高中化学 1.2.2《核外电子排布与元素周期表》教学课件 鲁科版选修3

欢迎进入化学课堂 第2课时核外电子排布与元素周期表 根据教材中 鲍林近似能级图 可以得出 1 第一能级对应第 周期 原子的电子排布特点是 该能级组只含一个s轨道 至多能容纳 个电子 该周期只有 元素 2 第二 三能级组涉及 轨道和 轨道 分别对应二 三周期 最外层电子从 个逐渐增加到 个 这两个能级组所容纳的电子数分别等于第2 3周期所包含的 这两个周期的元素种数恰好是原子轨道数目的 倍 笃学一核外电子排布与周期和族的划分 1 一 1s1 2 2 两种 p s 1 8 元素种数 两 3 第四能级组对应第 周期 长周期 从 号到 号共包含 种元素 其中过渡元素的原子中新增的电子逐渐填入 轨道 该能级组所能容纳的电子数 第四周期的元素种数 该周期的元素种数也是原子轨道数目的 4 依次类推 第五 六 七能级组最多容纳电子数分别为 若有第八能级组 则最多容纳50个电子 由此可见 一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种数 19 36 18 3d 等于 两倍 18 32 32 四 1 族的划分与原子的 数和 密切相关 同族元素的价电子数目相同 主族元素的价电子全都排布在最外层的 或 轨道上 尽管同族元素的电子层数从上到下逐渐增加 但价电子排布 并且主族元素所在族的序数等于该族元素原子的 数 除氦元素外 稀有气体元素原子的最 层电子排布均为ns2np6 这种 电子的结构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原因 2 价电子 价电子排布 ns nsnp 完全相同 价电子 全充满 外 2 对于过渡元素的原子 价电子排布为 由此可以看出 虽然同一副族内不同元素原子的电子层数不同 价电子排布却 相同 而且 B B族的价电子的数目仍然与 相同 价电子排布为 n 1 d6 8ns2的三个族统称为 族 B和 B族则是根据ns轨道上是有一个还是两个电子来划分的 n 1 d1 10ns1 2 基本 族数 原子半径对原子来说 其本身并没有一个截然分明的界面 因此也就不存在经典意义上的原子半径 通常所说的原子半径 是指指定化合物中两个相邻原子的 的一半 常见的原子半径有三种 共价半径 由共价分子或原子晶体中的 计算得出 金属半径 由 原子之间的最短距离计算得出 范德华半径 由 计算得出 笃学二核外电子排布与原子半径 1 平均核间距离 核间距 金属晶体中 分子晶体 中共价分子之间的最短距离 原子半径的影响因素原子半径的大小取决于两个相反的因素 一是 另一个因素是 电子之间的排斥将使原子的半径增大 而 越大 核对电子的引力也就越 将使原子的半径 这两个因素综合的结果是使各种原子的半径发生周期性的递变 2 原子的电 子层数 核电荷数 原子的电子层越多 核电荷数 大 缩小 原子半径的周期性变化 1 一般来说 同周期中 除 外 随着原子序数的增大 元素的原子半径自左至右逐渐 这是因为每增加一个电子 原子核中相应增加一个正电荷 由于增加的电子分布在同一层上 所以增加的电子产生的电子间的排斥作用 核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用 有效核电荷增加结果使原子半径逐渐减小 3 稀有气体元素 减小 小于 2 对同主族元素的原子来说 随着原子序数的逐渐增大 原子半径自上而下逐渐 这是因为电子层的依次增加 使核电荷增加对电子所施加的影响处于 地位 电子间的排斥作用占了 地位 3 从总的变化趋势来看 同一周期 如第四周期 的过渡元素 自左至右原子半径的减小幅度越来越小 这是因为增加的电子都分布在 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有效吸引作用大致相当 使有效核电荷的变化幅度不大 增大 次要 主要 n 1 d 如何用最简单的语言描述核外电子排布与元素周期表中周期和族的划分之间的关系 提示 1 每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1 每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外 其余为ns2np6 即最外层电子所在轨道的主量子数n与其对应的周期序数相等 2 族序数与价电子数的关系 主族 A A 和副族 B B的族序数 原子最外层电子数 慎思1 副族 B B的族序数 最外层 s 电子数 次外层 d 电子数 零族 最外层电子数等于8或2 族 最外层 s 电子数 次外层 d 电子数 若之和分别为8 9 10 则分别是 族第1 2 3列 如何比较微粒半径的大小 提示 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依次增大 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 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 慎思2 在元素周期表中 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 试解释原因 提示据鲍林近似能级图 第4 5周期元素包含的能级为ns np 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ns np和 n 1 d外 还有 n 2 f 故多出7个原子轨道 14个电子 对应多出14种元素 慎思3 随着原子序数的递增 元素原子的外围电子排布呈周期性的变化 每隔一定数目的元素 元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化 每个周期所含元素种数恰好是原子轨道数目的2倍 即从第1周期到第7周期所包含元素种数分别为2 8 8 18 18 32 第7周期为不完全周期 要点一 核外电子排布与周期和族的划分 1 2 族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关 一般来说 同族元素的价电子数目相同 主族元素的价电子全都排布在最外层的ns或np轨道上 并且主族元素所在的族的序数等于该元素原子的价电子数 除氦元素外 