第一章 第二节 原子结构与元素的性质-【新课程能力培养】2026-2027学年高中化学选择性必修2 物质结构与性质学习手册（人教版）

高中化学选择性必修2（人教版） 第二节 原子结 学习目标 1.知道元素周期表的基本结构，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。能 列举元素周期律（表）的应用。 2.能说出元素电离能、电负性的含义，能描 述主族元素原子半径、第一电离能和电负 性变化的一般规律，并能从电子排布的角 度对元素性质的周期性变化规律进行解 释。能说明电负性大小与原子在化合物中 吸引电子能力的关系，能利用电负性判断 元素的金属性与非金属性的强弱。 知识梳理 川知识点1原子结构与元素周期表 1.元素周期律 元素的性质随着 的递增发生周 期性递变的规律。1913年，英国物理学家 莫塞莱证明 即原子的 2.元素周期系 元素按原子 递增排列的序列称 为元素周期系。 3.元素周期表 元素周期表是呈现 的表 格。元素周期系只有一个，元素周期表可以 多种方式呈现，如门捷列夫的短式周期表、维 尔纳的特长式周期表、玻尔的塔式周期表等。 4.构造原理与元素周期表 10 学 构与元素的性质 根据 得出的核外电子排布，可 以解释元素周期表的基本结构。 (1)核外电子排布与周期的划分 根据构造原理，随着核电荷数的递增， 增加的电子按如下顺序“填入”各能级： (1s)→(2s→2p)→(3s→3p)→ (4s→3d→4p)→(5s→4d→5p)→(6s→ 4f→5d6p)→（7s→5f→6d→7p)→… 可以发现，除第一能层“填入”的电 子是从1s开始、1s2结束外，电子在“填 入”新的能层时，总是从 能级开 始，且在“填入”新的能层之前总是以 能级结束。若将 的能级划分 为一组，即每个括号内的能级为一组，则可 得到七个能级组，每个能级组对应一个周 期，周期序数等于对应能级组的 每个能级组最多所能容纳的电子数就等于对 应周期所包含的 如下表所示： 周期 能级组 电子数元素数 1s12 二 2s22p6 三 3s1-23p6 四 4s123d-10→4p6 五 5s1-24dl-105p-6 六 6s24f45d06p6 七 7s25-46d107p6 (2)核外电子排布与族的划分 以一个方格代表 ，按 递增的顺序将每个周期排成一个横排， 并按s、p、d、f分段，再按 递增 的顺序，将各周期s段与s段、p段与p段、 d段与d段、f段与f段上下对齐，并将f段 单独列出，再将1s2与p段末端对齐，则得 到 的元素周期 表。其中，第IA~IA族元素和第IB、 ⅡB族元素的 等于它们的族序 数；第ⅢB~IB族元素的 等 于它们的族序数（除镧系和锕系元素外）； 第Ⅷ族包含8、9、10三列元素，其价层电 子数分别为 ；0族 元素的最外层电子数除He为2外，其余均 为 由于元素的化学性质主要取决于原子的 ，而同族元素的 ，因此同族元素具有相似的化学性质。 (3)核外电子排布与元素周期表的分区 按构造原理最后“填入”电子的 可将元素周期表划分成 个区，并以该 作为该区的名称，分别称为 区、 区 区、区和 区，如下图所示。其中， 区是因先填满 (n-1)d能级，然后再填充ns能级而得名。 I 元素周期表分区图 AYA 2 3 区 HENBVSVIOVIB 1O IEEE 区 区 5 ns--2 6 7 -1)d!(a-1)d s2p16 镧系 系 区 (n-2)14(m-1)d0-2ns2 由上图可以看出，同一分区内的元素 相似。由于区、 区、区和 区元素的最外层电子排布 均为ns1~2(除Pd为4d0外)，在化学反应 第一章原子结构与性质⊙ 中容易失去电子，因此全部是金属元素（除 H外)。 d区和ds区介于s区（主要是金属元 素)和p区（主要是非金属元素）之间， 全部为副族元素，由于副族元素处于由金属 元素向非金属元素过渡的区域，因此副族元 素又称为 处于金属与非金属分界线上的元素，由 于既能表现出一定的金属性，又能表现出一 定的非金属性，因此这些元素常被称为 或 知识点2元素周期律 元素周期律是元素原子的核外电子排布 周期性变化的必然结果。 除了必修中已经学习的元素原子的核外 电子排布、原子半径、化合价、元素的金属 性和非金属性等随着核电荷数的递增发生周 期性递变以外，元素的电离能和电负性等也 随着核电荷数的递增发生周期性递变。 1.原子半径的周期性递变 影响原子半径的因素主要有两个：原子 核对核外电子的 作用会使原子半径 ，电子间的 作用会使原子 半径 因此，原子半径的大小是这 两个因素综合作用的结果。 