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选择性必修2

该高中化学课件聚焦原子结构与元素周期表关系，涵盖周期、族、分区及价电子排布等核心知识。通过“温故知新”回顾周期表结构，以“构造原理与周期表关系”设问衔接旧知，搭建学习支架。 其亮点在于融合周期表发展史培养科学思维，借价电子排布练习、分区判断实例落实科学探究，“思考与讨论”“评价任务”助学生构建结构决定性质的化学观念，为教师提供系统资源与分层练习，提升教学效率。

组织建设 第二节　原子结构与元素性质 （第1课时 原子结构与元素周期表） 第一章 原子结构与性质 1．元素周期律 元素的性质随元素原子序数递增发生周期性的重复 呈现元素周期系的表格 2．元素周期系 元素按其原子核电荷数递增排列的序列 3．元素周期表 元素周期系只有一个，元素周期表多种多样 一、元素周期律、元素周期系和元素周期表 1905年，配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表，如图1-15所示。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、绷系和钢系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时铜系和钢系的概念尚未形成，不知道它们有多少种元素。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、第七周期因锎系和钢系元素种类未知而未定。现今的元素周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如维尔纳周期表中 Be 、 Mg 的位置与现今周期表不同。 ②维尔纳—特长式周期表 1922年，玻尔获诺贝尔奖时做了题为“原子结构”( The Structure of the Atom ）的报告，其中有一张周期表，如图1-16所示。它是1895年汤姆孙周期表的改进版。在玻尔所作的改进中，特别重要之处是把21~28、39~46等元素用方框框起。这是因为玻尔用原子结构来解释周期系了，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。玻尔已经得知镧( La )后14种元素基态原子有4f电子，也用方框框起，而且第六周期为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。 ③波尔元素周期表 构造原理与元素周期表之间存在什么关系呢？ 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） 7副 (ⅠB～ⅦB族) 0族 VIII族（3列） 二、构造原理与元素周期表 第一能级组 第二能级组 第三能级组 第四能级组 第五能级组 第六能级组 第七能级组 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p ⅠA 0 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 写出1～36号元素的基态原子的价电子排布式 ⅠA 0 1s1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 1s2 2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 2s22p5 2s22p6 3s1 3s2 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5 3s23p6 4s1 4s2 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 4s24p1 4s24p2 4s24p3 3s23p4 4s24p5 4s24p6 写出1～36号元素的基态原子的价电子排布式 二、构造原理与元素周期表 周期 价电子排布 能级组各原子轨道 能级组原子轨道所容纳电子数 周期中所含 元素种类 ⅠA 0 一 1s1 1s2 二 2s1 2s22p6 三 3s1 3s23p6 四 4s1 4s24p6 五 5s1 5s25p6 六 6s1 6s26p6 七 7s1 7s27p6 1．核外电子排布与周期的关系（填表） 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 【发现】 通过该表你发现核外电子排布 与周期的哪些关系？ 规律①每一周期对应一个能级组，第一周期从1s1开始，以1s2结束；其余各周期总是从ns能级开始，以np能级结束。 ②周期序数＝能级组中最大能层序数。③本周期包含的元素种数＝对应能级组最多容纳的电子数 若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横行，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可以制作出1950年化学联合会推荐的元素周期表。 如何变成书末的元素周期表？ p f d s s p s d p f s d p d s p p s s 【思考与讨论】 二、构造原理与元素周期表 二、构造原理与元素周期表 7个主族 7个副族 Ⅷ族 占三列 0族 二、构造原理与元素周期表 主族元素 主族元素 0族元素 过渡元素 2．核外电子排布与族的关系 二、构造原理与元素周期表 2．核外电子排布与族的关系 【思考】元素周期表共有多少个列？ 各列的价层电子数各为多少？ 