第1課時原子結構與元素周期表

第一章第二節原子結構與元素的性質1.知道元素周期表中分區、周期和族的元素原子核外電子排布特征。2.能從原子價層電子數目和價層電子排布的角度解釋元素周期表的

分區、周期和族的劃分。3.能列舉元素周期表的應用。課程標準任務一核外電子排布與元素周期表1任務二元素周期表的分區2隨堂演練3內容索引課時測評4任務一核外電子排布與元素周期表某課外興趣小組研究了元素原子價層電子排布與元素周期表的關系，采用列表法分析如下：表一：主族元素的價層電子排布與族序數的關系情境探究主族序數ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA價層電子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5表二：過渡元素的價層電子排布族序數ⅢBⅣB…ⅦB價層電子排布式(n－1)d1ns2(n－1)d2ns2…(n－1)d5ns2族序數Ⅷ(特殊元素除外)ⅠBⅡB價層電子排布式(n－1)d6～8ns2(n－1)d10ns1(n－1)d10ns2思考下列問題：問題1：價層電子就是最外層電子嗎？同一族元素的價層電子排布是否一定相同？提示：價層電子不一定是最外層電子，只有主族元素的價層電子才是最外層電子；過渡元素中的鑭系元素和錒系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的價層電子排布也不相同。問題2：價層電子排布式為5s25p1的元素，在元素周期表中處于什么位置？據此分析元素的價層電子排布與元素在周期表中的位置有何關系。提示：該元素位于第五周期第ⅢA族。最高能層序數＝周期序數，主族元素原子的價層電子數＝該元素在周期表中的主族序數。問題3：某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族，你能否據此寫出該元素原子的價層電子排布式和電子排布式？提示：該元素原子的價層電子排布式為4s24p3；原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。一、元素周期律、元素周期系和元素周期表的概念1.元素周期律：元素的性質隨元素原子的_____________遞增發生周期性遞變。2.元素周期系：元素按其原子__________遞增排列的序列。3.元素周期表：呈現元素周期系的表格。元素周期系只有一個，元素周期表多種多樣。新知構建核電荷數核電荷數二、構造原理與元素周期表1.核外電子排布與周期的劃分(1)電子排布與周期劃分的本質聯系第一周期從_____開始，以_____結束；其余各周期總是從____能級開始，以____能級結束。28818181s11s2nsnp(2)規律①每一周期對應一個能級組。②周期序數＝能級組中最大能層序數。③本周期包含的元素種數＝對應能級組所含原子軌道數的2倍＝對應能級組最多容納的電子數。(3)現行元素周期表共分為7個周期ⅠA2.核外電子排布與族的劃分(1)劃分依據：取決于原子的價層電子數目和價層電子排布。(2)特點：①同族元素的______________和價層電子排布相同。這是同族元素性質相似的基礎。②從第四周期開始的長周期，比短周期多出的元素全部是金屬元素，這是因為它們的最外層電子數始終不超過___，即為ns1～2(Pd例外)。(3)現行元素周期表有18個縱列，共分為____個族。價層電子數目2161.正誤判斷，錯誤的說明原因。(1)元素周期律是揭示元素性質隨核電荷數遞增而呈現周期性變化的規律。答案：正確。(2)元素周期表是元素周期律的具體表現形式。答案：正確。(3)原子的價層電子數一定等于其所在族的族序數。答案：錯誤，過渡元素有些不符合。(4)第10頁列元素都是金屬元素。答案：正確。(5)原子價層電子排布式為3d24s2的元素位于元素周期表第四周期第ⅣB族。答案：正確。應用評價2.(2023·上海青浦高二校考期末)元素周期律是對元素性質的規律性總結，元素周期表是這種規律的呈現形式。利用元素周期律可以推測一些未知元素可能的性質。根據你所學的周期律，回答下列問題：(1)元素周期表有幾個周期，幾個主族。正確選項是A．6，7 B．7，7C．7，18 D．7，14元素周期表包含七橫行對應7個周期，18列對應有16族，七主族八副族和一個0族；√(2)22Ti被譽為21世紀明星金屬，其最外層電子數為____(填字母)。A．1個 B．2個

C．3個 D．5個鈦原子電子數＝質子數，根據核外電子排布規律，最外層電子數為2個；B(3)元素周期表中，第三電子層有一個未成對電子的元素有________種(填字母)。A．2 B．3C．4 D．5C歸納總結1.主族元素的價層電子排布：主族元素的族序數＝價層電子總數。2.稀有氣體的價層電子排布為1s2或ns2np6。主族序數ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA價層電子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5歸納總結3.過渡元素的價層電子排布(1)長周期過渡元素的價層電子排布族序數價層電子排布ⅢB(n－1)d1ns2(包括La、Ac，其他鑭系、錒系元素除外)ⅣB(n－1)d2ns2ⅤB(n－1)d3ns2(Nb除外)ⅥB(n－1)d5ns1(W除外)ⅦB(n－1)d5ns2Ⅷ(n－1)d6～10ns0～2ⅠB(n－1)d10ns1ⅡB(n－1)d10ns2歸納總結(2)ⅢB→ⅦB族(包括La、Ac，其他鑭系、錒系元素除外)：族序數＝價層電子數＝原子最外層ns軌道電子數＋次外層(n－1)d軌道電子數＝最高正價。(3)Ⅷ族：原子最外層ns軌道電子數＋次外層(n－1)d軌道電子數，分別為8、9、10(鈀除外)。(4)ⅠB和ⅡB的族序數＝原子最外層電子數。返回任務二元素周期表的分區根據核外電子排布，可把元素周期表劃分為五個區，即s區、p區、d區、ds區和f區。思考下列問題：問題1：ds區包括哪些族的元素？提示：第ⅠB族、第ⅡB族。問題2：s區的元素都是金屬元素嗎？哪些區的元素都是金屬元素？提示：s區的氫元素為非金屬元素；d區、ds區、f區的元素都是金屬元素。問題3：副族元素為什么又稱為過渡元素？提示：副族元素介于s區元素(主要是金屬元素)和p區元素(主要是非金屬元素)之間，處于由金屬向非金屬過渡的區域。問題探究1.元素周期表的分區(1)根據核外電子排布根據核外電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個區：s區、p區、___區、____區和___區。除ds區外，各區的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號。新知構建ddsf(2)根據元素金屬性與非金屬性①金屬元素和非金屬元素的分界線為沿___________________________與________________之間所畫的一條連線，非金屬性較強的元素處于元素周期表的_______位置，金屬性較強的元素處于元素周期表的_______位置。②處于d區、ds區和f區的元素全部是______元素。s區的元素除____外，也全部是金屬元素。B、Si、As、Te、AtAl、Ge、Sb、Po右上角左下角金屬氫2.元素的對角線規則(1)在元素周期表中，某些主族元素與其右下方的主族元素(如圖)的有些性質是相似的，這種相似性被稱為對角線規則。(2)處于“對角線”位置的元素，它們的性質具有相似性。(3)對角線規則示例鋰與鈉雖屬同一主族，但鋰與鈉的性質相差較遠，而鋰的化學性質與鎂更相似。如：①鋰和鎂在O2中燃燒，并不生成過氧化物，都只生成氧化物(Li2O、MgO)。②鋰和鎂都能直接與N2反應生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。③鋰和鎂的氫氧化物在加熱時都可分解生成氧化物(Li2O、MgO)和H2O。④鋰和鎂的碳酸鹽均不穩定，受熱均能分解生成相應氧化物和CO2。⑤含鋰和鎂的某些鹽，如碳酸鹽、磷酸鹽等均難溶于水。1.正誤判斷，錯誤的說明原因。(1)基態原子的N層上只有一個電子的元素，一定是ⅠA族元素。答案：錯誤，N層只有一個電子的如Cr、Cu，均不是ⅠA族元素。