1.2.1 原子结构与元素周期表 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第一章 原子结构与性质 第二节 原子结构与元素的性质 课时1 原子结构与元素周期表 2025-12-30 2 素养目标 宏观辨识与微观探析：能从原子结构（电子排布）角度解释元素周期表的编排规律，建立微观结构与宏观周期表的关联。 证据推理与模型认知：基于原子结构等证据推理元素周期表的形成逻辑，理解周期表的模型价值，能运用模型解释相关化学现象。 科学探究与创新意识：通过分析原子结构与周期表的对应关系，培养基于证据探究物质结构与性质关联的初步能力。 科学态度与社会责任：认识化学理论的发展历程，体会原子结构理论对周期表构建的指导意义，培养严谨的科学态度。 2024级化学组江福胜 2025-12-30 3 课堂引入 2024级化学组江福胜 2025-12-30 4 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 1. 元素周期律与元素周期系 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。 门捷列夫 (1) 元素周期律 2025-12-30 5 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 1. 元素周期律与元素周期系 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。 (2) 元素周期系 莫塞莱 2025-12-30 6 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 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。 指导 体现 元素 周期系 元素 周期律 元素 周期表 2025-12-30 7 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 (1) 短式周期表 编排的依据：原子序数是相对原子质量大小的顺序序列 从第四周期开始每个周期截成两截 第Ⅷ族称为过渡元素（第Ⅷ族 是铁、钴、镍等“三素组” 第Ⅰ~Ⅶ 族分主副族 2025-12-30 8 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 (2) 特长式周期表 … … … H … He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo … Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Nd Pr … … Sm Eu Gd Tb Ho Er Tm Yb … … Ta W … Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi … … … … Ra Laα Th … … … … … U … … … … Ac … … … … … … … … … … … … Pbα Biα Teα … … 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 ①各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置。 ③每个周期一行 ②同族元素上下对齐 ④它确定了前五个周期的元素种类 2025-12-30 9 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 (3) 波尔元素周期表 ①21～28、39～46元素用方框框起 ②用原子结构解释元素周期系 ③框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的 ④确定了第六周期为32种元素 ⑤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。 2025-12-30 10 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 2025-12-30 11 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 元素非金属性逐渐增强 元素金属性逐渐增强 元 素 非 金 属 性 逐 渐 增 强 元 素 金 属 性 逐 渐 增 强 元素非金属性逐渐增强 元素金属性逐渐增强 非金属的 老大(F) 金属的 老大(Cs) 2025-12-30 12 一、原子结构与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 第二周期 第三周期 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6 ＋7 －4 －3 －2 －1 0 －4 －3 －2 －1 0 主族元素最高正价 = 原子最外层电子数 = 主族序数 电子层数 = 周期序数 元素最高正价+|最低负价|=8(H除外) 如何从原子结构的角度解释每一周期包括的元素种数？如何从原子结构角度解释族（特别是副族）的划分依据？ 2025-12-30 13 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 7s 7p K L M N O P Q 美国化学家鲍林和鲍林能级图 2025-12-30 14 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 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结束。从ns能级开始，以np结束，递增的核电荷数（或电子数）= 每个周期的元素个数 根据构造原理思考，每个周期各包含多少种元素？为什么？ 2025-12-30 15 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 周期 ns → np 电子数目 元素数 一 二 三 四 五 六 七 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 能级组 能级组：能量相近的合并成一组；7个能机组即7个周期 2025-12-30 16 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 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结束。从ns能级开始，以np结束，递增的核电荷数（或电子数）= 每个周期的元素个数 根据构造原理思考，每个周期各包含多少种元素？为什么？ 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。 若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表： 2025-12-30 17 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 s s s s s s s p p p p p p d d d d f f 请问怎么样将上述元素周期表变成书末的元素周期表？ p区与p区对齐，第二到第五周期的p区右移 d区与d区对齐，第四第五周期的d区右移 f区与f区上下对齐，并单列放在主表下方 1s2的He移到第一行最右边 2025-12-30 18 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 2. 