第1章 第2节 第1课时 原子结构与元素周期表-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2五维课堂同步Word教案（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 课标要点 核心素养 1.进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系 2.知道最外层电子排布和价层电子层的含义 3.认识周期表中各区及元素周期表的规律 4.知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系 1.宏观辨识与微观探析：通过辨识原子结构及价层电子排布与元素在周期表中的位置之间的关系，形成“结构决定性质”的观念 2.证据推理与模型认知：通过原子价层电子排布特点与各区元素化学性质关系，建立运用模型解释现象的本质和规律 [知识梳理] [知识点一]　元素周期律、元素周期系和元素周期表　 1．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。 2．元素周期系：按其原子　核电荷数　递增排列的序列称为元素周期系。 3．元素周期表：呈现元素周期系的表格。 [注意]　元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。 [知识点二]　构造原理与元素周期表　 1．核外电子排布与周期的划分 (1)电子排布与周期划分的本质联系 周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种数 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)规律：①周期序数＝电子层数。②本周期包含的元素种数＝对应能级组所含原子轨道数的2倍＝对应能级组最多容纳的电子数。 2．核外电子排布与族的划分 (1)划分依据：取决于原子的价层电子数目和价层电子排布。 (2)特点：同族元素的价层电子数目和价层电子排布相同。 (3)规律 ①对主族元素，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(见下表)。价层电子数与族序数相同。 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价层电子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 [知识点三]　元素周期表的分区　 1．元素周期表的分区 按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区。除ds区外，区的名称来自按构造原理　最后填入电子　的能级符号。 2．各区价层电子排布特点 分区 价层电子排布 s区 　ns1～2　 p区 　ns2np1～6　(除He外) d区 (n－1)d1～9ns1～2(除钯外) ds区 (n－1)d10ns1～2 f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 [自我评价] 1．[判一判](对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)每个周期的价层电子排布都是从ns1开始，到ns2np6结束。(×) 提示：除第一周期外均为如此排布。 (2)各周期所含元素数目各不相同，且随着周期数增加逐渐增加。(×) 提示：各周期的元素数目分别为2、8、8、18、18、32、32。 (3)除零族外，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。(×) (4)碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素。(×) (5)价层电子数与最高化合价相等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。(√) (7)元素的价层电子数一定等于其所在的族序数。(×) 2．[想一想] (1)根据周期表分区的依据，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。则p区元素价层电子都是ns2np1～6吗？价层电子为ns1～2的元素一定都在s区吗？ 提示：都不是。p区He元素的价层电子为2s2，可作为这两个问题的特例。 (2)在元素周期表中非金属元素存在于哪个区？ 提示：非金属元素除H属于s区外，其他均属于p区。 (3)主族元素在哪个区？p区只包含主族元素吗？ 提示：主族元素在s区和p区；p区包含ⅢA～ⅦA族和0族。 　　　　核外电子排布与元素周期表的关系 [情境素材] 除了我们熟知的现行元素周期表，元素周期表还有许多其他形式，其中一种如下图所示： [思考探究] (1)元素周期表中周期和族的划分依据是什么？ 提示：元素周期表中周期的划分依据是元素原子的电子层数(周期序数＝电子层数)，而族的划分依据则是元素原子的价层电子数。 (2)主族元素的原子结构与元素在周期表中的位置有什么关系？ 提示：主族元素原子的电子层数即其周期序数，最外层电子数即其主族序数。 [核心突破] 1．周期、能级组和元素数目的对应关系 周期 周期中所含元素的数 对应能级组 对应能级组电子最大容量 一 2 1s 2 二 8 2s、2p 8 三 8 3s、3p 8 四 18 4s、3d、4p 18 五 18 5s、4d、5p 18 六 32 6s、4f、5d、6p 32 七 32 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。 (3)过渡元素(除镧系、锕系外，以第四周期为例) 周期表中列数 族序数 价层电子排布 3 ⅢB (n－1)d1ns2 4 ⅣB (n－1)d2ns2 5 ⅤB (n－1)d3ns2 6 ⅥB (n－1)d5ns1 7 ⅦB (n－1)d5ns2 8～10 Ⅷ (n－1)d6～8ns2 11 ⅠB (n－1)d10ns1 12 ⅡB (n－1)d10ns2 3.价层电子排布与元素的最高正价数 (1)当主族元素失去全部价层电子后，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)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)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(8)，只有Ru和Os可表现八价。 (4)ⅠB族可失去ns1电子和部分(n－1)d电子，所以ⅠB的族数<最高正价，ⅡB只失去ns2电子，ⅡB的族序数＝最高正价。 [典例示范] [典例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．该元素位于周期表中第五周期ⅢB族 B．该元素原子价层电子数为2个 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 [思维建模]　解析有关价层电子排布与元素周期表中位置问题的思维流程如下： (1)原子序数的确定：原子序数＝质子数＝核外电子数＝各能级上电子数之和。 (2)周期序数的确定：周期序数＝基态原子最高能层数。 (3)族的确定： ①主族元素：主族序数＝最外层电子数＝价层电子数； ②过渡元素：价层(n－1)d＋ns的电子数＝纵列数(镧系、锕系除外)。 [解析]　A　[该原子的价层电子排布式为4d15s2，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，与价层电子排布式为3d14s2的Sc元素同族，位于周期表第ⅢB族，所以该元素位于周期表中第五周期ⅢB族，故A正确；该原子的价层电子排布式为4d15s2，位于周期表第ⅢB族，所以该元素原子价层电子数为3个，故B错误；该元素位于周期表中第五周期ⅢB族，属于过渡元素，是副族，副族元素均为金属元素，故C错误；第N层的电子排布为4s24p64d1，有9个电子，故D错误。] (1)各周期所含元素的种数：相应能级组中各轨道中最多容纳的电子数之和； (2)原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数； (3)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。 [学以致用] 1．价层电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是(　　) A．