人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第二节 元素周期律导学案，共14页。学案主要包含了学法指导，基础梳理，典型例题1，典型例题2，典型例题3，典型例题4，典型例题5，典型例题6等内容，欢迎下载使用。
第二节 元素周期律
第1课时
【学法指导】
1.从原子结构与元素性质的关系入手，挖掘“位置—结构—性质”之间的内在关系，为解决实际问题提供依据。
2.认识元素周期律在学习元素化合物知识与科学研究的重要作用。
【基础梳理】
▶知识回顾
1.金属性判断依据
①原子的失电子能力。失电子能力越 ，金属性越 。
②与水或酸反应的的难易程度。与水反应越 ，金属性越 。
③最高价氧化物对应水化物的碱性。最高价氧化物对应水化物的碱性越 ，金属性越 。
④金属单质间的置换反应
2.非金属性判断依据
①原子的得电子能力。得电子能力越 ，非金属性越 。
②与氢气化合的难易程度。与氢气反应越 ，非金属性越 。
③最高价氧化物对应水化物的酸性。最高价氧化物对应水化物的酸性越 ，非金属性越 。
④非金属单质的置换反应
一、元素周期表的分区
◕活动一、应用同主族、同周期元素性质的递变规律，找到最活泼的非金属和金属。
同主族、同周期元素性质的递变规律：
随着原子序数增加，同周期元素金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。
随着原子序数增加，同主族元素金属性逐渐 ，非金属性逐渐 。
非金属性最强的元素为 ；金属性最强的元素为 。
▶名师点拨
①非金属元素包括稀有气体元素。
②每周期最后一种主族金属元素的周期序数与其主族序数相等,电子层数与最外层电子数相等，即位于第二周期第ⅡA族(Be)、第三周期第ⅢA族(AI)、第四周期第ⅣA族(Ge)……
③由于元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线，因此，位于分界线附近的元素既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。
◕活动二、探知元素化合价与原子结构、元素位置的关系
价电子：可在化学反应中发生变化、 与元素的化合价有关的电子称为价电子。主族元素的价电子就是其 。
规律 ▶ 化合价规律
主族元素的最高正化合价= = = （F、O除外）
非金属元素的最低负化合价= 。
｜最高正化合价｜+｜最低负化合价｜=8（F、O、H、B除外)
▏•｜寻疑问 逐进步
为什么氧元素无+6价,氟元素无正价?

【典型例题1】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。
（1）已知W、X、Y、Z元素位于元素周期表的第二、三周期，形成的简单离子分别为。四种元素自身最高正价和最低负价绝对值之和等于8的有 （填元素符号）
（2）W、X、Y元素的最高正价和最低负价的代数和均等于0，Z元素的最高正价和最低负价绝对值均为偶数。
①四种元素所形成的最高正价相同的元素是 （填元素符号，下同）
②四种元素所形成的最低负价绝对值最小的元素是 。
答案：（1）S、Cl;（2）①C、Si ②H
解析： （1）和均为-1价，因此W和Z均属于ⅦA族元素，由W、Z均为短周期元素，且Z的原子序数大于W的原子序数可知，W、Z元素分别位于第二周期和第三周期，所以W为F元素，Z为C1元素；X、Y的原子序数均大于F的，因此X、Y元素均位于第三周期，由、可知，X为Na元素，Y为S元素。F只有最低负价、无正价，Na只有正价而无负价，S的最高正价为＋6，最低负价为-2，C的最高正价为＋7，最低负价为-1，因此最高正价和最低负价绝对值之和等于8的有S、Cl。、
（2）①W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。因为W、X、Y元素的最高正价和最低负价的代数和均等于0，因此W、X、Y三种原子的最外层电子数均为该层所能容纳最多电子数的一半，如果该原子核外只有一个电子层，则该电子层上只有1个电子，所以W为H元素，H的最高正价为＋1价，最低负价为-1价；如果该原子核外有两个电子层，则最外层上有4个电子，所以X为C元素，C的最高正价为＋4，最低负价为-4；如果该原子核外有三个电子层，则最外层上有4个电子，所以Y为S元素，Si的最高正价为＋4，最低负价为-4；Z元素的最高正价和最低负价绝对值均为偶数，由最高正价等于原子核外最外层电子数可知，原子核外最外层电子数为偶数，因为Z元素的原子序数大于Y元素的，因此Z为VA族元索，所以Z为S元素。
