高一化學學案：互動課堂第一單元核外電子排布與周期律

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精互動課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)1.原子核外電子的排布規(guī)律(1)核外電子的分層運動又叫核外電子的分層排布?？茖W研究證明:核外電子總是盡先排布在能量最低的電子層里，然后再由里往外，依次排布在能量逐步升高的電子層里，即先排K層,排滿了K層再排L層,排滿了L層再排M層，以此類推。(2)各核外電子層中最多容納的電子數(shù)為2n2個(n為電子層數(shù))。(3）最外層電子數(shù)目不超過8個(K層為最外層時不超過2個)，即不論最外層是M層還是N、O、P、Q層，都是最多排8個電子.(4)次外層(由外向里數(shù)第二層)電子數(shù)目不超過18個，倒數(shù)第三層電子數(shù)目不超過32個.注意:以上四條規(guī)律是互相聯(lián)系的，不能孤立地理解.例如：當M層不是最外層時，最多可以排布18個電子,而當它是最外層時，則最多可以排布8個電子。又如，當O層為次外層時，就不是最多排布2×52=50個，而是最多排布18個電子。再如質(zhì)子數(shù)為19的鉀原子，核外有19個電子,按每層最多容納2n2個電子,第一層可排2個電子，第二層可排8個電子,第三層可排18個電子，19—2-8=9，這9個電子可都排布在第三層上，但這違背了第二條規(guī)律：最外層電子數(shù)不超過8個,電子排布時必須都滿足這四條規(guī)律，因此只能在第三層上排8個電子，第四層上排1個電子.2。元素周期律(1)定義：元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)(原子序數(shù)）的遞增而呈周期性變化的規(guī)律叫做元素周期律。（2)實質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。也就是說,由于原子結(jié)構(gòu)上的周期性變化,必然引起元素性質(zhì)上的周期性變化，這體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的規(guī)律。（3)原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律如下表：原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時的最外層電子數(shù)1—211→223-1021→8811—1831→88結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)周期性的變化。（4)原子半徑3-9號元素LiBeBCNOFNe原子半徑/pm1521118877706664—變化趨勢11-17號元素NaMgAlSiPSClAr原子半徑/pm18616014311711010499—變化趨勢結(jié)論:隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)周期性變化。注意:稀有氣體元素原子半徑跟鄰近的非金屬元素相比顯得特別大，這是由于測定稀有氣體元素原子半徑的根據(jù)與其他元素不同。故其原子半徑?jīng)]有列出，不便與其他元素的原子半徑作比較。（5)元素主要化學性質(zhì)的周期性變化(以11號—17號元素性質(zhì)為例）元素符號NaMgAlSiPSCl原子序數(shù)11121314151617最外層電子數(shù)1234567原子半徑最高正價+1+2+3+4+5+6+7負價——-—4—3最高價氧化氣態(tài)氫化物總結(jié)論即元素的金屬性和非金屬性(主要化合價、最高價氧化物的水化物的酸堿性、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性等）都隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。注意：由于氧（O）、氟（F)具有很強的非金屬性，通常沒有最高正價和相應(yīng)的氧化物及含氧酸.3。元素周期表的結(jié)構(gòu)(1）編排依據(jù):元素周期律(2)編排原則：①把電子層數(shù)相同的一系列元素按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排列成一橫行.②把最外層電子數(shù)相同的一系列元素按原子序數(shù)遞增的順序從上到下排列成一縱行.(3)元素周期表的結(jié)構(gòu)①周期a.具有相同的電子層數(shù)而又按原子序數(shù)遞增的順序排列的一個橫行叫周期。b.元素周期表共7個周期。②族a.周期表有18個縱行。除第8、9、10三個縱行叫做第Ⅷ族元素外，其余15個縱行,每個縱行標作一族。b。主族：由短周期和長周期元素共同構(gòu)成的族，符號是A。