高中化学第1章物质结构元素周期律第二节第1课时原子核外电子的排布元素周期律学案.docx
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高中化学第1章物质结构元素周期律第二节第1课时原子核外电子的排布元素周期律学案
第1课时 原子核外电子的排布 元素周期律
1．了解核外电子排布。
2．了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化。
3．理解元素周期律的含义和实质。
一、原子核外电子的排布
1．电子的能量
（1）在多电子原子中，电子的能量是不相同的。
（2）离核较近的区域内的电子能量较低，离核较远的区域内的电子能量较高。
2．电子层
（1）概念：
在多电子原子里，电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，统称为电子层，即电子在原子核外是分层排布的。
（2）不同电子层的表示及能量关系
各电子层（由内到外）
序号（n）
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
与原子核的距离
由近到远
能量
由低到高
3.电子分层排布的规律
（1）电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。
（2）原子核外各电子层最多能容纳的电子数为2n2。
（3）最外电子层最多只能容纳8个电子（K层为最外层时最多只能容纳2个电子）。
次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。
二、元素周期律
1．元素原子结构的周期性变化
（1）原子的核外电子排布的变化规律
以原子序数1～18的元素为例，研究原子最外层电子数的变化，图示如下：
规律：
随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数呈现由1到8的周期性变化。
（第1周期除外）
（2）原子半径的变化规律
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）元素化合价的周期性变化
周期序数
原子序数
化合价（最高价、最低价）的变化
一
1～2
＋1→0
二
3～10
最高正价：
＋1→＋5
最低负价：
－4→－1
三
11～18
最高正价：
＋1→＋7
最低负价：
－4→－1
结论：
随着原子序数的递增，元素的最高正价呈现＋1→＋7，最低负价呈现－4→－1的周期性变化
（2）元素金属性、非金属性的周期性变化
①钠、镁、铝金属性的递变规律
②硅、磷、硫、氯非金属性的递变规律
③同周期元素性质的递变规律
随着原子序数的递增
3．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的变化。
（2）实质：
元素性质的周期性变化是核外电子排布周期性变化的必然结果。
1．排布在下列各电子层上的一个电子，所具有的能量最低的是（ ）
A．K层B．L层
C．M层D．最外层
解析：
根据原子核外电子排布规律可知，核外电子离核越近，能量越低，故选A项。
答案：
A
2．在下面所表示的粒子中，为阴离子的是（ ）
解析：
A为C原子；B为F－；C为Na＋；D为Al3＋，选B项。
答案：
B
3．（2018·北京师大附中期中）下列事实与元素周期律相关知识无关的是（ ）
A．向淀粉KI溶液中滴入溴水，溶液变蓝
B．NaOH、Mg（OH）2、Al（OH）3的碱性依次减弱
C．金属钠燃烧呈现黄色火焰，金属钾燃烧呈现紫色火焰
D．F2和H2暗处化合爆炸，而Cl2和H2化合需光照或点燃
解析：
A项体现Br的非金属性大于I；B项钠、镁、铝的金属性减弱，所以其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱；C项焰色反应为物理性质，与元素周期律无关；D项通过比较反应的条件确定F的非金属性大于Cl。
答案：
C
核外电子排布的表示方法
1．原子结构示意图
（1）小圆圈和圆圈内的数字表示原子核及核内质子数。
（2）弧线表示各电子层。
（3）弧线上的数字表示该电子层上的电子数。
如：
粒子符号→S
2．离子结构示意图
（1）当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体原子相同的电子层结构。
如：
Mg：
Mg2＋：
（2）非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体原子相同的电子层结构。
如：
Cl：
Cl－：
3．常见含2e－、10e－、18e－的微粒
（1）核外有2个电子的粒子：
Li＋、Be2＋、H－、He、H2。
（2）核外有10个电子的粒子
分子：
CH4、NH3、H2O、HF、Ne；
阳离子：
Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH
、H3O＋；
阴离子：
N3－、O2－、F－、OH－、NH
。
（3）核外有18个电子的粒子
分子：
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、CH3CH3等；