①H、C、Si、S的最高正价分别为＋1、＋4、＋4、＋6，因此最高正价相同的元素是C和Si。
②H、C、Si、S的最低负价分别为-1、-4、-4、-2，因此最低负价绝对值最小的元素是H。
二、元素周期表的应用
应用一：根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的 (或 )。
应用二：应用于元素“ — — ”的相互推断。
应用三：为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。
应用四：寻找新材料。
【典型例题2】下列关于元素周期表应用的说法正确的是（ ）
A.在过渡元素中，可以找到半导体材料
B.在ⅠA、ⅡA族元素中，寻找制造农药的主要元素
C.在金属与非金属的交界处，寻找耐高温、耐腐蚀的合金材料
D.为元素性质的系统研究提供指导，为新元素的发现提供线索
答案：D
解析：A项，在元素周期表中金属和非金属的交界处可以找到半导体材料，所以错误；B项，通常制造农药所含的元素为F、Cl、S、P等，所以错误；C项，在过渡元素中寻找耐高温、耐腐蚀的合金材料，所以错误；D项，元素周期表为元素性质的系统研究提供指导，为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索，所以正确。
▏重 难 谨 记▏▎
✔重难点剖析
▶重难点剖析1 判断金属性与非金属性的其他依据
以Fe+Cu2+=Cu+Fe2+为例，Fe的还原性强于Cu，Fe2+的氧化性比Cu2+弱。
依据1▶ 金属性：金属单质的还原性越强，金属性越强；离子的氧化性越弱，金属性越强。
以Cl2+2Br-=Br2+2Cl-为例，Cl2的氧化性强于Br2，Br-的还原性比Cl-弱。
依据2▶ 非金属性：非金属单质的氧化性越强，非金属性越强；离子的还原性越弱，非金属性越强。
以,为例，氧化性Cl2＞S，非金属性Cl＞S。
依据3▶ 非金属性：与变价金属反应的产物，产物中金属的化合价越高，非金属性越强。
易错误区 不能用来判断元素的金属性或非金属性强弱的依据:
①原子失去或得到电子的数目的多少;
②单质的熔点(状态)或氢化物的沸点等物理性质;
③非最高价含氧酸(如HClO、H2SO3,等)的酸性;
④气态氢化物水溶液(无氧酸)的酸性;
⑤非金属单质做还原剂的置换反应,如I2 +2KClO3 =2KIO3 +Cl2↑，
▶重难点剖析 2 粒子半径大小比较规律总结
同周期，从左到右，原子半径逐渐减小。
同主族，从上到下，原子半径逐渐增大。
同元素阴离子半径＞原子半径＞阳离子半径。
同主族离子电荷数相同，电子层数越多，半径越大。
电子层数相同的离子，核电荷数越大，半径越小。
易错误区 “电子层数越多，原子半径越大”。 如r(Cl)＞r(O)、r(Cl)＜r(Li)。
【典型例题3】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W、X、Y、Z的原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。
则下列说法错误的是（ ）
A.Y原子的原子半径是所有短周期主族元素中原子半径最大的
B.简单离子半径:中
C.Z原子的原子半径是同周期主族元素中原子半径最小的
D.由Y的原子半径大于X的可知，离子半径:
答案：D
解析：由Y、W、X、Z的最外层电子数可知，Y、W、X、Z元素分别位于ⅠA族、VA族、ⅣA族、ⅦA族；由X原子半径小于W的可知，X和W元素位于同一周期，由Z原子半径大于X的可知，Z和X元素位于不同周期，由此可知，W、元素位于第二周期，分别为N元素、O元素；Z位于第三周期，为C元素；由Y的原子序数大于X的可知，Y位于第三周期，为Na元素A项，同主族元素原子半径从上到下依次增大同周期元素原子半径从左到右依次减小，因此短周期元素中原子半径最大的元素是位于短周期元素的最左下角的Na，所以正确；B项，核外电子层结构相同，因O的核电荷数大于N的，因此半径大于半径，所以正确；C项，同周期元素原子半径从左到右依次减小，因此C1在第三周期元素中的原子半径最小，所以正确；D项，和核外均有两个电子层，Na的核电荷数大于O的，因此Na的离子半径小于的离子半径，所以错误。
▶重难点剖析 3 “位、构、性”三者的关系
元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，而根据元素原子的结构又可推测它在元素周期表中的位置和性质。
必备技能1▶基础关系式
①电子层数＝周期数。
②质子数＝原子序数。
③主族元素原子最外层电子数＝主族序数。
