2020年高中化学第1章物质结构元素周期律第2节第1课时原子核外电子的排布元素周期律课件新人教版必修2.ppt

第二节元素周期律第二节元素周期律第第1课时原子核外电子的排布元素周期律课时原子核外电子的排布元素周期律学习目标学习目标核心素养建构核心素养建构1.了解原子的核外电子能量高了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。低与分层排布的关系。2了解核外电子分层排布的规了解核外电子分层排布的规律。律。3理解元素周期律的内容和实理解元素周期律的内容和实质。质。知知 识识 梳梳 理理一、原子核外电子的排布一、原子核外电子的排布1核外电子的分层排布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，通常在离核常在离核_的区域运动；能量高的，通常在离核的区域运动；能量高的，通常在离核_的的区域运动。核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排区域运动。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：布。其关系如下：近近远远2原子核外电子的排布规律原子核外电子的排布规律【自主思考自主思考】1思考并讨论在前思考并讨论在前20号元素中有哪些离子的核外电子排布分号元素中有哪些离子的核外电子排布分别与稀有气体别与稀有气体He、Ne、Ar的核外电子排布相同？的核外电子排布相同？提示提示(1)与与He原子电子层结构相同的离子有：原子电子层结构相同的离子有：Li、Be2、H。(2)与与Ne原子电子层结构相同的离子有：原子电子层结构相同的离子有：F、O2、N3、Na、Mg2、Al3。(3)与与Ar原子电子层结构相同的离子有：原子电子层结构相同的离子有：Cl、S2、P3、K、Ca2。二、元素周期律二、元素周期律1原子结构的周期性变化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呈现_的周期性变化的周期性变化(第一周期除外第一周期除外)。由由1到到8(2)元素原子半径的周期性变化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规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现_的周期性变化。的周期性变化。由大到小由大到小2元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化(1)元素主要化合价的周期性变化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规律：随着原子序数的递增，元素的最高正化合价呈现_（O、F除外）除外），最低负化合价呈现，最低负化合价呈现_的的周期性变化。周期性变化。1741(2)元素金属性与非金属性的周期性变化元素金属性与非金属性的周期性变化Na、Mg、Al金属性强弱比较金属性强弱比较Si、P、S、Cl非金属性强弱的比较非金属性强弱的比较(3)同周期元素性质的递变规律同周期元素性质的递变规律(自左至右自左至右)元素的金属性逐渐元素的金属性逐渐_，非金属性逐渐，非金属性逐渐_。减弱减弱增强增强3元素周期律元素周期律(1)内容：元素的性质随着原子序数的递增而呈内容：元素的性质随着原子序数的递增而呈_的的变化。变化。(2)实质：元素性质的周期性变化是实质：元素性质的周期性变化是_呈周期呈周期性变化的必然结果。性变化的必然结果。周期性周期性核外电子排布核外电子排布【自主思考自主思考】2如何根据原子结构解释同周期元素随原子序数的递增，元如何根据原子结构解释同周期元素随原子序数的递增，元素性质的递变性？随原子序数的递增，素性质的递变性？随原子序数的递增，C、N、O、F的最的最高正化合价依次递增吗？高正化合价依次递增吗？提示提示同周期元素原子的电子层数相同，核电荷数依次增同周期元素原子的电子层数相同，核电荷数依次增大，原子核对最外层电子的吸引能力依次增强，失电子能大，原子核对最外层电子的吸引能力依次增强，失电子能力依次减弱，得电子能力依次增强，故金属性依次减弱，力依次减弱，得电子能力依次增强，故金属性依次减弱，非金属性依次增强。因为非金属性依次增强。因为O、F原子半径小，原子核对外层原子半径小，原子核对外层电子的吸引能力强，不能失去电子，故氧无最高正化合电子的吸引能力强，不能失去电子，故氧无最高正化合价，氟无正化合价。价，氟无正化合价。效效 果果 自自 测测1 1判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”。