(2)原子的價層電子排布為(n－1)d6～8ns2的元素一定是d區元素。答案：正確。(3)有三個未成對電子的原子一定屬于主族元素。答案：錯誤，d軌道上有三個未成對電子的有V和Co，這兩種元素均為副族元素。(4)基態原子的價層電子排布為(n－1)dxnsy的元素的族序數一定為x＋y。答案：錯誤，Cu的價層電子排布為3d104s1，其族序數為ⅠB族，而不等于x＋y。應用評價2.(2023·安徽合肥高二階段練習)已知元素周期表中共有18縱列，如圖實線表示元素周期表的邊界。按電子排布，可把周期表里的元素劃分為幾個區：s區、p區、d區、ds區等。除ds區外，其他區的名稱來自按構造原理最后填入的電子的能級符號。(1)請在圖中用實線畫出s區、p區、d區、ds區的邊界線，并分別用陰影

和

表示d區和ds區。答案：正確理解題意，明確按構造原理分區的含義即可，注意把握關鍵信息“……最后填入的電子的能級符號”；(2)有的同學受這種劃分的啟發，認為d區內6、7縱列的部分元素可以排在另一區，你認為應排在_____區。ds區價層電子排布式為(n－1)d10ns1和(n－1)d10ns2，而d區內6縱列部分元素價層電子排布為(n－1)d54s1，7縱列價層電子排布為(n－1)d54s2，因此類比可以放在ds區；ds(3)請在元素周期表中用元素符號標出4s軌道半充滿的元素。4s軌道半充滿，即為4s1，根據構造原理和能量最低原理、洪特規則，該元素原子的電子排布式可能為1s22s22p63s23p64s1(K)或1s22s22p63s23p63d54s1(Cr)或1s22s22p63s23p63d104s1(Cu)，分別標在元素周期表中相應位置即可；答案：(4)請利用電子排布的相關知識解釋Fe3＋比Fe2＋穩定的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Fe價層電子排布式為3d64s2，Fe2＋為3d6，Fe3＋為3d5，3d5為半充滿狀態較穩定。Fe的價層電子排布式為3d64s2，Fe2＋的為3d6，Fe3＋的為3d5，依據“能量相同的軌道處于全空、全充滿和半充滿時能量最低”的原則，3d5處于半充滿狀態，結構更穩定，故Fe3＋比Fe2＋穩定歸納總結返回隨堂演練1.元素周期表是學習化學的重要工具。下列說法正確的是A．周期表中s區、d區、ds區都是金屬元素B.周期表中p區元素均為主族元素C.同周期的第ⅠA族元素與第ⅢA族元素原子序數一定相差2D.價層電子排布式為5s25p2的元素在周期表第五周期第ⅣA族√周期表中s區氫元素不是金屬元素，A錯誤；周期表中p區元素還包括稀有氣體，B錯誤；同周期的第ⅠA族元素與第ⅢA族元素原子序數可能相差2、12、26，C錯誤；價層電子排布式為5s25p2的元素為50號元素錫，在周期表第五周期第ⅣA族，D正確；故選D。2.元素的分區及在元素周期表中的位置與元素原子的結構密不可分，下列說法中正確的是A．所有非金屬元素都分布在p區B.s區元素的最后一個電子進入p軌道C.元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10個縱列的元素都是金屬元素D.所有金屬元素都是過渡元素氫元素分布在s區，故A錯誤；s區元素的最后一個電子進入s軌道，故B錯誤；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10個縱列的元素都是過渡元素，都是金屬元素，故C正確；主族元素也有金屬元素，如鈉、鉀元素，故D錯誤；故選C。√3.已知某些元素在周期表中的位置如圖所示，下列說法不正確的是A．元素②和⑤位于同一區B.s區(除元素①外)、d區和ds區的元素都是金屬元素C.與元素④具有相同最外層電子數的元素只可能處于ds區D.元素③的基態原子中，價層電子的軌道表示式為√元素②和⑤分別為O和Ge，位于p區，A正確；s區(除氫元素外)、d區和ds區的元素都是金屬元素，B正確；元素④為Zn，最外層有2個電子，與元素④具有相同最外層電子數的元素可能處于ds區，也可能是s區(第ⅡA族)，C錯誤；元素③為Mn，基態原子中價層電子的軌道表示式為

