高中化學(xué) 第1章 第2節(jié) 元素周期律（第1課時）學(xué)案 新人教版必修21

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元素周期律（第1課時） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．了解原子的核外電子能量高低與分層排布的關(guān)系。 2．了解核外電子分層排布的規(guī)律。 3．通過有關(guān)數(shù)據(jù)和實驗事實，了解原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)之間的關(guān)系。 4．理解元素周期律的內(nèi)容及實質(zhì)。 【學(xué)習(xí)過程】 1.核外電子排布 （1）電子層：科學(xué)研究證明，電子的能量是不相同的，它們分別在能量不同區(qū)域內(nèi)運動。把不同的區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層，也稱作電子層，分別用n=1、2、3、4、5、6、7來表示從內(nèi)到外的電子層，并分別用符號K、L、M、N、O、P、Q來表示。 （2）核外電子排布的規(guī)律： ①能量最低原理：原子核外電子總是先排布在能量最低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層(能量最低原理)，即排滿了K層才排L層，排滿了L層才排M層； ②原子核外各電子層最多容納2n2個電子； ③原子最外層電子數(shù)不超過8(K層為最外層時不超過2)； ④次外層最多能容納的電子數(shù)不超過18。 （3）核外電子排布的表示方法： ①原子結(jié)構(gòu)示意圖：表示原子的核電荷數(shù)和核外電子在原子核外各電子層排布的圖示。例如：Na原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為： ②離子結(jié)構(gòu)示意圖：當(dāng)主族中的金屬元素原子失去最外層所有電子變?yōu)殡x子時，電子層數(shù)減少一層，形成與上一周期的稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構(gòu)(電子層數(shù)相同，每層上所排的電子數(shù)也相同)。例如： 非金屬元素的原子得電子形成簡單離子時，形成和同周期的稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構(gòu)。例如： 【歸納總結(jié)】根據(jù)核外電子排布確定元素的種類 2.元素周期律 （1）原子的電子層排布的周期性： 原子序數(shù) 電子層數(shù) 最外層電子數(shù) 達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時的最外層電子數(shù) 1～2 1 12 2 3～10 2 18 8 11～18 3 18 8 結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，最外層電子數(shù)由1遞增至8（若K層為最外層則由1遞增2），元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性變化 （2）化合價的周期性變化： 原子序數(shù) 化合價的變化 1～2 ＋1 3～10 +1 +4 +5 -4 -1 11～18 +1+4 +5+7 -4 -1 結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，最高正價由+1遞變到+7，從中部開始有負(fù)價，從-4遞變至-1（稀有氣體元素化合價為零），元素化合價呈現(xiàn)周期性變化 溫馨提示：元素主要化合價由元素原子的最外層電子數(shù)決定。金屬無負(fù)價，O、F無正價，一般，最高正價存在于氧化物及酸根，最低負(fù)價通常存在于氫化物中；主族元素最高正價數(shù)=最外層電子數(shù)；│最高正價│+│負(fù)價│=8。 （3）原子半徑的遞變規(guī)律：原子半徑由電子層數(shù)和核電荷數(shù)多少決定，它是反映結(jié)構(gòu)的一個參考數(shù)據(jù)。同主族元素，從上到下，原子半徑逐漸增大。同周期元素，從左到右，原子半徑逐漸減小。 原子序數(shù) 原子半徑的變化 3～10 逐漸減小 11～17 逐漸減小 結(jié)論：同一周期，隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑逐漸減小，呈現(xiàn)周期性變化 溫馨提示：粒子半徑大小的比較規(guī)律 （1）同周期——“序大徑小”：同周期，從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小。如11～17號元素：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。 (2)同主族——“序大徑大”：同主族，從上到下，最外層電子數(shù)相同時，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸增大。如：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)，r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)。 （3）同元素——“陰大陽小”：某原子與其離子半徑比較，其陰離子半徑大于該原子半徑，陽離子半徑小于該原子半徑。如：r(Na＋)＜r(Na)；r(Cl－)＞r(Cl)。 （4）同結(jié)構(gòu)——“序大徑小”：電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑 越小。如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。 （4）同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律： ①Na、Mg、Al三種金屬元素的金屬性強(qiáng)弱比較 元素 鈉 鎂 鋁 單質(zhì)與水反應(yīng) 與冷水劇烈反應(yīng) 與冷水反應(yīng)緩慢，與熱水反應(yīng)迅速 單質(zhì)與鹽酸反應(yīng) 劇烈反應(yīng) 劇烈反應(yīng)，但較鎂慢 最高價氧化物對應(yīng)水化物 化學(xué)式 NaOH Mg(OH) 2 Al(OH)3 堿性 強(qiáng)堿 中強(qiáng)堿 兩性氫氧化物 結(jié)論：鈉、鎂、鋁三種元素原子失去電子能力逐漸減弱 ②Si、P、S、Cl四種非金屬元素的非金屬性的遞變規(guī)律 元素 硅 磷 硫 氯 單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的條件 高溫 磷蒸氣與氫氣能反應(yīng) 加熱 光照或點燃時發(fā)生爆炸而化合 最高價氧化物對應(yīng)水化物 化學(xué)式 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 酸性 弱酸 中強(qiáng)酸 強(qiáng)酸 比H2SO4酸性強(qiáng) 結(jié)論：第三周期的非金屬Si、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強(qiáng)。 