第二节 元素周期律.docx

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第二节元素周期律

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本节要览

本节主要学习原子核外电子排布规律、元素周期律及其实质、元素周期律和元素周期表的应用，用2课时完成。

分析课本所列的1～20号元素原子核外电子排布，归纳总结出原子核外电子的排布规律；通过对前三周期元素原子的核外电子排布及原子结构的分析，总结元素原子结构周期性变化的规律；通过对第三周期元素化学性质的分析，总结出元素性质周期性变化的规律，从而最终归纳出元素周期律及其实质。

第1课时原子核外电子的排布

课前激趣导案

【情景导入】

上图分别是钠原子与氯原子结构图，从图中可以看出，原子核外电子是分层排布的，那么原子核外电子排布有什么规律呢？

【学习目标】

知识目标

1.初步了解原子核外电子的排布规律。

2.能画出1～20号元素原子结构示意图，并能判断它们在周期表中的位置。

能力目标

能根据原子核外电子的排布规律画出1～20号元素原子结构示意图。

重点：

原子核外电子的排布规律。

难点：

原子核外电子的排布规律的应用。

课前自主预案

【空格点击】

一、电子层

1.原子是由原子核和核外电子构成的。

多电子原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，人们把不同的区域简化为不连续的壳层，称之为电子层。

2.电子层可以用数字或字母来表示，其表示方法如发下表：

电子层n

1

2

3

4

5

6

7

字母

K

L

M

N

O

P

Q

3.在多电子原子中，电子的能量是不同的，在离核较近的区域运动的电子能量较低，在离核较远的区域运动的电子能量较高；在各电子层中，离核最近的电子层是K层，该电子层上的电子的能量最低。

二、原子核外电子的排布规律

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。

2.原子核外电子排布时，先排K层，充满后再填充L层。

【思考交流】

1.原子核外电子总是尽可能先从内层排起，是否一定是排满一层后再排下一层？

提示：

不一定。

原子核外电子排布时，先排K层，K层充满后再填充L层，L层充满后再填充M层，再往下就不是M层充满后再填充N层了，如钾元素原子核共有19个电子，其K层排2个电子，L层排8个电子，M层最多可容纳18个电子，但实际上，钾原子的M层上排了8个电子，N层排了1个电子，并不是“M层充满后再填充N层”。

2.惰性气体化学性质不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应，试从其原子结构上分析惰性气体化学性质稳定的原因。

提示：

一般情况下，当原子最外层达8个电子（K层为最外层时为2个电子）的结构，称为相对稳定结构。

惰性气体的原子结构就属于相对稳定结构，所以其化学性质比较稳定。

其他原子一般不是稳定结构，在化学反应中将想方设法趋向于稳定结构。

课堂互动学案

考点一原子核外电子排布规律

【知识归纳】

1.核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层，然后由内向外从能量较低的电子层逐步向能量较高的电子层排布，即：

排满K层再排L层，满L层才排M层。

2.各电子层最多容纳的电子数是2n2个（n表示电子层序号）。

如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。

3.最外层电子数不超过8个（K层是最外层时，最多不超过2个）；次外层电子数目不超过18个，倒数第三层不超过32个。

4.以上规律是相互联系的，不能孤立地机械地理解和套用。

如当M层不是最外层时，最多可以排布18个电子，而当它是最外层时，最多只能排布8个电子。

【典例解析】

例1、下列说法肯定错误的是（）

A.原子K层上只有1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层上的电子数均为K层的4倍

D.某离子的核电荷数与最外层电子数相等

审题导读：

根据原子核外电子排布规律分析。

思路解析：

元素M层有电子，其L层一定有8个电子，M层上电子数为L层上电子数的4倍，则M层上电子数为32，而M层最多容纳18个电子，B项不正确。

参考答案：

B

规律总结：

原子核外电子排布的各条规律都是相互联系的，在分析有关问题时是注意综合考虑，不能孤立地机械地理解和套用。

【跟踪训练】

1.下列有关原子核外电子排布的说法不正确的是（　　）

A.电子总是尽先排布在能量最低的电子层里

B.每层电子层最多能容纳的电子数为2n2

C.最外电子层电子数不超过8个

D.核外电子排布时排满K层排L层，排满L层排M层，排满M层排N层

解析：

M层若排满为18，19号钾的核外电子排布为2、8、8、1，并不是排满M层再排N层，D项不正确。

答案：

D

2.某元素的原子核外有3个电子层，最外层有5个电子，该原子核内的质子数为（）

A.14B.15C.16D.17

解析：

根据核外电子排布原则，该原子核外电子排布为2、8、5，原子核内的质子数为15，B项正确。

答案：

B

考点二核外电子排布的表示和应用

【知识归纳】

1.核外电子排布的表示

核外电子排布可以用原子或离子结构示意图表示，结构示意图是用小圆圈和圈内的符号及数字表示原子核及核电荷数，用弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。

