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

该高中化学课件聚焦原子结构与元素周期表，涵盖周期律发展、周期表结构（周期、族、区）及元素性质周期性变化，通过问题驱动（如原子结构解释周期元素种数）连接旧知与新知，搭建学习支架。 其亮点是以历史脉络（门捷列夫到玻尔）展现科学发展，结合构造原理阐释周期表结构，体现“物质结构决定性质”的化学观念。通过离子半径比较、119号元素预言等探究活动培养科学思维，帮助学生系统掌握知识，提升教师教学效率。

第二节 原子结构与元素的性质 第1课时 原子结构与元素周期表 第一章　原子结构与性质 人教版化学 选择性必修2 物质结构与性质 一、原子结构与元素周期表 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 一、原子结构与元素周期表 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 一、原子结构与元素周期表 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 一、原子结构与元素周期表 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 一、原子结构与元素周期表 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 一、原子结构与元素周期表 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。 一、原子结构与元素周期表 2. 元素周期表 一、原子结构与元素周期表 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) 一、原子结构与元素周期表 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？ 二、构造原理与元素周期表 美国化学家鲍林和鲍林能级图 二、构造原理与元素周期表 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？ 二、构造原理与元素周期表 2. 元素周期表 周期 ns → np 电子数目 元素数 一 二 三 四 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 13 二、构造原理与元素周期表 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： 二、构造原理与元素周期表 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 二、构造原理与元素周期表 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。 二、构造原理与元素周期表 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 二、构造原理与元素周期表 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 二、构造原理与元素周期表 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 二、构造原理与元素周期表 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） 二、构造原理与元素周期表 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 二、构造原理与元素周期表 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 (n-2)f0~14(n-2)d0~2ns2 (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 二、构造原理与元素周期表 4. 再探元素周期表 s区 ns1~2 p区 ns2np1~6 d区 (n-1)d1~9ns1~2 ds区 (n-1)d10ns1~2 f区 (n-2)f0~14(n-2)d0~2ns2 f区 每一个区都有金属元素( )。 基态原子的P能级上半充满的元素不一定位于P区（ ） ds区包括金属元素Cu和Zn( )。 d区包括f区（ ） 元素周期表中，同周期元素的核外电子排布有什么变化规律呢？ 规律1 随着原子序数的递增 , 同周期从左向右元素原子最外层电子排布呈现 的周期性变化(第一周期除外)。 1→8 原子最外层电子排布变化规律 元素周期表中，同周期元素的原子半径(稀有气体除外)有什么变 化规律呢？ 原子半径的变化规律 元素周期表中，同周期元素的原子半径(稀有气体除外)有什么变 化规律呢？ 规律2 随着原子序数的递增 , 同周期从左向右元素的原子半径呈现 的周期性变化(稀有气体除外)。 由大到小 原子半径的变化规律 原子半径逐渐增大 原子半径逐渐增大 [思考1] 为什么同周期元素的原子半径会随着原子序数的递增而逐渐减小呢？ 同周期元素电子层数相同，核电荷数增多，则原子核所带正电荷增多，原子核对核外电子吸引力增大，原子半径减小。 原子半径的变化规律 原子半径逐渐增大 原子半径逐渐增大 [思考2] 电子层数多的元素原子半径一定大于电子层数少的元素吗？ 不一定，如第二周期的Li比第三周期的S、Cl等原子半径大。 原子半径的变化规律 原子半径逐渐增大 原子半径逐渐增大 [思考3] 根据同周期、同主族的元素原子半径递变规律，分析影响微粒半径大小的因素？ 核电荷数、电子层数。 原子半径的变化规律 阴上阳下。 (一看)电子层数： (二看)核电荷数： (三看)核外电子数： 电子层数越多，半径越大 如r(K)>r(Na) 电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。 如r(N3—)>r(O2—) 电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。 如r(Cl—)>r(Cl) 原子半径的变化规律 ✭ 微粒半径的比较方法： 原子半径的变化规律 比较离子半径，给出顺序。 O2-、F-、Mg2+、Na+、Cl-、S2-、K+、Ca2+ O2-、F-、Mg2+、Na+一组 Cl-、S2-、K+、Ca2+一组 S²⁻ > Cl⁻ > K⁺ > Ca²⁺ > O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ Mg2+＜ Na+＜ F-＜O2- Ca2+＜ K+ ＜Cl- ＜ S2- (一看)电子层数： (二看)核电荷数： 元素周期表中，同周期元素的化合价有什么变化规律呢？ ✭O难失6个电子 (O无最高正价) ✭F不失电子 (F无正价) 元素的主要化合价变化规律 元素周期表中，同周期元素的化合价有什么变化规律呢？ 规律3 随着原子序数的递增，主族元素的最高正价呈现 (氧、氟除外)的周期性变化，最低负价呈现 　　　　的周期性变化(第一周期除外) 。 +1到+7 -4到-1 (1)最高正价 = 主族序数 = 最外层电子数(O、F除外)。 (2)非金属:｜最高正价｜+｜最低负价｜= 8 (H、O、F除外)。 (3)金属元素无负价，H一般为+1价，金属氢化物中氢为-1价。 元素的主要化合价变化规律 结构 性质 [思考] 根据第三周期元素原子的核外电子排布规律，你能推测出该周期元素金属性和非金属性的变化规律吗? 电子层数______， 核电荷数逐渐增大 原子半径依次______ 失电子的能力依次_____ 得电子的能力依次_____ 金属性依次______ 非金属性依次_____ 相同 减小 减弱 增强 减弱 增强 第三周期元素性质的递变 二、构造原理与元素周期表 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 二、构造原理与元素周期表 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） 二、构造原理与元素周期表 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+6=50，共计50种元素 二、构造原理与元素周期表 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~ⅡB ns电子数 = 族序数 Ⅷ ns2np1~6 p区 ⅢA~ⅦA价层电子数=族序数 原子结构与元素周期表 1-5 CBBAD 6-10 BAABC 11-12 AD 13（1）第二周期第ⅤA族 p （2）9 （3）3d54s1 （4）4s 1 （5）有 14 15 旧知回顾 3. 金属元素与非金属元素性质的变化规律 左下角金属性最强 右上角非金属性最强 旧知回顾 3. 金属元素与非金属元素性质的变化规律 金属性强弱比较： ①位置（左下） ②最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强 ③单质活泼性越活泼，金属性越强 a.置换反应 b.与H2O、H+反应难易程度 c.金属活动性表 ④金属性越强，单质还原性越强，对应阳离子氧化性越弱（反比） 碱性：KOH>NaOH 金属性：K>Na 旧知回顾 3. 金属元素与非金属元素性质的变化规律 非金属性强弱比较： ①位置（右上） ②最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强 ③单质活泼性越活泼，非金属性越强 a.置换反应 b.与H2反应难易程度 ④简单气态氢化物稳定性越强，非金属性越强 ⑤非金属性越强，单质氧化性越强，对应阴离子还原性越弱（反比） 酸性：HClO4>H2SO4 非金属性：Cl>S 二、构造原理与元素周期表 【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。 二、构造原理与元素周期表 【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 二、构造原理与元素周期表 【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 二、构造原理与元素周期表 【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 $