2020春高中化学 第1章 原子结构与元素周期律 第2节 元素周期律和元素周期表 第1课时 元素周期

第1章原子结构与元素周期律第2节元素周期律和元素周期表第1课时元素周期律[学习目标]1.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，建构元素周期律。2.了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化。3.掌握微粒半径大小比较的规律。4.认识元素周期律，理解元素周期律的实质。1．元素是具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称。2．原子中的质子数＝核电荷数＝核外电子数。3．钠的原子结构示意图为________，其核外有3个电子层，最外层上有1个电子。一、原子序数1．概念：按照元素在周期表中的顺序由小到大给元素编号。2．原子序数与原子结构的关系：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。二、原子结构的周期性变化元素原子核外电子排布的周期性变化。规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数呈现由1到8的周期性变化(第一周期除外)。1．元素原子半径的周期性变化。规律：随着原子序数的递增，元素原子的半径呈现由大到小的周期性变化。三、元素性质的周期性变性2．元素主要化合价的周期性变化。以1～18号元素为例探究化合价的变化，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素的最高正化合价呈现＋1→＋7(O、F除外)，最低负化合价呈现－4→－1的周期性变化。四、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。易错提醒1～18号元素，元素的最高正价等于最外层电子数，但氧元素一般为负价，氟元素无正价。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)原子和离子都满足“原子序数＝核电荷数＝核外电子数”的关系。()(2)在所有元素中氢原子半径最小。()(3)原子半径：NaMgAl，最高正化合价：FON。()(4)原子序数：SClP，原子半径：ClSP。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×2．元素的以下性质随着原子序数的递增不呈周期性变化的是()A．化合价B．原子半径C．元素原子的最外层电子排布D．相对原子质量答案：D3．原子序数在3～9之间的元素，随着核电荷数的递增而逐渐增大的是()A．电子层数B．最外层电子数C．原子半径D．化合价解析：原子序数在3～9的元素，核外均为2个电子层，最外层电子数依次从1递增到7，原子半径逐渐减小，而化合价从1递增到5(氧无最高正价、氟无正价)。答案：B4．元素周期律的实质是()A．相对原子质量逐渐增大B．核电荷数逐渐增大C．核外电子排布呈现周期性变化D．元素的化合价呈现周期性变化答案：C要点一粒子半径大小的比较问题：怎样判断原子半径或离子半径的大小？提示：(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＋)。[例1]下列粒子半径大小比较正确的是()A．Na＋Mg2＋Al3＋O2－B．S2－Cl－Na＋Al3＋C．NaMgAlSD．CsRbKNa解析：A项，4种离子电子层结构相同，随着核电荷数增多，离子半径依次减小，“序小径大”，即Al3＋Mg2＋Na＋O2－，A错误；C项，Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小，C错误；Na、K、Rb、Cs同属于第ⅠA族，其原子半径：r(Cs)r(Rb)r(K)r(Na)，D错误；S2－和Cl－核外电子数相同，但核电荷数ClS，故离子半径r(S2－)r(Cl－)；Na＋和Al3＋核外电子数相同，且核电荷数AlNa，则离子半径r(Na＋)r(Al3＋)，B正确。答案：B解题归纳比较离子半径大小的技巧短周期中具有相同电子层结构的离子的半径大小比较是粒子半径大小比较中最典型的题目。在解题时要先把四种离子(常考类型：一般为两种阳离子和两种阴离子)的相对位置确定好，其中阳离子：正电荷数即为族序数，阴离子：族序数＝8－|负电荷数|，因此题目中四种离子的相对位置可确定，则所讨论问题随之解决。即时演练1．X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径；Z和Y两元素的原子核外电子层数相同，Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径。X、Y、Z三种元素原子序数的关系是()A．XYZB．YXZC．ZXYD．ZYX解析：已知电子层结构相同的阳离子，核电荷数大的则半径小。具有相同电子层数的原子，随着原子序数增大，原子半径减小。根据题意，X和Y两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X元素的阳离子半径大于Y元素的阳离子半径，则X的原子序数小于Y的原子序数；Z和Y元素的原子核外电子层数相同，且Z元素的原子半径小于Y元素的原子半径，则Z的原子序数大于Y的原子序数。由此得出三种元素原子序数的关系为ZYX。答案：D要点二元素的性质、化合价与最外层电子数的关系问题：元素的性质、化合价与最外层电子数有何关系？提示：1.元素的性质与最外层电子数的关系。(1)一般来说，当最外层电子数少于4个时，易失去电子显正价，当最外层电子数多于4个时，易得到电子显负价。(2)当最外层为8个电子(He为2个电子)时，原子处于稳定结构，化学性质稳定，化合价为0。2．元素的主要化合价与最外层电子数的关系。(1)主族元素最高正化合价＝最外层电子数(O、F除外)最低负化合价＝最外层电子数－8。|最高正化合价|＋|最低负化合价|＝8。②常见元素化合价的特点。a．H元素：＋1、－1、0价，如H2O、NaH、H2。b．F元素：－1、0价，如NaF、F2，氟无正价。c．O元素：－2、－1、0价，如CaO、Na2O2、O2，氧无正价。d．金属只有正价。e．非金属元素既有正价又有负价(O、F除外)。[例❷]下列关于元素性质的叙述，不正确的是()A．Li、B、C、O的原子半径依次减小B．Be、Mg、Ca、Sr的失电子能力逐渐增强C．C、N、O、F的最高正价依次升高D．K、Ca、Ge、Br的最外层电子数依次增加解析：同周期，左→右，最外层电子数递增，原子半径递减，最高正价递增，但要注意F元素无正价，A、D正确，C错误；同主族，上→下，失电子能力递增，B正确。答案：C解题归纳解答元素性质的变化规律题目的一般思路1．首先判断所给元素的相对位置，即是同周期还是同主族。2．然后根据元素周期律得出相应的结论。3．最后考虑应用一般规律解答的对象是否有特殊性。即时演练2．某主族元素R原子的最外层有6个电子，则其最高价含氧酸的钠盐的通式为()A．Na2RO3B．Na3RO3C．NaRO3D．Na2RO4解析：元素的最高正化合价等于其最外层电子数，所以该含氧酸中R元素的化合价为＋6，只有Na2RO4中R元素为＋6价。答案：D课堂小结