1、专题1微观结构与物质的多样性 第一单元原子核外电子排布与元素周期律 第1课时原子核外电子的排布1803年，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是化学变化中不可再分的他认为原子是化学变化中不可再分的实心球体实心球体。问题问题1：请你结合已学知识、科学事实，用批判的眼光说：请你结合已学知识、科学事实，用批判的眼光说说上述说上述“原子理论原子理论”有哪些不合理之处有哪些不合理之处 原子的构成、原子核的构成是怎样的?原子原子核核外电子 质子 中子电子在原子内有电子在原子内有“广阔广阔”的运动空间，在这的运动空间，在这“广阔广阔”的的空间里，电子怎样运动呢？有规
2、律吗？空间里，电子怎样运动呢？有规律吗？电子的特征电子的特征:1、质量很小，是中子或质子质量的、质量很小，是中子或质子质量的1/1836（质子质量为（质子质量为1.67310-27kg,中子质量为中子质量为1.67510-27kg）2、体积很小、体积很小3、运动速度很快，接近光速即、运动速度很快，接近光速即3108米米/秒秒从质量、体积、运动速度等角度讨论原子从质量、体积、运动速度等角度讨论原子核外电子有什么特点？核外电子有什么特点？请同学们猜测，原子核外电子运动有什么特点？能象宏观请同学们猜测，原子核外电子运动有什么特点？能象宏观物体一样说出在某一时刻电子所在的位置吗？物体一样说出在某一时刻
3、电子所在的位置吗？核外电子运动特征：核外电子运动特征：1、电子在原子核外运动并不遵循宏观物体的运动规律，、电子在原子核外运动并不遵循宏观物体的运动规律，无一定的运动轨迹无一定的运动轨迹2、电子在核外运动所处的位置及运动速度不能准确确定，、电子在核外运动所处的位置及运动速度不能准确确定，但可以用统计的方法确定电子在核外某处出现的机会但可以用统计的方法确定电子在核外某处出现的机会3、具有一定能量的电子在原子核外一定区域内运动，在、具有一定能量的电子在原子核外一定区域内运动，在同一区域内运动的电子的能量大致相同同一区域内运动的电子的能量大致相同就上述分析，你认识到在多电子原子里，原子核外所有的就上述
4、分析，你认识到在多电子原子里，原子核外所有的电子都在同一区域运动吗？电子都在同一区域运动吗？在不同区域上运动的电子的能量相同吗？在不同区域上运动的电子的能量相同吗？结论1：核外电子分区域运动结论2：不同区域中电子能量不同科学模型处理：科学模型处理：1、原子核外电子是、原子核外电子是分区域运动分区域运动的，人们把核外电子运动的，人们把核外电子运动的不同区域看作不同的的不同区域看作不同的电子层电子层（模型思想）（模型思想）2、各个区域上运动着的电子的能量是不同的，即各电子、各个区域上运动着的电子的能量是不同的，即各电子层上电子的层上电子的能量不同能量不同问题：目前人们把原子核外分为几个电子层呢？问
5、题：目前人们把原子核外分为几个电子层呢？在各电子层上运动的电子的能量有什么区别呢？在各电子层上运动的电子的能量有什么区别呢？1234567KLMNOPQ由内到外，能量逐渐升高由内到外，能量逐渐升高电子层数电子层数1234567电子层符号电子层符号电子层离核远近电子层离核远近电子层上电子能电子层上电子能量高低量高低近近远远低低高高K L M N O P Q各电子层中电子离核远近和电子能量大小比较各电子层中电子离核远近和电子能量大小比较各个电子层所容纳的电子数有规律吗？各个电子层所容纳的电子数有规律吗？请结合上述元素原子核外电子排布情况，讨论问题：请结合上述元素原子核外电子排布情况，讨论问题：1、
6、核外电子总是先排哪一个电子层，请你举例说明。、核外电子总是先排哪一个电子层，请你举例说明。2、各电子层上最多可容纳电子的数目是多少？和该电子、各电子层上最多可容纳电子的数目是多少？和该电子层的序数（用层的序数（用n表示）有何关系？表示）有何关系？3、最外电子层、次外电子层及倒数第三电子层最多可、最外电子层、次外电子层及倒数第三电子层最多可容纳的电子数目是多少？容纳的电子数目是多少？核核电电荷荷数数元元素素名名称称元元素素符符号号 各电子层的电子数各电子层的电子数KLMNOP2氦氦He210氖氖Ne2818氩氩Ar28836氪氪Kr2818854氙氙Xe281818 886氡氡Rn281832
