学年人教版必修二 第1章 第二节 元素周期律第1课时 学案.docx
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学年人教版必修二第1章第二节元素周期律第1课时学案
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
[目标导航] 1.了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。
2.了解核外电子分层排布的规律。
3.了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化。
4.理解元素周期律的内容和实质。
一、原子核外电子的排布
1．核外电子的分层排布
在多电子的原子里，电子的能量并不相同。
能量低的，通常在离核近的区域运动；能量高的，通常在离核远的区域运动。
核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布。
其关系如下：
电子层（n）符号
1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
离核远近
由近远
能量高低
由低高
2.原子核外电子的排布规律
3．
（1）原子（离子）结构的表示方法，如下所示：
（2）原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。
如：
Na＋
Cl－
阳离子：
核外电子数小于核电荷数。
阴离子：
核外电子数大于核电荷数。
点拨 ①电子层实质上是一个“区域”，或者说是一个“空间范围”，它与宏观上层的含义完全不同。
②核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。
如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制。
其原子结构示意图为
而不应该是
。
【议一议】
1．判断正误
（1）锂的原子结构示意图是
。
（ ）
（2）某原子M层电子数为L层电子数的4倍。
（ ）
（3）某离子M层和L层电子数均为K层的4倍。
（ ）
（4）离子的核电荷数一定等于其核外电子数。
（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）√ （4）×
二、元素周期律
1．原子结构的周期性变化
（1）元素原子核外电子排布的周期性变化。
规律：
随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现由1到8的周期性变化（第一周期除外）。
（2）元素原子半径的周期性变化。
规律：
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。
2．元素性质的周期性变化
（1）元素主要化合价的周期性变化
规律：
随着原子序数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1→＋7，最低负化合价呈现－4→－1的周期性变化。
点拨 元素化合价的“三个二”
①二“特殊”。
F无正价，O无最高正价；
②二“只有”。
金属只有正价，只有非金属才有负价；
③二“等式”（主族元素）。
最高正价＝最外层电子数，
|最低负价数值|＋|最高正价数值|＝8。
（2）元素金属性、非金属性的周期性变化
①Na、Mg、Al与水（或酸）反应的比较
Na
Mg
Al
规律（同周期从左到右）
单质与水（或酸）反应
与冷水剧烈反应，产生氢气
与冷水几乎不反应，与沸水反应缓慢，放出氢气；与酸反应剧烈，放出氢气
与酸反应较快，放出氢气
从水或酸中置换H2能力逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物碱性强弱
NaOH 强碱
Mg（OH）2 中强碱
Al（OH）3两性氢氧化物
最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱
②Si、P、S、Cl四种元素性质的比较
Si
P
S
Cl
规律（同周期从左到右）
单质与氢气反应的条件
高温
磷蒸气与氢气能反应
加热
光照或点燃时发生爆炸而化合
与H2化合能力逐渐增强
形成的气态氢化物的热稳定性
SiH4很不稳定
PH3不稳定
H2S受热分解
HCl稳定
氢化物稳定性逐渐增强
最高价氧化物对应的水化物（含氧酸）酸性强弱
H2SiO3弱酸
H3PO4中强酸
H2SO4强酸
HClO4强酸（比H2SO4酸性强）
最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐增强
结论：
随着原子序数的递增，元素的金属性、非金属性呈现周期性的变化。
3．元素周期律
内容：
元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。
实质：
元素周期律是核外电子排布发生周期性变化的必然结果。
点拨 ①元素的性质包括：
原子半径、元素的主要化合价、金属性、非金属性等。
②物质的性质：
物理性质：
颜色、状态、气味、挥发性、溶解性、密度、硬度、熔沸点、导电性、延展性等。
化学性质：
氧化性、还原性、稳定性、酸性、碱性等。
【议一议】
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）金属性最强的元素是________（填元素符号）；
（3）最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________（用化学式回答，下同）；
（4）最不稳定的气态氢化物是________；
（5）最高价氧化物对应水化物碱性最强的是________；
（6）氧化物中具有两性的是________。
答案
（1）Cl
（2）Na （3）HClO4 （4）SiH4 （5）NaOH
（6）Al2O3
解析
（1）第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半径最小的是Cl。
（2）金属性最强的元素在最左边，应为Na。
（3）非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是HClO4。
（4）非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。
（5）金属性最强的Na对应的NaOH的碱性最强。
（6）铝的氧化物Al2O3具有两性。
一、原子核外电子排布规律的应用
【例1】 核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有（ ）
A．1种B．2种C．3种D．4种
答案 B
解析 在1号～18号元素中，符合题给要求的元素原子的电子排布依次为2、1和2、8、5。
知识归纳
1．确定元素的种类
