高中化学 1.2.1原子核外电子的排布 元素周期律课件 新人教版必修2.ppt

第二节元素周期律第1课时原子核外电子的排布元素周期律 自主预习 一 原子核外电子的排布1 电子层的划分 1 核外电子的能量及运动区域 能量较低 能量较高 能量不同 2 电子层及其与能量的关系 k l m n 2 核外电子的排布规律 核外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 二 元素周期律1 原子核外电子排布的周期性变化 1 图示 2 规律 随着原子序数的递增 元素原子的最外层电子数呈现 的周期性变化 第1周期除外 由1到8 2 元素原子半径的周期性变化 1 图示 第2周期第3周期 2 规律 同周期元素随着原子序数的递增 元素原子半径呈现 的周期性变化 由大到小 3 元素主要化合价的周期性变化 1 图示 2 规律 随着原子序数的递增 元素的最高正化合价呈现 最低负化合价呈现 的周期性变化 1 7 4 1 4 元素金属性和非金属性的周期性变化 1 钠 镁 铝金属性强弱的比较 方法a 钠 镁与水的反应 2na 2h2o 2naoh h2 mg 2h2omg oh 2 h2 b 镁 铝与盐酸的反应 mg 2hcl mgcl2 h2 2al 6hcl 2alcl3 3h2 c 钠 镁 铝最高价氧化物对应水化物的碱性碱性由强到弱 结论金属性由强到弱的顺序为 naoh mg oh 2 al oh 3 na mg al 2 硅 磷 硫 氯非金属性强弱的比较 方法a 与氢气化合 b 最高价氧化物对应水化物的酸性酸性由强到弱的顺序为 结论非金属性由强到弱的顺序为 3 同周期元素性质的递变规律 自左向右 元素的 hclo4 h2so4 h3po4 h2sio3 cl s p si 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 5 元素周期律 随原子序数的递增而呈周期性 原子核外电子排 布 自我小测 判断或回答下列问题 1 判一判 原子核外各电子层最多容纳电子数为n2 提示 根据前三周期元素的核外电子排布分析 第一层最多为2个 第二层最多为8个 故可知各电子层最多容纳电子数应是2n2而不是n2 2 判一判 某元素原子的m电子层上有2个电子 则该元素是镁 提示 m层上有2个电子 说明m层是最外层 且k层和l层填满 即k层2个电子 l层8个电子 故该原子核外共有12个电子 是镁元素 3 判一判 短周期元素原子中 最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是氧原子 提示 因最外层电子数不超过8个 故该元素原子次外层电子数不可能为8 只能为2 则原子的最外层电子数为6 即为氧原子 4 m电子层最多可容纳18个电子 为什么钾原子的核外电子排布不是而是 提示 若钾原子的m层排布9个电子 此时m层就成为最外层 这和电子排布规律中的 最外层上排布的电子数不能超过8个 相矛盾 不符合电子排布的规律 即m层不是最外层时可排18个电子 而它作为最外层时最多只能排8个电子 5 硫酸为强酸 次氯酸为弱酸 据此能否确定非金属性硫大于氯 提示 不能 判断元素的非金属性强弱可根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 而hclo中氯元素不是最高价 6 判一判 气态氢化物的酸性越强 元素的非金属性越强 提示 气态氢化物的酸性强弱与元素的非金属性强弱没有必然联系 不能作为判断元素非金属性强弱的依据 7 判一判 元素性质的周期性变化 必然引起原子结构上的周期性变化 提示 元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果 即原子结构上的周期性变化 必然引起元素性质的周期性变化 释义链接 原子核外电子排布的一般规律a 核外电子总是尽可能排布在能量最低的电子层里 然后再排布在能量较高的电子层里 即电子最先排满k层 当k层排满时再排布在l层中 依次类推 b 核外各电子层最多容纳的电子数目是2n2个 n为电子层序数 c 最外层电子数目不超过8个 k层为最外层时不超过2个 次外层不超过18个 倒数第三层不超过32个 元素周期律与元素性质a 元素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 也就是原子结构决定元素性质 b 元素的性质一般指的是元素的金属性 非金属性 原子半径 元素的主要化合价等 它们随原子序数的递增呈周期性变化 注意一些特殊情况 如f无正价 一 原子结构与元素的性质 1 原子最外层电子数相等的元素其化学性质一定相似吗 提示 不一定 原子结构相似的元素化学性质相似 但原子的最外层电子数相等不一定原子结构相似 例如he和mg原子的最外电子层上都是2个电子 但它们的原子结构差别很大 he只有一个电子层 已达2电子稳定结构 而mg有3个电子层 最外层未达稳定结构 