高中化学人教必修2-元素周期律（1、2、3课时）

高中化学人教必修2-元素周期律（1、2、3课时）

第二节 元素周期律教学案 我们已学习了元素周期表的结构，那么这张表又有何意义呢?它反应发元素之间的什么样的 内在联系？我们能否从其中总结出元素的某些性质规律，以方便我们应用，解决新的问题呢？ 原子是由原子核和核外电子构成的，原子核相对于原子很小，即在原子内部，原子核外，有 一个偌大的空间供电子运动。如果核外只有一个电子，运动情况比较简单。对于多电子原子来讲， 电子运动时是否会在原子内打架呢？它们有没有一定的组织性和纪律性呢？ 一、原子核外电子的排布 1.核外电子围绕着原子核在不同区域(电子层)作不规则的高速运动 2.电子按能量高低在核外分层排布。 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 由内到外，能量逐渐 思考：由于原子中的电子是处于原子核的引力场中，电子总是尽可能的从内层排起当一层充满后 在填充下一层。那么，每个电子层最多可以排布多少个电子呢？核外电子的分层排布，有没有可 以遵循的规律呢？下面请大家分析课本 13 页表 1-2，根据原子光谱和理论分析得出的核电荷数为 1-20 的元素原子核外电子层排布，看能不能总结出某些规律。 3.核外电子排布的一般规律 1）核外电子总是尽先排布在 的电子层里，然后由里向外从能量的电子层逐步向能量的电子层排 布(即排满 K 层再排 L 层，排满 L 层才排 M 层)。 2）每层电子不能超过个； 3）最外层电子不能超过个(K 层是最外层时不超过个)，次外层电子不能超过个，倒数第三层电子 不能超过个。 以上各项是相互联系的，不能孤立地理解、应用其中的某一部分。 [练习]1、判断下列示意图是否正确？为什么？ 2：某元素有 3 个电子层，最外层电子数是电子总数的 1/6，该元素的元素符号是：______。 3. A 原子 L 层上的电子数等于次外层上的电子数也等于电子层数，A 是。 4. B 原子核外 M 层电子数是 L 层电子数的 1/2,则 B 是。 5. C 原子的最外层电子数是次外层电子数的 1.5 倍。则 C 是。 6.D 原子的次外层电子数是最外层电子数的 1/4。则 D 是。 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。 练习：写出下列离子的离子结构示意图：Mg2+ F- Cl- Ca2+ 填写教材 P14～15 表格： 科学探究一 原子的最外层电子排布 原子序数 电子层数 最外层电子数 达到稳定结构时的最外层电子数 1～2 3～10 11～18 结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现变化。 原子序数 原子半径的变化 3～10 11～17 结论：随着原子序数的递增，元素原子半径呈现变化。 微粒半径大小比较规律，一般情况下(稀有气体除外): ⑴先看电子层数,电子层数越多，则半径，如：LiNaKRbCs； IBrClF；NaNa+ ⑵电子层数相同时，再看核电荷数，核电荷数越多,则半径，如：NaMgAl FONC ⑶电子层数和核电荷数都相同(同种元素)时,再看核外电子数(或最外层电子数),核外电子数(或 最外层电子数)越多，则半径，如 ClCl- 练习：下列各组微粒半径大小比较中，不正确的是（ ） A.r(K+) > r(K) B. r(Mg2+) > r(Na+) > r(F-) C.r(Na+) > r(Mg2+) > r(Al3+) D.r(Cl -) > r(F-) > r(F) 小结: （１） 比较微粒半径大小： 三看：一看电子层数；二看核电荷数；三看核外电子数或最外层电子数 （２）对于同种元素：①阳离子半径<原子半径②阴离子半径 > 原子半径 （３）对于电子层结构相同的离子：核电荷数越大，则离子半径越小。 