化学同步鲁科版选修3学案：第1章第2节第2课时核外电子排布与元素周期表、原子半径含解析.pdf

第 2 课时 核外电子排布与元素周期表、原子半径 课标要求1.了解原子结构与元素周期表结构的关系。2.了解原子半径的变化规律。晨 背-重点语句元素周期表结构：七横十八纵。七横：七个周期（三短三长一不全）；十八纵：7 主、7 副，0 族、V H 1 族 各 1。一 2.三个关系：周期序数=电子层数；主族序数=价电子数=元素最高正价;IHBVHB族序数=价电子数。f.17 周期所含元素种数：2、8、8、18、18、32、32、264.族的相对位置：I A-*II A-*niBVIlBf Vffi-*I B-II B-*DIAVIlAf 0 族。/、5.“三看”比较粒子半径大小：一看电子层数；二看核电荷数；三看电子数。核外电子排布与元素周期表基础自主落实i.核外电子排布与周期的划分（1）核外电子排布与周期划分的本质联系周期序数对应能级原子道数轨最多容纳电子数价电子排布式元素种数I A 族0 族11S121S1Is2222s2P482sl2s22|)6833s3D483sl3s23p6844s3d4P9184sl4s24P61855s4d5p9185sl5s2sp61866s4f5d6P16326s16s261)63277s5f6d7P16327sl不完全(2)规律周期序数=电子层数。本周期包含的元素种数=对应能级组所含原子轨道数的2倍=对应能级组最多容纳的电子数。2.核外电子排布与族的划分(1)划分依据：取决于原子的价电子数目和价电子排布。(2)特点：同族元素的价电子数目和价电子排布相圆。规律价 电 子 排 布：n s?或 祥p l 5 主 族 元 素 一一 族 序 数=价电子数f 价 电子排布:(l)(j l1。f-niB WB：族 序 数=价 电 子 数 族序数一LI B和UB：族 序 数=”s电子数稀有气体元素：价电子排布为“s2p6(He除外)。思考发现1.元素周期表中周期的划分与原子结构的哪部分有关？提示：与原子的电子层数有关。2.元素周期表中族的划分与原子结构的哪部分有关？提示：与价电子数或最外层上的电子数有关。系统认知1.核外电子排布与周期的划分过渡元素探究生成概念具有相同电子层数的元索按照原子序数递增的顺序排列成一个横行分类短周期：第1、2、3周期长周期:第4、5、6周期不完全周期:第7周期最外层电子数变化规律每周期元素最外层电子1 A族-0族ns1 f ns2 p6（第1周期除外）理 遨 当 周 期 序 数 三 电 子 息 数I2.核外电子排布与族的划分广 口 周期表中，有18个纵行，除 第8,9.10厂 枭 一 三 个 纵 行 叫 第1族外，其 余1 5个纵 行 每 一 个 纵 行 为 一 族（7 个）IA UA IHAIV A VA VIA 1A,族序数=价电子数一|副族一（7 个）I BUBU 1BIVB VBVIBHB,111BV1B族序数=价电子数演练 应用体验一|o 族|匚摘阑1.已知某元素+2 价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P6,该 元 素 在 周 期 表 中 属 于()A.VB 族B.HB 族C.训!族 D.H A族解 析：选D+2 价 离 子 比 原 子 少 2 个 电 子，因 此 原 子 的 电 子 排 布 式 为Is22s22P63s23P64s2,在 II A 族。2.某元素M2+的 3d轨道上有5 个电子，则(l)M 原子的核外电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)M元素在元素周期表中的位置为第 周期第 族。解析：MP+的 3d轨道上有5 个电子则电子排布式为Is22s22P63s23P63d5,故 M 原子的电子排布式为Is22s22P63s23P3(154s2,该原子的价电子排布式为3d54s2,所以该元素在周期表中的位置为第4 周期W B 族。答案：(l)ls22s22P63s23P63(154s2(2)4 VDB3.(1)碑原子的最外层电子排布式是4s24P3,在元素周期表中，神元素位于第周期第 族；最高价氧化物的化学式为,珅酸钠的化学式是(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：第4 周期WB族;第 5 周期VHA族解析：(1)碑原子最外层电子排布式是4s24P3,可知珅原子有4 个电子层，价电子数为5,由电子层数=周期序数可知，碑元素在第4 周期，由主族序数=价电子数=最高正价可知,种元素位于V A 族，最高价氧化物为AS2O5,珅酸钠的化学式为NasAsOg(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。