第1章 第2节 第2课时 核外电子排布与元素周期表、原子半径

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[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 B 的原子半径，可引入 C 元素 A C ，可得出原子半径大小顺序为 A>C>B。
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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 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 个原子轨道即 14 个电子， 对应多出 14 种元素。
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【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。
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】 B
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2．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－
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【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】 D
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2．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 C．一定是过渡元素 B．一定是稀有气体元素 D．无法判断是哪一类元素
)
【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】 B
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4．(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_____________________________________________。
知 识 点 一
第 2 课时
知 识 点 二
核外电子排布与元素周期表、原子半径
学 业 分 层 测 评
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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。
【答案】 A
上．已知 1～18 号元素的离子 aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结 构，下列关系正确的是( A．质子数：c>d B．离子的还原性：Y2－<Z－ C．氢化物的稳定性：H2Y>HZ D．原子半径：X>W )
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【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
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[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。
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[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。
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。
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[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
3．规律
(1)
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(2)
(3)稀有气体→价电子排布：ns2np6(He 除外)。
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(1)主族元素的价电子数全部排布在最外层的 ns 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。(×)
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核 外 电 子 排 布 与 原 子 半 径
[基础· 初探] 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
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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。
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(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。(×)
)
【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】 D
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3．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 C．第 5 周期第ⅠA 族 B．第 5 周期第ⅢA 族 D．第 4 周期第ⅢA 族
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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
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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 分别对应 7个能级组 ――→ 7个周期 等于 能级组最多容纳电子数 ――→ 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．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＜Si D．Cs＜Rb＜K＜Na
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【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
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【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。
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③进入(n－1)d
1～5 a. n 1 d （ － ） 为ⅢB族～ⅦB族⇒ 族数＝[（n－1）d＋ns]电子数 6～8 b. n 1 d （ － ） （Pd、Pt除外）为Ⅷ族 10 c.（n－1）d 为ⅠB族、ⅡB族⇒族数＝ns的电子数
a.4f——镧系元素 ④进入(n－2)f ⅢB b.5f——锕系元素
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[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 价电子排布 周期 ⅠA 族 1 2 3 4 1s1 2s1 3s1 4s1 0族 1s2 2s22p6 3s23p6 4s24p6
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对应能级组 元素种数 2 8 8 8 1s 2s、2p 3s、3p 4s、3d、4p
)＞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＋)。
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[题组· 冲关] 题组 核外电子排布与原子半径 )
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[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 －
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(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 3d14s2，该元素位于第四周期。(√)
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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。
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最外层最多容纳电子数 2 8 8 18
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5 6 7
5s1 6s1 7s1
5s25p6 6s26p6
8 8 8
5s、4d、5p 6s、4f、5d、6p
18 32
7s、 5f、 6d(未完) 26(未完)
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(2)核外电子排布与周期划分的关系 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。
－ － 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】 D
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4． Ca2＋、 Br－、 Mg2＋， 下列原子和离子： 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 ______________________________________________________________ _____________________________________________________________。
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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 ns(ns1 2，1s 除外)为ⅠA 族、ⅡA 族。
②进入
1～5 a. n p 为ⅢA族～ⅦA族 6 np b. n p 为0族元素
【答案】 (1)4 ⅤA As2O5 Na3AsO4 (2)①3d24s2 Ti ②5s25p5 I
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【规律方法】 价。
(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
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。