1.2.2 核外电子排布与元素周期表-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （鲁科版2019，京粤闽皖豫宁陕）

第2课时　核外电子排布与元素周期表 [核心素养发展目标]　1.了解元素周期表周期、族的划分及其与原子核外电子排布的关系。 2.了解元素周期表区的划分与原子核外电子排布的关系。 1．核外电子排布与周期的划分 (1)鲍林近似能级图与周期的关系 ①能量相近的原子轨道属于同一能级组。 ②不同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。 (2)价电子 ①定义：最外能级组中有可能参与化学反应的电子。 ②规律：元素原子的价电子不一定是最外层的电子。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。 ③为便于研究元素性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价电子排布，如基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。 (3)核外电子排布与周期的划分 ①一个能级组最多能容纳的电子数等于对应的周期包含的元素种数，元素周期表的7个周期分别对应7个能级组。 ②周期与电子层数n有关。最外层电子所在轨道处于第n电子层时，该原子所属元素通常属于第 n周期。 2．核外电子排布与族的划分 (1)将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中： 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 列数 1 2 13 14 15 16 17 价电子数 1 2 3 4 5 6 7 (2)以第4周期下列元素为例，填写下表： 元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn 族序数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB 价电子排布式 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d104s1 3d104s2 价电子数目 3 4 5 6 7 (3)依据上述表格，分析讨论族的划分与原子核外电子排布的关系 ①族的划分依据 族的划分主要取决于原子的价电子数目和价电子排布。一般来说，同族元素原子的价电子数目相同。 ②各族核外电子排布的特点 3．元素周期表的分区 1．正误判断 (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)各族元素的族序数均等于价电子数(　　) (3)V的价电子排布为3d34s2，最高化合价为＋5价(　　) (4)s区元素全都是金属元素，p区元素都是非金属元素(　　) (5)最外层电子排布为ns2的元素一定是ⅡA族元素(　　) (6)元素原子的价电子一定是最外层电子(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× 2．价电子排布式为5s25p1的元素，位于周期表中(　　) A．第4周期ⅤA族 B．第5周期ⅢA族 C．第5周期ⅠA族 D．第4周期ⅢA族 答案　B 解析　电子层数＝周期序数，价电子数＝主族元素的族序数，所以该元素位于第5周期ⅢA族。 3．某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价电子排布不可能是(　　) A．3p64s1 B．4s1 C．3d54s1 D．3d104s1 答案　A 解析　基态原子4s轨道上有1个电子，若该元素位于s区，则其基态原子价电子排布式为4s1；若该元素位于d区，则其基态原子价电子排布式为3d54s1；若该元素位于ds区，则其基态原子价电子排布式为3d104s1；在p区不存在4s轨道上有1个电子的原子，故A符合题意。 4．(2023·浙江宁波月考)下列说法不正确的是(　　) A．Xe元素所在族的基态原子的价电子排布式均为(n－1)d10ns2np6 B．在元素周期表中，s区(氢元素除外)、d区和ds区的元素都是金属元素 C．基态Ag原子的价电子排布为4d105s1，由此可判断Ag在第5周期ⅠB族，处于ds区 D．某元素基态原子的价电子排布式为4f75d16s2，该元素位于第6周期ⅢB族 答案　A 解析　Xe是稀有气体元素，同一族的基态He原子的核外电子排布式为1s2，A错误；Ag的价电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第5周期ⅠB族，价电子占据的轨道是d、s轨道，所以属于ds区，C正确；由基态原子的价电子排布式为4f75d16s2，判断此元素属于镧系元素，位于周期表中第6周期ⅢB族，D正确。 5.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5个区，如图所示。请回答下列问题： (1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其基态原子的价电子的电子云图为________形。 (2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其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，其基态原子的价电子排布式为________。 (4)在p区中，第2周期ⅤA族元素原子的价电子的轨道表示式为________。 (5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在______区。 答案　(1)球　(2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6、Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5　Fe3＋　(3)3d104s2 (4)　(5)f 解析　(1)s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价电子的电子云图为球形。 (2)d区为ⅢB～ⅦB族(不包括镧系、锕系)、Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为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能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2＋。 (3)符合条件的元素为Zn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。 (4)符合题意的元素为N，其价电子的轨道表示式为。 (5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。 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 题组一　核外电子排布与元素周期表 1．关于元素周期表，下列说法不正确的是(　　) A．第114号元素是位于p区的金属元素，价电子数为4 B．第117号元素基态原子的未成对电子数为1，位于p轨道上 C．基态原子中未成对电子数最多的元素位于元素周期表的ⅥB族 D．按照现有构造原理，理论上第八周期应有50种元素 答案　C 解析　根据每周期元素的种数，可知每周期最后一种稀有气体元素的原子序数分别是2、10、18、36、54、86、118，第114号元素在118号的左边，根据元素周期表中周期和族的划分，可知114号元素位于第7周期ⅣA族，是位于p区的金属元素，价电子数为4，故A正确；第117号元素基态原子的价电子排布式为7s27p5，未成对电子数为1，位于p轨道上，故B正确；基态原子中，ⅥB族元素中未成对电子数最多为6,96号元素的价电子排布为5f76d17s2，未成对电子数为8，位于元素周期表的ⅢB族，故C错误。 2．(2022·河南开封高二月考)具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一族的是(　　) A．3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子 B．3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子 C．最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为(n＋1)s2的原子 D．最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为(n＋1)s2(n＋1)p6的原子 答案　B 解析　A项，前者为Si或S，后者为Ge或Se，不一定属于同一主族；B项，前者为Si，后者为Ge，属于同一主族；C项，当n＝3时，最外层电子排布式为3s2的为Mg，最外层电子排布式为4s2的可能为Ca、Zn或Ti等，不一定属于同一族；D项，所述两者的最外层电子排布式不同，一般不属于同一族，只有当n＝1时，两种原子分别为He和Ne，二者都属于0族。 3．下列关于元素周期表和元素周期律的说法正确的是(　　) A．主族元素最后一个电子都填在p能级上，价电子排布通式为ns2np1～5 B．基态Ag的价电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第5周期ⅠB族，处于d区 C．金属元素都在副族 D．元素性质随核电荷数递增发生周期性的递变是因为元素的原子核外电子的排布发生周期性的变化 答案　D 解析　主族元素原子的最外层电子排布为ns1～2或ns2np1～5，因此主族元素的原子核外电子最后填入的能级是s能级或p能级，故A错误；Ag属于ds区，故B错误。 4．元素周期表中铅元素的数据如图，下列说法中正确的是(　　) A．Pb原子最外层有4个能量相同的电子 B．基态Pb原子的最外层没有未成对电子 C．Pb元素位于第6周期Ⅳ族 D．Pb元素的相对原子质量是207.2 答案　D 解析　6s能量比6p能量低，Pb原子最外层中6s的2个电子与6p的2个电子能量不同，故A错误；基态Pb原子的最外层6p轨道有2个电子，都是未成对电子，故B错误；Pb原子最外层电子排布为6s26p2，该元素位于第6周期ⅣA族，故C错误；由图可知，Pb元素的相对原子质量是207.2，故D正确。 5．某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d74s2，它在元素周期表中的位置是(　　) A．第3周期ⅡB族 B．第4周期ⅡB族 C．第4周期ⅦB族 D．第4周期Ⅷ族 答案　D 解析　由[Ar]3d74s2可知该元素位于第4周期，又由价电子数为9知其位于Ⅷ族。 题组二　元素周期表的分区 6．(2023·长沙高二期中)已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在元素周期表中的位置及分区分别是(　　) A．第3周期Ⅷ族；p区 B．第3周期ⅤB族；ds区 C．第4周期Ⅷ族；d区 D．第4周期Ⅴ族；f区 答案　C 解析　某＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其原子核外电子数为23＋3＝26，为Fe元素，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，处于周期表中第4周期Ⅷ族，位于元素周期表的d区。 7．下列元素属于d区的是(　　) A．As B．Mg C．Zn D．Fe 答案　D 解析　As属于p区，Mg属于s区，Zn属于ds区，Fe属于d区。 8．下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价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4周期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ⅠA族 D．最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能是ⅢA族或ⅢB族 答案　A 解析　氧元素的2p能级有4个电子，不是半充满，故B错误；最外层电子排布式为4s1，该元素不一定位于ⅠA族，如铜的最外层电子排布式为4s1，但铜属于ⅠB族，故C错误；最外层电子排布式为ns2np1，该元素位于ⅢA族，故D错误。 9．(2022·北京西城区高二统考)下列说法正确的是(　　) A．2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 B．所有非金属元素都分布在p区 C．最外层电子数为2的元素都分布在s区 D．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素 答案　D 解析　相同能级的原子轨道数目相同，A错误；除氢元素处于s区，其他非金属元素都处于p区，B错误；ⅡB族最外层电子数为2，也可能在ds区，C错误；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素，称为过渡元素，全部为金属，D正确。 10．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有3个价电子的原子　③最外层有3个未成对电子的原子　④价电子有3个未成对电子的原子 A．②③ B．①④ C．②④ D．①③ 答案　D 解析　最外层有3个电子的原子的价电子排布式为ns2np1，一定属于p区元素；有3个价电子的原子的价电子排布式可能为属于p区元素的ns2np1，也可能为属于d区元素的(n－1)d1ns2；最外层有3个未成对电子的原子的价电子排布式为ns2np3，一定属于p区元素；价电子有3个未成对电子的原子的价电子排布式可能为p区元素的ns2np3，也可能为属于d区元素的(n－1)d3ns2或(n－1)d7ns2。则一定属于p区元素的是①③。 11．前四周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W与Y是相邻周期的同主族元素，Y的单质可用于制作光感电池。基态X原子的2p轨道上有2个未成对电子，Z原子的电子总数是其3d能级电子数的5倍。下列说法正确的是(　　) A．W与Z都能和X形成多种二元化合物 B．简单氢化物稳定性：X>Y>W C．基态X核外电子的轨道表示式为 D．