1、第二节原子结构与元素的性质第1课时原子结构与元素周期表激趣入题情境呈现元素周期表的发现与未来从门捷列夫发现元素周期表以来，人们一直都在思考这样一个问题：“元素周期表的终点在哪里？”自1940年美国科学家麦克米伦和西博格通过人工合成93号元素镎和94号元素钚以来，科学家就开始“制造”元素的工作。从元素周期表中可以看出，自95号元素镅起，都是人工合成的元素。当100号元素镄之后的元素一个一个被合成出来后，科学家发现：随着原子序数的增加，它们的寿命一个比一个短。100号元素镄的寿命为82天，到了105号，最多能活34秒，107号更是短命，只活了2毫秒。人们不禁要问：“元素周期表快到尽头了吗？”科学总
2、是极其富有生命力的！109号元素活了5毫秒。尽管它生命短暂，但比107号元素活得长，好兆头，再往后的元素寿命可能会回升。科学家在认真研究了各种原子核的稳定性规律和原子核的可能结构后，发现了一个有趣的结论：质子或中子数目为2、8、20、28、50、82、114、126或184(科学家把这些数称为“幻数”)的原子核比较稳定，质子数和中子数均为幻数的原子核更稳定。根据这个“幻数”理论，科学家预言：114个质子和184个中子的超重原子核114号元素将会是一种很稳定、寿命更长的元素。1999年，俄美科学家小组宣布共同发现114号元素，其寿命长达30秒以上。而后科学家又相继宣布发现了118和116号元素。
3、科学的发展永无止境，人类对元素的认识还将继续下去。今天的成就不是元素周期表的终点！新知预习自主探究一、元素周期系1碱金属元素基态原子的核外电子排布：碱金属原子序数周期基态原子的电子排布式锂321s22s1或He2s1钠113_1s22s22p63s1_或_Ne3s1_钾194_1s22s22p63s23p64s1_或_Ar4s1_铷375_1s22s22p63s23p63d104s24p65s1_或_Kr5s1_铯556_1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1_或_Xe6s1_2.稀有气体元素基态原子的核外电子排布：稀有气体原子序数周期基态原子的电排布式氦
4、211s2氖102_1s22s22p6_氩183_1s22s22p63s23p6_氪364_1s22s22p63s23p63d104s24p6_氙545_1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6_氡866_1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6_3.周期系的形成：(1)随着元素原子核电荷数的递增，每到出现_碱金属_，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现_稀有气体_；然后又开始由_碱金属_到_稀有气体_，循环往复形成了周期系。 (2)元素形成周期系的根本原因是_元素的
5、原子核外电子排布_发生周期性的重复。二、元素周期表1周期和族：(1)周期：具有相同的_电子层数_的元素按照原子序数_递增_的顺序排列成一横行。(2)族：周期表中，有_18_个纵列，除_8、9、10_三个纵列叫第族，其余15个纵列每一个纵列标作一个族。2分区：(1)根据核外电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区：s区、p区、d区、ds区、f区。除ds区外，区的名称来自按构造原理_最后填入电子_的能级的符号。(2)根据元素的金属性和非金属性。预习自测初试牛刀1思考辨析：(1)原子价电子排布式为3d84s2的元素属于s区。()(2)非金属元素都分布在p区。()(3)外围电子数目决定元素所在的族。(
6、)(4)处于非金属三角区边缘的元素可称为半金属或准金属。()2电子排布式为Ar3d54s2的元素是(B)A稀有气体元素B过渡元素C主族元素D卤族元素解析：在最外能层p轨道上填充有电子且未满时，一定为主族元素；最外能层p轨道上未填充电子，而在d(或f)轨道上填充有电子的元素，一定是过渡元素。故电子排布式为Ar3d54s2的元素为过渡元素。3下列说法正确的是(C)A最外层电子排布为ns2的基态原子对应的元素一定位于第A族B最外层电子排布为ns1的基态原子对应的元素一定属于金属元素Cp区元素(He除外)的原子一定都有p轨道电子D基态原子价电子排布为nsnnpn的元素一定是金属元素解析：最外层电子排布
7、为ns2的基态原子可能是1s2(为氦元素)，也可能是(n1)d10ns2(为B族元素)，不一定是A族元素，故A项错；最外层电子排布为ns1的基态原子对应的元素中最特殊的是H元素，H元素不是金属元素，其他最外层电子为ns1的基态原子对应的元素都是金属元素，B项错；p区元素(He除外)原子的最外层电子排布为ns2np16，故C项正确；最外层电子排布符合nsnnpn的元素只有n2这一种情况，n2时，该元素的价电子排布为2s22p2，是碳元素，属于非金属元素。4下列有关元素周期系的叙述正确的是(C)A元素周期系中第A族元素又称为碱金属元素B元素周期系中每一周期元素的种类均相等C元素周期系的形成原因是核
8、外电子排布的周期性变化D每一周期的元素最外层电子数均是18，周而复始解析：第A族元素中氢元素不属于碱金属元素，A错误；周期表中每一周期元素数目不尽相同，第一至七周期元素数目分别是2、8、8、18、18、32、32，B错误；第一周期元素最外层电子数是由12，D错误。5最活泼的金属、最活泼的非金属、常温下呈液态的金属(价电子排布为5d106s2)分别位于下面元素周期表中的(A)As区、p区、ds区Bs区、p区、d区Cf区、p区、ds区Ds区、f区、ds区解析：如果考虑放射性元素，最活泼的金属是Fr，如果不考虑放射性元素，最活泼的金属是Cs、而Cs和Fr都属于第A族元素，位于s区；最活泼的非金属是F
9、，F位于p区；常温下呈液态的金属为Hg，Hg属于过渡元素，其价电子排布为5d106s2，可知Hg属于第六周期第B族元素，位于ds区。6指出下列元素是主族元素还是副族元素，及其在元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s2是_主_族元素，位于周期表中第_三_周期第_A_族，属于_s_区元素。(2)Kr4d105s25p2是_主_族元素，位于周期表中第_五_周期第_A_族，属于_p_区元素。(3)Ar3d14s2是_副_族元素，位于周期表中第_四_周期第_B_族，属于_d_区元素。(4)Ar3d104s1是_副_族元素，位于周期表中第_四_周期第_B_族，属于_ds_区元素。解析：(1)最后
10、一个电子填充在s轨道，属于s区，主族元素。族序数ns电子数，即族序数为2，位于第三周期第A族。(2)最后一个电子填充在p轨道，属于p区，主族元素。族序数(nsnp)电子数，即族序数为224，位于第五周期第A族。(3)最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区，副族元素。族序数(n1)dns电子数，即族序数为123，位于第四周期第B族。(4)最后一个电子填充在d轨道，且等于10，属于ds区，副族元素。族序数ns电子数，即族序数为1，位于第四周期第B族。课堂探究疑难解惑知识点一原子结构与元素周期表的关系问题探究_1元素周期序数、电子层数与能层数的关系？2主族元素的主族序数、最外层电子数与价电子
11、数的关系？探究提示_1提示周期序数电子层数能层数。2提示主族序数主族元素的最外层电子数主族元素的价电子数；稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。知识总结_1核外电子排布与周期的划分根据构造原理，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。(1)每一能级组对应一个周期。(2)每一周期元素原子的外围电子排布和元素种数周期外围电子排布各周期增加的能级元素种数A族0族最外层最多容纳电子数一1s11s221s2二2s12s22p682s、2p8三3s13s23p683s、3p8四4s14s24p684s、3d、4p18五5s
12、15s25p685s、4d、5p18六6s16s26p686s、4f、5d、6p32七7s187s、5f、6d(未完)26(未完)2.核外电子排布与族的划分族的划分依据是原子的价层电子排布(1)同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。价电子数与族序数相同。(2)稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。(3)过渡元素(副族和族)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。价电子排布为(n1)d110ns12。BB族的价电子数与族序数相同，第B、B族和第族不相同。提示：元素周期系的形成是由于元素原子的核外电子的排布发生了周期性的变化。元素周期系的周期并不是单调的，这
13、是由于随着核电荷数的递增，电子在能级里的填充顺序遵循构造原理。典例剖析_典例1 下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的叙述中，正确的是(B)A原子的价电子排布为ns2np16的元素一定是主族元素B基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第A族元素C原子的价电子排布为(n1)d68ns2的元素一定位于第BB族D基态原子的N能层上只有1个电子的元素一定是主族元素解析：除He外，0族元素原子的价电子排布均为ns2np6，不是主族元素；基态原子的p能级上有5个电子，即价电子排布为ns2np5，该元素一定处于第A族；原子的价电子排布为(n1)d68ns2的元素处于第族，并非第BB族；基态原子
14、的N能层上只有1个电子的元素，除主族元素外，还有Cu、Cr等过渡金属元素。规律方法指导：已知某元素原子的外围电子排布，可推断该元素在周期表中的具体位置，依据最大能层数确定所在周期序数，依据外围电子数确定所在族序数：(1)对于主族元素，原子的最大能层数等于周期序数，价电子数等于主族序数；(2)第BB族，原子的价电子数等于族序数；(3)第B、B族要根据ns轨道上的电子来划分。变式训练_1外围电子构型为3d104s1的元素的原子在周期表中应位于(D)A第五周期第B族B第五周期第B族C第四周期第B族D第四周期第B族解析：该元素的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，根据
15、电子排布式知，该原子含有4个能层，所以位于第四周期，其价电子排布式为3d104s1，属于第B族元素，所以该元素位于第四周期第B族，故选D。知识点二各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点问题探究_1某元素的价电子排布式为4d55s1，该元素位于周期表中的哪一区？2按电子排布，可把周期表里的元素划分成哪几个区？哪些区全是金属元素？s区唯一的一种非金属元素是什么？探究提示_1提示因其价电子排布为4d55s1，故应位于元素周期表中的d区。2提示可划分为s区、p区、d区、ds区、f区；d区、ds区、f区全是金属元素；s区唯一的一种非金属元素是氢。知识总结_分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区A、A
16、族ns12除氢外都是活泼金属元素p区A族A族、0族ns2np16(He除外)最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)d区B族B族、族(n1)d19ns12(Pd除外)d轨道也不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近提示：(1)元素周期表的ds区只有两列，第11列铜、银、金和第12列的锌、镉、汞，由于该区开始的第11列铜、银、金按构造原理的电子排布应该为(n1)d9ns2，而事实上却是(n1)d10ns1，可理解为先填满了(n1)d能级，而后再填充ns能级，因而得名ds区。
17、(2)族和分区的关系：主族：s区和p区。(nsnp)的电子数族序数。 0族：p区。(nsnp)的电子数8(或2)。副族：d区ds区f区。Ad区中(n1)dns的电子数族序数(第族部分元素除外)；B当8(n1)dns的电子数10时，则为第族元素。Cds区中(n1)d全充满，ns的电子数族序数。典例剖析_典例2 已知某元素的基态原子的价电子排布为(n1)dansb(a、b均为大于0的正整数)，下列有关说法正确的是(D)A该元素位于元素周期表中的d区B该元素位于元素周期表中的ds区C该元素的族序数为abD该元素一定为金属元素解析：该元素基态原子的价电子排布为(n1)dansb，该元素为过渡金属元素，
18、该元素可能位于周期表中的d区或ds区。若该元素处于第BB族，原子的价电子数等于族序数，则族序数为ab，否则不存在这一关系。规律方法指导：分析元素周期表的分区问题时，要特别注意：(1)主族元素的最外层电子即为外围电子(价电子)，过渡金属元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子；(2)s区元素原子的价电子特征排布为ns12，价电子数等于主族序数；(3)p区元素原子的价电子特征排布为ns2np16，价电子总数等于主族序数(0族除外)；(4)s区(H除外)、d区、ds区和f区都是金属元素。变式训练_2下列各组元素都属于p区的是(B)A原子序数为1、2、7的元素
19、BO、S、PCFe、Ar、ClDNa、Li、Mg解析：A项中的氢元素及D项中的Na、Li、Mg均属于s区，C项中的Fe属于d区。核心素养专家博客元素周期系的远景元素的存在，是与原子结构的稳定性，特别是与原子核的稳定性有关。人们发现，原子序数大于83的元素，都是放射性元素，而原子序数在92之后的元素，全部是用人工方法合成的元素。目前已公认了112号元素的合成方法(1999年合成了114号元素)。那么，新的人工合成的元素究竟还有多少种？物理学家根据原子核结构理论计算，认为周期系最后可能出现的是原子序数为175的元素。人工合成的元素，将会完成第7周期(零族元素的原子序数应为118)，并进入第8周期，
20、甚至第9周期在未来的第8、9周期中，原子中的电子依次填充新的电子亚层5g亚层和6g亚层。依照已有的规律，可以推知g亚层最多能容纳18个电子。由此可以预见，第8、9周期都将有50种元素，是超长周期。在这两个周期里，将有“超锕系”和“新超锕系”的5g6f和6f7f内过渡系。 即时训练_根据泡利的原子轨道能级图和“能级交错”现象可知，原子轨道的能量高低顺序为ns(n3)g(n2)f(n1)dnp(n为能层序数，g能级中有9个轨道)。则未来的第八周期应包括的元素有(C)A128种B64种C50种D32种解析：第七周期排满时，最后一种元素原子的价电子排布为7s27p6，第八周期排满时最后一种元素原子的价电子排布为8s28p6。根据原子轨道的能量高低关系，可推测第八能级组包含8s、5g、6f、7d、8p能级，第八能级组共有1975325个轨道，可填充50个电子，故第八周期有50种元素，C项正确。