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元素周期律
第四章 物質結構 元素周期律
1.結合有關數據和實驗事實認識原子核外電子排布、元素最高化合價和最低化合價、原子半徑等隨元素原子序數遞增而呈周期性變化的規律
2.以第三周期元素為例,同周期元素的金屬性、非金屬性等隨元素原子序數遞增而呈周期性變化的規律,建構元素周期律
閱讀 P107 表4--5 并 完成P108 思考與討論
一、原子結構的周期性變化
結論1：隨著原子序數的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現 變化。
原子序數 電子層數 最外層電子數 最外層電子最大數
1～2
3～10
11～18
1
2
3
1
2
1
8
1
8
8
8
2
周期性
(1) 電子排布的周期性變化
(2) 原子半徑的周期性變化
稀有氣體元素原子半徑的測定依據與其他元素不同，沒有可比性
【結論2】同一周期元素（稀有氣體元素除外）的原子電子層數相同，從左到右，核電荷數增大，半徑減小；
同一族元素的原子，從上到下，電子層數越多，半徑越大。
原子半徑的大小
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
H
Li Be B C N O F
Na Mg Al Si P S Cl
粒子半徑大小比較的“四同”
粒子半徑的大小比較的步驟 ：
①先比電子層（一般層多半徑大）
②電子層數相同時，再比原子序數（序大半徑小）
③當電子層數和原子序數一樣時(即同一種元素的不同微粒)，再比電子數（電子數多半徑大）
r(Li) r(Na) r(K);
r(Li+) r(Na+) r(K+)
r(Na) r(Mg) r(Al);
O2- F- Na+ Mg2+ Al3+
Cl Cl-
Na Na+
Fe2+ Fe3+
>
<
>
<
<
<
<
>
>
>
>
>
>
原子半徑<相應的陰離子半徑；原子 半徑>相應的陽離子半徑
“三看”
1.已知短周期元素的離子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的電子層結構，則下列敘述正確的是(　　)
A．原子半徑：A>B>D>C
B．原子的最外層電子數目：A>B>D>C
C．原子序數：d>c>b>a
D．離子半徑：C2－>D－>B＋>A2＋
D
2.下列說法正確的是(　　)
A．原子序數越大，原子半徑一定越大
B．電子層數多的原子半徑一定比電子層數少的原子半徑大
C．元素性質的周期性變化不是元素性質的簡單重復
D．按C、N、O、F的順序，元素的最高正化合價依次升高
C
二、元素性質的周期性變化
1-2號元素 H He
最高和最低 化合價 +1
0
3-10號元素 Li Be B C N O F Ne
最高和最低 化合價 +1 +2 +3 +4 +5 0
-4 -3 -2 -1
11-18號元素 Na Mg Al Si P S Cl Ar
最高和最低 化合價 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 0
-4 -3 -2 -1
結論3:隨核電荷數的遞增，元素的主要化合價呈周期性變化。最高正價由+1到+7遞增，最低負價由-4到-1遞增。
（1）元素的主要化合價的周期性變化
結論4:（1）元素最高正價 = 最外層電子數
金屬元素無負價；
3-10號元素 Li Be B C N O F Ne
最高和最低 化合價 +1 +2 +3 +4 +5 0
-4 -3 -2 -1
11-18號元素 Na Mg Al Si P S Cl Ar
最高和最低 化合價 +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 0