阳离子：
K＋、Ca2＋；
阴离子：
P3－、S2－、HS－、Cl－。
（2018·唐徕回民中学月考）根据中学化学教材所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是（ ）
A．K层电子数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层电子数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层电子数为偶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
D．M层电子数为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等
【解析】 K层电子为奇数的元素只有氢元素，所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等，A正确；L层电子为奇数的元素有锂、硼、氮、氟，这些元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等，B正确；L层电子为偶数的主族元素如镁元素，所在族的序数为第ⅡA族，L层电子数为8，所在族的序数就与该元素原子的L层电子数不相等，C错误；M层电子为奇数的主族元素有钠、铝、磷、氯，元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等，D正确。
【答案】 C
下列有关原子或离子的结构示意图表示正确的是（ ）
解析：
A项应为
，错误；B项应为
，错误；C项应为
，错误；D项正确。
答案：
D
同周期、同主族元素性质的变化规律
同周期（从左到右）
同主族（由上而下）
原子半径
减小（除稀有气体）
增大
主要化合价
最高正价：
＋1→＋7，负价：
－4→－1
最高正价相等（O、F除外），且最高正价等于主族族序数
得失电子能力
得电子能力增强，失电子能力减弱
得电子能力减弱，失电子能力增强
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
单质的氧化性、还原性
氧化性增强，还原性减弱
氧化性减弱，还原性增强
非金属氢化物的生成难易及其稳定性
生成由难到易，稳定性由弱到强
生成由易到难，稳定性由强到弱
最高价氧化物对应水化物
酸性增强，碱性减弱
酸性减弱，碱性增强
元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置如右表所示，其中R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸。
则下列判断正确的是（双选）（ ）
A．非金属性
：
ZB．R与Q的电子数相差26
C．气态氢化物稳定性：
RD．最高价氧化物的水化物的酸性：
T>Q
【解析】 本题考查了元素的推断及元素性质的递变规律。
根据R元素的单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸，可知R为F元素，R、T、Q为同一主族，则可推知T为Cl元素，Q为Br元素，X、T、Z位于同一周期，则X为S元素，Z为Ar元素。
非金属性T>X，A项错误；F原子核外电子总数为9，Br原子核外电子总数为35，二者相差26，B项正确；F、Cl、Br位于同一主族，非金属性逐渐减弱，气态氢化物稳定性逐渐减弱，即HF>HCl>HBr，C项错误；最高价氧化物的水化物的酸性，HClO4>HBrO4，D项正确。
【答案】 BD
下列递变规律正确的是（ ）
A．HClO4、H2SO4、H3PO4的酸性依次增强
B．HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
C．钠、镁、铝的还原性依次减弱
D．N、O、F原子半径逐渐增大
解析：
A项酸性HClO4>H2SO4>H3PO4，错误；B项稳定性HCl>HBr>HI，错误；C项同一周期从左→右还原性依次减弱，正确；D项同一周期从左→右原子半径逐渐减小，故原子半径N>O>F，错误。
答案：
C
元素金属性、非金属性的判断
1．金属性强弱的判断
（1）根据元素周期表判断：
①同一周期，从左到右：
元素的金属性逐渐减弱。
②同一主族，从上到下：
元素的金属性逐渐增强。
元素在周期表中的位置越处于左下方，元素的金属性越强。
（2）根据金属活动性顺序判断：
金属单质的活动性减弱，元素的金属性也减弱。
（3）根据单质及其化合物的性质判断：
①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素的金属性越强。
②最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，元素的金属性越强。
（4）根据离子的氧化性强弱判断：
金属阳离子的氧化性越强，元素的金属性越弱。
如氧化性：
Cu2＋>Mg2＋，则金属性：
Cu（5）根据金属单质间的置换反应：
较活泼的金属能将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来：
如Mg＋Cu2＋===Mg2＋＋Cu，则金属性：
