第1章 第2节 第2课时 核外电子排布与元素周期表（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（鲁科版）

本高中化学讲义聚焦核外电子排布与元素周期表的关系，系统梳理周期划分（能级组与周期序数、元素种数的关联）和族与分区划分（价电子数目及排布与族序数、s/d/p/ds/f区的对应），搭建从电子排布到周期表结构的学习支架。 该资料通过问题链（如Sc的周期位置分析）引导科学探究，结合高考真题例题（2024年各地卷价电子排布题）培养科学思维，表格对比（主副族价电子排布）和易错点总结辅助教学，课中提升授课效率，课后帮助学生巩固知识，体现化学观念与科学态度。

第2课时　核外电子排布与元素周期表 [素养目标]　1.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。2.了解元素周期表的应用价值。 知识点一　核外电子排布与周期的划分 1.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；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)元素周期表的7个周期分别对应7个能级组。 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是最外层电子，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)表示：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。 1.在元素周期表中，同属长周期的4、5、6周期所包含的元素种类数分别为18、18、32，为什么？ 提示：据鲍林近似能级图，第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n－1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各有18种元素；而第6周期所含的能级除ns、np、(n－1)d外，还有(n－2)f能级，故多出7个原子轨道，可多填充14个电子，对应多出14种元素，共32种元素。 2.试分析21号元素Sc所在的周期。 提示：21号元素Sc的价电子排布式为3d14s2，虽然电子先排在4s轨道，后排在3d轨道，但Sc元素原子的最外层电子排布在4s轨道上，4s电子的量子数(电子层数)是4，故Sc元素位于第4周期。 3.分别写出第2、3、4周期第一种元素和最后一种元素原子的最外层电子排布式。 提示：第2周期：Li——2s1，Ne——2s22p6； 第3周期：Na——3s1，Ar——3s23p6； 第4周期：K——4s1，Kr——4s24p6。 电子排布与周期划分的关系 (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。 (2)能级组中的最大量子数n(即电子层数)等于其对应的周期序数。 (3)每周期第一种元素原子的最外层电子排布为ns1，最后一种元素原子的最外层电子排布除He为1s2外，其余均为ns2np6。 1.下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第3周期元素原子的是(　　) A.1s22s1　　　　　　 B．1s22s22p5 C.1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s23p64s1 解析　元素所在的周期序数等于最外电子层数，C项表示第3周期元素原子。 答案　C 2.具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于同一周期的是(　　) A.两种元素原子的电子层上全部都是s电子 B.3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子 C.最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子 D.原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子，而d轨道未排电子的两种原子 解析　A项，元素原子的电子层上全部都是s电子，则其核外电子排布可能为1s1或1s2或1s22s1或1s22s2，对应的元素为H、He、Li、Be，它们可能属于第1周期或第2周期。B项，3p能级上只有一个空轨道的原子为1s22s22p63s23p2，是Si元素，3p能级上只有1个未成对电子的原子，有1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，是Al元素或Cl元素，都属于第3周期。C项，最外层电子排布为2s22p6的原子是Ne原子，属于第2周期元素；最外层电子排布为2s22p6的离子可能为O2－、F－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋，不一定属于同一周期元素。D项，原子核外M层上的s、p能级上都填满电子而d轨道未排电子的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2，为Ar或K或Ca，不一定属于同一周期。 答案　B 3.根据下列要求，完成填空： (1)(2024·河北卷节选)钒原子的价层电子排布式为________。 (2)(2024·广东卷节选)基态N原子价层电子的轨道表示式为________。 (3)(2024·湖南卷节选)基态铜原子的价电子排布式为________。 (4)(2024·新课标卷节选)Ni基态原子价电子的轨道表示式为________。 解析　(1)钒是23号元素，其价层电子排布式为3d34s2。 (2)N的原子序数为7，其基态原子价层电子的轨道表示式为。 (3)Cu的原子序数为29，其基态原子的价电子排布式为3d104s1。 (4)Ni为28号元素，其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2，则其价电子轨道表示式为。 