元素周期表 在书末的元素周期表中，同族元素价层电子数相同，这是同族元素性质相似的结构基础。例如，元素周期表最左侧第IA族元素的基态原子最外层都只有一个电子，即ns1，元素周期表最右侧稀有气体元素的基态原子，除氢（1s2）外，最外层都是8电子，即ns²np6。 从第四周期开始的长周期，比短周期多出的元素全部是金属元素，这是因为它们的最外层电子数始终不超过2,即为ns1~2(Pd例外）。而第六、第七周期比第四、第五周多出14种元素的基态原子最外层也只有2个s电子，所以也是金属元素 2025-12-30 19 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 3. 元素周期表结构 (1) 周期：每一横行叫一周期，共7个周期 第四、五、六、七周期，每周期所含元素的种类数分别是 ：____、_____、_____ 、_____ 第一、二、三周期，每周期所含元素的种类数分别是：____、_____、_____ 2 8 8 18 18 32 32 7个周期 (7个横行) 短周期 长周期 2025-12-30 20 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 3. 元素周期表结构 (2) 族：每一纵列为一行(除8、9、10列为第VIII族外)，共16个族 个数 元素周期表中有___个纵列，共有____个族 特点 主族元素的族序数＝_____________ 分类 主族 共有___个，包括第____________________________________族 副族 共有___个，包括第ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ族 Ⅷ族 包括第__________三个纵列 0族 占据元素周期表的第___纵列，最外层电子数为__(He为2) 18 16 最外层电子数 7 ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA 8 8、9、10 18 8 2025-12-30 21 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 (1) 元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？ 7个周期，从第一到第七周期分别有2、8、8、18、18、32、32种元素 He的价层为1s2，而同族其他元素的价层为ns2np6，因此排布不同 (2) 元素周期表共有多少个列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等？元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？ (3) 为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？ 18列，主族价电子数 = 主族序数；副族元素价电子数 = 列序数；同列元素的价层电子数一般相等；分为IA~VIIA主族，IB~VIIB和VIII副族，0族 非金属元素的价层电子为ns2np1~5，主要集中在右上角 2025-12-30 22 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 (1) 为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。 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，称为过渡元素。 第ⅢB族到第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数； 第Ⅷ族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数； 第ⅠB族、第ⅡB族的族序数等于它们的最外层电子数。 过渡元素的价层电子排布通式为(n-1)d1-10ns1-2（除镧系和锕系） 2025-12-30 23 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 (2) 按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图所示，除ds区外，一般来说，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。s区、d区和p区分别有几列？为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金属元素？ ⅠA 0 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 2025-12-30 24 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 s d ds p f ns1 ns2 ns2np1 ns2np5 ns2np6 (n-1)d1~10ns1~2(除镧系和锕系） (n-1)d10ns1~2 过渡金属(n-1)d1~10ns1~2(除镧系和锕系） 电子填充的最后一个能级是s能级 电子填充的最后一个能级是d能级 电子填充的最后一个能级是p能级 先填满了(n-1)d能级而后填充ns能级 2025-12-30 25 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 (2) 按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图所示，除ds区外，一般来说，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。s区、d区和p区分别有几列？为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金属元素？ 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 2025-12-30 26 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 (3) 处于非金属与金属分界线附近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附近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。 （学习电负性之后进一步进行解释） 2025-12-30 27 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 (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 (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号元素基态原子最外层为8s1，第八周期对应的第八能级组为8s→5g→6f→7d→8p：2+18+14+10+16=50，共计50种元素 2025-12-30 28 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 4. 