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 元素周期律附答案.docx

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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附答案

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（　　）

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（　　）

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（　　）

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（　　）

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。

（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。