根据原子核外电子排布的某些特点可以确定元素的种类，注意1～20号元素原子结构的特殊关系。
特殊关系
元素
最外层电子数等于次外层电子数的一半
Li、Si
最外层电子数等于次外层电子数
Be、Ar
最外层电子数等于次外层电子数的2倍
C
最外层电子数等于次外层电子数的3倍
O
最外层电子数等于次外层电子数的4倍
Ne
最外层电子数等于电子层数
H、Be、Al
最外层有1个电子
H、Li、Na、K
最外层有2个电子
He、Be、Mg、Ca
内层电子数之和是最外层电子数2倍的元素
Li、P
电子总数为最外层电子数2倍的元素
Be
2.推断元素的性质
元素
最外层电子数
得失电子能力
化学性质
主要化合价
稀有气体元素
8（He为2）
一般不易得失电子
较稳定，一般不参与化学反应
金属元素
＜4
易失电子
金属性
只有正价，一般是＋1→＋3
非金属元素
≥4
易得电子
非金属性
既有正价又有负价
特别提醒
（1）通常把最外层有8个电子（K层为最外层时电子数是2个）的结构，称为相对稳定结构。
稀有气体的原子就是上述结构，一般不与其他物质发生化学反应。
当元素的原子最外层电子数小于8（K层小于2）时是不稳定结构。
在化学反应中，不稳定结构总是通过各种方式（如得失电子、共用电子等）趋向达到相对稳定结构。
（2）过渡元素原子最外层电子数不超过2个，若原子最外层有n个电子：
①n＝1，位于第ⅠA族或过渡元素区。
②n＝2，位于第ⅡA族、0族或过渡元素区。
③n≥3时，则一定位于第n主族（n＝8时，位于0族）。
变式训练1 短周期元素中，A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；D元素原子最外层有1个电子，D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同，则4种元素原子序数关系中正确的是（ ）
A．C＞D＞B＞AB．D＞B＞A＞C
C．A＞D＞C＞BD．B＞A＞C＞D
答案 A
解析 A元素原子的次外层电子数只能是2，最外层电子数是4。
A的原子序数为6；B元素的内层电子总数只能是2，最外层电子数为6，B的原子序数为8；C元素原子有3个电子层，L层必有8个电子，M层有4个电子，C的原子序数为14；D的阳离子与B的阴离子（即O2－）电子层结构相同，D为Na，原子序数为11；故原子序数：
C＞D＞B＞A。
二、元素周期律
【例2】 已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素，最高价氧化物对应水化物酸性相对强弱的顺序是HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，则下列判断正确的是（ ）
A．气态氢化物的稳定性：
HX＞H2Y＞ZH3
B．非金属活泼性：
Y＜X＜Z
C．原子半径：
X＞Y＞Z
D．原子最外层电子数：
X＞Y＞Z
答案 AD
解析 本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱”这一信息，由此可推知X、Y、Z为非金属元素，原子序数相连意味着它们属同周期元素，故活泼性：
X＞Y＞Z，原子半径：
X＜Y＜Z，气态氢化物的稳定性顺序为：
HX＞H2Y＞ZH3。
知识归纳
1．元素周期表中元素及其单质和化合物性质的变化规律
项目
同周期（左→右）
同主族（上→下）
原
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
子
电子层数
相同
增多
结
最外层电子数
增多
相同
构
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
元素的化合价
最高正价：
＋1→＋7
负价数＝族序数－8
最高正价（O、F除外）、负价数相同，最高正价＝族序数
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
2.元素的金属性、非金属性强弱判断规律
（1）金属性强弱的判断依据
①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。
②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。
③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。
④在金属活动性顺序表中，前面的金属性强于后面的。
⑤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
①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。
②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。
③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。
④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。
⑤非金属阴离子的还原性越强，则其单质的氧化性越弱，元素的非金属性越弱。
变式训练2 X、Y两元素是同周期的非金属主族元素，如果X原子半径比Y的大，下面说法正确的是（ ）
A．最高价氧化物对应水化物的酸性，X的比Y的强
B．X的非金属性比Y的强
C．X的阴离子比Y的阴离子还原性强
D．X的气态氢化物比Y的稳定
答案 C
解析 X原子半径比Y的大，说明X在Y的左边，原子序数X比Y小，X的非金属性比Y的弱，因此最高价氧化物对应水化物的酸性X比Y的弱，X的阴离子比Y的阴离子还原性强，X的气态氢化物不如Y的稳定。
三、微粒半径大小的比较——“四同”规律
【例3】 下列微粒半径大小的比较中，正确的是（ ）
A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－ B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋
C．Na＜Mg＜Al＜S D．Cs＜Rb＜K＜Na
答案 B
解析 四种离子核外电子数相同，随着核电荷数的增多，离子半径依次减小，即微粒半径：
Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜O2－，A项错；因S2－、Cl－比Na＋、Al3＋多一个电子层，则S2－、Cl－半径比Na＋、Al3＋大，再根据“序小径大”的规则，则微粒半径：
S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋，B项正确；Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，C项错；Na、K、Rb、Cs最外层电子数相
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