，D正確；故答案為C。4.在研究原子核外電子排布與元素周期表的關系時，人們發現價層電子排布相似的元素集中在一起。據此，人們將元素周期表分為5個區，如圖所示。請回答下列問題：(1)在s區中，族序數最大、原子序數最小的元素，其原子的價層電子的電子云輪廓圖為________。s區為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其基態原子的電子排布式為1s22s2，價層電子的電子云輪廓圖為球形。球形(2)在d區中，族序數最大、原子序數最小的元素，其常見離子的電子排布式為________________________、_______________________，其中較穩定的是______。d區為第ⅢB～ⅦB族(不包括鑭系、錒系)、Ⅷ族，族序數最大且原子序數最小的元素為Fe，其常見離子為Fe2＋、Fe3＋，電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3＋的3d能級為半充滿狀態，其穩定性大于Fe2＋。Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5Fe3＋(3)在ds區中，族序數最大、原子序數最小的元素，其原子的價層電子排布式為________。符合條件的元素為Zn，其基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價層電子排布式為3d104s2。3d104s2(4)在p區中，第二周期第ⅤA族元素原子的價層電子的軌道表示式為______________。符合題意的元素為N，其價層電子的軌道表示式為(5)當今常用于核能開發的元素是鈾和钚，它們在____區中。鈾和钚均為錒系元素，位于f區。f返回課時測評題點一原子結構與元素周期表1.下列關于原子結構及元素周期表的說法錯誤的是A．所含元素種類最多的族是第ⅢB族B.同一原子中，2p、3p、4p能級的能量依次升高C.在元素周期表中，ds區只有6種自然形成的元素，且均為金屬元素D.基態原子價層電子排布式為ns2的元素一定是第ⅡA族元素(n為周期數)√所含元素種類最多的族是第ⅢB族，共有32種元素，故A正確；同一原子中，能級的能量：2p＜3p＜4p，因此2p、3p、4p能級的能量依次升高，故B正確；在元素周期表中，ds區只有6種自然形成的元素(四、五、六三個周期，每個周期2種元素共6種)，且均為金屬元素，故C正確；基態原子價層電子排布式為ns2的元素可能為第ⅡA族元素(n為周期數)，也可能是0族元素(比如He)，故D錯誤。綜上所述，答案為D。2.元素周期表中共有18縱列，從左到右排為18列，第1列為堿金屬元素(氫元素除外)，第18頁列為稀有氣體元素，則下列說法正確的是A．第9列元素中沒有非金屬元素B.第15頁列元素原子的最外層電子排布式是ns2np5C.最外層電子排布式為ns2的元素一定在第2列D.第14頁列元素原子的未成對電子數是同周期元素中最多的√元素周期表中，第9列為第Ⅷ族，全部為金屬元素，A項正確。第15頁列為第ⅤA族，其元素原子的最外層電子排布式為ns2np3，B項錯誤。He的最外層電子排布式為1s2，卻在第18頁列，C項錯誤。第14頁列(碳族)元素原子的價層電子排布式為ns2np2，未成對電子數為2，第15頁列(氮族)元素原子的價層電子排布式為ns2np3，未成對電子數為3，D項錯誤。

3.碲在生產中用途廣泛，常用作石油裂化的催化劑、電鍍液的光亮劑、玻璃的著色材料等。元素周期表中碲元素的數據如圖所示。下列說法正確的是A．碲元素在元素周期表中位于第五周期ⅣA族B.碲元素位于元素周期表d區C.碲原子5p能級有2個未成對電子D.碲原子核外電子的空間運動狀態有52種√碲元素價層電子排布為5s25p4，在元素周期表中位于第五周期ⅥA族，A錯誤；碲元素價層電子排布為5s25p4，位于元素周期表p區，B錯誤；碲元素價層電子排布為5s25p4，5p能級有4個電子，故有兩個未成對電子，C正確；把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道，因而空間運動狀態個數等于軌道數，碲元素為52號元素，基態碲原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p4，原子核外電子的空間運動狀態有27種，D錯誤；故選C。