1.2.1 原子结构与元素周期表 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

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 人教版选择性必修2 学习目标 1．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．能从原子价层电子数目和价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。 3．能列举元素周期律(表)的应用。 学习目标 元素的原子结构与元素周期表中结构的关系。元素周期表的分区 素养目标 情境引入 1869年，门捷列夫发现，按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，这个序列中的元素性质随着原子序数递增发生周期性的重复，这一规律被门捷列夫称作元素周期律。 1913年，英国物理学家莫塞莱提出原子序数的概念，并证明原子序数即原子核电荷数。 预习课本P18-21思考下列问题 1.元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？ 2.元素周期表共有多少个列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等？元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？ 3.为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？ 一、元素周期律、元素周期系和元素周期表 1.基本概念 元素周期律：元素的性质随原子序数递增而呈周期性的变化。 元素周期系：元素按原子序数（即原子核电荷数）递增排列的序列。 元素周期表：呈现元素周期系的表格。 元素周期系只有一个， 元素周期表多种多样。 2、三张有重要历史意义的周期表 1869年，门捷列夫制作了历史上第一张周期表，又称短式周期表。 门捷列夫周期表最重要的特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1 ~ 7族分主副族，第八族称为过渡元素（第八族是铁、钴、镍等“三素组”）。 （1）门捷列夫周期表 一、元素周期律、元素周期系和元素周期表 （2）维尔纳周期表——特长式周期表 维尔纳 1905年，配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表，维尔纳周期表是特长式周期表。每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置， 同族元素上下对齐，维尔纳周期表前五个周期的元素种类被完全确定——2、8、8、18、18，但第六、第七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。但Be Mg的位置与现今周期表不同 2 8 8 18 18 （3）玻尔元素周期表 玻尔元素周期表特别重要之处是把21～28、39～46等元素用方框框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的，他已经用原子结构解释元素周期系了。 玻尔元素周期表确定了第六周期为32种元素，但第七周期元素所知甚少。 玻尔周期表还用直线连接前后周期的相关元素（同族元素），这是因为玻尔已经知道，它们的价电子数相等。 周期  一 二 三  四  五  六  七  能级组               电子排布 电子数 元素种数             二、构造原理与元素周期表 根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。 2 2 8 8 8 8 18 18 18 18 32 32 32 32 第一周期从11 开始，以1s2 结束，只有两种元素。 其余各周期总是从ns能级开始，以np结束，而从ns能级开始以np结束递增的核电荷数（或电子数）就等于每个周期里的元素数。 若以一个方格代表一种元素，每个周期排一横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可以得到如下元素周期表： 思考：如何将其变成书末的元素周期表？ p d s s p s d p s d p d s p p s s f f 若将p段与p段对齐，将1s2与p段末端对齐，f段单独列出，d段与d段对齐、则得到书末的元素周期表 【发现】：现在使用的元素周期表是按照构造原理的顺序将相同的能级符号排在一个区域得到的。 注：①同族元素：价层电子数相同，性质相似。 第IA族元素价电子排布式： ns1； 稀有气体元素的基态原子，除氦(1s2)外，最外层都是8电子其价电子排布式为：ns2np6。 ②长周期比短周期多出的元素全部是金属元素，这是因为它们的最外层电子数始终不超过2，即为 ns2(Pd例外)。 三、元素周期表再认识 1.基本结构 周期表中有多少列？ 短周期是？长周期是？ 各周期含多少种元素？ 为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同? 每周期0族元素原子序数分别为？ 每周期IA族元素原子序数分别为？ 同周期IIA与IIIA原则序数差多少？ 周期序数与能层数关系？ 7行7周期 前三周期 后四周期 2 8 8 18 18 32 32 第一周期只有s能级无p能级 2 10 18 36 54 86 118 1 2 11 19 37 55 87 1 11 25 周期序数= 电子层数 = 能层数。 (1)周期 三、元素周期表再认识 周期表中有多少列？多少族？ 族序有什么规律? 第VIII族占那几列？ 哪族元素种类最多？ 各族元素是否有别名？ 各列的价层电子排布式是什么? 18列16族 (2)族 8 9 10 IIIB族 IA族:碱金属元素；VIIA族:卤素 零族：稀有气体 主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 0族：ns2np6(其中He为1s2)。 过渡元素(副族)：(n－1)d1～10ns1～2(除Pd、镧系和锕系) 各列的价层电子数各为多少? 同列元素价层电子数是否相等? 主族序数与价电子数、最高正化合价关系？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 4 5 6 7 8 相等 主族序数=最外层电子数=价电子数=最高正化合价（除O F） 2.分区: (1)按照最后一个电子排入的能级不同（除ds区）， 可把元素周期表划分成5个区: ns1～2 ns2np1～6 (He除外) (n－1)d1～9ns1-2 (Pd除外) 镧系 锕系 （n-2）f0~14 (n-1)d0~2ns2 (n-1)d10ns1~2 先填满了(n-1)d能级而后填充ns能级 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ds区的元素都是金属元素? 最外层电子数均不超过2，在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。 