2019_2020学年高中化学专题1原子核外电子排布与元素周期律第2课时元素周期律学案苏教版3158.pdf

第 2 课时 元素周期律 1.通过分析 118 号元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的变化，总结出它们的递变规律。2了解元素周期律是原子核外电子排布周期性变化的必然结果。原子结构的周期性变化 一、原子序数 1概念：按照核电荷数由小到大的顺序给元素编的序号。2数值：等于该元素原子的核电荷数。二、原子最外层电子数的递变规律(以前 18 号元素为例)原子序数 最外层电子数 规律 12 由 1 到 2 周期性变化 310 由 1 到 8 1118 由 1 到 8 三、原子半径的递变规律 39 号元素或 1117 号元素，随着原子序数的递增，原子半径呈现由大到小的周期性变化。四、元素化合价的递变规律 1随着原子序数的递增，最高正化合价重复着从1 价到7 价(O、F 除外)、负化合价重复着从4 价到1 价的周期性变化。2非金属元素的最高正化合价和最低负化合价的绝对值之和等于 8(O、F 除外)。1判断正误(1)最外层只有 2 个电子的元素一定是金属元素。()(2)非金属元素原子的最外层电子数一定大于或等于 4。()(3)非金属元素原子不能形成简单阳离子。()(4)金属元素在化合物中只显正价。()(5)原子最外层上的电子数随原子序数的递增从18呈周期性变化(H、He除外)。()(6)Na 原子结构示意图为，Cl 原子结构示意 图为，钠原子半径小于氯原子半径。()(7)从 LiF，最高正化合价从17 依次增大。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2元素的以下结构与性质，随着原子序数的递增不呈周期性变化的是()A化合价 B原子半径 C元素原子的最外层电子排布 D相对原子质量 解析：选 D。元素的化合价、原子半径、最外层电子排布等性质都随元素原子序数的递增而呈周期性变化，但相对原子质量的决定因素是原子中的质子数、中子数及同一元素的同位素原子在自然界中的百分比，故相对原子质量不呈周期性变化。3硼的原子序数为 5，硼的最高价含氧酸的化学式不可能是()AHBO2 BH3BO3 CH2BO3 DH4B2O5 解析：选 C。硼的原子序数为 5，最外层有 3 个电子，对应的最高价含氧酸中 B 元素的化合价为3 价。A.HBO2中 B 的化合价为3 价，符合，故 A 正确；B.H3BO3中 B 的化合价为3 价，符合，故 B 正确；C.H2BO3中 B 的化合价为4 价，不符合，故 C 错误；D.H4B2O5中 B的化合价为3 价，符合，故 D 正确。原子结构与元素性质和化合价的关系 原子类别 与元素性质的关系 与元素化合价的关系 稀有气体 最外层电子数为 8(He 为 2)，结构稳定，性质不活泼 原子结构为稳定结构，常见化合价为 0 金属元素 原子 最外层电子数一般小于 4，较易失去电子 易失去最外层电子，达到稳定结构，其最高正价为m(m为最外层电子数，下同)非金属元 素原子 最外层电子数一般大于或等于 4，较易获得电子，形成 8 电子稳定结构 得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为m8(H 为m2)（1）阳离子是原子通过失去一定数目的电子形成的，阴离子是原子通过得到一定数目的电子形成的，但原子核均不变。（2）元素原子的最外层电子数为 4 时，既不易得电子，也不易失电子，不易形成离子。几种原子序数不大于 18 的元素的原子半径及主要化合价如下表：元素代号 L M X R T 原子半径(nm)0.160 0.143 0.102 0.089 0.074 主要化合价 2 3 6，2 2 2 下列叙述正确的是()A离子半径大小：r(M3)r(T2)BR 的氧化物对应的水化物可能具有两性 CX 单质在氧气中燃烧生成 XO3 DL、X 形成的简单离子核外电子数相等 解析 根据表格中元素的化合价和原子的原子半径，可以推断出：L 为镁，M 为铝，X为硫，R 为铍，T 为氧。A 项中r(Al3)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)。最外层电子数相同时，随电子层数递增，原子半径逐渐增大。例如：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cl)，r(Fe)r(Fe2)r(Fe3)。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)。带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例如：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)；r(O2)r(S2)r(Se2)r(Na)r(Mg2)。