人教版必修2第一章第二节 元素周期律.docx
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人教版必修2第一章第二节元素周期律
第二节
元素周期律
第一课时原子核外电子的排布
[课标要求]
1.了解原子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。
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为电子层序数)。
(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.常见10电子粒子:
(1)分子:
Ne、HF、H2O、NH3、CH4。
(2)阳离子:
Na+、Mg2+、Al3+、NH
、H3O+。
(3)阴离子:
O2-、F-、OH-。
1.电子的能量
(1)在多电子原子中,电子的能量不同。
(2)电子能量与运动区域。
电子能量较低→运动区域离核较近。
电子能量较高→运动区域离核较远。
2.电子层
(1)概念:
在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域运动,把不同的区域简化为不连续的壳层,称作电子层(也称作洋葱式结构)。
(2)电子层的表示方法及与能量的关系。
表示方法
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
3.电子的分层排布
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,即原子核外电子排布时,先排K层,充满后再填充L层。
[特别提醒]
原子最外电子层排满8个电子时为稳定结构,但只有一个电子层时,排满2个电子时为稳定结构,如Li+为2电子稳定结构。
1.核外电子是分层排布的,共划分为几层?
按能量由低到高、离核由近及远的排列顺序是什么?
其中M层和N层哪一层能量更高?
提示:
7;K、L、M、N、O、P、Q;N层能量高于M层。
2.M电子层最多可容纳18个电子,为什么钾原子的核外电子排布不是而
是?
提示:
若钾原子的M层排布9个电子,此时M层就成为最外层,这和电子排布规律中“最外层电子数不超过8个”相矛盾,不符合电子排布规律。
原子核外电子的排布规律
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层为最外层时容纳的最多电子数不超过8个(√)
(4)原子核外各电子层容纳的电子数为2n2个(×)
2.某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则该元素核内质子数为( )
A.3 B.7
C.8D.10
解析:
选C 根据原子核外电子排布规律,最外层电子数不超过8(K为最外层时不超过2)。
最外层电子数是次外层电子数的3倍,可能为3,也可能为6,若是3,那么次外层电子数为1,不符合排布规律,故可推得最外层电子数为6,次外层电子数为2,则核内质子数为8。
1.原子结构示意图
(1)用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。
(2)用弧线表示电子层。
(3)弧线上的数字表示该电子层上的电子数。
(4)原子结构示意图中,核内质子数=核外电子数。
如钠的原子结构示意图:
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,形成与上一周期稀有气体元素原子相同的电子层结构(电子层数相同,每层上所排布的电子数也相
同)。
如
(2)非金属元素的原子得电子形成简单离子时,形成和同周期稀有气体元素原子相同的电子层结构。
如
(3)离子结构示意图中,阳离子核内质子数大于核外电子数,阴离子核内质子数小于核外电子数,且差值为离子所带电荷数。
(4)单个原子形成简单离子时,其最外层可形成8电子稳定结构(K层为最外层时可形成2电子稳定结构)。
1.下列结构示意图所代表的微粒属于阴离子的是( )
解析:
选A 结构示意图中,核外电子数大于核电荷数即为阴离子,小于核电荷数为阳离子,等于核电荷数为中性原子。
由此可判断A是氧离子,B是氖原子,C是钠离子,D是镁原子。
2.下列原子(离子)的结构示意图正确吗?
如有错误,请改正。
(1)磷原子
________;
(2)碳原子
________;
(3)钠原子
________;
(4)氟离子
________。
答案:
(1)正确
(2)不正确;
(3)不正确; (4)正确
1.常见“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“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-。
1.与OH-具有相同质子数和电子数的粒子是( )
A.H2O B.F-
C.Na+D.NH3
解析:
选B OH-有9个质子,10个电子,与F-的质子数和电子数完全相同。
2.A+、B+、C-、D、E五种粒子(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电子粒子,对照分析找出其转化关系。
①分子:
Ne、HF、H2O、NH3、CH4
②阳离子:
Na+、Mg2+、Al3+、NH
、H3O+
③阴离子:
F-、O2-、OH-。
其中发生题给模式的反应分别为NH
+OH-
NH3↑+H2O,H3O++OH-===2H2O,故A+为NH
,B+为H3O+,C-为OH-,D为H2O,E为NH3。
答案:
(1)NH
+OH-
H2O+NH3↑
H3O++OH-===2H2O
(2)Ne、CH4(合理即可)
(3)Na+、Mg2+(合理即可)
[方法技巧]
A、B、C、D均为10电子粒子,其转化关系如右:
该转化一定为NH
+OH-===NH3+H2O,即A为NH
、B为OH-、C为NH3、D为H2O。
[三级训练·节节过关]
1.下列是几种粒子的结构示意图,有关说法不正确的是( )
A.①和②属同种元素 B.②属于稀有气体元素
C.①和③的化学性质相似D.④属于金属元素
解析:
选B A项,①和②分别是O和O2-,都属于氧元素,正确;B项,②属于氧元素,不属于稀有气体元素,错误;C项,③为硫原子,①为氧原子,其最外层上均有6个电子,化学性质相似,正确;D项,④为金属钠,正确。
2.某元素的原子核外有三个电子层,M层的电子数是L层电子数的
,则该元素的原子是( )
A.LiB.Al
C.SiD.K
解析:
选C 三个电子层即K、L、M,K层2个电子,L层8个电子,可知M层4个电子,该元素的核外电子排布为2、8、4,是Si元素。
3.已知某短周期元素原子的第三电子层上排布有5个电子,则该元素在周期表中位于( )
A.第二周期ⅣA族B.第二周期ⅤA族
C.第三周期ⅣA族D.第三周期ⅤA族
解析:
选D 短周期元素电子层数为3,最外层电子数为5,为主族元素,按照周期序数等于电子层数,主族序数等于最外层电子数,该元素位于第三周期第ⅤA族。
4.根据元素周期表判断,下列叙述不正确的是( )
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层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子L层电子数相等
C.L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M层电子数相等
解析:
选B A项,K层电子为奇数,K层最多容纳2个电子,因此K层电子数为1,属于ⅠA族,正确;B项,L层最多容纳8个电子,如果为偶数是2、4、6、8,若是2、4、6所在的族是ⅡA、ⅣA、ⅥA,如果是8,该元素可能是0族,也可能是其他族,错误;C项,L层为奇数,可能是1、3、5、7,所在族分别是ⅠA、ⅢA、ⅤA、ⅦA,与L层电子数相等,正确;D项,M层属于第三层,电子为奇数,数值分别是1、3、5、7,分别位于ⅠA、ⅢA、ⅤA、ⅦA,与原子M层电子数相等,正确。
5.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,该元素的原子结构示意图是____________。
(3)某元素原子M电子层的电子数为K、L电子层电子数和的一半,该元素的元素名称是________。
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,
其原子结构示意图为,为镁元素。
(2)最外层电子数不超过8,最外层电子数是次外层电子数2倍的元素,其原子结构示意
图为。
(3)M电子层上有电子,则K、L层已充满电子,电子数分别为2、8,那么M层电子数为5,即是15号磷元素。
答案:
(1)Mg
(2) (3)磷
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.N层
解析:
选A 离原子核越近的电子层上的电子能量越低,离原子核越远的电子层上的电子能量越高,所以K层上的电子能量最低。
2.下列有关原子或离子的结构示意图表示正确的是( )
解析:
选D A项,K层、L层电子数分别为2、1,错误;B项,最外层最多排8个电子,错误;C项,S2-是S原子得到2个电子后形成的,最外层上有8个电子,错误;D项,Mg2+是Mg原子失去2个电子后形成的,最外层为8个电子,正确。
3.下列关于核外电子排布的说法中不正确的是( )
A.第n层电子层最多可容纳的电子数为2n2
B.第二电子层中最多可容纳的电子数为8
C.最多可容纳8个电子的电子层一定是第二电子层
D.最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层
解析:
选C 第n层电子层最多可容纳电子数为2n2,故A、B、D正确。
最外层最多可容纳8个电子,故C错误。
4.X和Y属短周期元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半,Y位于X的前一周期,且最外层只有一个电子,下列说法正确的是( )
A.X可能是第二周期非金属元素
B.X可能是第三周期金属元素
C.Y可能与X同主族
D.Y一定是金属元素
解析:
选C X可能是Li或Si,Y为H或Li。
5.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 A项正确;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。
6.已知一般情况下原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质。
氟元素原
子的核外电子排布示意图为。
下列原子中,与氟元素原子的化学性质相似的是
( )
解析:
选D 与氟原子化学性质相似的原子最外层电子数应为7。
根据原子核外电子排布规律及相应原子结构示意图,只有D中氯原子与氟原子化学性质相似。
7.下列离子中,所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是( )
A.Mg2+B.Al3+
C.F-D.H+
解析:
选A A项,Mg2+所带电荷数为2,核外电子层数为2,正确;B项,Al3+所带电荷数为3,核外电子层数为2,错误;C项,F-所带电荷数为1,核外电子层数为2,错误;D项,H+所带电荷数为1,核外电子层数为0,错误。
8.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 电子层结构为的微粒可以是Cl-、S2-、K+、Ar等。
NH
和OH-质
子数分别为11和9,电子数都为10。
9.A、B、C、D、E五种元素,它们原子的核外电子排布如下表所示:
元素
各电子层的电子数
K
L
M
N
A
2
7
B
2
8
1
C
2
8
18
7
D
2
8
2
E
2
8
7
(1)属于同一周期的元素是____________(填字母序号)。
(2)属于同一主族的元素是____________。
(3)B单质与水反应的化学方程式是_________________________________________
____________________________。
(4)E单质与水反应的化学方程式是__________________________________________
____________________________。
解析:
原子电子层数相同的元素位于同一周期,故B、D、E为同一周期;同一主族元素原子最外层电子数相等,故A、C、E为同一主族;B单质为Na,与水反应的化学方程式为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑;E单质为Cl2,与水反应的化学方程式为Cl2+H2OHCl+HClO。
答案:
(1)B、D、E
(2)A、C、E
(3)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
(4)Cl2+H2OHCl+HClO
10.以下是四种粒子的结构示意图:
(1)上述粒子中非金属性最强的元素是__________(填字母序号),将其单质通入KI溶液发生反应的离子方程式为_______________________________________________。
(2)C单质与水发生反应的离子方程式为__________________________________
________________________。
(3)电子层结构与C相同、化学性质最稳定的元素原子的核电荷数是________,用原子结构与元素性质的关系说明它化学性质稳定的原因________________________________________________________________________。
(4)A的一种同位素可用于考古断代,这种同位素的符号是________,这种用途取决于它的________性。
解析:
四种粒子按A~D的顺序依次是C、Cl、Na+、Al3+,其中Cl2能从KI溶液中置换出I2;Na能与水反应产生H2;电子层结构与Na+相同的原子为Ne,其最外层已达8电子稳定结构,故化学性质稳定;考古工作者利用
C来测定文物的年代。
答案:
(1)B Cl2+2I-===2Cl-+I2
(2)2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
(3)10 该原子最外层已达8电子稳定结构,故化学性质稳定
(4)
C 放射
1.下列微粒中,与氩原子具有相同电子层结构的是( )
A.Na+B.Cl-
C.
