2018-2019学年高中化学 第1章 原子结构 第2节 第2课时 核外电子排布与元素周期表学案 鲁科版选修3

第2课时 核外电子排布与元素周期表、原子半径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。

（重点）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。

（难点）3.了解元素周期表的应用价值。

核外电子排布与元素周期表[基础·初探]教材整理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 7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。

(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)原子的最外层电子排布为3d 14s 2，该元素位于第四周期。

(√) 教材整理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．特点同族元素的价电子数目和价电子排布相同。

3．规律(1)(2)(3)稀有气体→价电子排布：n s2n p6(He除外)。

(1)主族元素的价电子数全部排布在最外层的n s轨道上。

(×)(2)主族序数＝该元素原子价电子数。

(√)(3)同一副族不同元素原子价电子排布完全相同。

(×)(4)0族元素很稳定，化合价常为0，故其价电子也为0。

(×)[合作·探究][探究背景]不同元素在周期表中有固定的位置，而且每一周期所包含元素种类可能不同。

[探究问题]1．如何确定主族元素在周期表中的位置？【提示】首先由元素的原子序数，写出该元素原子结构的电子排布式或价电子排布式，再依据下列方法确定周期序数和族序数。

(1)元素原子的电子层数＝周期数。

(2)主族元素原子的价电子数＝该元素在周期表中的族序数。

2．同属长周期的4、5、6周期所包含的元素种类数分别为18、18、32，并解释其原因。

【提示】18、18、32。

据鲍林近似能级图，第4、5周期元素包含的能级为n s、n p、(n－1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各18种元素；而第6周期元素能级除n s、n p和(n－1)d外，还有(n－2)f，故多出7个原子轨道即14个电子，对应多出14种元素。

[核心·突破]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，具体情况如下：①进入n s(n s 1～2，1s 除外)为ⅠA 族、ⅡA 族。

②进入n p ⎩⎪⎨⎪⎧a.n p 1～5为ⅢA族～ⅦA族b.n p 6为0族元素 ③进入(n －1)d⎩⎪⎨⎪⎧a.（n －1）d 1～5为ⅢB族～ⅦB族⇒族数＝[（n －1）d ＋n s]电子数b.（n －1）d 6～8（Pd 、Pt 除外）为Ⅷ族c.（n －1）d 10为ⅠB族、ⅡB族⇒族数＝n s 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。

[题组·冲关]题组 核外电子排布与周期和族的划分 1．下列说法中，正确的是( ) A ．周期表中的主族元素都是非金属元素 B ．周期表中的主族元素都是金属元素 C ．周期表中的非金属元素都位于短周期 D ．周期表中的过渡元素都是金属元素【解析】第ⅡA族都是金属元素，A错；第ⅦA族元素都是非金属元素，B错；ⅤA、ⅥA、ⅦA族的非金属元素，长、短周期都有，C错；D符合题意。

【答案】 D2．在元素周期表中，原子最外电子层只有2个电子的元素是( )A．一定是金属元素B．一定是稀有气体元素C．一定是过渡元素D．无法判断是哪一类元素【解析】原子最外电子层只有2个电子的元素如He、Mg、Fe等，看来无法判断是哪一类元素。

【答案】 D3．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【解析】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。

【答案】 B4．(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)4 ⅤA As2O5Na3AsO4(2)①3d24s2Ti ②5s25p5I【规律方法】(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。

教材整理原子半径大小的影响因素和变化规律1．影响因素2．变化规律(1)主族元素(2)过渡元素：同一周期自左到右原子半径逐渐减小，但变化幅度不大。

(1)原子半径就是最外层电子到原子核的实际距离。

(×)(2)同周期从左到右，原子半径逐渐增大。

(×)(3)同主族元素从上而下，原子半径递增的主要因素是随核外电子增多，其排斥作用增大。

(√)(4)同周期的过渡元素，自左至右原子半径一定减小。

(×)[合作·探究]不同周期主族元素原子半径的探究[探究问题]1．电子层数越多，原子半径越大，对吗？【提示】不对。

如r(Li)＞r(Cl)。

2．如何比较相邻周期不同主族的两种元素原子的半径？【提示】找出其中一种元素的同主族元素作为参照物进行比较，如比较A、B的原子半径，可引入C元素BA C，可得出原子半径大小顺序为A>C>B。

[核心·突破]判断微粒半径大小的规律(1)同周期，从左到右，原子半径依次减小。

(2)同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均增大。

(3)阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如r(Na＋)＜r(Na)，r(S)＜r(S2－)。

(4)电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，如r(N3－)＞r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)，r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。

(5)不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)，r(Cu＋)＞r(Cu2＋)。

[题组·冲关]题组核外电子排布与原子半径1．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＜Na【解析】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。

【答案】 B2．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－【解析】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；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。

【答案】 A3．已知1～18号元素的离子a W3＋、b X＋、c Y2－、d Z－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是( ) A．质子数：c>dB．离子的还原性：Y2－<Z－C．氢化物的稳定性：H2Y>HZD．原子半径：X>W【解析】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a>b>d>c，所以氢化物稳定性应为HZ>H2Y，离子的还原性Y2－>Z－。

【答案】 D4．下列原子和离子：Ca2＋、Br－、Mg2＋，其半径由小到大的顺序是________；在同一周期中，元素的原子半径一般随原子序数的增大而________，这是因为___________________________________________________________________________________________________________________________。

【解析】可找参照离子Sr2＋，Br－与Sr2＋电子层结构相同，原子序数Br<Sr，根据径大序小的规律判定Br－半径大于Sr2＋半径；Mg2＋、Ca2＋、Sr2＋是同族元素的同类离子，从上至下离子半径增大，可得半径由小到大的顺序是r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Br－)。

【答案】r(Mg2＋)<r(Ca2＋)<r(Br－) 减小原子的电子层数相同，作用在外层电子的有效核电荷数随原子序数的增大而增大，电子与正电荷之间的吸引作用大于电子之间的排斥作用【规律总结】有关微粒半径大小的比较可以按“一层二核三电子”法分析“一层”：先比较电子层数，一般电子层越多，半径越大。