已知下列元素的原子半径：原子 N S O Si 半径/1010 m 0.75 1.02 0.74 1.17 根据以上数据，磷原子的半径可能是()A.0.801010 m B.1.101010 m C.1.201010 m D.0.701010 m 解析：选 B。P 与 N 最外层电子数相同，原子序数 PN，则 P 原子半径r0.751010 m，P 与 Si、S 电子层数相同，原子序数 SPSi，则 P 原子半径 1.021010 mr1.171010 m，故 1.021010 mr1.171010 m，B 正确。原子结构与得失电子能力的关系 1.下列粒子的结构示意图中，表示非金属元素的离子的是()解析：选 D。A 为 Na，B 为 Mg 原子，C 为 S 原子，D 为 Cl。2下列各原子构成的单质中，肯定能与稀盐酸反应失去电子放出 H2的是()A形成化合物种类最多的原子 BM 层有 5 个电子的原子 CN 层上电子数与 K 层电子数相等，次外层有 8 个电子的原子 D原子核外最外层电子数等于电子层数的原子 解析：选 C。形成化合物种类最多的原子是 C，碳单质与稀盐酸不反应，故 A 错误；M层有 5 个电子的原子是 P，磷单质与稀盐酸不反应，故 B 错误；N 层上电子数与 K 层电子数相等，次外层有 8 个电子的原子是 Ca，钙属于活泼金属，能与稀盐酸反应放出 H2，故 C 正确；原子核外最外层电子数等于电子层数的原子有 H、Be、Al 等，与稀盐酸不一定能发生反应，故 D 错误。3根据下列几种微粒的结构示意图，回答下列问题：(填编号)(1)其中属于阴离子的是_。(2)具有相似化学性质的是_。(3)A、D 两元素的单质相互反应生成化合物，A 元素的原子_(填“得到”或“失去”)_个电子，在形成的化合物中显_价，D 元素的原子_(填“得到”或“失去”)_个电子，在形成的化合物中显_价。解析：从所给四种微粒的结构示意图分析 A 是 O，B 是 O2，C 是 S，D 是 Mg。答案：(1)B(2)A 和 C(3)得到 2 负(或2)失去 2 正(或2)原子结构与元素化合价的关系 4元素 X 的离子结构示意图为，元素 Y 的原子结构示意图为，则元素 X 与元素 Y 形成常见化合物的化学式为()AXY BXY2 CX2Y DXY3 解析：选 C。元素 X 的离子结构示意图为，元素 Y 的原子结构示意图为，则 X 是 Na、Y 是 O，二者形成的常见化合物的化学式为 X2Y。5 A 元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B 元素的原子 M 层电子数是ab，L 层电子数是ab，则 A、B 两种元素形成化合物的化学式表示为()AB3A2 BBA2 CA3B2 DAB2 解析：选 B。B 元素的原子 M 层电子数是ab，L 层电子数是ab，则ab8；A 元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b，所以b一定等于 2，则a6，因此 A 是氧元素，B 是硅元素，二者形成的化合物是二氧化硅，化学式为 SiO2，B 正确。6Fe 的核电荷数为 26，核外有 4 个电子层，其中能量最高的电子层上有 2 个电子。请回答下列问题：(1)写出 Fe 的原子结构示意图：_。(2)Fe 原子既可失去 2 个电子显2 价，又可失去 3 个电子显3 价。写出 Fe3的结构示意图：_，Fe3与 Fe 反应的离子方程式：_。(3)Fe3O4中铁元素化合价有2、3 价，1 个 Fe3O4中2 价铁有_个，与盐酸反应可产生两种盐，写出与盐酸反应的离子方程式：_。解析：(1)根据题设信息及核外电子排布规律推出，Fe 的原子结构示意图为。(2)失去 2 个电子时，容易失去最外层电子，若再失去一个电子，一定失去次外层一个电子，即为；Fe3具有强氧化性，与 Fe 反应：2Fe3Fe=3Fe2。(3)Fe3O4中铁元素化合价有2、3 价，相当于 FeOFe2O3，1 个 Fe3O4中有 1 个2 价铁，与盐酸反应的离子方程式为 Fe3O48H=Fe22Fe34H2O。答案：(1)(2)2Fe3Fe=3Fe2(3)1 Fe3O48H=Fe22Fe34H2O 粒子半径的大小比较 7下列粒子半径的比值大于 1 的是()Ar(Na)r(Na)Br(Mg)r(Na)Cr(Si)r(C)Dr(P)r(Si)解析：选 C。对同一种元素来说，其阳离子半径小于原子半径，因此r(Na)r(Na)；原子核外电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小，因此r(Mg)r(Na)，r(P)r(Si)；最外层电子数相同时，电子层数越多，原子半径越大，则r(C)r(Si)。故符合题意的是 C项。8试比较下列微粒半径大小(填“”或“”)。(1)Na_Ca_K；(2)P_S_Cl；(3)Fe3_Fe2；(4)Cl_Cl；(5)P3_S2_Cl_Na_Mg2_Al3。答案：(1)(2)(3)(4)(5)元素的金属性和非金属性的比较 一、元素的金属性和非金属性的递变规律 1钠、镁、铝的金属性强弱(1)与酸或水反应置换出氢由易到难的顺序为 NaMgAl。(2)最高价氧化物对应水化物的碱性由强到弱的顺序为 NaOHMg(OH)2Al(OH)3。(3)金属性由强到弱的顺序为 NaMgAl。2硅、磷、硫、氯的非金属性强弱(1)单质与氢气化合由易到难的顺序为 ClSPSi。(2)气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序为 HClH2SPH3SiH4。(3)最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为 HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3。(4)非金属性由强到弱的顺序为 ClSPSi。31117 号元素的化学性质的递变规律 随着原子序数的递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。二、元素周期律 1概念：元素的性质随着元素核电荷数的递增而呈周期性变化的规律。2实质：元素周期律是元素原子核外电子排布随着元素核电荷数的递增发生周期性变化的必然结果。1 现代无机化学理论的基础之一元素周期律，是 1869 年门捷列夫在总结前人经验的基础上发现的，它对新元素的发现、化学理论和实验等研究工作起到了指导作用。元素周期律揭示的规律包括以下内容的()元素的性质随元素原子量的递增而呈周期性的变化 元素的性质是元素原子序数的周期性函数 事物的量变可以引起质变 元素性质递变只取决于核电荷数的递变，与原子结构无关 A B C.D 解析：选 B。最早时门捷列夫总结出“元素的性质随元素原子量的递增而呈周期性变化”的规律，但后人发现该“规律”并非符合实际情况，如27号Co(58.93)到28号Ni(58.69)并非按原子量的递增而变化。另外，还有 Te 与 I，锕系元素中的 90 号 Th 与 91 号 Pa、92号 U 与 93 号 Np，也不是随原子量的递增而变化，而是随原子序数的递增，原子结构呈周期性变化，从而引起元素性质的周期性变化，故、对，、错。2下列事实不能用于判断金属性强弱的是()A金属间发生的置换反应 B1 mol 金属单质在反应中失去电子的多少 C金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 D金属元素的单质与水或酸置换出氢气的难易 解析：选 B。金属单质在反应中失去电子的多少不能用于判断金属性强弱。例如：与酸反应时，1 mol Al 失电子数比 1 mol Mg 多，但 Al 的金属性比 Mg 弱。3原子序数为 1117 的元素中：(1)原子半径最小的元素是_(填元素符号)。(2)金属性最强的元素是_(填元素符号)。(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是_(用化学式回答，下同)。(4)最不稳定的气态氢化物是_。(5)最高价氧化物对应水化物碱性最强的是_。(6)氧化物中具有两性的是_。解析：同一周期中，从左至右，原子半径逐渐减小(稀有气体除外)，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。(1)原子半径最小的是 Cl。(2)金属性最强的应是 Na。(3)非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是 HClO4。(4)非金属性最弱的非金属元素 Si 的气态氢化物最不稳定。(5)金属性最强的 Na 对应的 NaOH 的碱性最强。(6)铝的氧化物 Al2O3具有两性。答案：(1)Cl(2)Na(3)HClO4(4)SiH4(5)NaOH(6)Al2O3 比较元素金属性、非金属性的强弱，其实质是看元素原子得失电子的能力大小，原子越易失电子，金属性越强，原子越易得电子，非金属性越强。1从元素原子结构判断(1)当最外层电子数相同时，电子层数越多，原子半径越大，越易失电子，金属性越强。(2)当电子层数相同时，核电荷数越多越难失电子，金属性越弱，非金属性越强。2从元素单质及其化合物的相关性质判断(1)金属单质与水或酸反应越剧烈，元素金属性越强。(2)最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素金属性越强。(3)单质越易跟 H2化合，生成的氢化物也就越稳定，氢化物的还原性也就越弱，其非金属性也就越强。(4)最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其非金属性越强，如 H2SO4的酸性强于 H3PO4，说明 S 的非金属性比 P 强。3从单质间的置换反应判断 例如：FeCuSO4=FeSO4Cu，说明 Fe 的金属性比 Cu 强。4从离子的氧化性、还原性强弱判断 金属阳离子的氧化性越强，则对应金属元素的金属性越弱。阴离子的还原性越强，则对应非金属元素的非金属性就越弱，如 S2的还原性比 Cl强，说明 Cl 的非金属性比 S 强。5根据金属活动性顺序表判断 一般来说，排在前面的金属元素其金属性比排在后面的强。