1、成才之路 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 必修物质结构 元素周期律第一章 第二节 元素周期律第2课时 元素周期律第一章 新知识预习探究2新思维名师讲堂3新考题随堂自测4新视点专家博客6新提升达标作业5新情境激趣入题1新情境激趣入题在科学大道上，有一块宝石，它就是元素周期律。拉瓦锡、德贝莱纳、纽兰兹、迈耶尔等人从它身边走过，都把它拿起来看看，然后又把它扔掉。而门捷列夫却吸收前人的经验，苦苦思索仔细研究它，使之散发出本身的光彩，最后他拿着这块宝石，登上了化学的高峰，统一了整个无机化学。自从门捷列夫制订了元素周期表，人们发现新元素的步伐在逐渐加快。那么世界上究竟有多少元素，元素周期表有没有
2、尽头呢？门捷列夫的元素周期表形成了一个基本的构架，现在的许多工作是完善它。在元素周期表中，从112号到116号元素的名字都没有得到承认，第113、115、117号三个元素是空白。曾经有学者声称发现了118号元素，但还没有得到国际组织的认同。随着科学技术的进步和新的研究方法的应用，人们很有可能发现新的元素。那么你知道在这些已经发现的元素中都隐藏了那些规律吗？学完本课时内容，你将明了于心。新知识预习探究学习目标1了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化。2理解元素周期律的内容和实质。新知预习1原子结构的周期性变化(1)元素原子核外电子排布的周期性变化。规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子
3、排布呈现_的周期性变化(第1周期除外)。由1到8(2)元素原子半径的周期性变化。规 律：随 着 原 子 序 数 的 递 增，元 素 的 原 子 半 径 呈 现_的周期性变化。由大到小2元素性质的周期性变化(1)元素主要化合价的周期性变化。规律：随着原子序数的递增，元素的最高正化合价呈现_，最低负化合价呈现_的周期性变化。17 41(2)元素金属性和非金属性的周期性变化。钠、镁、铝的金属性的递变规律。单质与水(或酸)反应最高价氧化物对应的水化物碱性强弱Naa.与冷水_b.与酸反应_NaOH：_Mg a.与冷水反应缓慢；与沸水_b.与酸反应_Mg(OH)2：_Ala.常温或加热下遇水_b.与酸反应
4、_Al(OH)3：_结论 Na、Mg、Al的金属性逐渐_剧烈反应极为剧烈强碱反应迅速，放出氢气剧烈中强碱无明显现象剧烈两性氢氧化物减弱硅、磷、硫、氯的非金属性的递变规律。Cl、S、P、Si HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3ClSPSi(3)同周期元素性质递变规律。Na Mg Al Si P S Cl同一周期从左往右，金属性逐渐_，非金属性逐渐_3元素性质随着_而呈周期性变化，这个规律叫元素周期律。4 元 素 周 期 律 的 实 质：元 素 性 质 的 周 期 性 变 化 是_的周期变化的必然结果。5 元 素 的 性 质 是 指 _、_、_。减弱增强原子序数的递增元素原子的核外电子排布
5、原子半径主要化合价金属性和非金属性自主探究1请探究第3周期元素性质是如何递变的？引起这种递变的本质原因是什么？提示：对于第3周期元素性质是如何递变的探究，可以探究金属钠、镁、铝与水和酸的反应以及它们的氢氧化物的碱性强弱，硅、磷、硫、氯与氢气化合的条件以及它们氢化物的稳定性，它们的最高价含氧酸的酸性强弱，还有氩的特殊稳定性，从而总结出递变规律。随着元素原子序数的递增，同周期元素原子失电子的能力逐渐减弱，得电子的能力逐渐增强。引起这种变化的本质原因是元素原子结构的规律性变化：同周期元素中，随着原子序数的递增，最外电子层的电子数逐渐增多，同时，核电荷数也依次增加。在这个变化过程中，由于核电荷数的增加
6、，使原子半径逐渐减小，使核对外层电子的吸引力逐渐增强，而结构的这一变化成了决定性质变化的主要影响因素。而到了稀有气体，由于原子的最外电子层已经达到了8个电子的稳定结构，所以，在一般情况下，它不容易得或失电子，而表现相对较稳定的性质。2认识同周期元素性质的递变规律时，是选择了第三周期元素为代表来进行探究的，为什么不选择第一、第二周期元素呢？提示：研究事物的普遍性或递变性的时候，要选择最能体现普遍性的事物去研究，而且研究的个体对象数目不能太少。第一周期元素只有两种，个体数量太少，并且每一种从在整个周期表的位置来看，都占据了两个顶点的位置，很可能更具有其特殊性；第二周期虽然有八种元素，但金属太少，非
