1、教师用书独具演示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课标要求讨论：元素周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律。课标解读1知道周期表中原子结构和位置、价态、元素种数之间的关系。2外围电子排布式和价电子排布式的涵义及书写。3周期表中周期、族、各区核外电子排布的规律。教学地位本课时介绍了元素周期表与核外电子排布和核外电子排布与周期表的分区，是在必修2物质结构与元素周期表的基础上进一步的深化，也是物质结构与性质模块中较重要的一个知识点。新课导入建议在必修2我们已经学习过有关元素周期表的相关知识，请同学们回忆以下知识：1元素周期表共有几个周期、几个主族、几个副族？2族在元
2、素周期表中占几列？教学流程设计演示结束课 标 解 读重 点 难 点1.进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素种数等之间的关系。2.知道外围电子排布和价电子层的含义。3.认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律。4.知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系。1.熟悉周期表中原子结构和位置、价态、元素种数等之间的关系。(重点)2.能把握周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律。(难点)3.熟悉周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系。(重难点)1由碱金属元素在周期表中的位置和价电子排布式，可以看出碱金属元素所在的周期与电子层数有何关系？【提示】
3、碱金属元素的周期数电子层数。2周期系(1)周期系的形成随着元素原子的递增，每到出现，就开始建立一个新的，随后最外层上的电子数逐渐增多，最后达到个电子，出现，形成一个周期，循环往复形成周期系。核电荷数碱金属电子层8 稀有气体(2)原因元素的的周期性变化。核外电子排布3族(1)周期表中，有个纵列，除三个纵列叫第族外，其余15个纵列每一个纵列标作一族。(2)纵列与族的关系18 8、9、10 纵列序数1234567810族AABBBBB纵列序数1112131415161718族BBAAAAA02结合元素周期表，分析各族元素的族序数与价电子排布的关系。【提示】主族元素的价电子排布为ns12或ns2np1
4、5，族序数等于价电子数；零族元素的价电子排布为ns2np6(He除外)；过渡元素BB族元素的价电子排布为(n1)d10ns12，族序数与最外层电子数相等，BB族元素的价电子排布为(n1)d15ns12，族序数等于价电子数。4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。(3)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。5 s、p、d、ds、f 16 A、A AA、0族金属氢【问题导思】除氦外0族外围电子排布有何特点？【提示】除氦外0族最外层均有8个电子，电子排
5、布为ns2np6。主族元素从左到右外围电子排布有何特点？【提示】主族元素从左到右外围电子排布从ns1ns2np6。1核外电子排布与周期的划分2.核外电子排布与族的划分主族元素的最外层电子构型如下表：族 数AAAAAAA最外层电子构型ns1ns2ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5观察发现主族元素所在主族序数取决于元素的最外层电子数。族的划分与原子的最外层电子数目和最外层电子的排布有关。同主族元素的最外层电子数目相同。(2013临沂高二质检)已知M2的3d轨道中有6个电子。试推断：(1)M原子的电子排布式。(2)M原子的最外层电子数为多少？(3)指出M元素在周期表
6、中的位置。【解析】因3d轨道未满，4p轨道肯定无电子，故M应在过渡元素区，M一定为第四周期元素。该元素失电子时应先失去4s电子再失3d电子，故4s轨道应有2个电子。综上可推知M的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，应在第四周期第族，最外层有2个电子。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)2(3)第四周期第族原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。(1)原子核外电子层数决定所在周期数；周期数最大能层数(钯除外，46Pd：Kr4d10，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：3d104s1,10111尾数
7、是1且有d轨道，所以是 B族。(3)每周期起始元素和结束元素的价电子排布为ns1和ns2np6(第一周期为1s2)。1(2013青岛高二质检)电子排布式为Ar3d54s2的元素是()A稀有气体 B过渡元素C主族元素D卤族元素【解析】电子排布式为Ar3d54s2的元素是25号元素锰，是过渡元素。【答案】B【问题导思】元素周期表划分区的依据是什么？【提示】依据是原子的价层电子排布。区的名称与电子的能级符号之间有什么关系？【提示】区的名称来自于按构造原理最终填入电子的能级的符号(除ds区外)。1元素周期表的分区：元素周期表按电子排布分为5个区：s区、p区、d区、ds区、f区。2各区元素特点分区元素分
8、布外围电子排布式元素性质特点s区A族、A族ns12除氢外都是活泼金属元素p区A族A族、0族ns2np16最外层电子参与反应(稀有气体除外)d区B族B族、族(n1)d19ns12d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 1处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性元素。2价电子数主族元素：最外层电子数，如碱金属为ns1副族元素：与最外层电子和内层电子有关，如Fe为3d64s2 指出下列元素是主族元素还是副
9、族元素，在周期表中的位置是什么？(1)1s22s22p63s2是_族元素，位于周期表中第_周期第_族，属于_区元素；(2)Kr4d105s25p2是_族元素，位于周期表中第_周期第_族，属于_区元素；(3)Ar3d14s2是_族元素，位于周期表中第_周期第_族，属于_区元素；(4)Ar3d104s1是_族元素，位于周期表中第_周期第_族，属于_区元素。【解析】(1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，主族元素。族序数ns电子数，即为2，在第三周期第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224，在第五周期第A族。(3)最后一个电子填充在d轨道，且小于1
10、0，属于d区，副族元素。族序数(n1)dns电子数，即123，在第四周期第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，即为1，在第四周期第B族。【答案】(1)主 三 A s(2)主 五 A p(3)副 四 B d(4)副 四 B ds族和分区的关系(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)。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
11、数。2元素周期表长周期共有 18 个纵行，从左到右排为 18列，即碱金属是第 1 列，稀有气体是第 18 列。按这种规定，下列说法正确的是()A第 9 列元素中没有非金属B第 15 列元素的原子最外层的电子排布是 ns2np5C最外层电子排布为 ns2 的元素一定在第二列D第 11、12 列为 d 区的元素【解析】第 9 列是过渡元素中的第族元素，全部是金属元素，A 正确；第 15 列是第A 族元素，原子的最外层电子排布是 ns2np3，故 B 不正确；最外层电子排布为 ns2 的元素除第二列(第A 族)外，还有零族的氦元素及众多的过渡元素，故 C 不正确；第 11、12 列是第B、B 族元素
12、，为 ds 区元素，故 D 不正确。【答案】A【教师备课资源】1长式周期表中主副族的划分近年来，长式周期表为许多国家所采用。但是在这种周期表中关于主族和副族的划分方法，曾引起过争议。1923 年，戴明(Deming)把包含典型元素的族定为主族，在族序数后标以符号 A，把过渡元素的各族定为副族，在族序数后标以符号 B。我国基本上采用 Deming 的划分方法，只是把稀有气体定为 0 族，而且对它和第族均不划分主、副族，不标 A、B 符号。另一种划分法是把碱金属、碱土金属和除铜族、锌族外的过渡元素均定为主族，标以符号 A，把铜族、锌族以及其后的各族均定为副族，标以符号 B。1970 年国际纯粹和应
13、用化学联合会(IUPAC)支持这种划分方法。由于在长式周期表中主、副族的划分方式不一致，在学术界引起了混乱。因此，在 1989 年国际纯粹和应用化学联合会建议不再划分主、副族，把长式周期表的各族自左至右统一编号为 118 列。现在许多国家已经采用了这种表述形式。在长式周期表中氢的位置也有一个演变过程。从前把氢放在长式周期表的上中部，以两条线分别跟碱金属和卤素相连，表示氢既跟碱金属相似，又跟卤素相似。另一些周期表把氢放在碱金属或者卤素的顶部，个别的还在碱金属和卤素的顶部都标上氢。1989 年，国际纯粹和应用化学联合会推荐的 18 列周期表中，把氢列在碱金属的顶部，这跟近年来研究金属氢取得进展及制
14、得 Na(相当于 H)化合物、发现锂键(相当于氢键)等有关。2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(铋之后)的元素，都是放射性元素，而原子序数在 92 之后(超铀元素)的元素，全部是用人工方法合成的元素(Np、Pu 在自然界中也有，但含量极微)。目前已公认了 112 号元素的合成方法。人们要问：新的人工合成的元素究竟还可以合成多少种？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，将会完成第七周期(零族元素的原子序数应为 118)，并进入第八周期，甚至第九周期。在未来的第
15、八、九周期中，原子中的电子依次填充新的能级5g 能级和 6g 能级。依照已有的规律，可以推知 g 能级最多能容纳 18 个电子。能级：s p d f g电子数：2 6 10 14 18由此可以预见，第八、九周期都将有 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 6g7f 内过渡系(各为 32 种元素)。探究 1 备选例题1如下图所示是元素周期表的一部分(表中数字和 X 代表原子序数)，其中 X 的电子排布式为Ar3d104s24p5 的是()【解析】Ar3d104s24p5 代表 35 号元素。根据周期表的结构可知，同主族相邻两周期的元素，原子序数之
16、差可以是 2,8,18,32。A 项中 X 上方的原子序数为 17，与 X 相差 18，X 的序数为 35；B 项中 X 上方的原子序数为 27，处在第四周期与 X 相差 18，X 应为 45；C 项中 X 下方的原子序数为 75，X 为 43；D 项中 X 下方的原子序数为 52，因此 X 应为 34。【答案】A2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 VC该元素为A 族元素D该元素位于 d 区【解析】该元素为同族元素中原子序数最小的，所以该元素为第二周期或第
17、四周期元素。又因其价电子数最外层电子数，可推出该元素并不是第二周期元素，应为第四周期元素，价电子排布式为 3d34s2，故为 23 号元素 V，位于 d区。【答案】C1关于元素周期律和元素周期表的下列说法中正确的是()A目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被发现B按原子的电子排布，可将周期表分为 5 个区C俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献D同一主族的元素从上到下，金属性呈周期性变化【解析】按原子的电子排布可将元素周期表划分为 5个区，B 项正确。元素周期表是俄国化学家门捷列夫在前人探索的基础上按原子的电子层数和最外层电子数的变化排列编制的表，现在的元素周
18、期表是按现在已知的元素编制的。有些元素还有待发现，有些新元素已经被发现，因此不能说不可能再有新元素被发现。在元素周期表中，同一主族的元素从上到下由于原子半径增大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，属递变性变化而不是周期性变化。【答案】B2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】电子层数周期序数，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。【答案】B3已知化合物 RN 里与氮微粒结合的 R3核外有 28 个电子，则 R 位于元素周期表的()A第三周期A 族 B第四周期A 族C第五周期
19、A 族D第四周期A 族【解析】由化学式 RN 知 R 为3 价，故 R 原子核外有 31 个电子，核电荷数为 31，价电子构型为 4s24p1，为镓元素，位于第四周期第A 族。【答案】B4元素 X、Y、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 ns(n1)np(n1)，则下列说法不正确的是()XYZAY 元素原子的外围电子排布式为 4s24p4BY 元素在周期表的第三周期第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 1s22s22p63s23p63d104s24p3【解析】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
20、 元素并作答。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式为 3s23p4，故 A 项错误，B 项正确。Y 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。【答案】A5(2013济宁市一中高二月考)已知元素周期表中共有18纵行，如图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几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原
21、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)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满状态的元素。【解析】本题从深层次上考查了元素周期表的结构。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，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点而排成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。【答案】(1)见下图(2)ds(3)见上图课时作业（三）