Mg>Cu
（但能与水反应剧烈的活泼金属，在水溶液中不能置换出其他金属单质，如碱金属）。
2．非金属性强弱的判断
（1）根据元素周期表判断：
①同一周期，从左到右：
元素的非金属性逐渐增强。
②同一主族，从上到下：
元素的非金属性逐渐减弱。
元素在周期表中的位置越处于右上方，元素的非金属性越强。
非金属性最强的为F元素。
（2）根据单质及其化合物的性质判断：
①单质与氢气化合越容易，元素的非金属性越强。
②气态氢化物的稳定性越强，其对应元素的非金属性越强。
③最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。
（3）根据离子的还原性强弱判断：
非金属阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱。
如还原性：
Cl－Cl>I。
（4）根据非金属单质间的置换反应：
活泼的非金属能将较不活泼的非金属从其盐溶液中置换出来（F2除外）：
如Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，则非金属性：
Cl>I。
（2018·唐徕回民中学月考）甲、乙两种非金属：
①甲比乙容易与H2化合；②甲单质能与乙阴离子发生置换反应；③甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应的水化物酸性强；④与某金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；⑤甲的单质熔、沸点比乙的低；⑥甲元素的气态氢化物的水溶液酸性比乙元素气态氢化物的水溶液酸性强。
能说明甲比乙的非金属性强的是（ ）
A．①②③⑥B．②③④
C．①②③D．①②③④
【解析】 比较元素的非金属性，可从单质与H2化合的难易、反应条件及生成氢化物的稳定性来比较，①正确；非金属性强的单质能把非金属性弱的单质置换出来，②正确；最高价氧化物对应的水化物酸性越强，其非金属性越强，③正确；比较元素的非金属性强弱，其实质是看原子得到电子的能力，越易得电子，非金属性越强，与得电子数的数目多少无关，④错；单质的熔、沸点高低是物理性质，不能用来比较非金属性强弱，⑤错；通过气态氢化物水溶液的酸性强弱不能比较非金属性强弱，⑥错；综上所述，C项正确。
【答案】 C
【点评】 元素非金属性强弱判断的两个易错点：
（1）依据气态氢化物的稳定性强弱可以判断元素的非金属性的强弱，但氢化物水溶液的酸性强弱不能用于元素的非金属性强弱判断；
（2）不能用一般含氧酸的酸性强弱判断元素的非金属性强弱，如酸性H2SO3>H2CO3，不能由此判断元素的非金属性强弱S>C，两者无因果关系，只能用最高价氧化物的水化物酸性强弱进行判断元素的非金属性的强弱。
（2018·天水市一中段考）X、Y代表两种非金属元素，下列不能说明非金属性X比Y强的是（ ）
A．Y的阴离子Y－的还原性强于X的阴离子X－
B．X的氢化物的水溶液的酸性比Y的氢化物的水溶液的酸性强
C．X的单质X2能将Y的阴离子Y－氧化成Y2
D．X、Y的单质分别与Fe化合，产物中前者Fe为＋3价，后者Fe为＋2价
解析：
元素的非金属越强，形成阴离子的还原性越弱，Y－的还原性强于X－，非金属性：
X＞Y，能说明非金属性X比Y强，A不符合题意；元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，不能通过比较气态氢化物水溶液的酸性判断非金属性强弱，B符合题意；X的单质X2能将Y的阴离子Y－氧化成Y2，氧化性：
X2＞Y2，非金属性：
X＞Y，能说明非金属性X比Y强，C不符合题意；X、Y的单质分别与Fe化合，产物中前者Fe为＋3价，后者Fe为＋2价，X的得电子能力比Y强，能说明非金属性X比Y强，D不符合题意。
答案：
B
粒子半径的大小比较
1．一般电子层数越多，其半径越大（极少数例外，如r（Li）>r（Al））
（1）最外层电子数相同，但电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，离子半径也逐渐增大。
如：
r（Li）（2）原子半径比相应的阳离子半径大。
如：
r（K）>r（K＋），r（Mg）>r（Mg2＋）。
2．若电子层数相同，核电荷数越大，其半径越小
（1）同周期元素的原子，随核电荷数增多，原子半径逐渐减小。
如：
r（Na）>r（Mg）>r（Al）>r（Si）>r（P）>r（S）>r（Cl）。
（2）核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小。
如：
r（O2－）>r（F－）>r（Na＋）>r（Mg2＋）>r（Al3＋）。
3．若电子层数、核电荷数均相同，最外层电子数越多，半径越大
（1）同一元素的原子和阴离子，原子半径比阴离子半径小。
如：
r（Cl）（2）同一元素价态不同的阳离子，离子所带电荷数越多，半径越小。
如：
r（Fe2＋）>r（Fe3＋）。
a元素的阴离子、b元素的阴离子和c元素的阳离子具有相同的电子层结构，已知a的原子序数大于b的原子序数，则a、b、c3种离子的半径大小顺序为（ ）
A．a>b>c B．b>a>c
C．c>a>bD．c>b>a
