人教版 (2019)必修 第一册第二节 元素周期律第1课时导学案

第四章　物质结构　元素周期律

[情景切入]

丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组成的。这些元素之间有什么内在联系？它们是如何相互结合形成多种多样的物质的？让我们走进教材，学习物质结构、元素周期律。

[知识导航]

本章通过分类整理的方法对元素之间的联系进行研究；从微观角度探究元素之间的内在联系。本章知识在结构上分为三节：第一节主要学习原子结构与元素周期表——原子结构、元素周期表、核素、原子结构与元素性质；第二节主要学习元素周期律——元素性质的周期性变化规律、元素周期表和元素周期律的应用；第三节主要学习化学键——离子键、共价键。

[学法指导]

1．微观分析·练规范

微观分析原子的组成，掌握原子的书写标准，知道原子中各种微粒的关系。通过类比的方法，对元素、核素、同位素的概念进行辨析，加深理解。

2．理解本质·重应用

结合第3周期元素的原子结构示意图，通过对教材中元素原子的核外电子排布、原子半径、主要化合价等各项内容的比较、分析和归纳，总结出元素周期律的本质。

3．把握内涵·懂实质

通过周期表的排列规则，认识元素周期表的结构，理解同周期或同主族元素性质递变的规律性，掌握元素性质的递变规律。

4．由表及里·明方法

依据教材所给的方法，通过实验学会比较元素的金属性和非金属性强弱的方法，并明确通过固定物质的性质反过来比较元素的金属性或非金属性。

5．紧扣特征·得规律

依据元素周期律，结合元素周期表，根据“位置—结构—性质”的关系，得出元素的性质。

第一节　原子结构与元素周期表

第1课时　原子结构

新课情境呈现

英国物理学家卢瑟福(E.Rutherford)在α粒子散射实验经过理论分析和计算，提出了核式原子模型：原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于原子的中心；电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动。让我们走进教材，学习原子结构。

课前素能奠基

知识回顾　　

1．元素是具有相同__核电荷数__(即__质子数__)的同一类原子的总称。

2．原子中的质子数＝__核电荷数__＝__核外电子数__。

3．镁、铝、硫、氯的原子结构示意图分别为：

____、____、____、____。

4．什么样的核外电子排布结构是稳定的结构？

__最外层达到8电子(只有1层电子时是2电子)结构。__

新知预习　　

一、原子结构

1．原子的构成

原子

点拨：质子或中子的相对质量等于一个质子或中子的质量与12C原子质量的(1.66×10－27 kg)相比较所得的数值。

2．质量数

(1)概念：质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有__质子__和__中子__的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数。

(2)关系：质量数(A)＝__质子数(Z)＋中子数(N)__

二、核外电子排布

1．电子层

(1)概念：在多电子原子里，把电子运动的__能量不同__的区域简化为__不连续的壳层__，称作电子层。

(2)不同电子层的表示及能量关系

2．电子分层排布

(1)能量最低原理：

核外电子总是优先排布在__能量最低__的电子层里，然后再由里往外排布在__能量逐步升高__的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。

(2)电子层最多容纳的电子数

①各电子层最多容纳__2n2__个电子。如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为__2、8、18、32__。

②最外层电子数目最多不能超过__8__个(K层为最外层时不能超过__2__个)。

③次外层最多能容纳的电子数不超过__18__个。

3．原子结构模型的演变

点拨：电子云模型理论认为电子在原子核外运动没有固定的轨道。

应用体验　　

1．原子是由居于原子中心的原子核和核外电子构成的。下列有关原子核外电子排布的说法中错误的是(　D　)

A．电子总是先排布在能量最低的电子层里

B．每个电子层最多能容纳的电子数为2n2

C．最外层电子数不超过8个(K为最外层时不超过2个)

D．S2－的M层电子数是K层电子数的3倍

解析：S2－的M层电子数是8个，K层为2个，则S2－的M层电子数是K层电子数的4倍，故D错误。

2．原子是化学变化中的最小微粒。在化学变化过程中，原子中的下列粒子数可能发生改变的是(　D　)

A．质子数　　　　 B．中子数

C．质量数　　　　 D．电子数

解析：在化学变化过程中，原子中的质子数、中子数不变，所以质量数不变，原子变成阳离子，核外电子数减少，原子变成阴离子，核外电子数增多，故选D。

3．结构决定性质，性质体现结构，这是化学乃至自然科学的基本规律之一。下列粒子结构示意图中，表示具有稳定结构的原子是(　B　)

解析：为阳离子，和都为原子，为阴离子，电子层为一层时2电子为稳定结构，多电子层时，最外层8e－为稳定结构，故选B。

要点归纳　　

对核外电子的能量及运动区域的解读

课堂素能探究

知识点　核外电子的分层排布

问题探究：洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜，洋葱切开后，我们会看到里面一层一层地呈现，电子层模型就类似于切开的洋葱。请思考：

1．原子核周围是否真实存在这样的壳层？

2．电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转？

探究提示：1．电子层不是真实存在的，是科学家为了表达形象，根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。

2．电子在某一区域内做无规则运动。

知识归纳总结：

1．原子核外电子排布规律及其之间的关系

2．原子核外电子排布的表示方法

(1)原子结构示意图。

①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。

②弧线表示电子层。

③弧线内数字表示该层中的电子数。

(2)离子结构示意图。

①当主族中的金属元素原子失去最外层所有的电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。

如

②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。

如

典例　A、B两种原子，A的M电子层比B的M电子层少3个电子，B的L电子层电子数恰为A的L电子层电子数的2倍。A和B分别是(　D　)

A．硅原子和钠原子　　　　 B．硼原子和氦原子

C．氯原子和碳原子　　　　 D．碳原子和铝原子

解析：A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明A、B为第二、第三周期元素；L层最多排8个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明B原子的L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳原子；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝原子。

〔素养应用〕观察下列A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的示意图，用化学用语回答下列有关问题。

(1)其中属于阴离子的是__O2－__。

(2)其中化学性质最稳定的是__Ne__。

(3)已知A元素的某种核素的中子数为18，该核素的符号是__Cl__。

(4)某元素的原子核外有3个电子层，最外层比次外层少2个电子，该元素的离子结构示意图为____。

解析：(1)原子或离子结构示意图中，如果核内质子数不等于核外电子数，则该结构示意图为离子结构示意图，如果核外电子数等于核内质子数，则为原子结构示意图，A、B、C、D、E分别是Cl、O2－、Ne、Na、Mg2＋ ，则属于阴离子的是O2－。

(2)稀有气体元素的化学性质最稳定，所以性质最稳定的是Ne。

(3)已知A元素的某种核素的中子数为18，质子数为17，质量数＝质子数＋中子数＝17＋18＝35，该核素的符号是Cl。

(4)某元素的原子核外有3个电子层，最外层比次外层少2个电子，最外层电子为6个，则该元素核电荷数为16，为硫元素，该元素的离子为得到两个电子的阴离子，该元素的离子结构示意图为。

名师博客呈现

1～20号元素原子核外电子排布特征

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．原子最外层电子数与次外层电子数存在倍数关系：

(1)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar。

(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。

(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。

(4)最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne。

(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。

4．原子最外层电子数与其他相关数的关系：

(1)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。

(2)电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。

(3)电子层数是最外层电子数2倍的原子有Li、Ca。

(4)电子层数是最外层电子数3倍的原子是Na。

(5)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S。

(6)最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。

〔即时训练〕

(1)当M层有电子时，K、L层是否一定充满电子？当N层有电子时，M层是否充满电子？

(2)M电子层最多容纳18个电子，钙原子的核外电子排布不是而是，请说明理由。

答案：(1)当M层有电子时，K、L层一定充满电子，当N层有电子时，M层不一定充满。

(2)若钙原子的M层排10个电子，此时M层就成为最外层，这和电子排布规律中的“最外层上排布的电子数不能超过8个”相矛盾，不符合电子排布的规律，即M层不是最外层时最多排18个电子，而它作为最外层时最多只能排8个电子。

课堂达标验收

1．下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是(　A　)

①核外电子是分层运动的

②所有电子在同一区域里运动

③能量高的电子在离核近的区域内运动

④能量低的电子在离核近的区域内运动

A．①④　　　　 B．②③　　　　

C．①③　　　　 D．②④

解析：原子核外电子是分层运动的，能量越低离核越近，能量越高离核越远。

2．下列微粒结构示意图中，不正确的是(　B　)

解析：A中核电荷数和核外电子数都是8，这是氧原子的结构示意图，正确；B中核电荷数为11，这是Na的原子核，钠原子的核外有11个电子，钠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，错误；C中核电荷数和核外电子数都是17，这是氯原子的结构示意图，正确；D中核电荷数和核外电子数分别是17和18，这是Cl－的结构示意图，正确。

3．已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A<B<C，且都小于18，A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断：

(1)三种元素的名称和符号：

A__碳C__，B__硅Si__，C__氯Cl__。

(2)画出三种元素的原子结构示意图：

A____，B____，C____。

解析：由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，可知C应为氯元素。