同列元素的价层电子数是否相等？ 元素周期表分为哪些族？族序有何规律？ 元素周期表共有18个纵列。 从左到右，第1-12列中，除第3列中的镧系和锕系以外，其他的价层电子数都等于列数； 第13-18列中，除第18列中的氦以位，其他的价层电子数都等于列数减10。 除氦、镧系、锕系以外，同列元素价层电子数相等。 共16个族，从左到右依次为：ⅠA、ⅡA、ⅢB ～ⅦB、Ⅷ、ⅠB 、ⅡB、ⅢA ～ⅦA、0族。 二、构造原理与元素周期表 ①主族元素 主族序数=价层电子数 价电子排布：ns1~2或ns2np1~5 ②0族元素 价电子排布：1s2或ns2np6 二、构造原理与元素周期表 ③副族元素、第Ⅷ族（以第四周期为例观察） 族 价层电子排布通式 Ⅰ B Ⅱ B Ⅲ B Ⅳ B Ⅴ B Ⅵ B Ⅶ B Ⅷ (n－1)d1ns2 (n－1)d2ns2 (n－1)d3ns2 (n－1)d5ns1 (n－1)d5ns2 (n－1)d6～8ns2 (n－1)d10ns1 (n－1)d10ns2 ⅢB-ⅦB： 价层电子数= 副族序数 第Ⅷ族族序数=该族第1列元素的价层电子数 ⅠB-ⅡB： 族序数 = 最外层电子数 二、构造原理与元素周期表 2．核外电子排布与族的关系 (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相同，这是同族元素性质相似的基础。 (0族元素中He的价层电子数与其他稀有气体元素的不同) ⅢB-ⅦB族： 族序数 = 价层电子数 ⅠB-ⅡB族： 族序数 = 最外层电子数 Ⅰ A-ⅦA族： 族序数 = 价层电子数＝原子的最外层电子数 第Ⅷ族： 族序数=该族第1列元素的价层电子数 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 二、构造原理与元素周期表 3、元素周期表的分区（根据元素金属性与非金属性） 金属元素和非金属元素的分界线为沿 B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。 【思考与讨论P21】 1、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？ 2、为什么副族元素又称为过渡元素？ 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？ 副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，又把副族元素称为过渡元素。 右上角三角区元素原子最外层电子数≥4，所以为非金属元素 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，因此，这些元素常被称之为半金属或准金属。 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 按构造原理以最后填入的电子的能级符号作为该区的符号。 3、元素周期表的分区（根据核外电子排布) ds区： 由于第11列铜、银、金按构造原理进行电子排布时，电子排布式中最后两个能级的电子排布应该为(n-1)d9ns2，而事实上却是(n-1)d10ns1，可理解为先填满了(n-1)d能级而后填ns能级，故称为ds区。 【思考与讨论P21】 （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等的基态原子电子均不符合构造原理。 讨论： 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 (Pd除外) 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。 分区 元素分布 s区 第ⅠA族、第ⅡA族 p区 第ⅢA族~ⅦA族、0族 d区 第ⅢB族~ ⅦB族、第Ⅷ族 ds区 第ⅠB族、第ⅡB族 f区 镧系、锕系 s区有2列，d区有8列，p区有6列 判断：下列说法正确的是（ ） A. p区元素的原子价电子层排布都是p结尾 B. d区元素的原子价电子层排布都是ds结尾 C. ds元素的原子价电子层排布都是ds结尾 D. d区元素包含所有的过渡元素 C 分区 价层电子排布 s区 ns1~2 p区 ns2np1~6(He除外) d区 (n-1)d1~9ns1~2(Pd除外) ds区 (n-1)d10ns1~2 f区 (n-2)f0~14 (n-1)d0~2ns2 练习：已知某元素的原子序数为35，试写出该元素原子的电子排布式，并指出该元素在周期表中所属周期、族和区。 1s22s22p63s23p6 3d104s24p5 或[Ar]3d104s24p5 第四周期 VIIA族 p区元素 价层电子排布为5s25p4 电子排布式[Kr]4d105s25p4 属P区 练习：已知某元素在周期表中位于第五周期、ⅥA族位置上。试写出该元素基态原子的价层电子排布式、电子排布式并分析该元素在哪区？ 依据原子结构判断元素分区的方法 归纳总结 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 实践应用 1．下列说法错误的是 A．同一原子的能层越高，s电子云半径越大 B．在元素周期表中，s区，d区和ds区的元素都是金属(氢元素除外) C．Xe元素的所在族的原子的价层电子排布式均为ns2np6，属于非金属元素 D．某价层电子排布为4f75d16s2基态原子，该元素位于周期表中第六周期第ⅢB族 A.