4.元素周期表從左到右共18列，第1列為堿金屬元素(氫元素除外)，第18頁列為稀有氣體元素，則下列說法正確的是A．所有的非金屬元素都分布在p區B.第5列元素原子的最外層電子排布式是ns2np3C.ds區元素不都是副族元素D.形成化合物種類最多的元素在14列，屬于p區元素√H元素是非金屬元素，位于元素周期表s區，A項錯誤；第5列為第ⅤB族，第15頁列元素原子的最外層電子排布式為ns2np3，B項錯誤；第ⅠB族和第ⅡB族元素處于元素周期表的ds區，則ds區元素都是副族元素，C項錯誤；元素周期表中，第14頁列為碳族元素，有機物含碳元素，故該族元素形成化合物的種類最多，是p區元素，D項正確；故選D。題點二核外電子排布與元素周期表的分區5.下列元素屬于ds區元素的是A．Fe B．MgC．Br D．Cu√Fe屬于d區元素；Mg屬于s區元素；Br屬于p區元素；Cu屬于ds區元素。6.若某基態原子的價層電子排布為4d15s2，則下列說法正確的是A．該元素位于周期表第五周期第ⅠB族B.該元素原子核外有5個電子層C.該元素原子最外層共有3個電子D.該元素原子位于s區能級前面數值表示能層，能級右上角數值表示電子數，推出該元素最大能層是五，根據構造原理，該元素的價層電子數為3，說明該元素位于第五周期ⅢB族，故A錯誤；能級前面數值表示能層，該元素最大能層是5，說明核外有5個電子層，故B正確；根據價層電子排布式，5s為最外層，即最外層有2個電子，故C錯誤；根據構造原理，最后一個電子填入到d能級上，該元素位于d區，故D錯誤；答案為B。√7.尋找優良的半導體材料，應在元素周期表的哪個位置尋找A．s區 B．p區

C．d區 D．ds區√通常在金屬元素與非金屬元素的分界線附近尋找優良的半導體材料，這一區域屬于元素周期表的p區。8.已知某元素＋2價離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9，則該元素在元素周期表中的位置及所屬分區是A．第四周期第Ⅷ族，p區B.第六周期第ⅤB族，d區C.第四周期第ⅠB族，ds區D.第四周期第ⅤB族，f區√由題意可知，該元素＋2價離子的核外有27個電子，則該元素原子核外有29個電子，即該元素是Cu，位于第四周期第ⅠB族，屬于ds區。9.下列關于元素周期表的說法中，正確的是A．按照核外電子排布，元素周期表可劃分為s、p、d、f四個區B.元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第3列C.價電子數與最高正價相等的元素一定是主族元素D.元素周期表中第四、五兩個周期均含18種元素√按照核外電子排布，元素周期表可劃分為s、p、d、ds、f五個區，A錯誤；元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第11頁列，B錯誤；錳元素的價層電子排布為3d54s2，價電子數為7，最高正價為＋7價，錳元素在周期表中的位置為第四周期第ⅦB族，故價電子數與最高正價相等的元素不一定是主族元素，C錯誤；元素周期表中第四、五兩個周期均含18種元素，D正確；故選D。10.a、b兩元素形成的一種常見致冷劑A可用作人工降雨，c、d形成的一種常見化合物B因易液化而用作致冷劑，a、c兩元素形成的一種常見化合物C被稱為生命之源。關于上述元素的下列說法正確的是A．含a、b、c、d四種元素的化合物一定是有機物B.b元素的原子核外電子排布式為1s22s22p4C.四種元素位于元素周期表的同一分區D.基態原子含未成對電子數最多的是d元素原子√a、b兩元素形成的一種常見致冷劑A可用作人工降雨，A為干冰，a、b兩元素為碳和氧，c、d形成的一種常見化合物B因易液化而用作致冷劑，B為氨氣，a、c兩元素形成的一種常見化合物C被稱為生命之源，C為水，則a為氧、b為碳、c為氫、d為氮。