如 O2- F- Na+Mg2+Al3+； S2-Cl-K+Ca2+ 元素化合价 常见元素化合价的一般规律 ①1~20 号元素中，除了 O、F 外， 最高正价=最外层电子数； 最低负价与最高正价的关系为： 最高正价 + ︱最低负价︱= 8 ②金属元素无负价（除零价外，在化学反应中只显正价）；既有正价又有负价的元素一定是非金 属元素； ③氟元素无正价，氧元素无最高正价 。 原子序数 最高正价 最低负价 特例 1～2 3～10 11～18 结论：随着原子序数的递增，元素的化合价呈现变化。 原子序数原子序数 电子层数电子层数 最外层电子数最外层电子数 原子半径的变化原子半径的变化 （不考虑稀有气 体元素） 最高或最低化合价的变化最高或最低化合价的变化 11～～22 —————— 33～～1010 1111～～1818 结论结论 随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数、原子半径、化合价呈现周期性变化。 核外电子排布、原子半径和元素化合价的变化 思考：我们知道，元素的化学性质是由原子结构决定的。那么，元素的金属性和非金属性是否也 将随元素原子序数的递增而呈现出周期性的变化呢？ 元素原子半径数据 科学探究 2：元表的性质与其在周期表中位置的关系。 实验 1：镁与水的反应 现象 化学方程式 实验 2：镁和铝与盐酸的反应 Mg Al 现象 化学方程式 钠、镁、铝(同周期的金属)的性质 钠钠 镁镁 铝铝 单质与水（或酸单质与水（或酸）） 反应反应 与冷水反应：反与冷水反应：反 应，放出氢气。应，放出氢气。 与冷水反应与冷水反应,,与沸水反应与沸水反应。。 与酸反应与酸反应,,都放出氢气。都放出氢气。 与酸反应，放出氢气。与酸反应，放出氢气。 最高价氧化物对最高价氧化物对 应水化物碱性强应水化物碱性强 弱弱 NaOHNaOH Mg(OH)Mg(OH)22 Al(OH)Al(OH)33 NaNa MgMg AlAl 金属性逐渐。金属性逐渐。 小结：元素金属性强弱的判断 ①金属单质与水(或酸)反应置换出 H2 的难易程度(越易置换出氢气，说明金属性) ②最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱（碱性越强，则金属性 ） ④金属单质之间的置换（金属性的置换金属性的） ③金属活动性顺序表（位置越靠前，说明金属性 ） ⑤金属阳离子氧化性的强弱（对应金属阳离子氧化性越弱，金属性 ） 14Si 15P 15S 17Cl 最最 氧化物氧化物 同 周 期 元 素 从左到右 电子层数 ，核电荷 数 原 子 半 径 原子核对最外层电 子的吸引力 原子失电子能力逐渐 ， 得电子能力逐渐 高高 价价 氧化物的水化物及其酸性氧化物的水化物及其酸性 强弱强弱 H2SiO3 H3PO4 H2SO4 HClO4 单质与单质与 HH22 反应条件反应条件 气态氢化物气态氢化物 及其稳定性及其稳定性 结论结论 小结：元素非金属性强弱的判断 ①单质与 H2 化合的难易程度（与 H2 化合越容易，说明非金属性） ②形成的气态氢化物的稳定性（形成的气态氢化物越稳定，则非金属性） ③最高价氧化物的水化物——最高价含氧酸酸性的强弱（酸性越强，说明非金属性 ） ④非金属单质之间的置换（非金属性的置换非金属性的） ⑤非金属阴离子还原性的强弱（对应非金属阴离子还原性越弱，非金属性） 小结：随着原子序数的递增 元素原子的核外电子排布呈现变化； 元素原子半径呈现变化； 元素化合价呈现变化； 元素的化学性质呈现变化； 元素周期律：元素的性质随着元素的递增而呈现的变化。 元素性质的周期性变化实质：是元素原子的的周期性变化。 练习： 1、已知 A 为ⅡA 族元素，B 为ⅢA 族元素，它们的原子序数分别为 m 和 n，且 A、B 为同一周期元 素，则下列关系式中错误的是（ ）。 A. n=m+1 B. n=m+11 C.n=m+25 D. n=m+10 2、主族元素 R 可形成两种氯化物:RCla、RClb，它们化学式式量相差 71。 （1）求 a 和 b 的关系 （2）RCla 中氯的质量分数为 85.3%，而 RClb 中氯的质量分数为 77.45%，求 R 的相对原子量。 