1、第二节 元素周期律激趣导读 元素周期律的发现，奠定了现代科学的基础。恩格斯说：“门捷列夫完成了科学上的一个勋业。”斯大林也给元素周期律以高度的评价，他说：“门捷列夫的元素周期律清楚地表明，由量变而发展到质变在自然发展史中有多么重大的意义。”就让我们一起在这一节课中探究元素周期律对生产、生活的重大指导意义吧！目标 1.掌握120号元素原子的核外电子排布，并了解核外电子排布规律。掌握原子的最外层电子排布与元素原子得失电子能力和化合价的关系。2掌握元素周期律的实质，及原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化。3根据第3周期元素原子得失电子能力的递变规律，掌握同周期元素原子性质的递变规律。4
2、能通过原子结构、元素周期律，推测不熟悉元素的性质，或由其结构、性质推测它在周期表中的位置等。第1课时原子核外电子的排布1电子层根据电子的能量差别和通常运动的区域离核远近不同，把核外电子通常运动的不同区域看成不同的电子层。各电子层的序号、能量见下表：2.核外电子排布的一般规律核外电子总是尽可能排布在能量最低的电子层里，然后再排布在能量较高的电子层里。即电子层最先排满K层，当K层排满时再排布在L层中等等。各核外电子层最多容纳的电子数目是2n2个(n为电子层序数)。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，倒数第三层不超过32个。说明：以上规律是互相联系的，不
3、能孤立地理解。例如：当M层是最外层时，最多可排8个电子，当M层不是最外层时，最多可排18个电子。3画出下列微粒的结构示意图探究点一原子核外电子的排布规律及表示方法 1核外电子排布规律在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同分层排布，其主要规律是：(1)核外电子首先排布在能量最低的第一电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层。(2)原子核外各电子层最多排布2n2个电子。(3)原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时电子数不能超过2个)。(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时电子数不能超过2个)。 (5)倒数第三层电子数目不能超过32个。(6)核外电子排布的几条规律是
4、相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。2核外电子排布的表示方法结构示意图(1)原子结构示意图结构示意图是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电子数。例如，钠原子的结构示意图为：(2)原子结构示意图与离子结构示意图的比较结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图。原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数；离子结构示意图中，二者不相等。例如：Mg2Cl阳离子：核外电子数小于核电荷数；阴离子：核外电子数大于核电荷数。其差值均为离子所带的电荷数。1.核外电子排布的各规律之间有怎样的关系？19号元素K的原子结构为何不能写成？提
5、示：核外电子排布的各规律之间是相互联系的，不能孤立地应用某一规律。钾原子核外K层和L层排满时各有2个和8个电子，由于最外层不能超过8个电子，故M层只能排8个电子，最后一个电子则应排在N层上。2在120号元素中，有哪些离子的核外电子排布分别与稀有气体He、Ne、Ar的核外电子排布相同？提示：与He原子电子层结构相同的离子：H、Li、Be2。与Ne原子电子层结构相同的离子：F、O2、N3、Na、Mg2、Al3。与Ar原子电子层结构相同的离子：Cl、S2、P3、K、Ca2。规律：稀有气体元素原子的电子层结构与同周期非金属元素的阴离子的电子层结构相同，与下一周期金属元素的阳离子的电子层结构相同。例1下
6、列说法中肯定错误的是()A某原子K层上只有一个电子B某原子M层上电子数为L层电子数的4倍C某离子M层上和L层上的电子数均为K层电子数的4倍D某离子的核电荷数与最外层电子数相等思路分析本题主要考查核外电子排布规律。注意区别离子和原子的核外电子排布的不同之处。解析K、L、M层最多容纳的电子数分别为2、8、18；K层上可排1个电子，也可排2个电子，所以A项可能；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能排18个电子，所以B项一定错误；K层上最多只排2个电子，248，即L层和M层均为8个电子的离子结构示意图为，K、Ca2、Cl等均有可能；对D项而言，最外层电子数可为2或8，核电荷数与
7、最外层电子数相等，可能有2种情况，一种是均为2，但这种情况只能是原子，另一种情况均为8，核电荷数为8的元素为氧，O2最外层电子数也为8，故D项可能。答案B下列粒子的结构示意图是否正确？不正确的请指出错因，并改正。答案：不正确，K层最多排2个电子，应改为。不正确，圆圈内应为核电荷数，不能写元素符号，应改为。不正确，Na为Na原子失去最外层的1个电子而得到的粒子，应改为。不正确，K层最多排2个电子，L层最多排8个电子，应改为。不正确，Cl的核电荷数为17，应改为。不正确，最外层最多排8个电子，应改为。不正确，圆圈内“20”的“”不能省略，应改为。不正确，次外层最多排18个电子，应改为。探究点二原子
8、核外电子排布与元素性质的关系 1最外层电子数排满8个(He为2个)形成稳定结构，不易得失电子，化学性质稳定。最外层电子较少的(4)易得电子或形成共用电子对，从而形成稳定结构，表现出非金属性。通常，我们把最外层8个电子(只有K层时为2个电子)的结构，称为相对稳定结构，一般不与其他物质发生化学反应。当元素原子的最外层电子数小于8(K层小于2)时，是不稳定结构。在化学反应中，具有不稳定结构的原子，总是“想方设法”通过各种方式使自己的结构趋向于稳定结构。原子的核外电子排布，特别是最外层电子数决定着元素的主要化学性质。从初中所学知识我们知道，金属元素的原子最外层电子数一般少于4个，在化学反应中比较容易失
9、去电子，达到相对稳定结构；而非金属元素的最外层一般多于4个电子，在化学反应中易得到电子而达到8个电子的相对稳定结构。原子得到或失去电子后的阴、阳离子也可用结构示意图来表示。2化合价指的是一定数目的一种元素的原子与一定数目的其他元素的原子化合的性质，元素化合价的数值与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关。例如，稀有气体原子核外电子排布已达稳定结构，既不易得到电子也不易失去电子，所以稀有气体元素的常见化合价为0。镁原子最外层只有2个电子，容易失去这两个电子而达到稳定结构，因此镁元素在化合物中通常显2价；氯原子最外层有7个电子，只需得到1个电子便可达到稳定结构，因此氯元素在化合物中可显1价。1.
