1、第一章 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质第一课时 原子结构与元素周期表学习目标 1.通过碱金属和稀有气体的元素核外电子排布对比进一步认识电子排布和价电子层的含义。2通过元素周期表认识周期表中各区、各周期、各族元素原子核外电子的排布规律。3通过“螺壳上的螺旋”体会周期表中各区、各周期、各族元素的原子结构和位置间的关系。课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、元素周期系1碱金属元素基态原子的电子排布式 2.元素周期系的形成(1)形 成：随 着 元 素 原 子 核 电 荷 数 的 递 增，每 到 出现，就开始建立一个新的，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到 8 个电子
2、，出现；然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复这就是元素周期系中的一个个周期。(2)原因：元素周期系的形成是由于元素的发生周期性的重复。碱金属电子层稀有气体原子核外电子的排布(3)元素周期系中各周期所含元素种类的变化规律：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；元素周期系的周期不是的；每一周期里元素的数目并不总是一样多，而是随周期序号的递增渐渐增多，同时，金属元素的数目也逐渐增多。可以把元素周期系的周期发展形象地比喻成螺壳上的螺旋。单调二、元素周期表1元素周期表的周期和族周期：具有相同的的元素按照递增的顺序排列成的一个横行。族：周期表中有个纵行，除第三个纵行叫第 族外，其余
3、个纵行每一个纵行称作一族。电子层数原子序数188、9、10152元素周期表的结构 三、元素周期表的分区1元素周期表的分区(1)按电子排布，可把周期表里的元素划分成个区，分别是。(2)元素周期表可分为个族，其中 s 区包括 族，p 区包括 ，ds 区包括B、B 族。5s、p、d、ds、f16A、AA 至A、0 族2金属元素与非金属元素在元素周期表中的位置(1)金属元素和非金属元素的分界线为沿与之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的位置，金属性较强的元素处于元素周期表的位置。(2)处于 d 区、ds 区和 f 区的元素全部是元素。s 区的元素除外，也全部是金属元素。B、Si、As、
4、Te、AtAl、Ge、Sb、Po右上角左下角金属氢知识点一 核外电子排布与元素周期表1核外电子排布与周期的划分(1)每一周期元素原子的外围电子排布和元素种数(2)核外电子排布与周期划分的关系根据构造原理，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。每一能级组对应一个周期，且该能级组中最大的能层数等于元素的周期序数。2核外电子排布与族的划分(1)价电子。主族元素的价电子为该元素原子的最外层电子。如碱金属元素原子的价电子排布为 ns1。副族元素的价电子与其最外层电子和次外层电子有关。如铁元素原子的价电子排布式为 3d64s2
5、。(2)对主族元素：主族元素的族序数原子的最外层电子数，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。(如表所示)当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高正价(O、F 除外)。(3)稀有气体元素的价电子排布为 1s2 或 ns2np6。(4)过渡元素(副族和第族)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。(如表所示)第B 族B 族可失去 ns2 和(n1)d 轨道上的全部电子，所以，最高正价数族序数。第族可失去最外层的 s 电子和次外层的部分(n1)d 电子，所以，最高正价低于族序数(8)，只有 Ru 和 Os 可表现出8 价。第B 族可失去 ns1 电子和
6、部分(n1)d 电子，所以，第B族的族数7 或 x27。规律：a.元素在元素周期表中所处的周期序数与其能层数相同。b主族元素和BB 族元素所处族序数与其外围电子总数相等，B、B、族和 0 族元素所处族由其外围电子构型的特征判断。(2)根据原子序数以 0 族为基准给元素定位(见下表)稀有气体元素HeNeArKrXeRn周期数一二三四五六七原子序数21018365486118原子序数稀有气体原子序数(相近且小)元素所在的纵行数。第 1、2 纵行为A、A 族，第 37 纵行为BB族，第 810 纵行为族，第 11、12 纵行为B、B 族，第1317 纵行为AA 族，第 18 纵行为 0 族。而该元素
7、的周期数稀有气体元素的周期数1。例如：判断原子序数为 41 的元素在周期表中的位置。分析：41 与 36 接近，有 41365，为第五周期B 族。注意：使用此法若为第六、七周期B 族(含镧系、锕系元素)后的元素需再减 14 定位。稀有气体元素的原子序数(相近且大)原子序数18该元素所在纵行数。例如：推断新发现的 114 号元素在周期表中的位置。分析：1181144，为顺数第 14 纵行或倒数第 5 纵行，故114 号元素位于第七周期A 族。说明：也可以根据已知元素的原子结构示意图、电子排布图、特征电子构型来判断元素在元素周期表中的位置。1.最外层电子排布为 ns1或 ns2的元素是否一定是金属
8、元素？【点拨】不一定。如 H 的最外层电子排布为 1s1，He 的最外层电子排布为 1s2，但两者均不是金属元素。2如何由基态原子的外围电子排布式确定元素在周期表中的位置。【点拨】若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。如某元素的外围电子排布为 4s24p4，首先根据含有 p 能级确定元素位于 p 区，由外围电子位于第四能层，确定元素位于第四周期，由其价电子数为 6，确定元素位于A族。如某元素外围电子排布为 3d34s2，首先根据 d 能级未充满，确定元素位于 d 区，由外围电子位于第四能层确定元素在第四周期，由外围电子总数为 5，确定元素位于B 族。【例 1】元素 X、Y
9、、Z 在周期表中的相对位置如图所示。已知 Y 元素原子的外围电子排布为 nsn1npn1，则下列说法不正确的是()AY 元素原子的外围电子排布为 4s24p4BY 元素在周期表的第三周期A 族CX 元素所在周期中所含非金属元素最多DZ 元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3A【提示】先确定 Y 元素原子的价电子层结构，再依据周期表推出 X、Z 元素并作答。【解析】因为 Y 元素原子的外围电子排布中出现了 np 能级，故其 ns 能级已经排满且只能为 2 个电子，则 n12，n3，即 Y 元素原子的外围电子排布为 3s23p4，故 A 项错误，B 项正确。Y
10、 为 S 元素，X 为 F 元素，第二周期所含非金属元素最多，故C 项 正 确。Z 为As 元 素，核 外 电 子 排 布 式 为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D 项正确。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()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B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
11、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。知识点二 元素周期表的分区1根据原子的外层电子结构特征分区(1)周期表中的元素可根据原子的外层电子结构特征划分为如下图所示的 5 个区。s 区元素：最外层只有 12 个 s 电子，价电子分布在 s轨道上，价电子构型为 ns12，包括A 族、A 族的所有元素。p 区元素：最外层除有两个 s 电子外，还有 16 个 p 电子(He 无 p 电子)，价电子
12、构型为 ns2np16，包括AA 族和零族的所有元素。d 区元素：最外层有 12 个 s 电子，次外层有 19 个 d电子，价电子构型为(n1)d19ns12(个别例外)，包括B族的所有元素，其中族包括三列。ds 区元素：最外层有 12 个 s 电子，次外层 d 电子全充满，价电子构型为(n1)d10ns12，包括B 族、B 族的所有元素。f 区元素：最外层有两个 s 电子，次外层 s 电子和 p 电子已全充满，d 电子为 02 个，倒数第三层有 114 个 f 电子(个别例外)，价电子构型为(n2)f014(n1)d02ns2，为包括镧在内的镧系元素和包括锕在内的锕系元素。(2)元素周期表的
13、各区元素、原子最外层电子排布特点及化学性质 根据元素原子的结构特征、电子构型可判断元素在周期表中的位置；知道元素在周期表的位置，也可以写出原子的结构特征、电子构型。2根据金属元素和非金属元素分区我们还可以在周期表上对金属元素和非金属元素进行分区。如果沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹跟铝、锗、锑、钋之间画一条虚线，虚线的左边是金属元素，右边是非金属元素，左下方是金属性最强的元素，右上方是非金属性最强的元素，最右边一个纵列是稀有气体元素，由于金属性、非金属性没有严格的界限，位于分界线附近的元素，既表现某些非金属元素的性质，又表现某些金属元素的性质。a.元素的分区规律：按照元素的原子核外电子最后排布的
14、能级分区，如 s 区元素的原子的核外电子最后排布在 ns 能级上，d区、ds 区元素的原子核外电子最后排布在n1d 能级上。b.s 区、p 区均为主族元素包括稀有气体，且除 H 外，非金属元素均位于 p 区。c.应根据外围电子排布判断元素的分区，不能根据最外层电子排布判断元素的分区。p 区中，He 的外围电子排布1s2较特殊。d.d 区元素的最高正化合价等于族序数。族与分区的关系如何？【点拨】(1)主族：s 区和 p 区。(nsnp)的电子数族序数。(2)0 族：p 区。(nsnp)的电子数8(或 2)。(3)副族：d 区ds 区f 区。d 区中(n1)dns的电子数族序数(第族部分元素除外)
15、。当 8(n1)dns的电子数10 时，则为第族元素。ds 区中(n1)d 全充满，ns 的电子数族序数。【例 2】已知元素周期表中共有 18 纵行，下图中实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为下列几个区：s 区、p 区、d 区、ds 区等。除 ds 区外，其他区的名称各自按构造原理最后填入的电子的能级符号。(1)请在图中用实线画出 s 区、p 区、d 区、ds 区的边界线，并分别用阴影和表示 d 区和 ds 区。(2)有的同学受这种划分的启发，认为 d 区内 6、7 纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在_区。(3)在元素周期表中 4s 轨道半充满的元素为_(填元
16、素符号)。(4)请利用电子排布的相关知识解释 Fe3比 Fe2稳定的原因_。ds K、Cr、CuFe 的价电子排布式为 3d64s2，Fe2和 Fe3的价电子排布式分别为 3d6、3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5 处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3比 Fe2稳定【提示】解答本题应注意以下两点：元素周期表的分区及其外围电子排布特点。原子轨道在全空、半充满和全充满时能量最低，最稳定。【解析】依据构造原理最后填入的电子的能级符号，将元素周期表划分为几个区，对于 24 号元素，其核外价电子排布似乎应该是 3d44s2，而实际上是 3d54s1，原因是能量
17、相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低，而 29 号元素也正是因为这一点排成 3d104s1，而不是 3d94s2，故 29 号、30 号元素所在纵行归为 ds 区，所以该同学认为 d 区内 6、7 纵行的部分元素可以排在 ds 区是有道理的。对于 Fe3比 Fe2稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释(Fe3的价电子排布式为 3d5，为半充满状态，比 Fe2的价电子排布式 3d6 稳定)。【答案】(1)如下图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()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 d
18、s 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，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。D1最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈液态的金属单质，其组成元素分别位于下列元素周期表中的()As 区、p 区、ds 区Bs 区、p 区、d 区Cf 区、p 区、ds 区Ds 区、f 区、ds 区A解析：理论上最活泼的金属单质是 Fr，但由于其具有放射性，故一般认为最活泼的金属单质是 Cs，而 Cs 和 Fr 都属于第A 族
19、元素，位于 s 区；最活泼的非金属单质是 F2，F 位于 p 区；常温下呈液态的金属单质为 Hg，Hg 属于过渡元素，位于 ds 区。2价电子排布为 5s25p1 的元素，在周期表中的位置是()A第四周期，第A 族B第五周期，第A 族C第五周期，第A 族D第四周期，第A 族解析：电子层数周期数，价电子数主族元素的族序数，所以该元素位于第五周期，第A 族。B3下列各组元素属于 p 区的是()A原子序数为 1、2、7 的元素BS、O、PCFe、Ar、ClDNa、Li、MgB解析：A 项中原子序数为 1、2、7 的元素分别为氢、氦、氮，所在区分别是 s 区、s 区、p 区；C 项中 Fe 在 d 区
20、，Ar、Cl 均在 p 区；D 项中元素均在 s 区。4已知某元素3 价离子的电子排布为：1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是()A第三周期第族，p 区B第三周期B 族，ds 区C第四周期第族，d 区D第四周期B 族，f 区解析：3 价离子的核外有 23 个电子，则原子核外有 26个电子，原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2。由最高能层序数为 4 知位于第四周期，由价电子层排布为 3d64s2 知是 d 区元素，在第族。C5已知某元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是()A某元素原子的第二电子层电子排布图为B某元素原子在某种化
21、合物中的化合价为4C某元素的原子最外层上电子数为 6D某元素原子的外围电子排布式为 5s25p1D解析：A 项错误，所给的第二电子层为充满结构，不能确定其第二层以外是否还有电子；B 项错误，仅凭化合价不能确定元素所在的周期和族；C 项错误，据最外层电子数为 6 仅能确定该元素所在主族，不能确定其所在周期；D 项已明确给出了原子的外围电子排布，即可顺利找到元素所在的周期和族，这是铟(In)元素。6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正确的是()A基态原子核外 N 电子层上只有一个电子的元素一定是第A 族元素B原子核外价电子排布式为(n1)d68ns2 的元素一定是副族元素C基态
