121 教案人教版必修2.docx

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121教案人教版必修2

第二节

元素周期律

第1课时　原子核外电子的排布、元素周期律

●课标要求

能结合有关数据和实验事实认识元素周期率，了解原子结构与元素性质关系。

●课标解读

1.在初中有关原子结构知识的基础上，进一步了解元素原子核外电子排布。

2．掌握原子结构和元素性质随原子序数递增的变化规律。

3．通过归纳、比较培养学生的抽象思维能力。

●教学地位

本节是本章的核心内容，本课时所讲内容是本节的重点，所以元素周期率是本章的灵魂，非常重要，也是高考的必考点。

因此教学时要让学生认真领会所学内容，不要盲目求快，要以学生理解、掌握为目标。

●新课导入建议

1869年，俄国科学家门捷列夫在继承和分析前人工作的基础上总结出了一条规律：

元素的性质随着元素相对原子质量的递增而呈周期性变化。

这在当时已是非常科学的了。

但从我们现今的科学知识来看，这种观点是否正确？

●教学流程设计

⇒步骤1：

导入新课，本课时教学地位分析⇒步骤2：

建议对[思考交流]1、2多提问几个学生，使80%以上的学生都能掌握该内容，以利于下一步对该重点知识的探究

⇓

步骤5：

在老师指导下由学生自主完成[变式训练1]和[当堂双基达标]中的1、2、3题，验证学生对探究点的理解掌握情况。

⇐步骤4：

教师通过[例1]和教材P13－14的讲解研析对探究1中的概念适用注意事项进行总结。

⇐步骤3：

师生互动完成探究1。

互动方式：

可利用[问题导思]的设问由浅入深进行师生互动。

建议教师除例1之外，再变换一下命题角度，设置一些备选例题以拓展学生的思路。

　　　　　⇓

步骤6：

师生互动完成探究2，互动方式：

可利用[问题导思]的设问由浅入深进行。

⇒步骤7：

教师通过[例2]和教材P14－16讲解研析对探究2中的概念进行总结。

⇒步骤8：

在老师指导下由学生自主完成[变式训练2]和[当堂双基达标]中的4题，验证学生对探究点的理解掌握情况。

⇒步骤9：

先由学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照[课堂小结]以明确掌握已学内容。

安排学生课下完成[课后知能检测]

课　标　解　读

重　点　难　点

1.了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。

2.了解核外电子分层排布的规律。

3.理解元素周期律的含义和实质。

1.原子核外电子排布规律。

（重点）

2.原子半径和主要化合价随原子序数递增变化规律。

（重点）

3.元素金属性、非金属性随原子序数递增变化规律。

（重难点）

电子层

1.概念

在多电子原子里，电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。

2．不同电子层的表示及能量关系

各电子层（由内到外）

序号（n）

1

2

3

4

5

6

7

符号

K

L

M

N

O

P

Q

与原子核的距离

由近到远

能量

由低到高

3.电子分层排布

电子总是尽可能先从内层排起，当内层充满后再填充下一层。

1．前20号元素中与Ne、Ar核外电子排布相同的简单离子有哪些？

【提示】　与Ne相同的有N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋，与Ar相同的有S2－、Cl－、K＋、Ca2＋。