故氦元素和镁元素的化学性质差别很大 没有相似性 而同主族元素的最外层电子数相等 结构相似 化学性质相似 2 请从原子结构变化的角度解释 同周期元素随着原子序数的递增 金属性减弱 非金属性增强的原因 提示 因同周期元素原子的电子层数相同 但原子序数依次增大 对最外层电子的吸引能力依次增强 失电子能力依次减弱 得电子能力依次增强 故金属性依次减弱 非金属性依次增强 3 试根据同周期元素非金属性的变化规律 比较sih4 ph3 h2s和hcl的稳定性 提示 元素的非金属性越强 气态氢化物越稳定 同周期元素 随着原子序数的递增 非金属性逐渐增强 故非金属性 si p s cl 所以它们的氢化物的稳定性顺序为sih4 ph3 h2s hcl 4 试根据非金属性的强弱 比较h3po4和hno3的酸性强弱 提示 p和n均为第 a族元素 随着原子序数的递增 非金属性逐渐减弱 故n的非金属性强于p的非金属性 根据 最高价氧化物对应的水化物酸性越强非金属性越强 反推可知hno3的酸性强于h3po4 探究提升 知识点睛 原子结构与元素性质的周期性变化 规律方法 同周期 同主族元素原子结构及性质的递变规律 1 电子层数相同 同周期 时 核电荷数越大 原子核对外层电子的引力越大 原子半径越小 失电子能力越弱 而得电子能力越强 故随核电荷数的递增 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 2 最外层电子数相同 同主族 时 电子层数越多 原子半径越大 原子核对最外层电子的引力越小 越易失电子 元素的金属性越强 非金属性越弱 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 a 原子半径 丙丙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 同主族元素金属性自上而下是增强的 故b错 同周期元素的金属性从左至右越来越弱 故对应碱的碱性也是减弱的 c正确 同周期元素的最外层电子数从左至右越来越多 故d错 互动探究 1 上题中 丙是否一定能把甲从其盐溶液中置换出来 提示 不一定 如果甲和丙位于第 a族 则甲和丙分别是li和na 则na和水剧烈反应生成氢氧化钠和氢气 2 如果去掉题目中的限制条件 几种短周期元素在周期表中相对位置变动如下 你能推断出这几种元素各是什么元素吗 提示 能 根据元素在周期表中的相对位置 可以判断甲是氦 he 乙是氟 f 丙是硫 s 丁是氯 cl 戊是氩 ar 知识拓展 元素的金属性 非金属性的判断 1 金属性强弱的判断依据 元素的单质与水或酸置换出氢气的反应越容易进行 则其金属性越强 元素的最高价氧化物的水化物的碱性越强 则其金属性越强 金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应 若a置换出b 则a的金属性强于b 在金属活动性顺序表中 前者的金属性强于后者 金属阳离子的氧化性越强 则其单质的还原性越弱 元素的金属性越弱 注 fe的阳离子仅指fe2 2 非金属性强弱的判断依据 非金属元素的单质与氢气化合生成气态氢化物的反应越容易进行 则其非金属性越强 非金属元素气态氢化物的稳定性越强 则元素的非金属性越强 元素的最高价氧化物的水化物的酸性越强 则其非金属性越强 非金属元素的单质与盐在水溶液中进行置换反应 若a置换出b 并且a体现出氧化性 则a的非金属性强于b 非金属阴离子的还原性越强 则其单质的氧化性越弱 二 微粒半径大小的比较同周期元素 同主族元素的原子半径 随核电荷数的增加而呈现规律性的变化 如 1 分析总结上表中各元素原子半径的变化规律 比较碳元素和氟元素 氧元素和硫元素的原子半径大小 提示 同主族元素随电子层数增加 原子半径由小到大 同周期元素随核电荷数递增 原子半径由大到小 c和f是同周期元素 同周期元素从左到右原子半径逐渐减小 故碳原子半径大于氟 o和s为同主族元素 同主族元素从上到下原子半径逐渐增大 所以硫原子半径大于氧 2 如何比较既不同周期也不同主族元素的原子半径大小 以si ca为例说明 提示 mg si处于同一周期 mg的核电荷数小于si的核电荷数 故mg的原子半径大于si的原子半径 mg ca处于同一主族 原子半径r ca r mg 故ca的原子半径大于si的原子半径 即r ca r si 3 如何比较电子层结构相同的微粒的半径大小 以o2 f na mg2 al3 为例说明 提示 电子层结构相同时 核外电子数必定相等 其微粒半径随核电荷数的增加而减小 故离子半径 o2 f na mg2 al3 4 同种元素形成的不同微粒的半径大小如何判断 提示 同种元素形成的微粒电子数越多 半径越大 如fe3 fe2 fe h h h cl cl 探究提升 规律方法 判断微粒半径大小的方法1 对于不同的原子 比较半径大小的方法为 1 电子层数相同时 随原子序数递增 原子半径减小 例如 rna rmg ral 2 最外层电子数相同时 