学年人教版必修2 第一章第二节 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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学年人教版必修2第一章第二节第1课时原子核外电子的排布元素周期律学案
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
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的规律。
2.了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化。
3.理解元素周期律的内容和实质。
原子核外电子的排布
1.电子层
(1)含义:
在含有多个电子的原子里,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)表示方法
电子层n
1
2
3
4
5
6
7
字母
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
2.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。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高。
( )
(2)稀有气体元素的原子最外层都排有8个电子。
( )
(3)M层为最外层时最多容纳的电子数不超过8个。
( )
(4)原子核外各电子层容纳的电子数为2n2个。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)√ (4)×
2.下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是( )
①核外电子是分层运动的
②所有电子在同一区域里运动
③能量高的电子在离核近的区域内运动
④能量低的电子在离核近的区域内运动
A.①④ B.②③
C.①③D.②④
解析:
选A。
原子核外电子是分层运动的,能量越低离核越近,能量越高离核越远。
3.甲、乙两元素原子的第2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.甲与乙处于同一周期
B.甲与乙处于同一主族
C.甲与乙指的是碳和铝
D.甲与乙的原子序数之和是偶数
解析:
选D。
L层最多可有8个电子,当其他层共有4个电子时符合题意,根据核外电子排布规律,镁符合条件;当L层未填满电子时,K层的2个电子已填入,此时L层应有4个电子,碳符合条件。
则甲、乙指的是碳和镁,D项符合题意。
1.1~18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
最外层有2个电子
He、Be、Mg
2.常见的10电子、18电子微粒
(1)常见的10电子粒子
10电子粒子
分子
离子
一核10电子
Ne
N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+
二核10电子
HF
OH-
三核10电子
H2O
NH
四核10电子
NH3
H3O+
五核10电子
CH4
NH
(2)常见的18电子粒子
①分子:
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等;
②阳离子:
K+、Ca2+;
③阴离子:
P3-、S2-、HS-、Cl-。
根据提供的条件推断元素,并按要求填空:
(1)某元素原子L层电子数是K层电子数的3倍,该元素的元素名称是________。
(2)第三周期元素,其最外层电子数与电子层数相同。
该元素最高价氧化物的化学式为______,最高价氧化物的水化物与强碱反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(3)原子序数依次递增的同周期四种元素,它们氢化物的质子数与电子数都与Ar相同,这些氢化物的化学式分别为____________、____________、____________、____________。
(4)短周期中某元素的最高正价与最低负价的代数和为4,则该元素的原子结构示意图是________。
[解析]
(1)L层电子数为2×3=6,其原子结构示意图为
(4)短周期中某元素的最高正价与最低负价的代数和为4,则该元素的原子结构示意图是________。
[解析]
(1)L层电子数为2×3=6,其原子结构示意图为
,为氧元素。
(2)结合周期数=电子层数,故该元素最外层电子数是3,即铝元素,其最高价氧化物是Al2O3,最高价氧化物的水化物是Al(OH)3,与强碱反应的离子方程式是Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O。
(3)Ar的质子数与电子数都是18,则这四种氢化物分别是SiH4、PH3、H2S、HCl。
(4)最高正价与最低负价的代数和为4,且最高正价与最低负价的绝对值之和是8,则该元素最外层电子数是6,即第ⅥA族元素,又因为氧元素无最高正价,故只能是硫元素。
[答案]
(1)氧
(2)Al2O3 Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O (3)SiH4 PH3 H2S HCl
(4)
(2019·西安高一检测)A+、B+、C-、D、E五种微粒(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电子微粒,对照分析找出其转化关系。
分子:
Ne、HF、H2O、NH3、CH4;阳离子:
Na+、Mg2+、Al3+、NH
、H3O+;阴离子:
F-、O2-、N3-、OH-、NH
。
其中发生题给信息模式的反应分别为OH-+NH
NH3↑+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(答案合理即可)
(3)Na+、Mg2+(答案合理即可)
考查原子核外电子排布及其应用
1.某短周期元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,那么该原子( )
A.有3个电子层B.有2个电子层
C.最外层电子数是8D.核电荷数是10
解析:
选B。
第一层排满为2个电子,第二层排满为8个电子,第三层为最外层时,最多排8个电子,若该原子有3个电子层,依题意可知最外层(第3层)要排到24个电子,这不可能,则该原子只有2个电子层,第一层为2个电子,第二层为6个电子。
2.下列说法中一定错误的是( )
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层上的电子数均为K层的4倍
D.某原子的核电荷数与最外层电子数相等
解析:
选B。
K、L、M电子层上最多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层上一定排满了8个电子,而M层上最多只能排18个电子,又18<8×4,所以B项一定是错误的;K层上最多只能排2个电子,2×4=8,即M层和L层都为8个电子的离子为
,K+、Ca2+、Cl-等均有可能,所以C项有可能;H和He的核电荷数与最外层电子数相等,所以D项有可能。
考查等电子微粒
3.下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是( )
A.H3O+和OH-B.CO和N2
C.HNO2和NO
D.CH
和NH
解析:
选D。
A.H3O+的质子数为11,电子数为11-1=10,OH-的质子数为9,电子数为9+1=10,电子数相同,故A错误;B.CO的质子数为6+8=14,电子数为14,N2的质子数为7×2=14,电子数为14,电子数相同,故B错误;C.HNO2的质子数为1+7+8×2=24,电子数为24,NO
的质子数为7+8×2=23,电子数为23+1=24,电子数相同,故C错误;D.CH
的质子数为6+1×3=9,电子数为9-1=8,NH
的质子数为7+1×4=11,电子数为11-1=10,电子数不同,故D正确。
4.下列说法正确的是( )
A.某微粒核外电子排布为2、8、8结构,则该微粒一定是氩原子
B.最外层电子达稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子
C.F-、Na+、Mg2+、Al3+是与Ne原子具有相同电子层结构的离子
D.NH
与OH-具有相同的质子数和电子数
解析:
选C。
结构的微粒可以是Cl-、S2-、K+、Ar等。
NH
和OH-质子数分别为11和9,电子数都为10。
元素周期律
1.原子结构的周期性变化
(1)原子核外电子排布的周期性变化
以原子序数为1~18的元素为例,探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排布呈现由1到8的周期性变化(第一周期除外)。
(2)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)元素化合价的周期性变化
以原子序数为1~18的元素为例,探究元素化合价的变化,图示如下:
规律:
随着原子序数的递增,元素的化合价呈周期性变化。
即每周期,最高正价:
+1→+7(O、F无正价)。
最低负价:
-4→-1。
(2)元素金属性和非金属性的周期性变化
①Na、Mg、Al的金属性强弱比较
与酸或水反应置换出氢气由易到难:
Na>Mg>Al
金属性由强到弱:
Na>Mg>Al
最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱:
NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3__
②Si、P、S、Cl的非金属性强弱比较
单质与氢气化合由易到难:
Cl>S>P>Si
非金属性由强到弱:
Cl>S>P>Si
气态氢化物的热稳定性由强到弱:
HCl>H2S>PH3>SiH4
最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱:
HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3
③同周期元素性质递变规律
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现周期性的变化。
(2)实质:
元素性质的周期性变化是原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)同周期,随着核电荷数的增大,最外层电子数逐渐增多。
( )
(2)最外层电子数越多,原子半径越小。
( )
(3)核电荷数越大,原子半径越小。
( )
(4)从Li→F,Na→Cl,元素的最高化合价均呈现从+1价→+7价的变化。
( )
(5)第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强。
( )
(6)同周期中,第ⅠA族元素金属性最强,第ⅦA族元素非金属性最强。
( )
答案:
(1)√
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2.下列有关元素周期律的叙述中,正确的是( )
A.氧化性强弱:
F2<Cl2
B.金属性强弱:
K<Na
C.酸性强弱:
H3PO4<H2SO4
D.碱性强弱:
NaOH<Mg(OH)2
解析:
选C。
同主族,上→下,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,非金属单质的氧化性逐渐减弱,A、B错误;同周期,左→右,元素的金属性减弱,非金属性增强,即最高价氧化物的水化物的碱性减弱,酸性增强,C正确,D错误。
3.下图为周期表中短周期的一部分。
已知a原子的最外层电子数是电子总数的三分之一,下列说法中正确的是( )
A.a的最高价氧化物对应水化物有两性
B.b与d组成的化合物不能与水反应
C.c的单质能与强碱反应生成两种盐
D.非金属性:
c>d>b>a
解析:
选C。
a应为P,所以b为S,d为O,c为Cl。
B项,SO2、SO3均能与水反应;C项,Cl2和NaOH反应可生成NaCl和NaClO两种盐;D项,非金属性应为O>Cl>S>P,即d>c>b>a。
1.同周期、同主族元素性质的递变规律
同周期(自左至右)
同主族(从上到下)
原子半径
减小
增大
主要化合价
+1→+7
(O、F无正价)-4→-1
相似(最高正价相同)
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
离子
阳离子氧化性
增强
减弱
阴离子还原性
减弱
增强
单质
氧化性
增强
减弱
还原性
减弱
增强
氢化物
稳定性
增强
减弱
还原性
减弱
增强
最高价氧化物对应水化物
酸性
增强
减弱
碱性
减弱
增强
2.粒子半径大小比较的“四同”
下列说法正确的是( )
A.ⅠA族元素的金属性比ⅡA族元素的金属性强
B.ⅥA族元素的氢化物中,稳定性最好的是水
C.同周期非金属氧化物对应的水化物的酸性从左到右依次增强
D.第三周期元素的离子半径从左到右逐渐减小
[解析] 不同周期时,可能ⅠA族元素比ⅡA族元素金属性弱,A项错;ⅥA族元素的氢化物中,H2O比H2S、H2Se、H2Te稳定,B正确;没有说明是否是最高价氧化物对应的水化物,C项错;同周期非金属元素阴离子半径比金属元素阳离子半径大,D项错。
[答案] B
(1)若C项改为“同周期非金属氢化物的水溶液的酸性从左到右依次增强”,对吗?