三、元素周期表和元素周期律的应用 (1)同周期元素：同周期，电子层数相同，即原子序数越大，原子半径越，核对电子的引力越， 原子失电子能力越，得电子能力越，金属性越、非金属性越。 (2)同主族元素：同主族，电子层数越多原子半径越,核对电子引力越,原子失电子能力,得电子能 力,金属性越、非金属性越。 1.元素的金属性和非金属性与元素在周期表中的递变关系 元素的位、构、性三者之间的关系及其应用 （1）结构位置，位置结构 核电荷数原子序数 电子层数周期序数 最外层电子数主族序数 结构 位置 性质 （2）结构性质，性质结构 最外层电子数主族元素的最高正价数 ︱负价数︱+ 最外层电子数 8 （3）性质位置，位置性质： 同周期：从左到右，递变性 同周期、同主族元素结构、性质的递变规律及金属元素、非金属元素的分区： 分界线左边是，分界线右边是，最右一个纵行是稀有气体元素。见下图： ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 1 2 B 3 Al Si 4 Ge As 5 Sb Te 6 Po At 7 ①根据同周期、同主族元素性质的递变规律可推知：金属性最强的元素是,位于，非金属性最强 的元素是,位于。 ②位于分界线附近的元素既有，又有，如 Al、Si、Ge 等。 2、主族元素的化合价与位置、结构的关系 （1）最高正价数＝主族序数＝最外层电子数 （2）最低负价数＝主族序数 － 8 ＝最外层电子数 － 8 3、元素周期律的应用和意义 （1）元素周期表是元素周期律的具体表现形式，是学习化学的一种重要工具。 （2）可预测或推测元素的原子结构和性质 （3）在科学研究和生产上也有广泛的应用 （4）在哲学方面，元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事 实，有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。 练习： 最 外 层 电 子 数 和 原 子半径 元 素 的 金 属性、非金 属性强弱 原 子 得 失 电 子 的 能 力 单 质 的 氧 化性、还原 性 1、下列递变情况不正确的是： A. Na、Mg、Al 最外层电子数依次增多，其单质的还原性依次减弱 B. P、S、Cl 最高正价依次升高，对应气态氢化物稳定性增强 C. C、N、O 原子半径依次增大 D. Na、K、Rb 氧化物的水化物碱性依次增强 2、同一横行 X、Y、Z 三种元素，已知最高价氧化物对应的水化物的酸性是 HXO4 > H2YO4 > H3ZO4， 则下列说法判断错误的是 A.阴离子半径 X > Y > Z B.气态氢化物稳定性 HX > H2Y > ZH3 C.元素的非金属性 X > Y > Z D.单质的氧化性 X > Y > Z 3、原子序数 1—18 号元素中： （1）与水反应最剧烈的金属是_____________； （2）与水反应最剧烈的非金属单质是___________； （3）在室温下有颜色的气体单质是_____________； （4）在空气中容易自燃的单质名称是________； （5）除稀有气体外，原子半径最大的元素是______； （6）原子半径最小的元素是_____________； （7）气态氢化物水溶液呈碱性的元素是_________； （8）气态氢化物最稳定的化学式是_____________； （9）最高价氧化物对应水化物的酸性最强的元素是_____________。 4、在 Na、K、O、N、C．Li、F、H 八种元素中，原子半径由小到大的顺序为___________________。 5、某元素的最高正价与负价的代数和为 4,则该元素的最外层电子数为: A、4 B、5 C、6 D、7 6、某元素最高价氧化物对应水化物的化学式为 HXO4，这种元素的气态氢化物的化学式是 A、HX B、H2X C、XH3 D、XH4 7、碱性强弱介于 KOH 和 Mg(OH)2 之间的氢氧化物是 （ ） A．NaOH B．Al(OH)3 C．