要注意无论是原子、阴离子还是阳离子，圆圈内的核电荷数都是不变的，变化的是核外电子数。

2.核外电子排布的应用

根据原子核电子排布的某些特点，可推断元素的原子核电子排布及确定元素种类，注意总结以下特点和规律。

（1）1～18号元素的原子核外电子层与最外层电子数之间的特殊关系有：

①最外层电子数等于次外层电子数一半的元素：

Li、Si。

②最外层电子数等于次外层电子数的元素：

Be、Ar。

③最外层电子数等于次外层电子数2倍的元素：

C。

④最外层电子数等于次外层电子数3倍的元素：

O。

⑤最外层电子数等于次外层电子数4倍的元素：

Ne。

⑥最外层有1个电子的元素：

H、Li、Na。

⑦最外层有2个电子的元素：

He、Be、Mg。

⑧电子层数与最外层电子数相等的元素：

H、Be、Al。

（2）常见的10电子微粒

①分子：

Ne、HF、H2O、NH3、CH4等。

②阳离子：

Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+等。

③阴离子：

F-、O2-、N3-、OH-、NH2-等。

（3）常见的18电子微粒

①分子：

Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4等。

②阳离子：

K+、Ca2+等。

③阴离子：

Cl-、S2-、HS-等。

【典例解析】

例2、（2010大纲全国II，12）短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，且W、X、Y+、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、2（不考虑零族元素）。

下列关于这些元素的叙述错误的是（）

A．X和其他三种元素均可形成至少2种二元化合物

B．W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中，均有直线形分子

C．W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物

D．Z和其他三种元素形成的二元化合物，其水溶液均呈酸性

审题导读：

根据各元素原子核电子排布的特点确定元素，再进一步比较其有关单质及化合物的性质。

思路解析：

若W为第一周期，只能为He，不符合，若W为第二周期，W为碳，X为氧，Y为钠，Z只能为第三周期，是硫。

碳、钠、硫均可与氧形成至少2种氧化物，A项正确；CO2和CS2都是直线形分子，B项正确；碳、氧和钠形成的Na2CO3属于碱性化合物，C项正确；CS2不溶于水，Na2S水溶液均呈碱性，D项错误。

参考答案：

D

规律总结：

根据元素的原子结构、性质及元素在周期表中的位置关系进行综合分析，可以确定元素及其化合物的性质。

【跟踪训练】

3.下列粒子中，其最外层与最内层电子数之和等于次外层电子数的是（）

A.SB.MgC.ClD.Be

解析：

该原子核外有3个电子层，最内层为K层，有2个电子，次外层有8个电子，则最外层有6个电子，该粒子为S原子。

答案：

A

4.（2009宁夏学业水平测试）某元素原子核外L层电子数比K层电子数多3，则此元素在周期表中位于（）

A．第二周期第ⅤA族B．第二周期第ⅦA族

C．第三周期第ⅤA族D．第三周期第ⅦA族

解析：

K层电子数为2，L层电子数比K层电子数多3，则L层电子数为5，位于第二周期第ⅤA族。

A项正确。

答案：

A

课后巩固练案

1.主族元素在周期表中的位置，取决于原子的（）

A.相对原子质量和核电荷数B.电子层数和质子数

C.电子层数和最外层电子数D.质子数和中子数

解析：

主族元素在周期表中的周期取决于电子层数，主族序数取决于最外层电子数，C项正确。

答案：

C

2.下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述不正确的是（）

A.核外电子是分层运动的

B.在多电子原子中，电子的能量是不同的

C.能量高的电子在离核近的区域运动

D.能量低的电子在离核近的区域运动

解析：

能量高的电子在离核较远的区域运动，C项不正确。

答案：

C

3.某元素M层的电子数是L层电子数的1/2,则该元素的原子是（）

A.LiB.SiC.AlD.K

解析：

元素M层有电子，其L层一定有8个电子，则其M层为4个电子，其核外电子排布为2、8、4，是Si元素，B项正确。

答案：

B

4.今有A、B、C三种元素，A、C元素原子的最外层电子数分别是6、2，B元素原子最外层电子数是内层电子数的2倍，A原子比B原子多一个电子层，C原子比B原子少一个电子层，这三种元素分别是（）

A.S、Si、BeB.S、C、HeC.O、Si、CaD.O、C、Mg

解析：

B元素原子最外层电子数是内层电子数的2倍，则其原子核外电子排布为2、4，B为C元素，A原子比B原子多一个电子层，最外层电子数为6，A为S元素，C原子比B原子少一个电子层，最外层电子数为2，C为He元素，B项正确。

答案：

B

5.X、Y、Z是周期表中相邻的三种短周期元素，X和Y同周期，Y和Z同主族，三种元素的最外层电子数之和为17，核内质子数之和为31，则X、Y、Z分别是（）

A.Mg、Al、SiB.Li、Be、MgC.N、O、SD.P、S、O

解析：

本题可用排除法，Al、Si不同主族，A项不正确；Li、Be、Mg三种元素最外层电子数之和为5，B项不正确；N、O、S三种元素的最外层电子数之和为17，核内质子数之和为31，C项正确；P、S、O三种元素的核内质子数之和为39，D项不正确。

答案：

C

6.A元素原子核外有3个电子，B元素原子最外层上有6个电子，则A、B形成的化合物的化学式可能是（）

A.A2B3B.A3B2C.A2BD.AB2

解析：

A元素原子核外有3个电子，则其最外层有1个电子，化合价为+1价，B元素原子最外层上有6个电子，化合价为-2价，二者形成的化合物的化学式可能是A2B，C项正确。

答案：

C

7.核电荷数为1～18的元素中，下列说法正确的是（）

A.最外层只有1个电子的元素，一定是金属元素

B.最外层有2个电子的元素，一定是金属元素

C.原子核外各层电子数相等的元素一定是金属元素

D.最外层电子数为7的原子，最高化合价一定为+7价

解析：

氢原子最外层只有1个电子，但它是非金属，A项不正确；氦原子最外层有2个电子，但它是非金属，B项不正确；核电荷数为1～18的元素中，核外各层电子数相等的元素只有4号铍，是金属元素，C项正确；氟原子最外层电子数为7，但氟无正价，D项不正确。

答案：

C

8.两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表中的前10号元素中，满足上述关系的共有（）

A.1对B.2对C.3对D.4对

解析：

前10号元素指第一周期和第二周期元素，两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则两种元素分别位于第一周期和第二周期，其核外电子层数之比为1：

2，第一周期只有氢和氦两种元素，其最外层电子数分别为1和2，则第二周期对应元素原子的最外层电子数分别为2和4，即铍和碳，符合两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等的两组元素分别为：

氢和铍，氦和碳，只有两组，故答案为B项。

答案：

B

9.某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的名称是__________，元素符号是__________，原子结构示意图__________。

答案：

磷P

10.已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的原子序数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，而Z原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍，Y和Z可以形成两种气态化合物，则：

（1）X是___________，Y是___________，Z是___________。

（2）由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的化合物的化学式（分子式）是__________。

（3）由X、Y、Z中的两种元素组成，且与X2Z分子具有相同电子数的两种离子是___________和___________。

（4）X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、Y、Z元素的原子的个数比为4∶2∶3，该盐的化学式（分子式）是___________。

答案：

（1）氢氮氧

（2）N2O5（3）NH4+OH-（4）NH4NO3

课外知识拓展

能量最低原理

　自然界一个普遍的规律是“能量越低越稳定”，原子中的电子也是如此。

电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低。

怎样才能使电子的能量最低呢？

比方说，我们站在地面上，不会觉得有什么危险；如果我们站在20层楼的顶上，再往下看时我们心里感到害怕。

这是因为物体在越高处具有的势能越高，物体总有从高处往低处的一种趋势，就像自由落体一样，我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中，物体要从地面到空中，必须要有外加力的作用。

