1.2.1原子结构与元素周期表（课件）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修2）

第一章 原子结构与性质 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 1 学习目标 1. 通过分析核外电子排布与元素周期表中周期划分的联系，熟知原子结构与元素周期表的关系，进一步熟悉元素周期表的结构。 2. 能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。 2 新课导入 新课导入 科学史话 门捷列夫与第一张元素周期表 门捷列夫周期表修订版 新课探究 任务1 元素周期表的发展 门捷列夫第一版元素周期表 相对原子质量 问题1：观察门捷列夫周期表，分析该表对元素进行排序的依据是什么？ 新课探究 任务1 科学史话 1913年，英国物理学家莫塞莱发现，元素的特征X射线波长λ与其在周期表中次序（他称之为原子序数，以Z表示) 一致，并得到Z值与波长λ之间的经验公式： (1/λ) ½= a(Z-b) a、b为常数 元素的X射线谱图 Z (1/λ) ½ 元素周期表的发展 新课探究 任务1 问题2：通过表格，你能得出什么结论？ 元素 原子序数 核电荷（电子电荷为单位） 相对原子质量 钙 20 20.00 40.09 钪 21 没有测量 44.1 钛 22 21.99 48.1 钒 23 22.96 51.06 铬 24 23.98 52.0 锰 25 24.99 54.93 铁 26 25.99 55.85 钴 27 27.00 58.97 镍 28 28.04 58.68 铜 29 29.01 63.57 锌 30 30.01 65.37 莫塞莱测量的核电荷数 原子序数=核电荷数 编排依据： 相对原子质量 核电荷数 元素周期表的发展 新课探究 科学史话 维尔纳的特长式周期表 确定了前五周期的元素种类 Be、Mg的位置与现今周期表不同 新课探究 科学史话 玻尔元素周期表 玻尔周期表中用方框框起原子新增加的电子是填入内层轨道的。 玻尔周期表中用直线连接前后周期相关元素（同族元素），原因它们的价电子数相等 新课探究 问题3：元素周期表共有几个周期、几个主族、几个副族？Ⅷ族在元素周期表中占几列？ 7个周期 7个主族 副族 Ⅷ族 占三列 0族 任务1 元素周期表的发展 新课探究 任务1 元素周期表的发展 周期 族 短周期（第一，二，三周期，2，8，8） 长周期（第四，五周期，第六，七周期） 18，18， 32， 32 主族（ⅠA ~ Ⅶ A，7个纵行） 副族（ ⅠB ~ Ⅶ B，7个纵行） （8，9，10纵行） 零族 元素周期表结构 7个横行 18个纵行 周期序数 = 电子层数（能层数）； 主族元素族序数 = 原子最外层电子数。 新课探究 任务2 元素周期律和元素周期系 1.元素周期律 元素的性质随着核电荷数递增发生周期性递变。 2.元素周期系 按其原子的核电荷数递增排列的序列。 3.元素周期表是呈现元素周期系的表格 原子序数＝核电荷数＝质子数 元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。 新课探究 任务2 元素周期律和元素周期系 问题4：回忆前18号元素原子结构示意图，思考元素周期系形成的原因。 核电荷数递增 碱金属 稀有气体 (1)形成：最外层电子数1—8一个周期，循环往复。 (2)形成原因： 核外电子排布的周期性变化 出现 碱金属 新电子层开始 出现 稀有气体 新电子层结束 原子序数递增 最外层电子数递增 元素周期系 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 问题5：回忆并书写1～36号元素的基态原子的价电子排布式，思考以下问题。 ⅠA 0 H ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He Li Be B C N O F Ne Na Mg ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr （1）第一周期的价层电子从_____开始,以_____结束； （2）其余各周期的价电子总是从____能级开始,以______结束。 思考与讨论： ——核外电子排布与周期的关系 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ⅠA 0 1s1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 1s2 2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 2s22p5 2s22p6 3s1 3s2 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5 3s23p6 4s1 4s2 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 4s24p1 4s24p2 4s24p3 3s23p4 4s24p5 4s24p6 （1）第一周期的价层电子从1s1开始,以1s2结束。 （2）其余各周期总是从ns能级开始,以np结束。 ——核外电子排布与周期的关系 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 周期 ns→np 电子数 元素数目 一 1s1～2 二 2s1～2 2p1～6 三 3s1～2 3p1～6 四 4s1～2 3d1～10 4p1～6 五 5s1～2 4d1～10 5p1～6 六 6s1～2 4f1～14 5d1～10 6p1～6 七 7s1～2 5f1～14 6d1～10 7p1～6 2 2 8 8 8 8 18 18 18 18 32 32 32 32 问题6：完成以下表格，思考每一周期的元素数与原子结构（电子排布）有何关联？ 递增的核电荷数（或电子数）=元素个数 ——核外电子排布与周期的关系 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 鲍林近似能级图 第一能级组 第二能级组 第三能级组 第四能级组 第五能级组 第六能级组 第七能级组 问题6：根据鲍林近似能级图，思考元素原子核外电子排布与周期表中周期划分有什么内在联系？ 周期序数=对应能级组数=能层数 ——核外电子排布与周期的关系 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 问题7：查看元素周期表，原子的价电子排布与族的划分有什么关系？ ——核外电子排布与族的关系 ⅠA 0 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ns1 ns2 ns2np5 ns2np1 ns2np6 同主族元素价层电子数相同 主族序数=价层电子数=最外层电子数 零族元素价层电子数8，He除外 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 问题8：书写21-30号元素原子的价层电子排布式和价层电子数。 ——核外电子排布与族的关系 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ——核外电子排布与族的关系 ⅠA 0 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB (n-1)d1ns2 (n-1)d10ns1-2 (n-1)d2-10ns1-2 第ⅢB族—第VIIB族价层电子数=族序数 第IB族、第ⅡB族 族序数=最外层电子数 课堂训练 1．若某原子的价层电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是(　　) A．该元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族 B．该元素原子价层电子数为2 C．该元素为非金属元素 D．该元素原子N能层共有8个电子 A D 2．已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于(　　) A．第ⅤB族 B．第ⅡB族 C．第Ⅷ族 D．第ⅡA族 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ——核外电子排布与分区的关系 问题9：根据价电子排布的相似性，如何对周期表进行分区？ ⅠA 与 ⅡA 两族共两列价电子层：ns1或2 (n≥1) 最后填入电子的能级符号是s能级，所以叫s区 注意：①价电子层为ns1或2的不一定在S区，He(1s2 p区) ②除H外，都是金属元素 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ——核外电子排布与分区的关系 ⅢA至ⅦA及零族共六族六列，价电子层:ns2 np1-6(n≥2) 注意：①He在p区，但它无p电子 ②以非金属元素为主 最后填入电子的能级符号是p能级，所以叫p区 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ——核外电子排布与分区的关系 ⅢB至ⅦB和Ⅷ族共六族八列 (镧系和锕系属 f 区) 价电子层: (n-1)d1-9ns1-2 最后填入电子的能级符号是d能级，所以叫d区 注意：①特例 ：46Pd 4d10(不合规则) ②均为金属元素 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ——核外电子排布与分区的关系 ⅠB、ⅡB共两族两列 价电子层： (n-1)d10ns1或2 ds区 注意：①特例 ：46Pd 4d10(不合规则) ②均为金属元素 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ——核外电子排布与分区的关系 镧系与锕系 价电子层(n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2 f区 注意：最外层电子数基本相同， 因此化学性质相似。 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 ——核外电子排布与分区的关系 问题10：按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图所示。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。s区、d区和p区分别有几个列?为什么s区(除氢元素)、d区和s区的元素都是金属元素？ s区元素的价层电子排布通式为nsl~2， d区元素价层电子排布通式(n-1)d1~9ns1-2，ds区元素价层电子排布通式(n-1)d10ns1-2，最外层电子数均不超过2，化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 问题11：处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为什么? 由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，处于非金属与金属分界线上的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此这些元素常被称为半金属或类金属。 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 问题12：在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗?此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理? Cr的价层电子排布式为3d54s1，Cu的价层电子排布式为3d104s1，不符合构造原理。 （它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构） 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 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(如图)的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物,而不是过氧化物),这种相似性被称为对角线规则 体现对角线规则的相关元素 ①对角线规则是从相关元素及其化合物的许多 性质中总结出来的经验规则,不是定理。 ②相似性：例如 ：B和Si的含氧酸都是弱酸。 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 对角线规则 与酸反应 与碱反应 单质 氧化物 氢氧化物 铍、铝两元素的性质相似性 新课探究 任务3 构造原理与元素周期表 对角线规则 锂的化学性质与镁更相似 ①锂和镁在O2中燃烧，并不生成过氧化物，都只生成氧化物(Li2O、MgO)。 ②锂和镁都能直接与N2反应生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。 ③锂和镁的氢氧化物在加热时都可分解生成氧化物(Li2O、MgO)和H2O。 ④锂和镁的碳酸盐均不稳定，受热均能分解生成相应氧化物和CO2。 ⑤含锂和镁的某些盐，如碳酸盐、磷酸盐等均难溶于水。 课堂训练 3．下列说法正确的是(　　) 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ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素 D．基态原子的p能级上半充满的元素不一定位于p区 C A 4．下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价层电子排布特点的有关叙述正确的是(　　) A．Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，属于ds区元素 B．O的基态原子中，2p能级为半充满，属于p区元素 C．最外层电子排布式为4s1，一定属于第ⅠA族 D．最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能是第ⅢA族或第ⅢB族 课堂总结 原子结构与元素周期表 关系 周期系 周期表 分区 周期 族 s区：ⅠA 、ⅡA 族 p区：ⅢA~ⅦA及0族 d区：ⅢB~ⅦB、Ⅷ族 ds区：ⅠB、ⅡB族 f区：镧系、锕系 THANKS 演示完毕 感谢聆听 35 $$