④主族元素的最高正价＝族序数，最低负价＝主族序数－8。
必备技能2▶元素周期表中元素的位置规律
①各周期元素种类数(分别为2、8、8、18、18、32、32)。
②稀有气体元素原子序数(分别为2、10、18、36、54、86、118)和所在周期(分别在一到七周期)。
③同族上下相邻元素原子序数的关系(相差2、8、18、32、32)。
④同周期ⅡA族与ⅢA族元素原子序数差值(有1、11、25等情况)。
必备技能3▶元素周期律
①离子半径的大小比较
②元素金属性、非金属性的强弱比较
【典型例题4】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W、X、Y、Z四种元素在元素周期表中所处的位置关系如下:
①W、X、Z分别位于不同周期
②只有X、Y位于同一周期
③只有X、Y、Z三种元素相邻
则下列说法错误的是（ ）
A.W一定是H元素
B.X一定是N元素
C.Y、Z元素一定属于同主族元素
D.W、X、Y、Z元素一定都属于非金属元素
答案：B
解析：由W、X、Z原子序数依次增大且“W、X、Z分别位于不同周期”可知，W、X、Z元素分别位于元素周期表的第一、二、三周期，第一周期的主族元素只有H元素，所以W为H元素；X、Y元素均位于元素周期表的第二周期；由X、Y、Z的原子序数大小关系和“只有X、Y、Z三种元素相邻”的条件可知， X、Y、Z在元素周期表中的相对位置为，且X元素不能位于ⅠA族。
【典型例题5】周期主族元素X、Y、Z、W、R，它们的原子序数依次增大，元素X的原子半径是最小的，Y、R同主族且R原子核电荷数等于Y原子核电荷数的2倍，Z、W原子的最外层电子数之和与Y、R原子的最外层电子数之和相等。下列说法正确的是（ ）
A.原子半径:
B.X与Y只能形成一种化合物
C.W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比R的强
D.Z的简单气态氢化物的热稳定性比R的强
答案：D
解析：短周期主族元素X、Y、Z、W、R，它们的原子序数依次增大，元素X的原子半径是最小的，X为H，Y、R同主族且R原子核电荷数等于Y原子核电荷数的2倍，Y为O、R为S，Z、W原子的最外层电子数之和与Y、R原子的最外层电子数之和相等，设Z、W的最外层电子数分别为，则，则或符合电子排布规律，结合原子序数可知，Z为F，W为P。A项，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径:所以错误；B项，X与Y可以形成的化合物有水、过氧化氢，所以错误；C项，非金属性S＞P，则W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比R的弱，所以错误；D项，非金属性F＞S，则Z的简单气态氢化物的热稳定性比R的强，所以正确。
【典型例题6】短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。下列说法不正确的是( )
A.原子半径：W＞Z＞Y＞X
B.最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞W＞Z
C.最简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X＞W＞Z
D.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
答案：A
解析：A项，由题意可知W是P，则X、Y、Z分别是N、O、Si，原子半径：Z>W>X>Y，错误；B项，元素的非金属性：O>N>P>Si，因而最高价氧化物对应水化物的酸性：N>P>Si，正确；C项，非金属性越强，最简单气态氢化物越稳定，正确；D项，N、Si、P元素的最高正价等于其最外层电子数，等于主族序数，正确。
【课后练习】
1.元素周期表中的金属和非金属元素的分界线处用虚线表示。下列说法正确的是( )
A.虚线左下方的元素均为非金属元素
B.紧靠虚线两侧的元素都是两性金属元素
C.可在虚线附近寻找半导体材料(如Ge、Si等)
D.可在虚线的右上方寻找耐高温材料
2.如下所示为元素周期表的一部分，下列有关短周期元素X、Y、Z、W的说法中，正确的是（ ）
A.原子半径:Z＞W＞Y＞X
B.气态氢化物的稳定性:
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:
D.元素X的最低化合价的绝对值与其最高化合价之和为8
3.已知、、、是具有相同电子层结构的短周期元素形成的简单离子。下列叙述正确的是（ ）
A.单质还原性:A＞b＞C＞D
B.离子半径:D＞C＞A＞B
C.原子序数:
D.原子半径:C＞D＞A＞B
4.短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层只有一个电子，Z位于元素周期表中ⅢA族，W与X属于同一主族。下列说法正确的是（ ）
A.原子半径:
B.Y、Z都为金属元素，因此Y、Z的氢氧化物之间不反应
C.Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的弱
D.X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
5.下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是（ ）
A.酸性:
B.非金属性:
C.碱性:
D.热稳定性:
6.W、X、Y、Z均为短周期、元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是（ ）
A.原子半径:
B.阴离子的还原性:
C.氧化物的水化物的酸性:
D.氢化物的稳定性:
7.短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是（ ）
A.氢化物稳定性:
B.氧化物对应水化物的酸性:
C.阴离子的还原性:
D.简单离子的半径:
8.科学家合成出了一种新化合物（如图所示），其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，乙核外最外层电子数是X核外电子数的一半，下列叙述正确的是（ ）
A.WZ的水溶液呈碱性
B.元素非金属性的顺序为X＞Y＞Z
C.Y的最高价氧化物的水化物是中强酸
D.该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
9.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素。W、X、Y、Z四种元素在元素周期表中的位置分别如下列各表所示。
（1）表一:
其中Z元素所处的族序数是其周期数的2倍。则四种元素原子最外层电子数之和为 。
（2）表二:
W、X、Y、Z元素在元素周期表中位于奇数族的有 （填元素符号），X元素在元素周期表中的位置是 。
（3）表三:
W、X、Y、Z四种元素分别为 （填元素符号）
10.下表为元素周期表中的一部分。
用化学式或元素符号回答下列问题。
（1）①③⑤中，最高价氧化物的水化物碱性最强的是 。
（2）②③④中形成的简单离子半径由大到小的顺序是 。
（3）①和⑨的最高价氧化物对应水化物的化学式为 和 。
①和⑨两种元素形成化合物的化学式为 ，该化合物的溶液与元素⑧的单质反应的离子方程式为 。
（4）⑧⑨①三种元素形成的气态氢化物最稳定的是 ，三者非金属性的强弱顺序为 。
答案及解析
1.答案：C
解析：虚线左下方的元素均为金属元素,A项错误;紧靠虚线两侧的元素既表现金属性又表现非金属性,但没有两性金属元素这一说法,B项错误;耐高温材料应该在过渡元素中寻找,D项错误。
2.答案：B
解析：由题给周期表可知，X为F元素、Y为O元素、Z为Cl元素、W为S元素。A项，原子半径:W＞Y＞X，所以错误；B项，同一主族非金属元素，气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，所以正确；C项，同一周期非金属元素，最高价氧化物对应水化物的酸性从左到右逐渐增强，所以错误；D项，氟元素无正化合价，所以错误。
3.答案：B
解析：因四种离子具有相同的电子层结构，则C、D为同一周期元素，A、B为相应的下一周期元素。A项，根据元素周期律，则还原性:A＞B＞D＞C，所以错误；B项，核电荷数越大，原子核对外层电子的引力越强，半径则越小，故离子半径大小顺序为D＞C＞A＞B，所以正确；C项，根据核电荷数＝离子核外电子数±离子所带的电荷数，可得原子序数大小顺序为，所以错误；D项，由四种元素在周期表中的相对位置可知，原子半径大小顺序为A＞B＞D＞C，所以错误。
4.答案：D
解析：短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，X为元素；Y原子的最外层只有一个电子，Y为Na元素；Z位于元素周期表中ⅢA族，Z为Al元素；W与X属于同一主族，W为S元素。A项，Na、Al、S都是第三周期元素，根据同周期从左到右主族元素的原子半径依次减小，原子半径:所以错误；B项，Y的氢氧化物为NaOH，Z的氢氧化物为，两者可发生化学反应，所以错误；C项，金属性:，Y的最高价氧化物的水化物的碱性比Z的强，所以错误；D项，非金属性:，X的简单气态氢化物的热稳定性比W的强，所以正确。
