归纳与整理教学设计案例

原子结构与元素的性质

1．

掌握原子半径的变化规律，认识原子结构与元素周期表的关系，了解元素周期表的应用价值。

教学目的

2．

进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系。

3．

理解元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。

4．

能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象，预测物质的有关性质。

教学内容

【考纲要求】

1．了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某种性质；

2．了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。

一、知识点讲解

（一）原子结构与元素周期表

1．周期系：元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。

2．周期表：元素周期表是元素原子结构以及递变规律的具体体现。

（1）周期表元素在周期表中的位置由原子结构决定：

原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数定元素所在的族。

（2）第一张元素周期表是由门捷列夫制作的，至今元素周期表的种类是多种多样的：电子层状、金字塔式、建筑群式、螺旋型(教材P15页)到现在的长式元素周期表，还待进一步的完善。

（3）在长式元素周期表中：

把能层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，称之为周期，有7个；

把不同横行中最外层电子数相同的元素，按能层数递增的顺序由上而下排成纵行，称之为族，共有18个纵行，16 个族。16个族又可分为主族、副族、0族。

（4）按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，除ds区外，其它区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号，分别为s区、d区、p区和f区。

【典例1】

区全是金属元素，非金属元素主要集中

区。主族主要含

区，副族主要含

区，过渡元素主要含

区。

【归纳】

（1）s区元素价电子特征排布为ns1~2，价电子数等于族序数；

d区元素价电子排布特征为(n-1)d1~10ns1~2，价电子总数等于副族序数；

ds区元素特征电子排布为(n-1)d10ns1~2，价电子总数等于所在的列序数；

p区元素特征电子排布为ns2np1~6；价电子总数等于主族序数。

（2）原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系：

- 1 -

①

原子核外电子总数决定所在周期数，

周期数=最大能层数（钯除外），46Pd [Kr]4d10，最大能层数是4，但是在第五周期；

②

外围电子总数决定排在哪一族

如：29Cu

3d104s1

，10+1=11尾数是1所以，是IB。

【典例2】用电子排布式表示Al、Cr（原子序数为24）、Fe（原子序数为26）、As(原子序数为33)等元素原子

的价电子排布，并由此判断它们属于哪一周期哪一族。

Al：

；Cr：

；Fe：

；As：

；

（二）元素周期律

1．原子半径

原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数，另一个是核电荷数。

（1）显然电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大；

（2）当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径缩小，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐渐减小。

2．电离能

（1）概念

第一电离能I1：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。

（2）递变规律

同一周期从左往右，第一电离能呈增大的趋势；

同一族自上到下，第一电离能呈减小趋势。

①第一电离能越小，越易失电子，金属的活泼性就越强；

②同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1 < I2 < I3 < I4 < I5……；即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的；

这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。故电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。

【典例3】从电离能的角度解释为什么钠离子、镁离子和铝离子的化合价为1、2、3？

【典例4】Be有价电子排布为2s2，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为2s22p1，比Be不稳定；因

此，失去第一个电子B比Be容易，第一电离能小；镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫

的大，为什么呢？

【典例5】下列各组元素，按原子半径依次减小，元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是（

）

A．K、Na、Li

B．Al、Mg、Na

C．N、O、C

D．Cl、S、P 3．电负性

（1）概念:电负性是原子在化学键中对键合电子吸引能力的标度，常用符号x表示。x为相对值，无单位。

（2）递变规律

同一周期从左往右，元素的电负性逐渐增大；同一族自上到下，元素的电负性逐渐减小。

①金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力越小，电负性越小，其金属性越强；

非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力越大，电负性越大，其非金属性越强；

②在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为“对角线规则”

- 2 -

元素周期中处于对角线位置的元素电负性数值相近，性质相似。

【归纳】电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右，既有金属性又有非金属性。

【典例6】电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度，下列关于电负性的变化规律正确的是（

）

A．周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大

B．周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大

C．电负性越大，金属性越强

D．电负性越小，非金属性越强

【典例7】比较锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强弱，说明对角线规则，并用这些元素的电负性解释对角线规则。

4．原子半径、电离能、电负性的周期性变化规律：

（1）在元素周期表中，同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能逐渐增大（趋势），电负性逐渐增大；

（2）在元素周期表中，同主族从上到下，原子半径逐渐增大，第一电离能逐渐减小，电负性逐渐减小。

【典例8】x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知（

）

A．x的原子半径大于y的原子半径

B．x的电负性大于y的电负性

C．x的氧化性大于y的氧化性

D．x的第一电离能大于y 的第一电离能

【典例9】元素电负性随原子序数的递增而增强的是（

）

A．Na > K > Rb

B．N > P > As

C．O > S > Cl

D．Si > P > Cl 【典例10】根据对角线规则，下列物质的性质具有相似性的是（

）

A．硼和硅

B．铝和铁

C．铍和铝

D．铜和金

二、课堂练习

1．对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是（

）

A．碱性：NaOH < Mg(OH)2 < Al(OH)3

B．第一电离能：Na < Mg < Al C．电负性：Na > Mg > Al

D．还原性：Na > Mg > Al 2．下列用核电荷数表示出的各组元素，有相似性质的是（

）

A．19和55

B．7和14

C．16和17

D．12和24

3．元素电负性随原子序数的递增而增强的是（

）

A．Na、

K、

Rb

B．N、P、As

C．Si、P、Cl

D．

O、S、Cl 4．在短周期元素中，原子最外层只有1个电子或2个电子的元素是（

）

A．金属元素

B．稀有气体元素

C．非金属元素

D．无法确定是哪一类元素

5．下列关于稀有气体的叙述不正确的是（

）

A．各原子轨道电子均已填满

B．其原子与同周期ⅠA、ⅡA族阳离子具有相同的核外电子排布

C．化学性质非常不活泼

D．同周期中第一电离能最大

6．我国的纳米基础研究能力已跻身于世界的前列，例如曾作为我国两年前十大科技成果之一的就是合成一种一

维纳米的材料，化学式为RN。已知该化合物里与氮微粒结合的Rn核外有28个电子，则R位于元素周期表

的（

）

A．第三周期ⅤA族

B．第四周期ⅢA族

C．第五周期ⅢA族

D．第四周期ⅤA族

7．A、B都是短周期元素，原子半径B＞A，它们可形成化合物AB2，由此可以得出的正确判断是（

）

A．原子序数：A＜B

B．

A和B可能在同一主族

- 3 -

C．A可能在第3周期ⅣA族

D．

A肯定是金属元素

8．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是（

）

A．1s22s22p63s23p2

B．1s22s22p3

C．1s22s22p2

D．1s22s22p63s23p4

9．下列关于砷（As）元素的叙述中，正确的是（

）

A．在AsCl3分子中，砷原子最外层电子数为8

B．

Na3AsO4溶液的pH小于7 C．砷的氢化物的化学式为AsH3，它是一种强氧化剂

D．砷的相对原子质量为74.92，由此可知砷原子核内有42个中子

10．X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布为ns1，3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（

）

A．X3YZ3

B．X2YZ2

C．X2YZ

D．XYZ3

11．下列有关物质性质的比较顺序中，不正确的是（

）

A．热稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI

B．微粒半径：K+＞Na+＞Mg2+＞Al3+

C．酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3

D．熔点：Li＜Na＜K＜Rb 12．下列说法中错误的是（

）

A．所有的非金属元素都分布在p区

B．p区元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素

C．除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8 D．同一元素的各种同位素的化学性质一定相同

13．有A、B、C、D四种元素。其中A为第三周期元素，与D可形成1∶1和2∶1原子比的化合物。B为第四

周期d区元素，最高化合价为7。C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价。D为元素周期表所有元

素中电负性第二大的元素。试写出四种元素的元素符号和名称，并按电负性由大到小排列顺序A________，

B__________，C__________，D________，电负性由大到小的顺序为___________________________________。

14．已知元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性质。下面给出14种元素的电负性：

元素

电负性

Al 1.5 B 2.0 Be 1.5 C 2.5 Cl 2.8 F 4.0 Li 1.0 Mg 1.2 N 3.0 Na 0.9 O 3.5 P 2.1 S 2.5 Si 1.7 已知：两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。

（1）根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是_________________________________________。

（2）判断下列物质是离子化合物还是共价化合物？

Mg3N2

BeCl2

AlCl3

SiC 15．处于相邻两个周期的主族元素A、B、C、D，它们的原子半径依次变小；A离子和B离子的电子层相差两层，

且能形成BA2型的离子化合物；C的离子带3个正电荷；D的气态氢化物通式为H2R，D在它的最高价氧

化物中的质量分数是40%，原子核中有16个中子。试回答：

（1）写出A、B、C、D的元素符号：A：________

B：________

C：________

D：________ （2）B、C、D的第一电离能从大到小的顺序如何排列？______________________。

（3）A、B、C的电负性从大到小的顺序如何排列？________________________。

（4）向D的氢化物的水溶液中滴入少量A的单质，发生什么现象？

- 4 -

______________________________________________________________________。

写出有关反应的化学方程式______________________________________________。

三、课堂小结

1．原子结构与元素周期表

2．元素周期律

（1）原子半径

（2）电离能

（3）电负性

（4）原子半径、电离能、电负性的周期性变化规律

四、课后作业

1．下列说法中，正确的是（

）

A．在周期表里，主族元素所在的族序数等于原子核外电子数

B．在周期表里，元素所在的周期数等于原子核外电子层数

C．最外层电子数为8的粒子都是稀有气体元素的原子

D．元素的原子序数越大，其原子半径也越大

2．X、Y、Z是3种短周期元素，其中X、Y位于同一族，Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子

