《非常学案》必修二第一单元第一课教师版.docx
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《非常学案》必修二第一单元第一课教师版
SJ化学必修2
专题1 微观结构与物质的多样性
第一单元原子核外电子排布与元素周期律
第1课时 原子核外电子的排布 元素周期律
●课标要求
1．了解原子核外电子的排布。
2．能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系。
●课标解读
1．了解核外电子排布规律和表示方法。
2．理解元素周期律和金属性、非金属性的强弱判断。
●教学地位
结构决定性质，原子核外电子排布和元素周期律是研究物质性质的基础，并且在高考题中均有涉及。
●新课导入建议
我们在日常生活中经常会观察到，蜜蜂在某一朵花附近采蜜时，没有确定的飞行路径，一会儿向西、一会儿向东，蜜蜂在一朵花的近处、远处都可能出现，似乎没有什么规律。
但经过仔细观察不难发现：
蜜蜂在花朵附近出现的次数总比在远离花朵的地方出现的次数多。
与此类似，原子核外电子的排布也是有规律的，该规律是怎样的呢？
答案就在本课时的学习中。
●教学流程设计
课 标 解 读
重 点 难 点
1.初步掌握原子核外电子排布规律，会画1～18号元素原子结构示意图。
2.能结合有关数据和实验事实认识元素周期律。
3.了解元素原子核外电子排布、原子半径、元素化合价的周期性变化规律。
1.掌握1～18号元素的原子或离子结构示意图。
（重点）
2.理解元素周期律。
（难点）
3.会比较粒子半径大小。
（重难点）
原子核外电子的排布
1.电子层及其能量高低
电子层（n）
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
2.核外电子排布规律
（1）电子在核外排布时，总是尽量先排在能量最低的电子层里，即先排满K层再排L层等。
（2）每层最多容纳的电子数为2n2（n代表电子层数）个。
（3）最外层电子数不超过8个（第一层为最外层时，电子数不超过2个）。
次外层最多不超过18个。
3．原子核外电子排布的表示——结构示意图
1．同一元素的原子和离子构成有什么差异？
【提示】 核电荷数或质子数相同，核外电子数不相同。
元素周期律
1.原子序数与原子结构的关系
（1）原子序数：
按核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这种编号就叫做原子序数。
（2）原子序数与元素原子结构之间的关系：
原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2．元素周期律
（1）原子最外层电子呈周期性变化
随着元素核电荷数的递增，元素原子最外层电子的排布呈现周期性的变化，除H、He外，最外电子层上的电子数重复出现从1递增到8的变化。
（2）元素原子半径呈现周期性变化
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。
（3）元素化合价呈现周期性变化
随着原子序数的递增，元素的最高化合价重复出现从＋1到＋7（F无正价，O无＋6价），最低化合价从－4到－1的周期性变化（稀有气体元素除外）。
（4）①Na、Mg、Al的金属性逐渐减弱，即随着原子序数的递增，金属性呈现由强到弱的周期性变化。
②Si、P、S、Cl的气态氢化物的稳定性逐渐增强，最高价氧化物的水化物的酸性逐渐增强，非金属性逐渐增强，即随着原子序数的递增，非金属性呈现由弱到强的周期性变化。
（5）元素周期律的内容和实质
①内容：
元素的性质随着元素核电荷数的递增而呈周期性变化的规律。
②实质：
元素周期律是元素原子核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。
2．通过哪些实验可说明Na、Mg、Al的金属性强弱？
【提示】 ①与H2O或酸反应的难易或剧烈程度。
②最高价氧化物的水化物碱性强弱。
【问题导思】
【提示】 K层最多容纳2个电子，最外层不超过8个电子。
②如何判断结构示意图中表示的粒子为阳离子？
【提示】 核电荷数大于核外电子数。
1．1～18号元素原子核外电子排布的特点
（1）最外层电子数为1的原子有H、Li、Na。
（2）最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg。
（3）最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。
（4）最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。
（5）最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。
（6）最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne。
（7）次外层电子数是最外层电子数2倍的原子是Li、Si。
（8）内层电子数是最外层电子数2倍的原子是Li、P。
（9）电子层数跟最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。
（10）电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。
（11）最外层电子数是电子层数2倍的原子是He、C、S。
（12）最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。
2．核外电子分层排布的表示方法及注意事项
（1）原子结构示意图是原子的原子核和电子层结构的表示形式，因此，根据原子结构示意图可以判断相应的元素。
但是，由于原子结构示意图未表明原子核内的中子数（或未表明原子的质量数），所以不能根据原子结构示意图确定元素的同位素。
（2）原子通过得到一定数目的电子形成阴离子，通过失去一定数目的电子形成阳离子，原子核不变。
因此，原子结构示意图可以迁移应用于表示简单离子的结构。
如Cl－和Na＋的结构示意图：
核外电子排布规律可概括为“一低四不超”。
这些规律之间既相互联系，又相互制约，不能孤立片面地理解和应用。
解答此类问题通常用反例法、假设法或特殊值代入法。
A、B、C、D四种元素，它们原子的核电荷数均小于18，且依次递增，A原子核内仅有一个质子，B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等。
A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等，D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍。
（1）试推断它们各是什么元素，写出它们的元素符号：
A________，B________，C________，D________。
（2）画出C原子的原子结构示意图________，D离子的离子结构示意图________。
（3）写出由这四种元素组成一种化合物的化学式________。
【解析】 A原子核内仅有一个质子，则A为氢元素；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍，D为氧元素；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等，则B的核电荷数为6，B为碳元素；B原子的最外层电子数为4，它与H的最外层电子数之和与C的最外层电子数相等，则C原子的最外层电子数为5，C为氮元素。
【答案】
（1）H C N O
（2）
（3）NH4HCO3或（NH4）2CO3
1．某元素的原子核外电子排布中，K电子层和L电子层电子数之和等于M电子层与N电子层电子数之和，则该元素的核电荷数为（ ）
A．30B．20
C．12D．17
【解析】 由题意可知，K、L电子层电子排布已满，即K层上有2个电子，L层上有8个电子，又知K电子层和L电子层电子数之和等于M电子层与N电子层电子数之和，故原子核外电子数为20，该元素核电荷数为20，选项B正确。
【答案】 B
【问题导思】
①H2S和HCl的稳定性哪种物质强？
【提示】 HCl
②H2SO4和HClO4的酸性哪种物质强？
【提示】 HClO4
1．金属性和非金属性的强弱判断
（1）金属性指元素原子失电子的能力，非金属性指元素原子得电子的能力。
（2）规律：
电子层数相同的元素，随着原子序数的递增，金属性减弱，非金属性增强。
（3）判断方法
①金属性强弱的判断方法
a．单质跟水或非氧化性酸置换出氢气的难易程度（或反应的剧烈程度）。
反应越容易，说明其金属性就越强。
b．最高价氧化物的水化物的碱性强弱。
碱性越强，说明其金属性也就越强，反之则越弱。
c．单质与盐溶液的置换反应。
依据氧化还原反应的规律，金属甲能从金属乙的盐溶液里置换出乙，说明甲的金属性比乙的强。
②非金属性强弱的判断方法
a．单质跟氢气化合的难易程度、条件及生成氢化物的稳定性。
越容易跟H2化合，生成的氢化物越稳定，氢化物的还原性越弱，说明其非金属性越强。
b．最高价氧化物的水化物的酸性强弱。
酸性越强，说明其非金属性越强。
c．单质与盐溶液的置换反应。
如：
Cl2＋2KI===2KCl＋I2，说明氯的非金属性比碘的强。
2．元素的化合价的判断
①最外层电子数＝最高正化合价（O、F除外）
②最外层电子数－8＝最低负化合价
下列比较金属性相对强弱的方法或依据正确的是（ ）
A．根据金属失电子的多少来确定，失电子较多的金属性较强
B．用钠来置换MgCl2溶液中的Mg，可验证钠的金属性强于Mg的
C．根据Mg和Al与水反应的剧烈程度来比较它们的金属性强弱
D．根据碱性：
NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3，可说明钠、镁、铝的金属性依次减弱
【解析】 A项应该根据金属失电子的难易来判断，易失电子的金属性较强，A不正确；B项中钠首先要跟MgCl2溶液中的水反应，无法置换出Mg，B不正确；Mg和Al与水反应都要加热，且现象都不明显，C不正确；D正确。