-4 -3 -2 -1
(O、F除外 )
（2）元素最低負價 = 最外層電子數-8
（3）稀有氣體元素為零
延展提升
氫化物及其最高價含氧酸的關系
ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
氫化物 RH4 RH3 H2R HR
最高價氧化物對應的水化物
實例
H2RO3或H4RO4
H3RO4或HRO3
H2RO4
HRO4
H2CO3或H4SiO4
H3PO4或HNO3
H2SO4
HClO4
3.某元素的氣態氫化物化學式為H2R，此元素最高價氧化物對應水化物的化學式可能為 （ ）
A.H2RO3 B.H2RO4 C.HRO3 D.H3RO4
B
金
屬
性
(1)金屬單質與水或酸反應置換出H2的難易
(2)金屬最高價氧化物對應的水化物（最高價氫氧化物）的堿性強弱
判斷元素金屬性強弱的方法
判斷元素非金屬性強弱的方法
非
金
屬
性
(1)非金屬單質與H2化合的難易
(2)氣態氫化物的穩定性
(3)最高價氧化物對應的水化物（最高價含氧酸）的酸性強弱
元素的金屬性和非金屬性是否也隨原子序數的變化呈現周期性變化呢？
(3)相互之間的置換反應
(4)相互之間的置換反應
（2）第三周期元素性質的遞變
思考：根據第三周期元素原子核外電子排布規律，推測該周期元素金屬性和非金屬性具有怎樣的變化規律？
Na Mg Al Si P S Cl
電子層數相同，核電荷數增大，半徑減小
失電子能力減弱，得電子能力增強
金屬性減弱，非金屬性增強
甲同學：依據金屬性活動順序，預測金屬性順序為 Na＞Mg＞Al
乙同學：依據鈉與水的劇烈反應，預測第三周期中Na金屬性最強
性質預測
丙同學：依據最外層電子數多少預測，金屬性順序為Na＞Mg＞Al，最外層電子數越少越容易失去
丁同學：依據核電荷數多少預測，金屬性順序為Na＞Mg＞Al，核電荷數越多越難失去最外層電子
從左到右
核電荷數
增多
原子半徑
減小
原子核
對最外
層電子
的引力
增強
失電子
能力減弱
金屬性
減弱
相同
原子結構
核電
荷數
電子層數
最外層電子數
結構解釋
你能設計實驗驗證金屬性：Na＞Mg＞Al 嗎？實驗設計的依據是什么呢？
金屬單質與水（或酸）反應置換出氫的難易程度
判斷元素金屬性強弱的依據
尋找證據
比較鈉、鎂單質與水反應的難易程度
比較鎂、鋁單質與鹽酸反應置換出氫氣的難易程度
尋找證據
判斷元素金屬性強弱的依據
金屬元素最高價氧化物對應的水化物——氫氧化物的堿性強弱。
如何設計實驗證明NaOH、Mg(OH)2和Al(OH) 3三者堿性的強弱呢？
比較Mg(OH)2和Al(OH)3的堿性強弱
說明Al(OH)3是兩性氫氧化物，表明金屬鋁已表現出一定的非金屬性。
【獲取信息】
Al(OH)3在酸或強堿溶液中都可以溶解，表明它既能與酸反應，又能與強堿溶液反應。反應如下：
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O
Al(OH)3 + OH-=[Al(OH)4]-
比較Mg(OH)2和Al(OH)3的堿性強弱
得出結論
NaOH是強堿，Mg(OH)2是中強堿，Al(OH)3是兩性氫氧化物
堿性強弱：NaOH > Mg(OH)2 > Al(OH)3
你能依據第三周期元素金屬性的研究方法繼續研究第三周期元素非金屬性的遞變規律嗎？
判斷元素非金屬性強弱的依據
元素
非金屬性
非金屬單質與氫氣反應生成氣態氫化物的難易程度及氫化物的穩定性。
非金屬元素的最高價氧化物對應的水化物——最高價含氧酸的酸性強弱。
尋找證據
酸性：H2SiO3 ＜ H3PO4 ＜ H2SO4 ＜ HClO4
元素 最高價氧化物 對應的水化物 酸性強弱
Si 硅酸（H2SiO3） 很弱的酸
P 磷酸（H3PO4） 中強酸
S 硫酸（H2SO4）
Cl 高氯酸（HClO4）
強酸
酸性比硫酸的強
尋找證據
尋找證據
與氫氣化合的難易:磷 ＜ 硫 ＜ 氯氣；穩定性: H2S＜HCl
元素 單質與氫氣化合的難易 氫化物穩定性
P 磷蒸氣與氫氣能反應生成氣態氫化物 ——磷化氫（PH3）
S 硫在加熱時能與氫氣反應生成氣態氫化物——硫化氫（H2S） 硫化氫在較高溫度時可以分解
Cl 氯氣與氫氣能在光照或點燃的條件下反應生成穩定的氣態氫化物——氯化氫 氯化氫是穩定的氣態氫化物
得出結論
非金屬性：Si＜P＜S＜Cl
得出結論
對其它周期主族元素進行同樣的研究，一般情況下也會得出同樣的規律。
Na Mg Al Si P S Cl
金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強
本質：元素原子的核外電子排布呈周期性變化。
總結歸納
元素周期律
含義：元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性的變化。
原子
結構
最外層
電子數
電子
層數
核電荷數
元素位置
元素性質
原子序數
周期
族
化合價
原子半徑
金屬性/非金屬性
判斷依據
得失電子難易程度
1.有同周期的三種元素X、Y、Z ，已知它們的最高價含氧酸的酸性由強到弱的順序為 HXO4 > H2YO4 > H3ZO4，則下列敘述中不正確的是（ ）
A.非金屬性 X > Y > Z
B. X、Y、Z 形成的陰離子還原性逐漸增強
C. 原子半徑 X < Y < Z
D. X、Y、Z 的氣態氫化物穩定性由弱到強
ⅥA
ⅦA
ⅤA
D
A
同主族非金屬元素最高價氧化物對應的水化物酸性
2.短周期中的兩種元素X和Y，X的原子序數大于Y，X原子的最外層電子數是次外層電子數的一半， Y的二價陰離子和Ne的電子層結構相同，關于X和Y形成的化合物Z的說法中正確的是（ ）
A. Z是酸性氧化物 B. Z的水化物是堿
C. Z 的化學式為X2Y D. Z的水化物的酸性強于碳酸
3.下列關于主族元素的說法錯誤的是(　　)
A．同主族元素隨著原子序數的遞增，元素的金屬性增強
B．同主族元素隨著原子序數的遞增，元素單質的熔、沸點逐漸升高
C．同主族元素原子最外層電子數都相同
D．同主族元素隨著原子序數的遞增，元素(O、F除外)最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱，堿性逐漸增強
B
4.氯氣的氧化性比硫的氧化性強，能證明這一結論的事實是(　　)
A．通常情況下硫為淺黃色固體，而氯氣為黃綠色氣體
B．硫不溶于水，而氯氣能溶于水
C．與金屬反應時，硫被還原為－2價，而氯被還原為－1 價
D．與同一種金屬反應時，金屬被硫氧化成低價態，但被氯氣氧化成高價態
D
5.砹(At)原子序數為85，與F、Cl、Br、I同族，推測砹或砹的化合物不可能具有的性質是(　　)
A．砹是有色固體
B．非金屬性：At＜I
C．HAt非常穩定
D．I2能從砹的可溶性鹽溶液中置換出At2
C
6.下列關于鹵素(用X表示)的敘述正確的是(　　)
A．其單質都能與水反應，通式為X2＋H2O===HX＋HXO
B．HX易溶于水，其水溶液都是強酸
C．其單質都有顏色，都有毒
D．最高價含氧酸的通式為HXO4
C
7.下列事實不能作為實驗判斷依據的是(　　)
A．鈉和鎂分別與冷水反應，判斷金屬活動性強弱
B．鐵投入CuSO4溶液中，能置換出銅，鈉投入CuSO4溶液中不能置換出銅，判斷鈉與鐵的金屬活動性強弱
C．酸性H2CO3>H2SiO3，判斷碳與硅的非金屬活動性強弱
D．Br2與I2分別與足量的H2反應的難易，判斷溴與碘的非金屬活動性強弱
B

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