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- 2021-04-20 发布
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第1课时 元素周期律
[学习目标] 1.通过分析1～18号元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的变化，总结出它们的递变规律，并由此认识元素周期律。2.理解元素周期律的实质。
一、原子核外电子排布、原子半径的变化规律
[自主学习]
1．原子序数
(1)概念：按照元素在元素周期表中的序号由小到大的顺序给元素编号，这种序号叫做原子序数。
(2)关系：原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数。
2．原子核外电子排布的周期性变化
以原子序数为1～18的元素为例，探究原子最外层电子数的变化，图示如下：
规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现从1到8的周期性变化(第1周期除外)。
3．原子半径的周期性变化
规律：随着原子序数的递增，同周期主族元素的原子半径呈现从大到小的周期性变化。
对于电子层数相同的原子，为什么其核电荷数越多，原子半径越小？
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提示：原子核带正电荷，核电荷数越多，原子核对核外电子的引力越大，原子半径越小。
[点拨提升]
微粒半径大小的比较
微粒半径大小主要是由电子层数、核电荷数和核外电子数决定的。
(1)同周期——“序大径小”(稀有气体元素除外)
同周期，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)。
(2)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、离子半径均逐渐增大：
r(Li)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：
r(Fe3＋)r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
注意：(1)氢原子的半径在所有原子半径中最小。
(2)稀有气体元素原子半径的测量依据与其他原子半径的测量依据不同，数据没有比较的价值。
[练习与活动]
1．在氧、钠、氯、氟四种元素中，原子半径最大的元素是( )
A．氧 B．氟 C．钠 D．氯
答案 C
解析 O和F、Na和Cl的电子层数分别相同，原子序数越大，原子半径越小，即原子半径O>F、Na>Cl；最外层电子数相等，电子层数越多，原子半径越大，比较O和Na的原子半径时可找一对照元素S，原子半径Na>S，S>O，所以Na>O。
2．已知1～20号元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )
A．原子半径：A>B>C>D
B．离子半径：C2－>D－>B＋>A2＋
C．原子序数：d>c>b>a
D．原子最外层电子数：A>B>D>C
答案 B
解析 原子序数＝核电荷数＝原子核外电子数，aA2＋、bB＋、cC2－、dD－
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的电子层结构相同，即核外电子数相同，根据离子电荷的多少及正负，推知原子电子层数：A＝B>C＝D，原子序数：a>b>d>c，原子最外层电子数：BC＝D，所以原子半径：B>A>C>D。当电子层结构相同时，核电荷数越多，离子半径越小，推知离子半径C2－>D－>B＋>A2＋。综上可知只有B正确。
规律方法
微粒半径比较要三看：首先看层，层少半径小；同层看核，核大半径小；同核看价，价高半径小。
二、元素化合价的变化规律
[自主学习]
1．以原子序数为1～18的元素为例，探究元素化合价的变化，图示如下：
规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈周期性变化，即每周期：最高正价：＋1→＋7(O、F无正价)，最低负价：－4→－1。
2．元素周期律
元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化的规律。
1．分析1～18号元素的最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差是6、4、2时分别是什么元素？
提示：最高正化合价＝原子最外层电子数(O、F除外)，最高正化合价＋最低负化合价的绝对值＝8。最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差是6、4、2时分别对应的元素为Cl、S、N和P元素。
2．元素的性质为什么会随着元素原子序数的递增而呈周期性变化？
提示：元素性质周期性变化是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。
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[点拨提升]
1．元素化合价与原子结构的关系
(1)随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性的变化(正价＋1→＋7，负价－4→－1)。
(2)主族元素最高正化合价数＝原子最外层电子数(O、F除外)。
(3)非金属元素：最低负化合价＝原子最外层电子数－8(H、稀有气体除外)。
(4)非金属元素：最高正化合价＋|最低负化合价|＝8(氢元素是2，稀有气体、O、F除外)。
2．一些典型元素的化合价
(1)H元素的化合价有＋1、－1、0价。如H2O、NaH、H2。
(2)F元素、O元素没有正价。
(3)金属元素只有正价，无负价；非金属元素既有正价，又有负价(F、O除外)。
(4)若主族元素原子的最外层电子数(元素族序数)为奇数，则变价元素的化合价一般为一系列的奇数，如：Cl有－1、＋1、＋3、＋5、＋7价；N有－3、＋1、＋3、＋5价，但还有＋2、＋4价。
(5)若主族元素原子的最外层电子数(元素族序数)为偶数，则变价元素的化合价一般为一系列的偶数，如：S有－2、＋4、＋6价；C有－4、＋2、＋4价。
(6)多数非金属有变价，如O元素常见化合价为－2、－1、0价。
3．元素周期律的实质
(1)除原子半径和元素的化合价以外，元素的其他性质，如金属单质的还原性、非金属单质的氧化性、气态氢化物的稳定性等也呈现周期性变化。
(2)原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质的周期性变化，即元素周期律的实质是元素性质周期性变化，是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。
[练习与活动]
3．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为( )
A．4 B．5 C．6 D．7
答案 C
解析 设该元素的最高正价为x，最低负价为y，则
，解得x＝6，y＝－2，因此该原子的最外层电子数为6。
4．X元素的最高化合价和最低化合价的绝对值之差为6，Y元素原子的次外层电子数与X元素原子的次外层电子数均为8个，X、Y的离子具有相同的电子排布，X、Y形成的化合物是( )
A．MgF2 B．MgCl2 C．CaCl2 D．CaBr2
答案 C
解析 根据题意知X元素最高化合价与最低化合价的关系有，得最高化合价为＋7，X是最外层为7个电子，次外层为8个电子的元素，即氯元素。题中与Cl－具有相同电子层排布的Y元素的离子可能为Ca2＋、K＋，结合选项可知X、Y形成的化合物是CaCl2。
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规律方法
(1)在短周期元素中，元素原子的最外层电子数等于元素的最高正化合价，氧、氟除外。
(2)非金属元素都有负化合价，其最高正化合价和最低负化合价的关系：|最低负化合价|＋最高正化合价＝8(氢、硼、氧、氟除外)。
本课归纳总结
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