随电子层数递增 原子半径增大 例如 rli rna rk 2 对于不同的粒子 比较半径大小的方法为 1 对于同种元素的离子 阴离子半径大于原子半径 原子半径大于阳离子半径 低价阳离子半径大于高价阳离子半径 例如 2 对于电子层结构相同的离子 核电荷数越大 半径越小 例如 3 对于带相同电荷的离子 电子层越多 半径越大 例如 4 对于所带电荷 电子层数均不同的离子 可选一种离子参照比较 例如 比较可选为参照 可知 误区警示 比较微粒半径大小时需注意的两个误区1 误认为原子的电子层数越多 原子半径越大 同主族元素 原子的电子层数越多 原子半径越大 不同主族时不一定 如原子半径li cl 2 误认为核电荷数越多 半径越小 微粒半径与核电荷数和电子层结构有关 若忽略电子层数和电子层结构 只依据核电荷数分析 得不出正确结论 双选 下列微粒半径大小比较正确的是 a na cl na al3 c na mg al sd na k rb cs 解析 选b d a项 4种离子核外电子数相同 随着核电荷数增多 离子半径依次减小 即al3 cl na al3 变式训练 x和y两元素的阳离子具有相同的电子层结构 x元素的阳离子半径大于y元素的阳离子半径 z和y两元素的原子核外电子层数相同 z元素的原子半径小于y元素的原子半径 x y z三种元素原子序数的关系是 a x y zb y x zc z x yd z y x 解析 选d 对于电子层结构相同的离子 核电荷数越大 半径越小 现x元素的阳离子半径大于y元素的阳离子半径 故核电荷数应是y x z和y的电子层数相同 则它们在同一周期 随着核电荷数的递增 原子半径逐渐减小 现z的原子半径小于y的原子半径 则核电荷数z y 综合以上关系得原子序数 z y x 本题正确答案为d 1 下列说法中正确的是 a 元素性质的周期性变化决定原子序数的变化b 元素性质的周期性变化决定原子质量的变化c 元素原子结构的周期性变化决定元素性质的周期性变化d 元素的所有性质都是随着原子序数的递增而呈现周期性变化 解析 选c 结构决定性质 正是由于原子结构发生了变化 才引起了元素性质的周期性变化 这里的元素性质是指原子半径 元素的金属性和非金属性等 而并非所有性质 如密度 熔沸点 光泽 延展性 导电性 导热性等 2 2013 泰州高一检测 以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是 a 第 a族元素铯有两种同位素 137cs比133cs多4个质子b 多电子原子中 在离核较近的区域内运动的电子能量较高c 若m 和r2 的核外电子层结构相同 则原子序数 r md p s cl得电子能力和最高价氧化物对应水化物的酸性均依次增强 解析 选d 137cs与133cs为同位素 质子数相同 中子数前者比后者多4个 a错 多电子原子中 能量较低的电子在离核较近的区域内运动 而能量较高的电子在离核较远的区域运动 b错 m 和r2 的核外电子层结构相同 即核外电子数相等 则m的核电荷数大于r c错 p s cl为同周期元素 其非金属性p s cl 非金属性越强 得电子能力和最高价氧化物对应水化物的酸性越强 d正确 3 2013 合肥高一检测 下列对有关元素的叙述能说明该元素一定是主族元素的是 a 原子核外m层有8个电子的元素b 原子核外l层比m层多一个电子的元素c 最高价为 7价的元素d 原子最外层电子数为2的元素 解析 选b a项不能确定m层为最外层或次外层 不一定是主族元素 b项原子核外l层比m层多一个电子 则该元素为氯元素 属于第 a族元素 c项最高价为 7价的元素 可能为第 a族元素cl br等 也可能为mn 如kmno4中mn表现 7价 但mn为副族元素 d项原子最外层电子数为2的元素如he mg fe等 不一定为主族元素 4 2013 淮阴高一检测 已知x y元素同周期 且非金属性x y 下列说法正确的是 a 最高价含氧酸的酸性 x对应的酸性弱于y对应的酸性b 在同一周期中x位于y的左边c y的气态氢化物的稳定性大于x的气态氢化物的稳定性d x与y形成的化合物中 x显负价 y显正价 解析 选d 同周期元素随核电荷数的递增 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 非金属性x y 则原子序数x y 即x位于y的右边 b错 最高价含氧酸的酸性x对应的酸性强于y对应的酸性 x对应的气态氢化物的稳定性大于y的气态氢化物 c错 x的非金属性强 得电子能力强 则x与y形成的化合物中 x显负价 y显正价 d正确 5 双选 根据下表中几种短周期元素的相关信息分析 下列判断正确的是 a 氢化物的还原性 d eb 单质与稀盐酸反应的速率 b ac b3 与c2 的核外电子数相等d a b d对应最高价氧化物的水化物两两之间可以发生反应 解析 选a d 根据表中数据可知a为na b为al c为be d为s e为o h2s易被氧化 其还原性比h2o强 a正