能量越高，离原子核越远，则同一原子的能层越高，s电子云半径越大，A说法正确；B.s区，d区和ds区的元素的最外层电子数小于4，则s区，d区和ds区的元素都是金属(氢元素除外)，B说法正确；C.Xe位于0族，同族的He只有2个电子，其价层电子排布式为1s2，C说法错误；D.价层电子排布为4f75d16s2基态原子，为64号元素，原子结构中有6个电子层，为副族元素，位于周期表中第六周期第ⅢB族，D说法正确。 √ 2．(2022·辉县高二阶段练习)周期表中27号元素钴的方格中注明3d74s2，由此可以推断 A．它位于周期表的第四周期ⅡA族 B．它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]4s2 C．Co2＋的核外价电子排布式为3d54s2 D．Co位于周期表中d区 A.从左向右数，Co应为过渡元素，在第四周期Ⅷ族，A错误；B.3d74s2表示价层电子排布，所以Co的基态核外电子排布式可简写为[Ar]3d74s2，不可省去3d7，B错误；C.失电子时，应先失去最外层的电子，即先失去4s上的电子，Co2＋的价电子排布式为3d7，C错误；D.根据价层电子排布式3d74s2可知“7＋2＝9”，说明它位于周期表的第9列，位于周期表中d区，D正确。 √ 索引 索引 随　堂　演　练 由该原子电子排布式知，其最高能层为第5层，故位于第五周期，根据其价电子排布特点确定其位于ds区，对应族为ⅠB，故答案选D。 1．基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s1的元素所属的区、周期和族为 A．p区、第五周期、第ⅠB族 B．ds区、第五周期、第Ⅷ族 C．d区、第四周期、第ⅠB族 D．ds区、第五周期、第ⅠB族 √ 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；故选C。 2．(2022·兰州高二期中)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 √ A.锌位于ⅡB，元素周期表的ds区，A错误；B.基态Al原子电子占据最高能级为3p能级，电子云轮廓图为哑铃形，B正确；C.钒原子序数为23，位于元素周期表中第四周期ⅤB族，C正确；D.钒的核外电子排布式为[Ar]3d34s2，价层电子排布式为3d34s2，D正确。 3．(2022·四川省江油市第一中学高二期中)世界瞩目的港珠澳大桥是世界上最长的斜拉桥，桥受力部件采用高强度拉力钢索。钢索表面的合金保护层含有锌、铝和少量钒，下列说法错误的是 A．锌位于元素周期表的d区 B．基态Al原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形 C．钒位于元素周期表中第四周期ⅤB族 D．钒的价层电子排布式为3d34s2 √ s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云轮廓图为球形。 4．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，其原子的价层电子的电子云轮廓图为________。 球形 d区为第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＋。 (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＋：1s22s22p63s23p63d6、Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋ 符合条件的元素为Zn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价层电子排布式为3d104s2。 (3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子排布式为________。 3d104s2 符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为 。 (4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的价层电子的轨道表示式为_________。 铀和钚均为锕系元素，位于f区。 (5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在__________区中。 f 索引 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。 注意：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。 对角线原则 【思考与讨论】 铍和铝的相似性 ①二者的单质、氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液： ② 二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。 ④ BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。 ③ 常温下，铍在浓硝酸中也发生钝化。 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。 锂与镁的相似性 硼和硅的相似性：B和Si的含氧酸都是弱酸 原子结构与元素周期表 构造原理与元素周期表 对角线规则 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 总结 电子排布式价层电子排布式 元素的分区—　　 $