1.2.1 原子结构与元素周期表（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版2019）

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 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.能从元素价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。 2．了解元素周期表的应用价值。 知识点1　元素周期律、元素周期系和元素周期表 1．原子序数＝__核电荷数__＝质子数＝　核外电子数　。 2．元素周期律：元素性质随着__原子序数__递增发生__周期性__的重复，这一规律称作元素周期律。 3．元素周期系：按原子__核电荷数__递增排列的序列称为元素周期系。 4．__元素周期表__是呈现元素周期系的表格。第一张元素周期表是由__门捷列夫__发现的。元素周期系__只有一个__，元素周期表__多种多样__。 知识点2　构造原理与元素周期表 1．周期中的元素种数 根据构造原理，除第一周期外，其余周期总是从　ns　能级开始，以__np__能级结束，递增的核电荷数(或电子数)等于每个周期里的__元素数__。 2．价层电子数与元素性质 (1)元素周期表中，同族元素价层电子数__相同__，元素性质__相似__。例如，元素周期表最左侧第ⅠA族元素的基态原子最外层只有一个电子，即__ns1__，最右侧稀有气体元素的基态原子，除氦(1s2)外，最外层都是8个电子，即__ns2np6__。 (2)第四周期开始的长周期，比短周期多出的元素全部都是金属元素，因为它们的最外层电子数始终不超过__2__，即为__ns1－2__(Pd例外)。第六、七周期比第四、五周期多出的14个元素的基态原子最外层也只有2个s电子，所以也是金属元素。 3．元素周期表的分区 ①按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区：__s__区、__p__区、__d__区、__ds__区、__f__区。除ds区外，各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划分 　 4．对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与__右下方__的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。如，Li和Mg在过量的氧气中燃烧生成正常氧化物，而不是__过氧化物__。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)除0族外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数。(　×　) (2)碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素。(　×　) (3)在元素周期表中，所有非金属都位于p区。(　×　) (4)价电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素。(　×　) (5)次外层全充满而最外层有不成对电子的元素一定是主族元素。(　×　) (6)元素周期表5个区中都有金属元素。(　√　) 名师提醒 (1)氢位于第ⅠA族，是s区和第ⅠA族唯一的非金属元素。 (2)He元素的价电子为2s2，但其为p区元素。 (3)有最高正化合价的主族元素的最高正化合价与价电子数相等，但最高正化合价与价电子数相等的元素不一定是主族元素，如Cr、Mn等均为副族元素。 (4)次外层全充满而最外层有不成对电子的元素可能为Cu。 探究点1　核外电子排布与元素在周期表中的位置关系 1．外围电子排布为4s24p3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。 该元素位于第四周期第ⅤA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。 2．某元素位于周期表中第四周期第ⅦB族，请写出该元素的价电子排布式和该元素的元素符号。 3d54s2　Mn 1．周期、能级组和元素数目的对应关系 周期 外围电子排布 各周期增 加的能级 元素 种类 第ⅠA族 0族 最外层最多 容纳电子数 一 1s1 1s2 2 1s 2 二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8 三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8 四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18 五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 七 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32 2.价层电子排布和周期表的关系 (1)原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数。 (2)主族元素原子的价层电子数＝该元素在周期表中的主族序数。同主族元素原子的价层电子数相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子 构型 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 (3)稀有气体的价电子排布式为1s2或ns2np6。 (4)过渡元素(除镧系、锕系外，以第四周期为例) 族序数 价电子构型 ⅢB (n－1)d1ns2 ⅣB (n－1)d2ns2 … … ⅦB (n－1)d5ns2 Ⅷ (n－1)d6～8ns2 ⅠB (n－1)d10ns1 ⅡB (n－1)d10ns2 3.价层电子排布与元素的最高正价 (1)当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高化合价，最高正价＝主族序数(O、F除外)。 (2)第ⅢB～ⅦB族可失去ns和(n－1)d轨道上的全部电子，所以最高正价数＝族序数。 (3)第Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分(n－1)d电子，所以最高正价低于族序数，只有Ru和Os可表现八价。 (4)第ⅠB族可失去ns1电子和部分(n－1)d电子，所以第ⅠB的族序数<最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB的族序数＝最高正价。 【例题1】 已知某元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中的位置的是(　　) A．某元素原子的第二电子层的电子排布图为 B．某元素原子在某种化合物中的化合价为＋4价 C．某元素的原子最外层上电子数为6 D．某元素原子的外围电子排布式为5s25p1 思维导引：结合原子核外电子排布规律，确定元素的各类可能性。 答案　D 解析　所给的第二电子层为全充满结构，不能确定其第二层以外是否还有电子，A项错误；仅凭化合价不能确定元素所在的周期和族，B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，C项错误；已明确给出了原子的外围电子排布式，即可顺利找到元素所在的周期和族，这是铟(In)元素，D项正确。 【变式1】写出具有下列电子排布的微粒的核电荷数、元素符号，以及在周期表中的位置。 (1)A原子：1s22s22p5________、________；第________族第________周期。 (2)B－：1s22s22p63s23p6________、________；第________族第________周期。 (3)C原子：[He]2s22p3________、________；第________族第________周期。 (4)外围电子排布为3d54s2的原子：________、________；第________族第________周期。 解析　(1)对于原子，核电荷数＝核外电子数，确定A元素为F，位于周期表中第二周期第ⅦA族。(2)对于阴离子，核电荷数＝核外电子数－所带电荷数＝18－1＝17，故B－为Cl－；位于周期表中第三周期第ⅦA族。(3)将简化电子排布式还原为电子排布式，即1s22s22p3，判断C原子为N；位于周期表中第二周期第ⅤA族。(4)由构造原理知该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，确定为Mn元素，位于第四周期第ⅦB族。 答案　(1)9　F　ⅦA　二 (2)17　Cl　ⅦA　三 (3)7　N　ⅤA　二　(4)25　Mn　ⅦB　四 探究点2　元素周期表分区 3．元素周期表分区的简图如图所示： 　 (1)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？ (2)为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在其右上角的三角区域？ (1)该元素为Zn，位于ds区。 (2)这是由元素的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的。在元素周期表中，同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，因此元素周期表右上角三角区域内的元素主要呈现出非金属性。 1．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＋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．元素的分区与核外电子排布特点 包括的元素 价电子排布 化学性质 s区 第ⅠA、 ⅡA族 ns1～2(最后的电子填在ns上) 除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属元素) p区 第ⅢA～ⅦA族、0族 ns2np1～6(最后的电子填在np上，He为1s2) 随着最外层电子数的增加，非金属性增强，金属性减弱(0族除外) d区 第ⅢB～ ⅦB、Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2[最后的电子填在(n－1)d上] 均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子，因此d轨道可以不同程度地参与化学键的形成 ds区 第ⅠB、 ⅡB族 (n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满] 均为过渡金属，d轨道已充满电子，因此d轨道一般不再参与化学键的形成 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 【例题2】 如图所示为元素周期表的大致框架： (1)在图示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。 (2)鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到第ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。 (3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色呈黄色。 ①在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置上。 ②甲元素与硫元素相比，非金属性较强的是________(填元素名称)，写出可以验证该结论的一个化学方程式：__________________________________。 (4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。 A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期第ⅡA族 B．铊原子的中子数为204－81＝123 C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子 D．铊元素的金属性比铝元素的强 E．铊元素是p区元素 思维导引：根据元素的性质确定具体元素，然后将元素在周期表中的位置具体化；相对原子质量是由各种同位素所占百分比计算出来的平均值。 解析　(2)分析元素周期表中各族化合价特点知，第ⅣA族中元素最高正化合价等于最低负化合价的绝对值，故根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到周期表中的第ⅣA族。(3)甲元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；乙元素的焰色呈黄色，则乙为Na元素。(4)铊元素位于第六周期第ⅢA族，与Al同主族，在周期表中位于Al的下方，金属性比Al强，属于p区元素，A项错误，D、E项正确。204.4是铊元素的相对原子质量，铊原子的质量数不一定是204，B项错误。 答案　(1)如图所示 (2)ⅣA　 (3)①如上图所示　②氯　H2S＋Cl2===2HCl＋S↓ (4)AB 【变式2】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，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，常见离子的电子排布式为________________________，其中较稳定的是________。 (3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子排布式为________。 (4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的价电子轨道表示式为__________________。 (5)现常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在__________区中。 解析　(1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。(2)d区为第ⅢB族～第ⅦB族、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式为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)ds区符合条件的元素为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。(4)该题中符合题意的元素为N，其相应的价电子轨道表示式为。(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。 答案　(1)球形　(2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5　Fe3＋ (3)3d104s2　(4) 　(5)f 1．(元素周期表)关于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．根据原子的电子排布，可将周期表分为s、d、ds、p、f五个分区 C．俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立做出了巨大贡献 D．周期表中，元素所在的族序数等于原子的最外层电子数 答案　B 解析　元素周期表在不断完善与发展，A项错误；俄国化学家门捷列夫制作了第一张元素周期表，C项错误；周期表中副族的族序数不一定等于原子的最外层电子数，D项错误。 2．(元素周期表的分区)关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是(　　) A．元素周期表的d区全部是副族元素 B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素 C．过渡元素包括d区、f区、ds区的元素 D．ds区元素不都是副族元素 答案　C 解析　d区包括第ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和第Ⅷ族元素，ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和第Ⅷ族元素，即包括了d区、f区、ds区的元素，A、B、D项错误，C项正确。 3．(核外电子排布与元素在周期表中的位置)已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和区域是(　　) A．第三周期第ⅥB族；p区 B．第三周期第ⅢB族；ds区 C．第四周期第ⅥB族；d区 D．第四周期第ⅢB族；f区 答案　C 解析　某＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，其原子核外电子数为21＋3＝24，为Cr元素，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，是第四周期第ⅥB族元素，属于d区。 4．(元素周期表的分区)具有以下结构的原子一定属于p区元素的是(　　) ①最外层有3个电子的原子　②最外层电子排布式为ns2的原子　③最外层有3个未成对电子的原子　④最外层电子形成全满结构的原子 A．②③ B.①③ C.②④ D.①④ 答案　B 解析　最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布式为ns2np1，只能是第ⅢA族元素的原子，①正确；最外层电子排布式为ns2的原子，既可能是第ⅡA族元素的原子，也可能是过渡元素的原子，还可能是He，②错误；最外层有3个未成对电子的原子，其最外层电子排布式一定为ns2np3，位于第ⅤA族，③正确；最外层电子形成全满结构的原子，包括ns2、ns2np6等结构的原子及钯原子，可能位于多个区，④错误。故选B项。 5．(综合应用)指出下列元素是主族元素还是副族元素，在周期表中的什么位置？ (1)1s22s22p63s2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素。 (2)[Kr]4d105s25p2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素。 (3)[Ar]3d14s2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素。 (4)[Ar]3d104s1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的电子数，即族序数为2，位于第三周期第ⅡA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＝(ns＋np)的电子数，即族序数为2＋2＝4，位于第五周期第ⅣA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＝[(n－1)d＋ns]的电子数，即族序数为1＋2＝3，位于第四周期第ⅢB族。(4)最后一个电子填充在s轨道，且(n－1)d轨道电子数等于10，属于ds区，副族元素。族序数＝ns的电子数，即族序数为1，位于第四周期第ⅠB族。 答案　(1)主　三　ⅡA　s (2)主　五　ⅣA　p　 (3)副　四　ⅢB　d　(4)副　四　ⅠB　ds 学科网（北京）股份有限公司 $$