1.2.1 原子结构与元素的性质 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 原子结构与元素的性质 第一章 原子结构与性质 第一课时 原子结构与元素周期表 学习目标 1.通过对元素周期表发展史的了解,认识科学家对元素周期表经历的探索过程,培养科学态度与社会责任的核心素养。 2.认识元素周期表的基本结构，了解元素周期律、元素周期系与元素周期表之间的关系。 3.能从原子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，促进对“位置”与“结构” 关系的理解。 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，并从最轻的元素氢开始进行编号，称为原子序数。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证明原子序数即原子核电荷数。随后元素周期律表述为元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。 原子序数＝核电荷数＝质子数 一、原子结构与元素周期表 门捷列夫 莫塞莱 1.元素周期律： 元素的性质随原子的核电荷数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律。 2.元素周期系： 元素按其原子核电荷数递增排列的序列称元素周期系。 一、元素周期律、元素周期系和元素周期表 呈现元素周期系的表格 3.元素周期表 三张有重要历史意义的周期表 元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。 特征： 从第四周期开始每个周期截成两段，第1-7族分主副族，第八族称为过渡元素。 （1）门捷列夫周期表： 短式周期表 4.三张有重要历史意义的周期表 特征： 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 （2）维尔纳的特长式周期表： （3）玻尔元素周期表： 特征： ①用方框框起21-28、39-46等元素，原因是玻尔已经用原子结构来解释周期系了，这些原子新增加的电子是填入内层轨道的。 ②玻尔周期表中用直线连接前后周期相关元素(同族元素)，原因是它们的价电子数相等。 温故知新 7周期 短周期：3个（第1、2、3周期） 16族 元素周期表 （7个横行） （18个纵列） 7主 (ⅠA ～ ⅦA 族) 长周期：4个（第4、5、6、7周期） 8副 (ⅠB～ⅦB族) 0族 VIII族（3列） 元素位置 原子结构或原子序数 周期序数＝电子层数 主族序数＝最外层电子数 结合构造原理，请同学们写出1~36号元素的基态原子的价层电子排布式。 二、构造原理与元素周期表 1s1 2s1 3s1 4s1 1s2 2s2 3s2 4s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 2s2 2p1 2s2 2p2 2s2 2p3 2s2 2p4 2s2 2p5 3s2 3p1 3s2 3p2 3s2 3p3 3s2 3p4 3s2 3p5 4s2 4p1 4s2 4p2 4s2 4p3 4s2 4p4 4s2 4p5 3d1 4s2 3d2 4s2 3d3 4s2 3d5 4s1 3d5 4s2 3d6 4s2 3d7 4s2 3d8 4s2 3d10 4s1 3d10 4s2 第一周期：从 开始，以 结束 1s1 1s2 其余各周期：从 能级开始，以 能级结束 ns np （n=周期序数=电子层数） （1）最外层电子规律 1.探究原子核外电子排布与周期的关系 二、构造原理与元素周期表 1.探究原子核外电子排布与周期的关系 周期 序数 电子 层数 价层电子 填入的能级 电子数 元素 种数 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 1s 2s→2p 3s → 3p 4s → 3d → 4p 5s → 4d → 5p 6s → 4f → 5d → 6p 7s → 5f → 6d → 7p 2 8 8 18 18 32 32 2 8 8 18 18 32 32 二、构造原理与元素周期表 （2）. 周期与能级组、原子轨道的对应关系 构造原理得出的核外电子排布解释元素周期系的基本结构 能级组之间能量相差较大， 能级组之内能量相差很小 能级组 能量相近的能级合并成一组 共七个能级组，也就形成了7个周期 。 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p 周期 元素数 一 二 三 四 五 六 七 2 8 8 18 18 32 32 （2）周期与能级组、原子轨道的对应关系 二、构造原理与元素周期表 1.探究原子核外电子排布与周期的关系 主族元素 主族元素 0族元素 过渡元素 2.探究原子核外电子排布与族的关系 二、构造原理与元素周期表 （1）.主族元素和副族元素的价层电子排布： 列数 1 2 13 14 15 16 17 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价层电子 排布式 ____ ____ ____ ____ _______ ______ ________ 价层电子数 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ 结论：同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价层电子全部排布在ns或 ns 、np轨道上。价层电子数与族序数相同。 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 2 4 5 6 7 3 1 主族元素的价层电子排布式、价层电子数 主族价电子排布：ns1~2或ns2np1~5 15 副族元素的价层电子排布式、价层电子数(以第四周期为例)： 列数 3 4 5 6 7 11 12 副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn 族序数 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ 价层电子 排布式 _____ _____ _____ _____ _____ ______ ______ 价层 电子数 ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ 结论：副族元素同一纵列原子的价层电子排布基本相同，价层电子排布为(n－1)d1～10ns1～2。第ⅢB～ⅦB族的价层电子数与族序数相同，ⅠB-ⅡB： 族序数 = 最外层电子数；第Ⅷ族族序数=该族第1列元素的价层电子数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB 3d104s1 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d24s2 3d14s2 3d104s2 3 4 7 5 6 11 12 16 预测第120号元素基态原子的最外层电子排布式 120号元素的位置：第八周期第ⅡA族 主族族序数=价层电子数 120号元素最外层电子排布式:8s2 【思考与讨论3】 3.探究原子核外电子排布与分区的关系 二、构造原理与元素周期表 s区 ns1~2 p区 ns2np1~6 d区 ds区 (n-1)d10ns1~2 f区 (n-2)f0~14(n-2)d0~2ns2 f区 以最后填入的电子的能级符号作为该区的符号。 （1）s区: 包括ⅠA、ⅡA族元素，价电子排布式为ns1~2，除氢元素外均属于活泼金属元素。   （2）p区: 包括ⅢA~ⅦA族以及0族元素，价电子排布式为ns2np1~6(除He外)，最后一个电子填在np能级上，为非金属元素和少数金属元素，最外层电子参与反应。 二、构造原理与元素周期表 3.探究原子核外电子排布与分区的关系 19 （3）d区:金属元素 包括ⅢB~Ⅷ族元素(除镧系、锕系外)，价电子排布式为(n-1)d1~9ns1~2(钯除外)，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成，金属元素 （4）ds区: 包括ⅠB、ⅡB族元素，价电子排布式为(n-1)d10ns1~2。由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成，金属元素 （5）f区: 包括镧系和锕系元素，价电子排布式为(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2。   20 课本p21再探元素周期表 讨论（2）：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区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1~9ns1-2，ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1-2，它们的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。 为什么非金属元素主要分布在P区的右上角？ P区大部分元素最外层电子数大于4，原子半径越小（位于右上方），得电子能力强。 21 再探元素周期表 讨论（3）：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。 电负性 如何判断其性质更接近金属还是非金属呢？ 22 再探元素周期表 讨论(4)：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）。 此外，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子排布均不符合构造原理。 23 再探元素周期表 讨论(5)：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。 119号元素的基态原子最外层电子排布式为8s1 第八周期应有50种元素 8s→5g→6f→7d→8p 2 + 18 +14 + 10 + 6=50 24 思考与讨论 (1)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元素在周期表中的位置有何关系? 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。 (2)某元素位于周期表中第四周期ⅤA族,你能否据此写出该元素的价电子排布式和电子排布式? 提示:该元素的价电子排布式为4s24p3;电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。 (3)原子序数1~36的某元素基态原子的最外层电子排布式为ns2,该元素可能属于哪一族? 提示:0族(He)、ⅡA族、ⅡB族、ⅢB族、ⅣB族、ⅤB族、ⅦB族、Ⅷ族。 知识拓展.对角线规则 【思考与讨论】 某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的。 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 处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。 b.在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。 元素 Li Na Be Mg 沸点/℃ 1 341 881.4 2 467 1 100 （1）锂和镁的相似性 a.锂与镁的沸点较为接近： b.氧化物和氢氧化物都具有两性： 既能溶于强酸又能溶于强碱溶液 Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O， Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O， Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O （2）铍和铝的相似性 c.BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。 a.二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高 （3）硼和硅的相似性 a.自然界中B与Si均以化合物的形式存在。 b.B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↑ c.B和Si的含氧酸都是弱酸 性质 位置 结构 小结 构造原理与元素周期表 周期序数=基态原子的能层数 ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数 ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数 Ⅰ A-ⅦA：族序数 = 价层电子数 族序数 1、下列各元素是主族元素还是副族元素？位于周期表的第几周期和哪个族？属于哪个区？ （课本29页第9题） （1）1s22s22p63s23p5 （2）[Kr]4d105s25p2 （3）[Ar]3d34s2 （4）[Ar]3d104s1 （5）[Ar]4s1 主族 主族 副族 主族 副族 第三周期第ⅦA族 p区 第五周期第ⅣA族 p区 第四周期第ⅤB族 d区 第四周期第ⅠB族 ds区 第四周期第ⅠA族 s区 评价任务 2. 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 C 【小结】 原子结构与元素周期表 元素周期表、元素周期系、元素周期律 构造原理与元素周期表 对角线规则 原子序数 元素性质随着__________递增发生周期性的重复 元素按原子__________递增排列的序列 核电荷数 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。 周期序数=基态原子的能层数 某些主族元素与其右下方的主族元素 有些性质是相似的。 ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数 ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数 Ⅰ A-ⅦA：族序数 = 价层电子数 族序数 4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO $$