【暑假初升高】人教版化学初三（升高一）暑假预习-第19讲 元素周期律 讲学案

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第19讲 元素周期律
【学习目标】
1．了解元素原子核外电子排布、原子半径、元素主要化合价等元素性质的周期性变化，理解元素周期律及其实质。
2．会判断微粒半径的大小。
3．知道元素周期表的简单分区，进一步认识元素周期表是元素周期律的具体表现形式。
4．学会运用元素周期表、元素周期律的知识，解决有关问题。

【基础知识】

①原子结构与元素性质、元素化合价的关系
原子类别
与元素性质的关系
与元素化合价的关系
稀有气体
最外层电子数为8(He为2)，结构稳定，性质不活泼
原子结构为稳定结构，常见化合价为零
金属元素原子
最外层电子数一般小于4，较易失去电子
易失去最外层电子，达到稳定结构，其最高正价为＋m(m为最外层电子数)
非金属元素原子
最外层电子数一般大于或等于4，较易获得电子，形成8电子稳定结构
得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为m－8(H为m－2)
②元素的主要化合价
元素最高价与最低价的关系
元素最高化合价＝最外层电子数(O、F除外)
最低化合价＝最外层电子数－8
|最高化合价|＋|最低化合价|＝8
常见元素化合价的特点
H：＋1、－1、0价，如H2O、NaH、H2。
F：－1、0价，如NaF、F2(F无最正价)。
O：常见有－2、－1、0价，如CaO、Na2O2、O2(O无最高正价)。






原子最外层电子数的变化
原子半径的变化



元素主要化合价的变化
第三周期元素性质的变化



第三周期元素的性质


观察表格，原子的最外层电子数及元素的性质有什么变化规律？
一、元素性质的周期性变化规律
1．性质变化规律
①
原子核外电子排布
随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现1～8的周期性变化(第一周期除外)
②
原子半径
随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化
③
元素主要化合价
随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化，即同周期：
最高正价：＋1→＋7(O、F无正价)，负价：－4→－1
④
元素金属性
同一周期，从左到右，金属性逐渐减弱
⑤
元素非金属性
同一周期，从左到右，非金属性逐渐增强
元素金属性和非金属性变化规律的理论解释
同一周期元素，电子层数相同，从左到右，核电荷数依次增多，最外层电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小，越容易得到电子形成稳定结构，非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱。

（2022年河南省信阳市期末）如图，甲至庚为短周期七种元素常见化合价与原子序数的关系，下列说法正确的是

A．甲元素位于元素周期表第14列
B．丙、丁、庚三种元素的原子半径由大到小的顺序为：庚＞丁＞丙
C．最简单氢化物的稳定性：乙＞丙
D．这七种元素中，最高价氧化物的水化物酸性最强的是己
2．元素周期律
概念
元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化
实质
元素性质的周期性变化是原子核外电子排布周期性变化的必然结果

（2022年北京市丰台区期中）下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是
A．金属性：Mg＞Al B．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
C．还原性：S2－＞Cl－ D．碱性：NaOH＞Mg(OH)2

同周期同主族元素的原子半径呈现周期性变化，若元素位于不同周期、主族，如何判断半径大小？
二、粒子半径大小的比较方法
类型
方法
实例
同周期
——“序大径小”
周期，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小
r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)
同主族
——“序大径大”
同主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大
r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)
r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)
同元素
原子和离子——“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)
不同价态的阳离子——“数大径小”
带电荷数越多，粒子半径越小
r(Fe3＋)＜r(Fe2＋)＜r(Fe)
同结构
——“序大径小”
电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小
r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)
同
（2022年河南省林州市期末）比较下列各组微粒半径，正确的是
①Cl＜Cl－＜Br－ ②F－＜Mg2＋＜Al3＋ ③Na＋＜Na＜K ④S2－＜Cl－＜Br－
A．①③ B．②③ C．③④ D．①④
三、元素周期表和元素周期律的应用
1．元素周期表的分区及应用
（1）元素周期表的金属区和非金属区

金属元素在分界线的左侧，但分界线的左侧并不都是金属元素，如氢元素属于非金属元素
元素周期表的左下方元素的金属性最强，右上方元素的(稀有气体元素除外)非金属性最强
由于元素的金属性和非金属性没有严格的界限，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
（2）元素化合价与其在周期表中位置的关系

①O、F原子半径小，原子核对外层电子的吸引能力强，F无正化合价，O无最高正价。
②元素的最高正价和最低负价的绝对值之差与族序数的关系：
最高正价－|最低负价|
6
4
2
0
主族族序数
ⅦA
ⅥA
ⅤA
ⅣA
2．一定区域内寻找新物质
①金属与非金属分界线半导体材料，如Si、Ge、Ga等。
②过渡元素催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素，如Fe、Ni、Pt、Pd等。
③周期表右上角制造农药的元素，如氟、氯、硫、磷附近的元素。
3．“位—构—性”关系及应用
（1）元素的“位—构—性”之间的关系

结构与位置的关系
结构位置
结构与性质的关系
结构性质
位置、结构和性质的关系
同周期(左→右)―→最外层电子数递增―→非金属性增强、金属性减弱

同主放(上→下)―→电子层数递增―→非金属性减弱、金属性增强
2．元素“位—构—性”规律中的特例
①绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的，只有氕(H)无中子。
②元素周期表中的周期一般是从金属元素开始，但第一周期例外，是从氢元素开始。
③所有元素中，碳元素形成的化合物种类最多。
④非金属单质一般不导电，但石墨是导体，晶体硅是半导体。
⑤氟无正价，氧无最高正价；在Na2O2中氧显－1价；在NaH中氢显－1价。

陌生元素的性质的推断
（1）与同周期前、后元素相比较，依据同周期元素性质的递变规律推测元素的性质。
（2）与同主族上、下元素相比较，依据同主族元素性质的递变规律推测元素的性质。
（3）比较不同周期，不同主族元素性质时，可借助“三角”规律进行推断。

若A、B、C三种元素位于元素周期表中如图所示位置，有关元素的各种性质均可排出顺序(但D不能参与排列)。如原子半径：C＞A＞B；金属性：C＞A＞B；非金属性：B＞A＞C。

（2022年湖北省期末）铬(Cr)是一种重要的金属，其金属性介于锌和铁之间。根据元素周期律的知识，下列关于铬及其化合物的说法错误的是
A．铬与冷水能发生剧烈反应
B．Cr(OH)3的碱性比NaOH的弱
C．高温条件下，Cr2O3能与Al反应置换出Cr
D．铬能与稀盐酸发生反应

【考点剖析】
考点一：化合价变化规律应用
例1．（2022年江苏省天一中学期末）下图是部分短周期元素的常见化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是

A．非金属性强弱：A＞B
B．离子半径大小：G2－＞C2－
C．原子半径大小：G＞F＞E＞D
D．将0.5 mol D2C2与水完全反应转移1 mol e－

考点二：化合价与原子半径变化规律应用
例1．（2022年黑龙江省大庆铁人中学期末）几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表
元素代号
A
B
D
E
G
H
I
J
化合价
－1
－2
＋4、－4
－1
＋5、－3
＋3
＋2
＋1
原子半径/nm
0.071
0.074
0.077
0.099
0.110
0.143
0.160
0.186
分析判断下列说法正确的是
A．D、H、J的氧化物分别为酸性氧化物、两性氧化物、碱性氧化物
B．A、H、J的离子半径由大到小的顺序是A＞J＞H
C．G元素的单质不存在同素异形体
D．I在DB2中燃烧生成两种化合物
考点三：元素周期表与元素周期律综合
例3．（2022年安徽省安庆市期末）A、B、C、D、E均为短周期元素且原子序数依次增大，其中A元素的某一同位素常用于考古时测定一些文物年代，B元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，含C元素的物质焰色试验火焰呈黄色，B与D同族，E－与某稀有气体具有相同的电子层结构。下列说法正确的是
A．简单离子半径：E＞D＞C
B．氢化物稳定性：A＞B
C．B、C形成的化合物之一可用作供氧剂
D．最高价氧化物的水化物的酸性：E＞D
考点四：金属性与非金属性强弱判断
例4．（2022年河南省濮阳市期末）联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”，彰显了元素周期表的重要性。下表是元素周期表的一部分，①～⑨代表9种短周期主族元素。
①


