优化方案高中化学 第一章 物质结构 元素周期律 第二节 元素周期律（第1课时）原子核外电子排布 元素周期律学案 新人教版必修2.doc

第二节元素周期律第1课时原子核外电子排布元素周期律 学习目标1了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。2.了解核外电子分层排布的规律。3.通过有关数据和实验事实，了解原子结构与元素性质之间的关系。4.理解元素周期律的内容及实质。知识点一原子核外电子排布自主探究自主学习探究归纳阅读教材p13p14，思考并填空1电子的能量(1)在多电子原子中，电子的能量不同。(2)电子能量与运动的区域电子能量较低运动区域离核较近。电子能量较高运动区域离核较远。2电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层(也称作洋葱式结构)。(2)不同电子层的表示及能量关系表示方法n1234567字母klmnopq离核远近由近到远能量高低由低到高3.电子分层排布电子总是尽可能地先从内层排起，当一层充满后再填充下一层，即原子核外电子排布时，先排 k层，充满后再填充 l层。自我测评(做一做)1判断正误：(1)原子核外电子先排内层再排外层，由内到外电子的能量越来越低。()分析：电子先排内层再排外层，故由内到外电子的能量越来越高。(2)某元素原子k层和m层的电子数相等，该元素为be。()分析：k层做内层有2个电子，m层有2个电子时，该元素原子核外共12个电子，该元素为mg。2思考：19号元素k的原子结构能否写成 ？请利用原子核外电子的排布规律作出解释。提示：不能。写成 违反了最外层电子数不超过8个的规律。核外电子排布规律是相互联系的，不能孤立地、机械地理解和套用。3下列微粒结构示意图中，不正确的是()解析：选b。a中核电荷数和核外电子数都是8，这是8o的原子结构示意图，正确；b中核电荷数为11，这是na的原子核，钠原子的核外有11个电子，钠元素的最高化合价为1价，na的核外应有10个电子，而图中核外只有9个电子，错误；c中核电荷数和核外电子数都是17，这是17cl的原子结构示意图，正确；d中核电荷数和核外电子数分别是17和18，这是17cl的结构示意图，正确。认知总结原子核外电子的排布1原子核外电子排布规律“四最”(1)“一个最低”核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由内向外从能量较低的电子层逐步向能量较高的电子层排布，即排满k层再排l层，排满l层再排m层。(2)“三个最多”各电子层最多容纳的电子数是2n2个，如k、l、m、n层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。最外层电子数最多是8个(k层是最外层时，最多不超过2个)。次外层电子数最多是18个。2原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数；弧线表示电子层，弧线上数字表示该层上的电子数。例如：(2)离子结构示意图离子结构示意图中各符号与原子结构示意图含义一样，但注意原子结构示意图中质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。讲练互动典例剖析题组训练典例剖析(2015福建泉州高一检测)核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有()a1种b2种c3种 d4种解析在118号元素中，符合题给要求的元素原子的电子排布依次为2、1和2、8、5，为li和p。答案b规律方法根据核外电子排布确定元素的种类电子排布的特殊关系短周期元素最外层电子数等于次外层电子数的一半li、si最外层电子数等于次外层电子数be、ar最外层电子数等于次外层电子数的2倍c最外层电子数等于次外层电子数的3倍o最外层电子数等于次外层电子数的4倍ne最外层电子数等于电子层数h、be、al最外层有1个电子h、li、na最外层有2个电子he、be、mg题组训练题组一核外电子排布的表示方法1下列微粒的结构示意图正确的是()解析：选a。mg2是镁原子失去最外层2个电子后形成的，a选项正确；cl原子最外层应该只有7个电子，b选项错误；ar的最外层和次外层均有8个电子，c选项错误；k的原子结构示意图应该是 ，d选项错误。题组二利用核外电子排布规律解决元素推断题2今有a、b两种原子，a原子的m层比b原子的m层少3个电子，b原子的l层电子数恰为a原子l层电子数的2倍，a和b分别是()a硅原子和钠原子b硼原子和氢原子c氮原子和碳原子d碳原子和铝原子解析：选d。l层电子数b为a的2倍，则b的l层电子数必为8，则a的m层电子数必为0，a为6号元素碳，b为13号元素铝。3.某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数，请你根据下面的提示作出自己的判断。(1)若该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是_。(2)若该微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是_。(3)若该微粒的氧化性很弱，得到1个电子后变为原子，原子的还原性很强，这种微粒的符号是_。(4)若该微粒的还原性很弱，失去1个电子后变为原子，原子的氧化性很强，这种微粒的符号是_。解析：由微粒结构示意图的各部分含义，可知该微粒有3个电子层，共18个电子。根据题意结合构成原子的各微粒之间的关系，可判断该微粒为中性原子时或分别带正、负电荷时原子核内的质子数。核外电子排布为2、8、8构型的单核微粒主要有：ar、s2、cl、k、ca2。(1)单核中性微粒为原子，原子的核电荷数核外电子数，因此，此微粒为核电荷数为18的氩原子；(2)具有还原性，能被溴水氧化的是硫离子；(3)氧化性很弱的1价离子是钾离子；(4)还原性很弱的1价离子是氯离子。解析：(1)ar(2)s2(3)k(4)cl知识点二元素周期律自主探究自主学习探究归纳阅读教材p14p16，思考并填空一、原子结构的周期性变化1原子核外电子排布的周期性变化以原子序数为118的元素为例，研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由1到8的周期性变化(第一周期除外)。2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由大到小的周期性变化。二、元素性质的周期性变化1元素主要化合价的周期性变化周期序数原子序数化合价(最高价、最低价)的变化一1210二310最高正价：15，最低负价：41三1118最高正价：17，最低负价：41规律：随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性变化，即同一周期元素的最高正化合价呈现17，最低负化合价呈现41的周期性变化2.元素金属性和非金属性的周期性变化(1)na、mg、al金属性强弱的比较依据ana、mg、al置换出水(或酸)中的氢时，由易到难的顺序为namgal。bna、mg、al的最高价氧化物的水化物的碱性由强到弱的顺序为naohmg(oh)2al(oh)3。结论：钠、镁、铝三种元素的金属性由强到弱的顺序为namgal。(2)si、p、s、cl非金属性强弱的比较依据asi、p、s、cl的单质与h2化合时条件由易到难的顺序为clspsi。bsi、p、s、cl的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序为hclo4h2so4h3po4h2sio3。结论：si、p、s、cl的非金属性由强到弱的顺序为clspsi。(3)同周期元素性质递变规律三、元素周期律1内容元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。2实质元素性质的周期性变化是原子核外电子排布的周期性变化的必然结果。自我测评(做一做)1判断正误：(1)从lif，nacl，元素的最高化合价均呈现从1价7价的变化。()分析：第二周期中的氧元素无最高正价，氟元素无正价。(2)第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。()分析：第三周期非金属元素的最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强，而非所有含氧酸。(3)同周期中，第a族元素金属性最强，第a族元素非金属性最强。()分析：同周期中，随原子序数递增，元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。2思考：(1)试用元素周期表中元素性质的变化规律分析钾和镁的金属性的强弱。提示：根据元素周期表中元素性质的变化规律可知，同主族元素从上到下金属性逐渐增强，即金属性kna，同周期从左到右金属性逐渐减弱，即金属性namg，故金属性knamg。(2)已知hf是弱酸，酸性hclhf，能否说明非金属性clf?提示：不能。不能依据氢化物水溶液的酸性强弱判断元素的非金属性强弱，应该依据氢化物的稳定性或还原性判断。认知总结元素周期表中元素性质的变化规律同周期(从左往右)同主族(从上到下)原子半径减小增大主要化合价1741相似(最高正价相同，o、f除外)金属性减弱增强非金属性增强减弱单质氧化性增强减弱还原性减弱增强离子阳离子氧化性增强减弱阴离子还原性减弱增强氢化物稳定性增强减弱还原性减弱增强最高价氧化物的水化物酸性增强减弱碱性减弱增强讲练互动典例剖析题组训练典例剖析(2015河南洛阳月考)已知33as、35br位于同一周期。下列关系正确的是()a原子半径：asclpb热稳定性：hclash3hbrc还原性：as3s2cld酸性：h3aso4h2so4h3po4解析题中所涉及元素在周期表中有如下位置：a项，原子半径aspcl，a项错误；b项，非金属性clbras，热稳定性：hclhbrash3，b项错误；c项，非金属性cls(p)as，对应阴离子的还原性as3s2cl，c项正确；d项，非金属性spas，其最高价氧化物对应水化物的酸性h2so4h3po4h3aso4，d项错误。答案c规律方法解答元素性质的变化规律题目的一般思路(1)首先判断所给元素的相对位置，即是同周期还是同主族；(2)然后根据元素周期律得出相应的结论；(3)最后考虑应用一般规律解答的对象是否有特殊性。题组训练题组一元素性质的递变规律1下列各组元素性质的递变规律错误的是()ali、be、b原子最外层电子数依次增多bp、s、cl元素的最高正化合价依次升高cb、c、n、o、f原子半径依次增大dbe、mg、ca、sr、ba的失电子能力依次增强解析：选c。li、be、b都是第二周期元素，自左向右依次排列，根据元素周期律，其最外层电子数依次增多，a项正确；p、s、cl都是第三周期元素，自左向右依次排列，其最外层电子数依次增多，最高正价依次升高，b项正确；b、c、n、o、f都是第二周期元素，自左向右依次排列，故原子半径依次减小，c项错误；同主族从上至下，电子层数逐渐增多，失电子能力依次增强，d项正确。2.