同周期主族元素，随着核电荷数递增， 原子半径逐渐 。这是因为随着原子 序数的递增，核外电子数的增加并未导致能层 数增加，核电荷数增加所产生的 作用 大于最外层电子数增加所产生的 作 用，因此原子半径逐渐 同主族元素，随着核电荷数 11 高中化学选择性必修2（人教版） 原子半径逐渐增大。这是因为随着原子序数 的增加，电子的能层数 ，最外层电 子离核的距离 原子核对最外层电 子的 作用 因此原子半径 逐渐 对于电子层结构相同的离子，由于核外 电子数 ，排斥作用 ,因 此，核电荷数越多，离子半径 。如 原子半径：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(F), r(K)>r(Ca)>r(S)>r(Cl);离子半径： r(F)>r(Na)>r(Mg2+)>r(A13+),r(S2-)> r(Cl)>r(K)>r(Ca2+)。 2.电离能的周期性递变 （1)电离能的概念 原子失去一个电子转化为 正离子所需要的 叫做第一电离 能，常用符号I1表示，单位为kJ/mol。 由气态基态+1价阳离子再失去一个电 子转变成气态基态+2价阳离子所需要的最 低能量叫做第二电离能，常用符号1，表示。 依次类推，还有第三电离能（13)、第四电 离能(1)…逐级电离能。 (2)电离能的意义 元素的电离能可以衡量元素的原子失去 电子的 。电离能越小，表示气态时 该元素的原子（或离子）越 失去 电子；电离能越大，表示气态时该元素的原 子（或离子）越 失去电子。 一般来说，可以用元素的第一电离能来 衡量元素 的强弱。第一电离能越 小，原子越 失去一个电子，该元素 的 越强。 (3)元素第一电离能的递变规律 12 学 随着原子序数的递增，元素的第一电离 能呈现下图所示的周期性变化： 原子数 同一周期内， 的第一电离能最 小， 的第一电离能最大；从 左到右，元素的第一电离能总体上呈现逐渐 的趋势，表明元素的原子越来越 失去电子，元素的金属性逐渐 短周期元素的这种递变规律尤其明 显。这是因为同周期元素原子的能层数相 同，随着核电荷数的递增，原子核对外层电 子的有效 作用逐渐 同主族从上到下，元素的第一电离能总 体上呈现逐渐 的趋势，表明元素的 原子越来越 失去电子，元素的金属 性逐渐 这是因为同主族元素原子 的价电子数相同，随着核电荷数的增加，原 子半径逐渐 ,原子核对外层电子的 有效 作用逐渐 3.电负性的周期性递变 (1)电负性的概念 为描述不同元素的原子在形成 时吸引成键电子（也称 能力的 相对强弱，美国化学家鲍林(L.Pauling) 于1932年引入了电负性的概念：电负性是 不同元素的原子在 中吸引 能力的标度。 (2)电负性的意义 元素的电负性越大，表示其原子在化合 物中吸引成键电子的能力 ；元素的 电负性越小，表示其原子在化合物中吸引成 键电子的能力 (3)元素电负性的递变规律 一般来说，同周期主族元素从左到右， 元素的电负性逐渐 同主族元素从 上到下，元素的电负性逐渐 (4)元素电负性的主要应用 ①判断元素的金属性和非金属性 一般来说，电负性小于1.8的是 元素，大于1.8的是 元素，在 1.8左右的既有金属性又有非金属性，如位 于非金属三角区边界的“ ”(错、 锑等)。 ②判断化合物中元素化合价的正负 在化合物中，电负性小的元素吸引电子 能力 化合价为 值；电负 性大的元素吸引电子能力 化合价 为 值。 ③判断化学键的类型 通常认为，电负性差值小于1.7的两种 元素之间形成 ； 电负性差值大 于1.7的两种元素之间形成 ④解释元素周期表中的对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与邻近 的 主族元素在某些性质上相似，如 Li与Mg、Be与Al、B与Si等，这种相似性 称为对角线规则。 Be Mg Al Si 第一章原子结构与性质。 这几组元素的某些性质之所以相似，一 方面与它们的金属性或非金属性均介于互相 垂直的另一组对角线上的相邻两种元素之间 有关，比如，根据递变规律，原子半径： r(Mg)>r(Be)>r(B),r(Mg)>r(Al)>r(B), 所以Be和Al的金属性均大于B,小于Mg;另 一方面，也可以从它们的电负性 来理解。 对角线规则是从有关元素及其化合物的 性质中总结出来的经验规律，主要适合第二 和第三周期的某些元素之间。 