电子本身就是一种物质，也具有同样的性质，即它在一般情况下总想处于一种较为安全（或稳定）的一种状态（基态），也就是能量最低时的状态。

当有外加作用时，电子也是可以吸收能量到能量较高的状态（激发态），但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。

一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大。

一切自然变化进行的方向都是使能量降低，因为能量较低的状态比较稳定，此谓能量最低原理。

因为能量最低原理，所有的能量都是由高出流向低处，根据热力学第二定律，能量是有方向性的，任何自发反应，能量守恒，但是熵都变大，因为有能量差，最终才有了能量的转换和传递。

当这些能量差被我们用完的时候，即宇宙中所有的事物能量相等时，被称为热寂。

人是自然界的一员，我想也应该适用于此原理。

所以人才会通过各种方式发泄和排解自己的各种能量。

这其中包括喜怒哀乐等情绪以运动。

不过释放能量的方式还是要注意的，如小孩本身不能存储过多的情绪，想哭就哭、想笑就笑，没有太大的冲击；而成人能够容纳很多的能量，所以感情更深沉丰富。

但也有弊端，如果这些能量不能合理的排解，一旦冲垮理智的大坝，江河泛滥，后果不堪设想。

我想在我们提升自身修养与胸怀的同时，一定要时刻注意心理能量的警戒线，及时合理宣泄自身的情绪。

有容乃大，无欲则刚。

【读后一题】

根据化学教材所附元素周期表判断，下列叙述不正确性的是（）

A.K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等

B.L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等

C.L层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等

D.M层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等

解析：

根据原子核外电子的排布规律，K层电子为奇数的元素只有氢，K层为最外层，只有1个电子，处于第IA族，A项正确；L层电子为奇数的元素，其L层上的电子数可以为1，3，5，7，未排满，则L层为其最外层，其族序数等于其L层电子数，B项正确。

L层电子为偶数的主族元素，其L层上的电子数可以为2，4，6，8，当L层电子数为8时，L层已排满，即L层不一定是其最外层，其主族序数与L层电子数无关，C项不正确；M层若不是最外层，则其电子数只能为8或18，若M层为最外层，M层电子为奇数的电子数可以为1，3，5，7，此时元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等，D项正确。

故答案为C项。

答案：

C

第2课时元素周期律

课前激趣导案

【情景导入】

19世纪60年代,化学家已经发现了60多种元素，并积累了这些元素的原子量数据，为寻找元素间的内在联系创造必要的条件。

俄国著名化学家门捷列夫和德国化学家迈耶尔等分别根据原子量的大小，将元素进行分类排队，发现元素性质随原子量的递增呈明显的周期变化的规律。

从现在的理论看，这个规律是否恰当？

【学习目标】

知识目标

1.了解同一周期元素性质的变化规律。

2.了解元素周期律的概念及实质。

3.了解元素周期律和元素周期表的应用。

能力目标

1.能结合有关数据和实验事实认识元素周期律。

2.能描述元素在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。

重点：

元素在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。

难点：

元素周期律的概念及实质。

课前自主预案

【空格点击】

一、元素周期律

1.通过对第三周期元素性质的比较，我们可以得出结论，同一周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

2.通过大量事实，人们归纳出一条规律：

元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化，这一规律叫做元素周期律。

二、元素周期律和元素周期表的应用

1.元素在周期表中的位置，反映了元素的原子的结构和元素的性质。

我们可以根据元素在周期表中的位置推测其原子结构和性质，也可以根据元素的原子结构推测它在周期表中的位置。

2.在元素周期表中，主族元素，从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱；从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

3.主族元素的最高正化合价等于它所处的主族序数，等于最外层电子（价电子）数。

4.非金属元素的最高正化合价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数，而它的负化合价则等于使原子最外层达到8电子稳定结构所需得到的电子数。

所以，非金属元素的最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于8。

5.由于在周期表中位置靠近的元素性质相近，可以在周期表一定区域内寻找元素，发现物质的新用途。

如可以在金属与非金属的分界处寻找半导体材料，在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。

【思考交流】

1.元素周期律的实质是什么？

提示：

结构决定性质，元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果，这就是元素周期律的实质。

2.在元素周期中，非金属性最强的元素在什么位置？

金属性最强的元素在什么位置？

提示：

根据元素的金属性和非金属性变化规律，同一周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，同一主族，从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，则非金属性最强的元素在周期表的右上角，是F元素，金属性最强的元素在周期表的左下角，是Fr（稳定存在的是Cs）。

