高中化学人教版必修2学案第1章 第2节 课时1 原子核外电子的排布 元素周期律.docx
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高中化学人教版必修2学案第1章第2节课时1原子核外电子的排布元素周期律
第二节 元素周期律
课时1 原子核外电子的排布 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,了解核外电子分层排布规律及其表示方法。
2.了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化。
(重点)3.理解元素周期律的内容和实质。
(难点)
[自主预习·探新知]
1.原子核外电子的排布规律
(1)电子层:
①概念:
原子核外电子运动的不同区域。
②表示及特点。
电子层n
1
2
3
4
5
6
7
表示符号
K
L
M
N
O
P
Q
能量高低
由低到高
离核远近
由近到远
(2)电子分层排布:
①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。
②原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
③原子最外层电子数不能超过8(K层为最外层时不能超过2),次外层电子数不能超过18。
2.元素周期律
(1)原子核外电子的周期性变化
①第一周期最外层电子数由1→2。
②第二周期最外层电子数由1→8。
③第三周期最外层电子数由1→8。
结论:
随着原子序数的递增,元素原子的电子层排布呈现周期性变化。
(2)原子半径的周期性变化
同周期从左到右原子半径逐渐减小。
结论:
随着原子序数的递增,元素原子半径呈现由大到小的周期性变化。
(3)元素化合价的周期性变化
随着原子序数的递增,元素的化合价呈周期性变化[每周期:
最高正价:
+1→+7(第二周期为+5),负价:
-4→-1→0]。
注意:
O无最高正价,F无正价。
(4)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变化。
②实质:
元素性质的周期性变化是核外电子排布呈周期性变化的必然结果。
[基础自测]
1.判断对错(对的打“√”,错的打“×”)。
(1)核外电子的能量不同,能量高的在离核近的区域运动( )
(2)K的M层可以排9个电子( )
(3)每一周期的最外层电子均是由1个至8个电子( )
(4)每一周期的化合价从左到右均是由+1价至+7价递增( )
(5)同周期从ⅠA至ⅦA的原子半径依次减小( )
【答案】
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√
2.在第三周期元素中,除稀有气体元素外:
(1)原子半径最小的元素是________(填元素符号)。
(2)元素化合价最高的是________,其相应的氧化物的化学式为________________。
(3)元素化合价最低的是________,其相应氢化物的化学式为________________。
【答案】
(1)Cl
(2)Cl Cl2O7 (3)Si SiH4
[合作探究·攻重难]
核外电子排布规律及表示方法
[问题思考]
(1)核电荷数1~20的元素的核外电子排布特点
①原子最外层有1个电子的元素:
________。
②原子最外层有2个电子的元素:
__________。
③原子最外层电子数等于次外层电子数的元素:
________。
④原子最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:
________;最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:
________;最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:
________。
⑤原子电子层数与最外层电子数相等的元素:
________。
⑥原子电子总数为最外层电子数2倍的元素:
________。
⑦原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:
_____________。
⑧原子内层电子数是最外层电子数2倍的元素:
________。
【提示】 ①H、Li、Na、K ②Be、Mg、He、Ca ③Be、Ar ④C O Ne ⑤H、Be、Al ⑥Be ⑦Li、Si ⑧Li、P
(2)钾的原子结构示意图若画为
,它违背了核外电子排布的哪条规律?
试画出正确的钾的原子结构示意图。
【提示】 违背了最外层电子数不能超过8个的规律;
。
(3)举例说明10e-原子、分子和离子。
【提示】 原子:
Ne;分子:
CH4、NH3、H2O、HF;离子:
O2-、F-、N3-、Na+、Mg2+、Al3+
(1)原子核外电子排布规律的“四最”
①“一个最低”——能量最低原理:
核外电子总是尽可能地先排布在能量最低的电子层。
②“三个最多”——各电子层的电子排布规律:
a.各电子层最多容纳的电子数是2n2个。
b.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)。
c.次外层电子数最多是18个。
【注意】 a.以上规律相互联系,不能孤立地去理解,如M层不是最外层时,其容纳的电子数最多为18,当其为最外层时,其容纳的电子数最多不超过8。
b.原子最外层电子数为8(He为2个)时为稳定结构,当最外层电子不满8个(或2个)时为不稳定结构,不稳定结构在一定条件下可以变为稳定结构。
(2)原子或离子结构示意图
(3)常见10电子、18电子的粒子
①核外有10个电子的粒子:
a.分子:
CH4、NH3、H2O、HF、Ne;
b.阳离子:
Na+、Mg2+、Al3+、NH、H3O+;
c.阴离子:
N3-、O2-、F-、OH-、NH。
②核外有18个电子的粒子:
a.分子:
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等;
b.阳离子:
K+、Ca2+;
c.阴离子:
P3-、S2-、HS-、Cl-。
[对点训练]
1.X和Y属短周期元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半,Y位于X的前一周期,且最外层只有一个电子,下列的说法正确的是( )
A.X可能是第二周期非金属元素
B.X可能是第三周期金属元素
C.Y可能与X同主族
D.Y一定是金属元素
C [X可能是Li或Si,Y为H或Li。
]
2.根据下列微粒结构示意图的共同特征,可把
、
、
三种微粒归为一类,下列微粒可以归为此类的是( )
【导学号:
43722034】
C [题中三种微粒代表的为阳离子,
为Mg2+。
]
3.A+、B+、C-、D、E五种粒子(分子或离子),它们都分别含有10个电子,已知它们有如下转化关系:
①A++C-D+E↑;
②B++C-―→2D。
(1)写出①的离子方程式:
____________________________________,
写出②的离子方程式:
________________________________________。
(2)除D、E外,请再写出两种含10个电子的分子:
____________。
(3)除A+、B+外,请再写出两种含10个电子的阳离子:
________。
【解析】 先列出常见的10电子粒子,对照分析找出其转化关系。
(1)分子:
Ne、HF、H2O、NH3、CH4;
(2)阳离子:
Na+、Mg2+、Al3+、NH、H3O+;
(3)阴离子:
F-、O2-、N3-、OH-、NH。
其中发生信息模式的反应分别为OH-+NHNH3↑+H2O,OH-+H3O+===2H2O,故A+为NH,B+为H3O+,C-为OH-,D为H2O,E为NH3。
【答案】
(1)NH+OH-NH3↑+H2O
H3O++OH-===2H2O
(2)Ne、CH4(合理即可)
(3)Na+、Mg2+(合理即可)
同周期元素性质的周期性变化
[问题思考]
以第三周期元素为例思考下列问题
(1)Na、Mg、Al金属性强弱的比较
①依据
a.Na、Mg、Al置换出水(或酸)中的氢时,由易到难的顺序为________。
b.Na、Mg、Al的最高价氧化物的水化物的碱性由强到弱的顺序为__________________。
②结论:
钠、镁、铝三种元素的金属性由强到弱的顺序为________。
【提示】 ①Na、Mg、Al NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3 ②Na>Mg>Al
(2)Si、P、S、Cl非金属性强弱的比较
①依据
a.Si、P、S、Cl的单质与H2化合时条件由易到难的顺序为________。
b.Si、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____________________。
②结论:
Si、P、S、Cl的非金属性由强到弱的顺序为________。
【提示】 ①Cl、S、P、Si HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3 ②Cl>S>P>Si
(3)同周期元素性质递变规律
【提示】 减弱 增强
(1)同周期、同主族元素原子结构及元素两种性质的递变规律
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,失电子能力减弱,而得电子能力增强,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。
(2)元素单质或化合物的递变性质
项目
同周期
(从左至右)
同主族
(从上到下)
金属单质与水或酸
置换出H2的难易
易→难
难→易
最高价氧化物对应水化物
酸性
逐渐增强
逐渐减弱
碱性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属气态氢化物
形成难易
难→易
易→难
稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
还原性
逐渐减弱
逐渐增强
离子
阳离子氧化性
逐渐增强
逐渐减弱
阴离子还原性
逐渐减弱
逐渐增强
[对点训练]
4.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<戊
B.金属性:
甲>丙
C.最高价氢氧化物碱性:
丙>丁>戊
D.最外层电子数:
甲>乙
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,故对应最高价氢氧化物的碱性也是减弱的,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。
]
5.已知同周期X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4>H2YO4>H3XO4,下列判断正确的是( )
【导学号:
43722035】
A.原子半径按X、Y、Z的顺序逐渐减小
B.单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱
C.三种元素阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序增强
D.气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱
A [同周期X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4>H2YO4>H3XO4,知X、Y、Z的原子序数为X同周期元素从左到右单质的氧化性逐渐增强,阴离子的还原性逐渐减弱,原子半径逐渐减小,气态氢化物的稳定性逐渐增强。
]
原子或离子半径的大小比较
[问题思考]
请比较下列各组粒子半径大小
(1)C、N、O、Na、Si
【提示】 Na>Si>C>N>O
(2)①Cl、Cl- ②Na、Na+
【提示】 ①Cl<Cl- ②Na>Na+
(3)O2-、F-、Na+、Al3+、S2-
【提示】 S2->O2->F->Na+>Al3+
粒子半径大小比较的三个角度
(1)位置法:
周期表中“左>右,下>上”。
(2)同元素的不同粒子,电子越多,半径越大,如Fe>Fe2+>Fe3+,Cl<Cl-。
(3)同电子数的不同离子,核电荷数越大,半径越小,如O2->F->Na+>Mg2+。
【注意】 所带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。
例:
比较r(Mg2+)与r(K+)可选r(Na+)为参照,可知r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+)。
[对点训练]
6.下列各组粒子,按半径由大到小顺序排列正确的是( )
A.Mg、Ca、K、NaB.S2-、Cl-、K+、Na+
C.Br-、Br、Cl、SD.Na+、Al3+、Cl-、F-
B [K、Ca比Na、Mg多1个电子层,故有r(K)>r(Ca)>r(Na)>r(Mg),A错;S2-、Cl-、K+三离子核外电子排布相同,核电荷数越小,离子半径越大,又因K+比Na+多1个电子层,故有r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Na+),B正确;Br-比Br多1个电子,半径大,Br比Cl多1个电子层,故r(Br-)>r(Br)>r(Cl),但r(Cl)<r(S),C错;Na+、Al3+、F-核外电子排布相同,核电荷数越小,离子半径越大,Cl-比F-多1个电子层,故有r(Cl-)>r(F-)>r(Na+)>r(Al3+),D错。
]
7.元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同,且X的离子半径小于负二价硫离子的半径。
X元素为( )
【导学号:
43722036】
A.Al B.P C.Ar D.K
D [铝离子与钙离子的核外电子排布不同,A错误;磷元素形成的离子半径大于负二价硫离子的半径,B错误;氩原子与钙离子的核外电子排布相同,C错误;钾离子与钙离子的核外电子排布相同,且其半径小于负二价硫离子的半径,D正确。
]
[当堂达标·固双基]
1.下列说法中肯定错误的是( )
A.某原子K层上只有一个电子
B.某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C.某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍
D.某离子的核电荷数与最外电子层上的电子数相等
B [K层、L层、M层上最多能容纳的电子数分别为2、8、18。
K层上可排1个电子,也可排2个电子,所以A项有可能;当M层上排有电子时,L层已经排满电子,即排了8个电子,而M层最多可以排18个电子,所以B项错误;符合“某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍”的离子可以是S2-、Cl-、K+、Ca2+等,C项正确;对D项来说,最外电子层上的电子数可为2或8,核电荷数和最外层电子数均为2的只有He,不符合条件,核电荷数和最外层电子数均为8的为O2-,所以D项有可能。
]
2.下列粒子的结构示意图中,错误的是( )
A.②③④⑤ B.①④⑤⑥
C.①②⑤⑥D.①②④⑤
D [①错误,K层最多只能容纳2个电子;②错误,Cl的核电荷数为17;④错误,最外层电子不能超过8个;⑤错误,P原子结构示意图中L层上电子为8个,M层上电子为5个。
]
3.如图为元素周期表中短周期的一部分,四种元素均为非稀有气体元素。
下列关于这四种元素及其化合物的说法中正确的是( )
【导学号:
43722037】
A.原子半径:
W>Z>Y>X
B.气态氢化物的稳定性:
Z>W>X>Y
C.W的最高正化合价与负化合价的绝对值可能相等
D.Z的最高价氧化物的水化物可能为强碱
C [虽然无法确定X、Y、Z、W是什么元素,但根据元素周期律可推知,原子半径:
Z>W>X>Y,气态氢化物的稳定性:
Y>X>W>Z,若W是Si,Si有+4价(SiCl4),有-4价(SiH4),X、Y、Z、W在第ⅢA~ⅦA族区域,Z不可能是强碱。
]
4.已知短周期中两元素A与B的原子序数分别为a、b,且原子半径B>A,则a与b的相对大小关系是( )
A.a一定大于b
B.a一定小于b
C.若元素A、B在同一周期,则a一定大于b
D.若元素A、B不在同一周期,则a一定大于b
C [根据元素周期律可知,若A、B在同一周期,而原子半径B>A,所以原子序数a>b,C正确;若A、B不在同一周期,两种情况都有可能,故A、B、D错误。
]
5.写出1~18号元素中符合下列条件的原子(或离子)的微粒符号,并画出其结构示意图。
【导学号:
43722038】
(1)某元素原子L层上的电子数为K层的3倍:
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
(2)某元素原子L层上的电子数为K层的一半:
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)某元素原子得到2个电子后所形成的电子总数与氩原子的电子总数相同的离子:
____________________________________________________________。
(4)某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数的2倍:
____________________________________________________________。
【解析】
(1)是O。
(2)是Li。
(3)是S2-。
(4)是C。
【答案】
(1)核外电子排布时每一层不一定是2n2,若该层为最外层时不超过8个,若K层为最外层时不超过2个。
(2)金属没有负价,非金属既有正价也有负价(O、F除外)。
(3)比较元素的非金属性,可以通过最高价氧化物对应水化物的酸性比较,而不是氢化物水溶液的酸性,也不是低价氧化物对应水化物的酸性。
如H2SO3>HClO(酸性)。
(4)电子层多的原子半径不一定比电子层少的原子半径大。