(1)金属性和非金属性讨论的对象是元素，具体表现为该元素的单质或特定化合物的性质。(2)氧化性和还原性讨论的对象是具体物质或某物质中的特定粒子，具体表现在该物质中某元素的原子得失电子的能力。下列各组中的性质比较，正确的是()酸性：HClO4HBrO4HIO4；碱性：Ba(OH)2Ca(OH)2Mg(OH)2；稳定性：HClH2SPH3；还原性：FClBr A B C D 思路点拨 元素的金属性、非金属性的强弱与其单质和化合物的性质(如单质的氧化性、还原性，对应离子的还原性、氧化性，气态氢化物的稳定性等)有紧密的联系。解答相关问题时应相互结合在一起作综合分析。解析 元素的非金属性越强，元素最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，其氢化物也越稳定；元素的金属性越强，元素最高价氧化物对应的水化物的碱性越强。由于非金属性 ClBrI，故正确。由于金属性 BaCaMg，故正确。由于非金属性 ClSP，故正确。由于非金属性 FClBr，可推知 F、Cl、Br 对应阴离子的还原性顺序为 BrClF，故错误。答案 A 甲、乙两种非金属：甲比乙容易与 H2化合；甲单质能与乙的阴离子发生氧化还原反应；甲的最高价氧化物对应水化物的酸性比乙的最高价氧化物对应水化物的酸性强；与某金属反应时甲原子得电子数目比乙的多；甲的单质熔沸点比乙的低。其中能说明甲比乙的非金属性强的是()A只有 B只有 C D 解析：选 C。能说明甲比乙非金属性强，说明甲单质能氧化乙的阴离子，也能说明甲比乙的非金属性强，能说明，得电子多少与氧化性强弱无必然的关系，氧化性强弱只与得电子难易有关，不能说明。金属性强弱的比较 1现有金属元素 A、B、C，B 的最高价氧化物的水化物碱性比 A 的最高价氧化物的水化物碱性强；A 可以从 C 的盐溶液中置换出 C。则这三种元素的金属性由强到弱的顺序正确的是()AABC BBAC CBCA DCBA 解析：选 B。根据金属元素的金属性强弱比较的方法及题意可知，由于 B 的最高价氧化物的水化物碱性比 A 的最高价氧化物的水化物碱性强，因此元素 B 的金属性比元素 A 的强；又因为 A 可以从 C 的盐溶液中置换出 C，故元素 A 的金属性比元素 C 的强。2对四种元素 G、L、M、R 进行如下实验：金属 实验 G L M R 和冷水反应 不反应 慢慢反应 未做实验 未做实验 和 2 molL1 盐酸反应 溶解并放 出气体 溶解并 放出气体 不反应 不反应 在 Rn的水 溶液中反应 溶解并形 成沉淀 未做实验 溶解并 形成沉淀 未做实验 根据表中所给实验结果，判断这四种金属活泼性由强到弱的顺序正确的是()AL、G、R、M BG、L、M、R CL、G、M、R DL、R、G、M 解析：选 C。G 和冷水不反应，L 与冷水慢慢反应，可知 L 的活泼性比 G 强；G、L 与盐酸反应并放出气体，M、R 不反应，可知 G、L 的活泼性比 M、R 强；G、M 与 Rn的水溶液反应，可知 G、M 的活泼性比 R 强。由上可知，四种金属活泼性由强到弱的顺序为 L、G、M、R。非金属性强弱的比较 3下列不能用于比较元素的非金属性强弱的是()A单质间的置换反应 B气态氢化物的稳定性 C单质在水中的溶解度大小 D最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 解析：选 C。比较两种元素的非金属性强弱，可根据单质之间的置换反应、与氢气反应的难易程度、气态氢化物的稳定性以及最高价氧化物对应水化物的酸性强弱等角度分析，而单质的溶解性和熔、沸点属于物理性质，不能用于比较元素的非金属性强弱，故 C 项符合题意。4下列叙述能说明氯元素原子得电子能力比硫元素原子强的是()HCl的溶解度比H2S大 盐酸的酸性比氢硫酸强 HCl的稳定性比H2S强 HCl的还原性比 H2S 强 HClO 的酸性比 H2SO4强 Cl2与铁反应生成 FeCl3，而 S 与铁反应生成 FeS Cl2能与 H2S 反应生成 S 还原性：ClS2 A B C D 解析：选 C。不能根据氢化物的溶解度、酸性来比较元素原子的得电子能力强弱，错误；HCl 的稳定性比 H2S 强，说明 Cl 元素原子的得电子能力强，正确；H2S 的还原性比HCl 强，错误；比较原子得电子能力的强弱，可比较元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，HClO 不是最高价含氧酸，错误；非金属单质在相同条件下与变价金属反应，产物中变价金属元素的价态越高，说明非金属元素原子得电子能力越强，正确；Cl2与 H2S反应置换出 S，说明 Cl2的氧化性强，则 Cl 元素原子的得电子能力强，正确；阴离子的还原性越强，对应元素原子的得电子能力越弱，正确。重难易错提炼 1.元素原子的核外电子排布随原子序数的递增呈周期性变化。2.元素性质呈周期性变化的原因是核外电子排布的周期性变化。3.化合价周期性变化中注意一些特殊情况：(1)化合价指最高正化合价或最低负化合价；(2)O 没有最高正价，F 无正价。4.比较微粒半径时注意电子层数、核电荷数和所带电荷数。