短周期元素r、t、q、w在元素周期表中的相对位置如右图所示，其中t所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是()a最简单气态氢化物的热稳定性：rqb最高价氧化物对应水化物的酸性：qqrd非金属性：rsip，同一主族随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，所以原子半径：pn，即原子半径：alsipn，c选项正确。题组二元素性质递变规律的判断方法3已知x、y、z是三种原子序数相连的元素，最高价氧化物对应水化物酸性相对强弱的顺序是hxo4h2yo4h3zo4，则下列判断不正确的是()a气态氢化物的稳定性：hxh2yzh3b非金属性：xyzc原子半径：xyzd原子最外层电子数：xyz解析：选c。本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱”这一信息，由此可推知x、y、z为非金属元素，原子序数相连意味着它们属同周期元素，故非金属性：xyz，原子半径：xyh2yzh3。知识点三微粒半径大小比较自主探究自主学习探究归纳思考并填空1同一周期，从左到右，原子半径随核电荷数的增大而减小。2同一主族，从上到下，原子半径随电子层数的增加而增大。自我测评(做一做)1比较下列粒子半径的大小，用“”或“”填空。(1)na_mg(2)k_rb(3)cl_cl(4)mg_mg2答案：(1)(2)(3)(4)2思考：(1)电子层数越多，原子半径越大吗？提示：不一定，如原子半径clr(na)；mg2和na属于同一周期，r(na)r(mg2)，故r(k)r(mg2)。认知总结粒子半径大小的比较1同周期“序大径小”(1)规律：同周期，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小。(2)举例：1117号元素：r(na)r(mg)r(al)r(si)r(p)r(s)r(cl)。2同主族“序大径大”(1)规律：同主族，从上到下，最外层电子数相同，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大。(2)举例：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规律“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。举例：r(na)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。举例：r(fe3)r(fe2)r(f)r(na)r(mg2)r(al3)。讲练互动典例剖析题组训练典例剖析(2015湖北武汉高一检测)下列各组微粒半径比较，错误的是()aclbribal3mg2nacrbkna dpso解析cl、br、i最外层电子数相同，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，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，电子层数依次减少，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，所以原子半径pso，故d正确。答案b规律方法“三看”法比较简单粒子的半径大小“一看”电子层数：当最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。题组训练题组一微粒半径大小比较1下列微粒半径大小比较正确的是()anafo2n3bs2clnaal3cnamgalsdnarbko2fna，故a项错误；c项中，na、mg、al、s的原子半径依次减小，故c项错误；d项中，na、k、rb、cs最外层电子数相同，电子层数依次增多，半径依次增大，故d项错误。而b项中，因s2、cl比na、al3多一个电子层，则s2、cl半径比na、al3大，而s2、cl和na、al3也分别适用“序小径大”的原则，则微粒半径：s2clnaal3，故b项正确。2已知短周期元素的离子aa2、bb、cc3、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：r(a)r(b)r(d)r(c)b原子序数：dcbac离子半径：r(c3)r(d)r(b)r(a2)d单质的还原性：abdc解析：选c。aa2、bb、cc3、dd都是短周期元素的离子，由于它们的电子层结构相同，因此c、d位于a、b的上一周期，为非金属元素，且原子序数：dc；a、b为金属元素，且原子序数：ab，所以四种元素的原子序数由大到小的顺序为abdc。由于a、b在c、d的下一周期，又是原子半径较大的金属元素，因此a、b的原子半径肯定比c、d的原子半径大，根据同周期元素原子半径的递变规律知，r(b)r(a)r(c)r(d)。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，故离子半径由大到小的顺序为r(c3)r(d)r(b)r(a2)。单质还原性：bacd。题组二微粒半径大小比较与元素周期表和元素周期律的综合考查3x、y、z是原子序数依次递增的短周期元素，三种元素的原子核外电子数之和与ca2的核外电子数相等，x、z分别得到一个电子后均形成稀有气体原子的稳定电子层结构。下列说法正确的是()a原子半径：zyxbz与x形成化合物的稳定性高于z的同族元素与x形成的化合物的稳定性ccay2与水发生氧化还原反应时，cay2只作氧化剂dcax2、cay2和caz2等3种化合物中，阳离子与阴离子个数比均为12解析：选b。