第二节元素周期律

1、1-2 1-2 元素周期律元素周期律 第一课时第一课时 原子核外电子排布原子核外电子排布第一章第一章 物质结构物质结构 元素周期律元素周期律【复习复习】：】：原子原子核外电子：核外电子：原子核原子核每个电子带一个单位负电荷每个电子带一个单位负电荷质子：质子：中子：中子：每个质子带一个单位正电荷每个质子带一个单位正电荷 不显电性不显电性(有的原子有，有的没有有的原子有，有的没有)【思考思考】：】： 原子核体积很小，但这极小的原子核却集中了原子核体积很小，但这极小的原子核却集中了99.96以上原子的质量。我们一般认为原子核是不动的。以上原子的质量。我们一般认为原子核是不动的。电子在原子内有电子在原

2、子内有”广阔广阔”的运的运动空间。在这动空间。在这”广阔广阔”的运动的运动空间里，核外电子是怎么样运空间里，核外电子是怎么样运动的呢？动的呢？ 在含有多个电子的原子里，电子分别在在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同能量不同的区域的区域内运动，我们把不同的区域简化为不连续的内运动，我们把不同的区域简化为不连续的壳壳层层，也称做，也称做电子层电子层。电子层电子层(n)123 4 5 6 7字母表示字母表示 能量能量K L M N O P Q低低高高电子层序数电子层序数(n)是决定电子能量高是决定电子能量高低的主要因素，低的主要因素，n越小，能量越低越小，能量越低,电子运动区域离核越近电子运动

3、区域离核越近；n越大，越大，能量越高，电子运动区域离核越能量越高，电子运动区域离核越远远,分区域运动分区域运动也叫也叫分层排布分层排布.既然电子在原子核外是分层排布的，既然电子在原子核外是分层排布的，能量较低的电子在内层，能量高的能量较低的电子在内层，能量高的电子在外层，那么每层分别能排多电子在外层，那么每层分别能排多少个电子呢？少个电子呢？2.2.核外电子总是尽先核外电子总是尽先依能量逐步升高从内依能量逐步升高从内层排起层排起,即即:排满排满K层排层排L层，排满层，排满L层排层排M层。层。 每个电子层每个电子层最多最多可容纳可容纳2n2个电子个电子(n表表示电子层序数示电子层序数)最外层可容

4、纳的电子数不能超过最外层可容纳的电子数不能超过8个（个（K层是最外层时，最多不超过层是最外层时，最多不超过2个个），次外层），次外层不能超过不能超过18个个电子层电子层(n)1234567字母表示字母表示容纳电子数容纳电子数KLMNOPQ281832507298怎样用化学用语直观的来表示核外怎样用化学用语直观的来表示核外电子的排布？电子的排布？3.3.原子（或离子）电子排布的表示方法原子（或离子）电子排布的表示方法结构示意图结构示意图粒子符号粒子符号原子核原子核核内质子数或核电荷数核内质子数或核电荷数电子层电子层各层上的电子数各层上的电子数1 1）结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图）

5、结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图2 2）与短周期稀有气体原子核外）与短周期稀有气体原子核外电子排布相同电子排布相同的离子的离子3 3）核外有）核外有1010个（个（1818个）个）电子的粒子电子的粒子 （参考创新设计（参考创新设计P P1414）2.A2.A原子原子L L层上的电子数等于次外层上的电子数层上的电子数等于次外层上的电子数也等于电子层数，也等于电子层数，A A是是 （填元素符号（填元素符号 ）。3.B3.B原子核外原子核外M M层电子数是层电子数是L L层电子数的层电子数的1/2,1/2,则则B B是是 。 （填元素符号（填元素符号 ） 4.C4.C原子的最外层电子数是

6、次外层电子数的原子的最外层电子数是次外层电子数的1.51.5倍。则倍。则C C是是 。 （填元素名称（填元素名称 ） 5.D5.D原子的次外层电子数是最外层电子数的原子的次外层电子数是最外层电子数的1/41/4。则则D D是是 。（填元素名称（填元素名称 ） BeSi硼硼氖氖练习练习1、判断下列示意图是否正确？为什么？、判断下列示意图是否正确？为什么？3 3、短周期元素中，、短周期元素中，A A元素原子最外层电子数是次外层电子元素原子最外层电子数是次外层电子数的数的2 2倍；倍；B B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3 3倍；倍；C C元素原子元素原

