2019-2020年高中化学 第1章 第2节 第2课时 核外电子排布、元素周期表与原子半径教案 鲁科

第2课时核外电子排布、元素周期表与原子半径目标与素养：1.了解核外电子的排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们之间的变化规律。(科学探究)2.了解原子半径的具体意义及其测定方法，并能够解释原子半径的周期性变化规律。(微观探析)3.了解元素周期表的应用价值。(创新意识)一、核外电子排布与元素周期表1．核外电子排布与周期的划分(1)周期与能级组、原子轨道的对应关系(2)原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系七个能级组――――――――→分别对应7个周期能级组最多容纳电子数――→等于本周期所包含元素的种数(3)周期数与电子层数的关系周期数＝最外层电子所在轨道的主量子数。2．核外电子排布与族的划分(1)划分依据取决于原子的价电子数目和价电子排布。(2)特点一般来说，同族元素的价电子数目和价电子排布相同。(3)规律③稀有气体→价电子排布：ns2np6(He除外)。二、核外电子排布与原子半径1．原子半径由于原子并不是一个具有明确“边界”的实体，人们便假定原子是一个球体，并采用统计的方法来测定它的半径。2．原子半径的周期性变化一般来说，同周期中，除稀有气体元素外，随着原子序数的增大，元素的原子半径自左到右逐渐减小，原因是增加的电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用。同主族元素，随着原子序数的逐渐增大，原子半径自上而下逐渐增大，因为电子层数的依次增加，使核电荷增加对电子的吸引作用处于次要地位，电子间的排斥作用占了主要地位。从总的变化趋势来看，同一周期的过渡元素，自左到右原子半径的减小幅度越来越小，因为增加的电子都分布在(n－1)d的轨道上，它对外层电子的排斥作用与核电荷增加带来的核对电子的吸引作用大致相当，使有效核电荷的变化幅度不大。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)周期序数＝电子层数＝对应能级组数。(√)(2)同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差较大。(√)(3)主族元素的价电子数全部排布在最外层的ns轨道上。(×)(4)主族序数＝该元素原子价电子数。(√)(5)同一副族不同元素原子价电子排布完全相同。(×)核外电子排布与元素周期表1.核外电子排布与周期的划分(1)每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系周期价电子排布对应能级组元素种数ⅠA族0族最外层最多容纳电子数11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s1－87s、5f、6d(未完)26(未完)(2)核外电子排布与周期划分的关系①将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差较小，各能级组之间能量相差较大。②每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。2．核外电子排布与族的划分(1)价电子排布与族序数之间的关系价电子排布与族序数之间的关系可以按照下列方法进行判断：按电子填充顺序，由最后一个电子所进入轨道的情况确定，一般来说具体情况如下：①进入ns(ns1～2,1s除外)为ⅠA族、ⅡA族。②进入npa.np1～5为ⅢA族～ⅦA族b.np6为0族元素③进入(n－1)da.n－1d1～5为ⅢB族～ⅦB族⇒族数＝[n－1d＋ns]电子数b.n－1d6～8Pd、Pt除外为Ⅷ族c.n－1d10为ⅠB族、ⅡB族⇒族数＝ns的电子数④进入(n－2)fa.4f——镧系元素b.5f——锕系元素ⅢB族(2)有关规律由上可知：①主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；②副族元素中ⅢB～ⅦB族元素价电子数为其族序数；③稀有气体单独列为0族。元素的位置与原子结构的关系(1)周期序数由该元素原子中电子的最大主量子数(n)决定；(2)族序数由该元素原子的价电子数决定。【典例1】(1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第________周期________族；最高价氧化物的化学式为__________，砷酸钠的化学式是________。(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：①第4周期ⅣB族________________、________________；②第5周期ⅦA族________________、________________。[解析](1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价电子数为5，由电子层数＝周期序数可知，砷元素在第4周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。[答案](1)4ⅤAAs2O5Na3AsO4(2)①3d24s2Ti②5s25p5I1由元素价电子排布式可推知其在周期表中的位置及化合价。即：①周期序数＝电子层数；②主族序数＝价电子数最外层电子数＝最高化合价；③主族序数－8＝最低化合价。2由元素在周期表中的位置可推知其价电子排布式。1．具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是()A．最外层有2个电子的原子B．最外层电子排布为ns2的原子C．最外层有3个未成对电子的原子D．次外层无未成对电子的原子C[在元素周期表中，凡s区、d区、ds区的元素，它们的最外层电子数均不超过2个，只有p区的最外层电子数可为3～8个，则最外层有2个电子的原子不一定是主族元素，故A项错误；最外层电子排布为ns2的原子除ⅡA族外，还有稀有气体元素氦和许多过渡元素，故B项错误；最外层有3个未成对的原子，其最外层有5个电子(ns2np3)，一定是主族元素，故C项正确；次外层无未成对电子的原子包括全部主族元素、0族元素及ⅠB、ⅡB族元素，故D项错误。]原子最外层有1个未成对电子的元素包括第ⅠA、ⅢA、ⅦA族和ⅠB族元素，原子最外层有2个未成对电子的元素包括ⅣA族和ⅥA族，原子最外层有3个未成对电子的元素在ⅤA族，原子最外层没有未成对电子的元素包括ⅡA族、0族和ⅡB族；ⅢB～Ⅷ族元素的原子，次外层都有未成对电子。