【解析】 c元素阳离子与a、b两元素阴离子具有相同的电子层结构，可知a、b同周期，c在a、b所在周期的下一周期，故原子序数：
c>a>b，而电子层结构相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，即离子半径：
b>a>c。
【答案】 B
（2018·集宁一中月考）已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（ ）
A．原子半径A＞B＞D＞C
B．原子序数d＞c＞b＞a
C．离子半径C＞D＞B＞A
D．单质的还原性A＞B＞D＞C
解析：
已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则四种离子核外的电子数相同，即a－2＝b－1＝c＋3＝d＋1，原子序数a＞b＞d＞c，B错误；A、B处于同一周期，C、D处于同一周期，A、B形成阳离子，则A、B为金属，C、D形成阴离子，则C、D为非金属，结合化合价可知，A为Mg元素、B为Na元素、C为N元素、D为F元素。
同一周期从左至右，原子半径逐渐减小，同一主族从上至下，原子半径逐渐增大，则原子半径Na＞Mg＞N＞F，A错误；具有相同电子层结构的离子，原子序数越大，离子半径越小，则离子半径N3－＞F－＞Na＋＞Mg2＋，C正确；同一周期从左至右，元素的金属性逐渐减弱，则单质的还原性Na＞Mg，N和F元素是非金属，单质主要体现氧化性，D错误。
答案：
C
1.下列原子结构的叙述中正确的是（ ）
A．所有的原子核都是由质子和中子组成的
B．原子的最外层电子数不超过8个
C．稀有气体原子的最外层电子数均为8
D．原子的次外层电子数一定都是8
解析：
1H中不含中子，A项错误；根据核外电子排布规律，原子的最外层电子数不超过8个，B项正确；He原子最外层电子数为2，C项错误；有两个电子层的原子，次外层电子数为2，如N、O，D项错误。
答案：
B
2．（2018·佛山市第一中学期中）元素性质呈周期性变化的决定因素是（ ）
A．元素相对原子质量依次递增
B．元素的最高正化合价呈周期性变化
C．元素原子最外层电子排布呈周期性变化
D．元素金属性或非金属性呈周期性变化
解析：
元素性质呈周期性变化的决定因素是元素原子最外层电子排布呈周期性变化。
答案：
C
3．下列各组元素中，按原子序数逐渐增加，原子半径依次增大顺序排列的是（ ）
A．Na、Mg、Al、SiB．Cl、S、P、Si
C．F、Cl、Br、ID．H、F、Cl、Na
解析：
同主族随原子序数增加，原子半径逐渐增大，同周期随原子序数增加，原子半径逐渐减小，只有C项随原子序数增加，原子半径逐渐增大。
答案：
C
4．下列各组中化合物的性质比较，不正确的是（ ）
A．酸性：
HClO4>HBrO4>HIO4
B．碱性：
NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3
C．非金属性：
F>O>S
D．稳定性：
HCl>PH3>H2S
解析：
A项同一主族非金属元素最高价含氧酸从上至下酸性减弱，正确；B项同一周期从左→右金属性减弱，故碱性NaOH>Mg（OH）2>Al（OH）3，正确；C项同一周期从左→右非金属性增强，同一主族从上→下非金属性减弱，故非金属性F>O>S，正确；D项非金属性Cl>S>P，故稳定性HCl>H2S>PH3，错误。
答案：
D
5．已知某微粒的结构示意图为
。
试回答：
（1）当x－y＝10时，该粒子为________（填“原子”“阳离子”或“阴离子”）。
（2）当y＝8时，粒子可能为________、________、________、________、________。
（填粒子符号）
（3）写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物间发生反应的离子方程式：
________________________________________。
解析：
（1）当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子为原子。
（2）当y＝8时，应为18个电子的粒子，所以可能为Ar、Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等。
（3）y＝3时为铝原子，y＝7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为Al（OH）3和HClO4。
答案：
（1）原子
（2）Ar'Cl－'S2－'K＋'Ca2＋（合理即可） （3）Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
1．某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，且其为短周期元素，该元素为（ ）
A．锂 B．铍
C．氧 D．钙
解析：
锂、钙的最外层电子数均比次外层电子数小，排除A、D项；铍最外层电子数与次外层电子数相同，排除B项；氧原子K层有2个电子，L层有6个电子，最外层电子数是次外层电子数的3倍，C项正确。
答案：
C
2．（2018·邢台三中月考）下图所示的微粒中，氧化性最强的是（ ）
解析：
A为碳原子，B为氟原子，C为钠离子，D为铝离子，所以氧化性最强的为氟原子。
答案：
B
3．（2018·静宁县第一中学月考）下列说法正确的是（ ）
A．原子最外层电子数大于3（小于8）的元素一定是非金属元素
B．原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C．最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期
D．某元素的离子的最外层与次外层电子数相同，该元素一定位于第三周期
解析：
描述的元素若位于长周期，则可能是金属元素，如Ge（第四周期，第ⅣA族），A错误；氢元素原子最外层电子数为1，是非金属元素，B错误；根据原子核外电子排布规律，可知最外层电子不超过8个，则次外层电子也少于8，则次外层为K层，最外层为L层，元素原子核外共两个电子层，位于第二周期，C正确；K＋
，最外层与次外层电子数相等，但K元素位于第四周期，D错误。
答案：
C
4．下列实验不能作为判断依据的是（ ）
A．钠和镁分别与冷水反应，判断钠与镁金属性强弱
B．在MgCl2与AlCl3溶液中分别加入过量的氨水，判断镁与铝的金属性强弱
C．硅酸钠溶液中通入CO2产生白色沉淀，判断碳酸与硅酸的酸性强弱
D．Br2与I2分别与足量的H2反应，判断溴与碘的非金属性强弱
解析：
A项钠与冷水反应，而镁不与冷水反应，可判断金属性Na>Mg；B项MgCl2和AlCl3均与氨水反应，生成Mg（OH）2、Al（OH）3，Al（OH）3不溶于过量氨水，不能判断Mg、Al的金属性；C项Na2SiO3溶液中通入CO2产生白色沉淀H2SiO3，说明酸性H2CO3>H2SiO3，非金属性C>Si；D项Br2与I2分别与H2反应，Br2较I2更易与H2反应，非金属性Br>I，故选B项。
答案：
B
5．（2018·陆川县中学月考）电子层数相同的三种元素X、Y、Z，已知最高价氧化物对应的水化物的酸性HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断错误的是（ ）
A．原子半径X＞Y＞Z
B．气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3
C．非金属性X>Y>Z
D．气态氢化物的还原性HX解析：
同周期元素的原子从左到右，原子半径逐渐减小，非金属性增强，所以原子半径：
X＜Y＜Z，A错误；非金属性越强，氢化物越稳定，由于非金属性X＞Y＞Z，所以气态氢化物的稳定性：
HX＞H2Y＞ZH3，B正确；最高价氧化物对应的水化物的酸性是：
HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，则非金属性X＞Y＞Z，C正确；元素非金属性越强，阴离子的还原性越弱，由于非金属性X＞Y＞Z，所以气态氢化物的还原性HX＜H2Y＜ZH3，D正确。
答案：
A
6．某单质X能从盐溶液中置换出单质Y。
由此可知（ ）
A．当X、Y都是金属时，X一定比Y活泼
B．当X、Y都是非金属时，Y一定比X活泼
C．当X是金属时，Y只能是金属
D．当X是非金属时，Y可能是金属，也可能是非金属
解析：
置换反应一定是活泼性强的单质置换出活泼性弱的单质，A正确，B错；当X是金属时可以置换出金属或非金属单质，C错；当X是非金属时，Y只可能是非金属，因盐溶液中非金属单质不可能置换出金属单质，D错。
答案：
A
7．用1～18号元素及其形成的化合物的化学式填空。
（1）原子半径最小的元素是________，原子半径最大的元素是________（除稀有气体元素）。
（2）金属性最强的元素与氧气反应生成的化合物有________。
（3）最高价氧化物对应水化物为两性氢氧化物的是________。
（4）气态氢化物的水溶液呈碱性的是________。
（5）形成化合物种类最多的两种元素是________。
（6）最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________。
（7）推测Si、N最简单氢化物的稳定性________大于________。
解析：
（1）原子半径最小的元素是H，最大的元素是Na。
（2）金属性最强的元素是Na，与O2反应生成的化合物有Na2O、Na2O2。
（3）两性氢氧化物为Al（OH）3[或Be（OH）2]。
（4）气态氢化物的水溶液呈碱性的气体只有NH3。
（5）形成化合物种类最多的两种元素是C、H。
（6）最高价含氧酸酸性最强的是HClO4。
（7）非金属性：
N>P>Si，故NH3的稳定性大于SiH4的稳定性。
答案：
（1）H Na
（2）Na2O，Na2O2 （3）Al（OH）3[或Be（OH）2] （4）NH3 （5）C，H （6）HClO4 （7）NH3 SiH4
8．A、B、C均为短周期元素，其中A元素的单质是自然界最轻的气体，B元素原子的次外层电子数为最外层电子数和最内层电子数之和，C元素与B元素位于同一主族，且可形成BC2型化合物。
（1）写出A元素的元素名称：
________。
（2）写出B元素在元素周期表中的位置：
第________周期第________族。
（3）写出C元素原子结构示意图：
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