7、金属多，不像第三周期的八种元素那样，有三种典型的金属和四种典型的非金属以及一种稀有气体，构成一个完整的研究体系；加上第二周期的大多数元素是每一个主族原子序数最小的，在周期表中的位置是最上边的，可能还有比第三周期元素更多的特殊性。新思维名师讲堂教材点拨1原子核外电子排布的变化规律结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈周期性变化。元素周期律原子序数电子层数内层相应电子数最外层电子数(周期性变化)1210由1个增加到2个31022由1个增加到8个111832 8由1个增加到8个2原子半径的变化规律39 号元素LiBeBCNOF原子半径/nm0.1520.890.820.770.750.
8、740.71变化趋势0.1520.71 逐渐减小1117 号元素NaMgAlSiPSCl原子半径/nm0.1860.1600.1430.1170.1100.102 0.99变化趋势0.1860.99 逐渐减小结论：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈周期性变化。具体说，可以概括为两点：随原子序数的递增，同周期元素的原子半径依次减小。随电子层数的递增，同主族元素的原子半径依次增大。3元素化合价的变化规律结论：随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈周期性变化。原子序数主要化合价的变化121031015410111817410特别提醒：一般情况下，元素的最高正化合价存在于最高价氧化物及酸根中，最低负
9、化合价通常存在于氢化物中。金属元素无负价。氢元素与金属元素化合时，显负价(如 NaH1)，与非金属化合时显正价(如 CH41)。F元素只有0价和1价，没有正化合价，无含氧酸，也无含氧酸盐；氧通常无正化合价(只有与氟化合时才显正价)。稀有气体元素通常只有0价；现在发现能跟稀有气体元素反应的只有氟，在稀有气体的氟化物中，稀有气体显正化合价。4同周期元素金属性、非金属性的递变规律(以第三周期元素为例)碱(酸)NaOH Mg(OH)2Al(OH)3H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4碱(酸)性强弱强碱中强碱两性氢氧化物弱酸中强酸强酸更强酸规律碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强外推规律跟水或酸反应剧烈程度
10、减弱，与氢气反应由难到易氢化物SiH4PH3H2SHCl稳定性极不稳定不稳定不很稳定十分稳定规律气态氢化物的稳定性逐渐增强结论：同周期元素，随着原子序数的递增，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。温馨提示：对于结论你可以这样理解：同周期元素原子，电子层数相同，但从左到右核电荷数依次增大，原子半径依次减小，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。5同主族元素金属性与非金属性的递变规律(以碱金属、卤素为例)(1)碱金属LiNaKRbCs金属性逐渐增强失电子能力逐渐增强还原性逐渐增强与水反应程度逐渐增强LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH碱性逐渐增强(2)卤素FClBrI非金属性逐渐减弱得电