Ca(OH)2 D．RbOH 8、下列物质中，既能与强酸又能与强碱反应的是（ ） ①Na2CO3②NaHCO3③Al2O3④Al(OH)3 A．①②③④ B．①②③ C．①②④ D．②③④ 3.下列各组元素中，按最高正价递增顺序排列的是 （ ） A．C．N、O、F B．K、Mg、C．SC．F、Cl、Br、I D．Li、Na．K、Rb 4. A．B 均为原子序数 1—20 的元素，已知 A 的原子序数为 n，A2+离子比 B2－离子少 8 个电子，则 B 的原子序数是 （ ） A．n+4 B．n+6 C．n+8 D．n+10 5.下列叙述中，肯定 a 金属比 b 金属活泼性强的是（ ） A．a 原子的最外层电子数比 B 原子的最外层电子数少 B．a 原子电子层数比 b 原子的电子层数多 C．1mol a 从酸中置换 H+生成的 H2 比 1 mol b 从酸中置换 H+生成的 H2 多 D．常温时，A 能从水中置换出氢，而 B 不能 9、A、B、C 三种元素的原子具有相同的电子层数，它们相同物质的量的原子获得相同物质的量的 电子时释放出的能量是 A>C>B,则它们原子序数大小顺序是（ ） A．B>C>A B．A>B>C C．BC D．A>C>B 10、元素周期律是指元素的性质随___________的递增，而呈_______性变化的规律。 11、A、B 两种元素的原子，当它们分别获得 1 个电子形成稀有气体原子的电子层结构时，A 放出 的能量大于 B。下列叙述中正确的是（ ） A．A 的氧化性小于 B B．B－的还原性大于 A－ C．A－的还原性大于 B－D．A 的氧化性大于 B 12、根据硼在周期表中的位置，推测硼的最高价含氧酸化学式不可能是（ ） A．H2BO4B．H3BO3C．HBO2 D．H2B4O7 13、已知 X、Y、Z 元素的原子具有相同的电子层数，且原子序数依次增大，其最高价氧化物对应 的水化物酸性依次增强，则下列判断正确的是（ ） A.原子半径按 X、Y、Z 依次增大 B.阴离子的还原性按 X、Y、Z 顺序增强 C.单质的氧化性按 X、Y、Z 顺序增强 D.氢化物的稳定性按 X、Y、Z 顺序增强 14、下列半径最大的微粒是 （ ） A. F B. Mg2+ C. Cl- D. Ca2+ 15、A 和 B 是前三周期的元素，它们的离子 A2+和 B3+具有相同的核外电子层结构，下列说法正确的 是 （ ） A. 原子半径:A>B B. 原子序数:A>B C. 离子半径:A2+>B3+ D. 质量数:A>B 1～20 号元素中的某些元素的特性 1、与水反应最激烈的金属是 K，非金属是 F。 2、原子半径最大的是 K，最小的是 H。 3、单质硬度最大的，熔、沸点最高的，形成化合物品种最多的，正负化合价代数和为零且 气态氢化物中含氢百分率最高的元素是 C。 4、气体密度最小的，原子核中只有质子没有中子的，原子序数、电子层数、最外层电子数 三者均相等的是 H。 5、气态氢化物最稳定的，只有负价而没有正价的，无含氧酸的非金属元素是 F。 6、最高氧化物对应的水化物酸性最强的是 CI，碱性最强的是 K。 7、空气中含量最多的，气态氢化物在水中的溶解度最大，其水溶液呈现碱性的是 N。 8、单质和最高价氧化物都是原子晶体的是 Si。 9、具有两性的元素是 AI(Be)。 10、最轻的金属是 Li。 11、地壳中含量最多的元素是 O。 12、单质能自燃的元素是 P。 13、族序数等于周期数的元素是 H、Be、Al。 14、族序数等于周期数 2 倍的元素是 C、S。 15、族序数等于周期数 3 倍的元素是 O。 16、周期数是族序数 2 倍的元素是 Li。 17、周期数是族序数 3 倍的元素是 Na。 18、最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素是 C、Si。 19、最高正价是最低负价绝对值 3 倍的短周期元素或短周期中离子半径最大的元素是 S。 20、除 H 外，原子半径最小的元素是 F。 21、最高正化合价不等于族序数的元素是 O、Fe。