7、188第第n电子层最多可容纳的电子数（电子层最多可容纳的电子数（n为电子层序数）为电子层序数）K层为最外电子层时，最多可容纳的层为最外电子层时，最多可容纳的电子数电子数 除除K层外其它各电子层作为最外电子层外其它各电子层作为最外电子层时最多可容纳的电子数层时最多可容纳的电子数 除除K、L层外其它各电子层作为次外层外其它各电子层作为次外电子层时最多可容纳的电子数电子层时最多可容纳的电子数 除除K、L、M层外其它各电子层作倒层外其它各电子层作倒数第三电子层时最多可容纳的电子数数第三电子层时最多可容纳的电子数核外电子分层排布的一般规律核外电子分层排布的一般规律22n281832 为了为了形象地形象地
8、表示原子的结构，人们就创表示原子的结构，人们就创造了造了“原子结构示意图原子结构示意图”这种特殊的图形。这种特殊的图形。15第第1层层第第2层层第第3层层K层层L层层M层层原子核原子核原子核带正电原子核带正电核电荷数核电荷数285原子结构示意图原子结构示意图电子电子离核离核越远越远，能，能量也量也就越就越高。高。核外电子排布三原则1、Pauli不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对 2、能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道3、Hund规则：简并轨道（能级相同的轨道）只有被电子逐一自旋平行地占据后，才能容纳第二个电子根据原子光谱和理论分析根据原子光谱和理论分析核电荷数为核
9、电荷数为118的元素原子核外电子层排布的元素原子核外电子层排布思考思考:请你画出硫离子、钠离子的结构示意图请你画出硫离子、钠离子的结构示意图最外层电子数决定化学性质最外层电子数决定化学性质原原子子核核外外电电子子的的排排布布分层的排布分层的排布排排布布的的规规律律由于电子能量的不同而由于电子能量的不同而分层排布，由近到远，分层排布，由近到远，由能量低到能量高。由能量低到能量高。1能量由低到高；能量由低到高；每层最多容纳电子每层最多容纳电子数目是数目是2n2。3最外层电子数目不最外层电子数目不超过超过8个，个，K层为最外层层为最外层时不超过时不超过2个。个。次外层电子数目不次外层电子数目不超过超
10、过18个，个，课堂小结课堂小结 161下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是（正确的是（）A核外电子是分层运动的核外电子是分层运动的 B所有电子在同一区域里运动所有电子在同一区域里运动C能量高的电子在离核近的区域运动能量高的电子在离核近的区域运动 D能量低的电子在离核远的区域绕核旋转能量低的电子在离核远的区域绕核旋转2.若若aAn+与与bB2-两种离子的核外电子层结构相同，两种离子的核外电子层结构相同，则则a的数值为的数值为 ()A.b+n+2 B.b+n-2 C.b-n-2D.b-n+2课堂练习课堂练习AA 3.根据下列叙述根据下列叙述,
11、写出元写出元素名称素名称 （1）A元素原子核外元素原子核外M层电子数是层电子数是L层电子层电子数的数的1/2；_ （2）B元素原子的元素原子的最外层电子数是次外层最外层电子数是次外层电子数的电子数的1.5倍；倍；_ （3）C元素的次外元素的次外层电子数是最外层电子层电子数是最外层电子数的数的1/4；_ 硅硅硼硼氖氖 4.A A元素原子元素原子M M层上有层上有6 6个个电子，电子，B B元素原子的核外元素原子的核外电子总数比电子总数比A A元素原子的元素原子的少少5 5个，个，（1 1）画出）画出A A元素的原子元素的原子结构示意图结构示意图;（2 2）A A、B B两元素形成两元素形成化合物