副族：完全由長周期元素構(gòu)成的族,符號是B。注：a。鑭系元素和錒系元素均在ⅢB族（第3列),故該族元素種類最多。b.從ⅢB族到ⅡB族(第3-12列,共10個縱行）的元素統(tǒng)稱為過渡金屬元素。4.元素性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)及元素在周期表中位置及三者的關(guān)系（1)同周期的遞變規(guī)律(以第三周期為例）項目同周期(從左到右）最外層電子數(shù)由1逐漸增到7主要化合價最高正價由+1→+7最高正價=族序數(shù)負價由-4→—1負價=族序數(shù)—8原子半徑逐漸減小(稀有氣體元素除外)金屬性和非金屬性金屬性減弱非金屬性增強最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性堿性減弱,酸性增強非金屬的氣態(tài)氫化物的形成難易和穩(wěn)定性生成由難到易，穩(wěn)定性由弱到強得失電子能力失電子能力減弱,得電子能力增強(2)同主族的遞變規(guī)律(以ⅠA、ⅦA為例）項目同主族（從上到下）最外層電子數(shù)相同主要化合價最高正價相同，負價相同最高正價=族序數(shù)，負價=族序數(shù)-8原子半徑逐漸增大金屬性和非金屬性性質(zhì)相似,金屬性增強,非金屬性減弱最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性堿性增強，酸性減弱非金屬的氣態(tài)氫化物的形成難易和穩(wěn)定性生成由易到難,穩(wěn)定性由強到弱得失電子能力得電子能力減弱，失電子能力增強5.元素的金屬性、非金屬性相對強弱的判斷依據(jù)元素的金屬性系指元素的原子失電子難易程度的性質(zhì),即元素的原子越易失電子，金屬性就越強。反之，元素的非金屬性系指元素的原子得電子難易程度的性質(zhì)，即元素的原子越易得電子，非金屬性就越強。（1)金屬性強弱的比較①根據(jù)原子結(jié)構(gòu)：原子半徑(電子層數(shù))越大,最外層電子數(shù)越少，金屬性越強，反之越弱。②根據(jù)在周期表中的位置：同周期元素，從左至右.隨著原子序數(shù)的增加,金屬性減弱,非金屬性增強;同主族元素，從上至下，隨著原子序數(shù)的增加,金屬性增強,非金屬減弱。③根據(jù)實驗結(jié)論：a。與水或酸反應(yīng)置換出氫的難易：金屬單質(zhì)與水或酸(非氧化性酸）置換出氫的速率越快（反應(yīng)越強烈)，表明元素金屬性越強。b.最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱:堿性越強，表明元素金屬性越強。c.置換反應(yīng)：一種金屬能把另一種金屬從它的鹽溶液里置換出來，表明前一種金屬元素金屬性較強，被置換出的金屬元素金屬性較弱。d.單質(zhì)的還原性強弱：還原性越強，則金屬性越強.e。離子的氧化性強弱：離子的氧化性越強，則對應(yīng)金屬元素的金屬性越弱。④根據(jù)金屬活動順序表：一般來說，排在前面的金屬性較強。（2）非金屬性強弱的比較①根據(jù)原子結(jié)構(gòu)：原子半徑（電子層數(shù))越小，最外層電子數(shù)越多，非金屬性越強，反之則越弱。②根據(jù)在周期表中的位置：同周期元素，從左到右，隨著原子序數(shù)增加,非金屬性增強；同主族元素，從上至下,隨著原子序數(shù)增加,非金屬性減弱。③依據(jù)實驗結(jié)論a.單質(zhì)跟氫氣化合的難易程度、條件及生成氫化物的穩(wěn)定性:越易跟H2化合，生成的氫化物也就越穩(wěn)定，氫化物的還原性也就越弱，說明其非金屬性也就越強.b。最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性的強弱：酸性越強，說明其非金屬性越強。c.非金屬單質(zhì)間的置換反應(yīng).如：Cl2+2KI====2KCl+I2,說明氯的非金屬性比碘強。d。元素的原子對應(yīng)陰離子的還原性:還原性越強，元素的非金屬性就越弱。e。單質(zhì)與同種金屬反應(yīng)的難易：反應(yīng)越易進行，說明其非金屬性越強。即非金屬的氧化性越強，表明元素的非金屬性越強.注意：金屬性和非金屬性討論的對象是元素，它是一個廣義的概念,元素的金屬性和非金屬性具體表現(xiàn)為該元素的單質(zhì)或特定化合物的性質(zhì)。它不受外界條件的影響。氧化性和還原性討論的對象是具體物質(zhì)或某物質(zhì)中的特定粒子,它是一個狹義的概念,物質(zhì)的氧化性和還原性具體表現(xiàn)在該物質(zhì)中某元素得失電子的能力。物質(zhì)的氧化性和還原性強弱可以從氧化還原反應(yīng)或金屬活動性順序表等來判斷，同時受溫度、濃度及酸堿度的影響。一般情況下，元素的金屬性強,元素的原子失電子能力強,單質(zhì)的還原性強，其陽離子氧化性弱；元素的非金屬性強,元素的原子得電子能力強，單質(zhì)的氧化性強,其陰離子還原性弱.