第四周期第ⅤA族 B．第五周期第ⅢA族 C．第五周期第ⅠA族 D．第四周期第ⅢA族 解析：B　[由价层电子排布知，该元素是主族元素。因为最高能层的序数＝周期序数，价层电子数＝主族序数，所以该元素位于第五周期第ⅢA族。] 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．ⅤB族　　　　　 B．ⅡB族 C．Ⅷ族 D．ⅡA族 解析：D　[由题意推知，该元素的价层电子排布式为4s2。故该元素位于第四周期第ⅡA族。] 　　　　原子结构与元素周期表分区的关系 [情境素材] 元素周期表分区的简图如下所示： [思考探究] (1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素是什么元素？该元素原子的价层电子的电子云什么形状？ 提示：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，价层电子的电子云形状为球形。 (2)Fe元素处于周期表中的哪个区？Fe2＋、Fe3＋的电子排布式怎样书写？两种离子更稳定的是谁？为什么？ 提示：Fe位于d区，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轨道“半充满”，其稳定性强于Fe2＋。 (3)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？ 提示：该元素为Zn，位于ds区。 [核心突破] 各区元素的特点 分区 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) 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、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 [典例示范] [典例2]　下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是(　　) A．原子的价层电子排布为ns2np1～6的元素一定是主族元素 B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是ⅦA族元素 C．原子的价层电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于ⅢB～ⅦB族 D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素 [思维建模]　解析有关元素周期表分区问题的思维流程如下： (1)熟记元素周期表分区简图； (2)区的名称来自按照构造原理最后填充的能级的符号(除ds区外)。 [解析]　B　[0族元素价层电子排布也符合ns2np1～6，所以不一定是主族元素，故A错误；基态原子的p能级上有5个电子的元素价层电子排布为ns2np5的元素，一定位于ⅦA族，故B正确；原子的价层电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素为Ⅷ族元素，不是位于ⅢB～ⅦB族，故C错误；基态原子的N层上只有1个电子的元素，可能为K、Cr或Cu，K为主族元素，Cr、Cu为副族元素，故D错误。] [学以致用] 3．下列说法中正确的是(　　) 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ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素 D．s区均为金属元素 解析：C　[s区除H外均为金属元素，A、D错；He、Zn等虽最外层电子数为2，却不分布在s区元素，B错；周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素，C正确。] 4．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是(　　) X Y Z A.Y元素原子的价层电子排布式为4s24p4 B．Y元素在周期表的第三周期ⅥA族 C．X元素位于元素周期表的p区 D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3 解析：A　[Y元素原子的价层电子排布式为ns(n－1)np(n＋1)，由n－1＝2可得n＝3，Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4，则Y元素位于第三周期第ⅥA族，Z位于第四周期第ⅤA族，价层电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z最外层电子填充在p轨道上，故X、Y、Z均位于p区。] 根据原子结构特征判断元素在周期表中的位置 1．元素的分区及在元素周期表中的位置与元素原子的结构密不可分，下列说法中正确的是(　　) A．所有非金属元素都分布在p区 B．s区元素的最后一个电子进入p轨道 C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素 D．所有金属元素都是过渡元素 解析：C　[A.氢元素分布在s区 ，故A错误；B.s区元素的最后一个电子进入s轨道，故B错误；C.元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是过渡元素，都是金属元素，故C正确；D.主族元素也有金属元素，如钠、钾元素，故D错误。] 2．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 解析：A　[铜位于第四周期第ⅠB族，故A正确；N元素，氧元素的2p能级有四个电子，不是半充满，故B错误；最外层电子排布式为4s1，该元素不一定位于第ⅠA族，如铜的最外层电子排布式为4s1，但铜属于第ⅠB，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。] 3．按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，以下元素属于s区的是(　　) A．Fe　　B．Mg　　　C．Al　　　D．La 解析：B　[周期表在分区时，依据最后一个电子所进入的能级来分(ds区除外)，若最后一个电子进入s轨道则为s区。A项Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为d区；B项Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，为s区；C项Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1，为p区；D项La为镧系元素，属于f区。] 4．下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第三周期元素的是(　　) A．1s22s1 B．1s22s22p5 C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s23p64s1 解析：C　[元素所在的周期数与最高能层序数n有关，原子的核外电子的最高能层序数为n时，该元素属于第n周期。故第三周期元素的最高能层序数为3，故选C。] 5.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价层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，原子的价层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，原子的价层电子排布式为　________　。 (4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价层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，价层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，价层电子排布式为3d104s2；(4)该题中符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为； (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 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$