11、子能力逐渐减弱氧化性逐渐减弱与氢气反应程度逐渐减弱氢化物稳定性逐渐减弱HClO4、HBrO4、HIO4酸性逐渐减弱6元素周期律的内容及实质(1)内容：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律，叫做元素周期律。(2)实质：元素的性质周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。也就是说，由于原子结构的周期性变化，引起了元素性质上的周期性变化，这体现了结构决定性质的规律。(2015湖南省五市十校高一下学期期中)应用元素周期律分析下列推断，其中正确的组合是()卤素单质的熔点随原子序数的增大而升高砹(85At)是A族，其氢化物的稳定性大于HCl硒(34Se)的最高价氧化物对应水化物的酸
12、性比硫酸弱第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后，水溶液均为酸性铊(81Tl)与铝同主族，其单质既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应典例透析第三周期金属元素的最高价氧化物对应水化物，其碱性随原子序数的增大而减弱ABCD【解析】卤素单质随原子序数的增大，熔沸点升高；砹是第A族元素，从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，所以砹的氢化物的稳定性小于HCl；Se与S是同种族元素，从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，则最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，则Se的最高价氧化物的水化物的酸性比硫酸弱；第二周期非金属元素的氢化物溶于水后不都显酸性，如N的氢化物为氨气，溶于水显碱性；Al位于金属与非金属的交界处，所以
13、具有两性，而Tl为典型的金属，不能与氢氧化钠反应；第三周期金属元素的最高价氧化物的水化物，随原子序数的增大碱性逐渐减弱，因为元素的金属性随原子序数的增大而减弱，则正确的是，答案选B。【答案】B(2015江苏省沭阳县高一下学期期中)某研究性学习小组设计了一组实验，验证元素周期律。(1)甲同学在a、b、c、d四只烧杯里分别加入50 mL冷水，再分别滴加几滴酚酞溶液，依次加入大小相近的钠(Na)、镁(Mg)、铝(Al)、钾(K)金属块，观察现象。甲同学设计实验的目的是验证：同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强；同一周期，从左到右，元素金属性_；反应最剧烈的烧杯里金属是_(填字母)A钠B镁C铝D钾
14、写出a烧杯里发生反应的离子方程式_。实验中发现b、c两只烧杯中几乎没有什么现象，要想达到实验的目的，请你帮助选择下列合适的方法_。A把镁、铝的金属块换成金属粉末B把烧杯中的冷水换成热水C把烧杯中的冷水换成盐酸D把烧杯中的冷水换成氢氧化钠溶液(2)乙同学设计实验验证：非金属元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性就越强。他设计了下图装置以验证碳、氮、硅元素的非金属性强弱。乙同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱，已知A是强酸，其浓溶液在常温下可与铜反应；B是块状固体；烧杯中盛放C的水溶液，打开分液漏斗的活塞后，C中可观察到白色胶状沉淀生成。写出所选用物质的化学式：A._；B._。写出烧瓶中发生
15、反应的化学方程式：_。碳、氮、硅 三 种 元 素 的 非 金 属 性 由 强 到 弱 顺 序 为_。【解析】(1)根据元素周期律可知甲同学设计实验的目的是验证：同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强；同一周期，从左到右，元素金属性逐渐减弱。四种金属中钾的金属性最强，则反应最剧烈的烧杯里金属是钾，答案选D。钠与水反应的离子方程式为 2Na2H2O=2Na2OHH2。镁能与热水反应，铝与水不反应，但二者均能与酸反应，则要想达到实验的目的，可以把烧杯中的冷水换成热水或把烧杯中的冷水换成盐酸，答案选 BC。(2)A 是强酸，其浓溶液在常温下可与铜反应，则 A 是硝酸；B 是块状固体，应该是碳酸钙；烧杯
16、中盛放 C 的水溶液，打开分液漏斗的活塞后，C 中可观察到白色胶状沉淀生成，因此 C 中是硅酸钠。硝 酸 与 碳 酸 钙 反 应 的 化 学 方 程 式 为 2HNO3 CaCO3=Ca(NO3)2H2OCO2。根据非金属性越强，最高价氧化物水化物的酸性越强，以及较强酸制备较弱酸可知碳、氮、硅三种元素的非金属性由强到弱顺序为氮碳硅。【答案】(1)逐渐减弱 D 2Na2H2O=2Na2OHH2 BC(2)HNO3、CaCO3 2HNO3CaCO3=Ca(NO3)2H2OCO2 氮碳硅(2015内蒙古呼伦贝尔市高三二模)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如表所示：元素代号XYZW原子半径/pm1
17、601437066主要化合价235、3、32下列叙述正确的是()AX、Y元素的金属性：XYBZ的最高价含氧酸分子式为H3ZO4CY的最高价氧化物对应的水化物能溶于氢氧化钠溶液DZ的氢化物比W的氢化物稳定【解析】W只有2价应该是O，Z的最高价是5价且半径略比W大，可推出是N；另外X为Mg、Y为Al；Mg的金属性比Al强，选项A不正确。N的最高价含氧酸分子式为HNO3，选项B也不正确。Al(OH)3有两性能溶于氢氧化钠溶液，选项C正确。H2O比NH3稳定，选项D不正确。【答案】C(2015武汉市部分重点中学高一下学期期中)运用元素周期律分析下列推断，其中错误的是()A铍是一种轻金属，它的氧化物的水
18、化物可能具有两性B砹单质是一种有色固体，砹化氢很不稳定C硒化氢(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体D硫酸锶难溶于水【解析】铍在金属和非金属的分界线上，它的氧化物的水化物可能具有两性，A对，不选；砹的非金属性比碘弱，碘化氢较不稳定，故砹化氢更不稳定，B对，不选；Se的非金属性比S弱，故H2Se稳定性比H2S弱，C错，选C；硫酸钡难溶于水，类推出硫酸锶难溶于水，D对，不选。【答案】C教材点拨粒子半径大小的比较“四同”规律1同周期“序大径小”(1)规律：同周期，从左往右，原子半径逐渐减小。(2)举例：第3周期中：r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)。粒子半径大小
19、的比较方法2同主族“序大径大”(1)规律：同主族，从上到下，原子(或离子)半径逐渐增大。(2)举例：碱金属：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)同种元素的原子和离子半径比较“阴大阳小”。某原子与其离子半径比较，其阴离子半径大于该原子半径，阳离子半径小于该原子半径。如：r(Na)r(Na)；r(Cl)r(Cl)。(2)同种元素不同价态的阳离子半径比较规律“数大径小”。带电荷数越多，粒子半径越小。如：r(Fe3)r(Fe2)r(Fe)。4同结构“序大径小”(1)规律：电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小。(2
20、)举例：r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)。温馨提示：所带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。例：比较r(Mg2)与r(K)可选r(Na)为参照，可知r(K)r(Na)r(Mg2)。(2015经典习题选萃)下列各组微粒半径比较，错误的是()AClBrI BAl3Mg2NaCRbKNaDPSO典例透析【解析】Cl、Br、I最外层电子数相同，Cl、Br、I电子层数依次增多，所以离子半径ClBrI，故A正确；Al3、Mg2、Na核外电子排布相同，Al3、Mg2、Na核电荷数依次减小，所以离子半径Al3Mg2Na，故B错误；Rb、K、Na最外层电子数相同，Rb、K、Na电子
21、层数依次减少，所以原子半径RbKNa，故C正确；P、S电子层数相同，核电荷数PS，所以原子半径PS，S、O最外层电子数相同，电子层数SO，所以原子半径SO，所以PSO，故D正确。【答案】B(2015南昌市第十九中学高一下学期期中)短周期元素离子aA2、bB、cC3、dD具有相同电子层结构，则下列叙述正确的是()A原子半径ABDCB原子序数dcbaC离子半径CDBAD单质还原性ABDC【解析】短周期元素离子aA2、bB、cC3、dD具有相同电子层结构，则核外电子数一定相等，因此a2b1c3d1。其中A和B是金属，C和D是非金属性，位于A和B的上一周期，A在B的右侧，C在D的左侧。A.同周期自左向
22、右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径BACD，A错误；B.原子序数abdc，B错误；C.核外电子排布相同的微粒，其微粒半径随原子序数的增大而减小，则离子半径CDBA，C正确；D.单质还原性BACD，D错误，答案选C。【答案】C(2015经典习题选萃)下列各微粒半径依次增加的是()ACs、K、Mg2、Al3BF、F、Cl、BrCCa2、K、Cl、O2DAl、Al3、Mg、K【解析】K有三层，Mg2有二层，半径KMg2，A项不正确；同一元素的阴离子半径大于其原子，半径FF，Br比Cl多一层，Cl比F多一层，半径FClO2，C项不正确；同一元素的阳离子的半径小于其原子，半径
23、AlAl3，D项不正确。【答案】B(2015江西省九江市彭泽县二中高一下学期期中)已知A、B、C、D的原子序数都不超过18，它们的离子aA(n1)、bBn、cC(n1)、dDn具有相同的电子层结构，则下列说法正确的是()A原子序数：abcdB离子半径：A(n1)BnC(n1)DnC离子还原性：A(n1)Bn离子氧化性：C(n1)DnD单质还原性：BA 单质氧化性：DC【解析】A、B、C、D的原子序数都不超过18，它们的离子aA(n1)、bBn、cC(n1)、dDn具有相同的电子层结构，这说明核外电子数相等，因此an1bncn1dn，其中A和B是金属，位于同一周期，A在B的右侧；C和D是非金属，
24、位于同一周期，且位于A和B的上一周期，其中D在C的右侧，则A.原子序数：abdc，A错误；B.核外电子排布相同的离子，离子半径随原子序数的增大而减小，则离子半径：A(n1)BnDnC(n1)，B错误；C.离子氧化性：A(n1)Bn，离子还原性：C(n1)Dn，C错误；D.同周期自左向右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，同主族自上而下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，则单质还原性：BA，单质氧化性：DC，D正确，答案选D。【答案】D新考题随堂自测1(2015沈阳市东北育才高一下学期考试)四种离子aW3、bX、cY2、dZ都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是()AW、Y的原子序数acB离子的还
25、原性Y2ZC原子最外层电子数YWD离子半径XZ【解析】四种离子核外电子排布相同，推出W、X应在Y、Z的下一周期，W3应属于A族，X应属于A族，Y2应属于A族，Z应属于A族，假设W：Al，X：Na，Y：O，Z：F，A、W、Y的原子序数ac，故A正确；B.根据氧化还原反应的规律：单强离弱，单弱离强，O2的还原性强于F，故B错误；C、O最外层有6个电子，Al最外层有3个电子，故C错误；D.核外电子排布相同，离子半径随原子序数的增大而减小，应是XZ，故D错误。【答案】A2(2015福建省福州市八县高一下学期联考)原子电子层数相同的三种非金属元素A、B、C，已知最高价氧化物对应水化物的酸性HAO4H2B
26、O4H3CO4，则下列判断错误的是()A非金属性：ABCB原子序数：ABCC原子半径：ABCD单质与氢气的化合能力：ABC【解析】A最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性越强，故A正确；B.由于A、B、C原子电子层数相同，说明它们在同周期，且以判断非金属性：ABC，根据同周期元素从左到右元素的非金属逐渐增强，可知原子序数：ABC，故B错误；C.同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径：ABC，C正确；D.非金属性越强，单质与氢气的化合能力越强，故D正确，此题选B。【答案】B3(2015吉林省松原市扶余县一中高一下学期月考)下列微粒半径之比大于1的是()Ar(P)/r(Si)Br(Be)