含a、b、c、d四種元素的化合物不一定是有機物，如碳酸氫銨，故A錯誤；b為碳，為6號元素，基態原子的核外電子排布式為1s22s22p2，故B錯誤；四種元素位于元素周期表的兩個不同的分區，氫在s區，其余三種在p區，故C錯誤；基態原子含未成對電子數：a為氧有2個、b為碳有2個、c為氫有1個、d為氮有3個，最多的是d元素原子，故D正確。11.(2023·江西吉安高二校考階段練習)已知M2＋的3d軌道上有6個電子，試回答：(1)M元素原子的核外電子排布式為___________________。已知M2＋的3d軌道上有6個電子，則M的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，M元素是26號元素Fe，位于第四周期Ⅷ族。據分析，M元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2；1s22s22p63s23p63d64s2(2)M元素在元素周期表中的位置為_________________。已知M2＋的3d軌道上有6個電子，則M的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，M元素是26號元素Fe，位于第四周期Ⅷ族。M為26號元素，M元素在元素周期表中的位置為第四周期Ⅷ族；第四周期Ⅷ族(3)M的基態原子共有____種不同能級的電子，價層電子數為_____。已知M2＋的3d軌道上有6個電子，則M的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，M元素是26號元素Fe，位于第四周期Ⅷ族。M的基態原子共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7種不同能級的電子，該原子價層電子排布式為3d64s2，價層電子數為8；78(4)某元素原子的基態電子排布式為[Ar]3d104s24p1，該元素處于元素周期表的第四周期第______族。試推測該元素處于元素周期表的____區，該元素原子的價層電子排布圖為______________。已知M2＋的3d軌道上有6個電子，則M的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，M元素是26號元素Fe，位于第四周期Ⅷ族。某元素原子的基態電子排布式為[Ar]3d104s24p1，其價層電子排布式為4s24p1，該元素處于元素周期表的第四周期第ⅢA族，該元素處于元素周期表的p區，該元素原子的價層電子排布圖為

；ⅢAp(5)與M元素相對比，鉻(Cr)元素的原子核外電子排布有其特點，請寫出基態Cr原子核外電子排布式：________________________________。解析：已知M2＋的3d軌道上有6個電子，則M的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，M元素是26號元素Fe，位于第四周期Ⅷ族。鉻(Cr)元素是24號元素，按洪特規則及其特例，基態Cr原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s112.原子結構與元素周期表存在著內在聯系，按要求回答下列問題：(1)根據元素電子排布可以確定元素在周期表中的位置。①具有(n－1)d10ns2電子排布的元素位于周期表中第________族。具有(n－1)d10ns2電子排布的元素位于周期表第ⅡB族。ⅡB②基態金原子的價層電子排布式為5d106s1，試判斷金元素在元素周期表中位于第_____周期第_____族。基態金原子的價層電子排布式為5d106s1，應位于第六周期第ⅠB族。六ⅠB③已知某元素＋2價離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d3。該元素位于元素周期表第____周期第______族。該元素基態原子價層電子排布式為3d34s2，根據周期數＝能層序數，族序數＝價層電子數，該元素為d區副族元素(價層電子排布在d、s軌道上)，可知該元素位于第四周期第ⅤB族。四ⅤB④某元素原子的核電荷數為33，則其原子的價層電子排布式為_____