各区元素的特点   包括的元素 价层电子排布 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) 同周期元素随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱 d区 第ⅢB～ⅦB族、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 2.分区 (2)根据元素的金属性和非金属性 过渡元素 1.每一周期的非金属元素种类是？ 2.为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三角区内？ 8-周期序数(第一周期除外) 3.处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属。为什么？ 这是由元素的价电子结构和元素周期表中元素性质递变规律决定的，在元素周期表中，同周期的元素从左到右非金属性渐强，同主族元素从上到下非金属性渐弱，结果使元素周期表右上角的元素主要呈现非金属性。 处于非金属三角区边缘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 4.为什么副族元素又称为过渡元素？ 副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域 5.过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系? 写出它们的价层电子排布通式。 ⅢB～ⅦB的族序数=价电子数=最高正化合价; 第VⅧ族有3列元素，其族序数= 该族的第1列元素的价层电子数 第IB族、第ⅡB族的族序数=它们的最外层电子数。 通式：(n-1)d1-10ns1-2(除镧系和锕系) 6.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? 7.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。 Cr：3d54s1，Cu：3d104s1，不符合构造原理 Nb、Mo、Ru、Rh、 Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等 8s1 50 四、对角线规则 1.概念： 2. 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。 3.性质相似性 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(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 元素 Li Na Be Mg 沸点/℃ 1 341 881.4 2 467 1 100 ②锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，不生成过氧化物。 ③锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反应的进行。 ④锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。 ⑤锂和镁的碳酸盐均难溶于水，均不稳定,加热分解产生相应的氧化物LigO、MgO和CO2 ①锂与镁的沸点较为接近： (1)锂和镁的相似性 并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。 ①铍与铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且铍在浓硝酸中也发生钝化。 ②二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液： Al(OH)3+3HCl =AlCl3+3H2O，Al(OH)3+NaOH=NaAl(OH)4 Be(OH)2+2HCl=BeCl2+2H2O，Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O ③二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。 ④BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。 （2）铍和铝的相似性 ①自然界中B与Si均以化合物的形式存在。 ②B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应： 2B+2KOH+2H2O=2KBO2+3H2↑，Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑。 ③硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易水解。 ④硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。 ⑤硼酸与硅酸均为弱酸。 (3)硼和硅的相似性 课堂小结 本节检测 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 1、下列对元素周期表的认识正确的是( ) A、有9行7个周期 B、有16列16个族 C、有三个短周期四个长周期 D、非金属元素存在于主族与副族中 C 2、下列叙述中正确的是( ) A、除0族元素外，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 B、除短周期外，其他周期均有18种元素 C、副族元素中没有非金属元素 D、碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素 C 本节检测 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 3、外围电子排布为4d55s1的元素在周期表中的位置是( ) A、第四周期ⅠB族 B、第五周期ⅠB族 C、第四周期ⅥB族 D、第五周期ⅥB族 D 4、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。 1s22s22p63s23p63d64s2 (2)M原子的最外层电子数为多少？ 2 (3)M元素在周期表中的位置。 第四周期Ⅷ族 本节检测 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 5、仔细观察下图，回答下列问题： (1)B的原子结构示意图为________，B元素位于元素周期表的第_____周期______族。 二 ⅢA (3)根据周期律知识，硼酸酸性比碳酸____，理由是__________________。 (4)根据Mg在空气中的燃烧情况，Li在空气中燃烧生成的产物为_____________(用化学式表示)。 弱 硼的非金属性比碳弱 Li2O、Li3N (2)铍的最高价氧化物的水化物是______(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物，证明这一结论的有关离子方程式是___________________________________________ _______________________________________________________。 两性 Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2O Be(OH)2＋2OH－=BeO22-＋ 2H2O $$