Z属于元素周期表中ds区元素 答案　A 解析　由题给信息推知Y为Si元素，W为C元素，基态X原子的2p轨道上有2个未成对电子，则X为O元素，Z原子的电子总数是其3d能级电子数的5倍，则Z为Mn元素，以此解答。W(C)与Z(Mn)都能和X(O)形成多种二元化合物，如CO、CO2、MnO2、Mn2O7等，故A正确；非金属性越强，简单氢化物越稳定，X(H2O)>W(CH4)>Y(SiH4)，故B错误；基态X(O)的电子排布式为1s22s22p4，p轨道上有4个电子，故C错误；Z属于元素周期表中d区元素，故D错误。 12．(2022·浙江金华第一中学高二期中)已知某基态原子(X)的某电子层的电子排布为ns2np6nd5，下列说法错误的是(　　) A．X必为d区元素 B．若n＝3，则Z为24或25 C．若n＝4，则X必为第5周期的过渡元素 D．若X 是第4周期元素，则具有ns2np6nd5排布的原子仅有2种 答案　D 解析　根据X的电子排布式可知，X必为d区元素，故A正确；若n＝3，基态X原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d54s2，则Z为24或25，故B正确；若n＝4，该原子有5个电子层，处于第5周期，故C正确；若X是第4周期元素，则具有ns2np6nd5排布的元素有Cr、Mn，但可能存在同位素，因此原子不止2种，故D错误。 13．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是(　　) X Y Z A.Y元素基态原子的价电子排布式为4s24p4 B．Y元素在元素周期表的第3周期ⅥA族 C．X元素所在周期中所含非金属元素最多 D．Z元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3 答案　A 解析　因为Y元素基态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元素基态原子的价电子排布式为3s23p4，A项错误；Y为S元素，X为F元素，第2周期所含非金属元素最多，C项正确；Z为As元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。 14．某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4，下列说法不正确的是(　　) A．该元素原子有4个电子层，8个能级 B．该元素原子核外电子有34种空间运动状态 C．该元素位于元素周期表第4周期ⅥA族 D．该元素原子有2个自旋状态相同的未成对电子 答案　B 解析　由核外电子排布式知，该元素原子有4个电子层，有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p 8个能级，故A正确；该元素有34个电子，占据18个轨道，有18种空间运动状态，故B错误；由核外电子排布式知，该元素位于元素周期表第4周期ⅥA族，故C正确；由核外电子排布式知，该元素4p轨道上有4个电子，有2个自旋状态相同的未成对电子，故D正确。 15．有A、B、C、D、E五种元素。其中A为第4周期主族元素，与D可形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物；B为第4周期过渡金属元素，最高化合价为＋7价；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价；D原子的价电子排布为nsnnpn＋2，E元素的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子。 (1)写出下面三种元素的元素符号： A__________、B__________、C__________。 (2)写出D2－的电子排布式：________________________________________。 基态E原子的电子排布式：______________________________________________。 (3)B位于__________族，C位于__________族。 答案　(1)K　Mn　Br　(2)1s22s22p6　1s22s22p63s23p1　(3)ⅦB　ⅦA 解析　由B为第4周期过渡金属元素，最高化合价为＋7价可推出B是锰元素；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价，则C是溴元素；D原子的价电子排布为nsnnpn＋2，则D是氧元素；A与D可形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物，且为第4周期主族元素，则A是钾元素。E元素的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，该元素应为Al。 16．现有五种前四周期元素，结构信息如表所示，回答下列问题。 元素 结构信息 A 基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子 B M层电子数比L层电子数少两个 C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子 D 基态原子的价电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为＋7 E 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子 (1)A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序为______________(用最高价氧化物对应的水化物的化学式表示)。 (2)基态D原子的简化核外电子排布式为______________。 (3)写出基态B原子价电子的轨道表示式：______________。 (4)E位于元素周期表的______________区，基态原子填有电子的轨道数为______________。 答案　(1)HClO4>H2SO4>H3PO4 (2)[Ar]3d54s2 (3) (4)ds　15 解析　A的基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子，A为P；B原子的M层电子数比L层电子数少两个，B为S；C的基态原子核外有17个不同运动状态的电子，C为Cl；D的基态原子的价电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为＋7，则价电子排布为3d54s2，D为Mn；E的基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，E的价电子排布为3d104s1，E为Cu。 (1)由以上分析知，A为P，B为S，C为Cl。A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4。(2)D为锰元素，其在元素周期表中的位置为第4周期ⅦB族，其基态原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d54s2。(4)E为铜元素，位于元素周期表的ds区，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，填有电子的轨道数为15。 学科网（北京）股份有限公司 $$