活學巧用1.核電荷數(shù)分別是16和4的元素的原子相比較，前者的下列數(shù)據(jù)是后者的4倍的是（)A。電子數(shù)B.最外層電子數(shù)C。電子層數(shù)D。次外層電子數(shù)思路解析:首先應(yīng)確定核電荷數(shù)是16和4分別為什么元素,然后再畫出其原子結(jié)構(gòu)示意圖對比判斷.核電荷數(shù)是16的元素是：S。核電荷數(shù)是4的元素是:Be.答案：AD2。下列說法肯定錯誤的是()A.某原子K層上只有1個電子B。某原子M層上電子數(shù)為L層電子數(shù)的4倍C。某離子M層上和L層上的電子數(shù)均為K層的4倍D.某離子的核電荷數(shù)與最外層電子數(shù)相等思路解析:K、L、M電子層上最多容納的電子數(shù)分別為2、8、18.K層上可排1個電子，也可排2個電子，所以A項有可能.當M層上排有電子時，L層上一定排滿了電子，即已排了8個電子，而M層上最多只能排18個電子，又18＜8×4，所以B項說法是錯誤的。K層上只能排2個電子，2×4=8,即M層和L層都為8個電子的離子，K+、Ca2+均可能，C正確。對于D項來說，最外層電子數(shù)可為2或8，核電荷數(shù)與最外層電子數(shù)相等，可有兩種情況，一種是均為2,這種情況只能是原子;另一種是均為8,核電荷數(shù)為8的元素是氧,氧離子O2—的最外層電子數(shù)也為8，所以D有可能。答案：B3.下列敘述中錯誤的是()A.原子半徑Na＞Si＞ClB.金屬性Na＞Mg＞AlC.穩(wěn)定性SiH4＜HCl＜H2SD.酸性H3PO4＜H2SO4＜HClO4思路解析：四個選項中所列元素為Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl,同為三個電子層，最外層電子數(shù)依次為1到7，其原子半徑、金屬性、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、最高價氧化物的水化物的酸堿性均呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化.不難得出:氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性應(yīng)為SiH4＜H2S＜HCl。A、B、D是正確的比較。答案：C4.下列各組元素性質(zhì)遞變情況錯誤的是（）A。Li、B、Be原子最外層電子數(shù)依次增多B。P、S、Cl元素最高正化合價依次升高C.B、C、N、O、F原子半徑依次增大D.Li、Na、K、Rb的金屬性依次增強思路解析：根據(jù)元素周期律知,元素性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增,原子結(jié)構(gòu)、原子半徑、元素的化合價、元素的金屬性和非金屬性出現(xiàn)規(guī)律性變化，不難確定答案為AC.答案：AC5.A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)均小于18，其最高正價依次為1、4、5、7。已知B的原子核外次外層電子數(shù)為2,A、C原子核外次外層電子數(shù)均為8,D元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物在D元素所在同一周期元素中酸性最強。則：(1)A、B、C、D分別是:A__________，B__________，C__________，D__________。（2)D的離子結(jié)構(gòu)示意圖為__________.(3）C的最高價氧化物對應(yīng)的水化物與A的氫氧化物反應(yīng)可生成__________種鹽,其化學式分別為__________。（4）C、D的氫化物穩(wěn)定性由強到弱的順序是__________。思路解析：在1—18號元素中，原子的最外層電子數(shù)和它的最高化合價是相等的。B的次外層電子數(shù)為2，則B核外共有2+4=6個電子為碳。A、C的次外層電子數(shù)均為8，所以C、A核外電子數(shù)為2+8+5=15和2+8+1=11，故C為磷,A為鈉。在前18種元素中只有Cl最高價為+7，且最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性最強。判斷出A、B、C、D四元素后，利用周期律及原子結(jié)構(gòu)知識逐問回答即可.答案：(1）A為鈉(或Na);B為碳（或C）；C為磷(或P）；D為氯（或Cl)(2）(3)三Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4(4）HCl＞PH36.已知元素的電負性和原子半徑一樣，也是元素的一種基本性質(zhì).下表給出14種元素的電負性：元素AlBBeCClFLi電負性1。