②

③
④
⑤
⑥
⑦


⑧
⑨
回答下列问题：
（1）这9种元素中原子半径最小的是_______(填元素符号)。
（2）因在元素①的电池材料领域做出了杰出贡献，古迪纳夫等三人荣获2019年诺贝尔化学奖，①的单质与氧气共热时的化学方程式为_________________________________。
（3）⑦的单质与⑤的最高价氧化物的水化物的水溶液反应的离子方程式为_______________________________________________。
（4）设计实验比较②与⑧的非金属性强弱，写出简要的操作、现象与结论：_______________________________________________________________________。
考点五：元素周期表和周期律的应用
例5．（2022年广东省汕头市潮南区期末）元素周期表中某区域的一些元素多用于制造半导体材料，它们是
A．左下方区域的金属元素 B．右上方区域的非金属元素
C．金属元素和非金属元素分界线附近元素 D．稀有气体元素
考点六：元素性质的预测
例6．（2022年黑龙江省大庆铁人中学期末）元素周期表中第116号元素已由俄罗斯科学家找到。假设第116号元素的元素符号为R，则下列有关叙述中正确的是
A．R的非金属性比S强
B．R元素原子的内层电子共有110个
C．R是过渡金属元素
D．R元素原子的最高价氧化物的水化物为强酸

【真题演练】
1．（2022年河北省廊坊市期末）元素周期表中某区域的一些元素多用于制造催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金，该区域是
A．稀有气体元素区域
B．过渡元素区域
C．右上方的非金属元素区域
D．金属元素和非金属元素分界线附近的元素区域
2．（2022年上海市静安区期末）下列化合物中，阳离子与阴离子半径之比最大的是
A．LiCl B．NaBr C．KI D．KF
3．（2022年安徽省宣城市期末）下列关于物质性质的比较，不正确的是
A．元素最高化合价：F＞N B．原子半径：Al＞Si
C．元素金属性强弱：K＞Na D．酸性强弱：H2SO4＞H3PO4
4．（2022年北京市房山区期中）下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是
A．原子半径：S＞O B．热稳定性：Na2CO3＞NaHCO3
C．还原性：I－＞Br－ D．酸性：H2SO4＞H3PO4
5．（2022年江苏省江阴市期末）下列关于物质性质的比较，正确的是
A．酸性强弱：HIO4＞HBrO4＞HClO4
B．原子半径大小：S＞Na＞O
C．氢化物稳定性大小：HF＞H2O＞PH3
D．碱性强弱：LiOH＞NaOH＞KOH
6．（2022年江苏省天一中学期末）砷为第四周期第VA族元素，根据它在元素周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质是
A．砷在通常情况下是固体
B．可以存在－3、＋3、＋5等多种化合价
C．砷的最高价氧化物对应水化物的酸性比H3PO4弱
D．砷的气态氢化物比磷的气态氢化物稳定
7．（2022年甘肃省兰州市教育局第四片区期末）四种短周期元素在元素周期表中的位置如图所示，T是地壳中含量最高的金属元素。下列说法不正确的是

Q


T

R
W
A．W氢化物比R的氢化物稳定
B．T的最高价氧化物对应的水化物可能为强碱
C．Q的原子半径比T的小
D．W和Q的原子序数相差10
8．（2022年广东省潮州市潮安区期末）下面为元素周期表的一部分，根据元素①~⑧在表中的位置回答下列问题。
族
周期
IA






0
1
①
IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA

2



②
③
④


3
⑤

⑥


⑦
⑧

（1）①的元素名称为：___________，元素④的原子结构示意图为___________。
（2）②的最高价氧化物对应水化物酸性比③的最高价氧化物对应水化物酸性弱的原因是_________(填字母)。
A．②的单质为固体，而③的单质为气体
B．原子半径②比③大
C．②的非金属性比③弱
D．原子序数③比②大
（3）②、④组成的能引起温室效应的化合物的电子式为_____________________，其中含有的化学键为___________。
（4）②、⑧的最高价氧化物对应水化物的酸性从强到弱的顺序为_________________(用化学式表示)。
（5）③、⑤、⑦三种元素的离子半径从大到小顺序为___________(用元素符号表示)。
（6）写出元素⑤⑥对应的最高价氧化物的水化物相互之间发生反应的化学方程式_____________________________。