要点精析 要点1原子结构与元素周期表， 元素周期表与构造原理的关系： (1)周期：根据构造原理，按电子“填入” 能级的顺序划分为七个能级组，每个 能级组为一个周期，除第一周期是从 1s'开始，以1s2结束外，其余周期均 是从ns能级开始，至p能级结束。即 (1s)→(2s→2p)→(3s→3p)→(4s→3d →4p)→(5s→4d→5p)→(6s→4f→5d 6p)→(7s→5f6d→7p)…故各周 期的元素种类分别为2、8、8、18、 18、32、32… (2)族：将各周期元素按s、p、d、f分段， 左侧对齐，并将f段单独列出，即形 成族。 (3)分区：按构造原理最后“填入”电子 的能级符号，元素周期表分为s、p、 d、f和ds五个区。 学(13 N 高中化学选择性必修2（人教版) 0 IIAIVA VA VAMIA IBIVB VBVIBMB p区 d区 ds f区 典例1电子排布式为[Ar]3d4s2的元素 是() A.稀有气体元素 B.过渡元素 C.主族元素 D.卤族元素 解析：根据电子排布式可知该元素处于第四 周期第ⅫB族，为过渡元素。 答案：B P变式训练① 已知某元素+2价离子的电子排布式为 1s22s22p3s23p°，该元素在周期表中属于 A.第VB族 B.第ⅡB族 C.第Ⅷ族 D.第ⅡA族 典例2元素周期表是学习化学的重要工 具，下列关于元素周期表的说法不正确的是 () A.第七周期最后一个元素的原子序数为118 B.元素周期表中第2纵列全部为金属元素 C.元素周期表中IA族是包含元素种类最 多的纵列 D.根据元素周期表可以预测元素的存在及 其性质 解析：第七周期最后一个元素的原子序数可 根据各周期的元素数分别为2、8、8、18、 18、32、32来计算，A正确；元素周期表中 第2纵列为第ⅡA族，全部为金属元素，B 14)学 正确：第ⅢB族包括镧系和锕系，是包含元 素种类最多的纵列，C错误；元素周期表是 元素性质周期性变化的具体体现，D正确。 答案：C B变式训练② 下列有关元素周期表的说法正确的是() A.编制出第一张元素周期表的是俄国化学 家门捷列夫 B.主族就是周期表中只有短周期元素的 纵列 C.元素周期表共有18个族，第ⅢB族含有 的元素种类最多 D.元素周期表是按元素的相对原子质量递 增顺序排列的 典例3按照核外电子排布，可把元素周期 表划分为5个区。下列元素中，与其他元素 不处在同一个区的是() A.Ne B.Al C.Pb D.Cu 解析：Ne、Al、Pb均位于p区，Cu位于 ds区。 答案：D B变式训练③ 关于元素周期表中的分区，下列说法正确的 是() A.s区全部是金属元素 B.p区都是非金属元素 C.d区各族元素数相同 D.过渡元素包括d区、ds区和f区的元素 要点2元素周期律 元素周期律是指元素的性质随着原子序 数的递增呈周期性变化的规律。 需要注意的是不能将元素的性质混同于 单质的性质。元素的性质包括原子半径、元 素的化合价、元素的金属性和非金属性以及 元素的电离能和电负性等。 一般来说，同周期主族元素从左到右， 原子半径逐渐减小，元素的金属性逐渐减 弱，非金属性逐渐增强，电负性逐渐增大， 元素的第一电离能总体上呈逐渐增大的趋 势；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增 大，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐 减弱，电负性逐渐减小，元素的第一电离能 逐渐减小。 典例4下列粒子半径大小比较正确的是 A.Mg>Na>Li B.P>S>O C.Na*<Mg2+<Al3+ D.02-<F<CI 解析：同周期主族元素自左至右原子半径依 次减小，所以半径Mg<Na、P>S;同主族自 上而下原子半径依次增大，所以半径Na> Li、S>0,A错误，B正确；离子的电子层 结构相同时，核电荷数越多（少)，离子半 径越小（大)，所以半径Na>Mg2+>AI3+、 02>F,C、D错误。 答案：B 第一章原子结构与性质。 B变式训练④ 下列关于微粒半径大小的比较错误的是 （) A.H>Li" B.S>CI C.Na'>Cl D.Fe2+>Fe3+ 典例5元素周期表中，按照第一电离能由 大到小顺序排列错误的是（) A.Be、Mg、Ca B.Mg、Ca、K C.He、Ne、Ar D.O、N、C 解析：同周期内从左到右，元素的第一电离 能总体上呈现逐渐增大的趋势；同主族从上 到下，元素的第一电离能总体上呈现逐渐减 小的趋势。