22、原子的 p 能级上半充满的元素一定位于 p 区D基态原子核外价电子排布式为(n1)dxnsy 的元素的族序数一定为 xyC解析：基态原子核外 N 电子层上只有一个电子的元素，可能是钾元素，也可能是铬元素或铜元素，A 项错误；原子核外价电子排布式为(n1)d68ns2 的元素是第族元素，不是副族元素，B 项错误；基态原子的 p 能级上半充满的元素，其基态原子核外价电子排布式为 ns2np3，则该元素一定属于 p 区元素，C 项正确；基态原子核外价电子排布式为(n1)dxnsy 的元素的族序数可能为 xy(xy7)，也可能为 8(8xy10)，还可能为 y(x10)，D 项错误。7下列说法正确的是
23、()A所有金属元素都分布在 d 区和 ds 区B最外层电子数为 2 的元素都分布在 s 区C元素周期表中第B 族到第B 族 10 个纵行的元素都是金属元素Ds 区均为金属元素C解析：s 区除 H、He 外均为金属元素，故 A、D 项错误。Zn元素的原子最外层电子数为 2，但却不是 s 区元素，B 项错误。元素周期表中第B 族第B 族的元素为过渡元素，全部为金属元素，C 项正确。8某元素的最外层电子数为 2，价电子数为 5，并且是同族中原子序数最小的元素。关于该元素的判断错误的是()A电子排布式为 1s22s22p63s23p63d34s2B该元素为钒元素C该元素为A 族元素D该元素位于 d 区
24、C解析：主族元素的最外层电子数价电子数，因其最外层电子数与价电子数不相等，因此不是主族元素，C 项错误；因该元素是同族中原子序数最小的元素，所以位于第四周期，其价电子数 为 5，推 测 价 电 子 排 布 为 3d34s2，其 电 子 排 布 式 为1s22s22p63s23p63d34s2，为钒元素，位于第B 族，属于 d 区元素，A、B、D 项正确。9(1)下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中第几周期？第几族？1s22s22p63s23p4；Kr4d105s25p2；Ar3d34s2；Ar3d104s1。主族，第三周期A 族主族，第五周期A 族副族，第四周期B 族副族，第四周期B
25、族(2)已知某元素2 价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是第周期族，属于区。已知aAn与dD(n1)两种单核离子具有相同的电子层结构，则 A 与 D 的核电荷数之差是，周期数之差是，族序数之差是，A 元素位于区，D 元素位于区。四Bd2n1172nsp解析：(1)看能层数确定周期数，看外围电子排布确定主、副族及其族序数。主族元素的外围电子排布为 ns12 和 ns2np16，只要外围电子排布中出现 d 能级的，肯定在 ds 区或 d 区(镧系和锕系元素除外)。注意题给的是完整的用原子实表示的电子排布式，不要认为方括号后的部分就是外围电子排布。题中所
26、给的四种元素依次为 S、Sn、V、Cu。10在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起，据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。(1)在 s 区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子的电子云形状为。(2)在 d 区中，族序数最大、原子序数最小的元素，它常见离子的电子排布式为。(3)在 ds 区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为。球形Fe2：1s22s22p63s23p63d6；Fe3：1s22s22p63s23p63d53d104s2(4)在 p 区中，第二周期A 族元
27、素原子的价电子的电子排布图为。(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们处在元素周期表的区中。f解析：(1)s 区包括A 族和A 族，族序数最大、原子序数最小的元素应是第二周期A 族的 Be，其电子排布式为 1s22s2，价电子排布式为 2s2，其电子云形状为球形。(2)d 区包括B 族B 族和族，其中族序数最大、原子序数最小的元素应该是第四周期族的 Fe。Fe 原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2。Fe 元素的常见离子为 Fe2和 Fe3。(3)ds 区包括B 族和B 族，族序数最大、原子序数最小的元素是 Zn，B 族价电子的电子排布结构特征是(n1)d10ns2，故 Zn 的价电子排布式为 3d104s2。(4)在 p 区中，位于第二周期A 族的元素是 N，其最外层电子排布式为 2s22p3，则轨道表示式为：。(5)铀和钚在 f 区。温示提馨请 做：课时作业 3PPT文稿（点击进入）