【过关检测】
1．（2022年北京市房山区期中）下列元素中，原子半径最小的是
A．Na B．Al C．S D．Cl
2．（2022年河北省廊坊市期末）元素周期表中某区域的一些元素多用于制造催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金，该区域是
A．稀有气体元素区域
B．过渡元素区域
C．右上方的非金属元素区域
D．金属元素和非金属元素分界线附近的元素区域
3．（2022年安徽省安庆市期末）不能用元素周期律解释的是
A．酸性：HCl＞H2CO3 B．碱性：NaOH＞Mg(OH)2
C．与水反应：K比Na剧烈 D．与H2反应：F2比Cl2剧烈
4．（2022年江苏省连云港市期末）短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，原子半径及主要化合价见下表：
4元素
X
Y
Z
M
N
原子半径/pm
66
186
160
143
104
主要化合价
－2
＋1
＋2
＋3
－2、＋4、＋6
根据表中信息，判断以下说法正确的是
A．离子半径：r(N2－)＞r(Z2＋)
B．由X、Y两种元素组成的化合物只有一种
C．相同条件下，简单气态氢化物的热稳定性：N＞X
D．元素Y、Z、M中，M原子失电子能力最强
5．（2022年黑龙江省大庆铁人中学期末）短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W原子的最外层电子数是其质子数的，X原子的核电荷数等于Z原子的最外层电子数，元素Y的最外层电子数与最内层电子数相等。下列说法正确的是
A．单质的沸点：W＜X
B．简单离子的半径：Z＞Y
C．X、Z的氧化物对应的水化物均为强酸
D．X、Y可形成化合物Y2X3
6．（2022年福建省泉州市两校联考期中）在通常条件下，下列各组物质的性质排列错误的是
A．还原性强弱：Cl－＜Br－＜I－ B．热稳定性：HF＞H2O＞NH3
C．微粒半径大小：S2－＞Na＋＞O2－ D．酸性：HCl＞H2CO3＞HClO
7．（2022年广东省广州市海珠区期末）已知：33As(砷)与P为同族元素。下列说法不正确的是
A．As原子核外最外层有5个电子
B．AsH3的电子式是
C．热稳定性：AsH3＜PH3
D．非金属性：As＜Cl
8．（2022年安徽省宣城市期末）短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大，X原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Y是短周期中金属性最强的元素，Z与X位于同一主族。下列叙述正确的是
A．X是第二周期第ⅣA族元素 B．Y形成的最高价氧化物的水化物是弱碱
C．X的简单气态氢化物的稳定性比Z的弱 D．X、Y、Z三种元素可形成化合物Y2ZX4
9．（2022年广东省广州市海珠区期末）联合国大会将2019年定为“化学元素周期表国际年”，显示了元素周期表的重要性。表中列出了部分元素在周期表中的位置：

回答下列问题：
（1）元素a～k中非金属性最强的是_________(填元素符号)，b与g的原子核电荷数相差_______(填数值)。
（2）e、f、j三种元素最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱依次为__________(填化学式)。
（3）设计一个实验方案，比较h、k单质氧化性的强弱_____________________________________。
（4）金属镓(Ga)常用作光学玻璃、真空管、半导体的原料。
①预测Ga的化学性质并填写表格：
预测性质(所填物质类别不同)
反应后可能的生成物(填化学式)
Ga能与___________反应
__________
Ga能与___________反应
Ga2(SO4)3、_________
Ga能与NaOH溶液反应
___________
以上预测都是依据__________________________________________________。
②氮化镓(CaN)材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点。工业上用含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3矿渣经过硫酸浸出获得2种金属盐，进一步利用镓盐可制备具有优异光电性能的CaN。写出Ga2(Fe2O4)3用硫酸浸出时发生反应的离子方程式为_____________________________________________。
10．（2022年河南省新乡市期末）某同学为了验证元素周期律相关的结论，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象。
实验方案
实验现象
①将氯气通入Na2S溶液中
有淡黄色固体(S)生成
②将一小块金属镁，用砂纸磨去表面的氧化膜后，放入试管中，加入2 mL水，观察现象，记录为现象I ，过一会儿，加热试管至液体沸腾，观察现象，记录为现象II
现象 I ：无明显变化
现象II：金属镁逐渐溶解，有气体生成
③将溴水滴入NaI溶液中，充分反应后加入淀粉溶液
溶液变蓝
④将一小块金属钠放入冷水中
钠浮在水面上，熔成小球，四处游动，逐渐消失
回答下列问题：
（1）实验①相关反应的离子方程式为___________________________。由实验①可知，C1、S的非金属性由强到弱的顺序为_________________(用元素符号表示，下同)。由实验③可知，Br、I的非金属性由强到弱的顺序为_______________。
（2）由实验②和实验④知，碱性：NaOH___________(填“＞”或“＜”)Mg(OH)2。
（3）实验结论：同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐___________(填“增强”或“减弱”，下同)；同周期元素，原子序数逐渐增大，金属性逐渐___________，非金属性逐渐___________。由此可知：H2SiO3、H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性由强到弱的顺序为_____________________________(填化学式，下同)；常见氢化物NH3、H2O、HF、H2S中稳定性最强的是________。