元素原子结构的周期性变化

1.原子核外电子排布变化

原子序数

电子层数

最外层电子数

1～2

1

1～2

3～10

2

1～8

11～18

3

1～8

结论：

随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数呈现周期性的变化

2．元素原子半径的变化

原子序数

原子半径的变化规律

3～9

大→小

11～17

大→小

结论：

随着原子序数的递增，

元素原子半径呈周期性变化

3.元素主要化合价的周期性变化

周期数

原子序数

化合价（最高价、

最低价）的变化

一

1～2

＋1―→0

二

3～10

最高正价：

＋1―→＋5

最低负价：

－4―→－1

三

11～18

最高正价：

＋1―→＋7

最低负价：

－4―→－1

结论：

随着原子序数的递增，元素的最高正价呈现＋1―→＋7、最低负价呈现－4―→－1的周期性变化。

4．同周期元素性质的递变规律（自左至右）

元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

2．元素的化学性质主要取决于原子核外电子排布的哪一层？

【提示】　主要取决于最外层的电子排布，有的还要取决于次外层。

元素周期律

1.内容：

元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化。

2．实质：

元素性质的周期性变化是核外电子排布呈周期性变化的必然结果。

3．非金属元素的最高正价与最低负价有什么关系？

【提示】　非金属元素的最高正价与最低负价的绝对值之和等于8，如氯元素的最低负价为－1，最高正价为＋7。

核外电子排布的规律及其表示方法

【问题导思】　

①将Na原子的结构示意图写成

对吗？

为什么？

【提示】　不对，L层没有填满，只有排满L层才能排M层，正确的写法为

②ⅰ.核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可以排布________个电子，而当它是最外层时，最多可以排布________个电子。

ⅱ.电子不一定排满M层才排N层，如K和Ca的核外电子排布，分别画出钾、钙原子结构示意图。

【提示】　ⅰ.18　8

③分别画出Na＋、Cl－结构示意图，它们与哪种原子核外电子排布相同？

【提示】　

分别与稀有气体Ne、Ar原子核外电子排布相同

1．能量最低原理

原子核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层里（能量最低原理），即排满了K层才排L层，排满了L层才排M层。

2．各电子层的电子排布规律

（1）原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。

（2）原子最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。

（3）次外层能容纳的电子数目不超过18个。

3．核外电子排布的表示方法

（1）原子结构示意图

原子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，如

（2）离子结构示意图

①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体原子相同的电子层结构。

②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体原子相同的电子层结构。

与稀有气体原子核外电子排布相同的离子：

①与He原子电子层结构相同的离子有：

Li＋、Be2＋、H－。

②与Ne原子电子层结构相同的离子有：

F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋。

③与Ar原子电子层结构相同的离子有：

Cl－、S2－、K＋、Ca2＋。

　根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。

信息

元素名称

原子结构示意图

A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半

B元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍

C元素＋1价离子的电子层排布与Ne相同

D元素原子次外层电子数是最外层电子数的

【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1.5×8＝12违背了排布规律，故不可能。

C元素原子的质子数为10＋1＝11，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。

【答案】　硅　○＋14

　硼　○＋5

钠　○＋11

　氧　○＋8

短周期元素原子结构的特点总结：

（1）最外层电子数为1的原子有H、Li、Na。

（2）最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg。

（3）最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。

（4）最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。

（5）最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。

（6）最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne。

（7）次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。

（8）内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。

（9）电子层数跟最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。

（10）电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。

（11）最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S。

（12）最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。

（13）原子核中无中子的原子是

H。

1．（双选）下列叙述中正确的是（　　）

A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定完全相同

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，则一定属于同种元素

D．某离子M层和L层上的电子有可能均为K层的4倍

【解析】　本题考查核外电子排布规律的具体应用。

A项中核外电子排布相同的粒子很多，如Na＋与Ne，其化学性质差异很大；B项H＋不具有稀有气体元素原子的核外电子排布；D项K层最多只能排2个电子，则M、L层上的电子均为8，即该离子核外电子排布为

，可能是S2－、Cl－、K＋、Ca2＋等；C项中原子核外电子排布相同，则一定属于同种元素，因为核电荷数＝原子序数＝质子数。

【答案】　CD

元素性质的周期性变化规律及粒子半径大小比较

【问题导思】　

①根据P、S、Cl在周期表中位置进行比较

ⅰ.P－3、S－2、Cl－还原性强弱

ⅱ.H3PO4、H2SO4、HClO4酸性强弱

【提示】　ⅰ.P－3>S2－>Cl－

ⅱ.H2PO4

②如何比较Al3＋和S2－半径的大小关系？

【提示】　电子数和核电荷数都不同的，可通过一种参照物进行比较。

如比较Al3＋与S2－的半径大小，可找出与Al3＋电子数相同，与S2－同族的元素O2－比较，Al3＋

1．原子结构及元素性质变化规律

内容

同周期（从左到右）

同主族（从上到下）

阳离子氧化性

增强

减弱

离子

阴离子还原性

减弱

增强

氢化物

稳定性

增强

减弱

还原性

减弱

增强

最高价氧化物的水化物

酸性

增强

减弱

碱性

减弱

增强

2.粒子半径大小的比较

原子半径

（1）电子层数相同（即同周期）时，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小。

例如：

r（Na）>r（Mg）>r（Al）>r（Si）>r（P）>r（S）>r（Cl）

（2）最外层电子数相同（即同主族）时，随着电子层数的递增，原子半径逐渐增大。

例如：

r（Li）

离子半径

（1）同种元素的离子半径：

r阴离子>r原子>r阳离子，r低价阳离子>r高价阳离子。

例如：

r（Cl－）>r（Cl），r（Fe）>r（Fe2＋）>r（Fe3＋）

（2）电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。

例如：

r（O2－）>r（F－）>r（Na＋）>r（Mg2＋）>r（Al3＋）

（3）同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。

例如：

r（Li＋）

（4）所带电荷、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。

例如：

比较r（K＋）与r（Mg2＋）可选r（Na＋）为参照，可知：

r（K＋）>（Na＋）>r（Mg2＋）

　（2013·贵阳高一质检）X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如下图所示。

若Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，下列说法中不正确的是（　　）

A．四种元素的氢化物中，Y的氢化物沸点最高

B．最高价氧化物对应水化物的酸性：

Z

C．阴离子的还原性：

X

D．X的气态氢化物能与其最高价氧化物对应的水化物反应生成盐

【解析】　Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，则Y为氧元素，看表可知X是N、Y是O、Z是S、W是Cl。

常温下H2O是液态，NH3、H2S、HCl是气态，故A项正确，非金属性SO2－故C项错误；NH3与HNO3反应生成NH4NO3，故D项正确。

【答案】　C

2．下列微粒半径大小比较正确的是（　　）

A．Na＋

B．S2－>Cl－>Na＋>Al3＋

C．Na

D．Cs

【解析】　A项中，四种离子核外电子数相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，即Al3＋

而B项中，因S2－、Cl－比Na＋、Al3＋多一个电子层，则S2－、Cl－半径比Na＋、Al3＋大，而S2－、Cl－和Na＋、Al3＋也分别适用“序小径大”的原则，则微粒半径：

S2－>Cl－>Na＋>Al3＋，故B项正确。

【答案】　B

【教师备课资源】

原子半径

教材讲到有关不同元素的原子半径的问题，注释里说，稀有气体元素的原子半径与其他族的测定方法不同，到底原子半径的测定依据是什么呢？

这里作一下简单的介绍。

我们通常讲的原子半径，是通过晶体分析，根据两个相邻原子的平均核间距测定的。

由于核外电子并没有严格固定的运动轨道，电子云也没有明确的边界，实际上无法精确测量核至最外层电子的平均距离，因此有关原子半径的数值只有相对的近似意义。

不同的化学工作者，用不同的计算方法得出的同一元素的原子半径数值会略有不同。

另外，由于原子半径还和该原子在化合物和晶体中存在的状态有关，所以同一元素的原子半径的数值也会不同。

因此，经常使用的原子半径有三组数据：

一组是共价半径数据，另一组是范德华氏半径简称范氏半径，第三组为金属半径。

同种元素的两个原子以共价键结合时，它们核间距的一半称为该元素原子的共价半径。

同一元素的共价半径常因两个原子以共价单键、双键、三键的键合方式不同，而有不同的共价半径数值。

非金属元素的范氏半径，是因为只从分子间的作用力角度考虑问题。

如卤素等元素在极低温度下能形成双原子的分子晶体，相邻的不同分子中的两个卤素原子的核间距的一半，就是卤素原子的范氏半径。

对稀有气体的单原子分子的分子晶体来说，在这种晶体中，两个原子核的核间距的一半，就是稀有气体元素原子的范氏半径。

对非金属元素原子来说，范氏半径大于共价半径。

金属晶体中相邻两个金属原子的核间距的一半称为金属半径。

在金属半径数值的测定中一般以配位数为12的紧密堆积方式为标准，如配位数不是12，在引用金属半径数据时要加以校正，其校正系数为：

配位数

12

8

6

4

校正系数

1.00

0.98

0.96

0.88

总结元素的原子半径数据可以得知原子的金属半径一般比他的单键共价半径约大10%～15%。

元素周期律核外电子排布

呈周期性变化元素周期律的实质原子半径呈周期性变化主要化合价呈周期性变化

1．（2013·太原高一质检）根据元素在周期表中的位置判断，下列元素中原子半径最小的是（　　）

A．氧　　　B．氟　　　

C．碳　　　D．氮

【解析】　同周期元素从左到右原子半径逐渐减小。

【答案】　B

2．（2013·昆明高一质检）原子核外每个电子层上均含有2n2个电子的元素是（　　）

A．BeB．CC．ArD．Ne

【解析】　n＝1，层电子数＝2，n＝2，层电子数＝8，即

，则该元素为Ne。

【答案】　D

3．（2013·重庆高一质检）下列叙述中错误的是（　　）

A．原子半径：

Cl>S>O

B．还原性：

Na>Mg>Al

C．稳定性：

HF>HCl>HBr

D．酸性：

HClO4>H2SO4>H3PO4

【解析】　按所学元素周期律推断。

【答案】　A

4．A、B、C、D四种元素的原子序数均小于18，其最高正价依次为＋1，＋4，＋5，＋7，已知B的原子核外次外层电子数为2，A、C原子的核外次外层电子数均为8，D元素的最高价氧化物对应水化物在含氧酸中的酸性最强，则：

（1）A、B、C、D分别是________、________、________、________。

（2）A离子的结构示意图为________。

（3）C原子的结构示意图为________。

（4）C、D的气态氢化物稳定性由强到弱的顺序为________。

（5）A、C、D原子半径由大到小的顺序为________。

【解析】　由原子核外电子排布和化合价推出D为Cl，A为Na，B为C，C为P。

根据元素周期律即可判断。

【答案】　

（1）Na　C　P　Cl

（2）

　（3）

　（4）HCl>PH3

（5）Na>P>Cl

1．元素的以下性质，随着原子序数递增不呈现周期性变化的是（　　）

A．化合价

B．原子半径

C．元素的金属性和非金属性

D．相对原子质量

【解析】　相对原子质量不呈周期性变化。

【答案】　D

2．下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是（　　）

A．○＋9

　　　　　　B．○＋7

C．○＋14

D．○＋19

【解析】　A、B项内层应排布2个电子，D项最外层超过了8个电子。

【答案】　C

3．W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17；X与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；含Z元素的物质焰色反应为黄色。

下列判断正确的是（　　）

A．氢化物的稳定性：

X>W

B．金属性：

Y>Z

C．离子的还原性：

X>W

D．原子及离子半径：

Z>Y>X

【解析】　W是Cl，X与W同主族则X是F，则Y是Al，Z是Na。

氢化物稳定性HF>HCl，金属性：

Na>Al，离子还原性：

Cl－>F－，原子半径：

Na>Al>F，离子半径：

F－>Na＋>Al3＋。

【答案】　A

4．（2013·大纲全国卷）下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是（　　）

A．体积相等时密度相等

B．原子数相等时具有的中子数相等

C．体积相等时具有的电子数相等

D．质量相等时具有的质子数相等

【解析】　根据阿伏加德罗定律结合微粒间相互关系逐一分析。

A.根据阿伏加德罗定律，同温同压下，同体积的任何气体含有相同的分子数，即气体的物质的量相同，但由于12C18O与14N2摩尔质量不相等，故质量不相等，密度也不相等。

B.二者都是双原子分子，原子数相等时二者的物质的量相等，二者所含中子数不相等，1个12C18O分子含有16个中子，1个14N2分子含有14个中子。

C.同温同压下，同体积的气体的物质的量相等，且1分子12C18O与14N2中均含有14个电子，故12C18O与14N2具有的电子数相等。

D.12C18O与14N2质子数相等，质量相等的二者物质的量不相等，含有的质子数也不相等。

【答案】　C

5．R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素，下列说法一定正确的是（m、n均为正整数）（　　）

A．若R（OH）n为强碱，则W（OH）n＋1也为强碱

B．若HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素

C．若Y的最低化合价为－2，则Z的最高正化合价为＋6

D．若X的最高正化合价为＋5，则五种元素都是非金属元素

【解析】　同一短周期元素，随着原子序数的递增，元素的金属性依次减弱，形成的最高价氧化物对应的水化物的碱性依次减弱，A错；X元素的氧化物对应的水化物HnXOm是强酸，说明X是活泼非金属，而Y和X在同一周期且位于X的右边，Y的非金属性比X的非金属性更强，因此B正确；当Y为氧时，Z为氟，氟没有正价，当Y为硫时，Z为氯，氯的最高正价为＋7，因此C错；当Y为第三周期时，X为磷，R为铝，铝是金属元素，D错。

【答案】　B

6．（2013·宿迁高一检测）下列化学符号表示同一种元素的是（　　）

①

X　　　　　　　　②

X

③○＋17

④○＋18

A．①③B．②③

C．①②③D．①②③④

【解析】　①为35Cl、②为37Cl、③为Cl－、④为Ar。

【答案】　C

7．从某微粒的原子结构示意图反映出（　　）

A．质子数和中子数

B．中子数和电子数

C．核电荷数和核外电子层排布的电子数

D．质量数和核外电子层排布的电子数

【解析】　原子结构示意图中反映不出中子数和质量数。

【答案】　C

8．（2013·厦门高一检测）与OH－具有相同质子数和电子数的微粒是（　　）

A．H2O　　B．F－C．Na＋　　D．NH3

【解析】　OH－有9个质子，10个电子，符合的只有B项。

【答案】　B

9．（2013·临沂高一检测）下列有关核外电子排布肯定错误的是（　　）

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层上电子数的4倍

C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍

D．某原子的核电荷数与最外层电子数相等

【解析】　A项H符合，B项不可能，C项S2－、Cl－均符合，D项H、He符合。

【答案】　B

10．X和Y属短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，下列的说法正确的是（　　）

A．X可能是第二周期非金属元素

B．X可能是第三周期金属元素

C．Y可能与X同主族

D．Y一定是金属元素

【解析】　X可能是Li或Si，Y为H或Li。

【答案】　C

11．今有短周期A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，A和B分别是（　　）

A．硅原子和钠原子B．硼原子和氢原子

C．氮原子和碳原子D．碳原子和铝原子

【解析】　由题知A原子M层未排，B原子L层已排满，故A为○＋6

，B为○＋13

。

【答案】　D

12．（2013·哈尔滨高一质检）右图为元素周期表中短周期的一部分，四种元素均为非稀有气体元素。

下列关于这四种元素及其化合物的说法中正确的是（　　）

A．原子半径：

W>Z>Y>X

B．气态氢化物的稳定性：

Z>W>X>Y

C．W的最高正化合价与负化合价的绝对值可能相等

D．Z的最高价氧化物的水化物可能为强碱

【解析】　虽然无法确定X、Y、Z、W是什么元素，但根据元素周期律可推知，原子半径：

Z>W>X>Y，气态氢化物的稳定性：

Y>X>W>Z，若W是Si，Si有＋4价（SiCl4），有－4价（SiH4），X、Y、Z、W在ⅢA～ⅦA区域，Z不可能是强碱。

【答案】　C

13．X、Y、Z、W为短周期的四种元素，其最高正价依次为＋1、＋4、＋5、＋7，核电荷数按照Y、Z、X、W的顺序增大。

已知Y与Z的原子次外层的电子数均为2，W、X的原子次外层的电子数均为8。

（1）写出各元素的名称：

X________，Y________，Z________