12、的化学式。化合物的化学式。补充练习补充练习有有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的核电荷数五种元素，它们的核电荷数依次增大，且均小于依次增大，且均小于20，其中，其中X、Z是金属元素是金属元素，V和和Z元素原子的最外层都只有一个电子，元素原子的最外层都只有一个电子，W和和Y元素原子的最外层电子数相等，且元素原子的最外层电子数相等，且W元素原元素原子子L层电子数是层电子数是K层电子数的层电子数的3倍，倍，X元素原子的元素原子的最外层电子数是最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的一半元素原子最外层电子数的一半。由此可推知（填元素符号）：。由此可推知（填元素符号）：V是是_W是是_X是是_Y是是_Z是
13、是_答案：答案：H、O、Al、S、K1、原子核外电子排布的规律性、原子核外电子排布的规律性 画出原子序数为画出原子序数为1 11818的元素的原子结的元素的原子结 构示意图。构示意图。1、核外电子排布的周期性、核外电子排布的周期性(1)(1)同一行自左到右，电子层数不同一行自左到右，电子层数不变，最外层电子数增加；变，最外层电子数增加；(2)(2)同一列自上而下，最外层电子同一列自上而下，最外层电子数不变，电子层数增加。数不变，电子层数增加。1 12 2H HHeHe0.0370.122345678910LiBeBCNOFNe0.1520.089 0.0820.0770.0750.0740.0
14、710.1601112131415161718NaMgAlSiPSClAr2、原子半径大小的周期性、原子半径大小的周期性2、原子半径大小的周期性、原子半径大小的周期性39号元素或号元素或1117号元素随着核电荷数的递增，原子号元素随着核电荷数的递增，原子半径的变化规律是半径的变化规律是：原子序数原子序数 原子半径的变化原子半径的变化 39 1117 结论：随着原子序数的递增，结论：随着原子序数的递增，元素原子半径呈现元素原子半径呈现 变化。变化。逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小周期性周期性2、原子半径大小的周期性、原子半径大小的周期性（1 1）同一行自左到右，电子层数不变，）同一行自左到右，电
15、子层数不变，最外层电子数增加，原子半径减小；最外层电子数增加，原子半径减小；（2 2）同一列自上而下，最外层电子数不变，）同一列自上而下，最外层电子数不变，电子层数增加，原子半径增大；电子层数增加，原子半径增大；解释：解释：微粒半微粒半径大小取决于径大小取决于电子层数电子层数原子核对外层电子的引力原子核对外层电子的引力外层电子之间斥力外层电子之间斥力1、下列元素中，原子半径最大的是 （）A、锂 B、钠 C、氟 D、氯2、下列各元素的负化合价从14依次安排的是 （）A、F.Cl.Br.I B、Li.Na.Mg.Al C、C.N.O.F D、Cl.S.P.SiBD练习：元素的主要化合价元素的主要化
16、合价元素的主要化合价随着原子序数的变化元素的主要化合价随着原子序数的变化如何？如何？原子序原子序数数电子层电子层数数最外最外层电层电子数子数 最高或最低化合最高或最低化合价的变化价的变化 121 310 11182 18183+1+5-4-10+1+71 2+1 0-4-10结论：随着原子序数的递增，元素结论：随着原子序数的递增，元素化合价呈现化合价呈现 变化。变化。周期性周期性12HHe+10345678910LiBeBCNOFNe+1+2+3+4-4+5-3-2-101112131415161718Na MgAlSiPSClAr3、元素化合价变化的周期性、元素化合价变化的周期性(1)最高正
17、价=最外层电子数(2)负价价数=8 8-最高正价(3)OO、F F无正价最外最外层电层电子数子数1234567最高最高价氧价氧化物化物气态气态氢化氢化物物3、元素化合价变化的周期性、元素化合价变化的周期性MM2 2OO无无MOMO无无MM2 2OO3 3无无RORO2 2RHRH4 4R R2 2OO5 5RHRH3 3RORO3 3HH2 2R RR R2 2OO7 7HRHR(1)最高正价=最外层电子数(2)负价价数=8 8-最高正价(3)OO、F F无正价例：某元素最高价氧化物对应水化物的化学式是H2XO3，这种元素的气态氢化物的化学式为 （）A、HX B、H2X C、XH3 D、XH4
18、D比较金属与水（酸）比较金属与水（酸）置换出置换出HH2 2难易；难易；比较最高价氧化物的比较最高价氧化物的水化物的碱性强弱；水化物的碱性强弱；能否从化合物中置换能否从化合物中置换出另一种金属。出另一种金属。a.a.比较与氢气生成气态比较与氢气生成气态氢化物难易和稳定性；氢化物难易和稳定性；b.b.比较最高价氧化物的比较最高价氧化物的水化物的酸性强弱；水化物的酸性强弱；c.c.能否从化合物中置换能否从化合物中置换出加一种非金属单质。出加一种非金属单质。4.元素金属性变化规律的探究元素金属性变化规律的探究如何设计实验证明如何设计实验证明三者金属性强弱？三者金属性强弱？Na Mg Al Si P
19、S Cl ArNa Mg Al Si P S Cl Ar如何设计实验证明四如何设计实验证明四者非金属性强弱？者非金属性强弱？4.元素金属性变化规律的探究元素金属性变化规律的探究1 1、写出化学方程式或离子方程式、写出化学方程式或离子方程式:(1)(1)钠与冷水剧烈反应：钠与冷水剧烈反应：(2)(2)镁与沸水迅速反应镁与沸水迅速反应;(3)(3)铝与沸水缓慢反应铝与沸水缓慢反应;(4)(4)镁与盐酸剧烈反应镁与盐酸剧烈反应;(5)(5)铝与盐酸迅速反应铝与盐酸迅速反应;。4.元素金属性变化规律的探究元素金属性变化规律的探究NaMgAl与水与水与酸与酸碱性碱性金属性金属性冷水，剧烈冷水，剧烈 红色
20、红色沸水，迅速沸水，迅速 浅红色浅红色沸水沸水,缓慢缓慢 难变红难变红剧烈剧烈,发烫发烫迅速迅速,发烫发烫NaOHNaOH 强碱强碱Mg(OH)Mg(OH)2 2 中强碱中强碱Al(OH)Al(OH)3 3 弱碱弱碱强强 弱弱5.元素非金属性变化规律的探究元素非金属性变化规律的探究SiPSCl与与H H2 2反反应条件应条件氢化物氢化物稳定性稳定性化学式化学式酸性酸性非金属非金属性性高温高温磷蒸气磷蒸气加热加热点燃或点燃或光照光照不稳定不稳定 自燃自燃较不稳定较不稳定 易分解易分解不很稳定不很稳定 分解分解很稳定很稳定SiHSiH4 4SiOSiO2 2PHPH3 3P P2 2OO5 5HH
21、2 2S SSOSO3 3HClHClClCl2 2OO7 7HH4 4SiOSiO4 4 弱酸弱酸HH3 3POPO4 4中强酸中强酸HH2 2SOSO4 4 强酸强酸HClOHClO4 4最强酸最强酸弱弱 强强原子序原子序数数1111121213131414151516161717元素符元素符号号NaNaMgMgAlAlSiSiP PS SClCl主要化主要化合价合价最高价最高价氧化物氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5SO3Cl2O7NaOH强碱强碱Mg(OH)2中强碱中强碱Al(OH)3两性氢两性氢氧化物氧化物H4SiO4弱酸弱酸H3PO4中强酸中强酸H2SO4强酸强酸HCl
22、O4最强酸最强酸最高价氧化最高价氧化物对应水化物对应水化物的酸碱性物的酸碱性金属性和非金属性和非金属性递变金属性递变金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强+1+2+3+4-4+5-3+6-2+7-1 元素的性质随着原子序数的元素的性质随着原子序数的递增呈周期性变化。递增呈周期性变化。这个规律叫元素周期律这个规律叫元素周期律。元素周期律是元素原子的核外电子排布元素周期律是元素原子的核外电子排布的的周期性变化的必然结果周期性变化的必然结果 这是继原子理论后人们对化学元素概念认识的又一次深化和飞跃。它揭示了各种化学元素和化合物之间，各种不同原子间的内在联系。元素周期律统一了整个无机化学。它又作为基本定律贯穿于化学领域的各个分支，它的科学思想渗透于边缘学科和交叉学科之中，改变着人们的思维方法与认识手段。它揭示了自然界的普遍联系普遍联系的思想，应用了从量变到质变量变到质变的辩证法规律，这是科学史上的一个伟大勋业，具有伟大的科学意义科学意义和哲学意义哲学意义。-恩格斯