答案：(1)4 VA AS2O5 NajAsOj(2)3d24s2、Ti 5s25P$、I 方法技巧(1)由元素价电子排布式可推知其在周期表中的位置及化合价。即：周期序数=电子层数；主族序数=价电子数(最外层电子数)=最高化合价；主族序数一8=最低化合价。(2)由元素在周期表中的住置可推知其价电子排布式。核外电子排布与原子半径基础自主落实1.原子半径依据量子力学理论，人们假定原子是一个球体，并用统计的方法来测定它的半径。2.原子半径的周期性变化(1)同周期规律：自左至右逐渐减小。原因：增加电子所产生的电子间的排斥作用小于核电荷数增加导致的核对外层电子的吸引作用。(2)同主族规律：自上而下逐渐增大。原因：电子层数依次增加，电子间排斥作用的影响大于核对外层电子的吸引作用的影响。(3)过渡元素规律：同一周期自左至右逐渐减小，但变化幅度不大。原因：增加的电子都分布在(一l)d轨道上,电子间的排斥作用与核对电子的吸引作用大致相当。探究思考发现1.影响原子半径大小的因素是什么？提示：原子的核电荷数和电子层数。2.同一周期原子半径自左至右逐渐减小，同一周期(如第3 周期)离子半径是否逐渐减小？提示：否。3.同一主族原子半径自上而下逐渐增大，同一主族离子半径是否逐渐增大?提示：是。生成微粒半径大小的比较方法1.影响微粒半径的因素主要是核电荷数和电子层数。同周期中，核电荷数越大，半径越小；同主族中，电子层数越多，半径越大。2.阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如 r(Na+)r(Na),r(S)r(C r)r(K+)r(Ca2+)(4.不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如/(Fe2+)r(Fe3+),r(Cu+)r(Cu2+)o演练 应用体验1.下列微粒半径依次增大的是()A.同一主族元素随着原子序数的递增B.同一周期的元素随着原子序数的递增C.Na+、Mg2+、AP+、F-D.I S、s2-、CF解析：选 A 依据比较微粒半径大小的规律进行分析，同一主族，随着原子序数的递增，原子的电子层数依次增加，原子半径依次增大，A 项正确；同一周期随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B 项错误；C 项中各微粒的电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，故半径亡 最大，AP+最小，C 项错误；D 项中的微粒半径PS,S2-C r,D 项错误。2.下列各组微粒的半径比较中，正 确 的 是()FV F-C O2-VMg2+VAF+Na+NaRb PS/(原子)/(阳离子)；具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，离子半径越小；电子层数相同的原子，原子序数递增，原子半径递减；最外层电子数相同的原子，电子层数越多，原子半径越大，据此可判断出：正确；应为O2-Mg2+AF+；正确；应为PSC L3.比较下列粒子半径的大小，用“”或“V”填空：(1)P_S Cl；(2)A1 Mg Na；(3)F Cl_Br;(4)Na+Mg2+Al3+；(5)O2_F_A P+；(6)Fe Fe2+Fej+；(7)CF_Cl_Br-；(8)N3_Na+Na。答案：(2)(5)(6)(7)方法技巧“三看”法快速判断简单微粒半径大小“一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。三级训练节节过关巩固练1.某元素原子基态的电子排布为 Ar 3d74s2,它在元素周期表中的位置是()A.第 3 周期H B族 B.第 4 周期H B族C.第 4 周期VDB族 D.第 4 周期W I族解析：选 D =4 即为第4 周期，次外层未满不是主族元素，价电子数为9,属于V H I族。2.下列各组元素中，原 子 半 径 依 次 增 大 的 是()A.Li K Rb B.I Br ClC.O Na S D.Al Si P解析：选 A A 项，原子半径依次增大，A 对；B 项，原子半径依次减小，B 错；C 项，O 半径最小，Na半径最大，C 错；D 项，原子半径依次减小，D 错。3.下列离子半径比大于1 的是()A_c(n _ R灿 皿 nd N )A,4Mg2+)N)XF-)Na)解析：选 A 核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，A 正确；同周期从左到右原子半径依次减小，B 错误；同种元素的阴离子半径大于原子半径，原子半径大于阳离子半径，C、D 错误。4.某元素的价电子构型是3d64s2,下列对该元素的说法中错误的是()A.位于周期表中第4 周期印族B.只有2 个价电子C.+3 价离子比+2 价离子的氧化性强D.