7、子M M层电子数等于其层电子数等于其L L层电子数的一半；层电子数的一半；D D元素原子元素原子最外层有最外层有1 1个电子，个电子，D D的阳离子与的阳离子与B B的阴离子电子层结构相同，的阴离子电子层结构相同，则则4 4种元素原子序数关系中正确的是种元素原子序数关系中正确的是( () )A ACDBA BCDBA BDBAC DBAC C CADCB DADCB DBACDBACDA4 4、短周期的三种元素分别为、短周期的三种元素分别为X X、Y Y和和Z Z，已知，已知X X元素的原子元素的原子最外层只有一个电子，最外层只有一个电子，Y Y元素原子的元素原子的M M电子层上的电子数是电子

8、层上的电子数是它的它的K K层和层和L L层电子总数的一半，层电子总数的一半，Z Z元素原子的元素原子的L L电子层上电电子层上电子数比子数比Y Y元素原子的元素原子的L L电子层上的电子数少电子层上的电子数少2 2个，则这三种元个，则这三种元素所组成的化合物的化学式不可能是素所组成的化合物的化学式不可能是( () )A AX X2 2YZYZ4 4 B BXYZXYZ3 3 C CX X3 3YZYZ4 4 D DX X4 4Y Y2 2Z Z7 7A A 二、二、1.1.原子序数原子序数 电子层数电子层数 最外层电子数最外层电子数 达到稳定结构时达到稳定结构时的最外层电子数的最外层电子数

9、12 310 1118 123128821818随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现现由由1个逐渐增加到个逐渐增加到8个个,由不饱和逐渐到饱和的周期性由不饱和逐渐到饱和的周期性变化。变化。【结论结论】：】：( (一一) )2.2.原子序数原子序数 最高或最低化合价的变化最高或最低化合价的变化 12 310 1118 +1+10 0+1+1+5+5-4-4-1-10 0+1+1+7+7-4-4-1-10 0【结论结论】：】：随着原子序数的递增，元素化合价呈现随着原子序数的递增，元素化合价呈现由低逐渐升高由低逐渐升高的周期性变化。的周期性变

10、化。常见元素化合价的一般规律常见元素化合价的一般规律120号元素中，除了号元素中，除了O、F外，外， 最高正价最高正价=最外层电子数；最外层电子数； 最低负价与最高正价的关系为：最低负价与最高正价的关系为： 最高正价最高正价 + 最低负价最低负价= 8(氢元素为氢元素为2)金属元素无负价（除零价外，在化学反应中只显正价）；金属元素无负价（除零价外，在化学反应中只显正价）；既有正价又有负价的元素一定是非金属元素；既有正价又有负价的元素一定是非金属元素；氟元素无正价，氧元素无最高正价氟元素无正价，氧元素无最高正价 。例题例题某元素的气态氢化物的化学式为某元素的气态氢化物的化学式为H2R，则此元素，

11、则此元素最高价氧化物对应的水化物的化学式可能为最高价氧化物对应的水化物的化学式可能为 （ ） A.H2RO3 B.H2RO4 C.HRO3 D.H3RO4B3.3.元素元素HHe原子原子半径半径0.037nm-元素元素LiBeBCNOFNe原子原子半径半径0.152nm0.089nm0.082nm0.077nm0.075nm0.074nm0.071nm-元素元素NaMgAlSiPSClAr原子原子半径半径0.186nm0.160nm0.143nm0.117nm0.110nm0.102nm0.099nm- 随着原子序数的递增，元素的原子半径呈随着原子序数的递增，元素的原子半径呈由大到小的周期性变

12、化由大到小的周期性变化。【结论结论】：】：【原子半径的变化规律原子半径的变化规律】（不考虑稀有不考虑稀有气体元素）气体元素）1 2 3121818大大小小+1 0+1 +5 - 4 - 1 0大大小小+1 +7 - 4 - 1 0越小越小越大越大同周期同周期原子，看核电荷数，原子，看核电荷数，核电荷数越多核电荷数越多,则则半径半径单核微粒半径大小比较规律单核微粒半径大小比较规律同主族同主族的原子或离子的原子或离子, ,看电子层数看电子层数 电子层电子层数越多，则半径数越多，则半径一般情况下一般情况下(稀有气体除外稀有气体除外):如 Li Na K Rb CsI- Br- Cl- F-如 Na

13、Mg Al F O N C +3Li+11Na+11Na+12Mg四同四看：四同四看：(4)(4)电子层结构相同电子层结构相同的粒子的粒子, ,看核电荷数看核电荷数核电荷数核电荷数越大，越大，一般说来一般说来离子半径离子半径越小。越小。 如如 F F- - NaNa+ + MgMg2+ 2+ AlAl3+3+；S S2-2-ClCl- -K K+ + CaCa2+2+(3)(3)同种元素同种元素的原子与离子的原子与离子比较：比较：+17ClCl-+17如：如：Cl_Cl- H+ H H- r(K) B. r(Mg2+) r(Na+) r(F-)C.r(Na+) r(Mg2+) r(Al3+)

14、D.r(Cl -) r(F-) r(F)2、下列半径最大的微粒是、下列半径最大的微粒是 （ ） A. F- B. Mg2+ C. Cl- D. Ca2+3、A和和B是短周期的元素，它们的离子是短周期的元素，它们的离子A2+和和B3+具有相具有相同的核外电子层结构，下列说法正确的是同的核外电子层结构，下列说法正确的是 （ ） A. 原子半径原子半径:AB B. 原子序数原子序数:AB C. 离子半径离子半径:A2+B3+ D. 质量数质量数:ABABCAC金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐增强非金属性逐渐增强AtAtPoPoTeTeSbSbAsAsGeGeSiSiAlAlB B最强最强最强

15、最强 周期表中主族元素金属性、非金属周期表中主族元素金属性、非金属性的变化规律性的变化规律判判断断依依据据金属性金属性非金属性非金属性金属单质与金属单质与水或酸水或酸反应置换出反应置换出H H2 2的难易的难易金属最金属最高价氧化物对应水化物高价氧化物对应水化物碱性强弱碱性强弱非金属单质与非金属单质与H H2 2化合的难易化合的难易及及气态氢气态氢化物的稳定性化物的稳定性最高价氧化物对应的水化物最高价氧化物对应的水化物（最高价（最高价含氧酸）的酸性强弱含氧酸）的酸性强弱二、元素金属性和非金属性的二、元素金属性和非金属性的周期性周期性变化变化例：例：11-1711-17号元素金属性与非金属性的变

16、化情况号元素金属性与非金属性的变化情况Na Mg Al Si P S Cl金属元素金属元素非金属元素非金属元素结构特点结构特点电子层数：电子层数：核电荷数：核电荷数：原子半径：原子半径：最外层电子数：最外层电子数：相同相同少少 多多大大 小小少少 多多核对最外层电子引力递增核对最外层电子引力递增失电子能力：失电子能力：得电子能力：得电子能力：强强 弱弱弱弱 强强电子层数相同的元素，随着核电荷数的增加，电子层数相同的元素，随着核电荷数的增加，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。？猜想猜想科学探究科学探究2：元素的性质与其在周期表中位置的元素的性质与其在周期表中位置

17、的关系。关系。实验实验1：镁与水的反应：镁与水的反应现现 象象方程式方程式未加热时反应缓慢，加热迅速反应，未加热时反应缓慢，加热迅速反应，放出氢气，加入酚酞溶液，变红色放出氢气，加入酚酞溶液，变红色Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2实验实验2：镁和铝与盐酸的反应：镁和铝与盐酸的反应MgAl现现 象象剧烈反应生成气体剧烈反应生成气体较迅速反应生成气体较迅速反应生成气体方程式方程式Mg+2HCl=MgCl2+H22Al+6HCl=2AlCl3+3H2 强碱强碱 中强碱中强碱 两性氢氧化物两性氢氧化物 SiPSCl H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 SiO2 P2O5 SO3 Cl

18、2O7 根据实验，可得出第三周期元素金属性、根据实验，可得出第三周期元素金属性、非金属性的递变规律非金属性的递变规律: Na Mg Al Si P S Cl 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 对其他周期元素性质进行研究对其他周期元素性质进行研究,也可也可以得到类似的结论。以得到类似的结论。 元素的性质随着元素的性质随着原子序数原子序数的递增的递增而呈周期性的变化。而呈周期性的变化。元素周期律：元素周期律： 这里的性质包括这里的性质包括金属性、非金属性、气态氢化物金属性、非金属性、气态氢化物的稳定性、最高价氧化物对应的水化物的酸碱性的稳定性、最高价氧化物对应的水化

19、物的酸碱性等等1.下列递变情况不正确的是：下列递变情况不正确的是：A. Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单质的还最外层电子数依次增多，其单质的还原性依次减弱原性依次减弱B. P、S、Cl最高正价依次升高，对应气态氢化物稳最高正价依次升高，对应气态氢化物稳定性增强定性增强C. C、N、O原子半径依次增大原子半径依次增大D. Na、K、Rb氧化物的水化物碱性依次增强氧化物的水化物碱性依次增强C 练习练习2、X、Y、Z为三种原子序数相连的元素，最高价氧化物为三种原子序数相连的元素，最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱是：对应水化物的酸性相对强弱是：HXO4H2YO4H3ZO4，则下列说法正确

20、的是则下列说法正确的是( )A.气态氢化物的稳定性：气态氢化物的稳定性：HXH2YZH3B.非金属性：非金属性：YXZ C.原子半径：原子半径：XYZD.原子最外电子层上电子数的关系：原子最外电子层上电子数的关系：Y=(X+Z)/2AD随着原子序数的递增随着原子序数的递增1.元素原子的核外电子排布元素原子的核外电子排布,原子半径原子半径,元素化合价均元素化合价均呈现周期性变化呈现周期性变化2.元素的化学性质呈现周期性变化元素的化学性质呈现周期性变化 元素的性质随着元素原子序数的递增而呈现元素的性质随着元素原子序数的递增而呈现周期性的变化周期性的变化 元素性质的周期性变化原因元素性质的周期性变化

21、原因:是元素原子的结构周是元素原子的结构周期性变化。期性变化。元素周期律元素周期律实质：实质：元素性质的周期性变化是元素原子核外电元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果。子排布的周期性变化的必然结果。原子结构的周期性变化原子结构的周期性变化决定决定元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化反映反映 族族A A A A A AA 0最外层电子数最外层电子数最高正价最高正价最高价氧化物最高价氧化物最高价氧化物最高价氧化物对应的水化物对应的水化物 最低负价最低负价 气气 态态 氢化物氢化物金属性金属性非金属性非金属性递变递变1 2 3 4 5 6 7 8+1 +2 +3+4+

22、5+6+70R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7碱性减弱碱性减弱 酸性增强酸性增强 RH4 RH3 H2R HR稳定性增强稳定性增强金属性减弱金属性减弱 非金属性增强非金属性增强ROH R(OH)2 R(OH)3 H4RO4 H3RO4 H2RO4 HRO4H3RO3H2RO3HRO3 - 4 -3 -2 -1第三周期元素性质递变规律第三周期元素性质递变规律原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次减小原子半径依次增大原子半径依次增大原子半径依次增大原子半径依次增大失电子能力依次增强电子能力依次增强失电子能力依次增强失电子能力依次增强非金属性依次增强非金

23、属性依次增强得电子能力依次增强得电子能力依次增强得电子能力依次增强得电子能力依次增强非金属性依次增强非金属性依次增强金属性依次增强金属性依次增强金属性依次增强金属性依次增强HLiBeBCNOFNaMgAlSiPSClKCaGaGeAsSeBrRbSrInSnSbTeICsBaTlPbBiPoAt原子序数原子序数= 核电荷数核电荷数周期数周期数= 电子层数电子层数主族序数主族序数=最外层电子数最外层电子数同位素化学性质相同同位素化学性质相同 相似性相似性 递变性递变性(从上至下从上至下,金属性增强金属性增强,非金属性减弱非金属性减弱)同周期同周期同主族同主族递变性递变性(从左到右从左到右,金属性

24、减弱金属性减弱,非金属性增强非金属性增强)电子层数电子层数 最外层电子数最外层电子数金属性、非金属金属性、非金属性强弱性强弱(主族主族)最外层电子数最外层电子数 = 最高正价数最高正价数8 最外层电子数最外层电子数= 最低负价数最低负价数原子结构原子结构表中位置表中位置元素性质元素性质原子结构原子结构决定决定元素在周期表元素在周期表中的位置中的位置和和性质。元素在周性质。元素在周期表中的位置，反映了元素期表中的位置，反映了元素的的原子结构原子结构和和元素的性质。元素的性质。1、F 没有正价，没有正价，O 通常不显示正价；通常不显示正价；2、金属元素只有正化合价而无负价。、金属元素只有正化合价而