【歸納總結(jié)】 同周期元素性質(zhì)的變化規(guī)律：（以第三周期元素為例）在一個周期內(nèi)的元素，電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)逐漸增多，核對外層電子引力漸強(qiáng)，使元素原子失電子漸難，得電子漸易，故有同一周期從左往右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)的變化規(guī)律。 原子序數(shù) 11 12 13 14 15 16 17 18 元素符號 Na Mg Al Si P S Cl Ar 最外層電子數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 原子半徑 大--------------------------------→小 減小 最高正化合價價 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6 ＋7 0 負(fù)化合價 －4 －3 －2 －1 0 金屬性和非金屬性 金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng) 【當(dāng)堂檢測】 1.下圖微粒的結(jié)構(gòu)示意圖，正確的是(　　) 2.在原子的第n層電子層中，當(dāng)n為最外層時，最多容納的電子數(shù)與(n－1)層相同，當(dāng)n為次外層時，其最多容納的電子數(shù)比(n－1)層最多容納的電子數(shù)多10，則n層是(　　) A．N層 B．M層 C．L層 D．K層 3. 下列事實不能作為實驗判斷依據(jù)的是(　　) A．鈉和鎂分別與冷水反應(yīng)，判斷金屬活動性強(qiáng)弱 B．鐵投入CuSO4溶液中，能置換出銅，鈉投入CuSO4溶液中不能置換出銅，判斷鈉與鐵的金屬活動性強(qiáng)弱 C．酸性H2CO3”或“<”回答下列問題： (1)酸性：H2CO3______H2SiO3，H2SiO3________H3PO4。 (2)堿性：Ca(OH)2______Mg(OH)2，Mg(OH)2________Al(OH)3。 (3)氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：H2O______H2S，H2S________HCl。 (4)還原性：H2O________H2S，H2S________HCl。 從以上答案中可以歸納出：①元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越________。②元素的金屬性越強(qiáng)，其最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越________。③元素的________性越強(qiáng)，其對應(yīng)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng)。④元素的非金屬性越強(qiáng)，其對應(yīng)氣態(tài)氫化物的還原性越________。 5. 核電荷數(shù)小于18的三種元素X、Y、Z原子序數(shù)依次變小，原子核外電子層數(shù)之和是5。X元素原子的最外層電子數(shù)是Y和Z兩元素原子最外層電子數(shù)的總和；Y元素原子的最外層電子數(shù)是它的電子層數(shù)的2倍，X和Z可以形成化合物XZ3。請回答： (1)X元素的名稱是________；Y元素的名稱是________；Z元素的名稱是________。 (2)化合物XZ3的化學(xué)式是________。 (3)分別寫出X、Y的最高價含氧酸的化學(xué)式：______________________。 答案與解析 題號 答案 解析 1 A B中微粒結(jié)構(gòu)示意圖是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)為，D中K的原子結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)為 2 B 當(dāng)n為最外層時，最多容納的電子數(shù)為8，故(n－1)層最多容納8個電子，(n－1)層應(yīng)為L層。當(dāng)n為次外層時，其最多容納的電子數(shù)比(n－1)層最多容納的電子數(shù)多10，說明(n－1)層不是K層，而是L層，則n層為M層 3 B Na的金屬活動性太強(qiáng)，與溶液反應(yīng)時先與H2O反應(yīng)，故B項不能作為判斷依據(jù) 4 (1)>　<　(2)>　>　(3)>　<　(4)<　> ①強(qiáng)　②強(qiáng)?、鄯墙饘佟、苋? (1)可根據(jù)非金屬性強(qiáng)弱判斷對應(yīng)最高價含氧酸的酸性強(qiáng)弱，非金屬性越強(qiáng)，最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，C、Si同主族，C的非金屬性強(qiáng)，P、Si同周期，P的非金屬性強(qiáng)；(2)Ca、Mg同主族，Ca的金屬性強(qiáng)，Mg、Al同周期，Mg的金屬性強(qiáng)，故金屬性強(qiáng)弱順序為Ca>Mg>Al，所以堿性強(qiáng)弱順序為Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3；(3)非金屬性：O>S、Cl>S，所以氫化物穩(wěn)定性：H2O>H2S，HCl>H2S；(4)非金屬性越強(qiáng)，其對應(yīng)氫化物的還原性越弱，故還原性：H2OHCl 5 (1)氮　碳　氫　(2)NH3　 (3)HNO3、H2CO3 因為Y元素原子的最外層電子數(shù)是它的電子層數(shù)的2倍，所以Y可能為He、C、S，又由X、Y、Z的原子序數(shù)依次減小，且電子層數(shù)之和為5，所以Y只能為C，X的電子層數(shù)為2，Z只能為H，又因為X與Z可形成化合物XZ3，故X為N