常温下，其单质难溶于浓硝酸解析：选 B A 项，该元素价电子数为8,有 4 个电子层，则位于第4 周期第皿族；B项，价电子数为8;C 项，该元素为Fe,Fe3+比 Fe2+氧化性强；D 项，常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化。5.指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中的第几周期？第几族？（1）1 S 2 2 s 2 2 P 6 3 s 2 3 P s.（2）Kr4d,05s25p2.（3）Ar3d34s2,(4)Ar3d104s,_（5）Ar 4s o解析：（1）价电子排布为3s23P5,为主族元素，位于第3 周期第皿A 族；（2）价电子排布为 5s25P2,主族元素，位于周5 周期第W A族；（3）价电子排布为3（P4S2,副族元素，位于第4 周期，第V B 族；（4）价电子排布为3子。4$1,位于第4 周期，第 IB 族；（5）价电子排布为4s1,主族元素，位于第4 周期第I A 族。答案：（1）主族元素，第 3 周期，第VIIA族（2）主族元素，第 5 周期，第WA族（3）副族元素，第 4 周期，第 V B 族（4）副族元素，第 4 周期，第 I B 族（5）主族元素，第 4 周期，第 I A 族基础全面练（对应课时跟踪检测P45）1.价电子排布为5s25Pl的元素，在周期表中的位置是（）A.第 4 周期V A 族 B.第 5 周期IHA族C.第 5 周 期 I A 族 D.第 4 周期HIA族解析：选 B 价电子排布为5s25Pl的元素有5 个电子层，价电子数为3,由周期序数=电子层数，价电子数=族序数可知，该元素位于第5 周期IDA族。2.下列微粒半径大小比较正确的是（）A.Na+Mg2+Al3+CrNa+Al3+C.NaMgAlSiD.CsRbKMgAlSi;D 中微粒为同一主族，电子层数越多，原子半径越大，应 为 CsRbKNa。3.已知某+2 价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d9,该元素在周期表中所属的族是（）A.I B B.IIB C.V ID D.IIA解析：选 A+2 价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d9,则该原子的电子排布式为Is22s22P63s23P63矛咏1,价电子排布为3d104s13 d 能级排满，4s能级上有1 个电子，为副族元素，位 I B 族。4.具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是（）A.Is22s22P63s23P3 B.Is22s22P3C.Is22s22Ps D.Is22s22P63s23P4解析：选 A 电子层数越多，一般原子半径越大，A、D 中有3 个电子层，B、C 中有2 个电子层；电子层数相同，原子序数越大，有效核电荷数越大，原子半径越小，A 与 D比较，D 的核电荷数大，半径小。5.据报道，我国科研人员在兰州首次合成了镁元素的一种同位素镁_ 2 3 9,并测知其原子核内有148个中子。现有A 元素的一种同位素，比锲一239的原子核内少54个质子和10（）个中子，则 A 元素在周期表中的位置是（）A.第 3 周 期 I A 族 B.第 4 周 期 I A 族C.第 5 周 期 I A 族 D.第 3 周期IIA族解析：选 C 镁_ 239的质子数为2 3 9-1 4 8=9 1,则 A 元素的一种同位素的质子数为9 1-5 4=3 7,该原子电子排布式为Is22s22P63s23P63d】。4s24P65s，该元素位于第5 周 期 I A族。6.关于同一种元素的原子或离子，下列叙述正确的是（）A.原子半径比阴离子半径小B.原子半径比阴离子半径大C.原子半径比阳离子半径小D.带正电荷多的阳离子半径比带正电荷少的阳离子半径大解析：选 A 对于同一种元素的原子和离子，核电荷数相同，则核外电子数越多，半径越大，故阴离子半径原子半径阳离子半径，且带正电荷多的阳离子半径更小。7.某原子的一种激发态为Is22sl2pl则该元素在周期表中的位置为（）A.第 2 周期H A族 B.第 2 周期IHA族C.第 1 周 期 I A 族 D.第 1 周期U A 族解析：选 A 该原子基态电子排布为Is22s2,位于第2 周期H A族。8.下列关于微粒半径的说法不正确的是（）HLi+）r（Na+）5 K+）r（Rb+）r（Cs+）昕）r（C）vBr-）r（广）-N a+)vr(M g 2+)vr(A 1 3+)vr(F-)vr(O 2-)r(Fe3+)r(Fe2+)r(Fe)A.B.C.D.