【答案】 D
2．（2014·宁波高一检测）
（1）用“>”或“<”回答下列问题：
①酸性：
H2CO3________H2SiO3，H2SiO3___________H3PO4
②碱性：
Ca（OH）2______Mg（OH）2，Mg（OH）2______Al（OH）3
③气态氢化物稳定性：
H2O______H2S，H2S__________HCl
（2）从
（1）题的答案中可以归纳出：
①元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越________；
②元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越________；
③元素的________性越强，其对应气态氢化物的稳定性越________。
【答案】
（1）①> < ②> > ③> <
（2）①强 ②强 ③非金属 强
1．核外电子排布的4个规律
①能量最低原理；②每层电子数不超过2n2；③最外层电子数不超过8；④
外层电子数不超过18。
2．2种结构示意图
①原子结构示意图；②离子结构示意图。
3．元素性质的3个方面
①原子半径；②元素化合价；③金属性和非金属性。
1．下列说法不正确的是（ ）
A．原子核外每层最多容纳的电子数为2n2（n为电子层数）
B．同一原子核外的M层上的电子数一定比L层上的电子数多
C．如果原子只有一个电子层，该原子的核电荷数不超过2
D．1～18号元素，每层电子数都满足2n2个电子的元素只有2种
【解析】 根据核外电子排布规律可知，A正确；当M层为最外层时可能的电子数为1～8，而此时的L层电子数为8个，B不正确；只有一个电子层，即为K层，最多只能容纳2个电子，C正确；1～18号元素只有He、Ne两种元素原子核外电子排布满足此要求，D正确。
【答案】 B
2．（2014·海南高考）下列有关物质性质的说法错误的是
（ ）
A．热稳定性：
HCl>HI
B．原子半径：
Na>Mg
C．酸性：
H2SO3>H2SO4
D．结合质子能力：
S2－>Cl－
【解析】 A项元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性就越强。
元素的非金属性Cl>I，所以稳定性HCl>HI。
B项Na、Mg是同一周期的元素，同一周期的元素原子序数越小，原子半径就越大，因此原子半径：
Na>Mg，正确；C项H2SO3是中强酸，H2SO4是强酸，所以酸性：
H2SO4>H2SO3，错误。
D项元素的非金属性越强，其简单离子结合氢离子的能力就越弱，非金属性Cl>S，所以结合质子能力：
S2－>Cl－，正确。
【答案】 C
3．（双选）下列能说明Cl的非金属性比S的非金属性强的是
（ ）
A．气态氢化物的稳定性：
HCl>H2S
B．Cl的最高化合价为＋7，而S的最高化合价为＋6
C．酸性：
HClO4>H2SO3
D．将氯水滴入Na2S溶液中，溶液变浑浊
【解析】 元素的气态氢化物越稳定，其非金属性越强，A符合题意；元素的非金属性与其最高化合价无绝对关系，B项不符合题意；由于H2SO3不是硫元素的最高价氧化物的水化物，故不能通过其酸性来判断硫的非金属性，C项不符合题意；将氯水滴入Na2S溶液中，溶液变浑浊，所发生的反应为Cl2＋S2－===2Cl－＋S↓，Cl2能将S2－氧化为S，说明Cl的非金属性比S强，D项符合题意。
【答案】 AD
4．有几种元素的微粒的电子层结构如图所示：
其中：
（1）某电中性微粒X一般不与其他元素的原子反应，X的化学符号是________。
（2）某微粒Y的盐溶液，加入AgNO3溶液时会出现白色沉淀，则这种微粒的化学符号是________。
（3）某微粒Z氧化性很弱，但得到电子后成为一种还原性强的中性原子，且这种原子有一个单电子，这种微粒的化学符号是________。
（4）某微粒M具有还原性，且这种微粒失去2个电子即变为原子，这种微粒的化学符号是________。
【解析】
（1）电中性微粒中质子数和核外电子数相同，所以x＝2＋8＋8＝18，为氩原子；
（2）Cl－能够和Ag＋反应生成白色沉淀；（3）由题意知，Z得到1个电子后成为一种还原性强的原子，所以Z的原子序数为19，该微粒为K＋；（4）M失去2个电子即变为原子，则其原子序数为18－2＝16，该微粒为S2－。
【答案】
（1）Ar
（2）Cl－ （3）K＋ （4）S2－
5．A、B、C、D4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。
A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于其电子总数的一半。
请回答下列问题：
（1）4种元素的符号依次是A_______、B_______、C_______、D______。
它们的原子半径由大到小的顺序是________。
（2）试写出4种元素的简单离子的结构示意图：
A_________、
B____________、C____________、D____________________。
它们离子的半径由大到小的顺序是___________。
（3）它们的最高价氧化物的水化物的化学式分别是______，
比较它们酸性和碱性的强弱___________________。
（4）写出能够生成的气态氢化物的化学式____________，
其稳定性顺序是__________，理由是________________。
【解析】 A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A原子的核电荷数为2×8＝16，A为S。
D原子的K、L层电子数之和等于其电子总数的一半，所以D原子的核电荷数是（2＋8）×2＝20，D为Ca。
根据4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8，可以判断出B为Cl，C为K。
S、Cl分别位于第3周期ⅥA族、ⅦA族，K、Ca分别位于第4周期ⅠA族、ⅡA族，故原子半径：
r（K）>r（Ca）>r（S）>r（Cl）。
其简单离子的核外电子排布相同，根据“序大径小”的原则可知，离子半径：
r（S2－）>r（Cl－）>r（K＋）>r（Ca2＋）。
根据元素周期律可比较其最高价氧化物的水化物的酸性和碱性的强弱及气态氢化物的稳定性。
【答案】
（1）S Cl K Ca r（K）>r（Ca）>r（S）>r（Cl）
（3）H2SO4、HClO4、KOH、Ca（OH）2 酸性：
HClO4>H2SO4，碱性：
KOH>Ca（OH）2
（4）HCl、H2S HCl>H2S 非金属性：
S1．下列粒子的结构示意图不正确的是（ ）
【解析】 C项16O的核电荷数为8，其结构示意图为
。
【答案】 C
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，下面的微粒可以归为此类的是（ ）
【解析】 所给三种微粒分别是Na＋、K＋和Ca2＋，三者为金属阳离子。
A、B、C、D分别是Ne、S2－、Mg2＋和F－，故C项正确。
【答案】 C
3．按C、N、O、F的顺序，元素的性质表现为递增的是（ ）
A．原子半径B．非金属性
C．化合价D．单质还原性
【解析】 C、N、O、F随着核电荷数的增大，原子半径逐渐减小，单质还原性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；O无最高正价、F无正价。
【答案】 B
4．在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，其最多容纳的电子数与第（n－1）层相同；当它作为原子的次外层时，其最多容纳的电子数比（n－1）层多10个，则对此电子层的判断正确的是（ ）
A．必为K层B．必为L层
C．必为M层D．可为任意层
【解析】 根据核外电子排布规律，最外层不超过8个电子，而K层最多可容纳2个电子，L层最多可容纳8个电子，M层最多可容纳18个电子。
当n层为最外层时，最多可容纳8个电子，而第（n－1）层最多可容纳8个电子应为L层；当n为次外层时，其最多容纳的电子数比（n－1）层多10个，则证明（n－1）层不是K层，而是L层，则n层为M层。
【答案】 C
5．甲、乙两元素原子的L层电子数都是其他层电子总数的2倍。
下列推断正确的是（ ）
A．甲与乙核外电子层数相同
B．甲与乙最外层电子数相同
C．甲与乙的原子序数之和是偶数
D．甲与乙都是金属单质
【解析】 由题意可知甲、乙可能为
。
【答案】 C
6．（2014·上海高考）今年是门捷列夫诞辰180周年。
下列事实不能用元素周期律解释的只有（ ）
A．碱性：
KOH>NaOH
B．相对分子质量：
Ar>K
C．酸性：
HClO4>H2SO4
D．元素的金属性：
Mg>Al
【解析】 A项同主族自上而下金属性逐渐增强，最高价氧化物水化物的碱性逐渐增强，A项不符合题意；B项相对分子质量与元素周期律没有关系，B项符合题意；C项同周期自左向右非金属性逐渐增强，最高价氧化物水化物的酸性逐渐增强，C项不符合题意；D项同周期自左向右金属性逐渐减弱，D项不符合题意。
【答案】 B
7．从原子序数11依次增加到17，下列所叙递变关系错误的是（ ）
A．最外层电子数逐渐增多
B．电子层数逐渐增多
C．最高正价数值逐渐增大
D．从硅到氯负价从－4到－1
【解析】 从原子序数11依次增加到17，最外层电子数从1增加到7，选项A正确；但电子层数只有三层，选项B错误；最高正化合价从Na的＋1价增加到Cl的＋7价，选项C正确；金属无负化合价，故从14号硅到17号氯负化合价从－4到－1，选项D正确。
【答案】 B
8．下列叙述不正确的是（ ）
A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增强
B．P、S、Cl最高正价依次升高，对应的气态氢化物的稳定性依次增强
C．同周期元素的原子半径第ⅦA族的最大
D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱
【解析】 Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增强；P、S、Cl的最高正价分别为＋5、＋6、＋7，依次升高，由于P、S、Cl的非金属性依次增强，其所对应的气态氢化物的稳定性也依次增强；除稀有气体元素外，同周期元素从左到右其原子半径逐渐减小，因而同周期元素的原子半径第ⅦA族的最小；因Na、Mg、Al的金属性依次减弱，则它们的氢氧化物的碱性应依次减弱。
【答案】 C
9．已知：
①硫酸比次氯酸稳定 ②高氯酸是比硫酸酸性更强的酸 ③S2－比Cl－易被氧化 ④HCl比H2S稳定
⑤铜与盐酸不反应，与浓硫酸能反应。
可说明氯比硫非金属性强的是（ ）
A．①②③④⑤B．②③④
C．①②④D．②③④⑤
【解析】 能说明非金属性Cl、S强弱的依据有：
①HClO4酸性比H2SO4强，②HCl比H2S稳定；③离子的还原性S2－>Cl－。
【答案】 B
10．某元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为（ ）
A．4 B．5
C．6 D．7
【解析】 同种元素的最高正价与最低负价的绝对值之和为8，即：
最高正价－最低负价＝8 ①，由题意，最高正价＋最低负价＝4 ②，联立①②可得，最高正价＝6，最低负价＝－2，可知该元素最外层电子数为6。
【答案】 C
11．X元素的原子核外有2个电子层，其中L层有5个电子，该元素的简单气态氢化物的化学式为________，最高价氧化物的化学式为________，该元素最高价氧化物的水化物的化学式为________。
R元素为1～18号元素中的一种非金属元素，若其最高价氧化物的水化物的化学式为HnROm，则此时R元素的化合价为________，R原子的最外层电子数为__________，其气态氢化物的化学式为____________。
【解析】 对于1～18号元素，元素最高化合价的数值等于元素原子最外层电子数，最低价和最高价的绝对值的代数和为8。
X为氮元素，其气态氢化物的化学式为NH3，其最高价氧化物的化学式为N2O5，该元素最高价氧化物的水化物的化学式为HNO3。
R元素的化合价为＋（2m－n），R原子的最外层电子数为2m－n，其气态氢化物的化学式为H8－2m＋nR。
【答案】 NH3 N2O5 HNO3 ＋（2m－n） 2m－n
H8－2m＋nR
12．A元素原子M电子层上有7个电子，B元素与A元素具有相同的电子层数，B元素的原子最外电子层只有1个电子。
（1）画出B元素的原子结构示意图____________。
（2）A的最高价氧化物的水化物的化学式为______________。
（3）实验室制取A的单质时，可以用B的最高价氧化物的水化物吸收尾气，该反应的化学方程式是____________________________________。
（4）B与水反应的离子方程式是____________________________________。
【解析】 A元素原子各个电子层上的电子数依次为2、8、7，为氯元素，其最高价氧化物对应的水化物是高氯酸。
B元素原子各个电子层上的电子数依次为2、8、1，为钠元素，其最高价氧化物对应的水化物是NaOH。
【答案】
（1）
（2）HClO4
（3）Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
（4）2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑
13．（2014·广东珠海高一检测）写出1～18号元素中符合下列条件的原子（离子）的结构示意图。
（1）核电荷数为13的原子：
________。
（2）某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数：
________。
（3）L层电子数是M层电子数2倍的元素：
________。
（4）某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数的2倍：
________。
（5）某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍：
________。
（6）某元素原子的K层和M层电子数之和与L层的电子数相同：
________。
（7）得到2个电子后，电子总数与Ar的电子总数相同的离子：
________。
14．现有1～18号元素的性质或原子结构如下表：
元素编号
元素性质或原子结构
T
M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性
Z
元素最高正价是＋7价
（1）T、X、Y、Z的元素符号分别为________、________、________、________。
（2）X、Y的氢化物的分子式分别为________、________。
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