27、/r(Mg)Cr(K)/r(Na)Dr(Cl)/r(Cl)【解析】A磷和硅是同周期的元素，从左到右，半径依次减小，所以比例小于1，错误不选A；B.二者为同主族元素，从上往下，半径依次增大，所以比值小于1，错误，不选B；C.钾离子有3个电子层，钠离子有2个电子层，层数越多半径越大，所以比例大于1，正确，选C；D.元素的阴离子半径大于原子半径，所以比值小于1，不选D。【答案】C4(2015上海市崇明县高三二模)下列排列顺序不正确的是()A原子半径：SiNaOB热稳定性：HFHClH2SC碱性：CsOHKOHNaOHD失电力能力：KNaMg【解析】A电子层数越多，原子半径越大，核电荷数越多，原子半径
28、越小，所以Na原子半径大于Si原子半径，错误；B.元素的非金属性越强，则氢化物的稳定性越强，非金属性FClS，所以热稳定性：HFHClH2S，正确；C.元素的金属性越强，则最高价氧化物的水化物的碱性越强，碱金属的金属性从上到下逐渐增强，所以碱性：CsOHKOHNaOH，正确；D.元素的金属性越强，则失去电子的能力越强，同周期元素NaMg，同种族元素KNa，正确，答案选A。【答案】A5(2015湖南省五市十校高一下学期期中)某同学设计如下元素周期表，以下说法正确的是()AX、Y、Z元素分别为N、P、OB所列元素都是主族元素C原子半径：ZXYD稳定性：X的氢化物Y的氢化物【解析】A根据该周期表可知
29、左侧小正方形中的元素按逆时针分别是第、A族，右侧小正方形元素按逆时针分别是第、A族和0族，所以X是第二周期第A族元素N，Y是第三周期第A族元素P，Z应是第二周期第A族元素O，正确；B.表中所列21号元素不是主族元素，错误；C.根据原子半径的比较，X、Y、Z三种元素的原子半径大小关系是YXZ，错误；O、N的非金属性大于P，所以X的氢化物的稳定性大于Y，错误，答案选A。【答案】A6(2015云南德宏州芒市一中高一下学期期中)比较下列性质(填“”、“”、“”)：半径：Na_F酸性：H2CO3_HNO3碱性：NaOH_Mg(OH)2金属性：K_Ra稳定性：H2O_H2S非金属性：C_F【解析】半径Na
30、比F多一个电子层，电子层数越多，半径越大；最高价氧化物对应水化物的酸性：非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，N的非金属性C的非金属性，则填“”；金属性越强，其最高价氧化 物 对 应 的 水 化 物 的 碱 性 越 强，金 属 性：Na Mg，填“”；K是第四周期A族，Ra是第七周期A族元素，Ra的电子层数比K多，对最外层电子的束缚能力比K的弱，因此填“”；非金属性越强，其氢化物越稳定，O、S同主族，从 上 到 下，非 金 属 性 减 弱，故 非 金 属 性 O S，填“”；同周期非金属性从左向右逐渐增强(稀有气体除外)，因此CF。【答案】新提升达标作业（点此链接）新视点专家博
31、客尼古丁安逸地“躺”在大脑受体“骨架”中如果尼古丁像喜欢大脑受体那样爱上肌肉受体，那么只需一根烟就可以让人毙命。如今，科学家终于搞清了这种分子为何如此“挑剔”。尼古丁如果想要与它的受体相互结合，这两种物质之间必须要形成化学键，即分子要携带相反的电荷，同时还要具有受体的结合位点，从而最终形成了一副“骨架”。尽管尼古丁在大脑以及肌肉中的受体几乎是一样的尼古丁携带一个正电荷，而这两种受体则都携带一个负电荷，但为什么只有大脑受体喜欢尼古丁，而肌肉受体却唯恐避之不及呢？经过十多年的研究工作，美国帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的化学家Dennis Dougherty 和他的同事终于找到了问题的答案所有的差别都是由一个简单的氨基酸造成的。在“骨架”的附近，大脑受体具有一个赖氨酸分子，而肌肉受体则具有一个甘氨酸分子。赖氨酸分子改变了大脑受体“骨架”的形状，使它的负电荷能够更加有效地接近尼古丁分子。搞清尼古丁受体家族中的结合交互作用不但能够帮助人们戒烟，同时还可以为老年痴呆症、孤独症、帕金森氏症以及精神分裂症的治疗提供新的方法。