5.答案：D
解析：A项，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性:S＞P，则酸性:，能用元素周期律解释，所以不符合题意。B项，同主族元素从上到下非金属性依次减弱，则非金属性:，能用元素周期律解释，所以不符合题意。C项，元素的金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性:Na＞Mg，则碱性:，能用元素周期律解释，所以不符合题意。D项，碳酸氢盐易分解，碳酸盐难分解，因此热稳定性:，不能用元素周期律解释，所以符合题意。
6.答案：B
解析：W的L层无电子，则W是H元素；X的L层有5个电子，则X是N元素，Y与Z的L层都是8个电子，则二者都是第三周期元素。根据最外层电子数之和为18可知Y与Z的最外层电子数之和为12，Z的原子序数大于Y，所以是P，Z是Cl元素。
A项，H（W）的原子半径小于N（X）的原子半径，所以错误；B项，H元素的非金属性比C弱，所以简单阴离子的还原性W＞Z，所以正确；C项，未指明是最高价氧化物的水化物，不能判断酸性的强弱，所以错误；D项，非金属性:N＞P，因此氢化物的稳定性:，所以错误。
7.答案：D
解析：结合图示和已知条件可知，W、X、Y、Z分别为N、O、Al、Cl。A项，氢化物的稳定性: ，所以错误；B项，氧化物对应水化物的酸性:（或）所以错误；C项，X元素的非金属性比W的强，因此阴离子的还原性W＞X，所以错误；D项，和核外电子排布相同，根据“序大径小”规律可知，离子半径:，所以正确。
8.答案：C
解析：W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则乙核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为C1元素。Y能与2个S原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。
A错，WZ为NaCl，其水溶液呈中性。
B错，元素非金属性:。
C对，P的最高价氧化物的水化物为，是中强酸。
D错，P原子最外层有5个电子，与2个S原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构。
9.答案：（1）21（2）N、Al、Cl 第二周期ⅥA族
（3） N F Si S
解析：（1）因为四种元素均为短周期元素，所以Z元素位于第三周期，由“Z元素所处的族序数是其周期数的2倍”可知，Z元素位于ⅣA族，因此Z为S元素；由题给各元素在元素周期表中的相对位置可知，W为N元素、X为O元素、Y为S元素，四种元素最外层电子数分别为5、6、4、6，即最外层电子数之和为21。
（2）因为四种元素均为短周期元素，所以X元素位于第二周期如果乙元素位于ⅦA族，由Y元素和Z元素在元素周期表中的相对位置可知，Y元素位于ⅢA族，即Y为A元素；如果元素位于A族，Y元素位于ⅡA族，元素周期表中ⅡA族与ⅢA族不相邻，因此不符合元素周期表的结构，所以元素只能位于第ⅦA族。由此可知，W、X、Y、Z分别为N元素、O元素、A1元素、C1元素。位于奇数族的元素为N、A1、C1；O元素位于元素周期表的第二周期ⅥA族。
（3）由题给周期表结构可知，此表中右上角元素为He元素，位于元素周期表的第一周期0族，由此可知元素位于第二周期ⅦA族，即X为F元素、W为N元素、Y为S元素、Z为S元素。
10.答案：（1）NaOH
（2）
（3）NaOH
解析：（1）①③⑤最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、、，故碱性最强的是NaOH。
（2）②③④形成的简单阳离子分别为，其离子半径大小顺序为。
（3）①⑨的最高价氧化物对应水化物分别为NaOH、。
①和⑨两种元素形成化合物的化学式为NaBr，与NaBr溶液反应的离子方程式为。
（4）⑨①分别为Cl、Br、F，三者非金属性强弱顺序为F＞Cl＞Br，三种元素形成的气态氢化物最稳定的是HF。
族序数
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
最高正价
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
最低负价
▁
-4
-3
-2
-1
绝对值之和
▁
8
8
8
8
代数和
▁
0
2
4
6