52。01。52。52.84。01。0元素MgNNaOPSSi電負性1。23。00。93.52。12.51.7試結(jié)合元素周期律知識完成下列問題:根據(jù)上表給出的數(shù)據(jù),可推知元素的電負性具有的變化規(guī)律是：________________________。思路解析:題中給出了提示：電負性是元素的一種基本性質(zhì)（新信息)。而元素的性質(zhì)是隨元素的原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的（已有的知識)，所以元素的電負性也應(yīng)隨原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化。將表中元素依原子序數(shù)遞增順序重新排列有：元素LiBeBCNOFNaMgAlSiPSCl原子序數(shù)345678911121314151617電負性1.01.52.02.53。03.54.00。91.21。51.72.12.52.8經(jīng)過這樣變通處理后，關(guān)于元素電負性遞變規(guī)律便顯得一目了然。答案：隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的電負性呈周期性變化。7.到現(xiàn)在為止，已發(fā)現(xiàn)元素112種，把現(xiàn)在的元素周期表中所有的橫行和縱行數(shù)相加其和為()A。22B.23C.24D.25思路解析：元素周期表有7個橫行（周期)、18個縱行（7個主族，7個副族，1個Ⅷ族，1個0族），故橫行和縱行數(shù)相加，其和為25。答案：D8。已知A為ⅡA族元素，B為ⅢA族元素，它們的原子序數(shù)分別為m和n，且A、B為同一周期元素.下列關(guān)系錯誤的是()A。n=m+1B.n=m+11C。n=m+25D.n=m+10思路解析：當A、B在短周期時，ⅡA族與ⅢA族原子序數(shù)相連n=m+1;A、B在四、五周期,A、B相隔10列(7個副族，1個第Ⅷ族)n=m+11；A、B在第六、七周期，因ⅢB中有鑭系、錒系元素，其一格中有15種元素，則n=m+25。答案：D9。下列敘述正確的是()A.同周期元素的原子半徑以ⅦA族的為最大B.在周期表中零族元素的單質(zhì)全部是氣體C。ⅠA、ⅡA族元素的原子，其半徑越大越容易失去電子D。所有主族元素的原子形成單原子離子時的最高價數(shù)都和它的族數(shù)相等思路解析：逐項審視。同周期元素的原子半徑從左向右依次減小(0族元素除外)，即ⅠA族最大，ⅦA族最小，A選項不正確;B選項顯然是正確的；ⅠA、ⅡA族元素的原子,都較易失去原子，若原子半徑越大,則原子核對最外層電子的束縛能力就越弱，對應(yīng)原子就越容易失去電子;C項正確;D項似乎正確，其實不然，如F原子所能形成的單原子離子只能是F-，其最高價數(shù)只能是-1，這與它的族序數(shù)7顯然是不相等的.答案：BC10。已知原子序數(shù)處于11—17號的X、Y、Z三種元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強弱的順序為：HZO4＞H2YO4＞H3XO4，則下列說法正確的是(）A。三種元素陰離子的還原性按X、Y、Z的順序增強B.它們單質(zhì)的氧化性按X、Y、Z的順序減弱C。它們的原子半徑按X、Y、Z的順序減小D。它們的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性按X、Y、Z的順序增強思路解析：依題意知:X、Y、Z為11—17號元素，由H3XO4、H2YO4、HZO4可得出X、Y、Z的最高正化合價分別為+5、+6、+7，故X、Y、Z分別為P、S、Cl三種元素.此時應(yīng)緊扣元素周期表的知識：同周期元素中，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性增強,原子半徑逐漸變小，單質(zhì)的氧化物逐漸增強，其陰離子的還原性卻逐漸減弱、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸增強。答案：CD11.下列不能說明氯元素的非金屬性比硫元素強的事實是（）①HCl比H2S穩(wěn)定②HClO氧化性比H2SO4強③HClO4酸性比H2SO4強④Cl2能與H2S反應(yīng)生成S⑤Cl原子最外層有7個電子，S原子最外層有6個電子⑥Cl2與Fe反應(yīng)生成FeCl3，S與Fe反應(yīng)生成FeSA.②⑤B.①②C。①②④D。①③⑤思路解析：含氧酸的氧化性不能作為判斷非金屬性強弱的依據(jù)，而最外層電子數(shù)多非金屬性不一定強，如非金屬O＞Cl.答案:A12。某元素的氣態(tài)氫化物的化學式為H2R，則此元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學式可能為（)A.H2RO3B。H2RO4C.HRO3