D.Ne
解析:
选B A项,Na+核外电子排布是2、8,具有10个电子,与Ne原子电子层结构相同,错误;B项,Cl-核外有18个电子,与Ar相同,正确;C项,13号元素是Al,Al3+核外有10个电子,与Ne原子电子层结构相同,错误;D项,Ne核外有10个电子,错误。
2.下列原子(离子)的结构示意图错误的是( )
①磷原子 ②碳原子
③钠原子 ④氧离子
A.①②B.②③
C.③④D.①④
解析:
选B 磷原子的结构示意图正确;碳原子的第一电子层只能容纳2个电子,其结
构示意图应为;钠原子应有3个电子层,第二电子层容纳8个电子,第三电子层
容纳1个电子,应为;氧原子核外最外电子层得到2个电子,形成8电子稳定结构,
因此氧离子的结构示意图正确。
3.下列粒子中,最外层与第一层的电子数之和等于次外层电子数的是( )
A.SB.Mg
C.ClD.Be
解析:
选A 若有两个电子层,则题给情况不存在;若有三个电子层,则K、L、M电子层上电子数依次为2、8、6,电子总数为16,为硫元素。
4.今有A、B两种原子,A原子的M层比B原子的M层少3个电子,B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍,A和B分别是( )
A.Si和NaB.B和H
C.Cl和CD.C和Al
解析:
选D A原子的M层比B原子的M层少3个电子,则B原子M层上至少有3个电子,B原子K、L电子层上的电子数依次为2、8;B原子L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍,A原子L层上电子数为4,其K、L电子层上的电子数分别为2、4,则B原子M层上有3个电子,故A、B原子电子总数分别为6、13,为碳元素、铝元素。
5.下列各原子构成的单质中,肯定能与稀硫酸反应产生H2的是( )
A.原子核内没有中子
B.M层有5个电子
C.原子核外最外层电子数=电子层数
D.N层上电子数与K层电子数相等,次外层有8个电子
解析:
选D A选项中的原子为H,H2不符合题意;B选项中的原子为磷,非金属单质不能与稀硫酸反应生成H2;符合C选项的原子有H、Be、Al等,其中H2不能与稀硫酸反应;D选项的原子为Ca,钙单质能与稀硫酸反应生成H2。
6.在原子的第n电子层中,当n为最外层时,最多容纳电子数与(n-1)层相同;当n为次外层时,其最多容纳的电子数比(n-1)层最多容纳的电子数多10,则n层是( )
A.N层B.M层
C.L层D.K层
解析:
选B 由题意可知第n层一定不是K层,所以当其为最外层时所容纳电子数为8,所以n-1层为第二层。
通过n为次外层时,最多容纳的电子数比(n-1)层多10,可进一步验证n为M层。
7.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,故答案为A项。
8.元素A原子最外层电子数是次外层3倍,元素B原子有三个电子层,且最外层电子数等于其电子层数,则A、B两元素组成的化合物的化学式为( )
A.A2BB.B2A3
C.A3B2D.BA2
解析:
选B 最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O,有三个电子层,且最外层电子数等于3的原子是Al,二者形成的化合物为Al2O3。
9.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。
它们之间存在如右图中转化关系:
(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,请写出:
A的化学式________;D的化学式________。
(2)如果A和C是18电子的微粒,B和D是10电子的微粒,请写出A与B在溶液中反应的离子方程式__________________________(合理即可)。
解析:
(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,结合10电子微粒的结构性质特征,可知A为NH
,B为OH-,C为NH3,D为H2O。
(2)如果A和C是18电子的微粒,B和D是10电子的微粒,观察框图,容易想到H2S+OH-===HS-+H2O或HS-+OH-===S2-+H2O,则A为H2S或HS-,B为OH-,C为HS-或S2-,D为H2O,所以A与B在溶液中反应的离子方程式为H2S+OH-===HS-+H2O或HS-+OH-===S2-+H2O。
答案:
(1)NH
H2O
(2)H2S+OH-===HS-+H2O
10.短周期的三种元素X、Y、Z,原子序数依次变小,原子核外电子层数之和是5。
X元素原子最外电子层上的电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和;Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍,X和Z可以形成XZ3的化合物。
请回答:
(1)X元素是______________;Y元素是____________;Z元素是____________。
(2)XZ3化合物的分子式是______________。
(3)分别写出X、Y的最高正价含氧酸的分子式______、________。
解析:
(1)短周期的三种元素X、Y、Z原子序数依次变小,Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍,则Y为C或S,原子核外电子层数之和是5,则Y只能是C,Z为H,X元素原子最外电子层上的电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和,X和Z可以形成XZ3的化合物,则X为N。
(2)XZ3的分子式是NH3。
(3)N和C对应的最高正价含氧酸分别是HNO3、H2CO3。
答案:
(1)氮 碳 氢
(2)NH3 (3)HNO3 H2CO3
第二课时 元素周期律
——————————————————————————————————————
[课标要求]
1.了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化。
2.理解元素周期律的内容和实质。
1.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)。
2.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。
3.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。
4.元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化。
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。
3.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
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