第1章 第2节 第2课时 核外电子排布与元素周期表（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第2课时　核外电子排布与元素周期表 课程内容标准 1.知道元素周期表中分区、周期和族的原子核外电子排布特征。 2．了解元素周期表的应用价值。 1．核外电子排布与周期的划分 (1)鲍林近似能级图 ①能量相近的原子轨道属于同一能级组； ②相邻能级组之间的能量差较大，同一能级组内能级之间的能量差较小。 ③能级组中有可能参与化学反应的电子称为价电子。一般情况下，主族元素原子的价电子只包括最外层电子；过渡元素原子的价电子除最外层电子外，还包括次外层的部分电子，甚至倒数第三层的电子。 (2)周期与能级组的关系 周期数 能级组序号 能级组内原子轨道 能级组内最多 容纳电子数 元素种类数 1 1 1s 2 2 2 2 2s、2p 8 8 3 3 3s、3p 8 8 4 4 4s、3d、4p 18 18 5 5 5s、4d、5p 18 18 6 6 6s、4f、5d、6p 32 32 7 7 7s、5f、6d、7p(未完) 32 32(未完) (3)周期与核外电子排布的本质联系 ①元素周期表的七个周期分别对应7个能级组。 ②周期数＝电子层数。 ③一个周期所包含的元素种类数＝对应能级组最多容纳的电子数。 2．核外电子排布与周族的划分 (1)族的划分依据：族的划分与原子的价电子数和价电子排布密切相关。一般来说，同族元素原子的价电子数目相同。主族元素原子的价电子全部排布在最外层的ns或ns、np轨道。 (2)特点：一般来说，同族元素的价电子数目相同。 (3)规律： 稀有气体元素→价电子排布：ns2np6(He除外)。 元素化合价与原子的核外电子排布尤其是价电子排布有着密切的关系。除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外，元素的最高化合价等于它所在族的序数。非金属元素最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8(H、F、O例外)。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)每一周期都是从活泼金属元素开始，以稀有气体元素结束。(×) (2)元素周期表中，7个横行是7个周期，18个纵列就是18个族。(×) (3)周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素。(√) (4)s区元素都是金属元素，p区元素都是非金属元素。(×) (5)最外层电子排布为ns1或ns2的元素一定是为金属元素。(×) (6)元素原子的价电子不一定是最外层电子。(√) (7)有同学总结出如下规律：当某元素的≥1时，该元素是金属元素。(×) 2．下列说法不正确的是(　　) A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期性的根本原因 B．周期序号越大，该周期所含金属元素越多 C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号 D．周期表共18个纵列，可分为7个主族7个副族，1个第Ⅷ族，1个0族 C　[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。] 3．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。 请回答下列问题： (1)表中属于d区的元素是________(填编号)。 (2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状物名称为________。 (3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的最外层电子数为________。 解析　 (1)⑨属于d区元素。 (2)元素①是氢元素，元素③是碳元素，依题意，形成的环状物是苯。 (3)从nsnnpn＋1可知，n＝2，该元素为N元素，最外层电子数为5。 答案　　(1)⑨　(2)苯　(3)5 学习任务一　探究原子结构与元素周期表的关系 分析下面元素周期表的轮廓图，思考并回答问题。 1．元素周期表共有几个周期？写出每个周期开始第一个元素和结尾元素的最外层电子的排布通式。思考为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同？ 提示　现行元素周期表包含118种元素，共有7个周期。每个周期的第一种元素最外层电子的排布通式为ns1，结尾元素的最外层电子的排布通式为ns2np6(第一周期为1s2)。因为第一周期只有1s一个能级最多可容纳2个电子，而其他周期元素的最外层有ns、np两个能级，最多可排8个电子，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。 2．元素周期表共有多少个列？同列的价电子数是否相等？ 提示　元素周期表共有18个纵列；0族元素中He的价电子数与其他稀有气体元素的不同，其他纵列的价电子数是相等的(镧系、锕系元素除外)。 3．外围电子排布为5s25p1的元素，在元素周期表中处于什么位置？据此分析元素的外围电子排布与周期表位置有何关系？ 提示　该元素位于第五周期第ⅢA族。元素能级中最高能层序数＝周期序数，主族元素原子的外围电子数＝该元素在周期表中的主族序数。 4．某元素位于周期表中第四周期ⅤA族，你能否据此书写出该元素的价电子排布式、电子排布式？ 提示　元素的价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。 1．主族元素的价电子排布 主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 (1)主族元素的族序数＝价电子总数＝最高正价(O、F除外)。 (2)同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。 2．稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。 3．过渡元素(副族和Ⅷ族)(第四周期为例)的价电子排布 族序数 价电子排布 ⅢB (n－1)d1ns2 ⅣB (n－1)d2ns2 ⅤB (n－1)d3ns2 ⅥB (n－1)d5ns1 ⅦB (n－1)d5ns2 Ⅷ (n－1)d6～8ns2 ⅠB (n－1)d10ns1 ⅡB (n－1)d10ns2 (1)ⅢB→ⅦB族：族序数＝价电子数＝原子最外层ns电子数＋次外层(n－1)d电子数＝最高正价。 (2)Ⅷ族：原子最外层ns电子数＋次外层(n－1)d电子数之和分别为8、9、10。 (3)ⅠB和ⅡB的族序数＝原子最外层电子数。 1．具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是(　　) A．两种原子的电子层上全部都是s电子 B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子 C．最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子 D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的两种原子 B　[电子层上全部都是s电子的原子核外电子排布式有1s1、1s2、1s22s1、1s22s2，显然不一定属于同一周期，故A错误。3p轨道上只有1个空轨道的原子为硅，3p轨道上只有1个未成对电子的原子为铝或氯，属于同一周期。最外层电子排布式为2s22p6的原子为Ne，最外层电子排布式为2s22p6的离子为O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋，不一定属于同一周期。M层上的s轨道和p轨道都填满了电子，而d轨道上尚未有电子的原子有Ar(1s22s22p63s23p6)、K(1s22s22p63s23p64s1)、Ca(1s22s22p63s23p64s2)，不一定属于同一周期。] 2．外围电子构型为3d104s1的元素的原子在周期表中应位于(　　) A．第五周期ⅠB族　　 B．第五周期ⅡB族 C．第四周期ⅦB族 D．第四周期ⅠB族 D　[该元素的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，根据电子排布式知，该原子含有4个电子层，所以位于第四周期，其价电子排布式为3d104s1，属于第ⅠB族元素，所以该元素位于第四周期第ⅠB族。] [归纳总结]　 (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：[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且有d轨道，所以是ⅠB族。 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。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。 (1)预言119号元素基态原子最外层电子排布；预言第八周期有多少种元素。 提示　119号元素的基态原子最外层电子排布为8s1。第八周期有50种元素。 (2)科学家规定119号元素的符号为Uue(临时)，分析119号元素在周期表中的位置及其性质。 提示　119号元素位于第八周期ⅠA族，属于碱金属元素，具有碱金属元素的通性，且金属性强于其他的碱金属元素。 学习任务二　探究原子结构与元素周期表的分区 下表是元素周期表的分区，观察并思考原子结构与元素周期表分区的关系，回答相关问题。 元素周期表的分区 1．元素周期表划分区的依据是什么？区的名称与电子的能级符号之间有什么关系？ 提示　依据是原子的价层电子排布。区的名称来自按构造原理最终填入电子的能级的符号(除ds区外)。ds区可理解为先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级，因而得名ds区。 2．Fe元素处于周期表中的哪个区？Fe2＋、Fe3＋的电子排布式怎样书写？两种离子更稳定的是谁？为什么？ 提示　Fe位于d区，常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d轨道“半充满”，其稳定性强于Fe2＋。 3．某元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，据此判断该元素位于周期表中的哪一区？是何种元素？ 提示　该元素为Zn，位于ds区。 4．为什么s区(除氢元素)、d区和ds区的元素都是金属元素？ 提示　s区(除氢元素)、d区和ds区的元素原子最外层电子数为1～2个(Pd除外)，在反应中易失去电子，故都是金属元素。 1．元素周期表中族和分区的关系 (1)主族：s区和p区。(ns＋np)的电子数＝族序数。 (2)0族：p区。(ns＋np)的电子数＝8(或2)。 (3)副族：d区、ds区和f区。 ①d区中[(n－1)d＋ns]的电子数＝族序数(第Ⅷ族部分元素除外)。 ②当8≤[(n－1)d＋ns]的电子数≤10时，则为第Ⅷ族元素。 ③ds区中(n－1)d全充满，ns的电子数＝族序数。 2．各区元素化学性质及原子价电子排布特点 包括的元素 价电子排布 化学性质 s区 ⅠA、ⅡA族 ns1～2(最后的电子填在ns能级上) 除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属) p区 ⅢA～ⅦA、0族 ns2np1～6(除氦外，最后的电子填在np能级上) 随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱(0族除外) d区 ⅢB～ⅦB(镧系、锕系除外)、Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2(除钯外)[最后的电子填在(n－1)d能级上] 均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子(除钯外)，因此d轨道上的电子可以不同程度地参与化学键的形成 ds区 ⅠB、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满，最后的电子填在ns能级上] 均为过渡金属，d轨道均充满电子 f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 镧系元素的化学性质非常相近；锕系元素的化学性质也非常相近 1．已知某些元素在周期表中的位置如图所示： 下列说法正确的是(　　) A．表中五种元素位于5个不同的区 B．元素4的基态原子的价电子排布式为3d104s2，与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区 C．元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1∶3∶5 D．元素5的原子结构示意图为，其属于类金属 D　[元素2和元素5均位于p区，A项错误；元素4为锌，其基态原子的价电子排布式为3d104s2，最外层电子数为2的元素还包括s区的Be、Mg等，d区的Ti、Mn、Fe等，p区的He等，B项错误；元素1、2、3分别是H、O、Mn，它们的基态原子的价电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d54s2，故其未成对电子数之比为1∶2∶5，C项错误；元素5位于第四周期ⅣA族，原子结构示意图正确，由于处于金属与非金属分界线上，故为类金属，D项正确。] 2．(双选)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式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是(　　) X Y Z A．Y元素原子的价电子排布式为4s24p4 B．Y元素在元素周期表的第四周期ⅥA族 C．X元素所在周期中所含非金属元素最多 D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3 AB　[因为Y元素原子的价电子排布式中出现了np能级，故其ns能级已经充满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布式为3s23p4，故A、B项错误；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。] [归纳总结]　根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置 电子排布式价电子排布式 已知元素周期表中共有18个纵列，下图实线表示元素周期表的边界。按核外电子排布，可把元素周期表里的元素划分为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理最后填入电子的能级的符号。 (1)有的同学受这种划分的启发，认为d区内第6、7纵列的部分元素可以排在另一区，你认为可以排在哪一区？为什么？ 提示　对于24号元素，其核外价电子排布根据构造原理应该是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排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵行归为ds区。所以有的同学认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在ds区。 (2)请在上图中用实线画出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。在上述元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。 提示　 (1)核外电子排布的周期性变化是元素周期表构建的本质原因。 (2)注意各区元素原子的价电子排布、元素的位置、类别、性质的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $$