1.2.1原子结构与元素周期表 “学为中心“课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版选择性必修2

人教版选择性必修2 网 科 学 第二节 原子结构与元素的性质 （第一课时） 第一章 原子结构与性质 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.通过对构造原理与元素周期表分区关系的分析,了解元素周期表是微观上原子核外电子排布的宏观表达方式,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。 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.能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。 1、（2021·广东）汞的原子序数为80,位于元素周期表第______周期第ⅡB族。 高考链接 1.原子核外电子排布遵循 ，电子从低能级向高能级进行填充。 知识回顾 2. 元素种类 3.元素周期表中有 列，分为 个族，主族有 个，副族有________个，一个0族和一个 族。 4 作品 元素周期表的发展 5 维尔纳的特长式周期表 元素周期表的发展 配位化学鼻祖 玻尔元素周期表 元素周期表的发展 原子结构与 元素周期表 元素周期律 元素周期系 元素周期表 构造原理与 元素周期表 原子结构与 元素周期表 元素周期律 元素周期系 元素周期表 构造原理与 元素周期表 一、元素周期律、元素周期系和元素周期表（阅读课本P18）1、元素周期律:元素性质随着___________的递增发生_______________。2、元素周期系:元素按其__________________递增排列的序列。3、元素周期表:呈现___________的表格。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 二、构造原理与元素周期表 1、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,具体如下: 周期 对应能级组 对应能级组电子最大容量 周期中所含元素的数目 一 1s ____ ____ 二 2s→2p ____ ____ 三 3s→3p ____ ____ 四 4s→3d→4p ____ ____ 五 5s→4d→5p ____ ____ 六 6s→4f→5d→6p ____ ____ 七 7s→5f→6d→7p ____ ____ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2．构造原理与元素周期表 图1-17　左侧对齐的周期表（一周期一行） 　　1950年国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）推荐了一张元素周期表，书末的元素周期表就是参照其新版制作的。请问：怎样将上图变成书末的元素周期表？ 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： 思考与讨论： p f d s s p s d p f s d p d s p p s 变变变 s 12 2、元素周期表(1)价层电子排布与族的划分。①主族元素原子的价层电子排布式、价层电子数。 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： 主族元素原子的价层电子数=______________=_______________=______________。 主族序数 最外层电子数 最高正化合价 (O、F除外，因其非金属性很强) 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 结论: 1、第ⅢB-第ⅦB族可失去全部的价层电子，其价层电子数=____________=_____________。 2、第ⅠB族可失去ns1电子和部分次外层d电子，其最高正化合价_____族序数，第ⅡB族只失去ns2电子，,其最高正化合价_____族序数。 3、第Ⅷ族可失去ns2电子和部分次外层d电子，其最高正化合价_____族序数，而价层电子数______列序数。 族序数 最高正化合价 ＞ = ＜ = 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3、元素周期表的分区 ①按电子排布分区 ns1~2 ns2np1~6 (He除外) (n-1)d1~9ns1~2 (Pd除外) (n-1)d10ns1~2 (n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2 即时练习 练习1、 第三周期ⅦA族 第五周期ⅣA族 第四周期ⅤB族 第四周期ⅠB族 第四周期ⅠA族 　　再探究元素周期表 【讨论】 　　（1）按照核外电子排布，可把元素 周期表划分成5个区，如图1-19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ds区的元素都是金属元素？ 图1-19　元素周期表分区的简图 　　s区有2列，d区有8列，p区有6列。s区元素的价层电子排布通式为ns1～2，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，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。 　【讨论】 　　（2）为什么副族元素又称为过渡元素？ 副族元素介于s区元素（主要是金属元素）和p区元素（主要是非金属元素）之间，处于由金属元素向非金属元素过渡的区域，因此副族元素又称为过渡元素。 （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。（在后续电负性学习之后，我们会有更深的理解。） 　　（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等的基态原子电子均不符合构造原理。 （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为8s1。第八周期应有50种元素。 练习 2.关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是 A.元素周期表的s区全部是金属元素 B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素 C.过渡元素包括d区和ds区的元素 D.p区元素都是非金属元素 √ 3.(2019·山东济宁高二期末)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.元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素 C.ns电子的能量不一定高于(n－1)p 电子的能量 D.电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了洪特规则 √ 4.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：由题意推知，该元素的外围电子排布为4s2，故该元素位于第四周期ⅡA族。 √ 5.某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在 A.s区 B.p区 C.d区 D.f区 √ 解析　元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入f能级，所以该元素为f区元素。 6、某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系，完成下列各题： （1）该元素处于元素周期表的第________周期，该周期的元素种数是________。 （2）该元素处于元素周期表的第________族，该族的非金属元素种数是________。 （3）试推测该元素处于元素周期表的________区，该区包含族的种类是___________________。 四 18 ⅢA 1 p ⅢA～ⅦA 族、0 族 7.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，其原子的价电子的电子云形状为______。 球形 (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______。 Fe2＋:1s22s22p63s2 3p63d6、Fe3＋:1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋ (3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为________。 3d104s2 (3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为________。 3d104s2 (4)在p区中，第二周期第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____区中。 f 根据原子结构特征判断元素在周期表中的位置 3.元素的对角线规则 (1)在元素周期表中，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(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”。 (2)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。 实例分析： ①锂和镁的相似性 a.锂与镁的沸点较为接近： b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，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 c.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。 d.锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。 e.锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。 f.在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。 ②铍和铝的相似性 a.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。 b.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： ； 。 c.二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。 d.BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。 Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O 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.硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易水解。 d.硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。 课堂小结 (1)定义: 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。 （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。 对角线规则 锂与钠虽属同一主族，但锂与钠的性质相差较远，而锂的化学性质与镁更相似。 如: 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。 (3)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具相似性： 实例分析： 锂与镁的相似性 对角线规则 实例分析： 铍和铝的相似性 a.二者的单质、氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液： b. 二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。 d. BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。 c. 常温下，铍在浓硝酸中也发生钝化。 (3)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具相似性： 对角线规则 8.下列物质性质相似与“对角线”规则无关的是( ) A．Al(OH)3能与NaOH反应，Be(OH)2也能与NaOH反应 B．MgCO3微溶于水，Li2CO3也微溶于水 C．单质硼的熔点高，晶体硅的熔点也高 D．氯气能与水反应，氟气也能与水反应 9.元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是( ) A．Li2CO3受热分解生成Li2O和CO2 B．氧化铍的化学式为Be2O3 C．Be(OH)2既能溶于强酸又能溶于强碱溶液 D．类似硅酸钠溶液显碱性一样，硼酸钠溶液显碱性 D B 原子核电荷数 元素周期系 原子序数 周期性的重复 2 2 8 8 8 8 18 18 18 18 32 32 32 32 ns2 2 ns2np1 3 ns2np2 4 ns2np3 5 ns2np4 6 ns2np5 7 ns1 1 3d14s2 3 ⅣB 3d24s2 4 ⅤB 3d34s2 5 ⅥB 3d54s1 ②副族元素原子的价层电子排布式、价层电子数(以第四周期为例)。 副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 族序数 价层电子排布式 价层电子数 副族元素 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 族序数 价层电子排布式 价层电子数 — — 6 3d54s2 ⅦB 7 Ⅷ Ⅷ Ⅷ ⅠB ⅡB 3d64s2 3d104s1 ⅢB 3d74s2 3d84s2 3d104s2 10 8 9 2．指出下列元素位于周期表中第几周期？第几族？ (1)1s22s22p63s23p5 (2)[Kr]4d105s25p2 (3)[Ar]3d34s2 (4)[Ar]3d104s1 (5)[Ar]4s1 4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO $$