(人教版)高一化学必修2教学案：第一章 第二节 元素周期律(含答案)
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第1课时 原子核外电子的排布 元素周期律
1．了解原子核外电子的能量高低与分层排布的关系，了解核外电子分层排布规律。
2．了解元素的原子结构和元素性质的周期性变化，理解元素周期律的内容和实质。
1．电子层：电子层的划分标准是电子能量的高低及离核的远近。离核最近的电子层为K层，该层上电子的能量最低，电子层数越多，电子离核越远，电子能量越高。
2．同一周期，自左向右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强，气态氢化物的稳定性逐渐增强。
3．同一主族，自上而下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱。
4．元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化。
[新知探究]
1．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
3.原子核外电子的排布规律
[问题讨论]
(1)分析惰性气体元素原子电子层排布，讨论总结核外电子排布规律。
①核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布(即排满K层再排L层，排满L层才排M层)。
②各电子层最多容纳的电子数是2n2个(n表示电子层)。
③最外层电子数不超过8个(K层是最外层时，最多不超过2个)；次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。
④以上规律是相互联系的，不能孤立地机械地套用。
(2)惰性气体的化学性质不活泼，一般不易与其他物质发生化学反应。 这与惰性气体的最外层电子数有什么关系？
提示：最外层8个电子(K层为最外层时为2个电子)的结构，为相对稳定结构。
(3)依据钠原子和氯原子的结构示意图分析，在发生化学反应时，它们的最外层电子分别发生怎样的变化？
提示：Na：；Cl：钠原子失去1个电子，氯原子得到1个电子。
[名师点拨]
1．最外层8个电子(K层为最外层时为2个电子)的结构，称为相对稳定结构。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(得或失电子)使其结构趋于稳定。
2．原子结构示意图
(1)圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。
(2)弧线表示电子层。
(3)弧线上的数字表示该电子层上的电子数，如
3．离子结构示意图
(1)当主族中的金属元素的原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期稀有气体元素原子相同的电子层结构。如Na： (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元素原子相同的电子层结构。
如Cl
4．质子数与核外电子数的关系
原子：质子数＝核外电子数
阳离子：质子数＝核外电子数＋离子所带电荷数
阴离子：质子数＝核外电子数－离子所带电荷数
[对点演练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高。( )
(2)稀有气体元素的原子最外层都排有8个电子。( )
(3)M层为最外层时容纳的最多电子数不超过8个。( )
(4)原子核外各电子层容纳的电子数为2n2个。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)×
2．下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层上电子数的4倍
C．某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍
D．某离子的核电荷数与最外电子层上的电子数相等
解析：选B K层、L层、M层上最多能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项有可能；当M层上排有电子时，L层已经排满电子，即排了8个电子，而M层最多可以排18个电子，所以B项不可能；符合“某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍”的离子可以是S2－、Cl－、K＋、Ca2＋等，所以C项有可能；对D项来说，最外电子层上的电子数可为2或8，核电荷数和最外层电子数均为2的只有He，不符合条件，核电荷数和最外层电子数均为8的为O2－，所以D项有可能。 [新知探究]
1．元素原子核外电子排布的周期性变化
根据1～18号元素的核外电子排布找出规律，完成下表。
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
规律：同周期元素随着原子序数的递增，每隔一定数目的元素，会重复出现最外层电子从1个递增到8个的情况(K层由1到2)，即原子核外电子排布呈现周期性的变化。
2．原子半径的周期性变化
规律：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现由大到小的周期性变化。
3．元素主要化合价的变化规律
周期序数 原子序数 化合价(最高价、最低价)的变化
1 1～2 ＋1→0
2 3～10 最高正价：＋1→＋5，
最低负价：－4→－1
3 11～18 最高正价：＋1→＋7，
最低负价：－4→－1
规律：随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性变化，即同一周期元素的最高正化合价呈现＋1→＋7，最低负化合价呈现－4→－1的周期性变化。
[注意] 氧元素无最高正价，氟元素无正价。
[名师点拨]
粒子半径大小的比较
影响粒子半径大小的因素有：①电子层数的多少；②原子核对核外电子的吸引力的大小；③核外电子的多少。
(1)原子
①同一周期，从左到右，核电荷数依次增大，原子半径依次减小。如r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。
②同一主族，自上而下，电子层数依次增多，原子半径依次增大。如r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)。
(2)离子
①同一主族，自上而下，电子层数依次增多，离子半径依次增大。如r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)。
②具有相同电子层结构的离子，随核电荷数的增大，原子半径减小。如r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。
(3)同一元素的不同粒子
核外电子数越多，半径越大。
①阳离子：r(原子)＞r(阳离子)。如r(Na)＞r(Na＋)。
②阴离子：r(原子)＜r(阴离子)。如r(Cl)＜r(Cl－)。
③多种价态的离子：价态越高，半径越小。如r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。
[对点演练]
3．从原子序数11依次增加到17，下列所述递变关系错误的是( ) A．原子电子层数不变
B．原子半径逐渐增大
C．最高正价数值逐渐增大
D．从硅到氯负价从－4→－1
解析：选B 从原子序数11依次增加到17，各原子的原子半径逐渐减小，B选项错误。
4．下列各组元素中，按从左到右的顺序，原子序数递增、元素的最高正化合价也递增的是( )
A．C、N、O、F B．Na、Be、B、C
C．P、S、Cl、Ar D．Na、Mg、Al、Si
解析：选D A项和C项原子序数递增，而A项中F无正价，C项中Ar化合价为0价；B项中的原子序数不完全呈递增性变化；D项中原子序数和最高正化合价均呈递增趋势。
[新知探究]
1．钠、镁、铝金属性强弱比较
阅读下列资料内容，思考问题。
Na Mg Al
物质与水(或与酸反应) 与冷水剧烈反应，放出氢气 与冷水反应缓慢，与沸水反应迅速，放出氢气；与酸反应剧烈，放出氢气 与酸反应，放出氢气，但不如Mg反应剧烈
续表
Na Mg
Al
最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱 NaOH强碱 Mg(OH)2中强碱 Al(OH)3弱碱
(1)钠、镁、铝置换出水(或酸)中的氢时，由易到难的顺序是Na＞Mg＞Al。
(2)钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3。
(3)钠、镁、铝的金属性由强到弱的顺序为Na＞Mg＞Al。
2．硅、磷、硫、氯非金属性强弱比较
阅读下列资料内容，思考问题。
元素
Si P S Cl
最高价氧化物
的化学式 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
最高价氧化
物对应水化物
的化学式及酸性
H2SiO3
弱酸 H3PO4
中强酸 H2SO4
强酸 HClO4
酸性比
H2SO4强
单质与H2
反应的条件 高温 磷蒸气
与H2
能反应 加热 光照
或点燃
氢化物的稳定性 不稳定 受热
分解 受热
分解 稳定
(1)硅、磷、硫、氯单质与氢气化合时条件由易到难的顺序为Cl>S>P>Si。
(2)硅、磷、硫、氯最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3。
(3)硅、磷、硫、氯元素非金属性由强到弱的顺序为Cl>S>P>Si。
[名师点拨]
随着原子序数的递增，元素的金属性、非金属性呈现周期性的变化。同周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 3．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原子核外电子排布周期性变化的必然结果。
[对点演练]
5．电子层数相同的三种元素X、Y、Z，它们的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4，下列判断错误的是( )
A．原子半径X>Y>Z
B．气态氢化物稳定性X>Y>Z
C．元素原子得电子能力X>Y>Z
D．单质与氢气反应由易到难X>Y>Z
解析：选A 三种元素的电子层结构相同，说明它们是同一周期元素，因为“它们最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4”，故非金属性X>Y>Z，原子序数X>Y>Z，故原子半径Z>Y>X，A选项错误。
6．在第三周期元素中，除稀有气体元素外：
(1)原子半径最小的元素是________(填元素符号)。
(2)金属性最强的元素是________(填元素符号)。
(3)最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________(用化学式回答，下同)。
(4)最不稳定的气态氢化物是________。
(5)最高价氧化物对应水化物碱性最强的是________。
(6)氧化物中具有两性的是________。
解析：(1)第三周期元素从左到右原子半径逐渐减小，原子半径最小的是Cl。(2)金属性最强的在最左边，应为Na。(3)非金属性最强的元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性最强，氯的非金属性最强，其对应的酸是HClO4。(4)非金属性最弱的元素Si的气态氢化物最不稳定。(5)金属性最强的Na对应的NaOH的碱性最强。(6)铝的氧化物Al2O3具有两性。
答案：(1)Cl (2)Na (3)HClO4 (4)SiH4 (5)NaOH (6)Al2O3
1．下列叙述正确的是( )
A．电子的能量越低，运动区域离核越远
B．核外电子的分层排布即是核外电子的分层运动
C．稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子
解析：选B 电子能量越低，运动区域离核越近，A错误；电子的分层排布即是电子分层运动，B正确；稀有气体元素中He的原子最外层只有2个电子，C错误；M层为最外层时，最多只能排8个电子，D错误。
