1.2.1原子结构与元素周期表 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第二节　原子结构与元素的性质 第一章 原子结构与性质 第1课时 1 2 元素的原子结构与元素周期表结构的关系 1 本节重点 本节难点 元素周期表的分区 知识导航 一 二 三 四 五 六 七 主族 副族 0族 短周期 长周期 族别名 碱金属 碱土金属 硼族 碳族 氮族 氧族 卤族 稀有气体 过渡元素 2种 8种 8种 18种 18种 32种 32种 镧系 锕系 周期序数=电子层数 主族序数＝最外层电子数 【阅读分析】教材P18，了解元素周期律、周期系、周期表之间的关系： (1)元素周期律 元素的性质随原子序数递增而呈周期性的变化 (2)元素周期系 元素按其原子序数(即原子核电荷数)递增排列的序列 (3)元素形成周期系的原因 元素原子核外电子排布呈周期性的必然结果 (4)元素周期表 呈现元素周期系的表格 核电荷数递增 碱金属 门捷列夫 莫塞莱 原子序数 核电荷数 元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。 1.1元素周期表与元素周期律 元素周期表发展史 门捷列夫周期表 从第四周期开始每个周期截成两截，第1-7族分主族副族，第八族称为过渡元素（第八族是铁、钴、镍等“三素组”）。 1.1元素周期表与元素周期律 维尔纳的特长式周期表 每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系、锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐；前五个周期的元素种类被完全确定。表中的Be、Mg的位置与现今周期表不同。 1.1元素周期表与元素周期律 玻尔元素周期表 波尔用原子结构解释周期系，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。波尔周期表还用直线连接前后周期的相关元素（同族元素），这是因为波尔已经知道，它们的价电子数相等。 1.1元素周期表与元素周期律 1.原子核外电子排布与周期的划分 根据构造原理，除第一周期外，其余周期总是从 能级开始，以 能级结束。 ns np 周期 (起止序数) 价层电子排布 一个能级组对应一个周期[能量相近的合并成一组] 元素 种数 第ⅠA族 0族 最外层最多容纳电子数 一( 1~2 ) 1s1 1s2 2 1s 2 二( 3~10 ) 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8 三( 11~18 ) 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8 四( 19~36 ) 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18 五( 37~54 ) 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 六( 55 ~86 ) 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 七( 87~ 118 ) 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32 短周期 长周期 周期序数＝能层数＝能级中最高能层序数 与对应能级组最多容纳电子数相等 八( 119~ ) 8s1 8s28p6 8 8s、5g、6f、7d、8p 50 预测 7个周期 (7个横行) 2.1元素周期表与构造原理 活动1 【科学探究】 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p 周期 元素数 一 二 三 四 五 六 七 2 8 8 18 18 32 32 能级组： 能量相近的能级合并成一组。共七个能级组，也就形成了7个周期 。 原子核外电子排布（构造原理）与周期的关系 2.1元素周期表与构造原理 思考： 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，如下图所示。思考，如何将其变成书末的元素周期表？ 周期 1 2 3 4 5 6 7 将1s2与p段末端对齐 将p段与p段对齐 d段与d段对齐 f段单独列出 2.1元素周期表与构造原理 3.原子核外电子排布与元素周期表的分区 1s1 2s1 3s1 4s1 5s1 6s1 7s1 2s2 3s2 4s2 5s2 6s2 7s2 2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1 2s22p2 3s23p2 4s24p2 5s25p2 6s26p2 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3 2s22p4 3s23p4 4s24p4 5s25p4 6s26p4 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5 6s26p5 2s22p6 3s23p6 4s24p6 5s25p6 6s26p6 1s2 3d14s2 4d15s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 4d55s1 5d26s2 镧系 5d66s2 4d75s1 5d76s2 4d85s1 5d96s1 4d10 5d106s1 4d105s1 4d105s2 5d106s2 6d27s2 锕系 5d46s2 4d55s2 4d45s1 4d25s2 5d36s2 5d56s2 6d37s2 镧系 锕系 5d16s2 6d17s2 4f15d16s2 4f46s2 4f36s2 4f56s2 4f76s2 4f66s2 4f75d16s2 4f106s2 4f96s2 4f146s2 4f136s2 4f126s2 4f116s2 4f145d16s2 6d27s2 4f25d16s2 4f35d16s2 6d77s2 6d67s2 4f75d16s2 6d97s2 6d117s2 6d127s2 6d137s2 6d147s2 6d107s2 4f45d16s2 4f145d16s2 VA IVA IIIA IIB IB IVB IIIB VB VIB VIIB VIIA VIA VIII IIA 7s27p1 7s27p2 7s27p3 7s27p4 7s27p5 7s27p6 6d67s2 6d77s2 6d97s1 6d107s1 6d17s2 6d47s2 6d57s2 S ns1～2 P ns2np1～6 (He除外) ds (n-1) d10ns1～2 d (n-1)d1～9ns1～2 (钯除外) f(n-2)f0～14(n-1)d0～2ns2 2.1元素周期表与构造原理 为什么过渡元素都是金属元素？最外层电子不超过2，ns1-2以最后填入的电子的能级符号作为该区的符号。 副族元素处于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。 (1)主族:s区和p区。(ns+np)的电子数=族序数。 (2)0族:p区。(ns+np)或1s的电子数=8或2。 (3)副族:d区+ds区+f区。 ①d区中[(n-1)d+ns]的电子数=族序数(第Ⅷ族部分元素除外)。 ②当8≤[(n-1)d+ns]的电子数≤10时,则为第Ⅷ族元素。 ③ds区中(n-1)d全充满,ns的电子数=族序数。 元素周期表中元素和分区的关系 方法规律 2.1元素周期表与构造原理 (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？ (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？ 7 个 2，8，8，18，18，32，32 只有一个电子层，能级只有1s能级 18 列 不一定 0 族 Ⅰ~ⅦA族、Ⅰ~ⅦB 和Ⅷ、0族 2.1元素周期表与构造原理 （1）为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素的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。 【讨论】 副族元素处于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。 过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系是: 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)。 2.1元素周期表与构造原理 s区有2列,d区有8列,p区有6列。 （2）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? 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H外)、d区和ds区的元素都是金属元素。 2.1元素周期表与构造原理 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, Mo、Ag、Au、Ru、Pd、Nb、Pt、Rh、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。 （3）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? （4）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。 2.1元素周期表与构造原理 1 概念: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 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。 3.1对角线规则 元素 Li Na Be Mg 沸点/℃ 1 341 881.4 2 467 1 100 3 性质的相似性： 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： 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: 4Li＋O2 2Li2O 3Mg＋N2 Mg3N2 6Li + N2 2Li3N 2Mg＋O2 2MgO e.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。 3.1对角线规则 f. 锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。 ②都可与酸、碱反应放出氢气： ③铍在浓硝酸中也发生钝化 ①二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。 ④既能溶于强酸又能溶于强碱溶液 Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋NaOH=Na[Al(OH)4] ⑤BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。 Be＋2NaOH＋2H2O＝Na2[Be(OH)4]（四羟基合铍酸钠）＋H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ （2）铍与铝的相似性 3.1对角线规则 Lavf58.20.100 $