x、y、z分别为h、o、f元素，原子半径：yzx，a错误；f在同主族元素中非金属性最强，其氢化物最稳定，b正确；cao2与水反应时，cao2既是氧化剂又是还原剂，c错误；cao2中阴离子为o，阴、阳离子个数比为11，d项错误。4元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题：(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外)，以下说法正确的是_。a原子半径和离子半径均减小b金属性减弱，非金属性增强c氧化物对应的水化物碱性减弱，酸性增强d单质的熔点降低(2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为_，氧化性最弱的简单阳离子是_。解析：(1)a.原子半径减小，离子半径不一定减小，如离子半径：namg2al3、p3s2cl、nayxb气态氢化物的稳定性rzx，所以不正确；c项中硫酸为共价化合物，所以不正确。5(2015河北衡水高一检测)短周期金属元素甲戊在元素周期表中的相对位置如表所示，下面判断正确的是()甲乙丙丁戊a.原子半径：丙丁丙c氢氧化物碱性：丙丁戊d最外层电子数：甲乙解析：选c。同周期元素原子半径从左至右是依次减小的，故a错误；同主族元素金属性自上而下是增强的，故b错误；同周期元素的金属性从左至右越来越弱，又甲戊均为短周期金属元素，故对应碱的碱性也是减弱的，故c正确；同周期的最外层电子数从左至右越来越多，故d错误。6下列事实不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的是()a氯气与氢硫酸能发生置换反应bhclo4酸性比h2so4强chcl是强酸，h2s是弱酸d受热时，氯化氢比硫化氢稳定解析：选c。a项，氯气与氢硫酸反应生成单质硫，说明氧化性cl2s；b项，hclo4的酸性比h2so4强，说明氯元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强于硫元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性；d项，氯化氢比硫化氢稳定，说明氯元素的气态氢化物比硫元素的气态氢化物稳定；a、b、d均能说明氯元素的非金属性比硫元素强；c项，hcl比h2s酸性强，不能说明氯元素的非金属性比硫元素强。7(2015湖南岳阳高一检测)a、b、c、d、e 5种微粒，它们可能是原子或离子，并且组成它们的元素的原子序数都小于18。a微粒的最外层电子数比次外层多5个；金属b的原子核内质子数比前一周期的同族元素多8个，其单质不能从cuso4溶液中置换出cu；c元素有3种同位素：c1、c2、c3，c1的质量数分别为c2、c3的1/2和1/3；d的气态氢化物溶于水后显碱性；e是由两种不同元素组成的带负电荷的微粒，它共有2个原子核10个电子，e极易与c结合成中性微粒。(1)写出五种微粒的表示符号：a_、b_、c_、d_、e_。(2)写出c的同位素名称：c1_、c2_、c3_。(3)c和d形成的10个电子的分子的化学式为_。解析：a微粒的最外层电子数比次外层多5个，说明它的电子层排布为2、7，为氟元素；金属b的原子核内质子数比前一周期的同族元素多8个，说明它是na、mg、al中的一种，又因不能从cuso4溶液中置换出cu，说明其可与冷水反应，即b为na；c元素有3种同位素：c1、c2、c3，c1的质量数分别为c2、c3的1/2和1/3，说明是氢的3种同位素氕、氘、氚；d的气态氢化物溶于水后显碱性，说明是氨气，d为氮元素；e极易与c结合成中性微粒，c为h，所以e为oh。答案：(1)fnahnoh(2)氕氘氚(3)nh38有a、b、c、d、e五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20，其中c、e是金属元素；a和e元素原子的最外电子层都只有一个电子；b和d元素原子的最外层电子数相同，且b元素原子l层电子数是k层电子数的3倍；c元素原子的最外层电子数是d元素原子最外层电子数的一半。(1)据此推断这5种元素的元素符号。a_；b._；c._；d_；e._。(2)分别写出c的最高价氧化物对应水化物与d、e最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式：_。解析：由b元素原子l层电子数是k层电子数的3倍，知b为o，d为s；它们的核电荷数依次增大，c元素原子的最外层电子数是d元素原子最外层电子数的一半，知c为al；a和e元素原子的最外电子层都只有一个电子，且核电荷数都小于20，知a为h，e为k。氢氧化铝具有两性，既能与硫酸反应生成硫酸铝和水，又能与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾和水，反应的离子方程式是al(oh)33h=al33h2o，al(oh)3oh=alo2h2o。答案：(1)hoalsk(2)al(oh)33h=al33h2o，al(oh)3oh=alo2h2o能力提升9下列递变规律正确的是()a还原性：naalmgb氧化性：i2br2cl2c原子半径：nano d最高正价：clpmgal；cl、br、i属于第a族，氧化性：cl2br2i2；最高正价：clsp。10a、b、c三种元素的原子序数依次为a、b、c，它们的离子an、bn、cm具有相同的电子层结构，且nm，则下列关系正确的是()aabc bacbcabmn dacnm解析：选b。根据题意可知a、b