稀有气体元素原子的最外层电子排布均为ns2np6 这种全充满电子的结构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原因 根据元素原子外围电子排布的特征 可将元素周期表分成五个区域 s区包含 A A两族元素 除氢元素外 其余都是活泼的金属元素 3 p区包含 A A和0族元素 除氢元素外 所有的非金属元素都在p区 d区包含 B B和 族ds区包含 B和 B族 d区和ds区全是金属元素 f区包含镧系和锕系 特别提醒 元素的位置与原子结构的关系 周期序数由该元素原子中电子的最大主量子数决定 族序数由该元素原子的价电子数决定 所在区由该元素原子价电子对应的角量子数决定 例1 已知某元素 3价离子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5 该元素在周期表中的位置是 A 第三周期 族B 第三周期 B族C 第四周期 族D 第四周期 B族解析 3价离子的核外有23个电子 则原子核外有26个电子 26号元素是铁 位于第四周期 族 答案C 由电子排布式来推断元素时有这样的规律 最外层np能级上有电子的一定是主族 或0族 元素 其内层已饱和 n为周期序数 最外层电子数即为主族序数 若最外层只有ns能级上有电子 价电子排布为 n 1 d1 10ns1 2 则为过渡元素 体验1 1 写出该元素原子核外电子排布式 2 指出该元素的原子序数 在周期表中所处的分区 周期数和族序数 是金属还是非金属以及最高正化合价 解析本题关键是根据量子数推出价电子排布 由此即可写出核外电子排布式及回答问题 由一个价电子的量子数可知 该电子为3d电子 则其他两个电子必为4s电子 因为E3d E4s 所以价电子排布为3d14s2 核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2 从而知原子序数为21 处于周期表中的d区第4周期 B族 是金属元素 最高正价为 3 答案核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2原子序数为21 处于周期表中的d区第4周期 B族 是金属元素 最高正价为 3 影响因素 核对外层电子的吸引作用使原子半径减小 电子间的排斥作用使原子半径增大 变化规律 同一周期从左到右 增加电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷数增加导致的核对外层电子的吸引作用 使原子半径逐渐减小 同一主族自上到下 核电荷数增加对外层电子的吸引作用小于增加电子间的排斥作用 使原子半径逐渐增大 要点二 核外电子排布与原子半径 1 2 归纳总结 原子半径的变化规律 1 同一周期随原子序数的增加原子半径逐渐减小 2 同一主族中一般是随原子序数的增加 原子半径逐渐增大 3 电子层结构相同的微粒 核电荷数越大 其微粒半径越小 4 同一元素的原子半径 大于其阳离子半径 小于其阴离子半径 如比较Ca2 和Cl 先看电子层数 若相同 再看核电荷数 Ca2 Cl 因此半径大小为 Cl Ca2 判断半径大小并说明原因 1 Sr与Ba 2 Ca与Sc 3 Ni与Cu 4 S2 与S 5 Na 与Al3 6 Sn2 与Pb2 7 Fe2 与Fe3 解析依据 要点二 提供的规律一一作出判断 例2 答案 1 Ba Sr同族元素 Ba比Sr多一个电子层 2 Ca Sc同周期元素 Sc核电荷数多 3 Cu Ni同周期元素 Cu次外层为18电子 屏蔽作用大 有效核电荷数小 外层电子受到的引力小 4 S2 S同一元素 电子数越多 半径越大 5 Na Al3 同一周期元素 Al3 核电荷数大 6 Pb2 Sn2 同一族元素的离子 正电荷数相同 但Pb2 比Sn2 多一电子层 7 Fe2 Fe3 同一元素离子 电子越少 正电荷数越高 则半径越小 在中学要求的范畴内可按 三看 规律来比较微粒半径的大小 一看 电子层数 当电子层数不同时 电子层越多 半径越大 二看 核电荷数 当电子层数相同时 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 体验2 下列元素原子半径依次增大的是 A C N O FB Mg Al Si SC B Be Mg NaD Mg Na K Ca解析在元素周期表中 同一周期从左至右原子半径逐渐减小 同一主族从上至下原子半径逐渐增大 答案C 体验3 具有相同电子层结构的三种微粒An Bn C 下列分析正确的是 A 原子序数的关系是C B AB 微粒半径的关系是Bn An C C一定是稀有气体元素的一种原子D 原子半径的关系是A C B 解析离子的电子层结构是稳定结构 An Bn C具有相同的电子层结构 则C原子一定具有稳定结构 即为稀有气体元素中的一种 可选C 分析An Bn 的电子层结构再转化为原子结构可知 A必定在C 即稀有气体 的后面 B必定在C的前面 称为 阴前阳下 第一周期除外 故A B C的原子序数关系A C B 又据 阴前阳下 径小序大 的规律可知 离子半径的关系为An Bn 可选B 答案BC 案例 比较元素金属性或非金属性强弱的方法 答案 1 元素金属性强弱的实验标志 与水或酸反应置换出氢的难易 金属单质与水或酸 非氧化性酸 置换出氢的速率越快 反应越剧烈 表明元素金属性越强 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 碱性越强 表明元素金属性越强 置换反应 一种金属能把另一种金属元素从它的盐溶液里置换出来 表明前一种金属元素金属性较强 被置换出的金属元素金属性较弱 2 元素非金属性强弱的实验标志 单质与氢气化合及氢化物的稳定性 非金属单质与氢气化合越容易 形成的气态氢化物越稳定 表明元素非金属性越强 气态氢化物的还原性 元素气态氢化物的还原性越强 元素非金属性越弱 气态氢化物的还原性越弱 元素非金属性越强 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 酸性越强 表明元素非金属性越强 置换反应 对于特定的置换反应 一种非金属单质能把另一种非金属单质从它的盐溶液或酸溶液中置换出来 表明前一种元素非金属性较强 被置换出的非金属元素非金属性较弱 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全