(1)锂的原子结构示意图是锂的原子结构示意图是 ( () )(2)某原子某原子M M层电子数为层电子数为L L层电子数的层电子数的4 4倍倍( () )(3)某离子某离子M M层和层和L L层电子数均为层电子数均为K K层的层的4 4倍倍( () )(4)离子的核电荷数一定等于其核外电子数离子的核电荷数一定等于其核外电子数( () )答案答案(1)(2)(3)(4)2在第三周期元素中，除稀有气体元素外：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原子半径最小的元素是_(填元素符号填元素符号)。(2)金属性最强的元素是金属性最强的元素是_(填元素符号填元素符号)。(3)最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是最高价氧化物对应水化物的酸性最强的是_(用化用化学式回答，下同学式回答，下同)。(4)最不稳定的气态氢化物是最不稳定的气态氢化物是_。(5)最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是_。(6)氧化物中具有两性的是氧化物中具有两性的是_。解析解析(1)第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半径最小的是径最小的是Cl。(2)金属性最强的元素在最左边，应为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的水化物的酸非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应的水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是性最强，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非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。的气态氢化物最不稳定。(5)金属性最强的金属性最强的Na对应的对应的NaOH的碱性最强。的碱性最强。(6)铝的氧化物铝的氧化物Al2O3具有两性。具有两性。答案答案(1)Cl(2)Na(3)HClO4(4)SiH4(5)NaOH(6)Al2O3探究一、核外电子排布的规律及其表示方法探究一、核外电子排布的规律及其表示方法【合作交流合作交流】1将将Na原子的结构示意图写成原子的结构示意图写成 对吗？为什么？对吗？为什么？提示提示不对，不对，L层没有填满，只有排满层没有填满，只有排满L层才能排层才能排M层，正层，正确的写法为确的写法为 。2(1)核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当如当M层不是最外层时，最多可以排布层不是最外层时，最多可以排布_个电子，个电子，而当它是最外层时，最多可以排布而当它是最外层时，最多可以排布_个电子。个电子。(2)电子不一定排满电子不一定排满M层才排层才排N层，如层，如K和和Ca的核外电子排的核外电子排布，分别画出钾、钙原子结构示意图。布，分别画出钾、钙原子结构示意图。提示提示(1)188(2)K Ca3分别画出分别画出Na、Cl结构示意图，它们与哪种原子核外电子结构示意图，它们与哪种原子核外电子排布相同？排布相同？提示提示Na Cl 分别与稀有气体分别与稀有气体Ne、Ar原原子核外电子排布相同。子核外电子排布相同。【点拨提升点拨提升】1原子核外电子排布的表示方法原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图原子结构示意图用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的数，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。以钠原子为例：电子数。以钠原子为例：粒子符号粒子符号 (2)离子结构示意图离子结构示意图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，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元素原子相同电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构的电子层结构(电子层数相同，每层上所排的电子数也相同电子层数相同，每层上所排的电子数也相同)。如如Mg： Mg2： 。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元素原子相同的电子层结构。如稀有气体元素原子相同的电子层结构。如F： F： 。特别提醒特别提醒(1)核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。地理解，必须同时满足各项要求。(2)最外层电子数排满最外层电子数排满8个个(He为为2个个)形成稳定结构，不易得失电形成稳定结构，不易得失电子，化学性质稳定。子，化学性质稳定。(3)最外层电子较少的最外层电子较少的(4)，一般易失去电子达到稳定结构，一般易失去电子达到稳定结构，表现出金属性；最外层电子较多的表现出金属性；最外层电子较多的(4)，一般易得电子，表，一般易得电子，表现出非金属性。现出非金属性。【典题例证典题例证1】已知已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为三种元素的原子中，质子数为ABC，且都小于，且都小于18，A元素的原子最外层电子数是次外元素的原子最外层电子数是次外层电子数的层电子数的2倍；倍；B元素的原子核外元素的原子核外M层电子数是层电子数是L层电子层电子数的一半；数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断：个。试推断：(1)三种元素的名称和符号：三种元素的名称和符号：A_，B_，C_。(2)画出三种元素的原子结构示意图：画出三种元素的原子结构示意图：A_，B_，C_。解析解析由由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，倍，可知可知A是碳元素；是碳元素；B元素的原子核外元素的原子核外M层电子数是层电子数是L层电子数的层电子数的一半，可知一半，可知B为硅元素；为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层元素的原子次外层电子数比最外层电子数多电子数多1个，可知个，可知C应为氯元素。应为氯元素。答案答案(1)碳碳C硅硅Si氯氯Cl(2)【学以致用【学以致用1】有有A、B两种原子，两种原子，A原子的原子的M层比层比B原子的原子的M层少层少3个电子，个电子，B原子的原子的L层电子数恰为层电子数恰为A原子原子L层电子数层电子数的的2倍，倍，A和和B分别是分别是()A硅原子和钠原子硅原子和钠原子 B硼原子和氢原子硼原子和氢原子C碳原子和铝原子碳原子和铝原子 D氮原子和氧原子氮原子和氧原子解析解析A原子的原子的M层比层比B原子的原子的M层少层少3个电子，个电子，B原子的原子的L层层电子数恰为电子数恰为A原子原子L层电子数的层电子数的2倍，说明倍，说明A、B为第二、第三为第二、第三周期元素；周期元素；L层最多排层最多排8个电子，个电子，B原子的原子的L层电子数恰为层电子数恰为A原原子子L层电子数的层电子数的2倍，说明倍，说明B原子原子L层有层有8个电子，个电子，A原子的原子的L层层有有4个电子，故个电子，故A是碳；是碳；A原子的原子的M层比层比B原子的原子的M层少层少3个电个电子，故子，故B为铝。为铝。答案答案C探究二、元素性质的周期性变化规律探究二、元素性质的周期性变化规律【合作交流合作交流】1请从原子结构变化的角度解释，同周期元素随着原子序数请从原子结构变化的角度解释，同周期元素随着原子序数的递增，金属性依次减弱、非金属性依次增强的原因。的递增，金属性依次减弱、非金属性依次增强的原因。提示提示因同周期元素原子的电子层数相同，但原子序数依因同周期元素原子的电子层数相同，但原子序数依次增大，对最外层电子的吸引能力依次增强，失电子能力次增大，对最外层电子的吸引能力依次增强，失电子能力依次减弱，得电子能力依次增强，故金属性依次减弱，非依次减弱，得电子能力依次增强，故金属性依次减弱，非金属性依次增强。金属性依次增强。2试根据同周期元素非金属性的变化规律，比较试根据同周期元素非金属性的变化规律，比较SiH4、PH3、H2S和和HCl的稳定性。的稳定性。提示提示元素的非金属性越强，气态氢化物越稳定。同周期元素的非金属性越强，气态氢化物越稳定。同周期元素，随着原子序数的递增，非金属性逐渐增强，故非金元素，随着原子序数的递增，非金属性逐渐增强，故非金属性：属性：SiPSCl，所以它们的氢化物的稳定性顺序为，所以它们的氢化物的稳定性顺序为SiH4PH3H2SHCl。3试根据非金属性的强弱，比较试根据非金属性的强弱，比较H3PO4和和HNO3的酸性强弱。的酸性强弱。提示提示P和和N均为第均为第A族元素，随着原子序数的递增，非族元素，随着原子序数的递增，非金属性逐渐减弱，故金属性逐渐减弱，故N的非金属性强于的非金属性强于P的非金属性，根据的非金属性，根据“最高价氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强最高价氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强”反推可知反推可知HNO3的酸性强于的酸性强于H3PO4。【点拨提升点拨提升】1原子结构与元素性质的周期性变化原子结构与元素性质的周期性变化项目项目同周期同周期(从左至右从左至右)同主族同主族(从上到下从上到下)电子层数电子层数相同相同逐渐递增逐渐递增最外层电子数最外层电子数逐渐增多逐渐增多相同相同原子半径原子半径逐渐减小逐渐减小(稀有稀有气体元素除外气体元素除外)逐渐增大逐渐增大金属单质与水或酸金属单质与水或酸置换出置换出H2的难易的难易易易难难难难易易最高价氧化物最高价氧化物对应水化物对应水化物酸性酸性逐渐增强逐渐增强逐渐减弱逐渐减弱碱性碱性逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强逐渐增强非金属气态非金属气态氢化物氢化物形成形成难易难易难难易易易易难难稳定性稳定性逐渐增强逐渐增强逐渐减弱逐渐减弱元素金属性元素金属性逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强逐渐增强元素非金属性元素非金属性逐渐增强逐渐增强逐渐减弱逐渐减弱2. 同周期、同主族元素原子结构及性质的递变规律同周期、同主族元素原子结构及性质的递变规律(1)电子层数相同电子层数相同(同周期同周期)时，核电荷数越大，原子核对外时，核电荷数越大，原子核对外层电子的吸引能力越大，原子半径越小，失电子能力减层电子的吸引能力越大，原子半径越小，失电子能力减弱，而得电子能力增强，故随核电荷数的递增，金属性逐弱，而得电子能力增强，故随核电荷数的递增，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。渐减弱，非金属性逐渐增强。(2)最外层电子数相同最外层电子数相同(同主族同主族)时，电子层数越多，原子半时，电子层数越多，原子半径越大，原子核对最外层电子的引力越小，越易失电子，径越大，原子核对最外层电子的引力越小，越易失电子，元素的金属性越强，非金属性越弱。元素的金属性越强，非金属性越弱。【典题例证典题例证2】已知已知X、Y、Z是三种原子序数相连的元素，是三种原子序数相连的元素，最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱的顺序是最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱的顺序是HXO4H2YO4H3ZO4，则下列判断不正确的是，则下列判断不正确的是()A气态氢化物的稳定性：气态氢化物的稳定性：HXH2YZH3B非金属性：非金属性：XYZC原子半径：原子半径：XYZD原子最外层电子数：原子最外层电子数：XYZ解析解析本题的关键是本题的关键是“最高价氧化物对应水化物的酸性相对强最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱弱”这一信息，由此可推知这一信息，由此可推知X、Y、Z为非金属元素，原子序为非金属元素，原子序数相连意味着它们属同周期元素，故非金属性：数相连意味着它们属同周期元素，故非金属性：XYZ，原子半径：原子半径：XYZ，气态氢化物的稳定性顺序为：，气态氢化物的稳定性顺序为：HXH2YZH3。答案答案C【学以致用学以致用2】下列有关物质性质的比较不正确的是下列有关物质性质的比较不正确的是() A氧化性：氧化性：Br2Cl2 B酸性：酸性：HClO4H3PO4 C热稳定性：热稳定性：HClHBr D碱性：碱性：NaOHMg(OH)2解析解析Cl和和Br位于第位于第A族且族且Cl在在Br的上方，因此的上方，因此Cl的非金属的非金属性大于性大于Br，因此单质的氧化性，因此单质的氧化性Cl2Br2，气态氢化物的热稳定，气态氢化物的热稳定性性HClHBr，故，故A项错误。项错误。答案答案A探究三、微粒半径大小的比较探究三、微粒半径大小的比较【合作交流合作交流】1如何比较既不同周期也不同主族元素的原子半径大小？以如何比较既不同周期也不同主族元素的原子半径大小？以Si、Ca为例说明。为例说明。提示提示Mg、Si处于同一周期，处于同一周期，Mg的核电荷数小于的核电荷数小于Si的核电的核电荷数，故荷数，故Mg的原子半径大于的原子半径大于Si的原子半径。的原子半径。Mg、Ca处于处于同一主族，原子半径同一主族，原子半径r(Ca)r(Mg)，故，故Ca的原子半径大于的原子半径大于Si的原子半径，即的原子半径，即r(Ca)r(Si)。2如何比较电子层结构相同的微粒的半径大小？以如何比较电子层结构相同的微粒的半径大小？以O2、F、Na、Mg2、Al3为例说明。为例说明。提示提示电子层结构相同时，核外电子数必定相等，其微粒电子层结构相同时，核外电子数必定相等，其微粒半径随核电荷数的增加而减小，故离子半径：半径随核电荷数的增加而减小，故离子半径：O2FNaMg2Al3。3同种元素形成的不同微粒的半径大小如何判断？同种元素形成的不同微粒的半径大小如何判断？提示提示同种元素形成的微粒电子数越多，半径越大。如同种元素形成的微粒电子数越多，半径越大。如Fe3Fe2Fe，HHH，ClCl。【点拨提升点拨提升】粒子半径大小的比较粒子半径大小的比较“四同四同”规律规律(1)同周期同周期“序大径小序大径小”规律：同周期，从左往右，原子半径逐渐减小。规律：同周期，从左往右，原子半径逐渐减小。举例：第三周期中：举例：第三周期中：r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)。(2)同主族同主族“序大径大序大径大”规律：同主族，从上到下，原子规律：同主族，从上到下，原子(或离子或离子)半径逐渐增半径逐渐增大。大。举例：碱金属：举例：碱金属：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)。(3)同元素同元素同种元素的原子和离子半径比较同种元素的原子和离子半径比较“阴大阳小阴大阳小”。某原子与其离子半径比较，其阴离子半径大于该原子半径，阳某原子与其离子半径比较，其阴离子半径大于该原子半径，阳离子半径小于该原子半径。离子半径小于该原子半径。如：如：r(Na)r(Na)；r(Cl)r(Cl)。同种元素不同价态的阳离子半径比较规律同种元素不同价态的阳离子半径比较规律“数大径数大径小小”。带电荷数越多，粒子半径越小。带电荷数越多，粒子半径越小。如：如：r(Fe3)r(Fe2)r(Fe)。(4)同结构同结构“序大径小序大径小”规律：电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越规律：电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小。小。举例：举例：r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)。特别提醒特别提醒所带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照所带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。例：比较比较。例：比较r(Mg2)与与r(K)可选可选r(Na)为参照，可知为参照，可知r(K)r(Na)r(Mg2)。【典题例证典题例证3】下列各组粒子，按半径由大到小顺序排列正下列各组粒子，按半径由大到小顺序排列正 确的是确的是() AMg、Ca、K、Na BS2、Cl、K、Na CBr、Br、Cl、S DNa、Al3、Cl、F解析解析K、Ca比比Na、Mg多多1个电子层，故有个电子层，故有r(K)r(Ca)r(Na)r(Mg)，A错；错；S2、Cl、K三离子核外电子排布相同，核三离子核外电子排布相同，核电荷数越小，离子半径越大，又因电荷数越小，离子半径越大，又因K比比Na多多1个电子层，故个电子层，故有有r(S2)r(Cl)r(K)r(Na)，B正确；正确；Br比比Br多多1个电个电子，半径大，子，半径大，Br比比Cl多多1个电子层，故个电子层，故r(Br)r(Br)r(Cl)，但但r(Cl)r(S)，C错；错；Na、Al3、F核外电子排布相同，核电核外电子排布相同，核电荷数越小，离子半径越大，荷数越小，离子半径越大，Cl比比F多多1个电子层，故有个电子层，故有r(Cl)r(F)r(Na)r(Al3)，D错。错。答案答案B【学以致用学以致用3】已知下列原子的半径：已知下列原子的半径：原子原子NSOSi半径半径r/1010 m0.751.020.741.17根据以上数据，根据以上数据，P原子的半径可能是原子的半径可能是()A1.101010 m B0.801010 mC1.201010 m D0.701010 m解析解析根据元素周期律可知，磷原子的半径应在根据元素周期律可知，磷原子的半径应在SiSi和和S S原子原子之间，故答案为选项之间，故答案为选项A A。答案答案A原子原子NSOSi半径半径r/1010 m0.751.020.741.17