25、无负价。 3.3.元素周期表和元素周期律的应用元素周期表和元素周期律的应用元素周期律是自然科学的基本规律，也是无机化学的基元素周期律是自然科学的基本规律，也是无机化学的基础。础。元素周期表则是元素周期律的具体表现形式元素周期表则是元素周期律的具体表现形式。 过去，门捷列夫曾用元素周期律来预言未知元素并获得过去，门捷列夫曾用元素周期律来预言未知元素并获得了证实。此后，人们在元素周期律和周期表的指导下，了证实。此后，人们在元素周期律和周期表的指导下，对元素的性质进行了系统的研究，并为新元素的发现及对元素的性质进行了系统的研究，并为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。预测它们的原子结构

26、和性质提供了线索。 （1 1）在自然科学方面：在自然科学方面： 周期表为发展物质结构理论提供了客观依据。原子的电周期表为发展物质结构理论提供了客观依据。原子的电子层结构与元素周期表有密切关系，周期表为发展过渡子层结构与元素周期表有密切关系，周期表为发展过渡元素结构、镧系和锕系结构理论，甚至为指导新元素的元素结构、镧系和锕系结构理论，甚至为指导新元素的合成，预测新元素的结构和性质都提供了线索。元素周合成，预测新元素的结构和性质都提供了线索。元素周期律和周期表在自然科学的许多部门，都是重要工具。期律和周期表在自然科学的许多部门，都是重要工具。（2 2）在生产上的某些应用：在生产上的某些应用： 由于

27、在周期表中位置靠近的元素性质相似，这就启发由于在周期表中位置靠近的元素性质相似，这就启发人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。 农药多数是含农药多数是含ClCl、P P、S S、N N、AsAs等元素的化合物等元素的化合物。 半导体材料都是周期表里金属与非金属接界处的元半导体材料都是周期表里金属与非金属接界处的元素，如素，如GeGe、SiSi、GaGa、SeSe等等。 催化剂的选择催化剂的选择：人们在长期的生产实践中，已发现：人们在长期的生产实践中，已发现过渡元素过渡元素对许多化学反应有良好的催化性能。目前人对许多化学反应有良好的催化性能。目前人们已能

28、用铁、镍熔剂作催化剂，使石墨在高温和高压们已能用铁、镍熔剂作催化剂，使石墨在高温和高压下转化为金刚石；石油化工方面，如石油的催化裂化、下转化为金刚石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反应，广泛采用过渡元素作催化剂重整等反应，广泛采用过渡元素作催化剂 耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取：在周期表耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取：在周期表里从里从BB到到BB的过渡元素，如钛、钽、钼、钨、铬，的过渡元素，如钛、钽、钼、钨、铬，具有耐高温、耐腐蚀等特点。具有耐高温、耐腐蚀等特点。1 1、用、用A A表示质子数，表示质子数，B B 中子数，中子数，C C 核外电子数，核外电子数， D D 最外层

29、电子数，最外层电子数，E E 电子层数电子层数 。填写下列各空：。填写下列各空： 原子原子( (核素核素) )种类由种类由_决定决定 元素种类由元素种类由_决定决定 元素同位素由元素同位素由 _决定决定 元素在周期表中的位置由元素在周期表中的位置由_决定决定(5) (5) 元素主要化合价由元素主要化合价由_决定决定(6) (6) 元素的化学性质主要由元素的化学性质主要由_决定决定A BA BA AB BD ED ED DD D【练习练习】：】：2. 2. 某元素某元素X X的原子序数为的原子序数为5252，下列叙述正确的是，下列叙述正确的是A.XA.X的主要化合价是的主要化合价是-2-2、+4+4、+6+6B.XB.X可以形成稳定的气态氢化物可以形成稳定的气态氢化物C.XC.X最高价氧化物对应水化物的酸性比最高价氧化物对应水化物的酸性比HBrOHBrO4 4的酸性强的酸性强D.XD.X原子的还原性比碘原子强原子的还原性比碘原子强AD AD 3. X3. X、Y Y是元素周期表中是元素周期表中 A A族中的两种元素族中的两种元素, ,下列叙下列叙述中能说明述中能说明X X的非金属比的非金属比Y Y强的是强的是 （ ）A.XA.X原子的