解析：选 C 同主族元素，从上到下，同价态离子半径均增大，所以正确；电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，错误；不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，错误。9.写出下列原子或离子的核外电子排布式，并判断各对应元素在元素周期表中的位置:(DnCl：,第 周期 族；(2)25Mn：,第 周期_ _ _ _ _ _ _ _ 族；(3)26Fe3+：,第 周期 族。解析：根据核外电子在原子轨道上的排布可写出各原子的核外电子排布式，排布式中最大的电子层数即为该元素所在的周期序数；族的判断要依据价电子排布，C1为 3s23P5,WA 族；Mn 为 3d54s2；V I I B 族；Fe 为 3d64s2,V I D 族。答案：Is22s22P63s23P5 3 V H A(2)ls22s22P63s23P63d54s2 4 V I I B Is22s22P63s23P63d5 4 V IU10.已知A+、B(+i)+、C-、D(+i厂都具有相同的电子层结构，则 A、B、C、D 的原子半径由大到小的顺序是,离子半径由大到小的顺序是,原子序数由大到小的顺序是.解析：因 A/、C-、D(+L都具有相同的电子层结构，可将A、B、C、D 在周期表中的位置关系表示如下：D CA B从上图可知，A、B、C、D 的原子半径由大到小的顺序是ABDC;因四种离子的核外电子层结构相同，核电荷数小的离子半径大，因此可以判断离子半径从大到小的顺序是DCAB,原子序数由大到小的顺序是BACD答案：ABDC DCAB BACD提能练1.电子排布为Ar3d54s2的 元 素 是()A.稀有气体 B.过渡元素C.主族元素 D.卤族元素解析：选 B 由3/4$2知该元素位于第4 周期W B 族，属于过渡元素。2.某元素+3 价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P63/，则该元素在周期表中的位置为（）A.VB 族 B.DIB 族C.皿族 D.V A 族解析：选 C 由离子的电子排布式可推出该原子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d64s2,价电子排布为3d64s2,因为共有8 个价电子，所以为皿族。3.下列关于微粒半径的说法正确的是（）A.电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径B.核外电子层结构相同的单核微粒半径相同C.质子数相同的不同单核微粒，电子数越多半径越大D.原子序数越大，原子半径越大解析：选 C 由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，故V D A 族的元素原子半径不一定比上一周期I A 族元素原子半径大。对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的，随核电荷数的增加，半径减小。质子数相同的不同单核微粒，阴离子半径 原子半径阳离子半径。在元素周期表中随着原子序数的递增，原子半径呈现周期性变化，在同一周期中原子序数越大，原子半径越小。4.下列各组微粒，半径大小比较中错误的是（）A.KNaLi B.Na+Mg2+Al3+C.Mg2+Na+F-D.CFF-F解析：选 C Li、Na、K 为同主族元素，随核电荷数增大，原子半径依次增大，A 项正确；Na+,Mg?+、A13+电子层结构相同，核电荷数越小，半径越大，B 项正确；Mg?卡、Na+、F-的电子层结构也相同，故半径大小顺序为F-Na+Mg2+,C 项不正确；C、F-是同主族的阴离子，原子序数越大，半径越大，F F 为同一元素的不同价态的微粒，价态越低，半径越大，故 D 项正确。5.下列离子化合物中，阳离子与阴离子半径之比最小的是（）A.KC1 B.NaBr C.Mgl2 D.KF解析：选 C 找出阳离子半径最小的，再找出阴离子半径最大的，则阳离子与阴离子半径之比最小。对于核外电子层结构不同的离子，电子层数越多，半径越大。阳离子电子层数最少的是Na+和 M g2+,它们电子层数相同，Mg2+核电荷数大，半径较小，阴离子电子层数最多的是，半径最大。所以正确选项为C。6.具有相同电子层结构的三种微粒A+、和 C,下列分析正确的是（）A.原子序数关系：CBAB.微粒半径关系：/(B-)r(A+)C.微 粒 C 是稀有气体元素的原子D.原子半径关系：r(A)r(B)CB,A 项错误；因 A+和 B-具有相同的电子层结构，阴离子半径大于阳离子半径，即 r(B-)A+),B 项错误；A+、B-都应具有稀有气体原子的电子层结构，C 的电子层结构与A 、相同，所以C 必为稀有气体元素的原子，C 项正确；B、C 为同一周期的元素，其原子半径大小为r(C)r(B),而 A 应处于B、C 的下一周期，其原子半径：ABo7.