因短周期第ⅡA族最外层ns轨 道呈全充满状态，第VA族最外层np轨道 呈半充满状态，能量较低，因此短周期第 ⅡA族和第VA族元素的第一电离能均高于 同周期相邻元素。 答案：D ⑧变式训练⑤ 下列各组元素中，原子半径依次减小、元素 第一电离能逐渐升高的是() A.K、Na、Li B.C、N、O C.Cl、S、P D.Al、Mg、Na 学(15 NN 参考答案与解析 学习手册参考答案与解析 第一章 原 第一节原子结构 知识梳理 知识点1 L.K L M N O P Q越高 2.能量该能层的序数(n)s、p、d、f、g… s E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)<E(ng)...... 3.自然数中的奇数序列1、3、5、7、9…的2倍 能层(n) 能级 最多容纳的电子数 K Is 3 2s 8 2p 6 3s M 3p 6 18 3d 10 4s 2 四 4p 6 N 32 4d 10 4f 14 5s 2 五 0 5p 6 50 。。。。· 六 P … 72 七 Q … 98 …… …… … … 2n2 知识点2 1.最低能量吸收较高 2.吸收释放光（辐射） 光谱仪可见光 释放光谱分析 知识点3 1.光谱学能级 3.能级电子数 4.(1)能层和能级(2)原子实(3)元素化合价 知识点4 1.经典力学量子力学电子云 参考答案与解析⊙ 子结构与性质 P 2.空间运动状态分布规律概率密度 概 率密度概率密度分布电子云一定空间运动状态 概率密度分布相似球哑铃状 3.空间运动状态电子云轮廓图 知识点5 1.空间运动2自旋 2.电子排布(1)简并轨道(2)电子对 单电子未成对电子平行相反 3.基态简并轨道尽可能分占不同的轨道平行 基态简并轨道能量不同轨道半充满稳定 全充满半充满稳定 4.越低最低能量最低较低较高最低 要点精析 变式训练 1.D2.D3.A4.C5.C6.D7.C 8.A9.C10.B >"第二节原子结构与元素的性质 知识梳理 知识点1 1.原子序数原子序数核电荷数 2.核电荷数 3.元素周期系 4.构造原理(1)nsnp能量相近 最高能层数 元素数 周期 能级组 电子数元素数 1s2 2 3 2s-2→2p6 8 8 三 35-2→3p-6 8 8 四 4s-2→3d-04p-6 18 18 五 5s-2→4d-105p-6 18 18 六 6-24f45d-10→6p6 32 32 七 7s-2-5f-46d-10→7p6 32 32 27 M 高中化学选择性必修2（人教版） (2)一种元素核电荷数周期序数同族元素价层 知识点2 电子数相同（除氨1s外）最外层电子数价层电子数 1.吸引减小排斥增大减小吸引排斥 89108价层电子排布价层电子数相同（除氨 减小增大增大增大吸引减小增大相同 外) (3)能级5能级符号s d ds p f ds 相同越小 元素周期表分区图 2.(1)气态电中性基态气态基态最低能量 H (2)难易程度容易难金属性容易金属性 1 巴☒(n-1)ds-2 (3)碱金属元素稀有气体元素增大难减弱 吸 2 3 s区 VY,OF雯 引增强减小容易增强增大吸引减弱 P区 4 d区 3.(1)化学键键合电子化合物成键电子 5 ds区 ns1-2 6 ns'np-6 (2)越强越弱(3)变大变小(4)①金属非 7 (n-1)dns-2 金属类金属②弱正强负③极性共价键离 镧系 子键④右下方相近 钢系 f区 (n-2)f-14(n-1)d0-2ns2 要点精析 价层电子排布s d ds f过渡元素半金属 类金属 变式训练 1.D2.A3.D4.C5.A 第二章 分子结构与性质 第一节共价键 3.相邻共价键方向 要点精析 知识梳理 变式训练 知识点1 1.D2.D3.D 共用电子对 第二节分子的空间结构 1.重叠未成对共用电子对 2.重叠键轴头碰头轴对称大高垂直于 知识梳理 肩并肩镜面对称小 知识点1 知识点2 分子光谱 分子结构 1.1mol化学键吸收稳定 知识点2 2.核间距小 大 几何学形状 分子中原子数 化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构名称 CO, 0:C:0 0=C=0 180 oOO 直线形 3 H:0: 0 H,0 1059 见0。 V形或角形 H H H :0: H CH,O 0=0 约120 平面三角形 H:C :H H H N NH, H:N:H 107 5o80 三角锥形 HHH H H CH, H:C:H H 109°28 正四面体形 H H 28