课堂互动学案

考点一元素周期律及其应用

【知识归纳】

1.同周期、同主族元素结构与性质的变化规律

项目

同一周期

（从左到右）

同一主族

（自上而下）

核电荷数

依次增多

依次增多

电子层数

相同

依次增多

最外层电子数

依次增多

相同

原子半径

逐渐减小（稀有气体除外）

逐渐增大

主要化合价

正价：

+1→+7

负价：

-4→-1

最高正价一般相同

金属单质与水或酸反应的难易

越来越难

越来越容易

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

生成难易

越来越容易

越来越难

稳定性

逐渐增强

逐渐减弱

元素的金属性递变规律

逐渐减弱

逐渐增强

元素的非金属性递变规律

逐渐增强

逐渐减弱

2.“位、构、性”的关系

【典例解析】

例1、（2010广东理综，10）短周期金属元素甲~戊在元素周期表中的相对位置如右表所示：

下面判断正确的是（）

A.原子半径：

丙<丁<戊

B.金属性：

甲>丙

C.氢氧化物碱性：

丙>丁>戊

D.最外层电子数：

甲>乙

审题导读：

根据同一周期、同一主族元素结构和性质的变化规律分析。

思路解析：

从左到右同一周期元素原子半径逐渐减小，A项不正确；自上而下同主族元素金属性逐渐增强，B项不正确；从左到右同一周期元素的金属性逐渐减弱，对应碱的碱性也是减弱的，C项正确；从左到右同一周期元素原子最外层电子数逐渐增多，D项不正确。

参考答案：

C

规律总结：

同一短周期，从在到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，最高正价依次升高，原子半径依次减小，但要注意氧、氟及稀有气体的特殊性。

【跟踪训练】

1.对于第三周期从左到右的主族元素，下列说法中不正确的是（）

A．原子半径逐渐减小B．电子层数逐渐增多

C．最高正化合价逐渐增大D．元素的非金属性逐渐增强

解析：

同一周期元素原子电子层数相同，B项不正确。

答案：

B

2.具有相同电子层数的X、Y、Z三种元素，已知它们最高价氧化物的水化物的酸性强弱顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断正确的是（）

A.原子半径：

X>Y>ZB.元素的非金属性：

X>Y>Z

C.阴离子的还原性：

X->Y2->Z3-D.气态氢化物的稳定性：

HX

解析：

最高价氧化物的水化物的酸性强弱顺序是HXO4>H2YO4>H3ZO4，则其非金属性X>Y>Z，B项正确；具有相同电子层数，说明X、Y、Z位于同一周期，且从左到右的顺序Z、Y、X，则原子半径：

Z>Y>X，A项不正确；阴离子的还原性：

Z3->Y2->X-，C项不正确；气态氢化物的稳定性：

HX>H2Y>ZH3，D项不正确。

答案：

B

考点二微粒半径的大小比较

【知识归纳】

1.原子半径

原子半径的大小主要由原子核外电子层数和原子核对核外电子的作用两个方面的因素决定。

（1）同周期元素的原子

同周期元素，从左到右，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐减小（稀有气体除外）。

如：

第三周期r（Na）>r（Mg）>r（Al）>r（Si）>r（P）>r（S）>r（Cl）。

（2）同主族元素的原子

同主族元素，从上到下，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐增大。

如：

碱金属元素r（Li）

2.离子半径

（1）核电荷数相同（即同种元素）

粒子半径大小为：

阳离子半径<中性原子半径<阴离子半径，价态越高的粒子半径越小，如：

r（Fe3+）

（2）同主族元素的离子半径从上到下逐渐增大。

r（Li+）

（3）电子层结构相同（核外电子排布相同）的离子半径（包括阴、阳离子）随核电荷数增加而减小，规律：

序大径小。

如：

Na+、Mg2+、Al3+、F-、O2-的离子半径大小为r（O2-）>r（F-）>r（Na+）>r（Mg2+）>r（Al3+）。

（一般上一周期元素形成的阴离子与下一周期元素形成的阳离子有此规律）。

【典例解析】

例2、（2009北京理综）W、X、Y、Z均为短周期