2．价电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是()A．第4周期第ⅤA族B．第5周期第ⅢA族C．第5周期第ⅠA族D．第4周期第ⅢA族B[n＝5，故应位于第5周期；价电子中有p电子，该元素属于主族元素；价电子数是3，属于第ⅢA族。]微粒半径大小规律影响微粒半径的因素主要是核电荷数和电子层数。一般来说，同周期中，核电荷数越大，半径越小；同主族中，电子层数越多，半径越大。主要有以下规律：微粒特点比较方法实例原子同周期元素核电荷数越大，半径越小r(Na)r(Mg)r(Al)同主族元素核电荷数越大，半径越大r(F)r(Cl)r(Br)多数原子一般电子层数越多，半径越大r(S)r(C)离子具有相同电子层结构核电荷数越大，半径越小r(Na＋)r(Mg2＋)r(Al3＋)电子数和核电荷数均不同通过电子数或核电荷数相同的微粒做参照物r(Al3＋)r(O2－)r(S2－)同种元素的原子和离子价态越高，半径越小r(Fe)r(Fe2＋)r(Fe3＋)、r(H－)r(H)r(H＋)微点拨：可用“三看”法快速判断简单微粒半径大小“一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。【典例2】下列微粒半径大小比较正确的是()A．Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜O2－B．S2－＞Cl－＞Na＋＞Al3＋C．Na＜Mg＜Al＜SiD．Cs＜Rb＜K＜NaB[A中四种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小；B中S2－与Cl－，Na＋与Al3＋的核外电子排布分别相同，S2－和Cl－比Na＋和Al3＋多一个电子层，微粒半径大；C中微粒电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，应为Na＞Mg＞Al＞Si；D中微粒为同一主族，电子层数越多，原子半径越大，应为Cs＞Rb＞K＞Na。]原子半径的大小可依据元素周期表同主族、同周期递变规律进行比较；对核外电子层结构相同的单核粒子或质子数相同的不同单核粒子的半径大小的比较，应从原子核对其最外层上电子的吸引力大小入手，进而比较其半径大小关系。3．下列关于微粒半径的说法正确的是()A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径B．核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大D．原子序数越大，原子半径越大C[由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，故ⅦA族的原子半径不一定比上一周期ⅠA族元素原子半径大，如r(Li)r(S)r(Cl)。对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的。质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径原子半径阳离子半径。原子序数增大，原子半径不是一直增大，而是呈周期性变化。]4．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是()A．1s22s22p63s23p1B．1s22s22p3C．1s22s22p2D．1s22s22p63s23p4A[A、B、C、D中的元素分别为Al、N、C、S；故半径最大的为Al，答案为A。]5．(2019·全国Ⅱ卷)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。[答案]小于1．下列微粒半径依次增大的是()A．同一主族元素随着原子序数的递增B．同一周期的元素随着原子序数的递增C．Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－D．P、S、S2－、Cl－A[依据比较微粒半径大小的规律进行分析，同一主族，随着原子序数的递增，原子的电子层数依次增加，原子半径依次增大，A项正确；一般来说，同一周期，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B项错误；C项中各微粒的电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，故半径F－最大，Al3＋最小，C项错误；D项中的微粒半径P＞S，S2－＞Cl－，D项错误。]2．已知1～18号元素的离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是()A．质子数：cdB．离子的还原性：Y2－Z－C．氢化物的稳定性：H2YHZD．原子半径：XWD[因四种离子的电子层结构相同，所以质子数a、b、c、d的大小关系应为abdc，所以氢化物稳定性应为HZH2Y，离子的还原性Y2－Z－。]3．下列各组中的X和Y两种原子，在周期表中一定位于同一族的是()A．X原子和Y原子最外层都只有一个电子B．X原子的核外电子排布为1s2，Y原子的核外电子排布为1s22s2C．X原子的2p能级上有三个电子，Y原子的3p能级上有三个电子D．X原子核外M层上仅有两个电子，Y原子核外N层上也仅有两个电子C[最外层只有一个电子的不一定在同一族，如金属钠和金属铜的最外层都是一个电子，但是钠属于第ⅠA族，而铜属于第ⅠB族，A选项错误；B选项中X原子是He，属0族元素，Y原子是Be，属于第ⅡA族，B选项错误；D选项中X原子核外M层上仅有两个电子，X是镁原子，属于第ⅡA族，N层上也仅有两个电子的原子除了钙原子，还有锌、铁等原子，D选项错误。]4．几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表。分析判断下列说法正确的是()元素代号ABDEGHIJ化合价－1－2＋4、－4－1＋5、－3＋3＋2＋1原子半径/nm0.0710.0740.0770.0990.1100.1430.1600.186A.A的单质能将E单质从HE3的溶液中置换出来B．A、H、J的离子半径由大到小顺序是AJHC．G元素的单质不存在同素异形体D．I在DB2中燃烧生成两种化合物B[根据元素的化合价，结合其原子半径的大小，可推出A是氟、B是氧、D是碳、E是氯、G是磷、H是铝、I是镁、J是钠。分析可知，A的单质与水剧烈反应