實質(zhì)以及隨微粒半徑變化，其氧化性、還原性的變化規(guī)律。按相對原子質(zhì)量，Te為127.6，而I為126.9，兩元素都有五個電子層，但Te最外層電子數(shù)是6個，而I是7個。如果按相對原子質(zhì)量大小順序排列，I與Te應(yīng)該互換位置，而這又造成了元素周期性變化的改變。因此，按元素的相對原子質(zhì)量大小順序排列不是元素性質(zhì)呈周期性變化的依據(jù)，因此A項不正確，B項正確。C項從離子結(jié)構(gòu)分析：故離子半徑大小順序為r(K＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(H＋)。對比它們的氧化性，根據(jù)學(xué)過的金屬活動性順序表，它們原子的還原性由鉀到氫逐漸減弱，反過來它們離子的氧化性逐漸增強(qiáng)。前半部分是正確的，但題中后半部分I－、Br－、Cl－、F－還原性應(yīng)由強(qiáng)到弱，故C項不正確。D項某元素最高價氧化物化學(xué)式為R2O5，則R為＋5價，負(fù)價應(yīng)為－3價，其氣態(tài)氫化物為RH3。根據(jù)已知，eq\f(3MrH,MrR＋3MrH)×100%＝8.8%，Mr(R)＝31。答案為B。3．同一周期的X、Y、Z三種元素，已知最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性順序為HXO4>H2YO4>H3ZO4，則下列判斷錯誤的是(A)A．原子半徑：X>Y>ZB．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HX>H2Y>ZH3C．元素原子得電子能力：X>Y>ZD．陰離子的還原性：Z3－>Y2－>X－解析：非金屬性越強(qiáng)，最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性為HXO4>H2YO4>H3ZO4，則非金屬性為X>Y>Z，同周期元素的原子從左到右，非金屬性增強(qiáng)，原子半徑逐漸減小，所以原子半徑：X<Y<Z，故A錯誤；元素非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)氫化物越穩(wěn)定，由于非金屬性：X>Y>Z，所以氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HX>H2Y>ZH3，故B正確；最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：HXO4>H2YO4>H3ZO4，則非金屬性：X>Y>Z，即得電子能力：X>Y>Z，故C正確；元素非金屬性越強(qiáng)，陰離子的還原性越弱，由于非金屬性：X>Y>Z，所以陰離子的還原性：Z3－>Y2－>X－，故D正確。4．下列說法正確的是(C)A．SiH4比CH4穩(wěn)定B．O2－的半徑比F－的小C．Na和Cs屬于第ⅠA族元素，Cs的失電子能力比Na的強(qiáng)D．P和As屬于第ⅤA族元素，H3PO4的酸性比H3AsO4的弱解析：元素的非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，C的非金屬性強(qiáng)于Si的非金屬性，P的非金屬性強(qiáng)于As的非金屬性，因此CH4的穩(wěn)定性強(qiáng)于SiH4，H3PO4的酸性強(qiáng)于H3AsO4。同主族元素，核電荷數(shù)越大，原子半徑越大，失電子能力越強(qiáng)。故選C。5．下列排列順序不正確的是(D)A．原子半徑：鈉>硫>氯