再探元素周期表 根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置 电子排布式 周期： 周期序数=能层数 族： 价层电子排布式 元素分区 族 方法规律 价层电子排布式 元素分区 族 ns1~2 s区 ⅠA~ⅡA价层电子数=族序数 (n-1)d1~10ns1~2 d区 ⅢB~ⅦB价层电子数=族序数 (n-1)d10ns1~2 ds区 ⅠB~ⅡBns电子数=族序数 Ⅷ ns2np1~6 p区 ⅢA~ⅦA价层电子数=族序数 2025-12-30 29 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 【思考与讨论】 Al 对角线规则——在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质是相似的。 Li Be Mg Si B ①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。 2025-12-30 30 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 【思考与讨论】 ② Li和Mg的相似性 b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，不生成过氧化物，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 2467 1100 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 a.锂与镁的沸点较为接近： 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.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 2025-12-30 31 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 【思考与讨论】 与酸反应 与碱反应 单质 氧化物 氢氧化物 ③ Be和Al的相似性 a. 铍与铝的两性 2025-12-30 32 二、构造原理与元素周期表 2024级化学组江福胜 【思考与讨论】 ③ Be和Al的相似性 b. 铍在浓硝酸中也发生钝化 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 ④ B和Si的相似性 b. B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应： Si＋2KOH＋H2O===K2SiO3＋2H2↑ 2B＋2KOH＋2H2O ===2KBO2＋3H2↑ a. 自然界中B与Si均以化合物的形式存在 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 e. 硼酸和硅酸都是弱酸，且H3BO3＞H2SiO3；B(OH)3＞Si(OH)4 例1 下列说法错误的是( ) A.元素周期表中 号元素都属于短周期元素 B.元素周期表从左向右数第十二纵列为第 ⅡB族 C.最高正价与最低负价代数和等于4的短周期元素为硫元素 D.短周期元素形成的简单离子最外层都有8个电子 √ 2025-12-30 33 2024级化学组江福胜 课堂练习 例2 若某元素原子处于能量最低状态时，原子的最外层电子数为2，价层电子数为4，下列关于该元素的叙述正确的是( ) A.该元素基态原子的 层有10个电子 B.该元素处于元素周期表中第ⅣA族 C.该元素位于元素周期表的区或 区 D.该元素基态原子的价层电子排布为 √ 33 例3 某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点: ①周期表的形成是由原子的结构决定的 ②元素周期表中第 ⅠA族元素统称为碱金属元素 ③每一周期元素原子的价层电子排布均是从开始至 结束 ④元素周期表中每一周期元素的种类数均相等 ⑤基态原子核外电子排布式为 和 的两种元素 位于同一周期 ⑥周期数越大,该周期所含金属元素一般越多 其中正确的是( ) A.①⑥ B.①②③⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤ √ 2025-12-30 34 2024级化学组江福胜 课堂练习 34 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)除0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( ) × (2) 区均为金属元素( ) × (3)同一族元素的价层电子数一定相同( ) × (4)基态原子的 层上只有一个电子的元素，一定是第 ⅠA族元素( ) × 2025-12-30 35 2024级化学组江福胜 课堂评价 (5)基态原子价层电子排布为 的元素位于元素周期表第四周期第ⅣB族( ) √ (6)正三价阳离子的电子排布式为 的元素在周期 表中位于第VIII族( ) √ 35 (7)元素周期表5个区中都有金属元素( ) √ (8)基态原子的价层电子排布为 的元素一定是过渡元 素( ) √ (9)基态原子的价层电子排布为 的元素的族序数一定为 ( ) × 2025-12-30 36 2024级化学组江福胜 课堂评价 36 2.下列说法正确的是( ) A.区、区、 区元素全部是金属元素 B.在周期表中，假设第八周期按照现有规则填满，则115号元素正下 方将是147号元素 C.第四周期元素中，未成对电子数最多的主族元素位于钾元素后面 第五位 D.气态再失去一个电子比气态 再失去一个电子更难 √ 2025-12-30 37 2024级化学组江福胜 课堂评价 37 3.下列关于基态原子核外电子排布与元素在元素周期表中位置关系的 表述正确的是( ) A.原子的价层电子排布为 的元素一定是主族元素 B.基态原子的能级上有5个电子的元素一定是第 族元素 C.原子的价层电子排布为 的元素一定位于第ⅢB族～ 第 族 D.基态原子的 层上只有1个电子的元素一定是主族元素 √ 2025-12-30 38 2024级化学组江福胜 课堂评价 38 4.“铼”被称为“航空金属”，它在提升大飞机发动机涡轮叶片高温力学 性能方面发挥着不可替代的作用。元素周期表中铼元素的数据如图 所示。下列说法错误的是( ) A.铼元素位于第六周期第 族 B.铼元素位于周期表中的 区 C.基态铼原子核外有5个未成对电子 D.铼的最高价氧化物的化学式为 √ 2025-12-30 39 2024级化学组江福胜 课堂评价 39 5.下列物质性质相似与“对角线”规则无关的是( ) A.能与溶液反应，也能与 溶液反应 B.微溶于水， 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 √ 2025-12-30 40 2024级化学组江福胜 课堂评价 40 6.Ⅰ .我国科学家在铁基高温超导体的研究上取得重大突破，发现了 该超导体通常是由、、 三种元素组成的，这为进一步理解超 导配对机理及其与电荷密度波的关系提供了重要实验证据。回答下 列问题： (1) 元素属于元素周期表的___区元素，其基态原子的价层电子排布 是________。 2025-12-30 41 2024级化学组江福胜 课堂评价 (2)基态 原子的核外电子排布式为_______________________。 41 Ⅱ .某元素基态原子的最外电子层只有一个电子，该电子的电子层数 。请回答下列问题： (3)符合上述条件的元素共有___种。 3 2025-12-30 42 2024级化学组江福胜 课堂评价 (4)在符合上述条件的元素中，原子序数最小的在元素周期表中的__ 区，原子序数最大的在周期表的第____周期第____族。 四 ⅠB (5)过渡元素的金属离子与水分子形成的化合物是否有颜色，与其 轨 道电子排布有关。一般而言，为或排布时，无颜色；为 排布时，有颜色。如 显粉红色。据此判断， ____(填“无”或“有”)颜色 有 42 $