层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是（

）

A．元素非金属性由弱到强的顺序为Z < Y < X B．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4

C．3种元素的气态氢化物中，Z的气态氢化物最稳定

D．原子半径由大到小的顺序为Z < Y < X 3．下列离子中，半径最大的是（

）

A．O2−

B．S2−

C．Mg2

D．Cl−

4．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 > A

B．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 5．下列各组元素性质递变情况错误的是（

）

A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多

B．P、S、Cl元素最高正化合价依次升高

C．B、C、N、O、F原子半径依次增大

D．Li、Na、K、Rb原子半径依次增大

6．下列叙述中错误的是（

）

A．所有的非金属元素都在p区

B．P区的外围电子排布方式为3s23p3

C．碱金属元素具有较小的电负性

D．当各轨道处于全满、半满、全空时原子较稳定

7．国际无机化学命名委员会将长式元素周期表原先的主、副族及族序号取消，从左往右改为第18列，碱金属

为第1列，稀有气体为第18列。按这个规定，下列说法不正确的是（

）

A．只有第2列元素的原子最外层有2个电子

B．第14列元素形成的化合物种类最多

C．第3列元素种类最多

D．第16、17列元素都是金属元素

8．下列各组元素性质的递变情况错误的是（

）

- 5 -

A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多

B．P、C、Cl元素最高正价依次升高

C．N、O、F电负性依次增大

D．Na、K、Rb第一电离能逐渐减小

9．R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素，下列说法一定正确的是（m、n均为正整数）

（

）

A．若R(OH)n为强碱，则W(OH)(n＋1)也为强碱

B．若HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素

C．若Y的最低化合价为－2，则Z的最高正化合价为＋6 D．若X的最高正化合价为＋5，则五种元素都是非金属元素

10．下列各组元素性质递变情况错误的是（

）

A．Li、Be、B原子最外层电子数依次增多

B．P、S、Cl元素最高正化合价依次升高

C．B、C、N、O、F原子半径依次增大

D．Li、Na、K、Rb原子半径依次增大

11．下列原子的第一电离能最大的是（

）

A．B

B．C

C．Al

D．Si 12．已知元素周期表中第一、二、三、四、五、六、七周期中所含元素种类（假设第七周期已排满）分别是2、

8、8、18、18、32、32，由此可知116号元素处于周期表第________周期，第___________族，其电子排布

式为_____________。

13．用元素符号填空：

（1）原子半径最小的元素是________。

（2）第一电离能最大的元素是________。

（3）电负性最大的元素是________。

（4）第四周期中，第一电离能最小的元素是________。

14．短周期的三种元素X、Y、Z，原子序数依次变小，原子核外电子层数之和是5。X元素原子最外电子层上的

电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和；Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子

层数的2倍，X和Z可以形成XZ3的化合物。请回答：

（1）X元素的名称是________；Y元素的名称是________；Z元素的名称是________。

（2）XZ3化合物的分子式是______，电子式是______。

（3）分别写出X、Y的含氧酸的分子式______、______。

15．有A、B、C、D、E五种元素，它们可能是原子或离子，且为短周期元素，A与B可形成BA型化合物，且A元素是非金属性最强的元素，金属B的原子核内质子数比它前一周期同主族元素原子的质子数多8个；C元素有三种同位素C1、C2、C3，自然界里含量最多的是C1，C3原子的质量数是C1的3倍，C2原子的质量数是C1的2倍。D的气态氢化物水溶液显碱性，而其最高价氧化物水化物为强酸，E元素原子的最外层电子数比次外层电子数多4个。

（1）写出各元素的名称：A_______，B_______，C_______，D_______，E_______。

（2）各粒子电子排布式___________、___________、___________、___________、___________。

（3）写出C1、C2、C3粒子的符号：_________、_________、

_________；E的氢化物的分子式______________。

（5）写出A的单质、B的单质分别与水反应的化学方程式

__________________________________________、____________________________________，

将反应后生成的溶液混合，发生反应的离子方程式为：_____________________________________。

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