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(zé)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?！緦W(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?！緦W(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)1～211→223～1021→8811～1831→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LiBeBCNOFNe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―→03～10＋1―→＋5－4―→－1―→011～18＋1―→＋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)單質(zhì)與水（或酸）的反應(yīng)現(xiàn)象化學(xué)方程式最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱Na與冷水劇烈反應(yīng)，放出氫氣2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑NaOH強堿Mg與冷水反應(yīng)緩慢，與沸水迅速反應(yīng)，放出氫氣；與酸劇烈反應(yīng)，放出氫氣Mg＋2H2Oeq\o(=====,\s\up14(△))Mg（OH）2＋H2↑；Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑Mg（OH）2中強堿Al與酸迅速反應(yīng)，放出氫氣2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑Al（OH）3兩性氫氧化物結(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H2SiO3弱酸H3PO4中強酸H2SO4強酸HClO4強酸（酸性比硫酸強）酸性強弱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“×”）（1）同周期元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，離子半徑也逐漸減小（）（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）×（2）×（3）×（4）×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被颉跋嗤ú蛔儯盷（1）各元素的原子半徑依次________，其原因是_______________________________。（2）各元素原子的電子層數(shù)________，最外層電子數(shù)依次________。（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________。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?。?）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B。（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）。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＋）。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（Na＋）＜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（Fe3＋）＜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）舉例：r（O2－）＞r（F－）＞r（Na＋）＞r（Mg2＋）＞r（Al3＋）。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＋）與r（K＋）可選r（Na＋）為參照，可知r（K＋）＞r（Na＋）＞r（Mg2＋）?！镜诙n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；⑤Al；⑥Si；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（鈁），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HClO4。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)（O、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（或大小）。2．應(yīng)用于元素“位置—結(jié)構(gòu)—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、砷附近元素，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族的砹連成一條斜線，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H2RO4。（二）自學(xué)檢測1．判斷正誤（正確的打“√”，錯誤的打“×”）（1）根據(jù)元素周期律可知金屬性最強的是鈁，非金屬性最強的是氦（）（2）金屬不可能具有非金屬性，非金屬不可能具有金屬性（）（3）鍺元素屬于金屬元素，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）×（2）×（3）√（4）×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、KB．C、SiC．Si、GeD．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．主族元素鍺的最高化合價為＋4價，且鍺位于硅的下一周期，寫出“鍺”在周期表中的位置________。根據(jù)鍺在周期表中處于金屬和非金屬分界線附近，預(yù)測鍺單質(zhì)的一種用途是________。硅和鍺單質(zhì)分別與H2反應(yīng)時，反應(yīng)較難進行的是________（填“硅”或“鍺”）。答案：第四周期ⅣA族；半導(dǎo)體材料；鍺（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)－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）。④同周期ⅡA族與ⅢA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（）abcdeA．元素b位于ⅥA族，有＋6、－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>bD．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、O、P、Cl、As。元素b是O元素，位于ⅥA族，只有－2、－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?！痉答仚z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：HClO4>H2SO4>H3PO4C．最高正化合價：氯>硫>磷D．熱穩(wěn)定性：碘化氫>溴化氫>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、Y兩是同周期的非金屬主族元素，如果X原子半徑比Y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Y的強B．X的非金屬性比Y的強C．X的陰離子比Y的陰離子還原性強D．X的氣態(tài)氫化物比Y的穩(wěn)定答案：C解析：X原子半徑比Y的大，說明X在Y的左邊，原子序數(shù)X比Y的小，X的非金屬性比Y的弱，因此最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性X比Y的弱，X的陰離子比Y的陰離子還原性強，X的氣態(tài)氫化物不如Y的穩(wěn)定。4．已知下列原子的半徑：原子NSOSi半徑r/10－10m0．751．020．741．17根據(jù)以上數(shù)據(jù)，磷原子的半徑可能是（）A．1.10×10－10mB．0.80×10－10mC．1.20×10－10mD．0.70×10－10m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________、________。（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________________________________________________。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Cl元素核電荷數(shù)最大，故其原子半徑最?。煌恢芷?，從左到右元素非金屬性逐漸增強（稀有氣體除外），Cl元素非金屬性最強，故單質(zhì)中Cl2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Al2O3、Al（OH）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；Cl2；Na；NaOH；Al（OH）3；Al2O3（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Al）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－、Li＋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～ⅦA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的元素命名為钅夫，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4B．其常見價態(tài)為＋2、＋4C．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（鈹）、Mg（鎂）、Ca（鈣）、Sr（鍶）、Ba（鋇）。下列關(guān)于ⅡA族元素預(yù)言可能正確的是（）①常溫下，單質(zhì)鈹能與水劇烈反應(yīng)放出H2②常溫下，單質(zhì)鋇能與水劇烈反應(yīng)放出H2③Be（OH）2易溶于水④Ba（OH）2易溶于水⑤SrCO3易溶于水A．①②③B．③⑤C．②④D．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)鋇能與水劇烈反應(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)MgCO3、CaCO3、BaCO3難溶于水，因此SrCO3難溶于水，⑤錯