答案　(1)3d34s2　(2) (3)3d104s1　(4) (1)价电子不一定是最外层电子，只有主族元素的价电子才是最外层电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。 (2)元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数。主族元素价电子数等于其族序数，过渡元素不一定。 (3)同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同，在Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。　 知识点二　核外电子排布与族和分区的划分 1.核外电子排布与族的划分 族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。一般来说，同族元素原子的价电子数目相同，价电子排布基本相同。 (1)主族元素与副族元素(以第4周期为例)价电子排布 主族元素 副族元素(第4周期) 族序数 价电子排布 价电 子数 元素 族序数 价电子 排布 价电 子数 ⅠA ns1 1 Sc ⅢB 3d14s2 3 ⅡA ns2 2 Ti ⅣB 3d24s2 4 ⅢA ns2np1 3 V ⅤB 3d34s2 5 ⅣA ns2np2 4 Cr ⅥB 3d54s1 6 ⅤA ns2np3 5 Mn ⅦB 3d54s2 7 ⅥA ns2np4 6 Cu ⅠB 3d104s1 11 ⅦA ns2np5 7 Zn ⅡB 3d104s2 12 (2)一般规律 ③稀有气体→最外层电子排布：ns2np6(He除外)。 2.核外电子排布与元素周期表的分区 按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表(ⅠB族、ⅡB族除外)分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB族、ⅡB族这2个纵列的元素原子的核外电子因先填充满(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如图所示。 3.元素化合价与价电子排布的关系 (1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外，元素的最高化合价等于它所在族的序数。 (2)非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8(H、O、F除外)。 (3)稀有气体元素原子的电子层结构是稳定结构，因此稀有气体元素的化合价在通常情况下为0。 (4)过渡元素的价电子较多且所在轨道的能量相差不大，因此过渡元素具有多种价态。 1.只有主族元素的族序数等于价电子数吗？同一族的元素价电子排布都相同吗？ 提示：都不是。主族、ⅢB～ⅦB族元素原子的价电子数＝族序数。同一主族元素的价电子排布相同，同一副族、Ⅷ族以及0族元素的价电子排布不一定相同。 2.“s区元素都是金属元素，p区元素都是非金属元素”，该说法正确吗？ 提示：不正确。s区元素有非金属元素H，其他均为金属元素；p区元素既包含金属元素，也包含非金属元素。 3.某元素的价电子排布式为4d55s1，该元素位于周期表中的什么位置？ 提示：因其价电子排布为4d55s1，故应位于元素周期表中的第5周期ⅥB族、d区。 1.各区元素的原子最外层电子排布特点 分区 价电子排布 元素分布 s区 ns1～2 ⅠA、ⅡA族 p区 ns2np1～6 ⅢA族～ⅦA族、0族 d区 (n－1)d1～9ns1～2 (Pd除外) ⅢB族～ⅦB族、 Ⅷ族(镧系、锕系除外) ds区 (n－1)d10ns1～2 ⅠB族、ⅡB族 f区 (n－2)f0～14 (n－1)d0～2ns2 镧系、锕系 2.由基态原子的价电子排布式给元素定位 (1)主族元素 元素的周期序数＝价电子的电子层序数，元素的族序数＝价电子总数。 (2)0族元素 价电子排布式为ns2np6(He为1s2)，0族元素的周期序数＝外围电子的电子层序数。 (3)副族元素 副族元素的周期序数＝价电子排布中最外电子层序数。 副族元素族序数与价电子排布的对应关系： ①ⅠB族：价电子排布为(n－1)d10ns1。 ②ⅡB族：价电子排布为(n－1)d10ns2。 ③ⅢB～ⅦB族：价电子排布为(n－1)dxns2，元素的族序数为x＋2(个别例外)。如Mn原子的价电子排布式为3d54s2，它在周期表中位于第4周期ⅦB族。 ④Ⅷ族：价电子排布为(n－1)dxns0～2，价电子总数为8、9或10。 3.根据原子序数以0族为基准给元素定位 稀有气体元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og 周期数 1 2 3 4 5 6 7 原子序数 2 10 18 36 54 86 118 元素原子序数－稀有气体元素原子序数(相近且小)＝元素所在的纵列数。该元素的周期数＝稀有气体元素的周期数(相邻且小)＋1。 1.已知某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，该元素在周期表中的位置和区分别是(　　) A.第4周期ⅡB族；s区 B.第4周期ⅧB族；d区 C.第4周期Ⅷ族；d区 D.第4周期Ⅷ族；ds区 解析　由原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2可知共有4个电子层，为第4周期元素，价电子排布式为3d84s2，为d区元素，位于第4周期Ⅷ族，故选C。 答案　C 2.(2025·北京朝阳区质检)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正确的是(　　) A.基态原子的价电子排布为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.基态原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于ⅢB～ⅦB族 D.