(2)第三周期元素的阳离子半径从左到右逐渐减小,对吗?
答案:
(1)不对。
同周期从左到右,元素的非金属性逐渐增强,氢化物的稳定性逐渐增强,但不能据此比较其酸性。
(2)对。
第三周期元素的阳离子从左到右分别是钠离子、镁离子和铝离子,三种离子具有相同的核外电子排布,核电荷数越大,离子半径越小。
考查元素性质的递变规律
1.对于第二周期元素从左到右(稀有气体元素除外),下列说法中不正确的是( )
A.原子半径逐渐减小
B.最外层电子数逐渐增多
C.最高正化合价逐渐升高
D.元素的非金属性逐渐增强
解析:
选C。
对于同周期元素,从左到右,随着原子序数的递增,最外层电子数逐渐增多,原子半径逐渐减小,最高正化合价逐渐升高(但第二周期O、F例外),非金属性逐渐增强。
故A、B、D正确,C错误。
2.已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC2-、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.原子的最外层电子数:
A>B>D>C
C.原子序数:
d>c>b>a
D.离子半径:
C2->D->B+>A2+
解析:
选D。
A、B、C、D在元素周期表中的位置为
,所以原子序数:
a>b>d>c;原子半径:
B>A>C>D;离子半径:
C2->D->B+>A2+;原子的最外层电子数:
D>C>A>B。
考查微粒半径的大小比较
3.已知下列原子的半径:
原子
N
S
O
Si
半径r/(10-10m)
0.75
1.02
0.74
1.17
根据以上数据,磷原子的半径可能是( )
A.1.10×10-10m B.0.80×10-10m
C.1.20×10-10mD.0.70×10-10m
解析:
选A。
N、S、O、Si、P在元素周期表中的位置为根据元素周期律可得,原子半径r(Si)>r(P)>r(S),故磷原子的半径可能是1.10×10-10m。
4.下列粒子半径大小比较正确的是( )
A.Na+ B.S2->Cl->Na+>Al3+ C.Na D.Cs 解析: 选B。 A项,4种离子电子层结构相同,随着核电荷数增多,离子半径依次减小,“序小径大”,即r(Al3+) B项,S2-和Cl-核外电子数相同,核电荷数Cl>S,则离子半径r(S2-)>r(Cl-);Na+和Al3+核外电子数相同,核电荷数Al>Na,则离子半径r(Na+)>r(Al3+),故B正确。 C项,Na、Mg、Al、S同属于第三周期,其原子半径依次减小,故C错。 D项,Na、K、Rb、Cs同属于第ⅠA族,其原子半径: r(Cs)>r(Rb)>r(K)>r(Na),故D错。 重难易错提炼 1.原子核外电子排布规律 (1)各层最多容纳的电子数目为2n2个(n为电子层数)。 (2)最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个),次外层电子数目不超过18个。 (3)核外电子总是先排布在能量较低的电子层里,然后由里向外,依次排布在能量逐渐升高的电子层里,即按K、L、M、N…依次排列。 2.同一周期,自左向右,元素的原子半径逐渐减小,元素的最高正价从+1到+7(第二周期为+5),负化合价由-4到-1(稀有气体元素除外)。 3.同一周期,自左向右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。 元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强,气态氢化物的稳定性逐渐增强。 4.同一主族,自上而下,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。 元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强,酸性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱。 5.元素周期律是元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化。 课后达标检测 [基础巩固] 1.下列叙述不符合原子核外电子排布基本规律的是( ) A.核外电子总是优先排在能量最低的电子层上 B.K层是能量最低的电子层 C.N电子层为次外层时,最多可容纳的电子数为18 D.各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2 解析: 选D。 核外电子总是先排布在离核近、能量低的电子层上,A正确;K层离核最近,能量最低,B正确;次外层电子数不超过18,C正确;各电子层最多容纳电子数为2n2,D错误。 2.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 解析: 选B。 在1~18号元素中,符合题目要求的元素原子的电子排布依次为2、1和2、8、5。 3.下图表示1~18号元素原子结构或性质随核电荷数递增的变化。 该图中纵坐标表示( ) A.电子层数B.最外层电子数 C.最高化合价D.原子半径 答案: B 4.