人教版化学必修二1-2-1课件第一章 物质结构 元素周期律 46页

第二节　元素周期律 ( 共 3 课时 ) 物质在化学反应中的表现与组成该物质的元素的原子结构有着密切的联系，其中核外电子扮演着非常重要的角色。电子在原子内有 “ 广阔 ” 的运动空间。 1913 年，玻尔在核式原子模型的基础上指出：核外电子是处在一定的轨道上绕核运行的，正如太阳系的行星绕太阳运行一样；在核外运行的电子分层排布，按能量高低而距核远近不同。这个模型被称为 “ 玻尔原子模型 ” 。现代物质结构理论在新的实验基础上保留了玻尔原子模型合理的部分，并赋予其新的内容。请同学们随着本节教材，一块走进神奇的电子世界。 ● 梳理导引 1 ．电子的能量状况 通常情况下，在离核较近的区域内运动的电子能量 ________ ，在离核较远的区域内运动的电子能量 ________________________________________________________________________ 。 2 ．电子层 (1) 概念 ____________ 的区域简化成的不连续的壳层。 (2) 不同电子层的表示及能量关系 各电子层 序号 1 2 3 4 5 6 7 符号 与原子核的距离 能量 3. 原子核外电子的分层排布 在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同是分层排布的，其主要规律是： (1) 核外电子总是尽先排布在 ____________ 的电子层，然后由里向外，依次排布在 ____________ 的电子层； (2) 原子核外各电子层最多容纳 __________ 个电子； (3) 原子最外层电子数目不能超过 ________ 个 (K 层为最外层时不能超过 ________ 个 ) ； (4) 次外层电子数目不能超过 ________ 个，倒数第三层电子数目不能超过 ______ 个。 答案： 1. 较低　较高 2 ． (1) 不同 (2)K 　 L 　 M 　 N 　 O 　 P 　 Q 近　远　低　高 3 ． (1) 能量最低　能量逐渐升高 (2)2 n 2 (3)8 　 2 (4)18 　 32 ● 问题探究 1 ．电子极其微小，即使使用最先进的扫描隧道显微镜 (STM) ，也只能观察到排列有序、紧密堆积的电子，而观察不到比原子小得多的电子。一个多世纪以来，科学家们主要采用模型的方法对核外电子的运动情况进行研究。 请你查询有关原子结构模型的资料，与同学们讨论电子在原子核外是怎样运动的。 提示： (1) 玻尔原子模型：核外电子是处在一定的轨道上绕核运行的，正如太阳系的行星绕太阳运行一样；在核外运动的电子分层排布，按能量高低而距核远近不同。 (2) 电子层模型 ① 在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称为电子层 ( 有人把这种电子层模型比拟为洋葱式结构 ) 。 ② 能量最低原理：由于原子中的电子是处在原子核的引力场中 ( 类似于地球上的万物处于地心的引力场中 ) ，电子总是尽可能地先排布在能量最低的电子层，即最内层，当一层排满后再排布在下一层。 2 ． 你认为原子结构的知识对于理解物质结构和性质的关系有哪些帮助？ 提示： 原子的最外层电子数和电子层数直接决定原子得失电子的难易，原子最外层电子数越少，电子层数越多，就越容易失电子，单质还原性就越强；原子最外层电子数越多，电子层数越少，就越容易得电子，单质氧化性就越强。 元素的化合价与原子的最外层电子数有关，通过分析元素在物质中的化合价，可确定这种元素的化合价在该元素所有化合价中的位置，进而可判断该元素的价态变化情况 ( 是升价还是降价还是既能升价又能降价 ) 。这样就可确定含这种元素的物质是表现氧化性还是表现还原性。 ● 细品教材 1 ． 电子层 在含有多个电子的原子里，电子的能量并不完全相同，离核的远近也不相同，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的电子运动区域简化为不连续的壳层，称为电子层。 说明： ① 通常，能量低的电子在离核较近的区域运动，而能量高的电子在离核较远的区域运动； ② 第 1 至第 7 电子层符号分别是 K 、 L 、 M 、 N 、 O 、 P 、 Q 。 2 ．核外电子的排布规律 (1) 核外电子分层排布：核外电子一般总是尽可能地先排布在能量最低的电子层里，即最先排布 K 层，当 K 层排满后，再排布 L 层等。 (2) 各电子层容纳电子数的规律：原子核外最外层电子数不超过 8 个 ( 当 K 层为最外层时不超过 2 个 ) ；在核电荷数 1 ～ 20 号元素原子中，各电子层最多能容纳的电子数为 K 层 2 个、 L 层 8 个、 M 层 8 个。 注意： 核外电子数排布规律中的各项是相互联系的，不能孤立地理解或应用其中的某一部分。 3 ． 1 ～ 20 号元素原子的结构特征 熟练掌握核电荷数为 1 ～ 20 号元素原子的结构特征，尤其是原子核外最外层电子数与其电子层的关系，是快速判断元素原子结构的有效途径，也是今后元素推断所必需的。 现总结如下： (1) 最外层电子数为 1 的原子有 H 、 Li 、 Na 、 K ； (2) 最外层电子数为 2 的原子有 He 、 Be 、 Mg 、 Ca ； (3) 最外层电子数与次外层电子数存在倍数关系的有：最外层电子数等于次外层电子数的原子是 Be 、 Ar ；最外层电子数等于 2 倍的次外层电子数的原子是 C ；最外层电子数等于 3 倍的次外层电子数的原子是 O ；最外层电子数等于 0.5 倍的次外层电子数的原子是 Li 、 Si ； (4) 最外层电子数与其他电子层的关系：电子层数等于最外层电子数的原子有 H 、 Be 、 Al ；电子总数等于 2 倍的最外层电子数的原子是 Be ；内层电子总数等于 2 倍的最外层电子数的原子有 Li 、 P 。 ● 典例精析 【例 1 】　在原子的第 n 电子层中，当 n 为最外层时，最多容纳电子数与 ( n － 1) 层相同；当 n 为次外层时，其最多容纳的电子数比 ( n － 1) 层最多容纳的电子数多 10 ，则 n 层是 ( 　　 ) A ． N 层　　　　　 B ． M 层 C ． L 层 D ． K 层 【解析 】 　 ∵ n 不是 K 层，所以当其为最外层时所容纳电子数为 8 ， ∴ n － 1 层为第二层。通过 n 为次外层，最多容纳的电子数比 ( n － 1) 层多 10 ，可进一步验证 n 为 M 层。 【答案 】 　 B 【点拨】　 要充分考虑到核外电子排布规律的相互制约。 有 A 、 B 、 C 、 D 四种短周期元素， A 元素原子核内的质子数和中子数相等，一个 A 原子的质量是 2.657 × 10 － 26 kg ，已知一个碳原子的质量是 1.993 × 10 － 26 kg ； B 2 ＋ 和 C 的核外电子层结构相同，而 B 2 ＋ 的第二层上的电子数是第一层的 4 倍； D 原子的次外层电子数是最外层的一半。将推断结果填入下表。 元素 符号 名称 四种元素单质间的反应 A B C D 【解析 】 　 先根据相对原子质量的定义，求出 A 的相对原子质量，再从 B 2 ＋ 入手，得出 B 、 C 是什么，最后求出 D 元素。 计算得出 A 的相对原子质量为 16 ，又知 A 原子核内的质子数＝中子数，所以 Z(A) ＝ 8 ，是氧元素。由 B 2 ＋ 的第二层上的电子数是第一层的 4 倍，确定 B 的质子数为 2 ＋ 8 ＋ 2 ＝ 12 ，为 Mg 元素，进而推知 C 是 Ne 。 D 的次外层电子数是最外层的一半，说明 D 原子只有两个电子层，最外层有 4 个电子， D 是碳原子。 【答案 】 　 元素 符号 名称 四种元素单质间的反应 A O 氧 2Mg ＋ O 2 2MgO C ＋ O 2 CO 2 B Mg 镁 C Ne 氖 D C 碳 ● 细品教材 1 ． 核外电子排布的表示方法 —— 结构示意图 结构示意图是用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。例如：钠原子结构示意图为： 2 ．原子结构示意图与离子结构示意图的比较 结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图。原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数；离子结构示意图中，二者则不相等。例如： 阳离子：核外电子数小于核电荷数；阴离子：核外电子数大于核电荷数，其差值均为离子所带电荷的数值。 ● 典例精析 【例 2 】　下列微粒结构示意图中，不正确的是 ( 　　 ) 【解析 】 　 A 中核电荷数和核外电子数都是 8 ，这是 8 O 原子的结构示意图。 B 中核电荷数为 11 ，这是 Na 的原子核， Na 原子的核外有 11 个电子， Na 元素的最高化合价为＋ 1 价， Na ＋ 的核外应有 10 个电子，而图中核外只有 9 个电子，故此图是错的。 C 中核电荷数和核外电子数都是 17 ，这是 17 Cl 原子的结构示意图。 D 中核电荷数和核外电子数分别是 17 和 18 ，这是 17 Cl － 的结构示意图。 【答案 】 　 B 【点拨】　 未弄清微粒结构示意图表示的是原子还是离子。 【例 3 】　短周期的三种元素分别为 X 、 Y 和 Z ，已知 X 元素的原子最外层只有一个电子， Y 元素原子的 M 电子层上的电子数是它的 K 层和 L 层电子总数的一半， Z 元素原子的 L 电子层上的电子数比 Y 元素原子的 L 电子层上电子数少 2 个，则这三种元素所组成的化合物的化学式不可能是 ( 　　 ) A ． X 2 YZ 4 　　 B ． XYZ 3 　　 C ． X 3 YZ 4 　　 D ． X 4 Y 2 Z 7 【解析 】 　 由题意知， X 可以是 H 、 Li 、 Na 三种元素中的一种， Y 为 是磷， Z 的 L 层有 6 个电子，该元素是氧，再分析各化合物分子式计算 Y 的化合价，其化合价分别为＋ 6 、＋ 5 、＋ 5 、＋ 5 ，而磷元素无＋ 6 价，故 A 不可能。 【答案 】 　 A 【点拨】　 由原子结构特点推理各元素可能的化合价，再由元素的化合价判断可能的化学式。 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 层上的电子数均为 K 层的 4 倍 D ．某离子的核电荷数与最外层电子数相等 【解析 】 　 本题主要考查核外电子的排布规律。 K 、 L 、 M 电子层上最多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 层上一定排满了 8 个电子，而 M 层上最多只能排 18 个电子，又 18<8 × 4 ，所以 B 项一定是错误的； K 层上最多只能排 2 个电子， 2 × 4 ＝ 8 ，即 M 层和 L 层都为 8 个电子的离子 ， K ＋ 、 Ca 2 ＋ 等均有可能； 对 D 项来说，最外层电子数可为 2 或 8 ，核电荷数与最外层电子数相等，可有两种情况，一种是均为 2 ，但这种情况只能是原子，另一种是均为 8 ，核电荷数为 8 的元素为氧，氧离子的最外层电子数也为 8 ，所以 D 项有可能。 【答案 】 　 B ( 山东东营一中 2009 ～ 2010 学年度高一下学期期中考试， 21) (1) 原子种类由 ____________ 决定；元素种类由 ____________ 决定；元素的化学性质主要由该元素原子的 ____________ 决定。 (2) 写出表示含有 8 个质子， 10 个中子的原子的化学符号： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 (3) 某简单微粒的结构示意图为 且 X 、 Y 均为不大于 20 的正整数，据此回答下列问题： ① 若该微粒一般情况下不与其它元素的原子反应，这种微粒的符号是 ________ 。 ② 若该微粒有很强的氧化性，且只需得到一个电子就能达到稳定结构，这种微粒的结构示意图为 ________________________________________________________________________ 。 ③ 若该微粒为一价阳离子，且对应的碱为可溶性强碱，则 x ＝ ________ ， y ＝ ________. 【解析 】 　 依据题目所给的结构示意图可知，若微粒性质稳定，则为稀有气体 Ar ；若微粒有很强的氧化性且只需得到一个电子就能达到稳定结构，则该微粒是最外层电子数为 7 的氯元素；若该微粒为一价阳离子且对应的碱为可溶性碱，则该微粒是 K ＋ ，其原子核内有 19 个质子，其离子最外层电子数为 8 。 【答案 】 　 (1) 质子数、中子数；质子数；最外层电子数； ● 资料备选 1 ． 1 － 20 号元素微粒结构特点 稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同。 (1) 与 He 原子电子层结构相同的离子有： H － 、 Li ＋ 、 Be 2 ＋ 。 (2) 与 Ne 原子电子层结构相同的离子有： F － 、 O 2 － 、 N 3 － 、 Na ＋ 、 Mg 2 ＋ 、 Al 3 ＋ 。