已知元素原子的下列结构或性质，能 确 定 其 在周期表中位置的是()A.某元素原子的第二电子层电子排布的轨道表示式为电)B.某元素在某种化合物中的化合价为+4C.某元素的原子最外层上电子数为6D.某元素的外围电子排布式为5s25Pl解析：选 D A 中只能说明该元素的L 层有8 个电子，不能确定其在周期表中的位置；非金属元素有多种化合价，+4 价不一定是其最高化合价，不能确定；C 中根据最外层电子数只能确定族序数，不能确定周期数；D 可确定该元素在第5 周期第O A 族。8.具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于同一周期的是()A.两种元素原子的电子层上全部都是s 电子B.3P能级上只有1 个空轨道的原子和3P能级上只有1 个未成对电子的原子C.最外层电子排布为2s22P6的原子和最外层电子排布为2s22P6的离子D.原子核外的M 层上的s、p 能级上都填满了电子而d 轨道未排电子的两种原子解析：选 B两种元素原子的电子层上全部都是S 电子，核外电子排布式为1S1或 ls2或 Is22sl或 Is22s2对应的分别是H、He、Li、B e,即可能属于第1 周期和第2 周期；3P 能级上只有1 个空轨道的原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23P2,是硅元素，3 P 能级上只有 1 个未成对电子的原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23Pl或 Is22s22P63s23P5,是铝元素或氯元素，都属于第3 周期元素；最外层电子排布为2s22P6的原子是就，属于第2 周期元素；最外层电子排布为2s22P6的离子对应的元素可能为钠、镁、铝属于第3 周期元素，不属于同一周期元素；原子核外的M 层上的s、P 能级上都填满了电子而d 轨道未排电子的两种原子的核外电子排布式为 Is22s22P63s23P6 或 Is22s22P63s23P64sl 或 Is22s22P63s23P64s2,可能为Ar、K、C a,不一定属于同一周期。9.X、Y、Z、Q、E 五种元素中，X 原子核外的M 层中只有两对成对电子，Y 原子核外的L 层电子数是K 层的两倍，Z 是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q 的核电荷数是X与 Z 的核电荷数之和，E 在元素周期表的各元素中原子得电子能力最强。请回答下列问题：(D X 的 元 素 符 号 为,Y 的原子结构示意图是 o(2)写 出 Y 和 Z 形成化合物的电子式,该 化 合 物 属 于(填“离子”或“共价”)化合物。(3)0 的元素名称是,它在周期表中的位置_，它的价电子排布式为,在 形 成 化 合 物 时 它 的 最 高 化 合 价 为.(4)Y和 E 形 成 的 化 合 物 液 体 时 是 否 导 电(填“是”或“否”)。解析：根据题意可知X 的电子排布式为Is22s22P63s23PJ即为硫元素；Y 的原子结构示意图为,即为碳元素；Z 为氧元素；Q 的核电荷数为1 6+8=2 4,则为铭元素；E在周期表中得电子能力最强，为氟元素。Y 和 E 形 成 C F 4,为共价化合物，故液态时不导电。答案：(DS(2)：O：C：O：共价格 第 4 周期VIB族 3(154sl+6(4)否1 0.有 A、B、C、D 四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其 中 A 元素原子核外电子仅有一种原子轨道，且是宇宙中最丰富的元素，B 元素原子的核外p 电子数比s电子数少1,C 为金属元素且原子核外p 电子数和s 电子数相等；D 元素的原子核外所有p轨道全充满或半充满。(1)写出四种元素的元素符号：A,B,C，D(2)写出C、D 两种元素基态原子核外电子排布的轨道表示式。C,D。(3)写出B、C 两种元素单质在一定条件下反应的化学方程式：o(4)写出B 元素单质和氢化物的电子式，单质,氢化物 o(5)C元素位于第 周期第_族。A、B、C、D 四种元素原子半径由大到小顺序是。B、C 离 子 半 径 大 小 是。解析：A 元素原子核外电子仅有一种原子轨道且是宇宙中最丰富的元素，则 A 为氢；B元素原子核外电子排布为Is22s22P3,则 B 为氮；C 元素原子核外电子排布为Is22s22P63s2,为镁，则 C 位于第3 周期第U A 族；D 元素原子核外电子排布为Is22s22P63s23P3,为磷。M g和 P 位于同周期，则/(MgAMP),N 与 P 住于同一主族，则 r(N)r(P),H 原子半径最小。Mg?+与 N3-具有相同核外电子排布，故 r(Mg2+)r(P)r(N)r(H)r(Mg2+)r(N3-)