基态原子的N电子层上只有1个电子的元素一定是主族元素 解析　0族元素基态原子的价电子排布也符合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，其基态原子的价电子排布为ns2np5，一定位于ⅦA族，故B正确；原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素为Ⅷ族元素，故C错误；基态原子的N电子层上只有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。 答案　B 3.根据基态原子核外电子排布与元素在周期表中的关系完成下列填空： (1)(2024·山东卷节选)Mn在元素周期表中位于第________周期________族。 (2)(2024·北京卷节选)Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整。 (3)(2024·重庆卷节选)已知基态钌(Ru)的核外电子排布式为[Kr]4d75s1，则Ru在元素周期表中位于第________周期________族。 (4)(2024·贵州卷改编)锑(Sb)位于第5周期ⅤA族，则其基态原子价层电子排布式是________。 解析　(1)Mn的原子序数为25，基态Mn的价电子排布式为3d54s2，位于元素周期表第4周期ⅦB族。 (2)Sn位于元素周期表的第5周期ⅣA族，基态Sn原子的价电子排布式为5s25p2，Sn的基态原子最外层轨道表示式为。 (3)根据Ru的价电子排布式为[Kr]4d75s1，Ru在周期表中的位置是第5周期第Ⅷ族。 (4)锑(Sb)位于第5周期ⅤA族，则根据元素位置与核外电子排布的关系可知，其基态原子价层电子排布式是5s25p3。 答案　(1)4　ⅦB　 (2) (3)5　 Ⅷ　 (4)5s25p3 4.某元素原子最外层只有1个电子，最外电子层n＝4。 (1)符合上述条件的元素，可以有________种；原子序数分别为________。 (2)写出相应元素原子的简化电子排布式，并指出在周期表中的位置。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　题给元素原子最外电子层n＝4，最外层只有一个电子，则该电子在4s轨道上，所以最外层电子排布为4s1。次外层：当最外层已经填入电子时，次外层的3s和3p应已充满；而3d轨道的电子数可为0、5、10。这三种情况的原子序数分别为19、24和29，即K、Cr和Cu三种元素。 答案　(1)三　19、24、29　(2)K：[Ar]4s1，第4周期第ⅠA族、s区；Cr：[Ar]3d54s1，第4周期第ⅥB族、d区；Cu：[Ar]3d104s1，第4周期第ⅠB族、ds区 1.原子序数小于36的某基态原子最外层电子排布式为ns1，则该基态原子在元素周期表中不可能位于(　　) A.第ⅠA族　　　　　　 B．第ⅥB族 C.第Ⅷ族 D．第ⅠB族 解析　该原子的原子序数小于36，第ⅠA族元素基态原子的最外层电子排布式为ns1，A不符合题意；第ⅥB族的Cr元素基态原子的最外层电子排布式为4s1，B不符合题意；第Ⅷ族的Fe、Co、Ni元素基态原子的最外层电子排布式都为4s2，C符合题意；第ⅠB族的Cu元素基态原子的最外层电子排布式为4s1，D不符合题意。 答案　C 2.下列各组中，两种基态原子一定位于同一主族的是(　　) A.核外L层仅有2个电子的原子与核外M层仅有2个电子的原子 B.核外电子排布为1s2的原子与核外电子排布为1s22s2的原子 C.2p轨道只有1个未成对电子的原子与3p轨道只有1个未成对电子的原子 D.最外层均只有1个电子的两种原子 解析　核外L层仅有2个电子的原子为Be，核外M层仅有2个电子的原子为Mg，Be与Mg均为第ⅡA族元素，A符合题意；核外电子排布为1s2的原子为He，核外电子排布为1s22s2的原子为Be，He与Be为不同主族元素，B不符合题意；2p轨道只有1个未成对电子的原子为B或F,3p轨道只有1个未成对电子的原子为Al或Cl，不一定为同一主族元素，C不符合题意；K、Cu最外层均只有1个电子，但不为同一主族元素，D不符合题意。 答案　A 3.已知基态R2＋的核外电子排布式为[Ar]3d7，则有关R元素的说法错误的是(　　) A.在周期表中位于第4周期 B.在周期表中位于第ⅡB族 C.在周期表中处于d区 D.属于过渡金属元素 解析　基态R2＋的核外电子排布式为[Ar]3d7，则基态R原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2，R元素为Co，Co元素位于第4周期第Ⅷ族，A正确、B错误；周期表中第ⅢB～ⅦB族(镧系、锕系元素除外)和第Ⅷ族属于d区，则Co在周期表中处于d区，C正确；Co属于过渡金属元素，D正确。 答案　B 4.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 解析　铜位于第4周期ⅠB族，属于ds区元素，故A正确；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。 答案　A 5.(1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第________周期________族；最高价氧化物的化学式为________，砷酸钠的化学式是________。 (2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号： ①第4周期ⅣB族___________、___________； ②第5周期ⅦA族___________、___________。 解析　(1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价电子数为5，由电子层数＝周期序数可知，砷元素在第4周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。 答案　(1)4　ⅤA　As2O5　Na3AsO4 (2)①3d24s2　Ti　②5s25p5　I 学科网（北京）股份有限公司 $