10、原子最外层电子数相等的元素化学性质一定相似吗？提示：不一定。原子结构相似的元素化学性质相似。但原子的最外层电子数相等不一定原子结构相似。例如He和Mg原子的最外电子层上都是2个电子，但它们的原子结构差别很大，He只有一个电子层，已达2电子稳定结构，而Mg有3个电子层，最外层未达稳定结构，故氦元素和镁元素的化学性质差别很大，没有相似性，而同主族元素的最外层电子数相等，结构相似，化学性质相似。2金属元素、非金属元素的划分与元素原子的核外电子排布有怎样的关系？提示：元素原子的最外层有8个电子的结构(He最外层有2个电子)是相对稳定的结构，形成的原子为稀有气体原子，元素为非金属元素。元素原子的最外层电
11、子数小于4，或最外层电子数小于电子层数，则一般为金属元素。元素原子最外层电子数大于4，或最外层电子数大于电子层数，一般为非金属元素。最外层电子数与电子层数相等，元素的属性往往不明确，在性质上既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。如H、Al、Be等。例2下列叙述中正确的是()A两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同B凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布C两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同一种元素D阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同思路分析解此题时注意微粒离子、原子等关键词。解析核外电子排布相同，可以是阴离子、
12、阳离子还可以是原子，所以它们的化学性质不一定相同；H原子形成的H没有这样的稀有气体元素。单核阴离子的核外电子排布与同一周期的稀有气体原子的电子层排布相同。答案CA 、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：ACDEBC2D(1)写出的离子方程式：NHOHH2ONH3；写出的离子方程式：H3OOH=2H2O。(2)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子：Ne、CH4(答案合理即可)。(3)除A、B外，请再写出两种含10个电子的阳离子：Na、Mg2(答案合理即可)。解析：先列出常见的10电子粒子，对照分析找出其转化关系。分子：Ne、HF、H2O、
13、NH3、CH4；阳离子：Na、Mg2、Al3、NH、H3O；阴离子：F、O2、OH、N3、NH。其中发生题给模式的反应分别为NHOHH2ONH3，H3OOH=2H2O，故A为NH，B为H3O，C为OH，D为H2O，E为NH3。探究点三原子核外电子排布与周期表的关系 1在短周期元素中，族序数最外层电子数，周期序数电子层数。(1)周期序数是族序数2倍的元素为Li。(2)周期序数是族序数3倍的元素为Na。(3)族序数等于周期序数的元素有H、Be、Al。(4)族序数等于周期序数的2倍的元素有C、S。(5)族序数等于周期序数的3倍的元素为O。(6)族序数是周期序数3倍多1的元素为F。2短周期元素原子的最
14、外层电子数与次外层电子数的关系： (1)最外层电子数次外层电子数的元素有Be、Ar。(2)原子核外次外层电子数只有2个或8个有两种情况：若次外层电子数比最外层电子数少16个，必为第二周期元素(Be除外)。若次外层电子数比最外层电子数多17个，必为第三周期元素(Ar除外)或Li。(3)原子核外最外层电子数与次外层电子数的比值：若1，必为第二周期元素(Be除外)。3原子得失电子后，电子层结构的变化：(1)非金属元素原子得到电子后，电子层不变，其阴离子的电子层排布等同于同周期稀有气体元素，而且8|电荷数|族序数。(2)主族金属元素原子失去电子后，电子层少一层，其阳离子的电子层排布等同于上一周期稀有气
15、体元素，而且电荷数主族序数(Pb等例外)。4各族元素原子的次外层电子数的特征：(1)第二周期元素原子的次外层都是2个电子。(2)第三周期元素原子的次外层都是8个电子。(3)从第四周期开始原子的次外层，A、A族均为8个电子，而A族零族都是18个电子；副族元素原子可能是918个电子。5主族元素原子最外层电子数的奇、偶数特征：(1)周期表中，A、A、A元素原子的最外层电子数为偶数，其对应各主族元素的原子序数、元素的最高正价和最低负价必为偶数。(2)周期表中，A、A、A、A元素原子的最外层电子数为奇数，其对应各主族元素的原子序数、元素的最高正价和最低负价必为奇数。例3短周期元素中，A元素原子最外层电子
16、数是次外层电子数的2倍；B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；D元素原子最外层有1个电子，D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同，则4种元素原子序数关系中正确的是()ACDBABDBACCADCBDBACD思路分析本题主要考查短周期元素的核外电子排布，依据核外电子排布规律判断出A、B、C、D 4种元素的原子序数。解析A元素原子的次外层电子数只能是2，最外层电子数是4，A的原子序数为6；B元素的内层电子总数只能是2，最外层电子数为6，B的原子序数为8；C元素原子有3个电子层，L层必有8个电子，M层有4个电子，C的原子序数为14；D的阳离子与B的阴
