2020高中化学 第一章 原子结构与元素周期律 第二节 元素周期律和元素周期表 第1课时 元素周期律

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第1课时元素周期律[学习目标]1.通过分析1～18号元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的变化，总结出它们的递变规律，并由此认识元素周期律。2.理解元素周期律的实质。一、原子核外电子排布、原子半径的变化规律[自主学习]1．原子序数(1)概念：按照元素□01在元素周期表中的序号由小到大的顺序给元素编号，这种序号叫做原子序数。(2)关系：原子序数＝□02质子数＝□03核电荷数＝核外电子数。2．原子核外电子排布的周期性变化以原子序数为1～18的元素为例，探究原子最外层电子数的变化，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现□04从1到8的周期性变化(第1周期除外)。3．原子半径的周期性变化规律：随着原子序数的递增，同周期主族元素的原子半径呈现□05从大到小的周期性变化。对于电子层数相同的原子，为什么其核电荷数越多，原子半径越小？提示：原子核带正电荷，核电荷数越多，原子核对核外电子的引力越大，原子半径越小。-2-[点拨提升]微粒半径大小的比较微粒半径大小主要是由电子层数、核电荷数和核外电子数决定的。(1)同周期——“序大径小”(稀有气体元素除外)同周期，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小：r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)。(2)同主族——“序大径大”同主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径、离子半径均逐渐增大：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，r(Li＋)r(Na＋)r(K＋)r(Rb＋)r(Cs＋)。(3)同元素①同种元素的原子和离子半径比较规律——“阴大阳小”。某原子与其离子半径比较，其阴离子半径大于该原子半径，阳离子半径小于该原子半径：r(Na＋)r(Na)；r(Cl－)r(Cl)。②同种元素不同价态的阳离子半径比较规律——“数大径小”带电荷数越多，粒子半径越小：r(Fe3＋)r(Fe2＋)r(Fe)。(4)同结构——“序大径小”电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小：r(O2－)r(F－)r(Na＋)r(Mg2＋)r(Al3＋)。注意：(1)氢原子的半径在所有原子半径中最小。(2)稀有气体元素原子半径的测量依据与其他原子半径的测量依据不同，数据没有比较的价值。[练习与活动]1．在氧、钠、氯、氟四种元素中，原子半径最大的元素是()A．氧B．氟C．钠D．氯答案C解析O和F、Na和Cl的电子层数分别相同，原子序数越大，原子半径越小，即原子半径OF、NaCl；最外层电子数相等，电子层数越多，原子半径越大，比较O和Na的原子半径时可找一对照元素S，原子半径NaS，SO，所以NaO。2．已知1～20号元素的离子aA2＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()A．原子半径：ABCDB．离子半径：C2－D－B＋A2＋C．原子序数：dcbaD．原子最外层电子数：ABDC答案B解析原子序数＝核电荷数＝原子核外电子数，aA2＋、bB＋、cC2－、dD－的电子层结构相同，即核外电子数相同，根据离子电荷的多少及正负，推知原子电子层数：A＝BC＝D，原子序数：-3-abdc，原子最外层电子数：BACD。当电子层数相同时，核电荷数越多，原子半径越小，结合电子层数A＝BC＝D，所以原子半径：BACD。当电子层结构相同时，核电荷数越多，离子半径越小，推知离子半径C2－D－B＋A2＋。综上可知只有B正确。规律方法微粒半径比较要三看：首先看层，层少半径小；同层看核，核大半径小；同核看价，价高半径小。二、元素化合价的变化规律[自主学习]1．以原子序数为1～18的元素为例，探究元素化合价的变化，图示如下：规律：随着原子序数的递增，元素的化合价呈□01周期性变化，即每周期：最高正价：□02＋1→＋7(O、F无正价)，最低负价：□03－4→－1。2．元素周期律元素的性质随着元素□04原子序数的递增而呈□05周期性变化的规律。1．分析1～18号元素的最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差是6、4、2时分别是什么元素？提示：最高正化合价＝原子最外层电子数(O、F除外)，最高正化合价＋最低负化合价的绝对值＝8。最高正化合价与最低负化合价的绝对值之差是6、4、2时分别对应的元素为Cl、S、N和P元素。2．元素的性质为什么会随着元素原子序数的递增而呈周期性变化？提示：元素性质周期性变化是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。[点拨提升]1．元素化合价与原子结构的关系-4-(1)随着原子序数的递增，元素的主要化合价呈现周期性的变化(正价＋1→＋7，负价－4→－1)。(2)主族元素最高正化合价数＝原子最外层电子数(O、F除外)。(3)非金属元素：最低负化合价＝原子最外层电子数－8(H、稀有气体除外)。(4)非金属元素：最高正化合价＋|最低负化合价|＝8(氢元素是2，稀有气体、O、F除外)。2．一些典型元素的化合价(1)H元素的化合价有＋1、－1、0价。如H2O、NaH、H2。(2)F元素、O元素没有正价。(3)金属元素只有正价，无负价；非金属元素既有正价，又有负价(F、O除外)。(4)若主族元素原子的最外层电子数(元素族序数)为奇数，则变价元素的化合价一般为一系列的奇数，如：Cl有－1、＋1、＋3、＋5、＋7价；N有－3、＋1、＋3、＋5价，但还有＋2、＋4价。(5)若主族元素原子的最外层电子数(元素族序数)为偶数，则变价元素的化合价一般为一系列的偶数，如：S有－2、＋4、＋6价；C有－4、＋2、＋4价。(6)多数非金属有变价，如O元素常见化合价为－2、－1、0价。3．元素周期律的实质(1)除原子半径和元素的化合价以外，元素的其他性质，如金属单质的还原性、非金属单质的氧化性、气态氢化物的稳定性等也呈现周期性变化。(2)原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质的周期性变化，即元素周期律的实质是元素性质周期性变化，是核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。[练习与活动]3．某主族元素的最高正价与最低负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为()A．4B．5C．6D．7答案C解析设该元素的最高正价为x，最低负价为y，则x＋y＝4x＋|y|＝8，解得x＝6，y＝－2，因此该原子的最外层电子数为6。4．X元素的最高化合价和最低化合价的绝对值之差为6，Y元素原子的次外层电子数与X元素原子的次外层电子数均为8个，X、Y的离子具有相同的电子排布，X、Y形成的化合物是()A．MgF2B．MgCl2C．CaCl2D．CaBr2答案C解析根据题意知X元素最高化合价与最低化合价的关系有最高化合价－|最低化合价|＝6最高化合价＋|最低化合价|＝8，得最高化合价为＋7，X是最外层为7个电子，次外层为8个电子的元素，即氯元素。题中与Cl－具有相同电子层排布的Y元素的离子可能为Ca2＋、K＋，结合选项可知X、Y形成的化合物是CaCl2。-5-规律方法(1)在短周期元素中，元素原子的最外层电子数等于元素的最高正化合价，氧、氟除外。(2)非金属元素都有负化合价，其最高正化合价和最低负化合价的关系：|最低负化合价|＋最高正化合价＝8(氢、硼、氧、氟除外)。本课归纳总结