(2019·镇江高一测试)依据元素周期表及元素周期律,下列推断正确的是( ) A.H3BO3的酸性比H2CO3的强 B.Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强 C.HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强 D.若M+和R2-的核外电子层结构相同,则原子序数: R>M 解析: 选B。 元素B与元素C同周期,元素B在元素C左边,故H3BO3酸性弱于H2CO3,A项错误;Mg、Be同主族,Mg在下方,Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强,B项正确;同主族元素从上到下,其氢化物的热稳定性依次减弱,C项错误;阴、阳离子电子层结构相同时,阴离子对应的元素在阳离子对应元素的上一周期,故原子序数: R 5.X、Y、Z三种短周期元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,Y原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍,Z原子的次外层电子数是最外层电子数的4倍。 则X、Y、Z三种元素,可能的组合是( ) A.C、Si、MgB.Li、C、Mg C.C、Mg、LiD.C、O、Mg 解析: 选A。 短周期元素中最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素是C,次外层电子数是最外层电子数2倍的有Li和Si,次外层电子数是最外层电子数4倍的是Mg,故A项正确。 6.A、B、C为三种短周期元素,A、B在同一周期,A、C的最低价离子分别为A2-、C-,离子半径A2-大于C-,B2+和C-具有相同的电子层结构。 下列判断正确的是( ) A.原子序数由大到小的顺序是C>A>B B.原子半径由大到小的顺序是r(B)>r(A)>r(C) C.离子半径由大到小的顺序是r(C-)>r(B2+)>r(A2-) D.原子最外层电子数由多到少的顺序是B>A>C 解析: 选B。 三种元素在周期表中的位置为由此可知,A、B、C分别为S、Mg、F。 A项中原子序数应为A>B>C;C项中离子半径应为A2->C->B2+;D项中最外层电子数应为C>A>B。 7.短周期金属元素甲~戊在元素周期表中的相对位置如下表所示: 甲 乙 丙 丁 戊 下列判断正确的是( ) 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 解析: 选C。 根据元素周期律可知,同周期元素自左向右,原子半径逐渐减小,最外层电子数逐渐增多,故A、D两项错误;同周期金属元素从左到右,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减弱,故C项正确;同主族元素自上而下,金属性逐渐增强,故B项错误。 8.电子层数相同的X、Y、Z三种元素,原子序数都小于18,已知最高价氧化物对应水化物的酸性是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.阴离子的还原性: Z3->Y2->X- 解析: 选A。 由三种元素最高价氧化物的水化物的分子式知X、Y、Z的最高正价分别为+7、+6、+5,因为F没有+7价,所以X一定是Cl,则Y是S,Z是P。 因为非金属性: Cl>S>P,所以气态氢化物的稳定性: HCl>H2S>PH3,阴离子的还原性: P3->S2->Cl-,即B、C、D选项都正确。 因为电子层数相同的原子,随着原子序数的递增,原子半径减小,所以原子半径: P>S>Cl,A选项错误。 9.按要求填空。 (1)某元素原子K层和M层电子数相同,该元素的元素符号是________。 (2)某元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,该元素的元素名称是________。 (3)某元素原子的核电荷数是核外电子层数的5倍,其质子数是最外层电子数的3倍,该元素的原子结构示意图为____________________。 解析: (1)K层最多容纳2个电子,M层的电子数和K层相同,则M层上有2个电子。 该元素的原子结构示意图为 ,为镁元素。 (2)最外层电子不超过8个,则最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的元素名称是碳。 (3)设核电荷数=质子数=a,元素原子的电子层数为x,最外层电子数为y,依题意: a=5x,a=3y,则5x=3y,x= 。 因原子的最外层电子数不能超过8,即y=1~8的正整数,故仅当y=5,x=3时合理,该元素的核电荷数为15,其原子结构示意图为 。 答案: (1)Mg (2)碳 (3) 10.下列为元素周期表中的一部分,用化学式或元素符号回答下列问题: 族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 二 ⑥ ⑩ 三 ① ③ ⑤ ⑦ ⑨ 四 ② ④ ⑧
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