17、离子(即O2)电子层结构相同，D为Na，原子序数为11，故原子序数：CDBA。答案A短周期的三种元素分别为X、Y和Z，已知X元素的原子最外层只有一个电子，Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半，Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上电子数少2个，则这三种元素所组成的化合物的化学式不可能是(A)AX2YZ4BXYZ3CX3YZ4DX4Y2Z7解析：由题意知，X可以是H、Li、Na三种元素中的一种，Y为，是磷，Z的L层上有6个电子，该元素是氧，再分析各化合物分子式计算Y的化合价，其化合价分别为6、5、5、5，而磷元素无6价，故A不可能。1下列微粒的核外电子排布
18、式所表示的粒子一定属于短周期元素的是(C)A. B.C. D.解析：A项可能是S2、Cl、Ar、K、Ca2等；B项是Ca；C项只有两个电子层，只可能是二、三周期的元素；D项是K；故选C。2下列各微粒中，各个电子层电子数都达到2n2个的是(C)ANe、ArBAl3、S2CF、NaDNe、Cl解析：A选项中Ar、B选项中S2、D选项中Cl最外层电子数都没有达到2n2个。3.如图是某元素的原子结构示意图，下列说法正确的是(A)A该原子的核外电子数是16B该原子在化学反应中容易失去6个电子C该元素属于非金属元素，不能与氧元素形成化合物D该原子的电子层数为6解析：由该元素的原子结构示意图可知，该原子的核
19、外电子数是28616，A正确；该元素原子的最外层电子数是6，在化学反应中易得到2个电子而形成带2个单位负电荷的阴离子，B错误；该元素原子的最外层电子数是6，大于4，为非金属元素，能与氧元素形成化合物，C错误；该原子的电子层数为3，最外层电子数是6，D错误。4下列说法正确的是(C)A原子最外层电子数等于或大于3(小于8)的元素一定是非金属元素B原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素C最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期D某元素的离子最外层电子数与次外层电子数相同，该元素一定位于第3周期解析：A中原子最外层电子数等于或大于3(小于8)的元素不一定是非金属元素，如Al，Ge，Sb等
20、都是金属元素。B中原子最外层只有1个电子的元素不一定是金属元素，如H。D中如K最外层电子数与次外层电子数相同，但K位于第4周期，故A、B、D错误。5在核电荷数为120的元素中，最外层电子数和电子层数相等的元素共有(A)A3种B4种C5种D6种解析：符合条件的第一周期元素是H、第二周期元素是Be、第三周期元素是Al。6两种元素的原子X和Y，X原子的M层比Y原子的M层少3个电子，Y原子的L层电子数恰为X原子的L层电子数的2倍。则X、Y分别是(D)A硅原子和钠原子B硼原子和氦原子C氯原子和碳原子D碳原子和铝原子解析：本题考查核外电子排布规律知识的运用。由于Y原子的M层比X原子的M层多3个电子，说明Y
21、原子的M层的电子至少有3个，那么Y原子的L层必为8个电子，则X原子的L层有4个电子，M层无电子。由此推出Y原子的核外电子总数为13，X原子核外电子总数为6，即X、Y元素的核电荷数依次为6和13。 7根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图：解析：L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。当次外层为K层时，最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5812，违背了排布规律，故不可能。C元素原子的质子数为10111，故为钠。当次外层为K层时，D为氧；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。8(1)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3
22、倍，该元素的原子结构示意图是。(2)已知某粒子的结构示意图为。试回答：当xy10时，该粒子为原子(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。当y8时，粒子可能为(填名称)氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。写出y3与y7的元素最高价氧化物对应水化物发生反应的离子方程式Al(OH)33H=Al33H2O。解析：(1)设：核电荷数质子数a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a5x，a3y，则5x3y，x3y/5。因原子的最外层电子数不超过8，即y为18的正整数，故仅当y5，x3合理，该元素的核电荷数为15。(2)当xy10时，x10y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。当y8时，应为有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。y3时为铝原子、y7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，反应的离子方程式为：Al(OH)33H=Al33H2O。