1、第二节第二节 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质 第第 1 1 课时课时 原子结构与元素周期表原子结构与元素周期表 学业要求 核心素养建构 1.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外 电子排布特征，了解元素周期表的应用价值。 2.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。 知识梳理 一、原子结构与元素周期表 1.元素周期律、元素周期系和元素周期表 (1)元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。 (2)元素周期表和元素周期系的关系：元素周期表是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。 2.构造原理与元素周
2、期表 (1)根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。 (2)元素周期系中每周期的能级排布与元素数： 周期 一 二 三 四 五 六 七 能级 排布 1s 2s2p 3s3p 4s3d 4p 5s4d 5p 6s4f 5d6p 7s5f 6d7p 元素数 2 8 8 18 18 32 32 (3)元素周期表中，同族元素价层电子数相同，元素性质相似。 微自测 1.某周期A 族元素的原子序数为 x，则同周期的A 族元素的原子序数是( ) A.只有(x1) B.可能是(x8)或(x18) C.可能是(x2) D.可能是(x1)或(x11)或(x25) 解析 当A、A 族元素处于二、
3、三周期时，A 族元素的原子序数为(x1)； 当A、 A 族元素处于四、 五周期时， A 族元素的原子序数为(x11)； 当A、 A 族元素处于六、七周期时，A 族元素的原子序数为(x25)。 答案 D 二、元素周期表的结构 1.周期(横行) 短周期 第一周期：2种元素 第二周期：8种元素 第三周期：8种元素 长周期 第四周期：18种元素 第五周期：18种元素 第六周期：32种元素 第七周期：32种元素 2.族(纵行) 主族；A、A、A、A、A、A、A共七个主族 副族：B、B、B、B、B、B、B共七个副族 第族：三个纵行（8、9、10），位于B与B之间 0族：稀有气体元素 3.元素的分区 (1)
4、按电子排布，把周期表里的元素划分成 5 个区，分别为 s、p、d、f、ds。 (2)元素周期表共有 16 个族，其中 s 区包括A、A 族，p 区包括AA、0 族，d 区包括BB 族及族(镧系、锕系除外)，ds 区包括B、B 族，f 区包括镧系元素和锕系元素。 如下图： 微自测 2.判断正误，正确的打“”；错误的打“”。 (1)每一周期都是从活泼金属元素开始，以稀有气体元素结束。( ) (2)元素周期表中，7 个横行是 7 个周期，18 个纵行就是 18 个族。( ) (3)周期表中B 族B 族为过渡元素，全部为金属元素。( ) (4)s 区元素都是金属元素，p 区元素都是非金属元素。( )
5、(5)最外层电子排布为 ns1或 ns2的元素一定是为金属元素。( ) (6)元素原子的价电子不一定是最外层电子。( ) (7)有同学总结出如下规律： 当某元素的 电子层数 最外层电子数1 时， 该元素是金属元素。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 探究一、原子结构与元素周期表的关系 从价电子排布建构核外电子排布与主族、0族关系模型 探究素材 1.主族元素的价电子排布 主族序数 A A A A A A A 价电子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 (1)主族元素的族序数价电子总数最高正价(O、F 除外)
6、。 (2)同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在 ns 或 nsnp 轨道上。 2.稀有气体的价电子排布为 1s2或 ns2np6。 探究题目 1.某元素位于周期表中第四周期第A 族，则该元素的名称和该元素原子价电子 排布式均正确的是( ) A.砷，4s24p3 B.溴，4s24p5 C.磷，4s24p3 D.锑，5s25p3 解析 由于该元素为主族元素，价电子数主族序数，故价电子数为 5，排除 B 项；又因周期序数电子层数，排除 D；由元素在周期表中的位置可知：元素原 子的价电子排布式为 4s24p3，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3，该元素为 33
7、 号元素砷，故 A 项正确。 答案 A 从价电子排布建构核外电子排布与过渡元素关系模型 探究素材 1.过渡元素(副族和族)(第四周期为例)的价电子排布： 族序数 价电子排布 B (n1)d1ns2 B (n1)d2ns2 B (n1)d3ns2 B (n1)d5ns1 B (n1)d5ns2 (n1)d6 8ns2 B (n1)d10ns1 B (n1)d10ns2 2.核外电子排布与族的关系 (1)BB 族：族序数价电子数原子最外层 ns 电子数次外层(n1)d 电 子数最高正价。 (2)族：原子最外层 ns 电子数次外层(n1)d 电子数之和分别为 8、9、10。 (3)B 和B 的族序数
8、原子最外层电子数。 探究题目 2.原子的价电子排布式为 3d104s1的元素在周期表中位于( ) A.第五周期第B 族 B.第五周期第B 族 C.第四周期第B 族 D.第四周期第B 族 解析 该元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1，即该原子含有 4 个能层，位于第四周期，其价电子排布式为 3d104s1，属于第B 族元素，所以该 元素位于第四周期第B 族，故选 D。 答案 D 从价电子排布建构原子结构与周期表中位置关系模型 探究素材 原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系。 1.原子核外电子层数决定所在周期数； 周期数最大能层数(钯除外， 46Pd：
9、Kr4d10， 最大能层数是 4，但是在第五周期)。 2.外围电子总数决定排在哪一族。如：29Cu：3d104s1，10111 尾数是 1 且有 d 轨道，所以是 B 族。 3.每周期起始元素和结束元素的价电子排布为 ns1和 ns2np6(第一周期为 1s2)。 探究题目 3.某元素原子最外层只有 1 个电子，最高电子层 n4。问： (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 (1)题给元素原子最高电子层 n4，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
10、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)3 19、24、29 (2)K：Ar4s1，第四周期第A 族；Cr：Ar3d54s1， 第四周期第B 族；Cu：Ar3d104s1，第四周期第B 族 探究二、原子结构与元素周期表的分区 从原子结构和周期表分区建构“位构”模型 探究素材 1.元素周期表划分区的依据是原子的价层电子排布。 2.区的名称与电子的能级符号的关系：区的名称来自于按构造原理最终填入电子 的能级的符号(除 ds 区外)。 探究题目
11、 4.已知几种元素原子的核外电子排布或价电子排布情况，分别判断其元素符号、 原子序数并指出其在周期表中的位置。 元素 元素符号 原子序数 区 周期 族 A 1s22s22p63s1 B C 3d104s1 D Ne3s23p4 E 解析 由电子排布式判断 A 为 11 号元素 Na；由原子结构示意图可知 x26，B 为 26 号元素 Fe；由价电子排布式判断 C 为 29 号元素 Cu；由电子排布式判断 D 为 16 号元素 S；由基态原子的轨道表示式判断 E 为 17 号元素 Cl。再根据最大能 层序数等于周期序数确定元素所处的周期；元素 A、D、E 为主族元素，主族元 素的价电子总数等于主
12、族序数；C 元素的价电子排布式为 3d104s1，s 能级电子数 为 1，应为 ds 区的第B 族。 答案 A：Na 11 s 三 A B：Fe 26 d 四 C：Cu 29 ds 四 B D：S 16 p 三 A E：Cl 17 p 三 A 从原子结构建构族与分区关系模型 探究素材 族和分区的关系 1.主族：s 区和 p 区。(nsnp)的电子数族序数。 2.0 族：p 区。(nsnp)的电子数8(或 2)。 3.副族：d 区ds 区f 区。 (1)d 区中(n1)dns的电子数族序数(第族部分元素除外)。 (2)当 8(n1)dns的电子数10 时，则为第族元素。 (3)ds 区中(n1)
13、d 全充满，ns 的电子数族序数。 探究题目 5.已知某元素3 价离子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5， 则该元素在元素 周期表中的位置是( ) A.第三周期第族，p 区 B.第三周期第B 族，ds 区 C.第四周期第族，d 区 D.第四周期第B 族，f 区 解析 该3 价离子的核外有 23 个电子，则基态原子核外有 26 个电子，26 号元 素是铁，其位于第四周期第族，且位于 d 区。 答案 C 从原子结构、性质、位置建构“位构性”模型 探究素材 各区元素化学性质及原子价电子排布特点 包括的元素 价电子排布 化学性质 s 区 A、A 族 ns1 2(最后的电子填在 n
14、s 能级上) 除氢外， 都是活泼金属 元素(碱金属和碱土金 属) p 区 AA、0 族 ns2np1 6(除氦外，最后 的电子填在np能级上) 最外层电子参与反应， 随着最外层电子数目 的增加，非金属性增 强， 金属性减弱(0 族除 外) d 区 BB(镧系、锕系 除外)、族 (n1)d1 9ns12 最后的电子填在(n 1)d 能级上 均为过渡金属，由于 d 轨道都未充满电子， 因 此 d 轨道上的电子可 以不同程度地参与化 学键的形成 ds 区 B、B 族 (n1)d10ns1 2(n1)d 全充满 均为过渡金属，d 轨道 已充满电子， 因此 d 轨 道上的电子一般不再 参与化学键的形成
15、f 区 镧系、锕系 (n2)f0 14 (n1)d0 2ns2 镧系元素的化学性质 非常相近； 锕系元素的 化学性质也非常相近 探究题目 6.下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。 请回答下列问题： (1)表中属于 d 区的元素是_(填编号)。 (2)表中元素的 6 个原子与元素的 6 个原子形成的某种环状物名称为_。 (3)某元素的特征电子排布式为 nsnnpn 1， 该元素原子的最外层电子数为_。 (4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素与元素的氢氧化 物有相似的性质。请写出元素的氢氧化物与 NaOH 溶液反应的化学方程式： _ _。 解析 (1)属于 d 区
16、元素。(2)元素是氢元素，元素是碳元素，依题意，形成 的环状物是苯。 (3)从 nsnnpn 1 可知， n2， 该元素为 N 元素， 最外层电子数为 5。 (4)是 Al，是 Be，依对角线规则，两元素性质相似，仿照 Al(OH)3和碱反应 的化学方程式写出 Be(OH)2与 NaOH 反应的化学方程式。 答案 (1) (2)苯 (3)5 (4)Be(OH)22NaOH=Na2BeO22H2O 1.最活泼的金属元素、最活泼的非金属元素、常温下呈液态的金属(价电子排布为 5d106s2)元素分别位于下面元素周期表中的( ) A.s 区、p 区、ds 区 B.s 区、p 区、d 区 C.f 区、
17、p 区、ds 区 D.s 区、f 区和 ds 区 解析 最活泼的金属元素在A 族，s 区；最活泼的非金属元素(是氟)在A 族， p 区；汞的价电子排布为 5d106s2，在B 族，ds 区。 答案 A 2.已知某元素2 价离子的电子排布式为 1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中属 于( ) A.第B 族 B.第B 族 C.第族 D.第A 族 解析 根据核外电子排布规律，可知该元素的原子最外层只有 2 个电子，而且应 该排布在第四电子层上，该元素在周期表中的位置应该是第四周期第A 族。 答案 D 3.下列说法正确的是( ) A.所有金属元素都分布在 d 区和 ds 区 B.最外层电
18、子数为 2 的元素都分布在 s 区 C.元素周期表中第B 族到第B 族 10 个纵行的元素都是金属元素 D.s 区均为金属元素 解析 部分金属在 s 区或 p 区，故 A 错误。s 区除 H 外均为金属元素，故 D 项错 误。He、Zn 等元素的原子最外层电子数为 2，但却不是 s 区元素，B 项错误。元 素周期表中第B 族第B 族的元素为过渡元素， 全部为金属元素， C 项正确。 答案 C 4.有 A、 B、 C、 D、 E 五种元素。 其中 A 为第四周期元素， 与 D 可形成 11 和 21 原子个数比的化合物；B 为第四周期过渡元素，最高化合价为7；C 和 B 是同 周期的元素，具有相
19、同的最高化合价；D 的价电子排布式为 nsnnpn 2，E 元素的基 态原子核外有 7 个原子轨道填充了电子。 (1)试写出下面三种元素的元素符号：A_、B_、C_。 (2)写出 D2 的电子排布式：_。基态 E 原子的电子排布式：_。 (3)B 位于_族，C 位于_族。 解析 由 B 为第四周期过渡元素，最高化合价为7 可推出 B 是锰元素；C 和 B 是同周期的元素，具有相同的最高化合价，则 C 是溴元素；D 的价电子排布式为 nsnnpn 2，D 是氧元素；A 与 D 可形成 11 和 21 原子个数比的化合物，A 是 钾元素。B 位于第四周期，最高价为7 价，根据族序数等于价电子数可知
20、 B 位 于第B 族，Br 原子最外层也是 7 个电子，属于主族元素，位于A 族。E 元素 的基态原子核外有 7 个原子轨道填充了电子， 其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p1， 该元素应为 Al。 答案 (1)K Mn Br (2)1s22s22p6 1s22s22p63s23p1 (3)B A 5.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现 价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表 分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符 号，如图所示。 (1)在 s 区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为 _。 (2)在 d 区
21、中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为 _ _， 其中较稳定的是_。 (3)在 ds 区中， 族序数最大、 原子序数最小的元素， 原子的价电子排布式为_。 (4) 在 p 区 中 ， 第 二 周 期 第 A 族 元 素 原 子 价 电 子 轨 道 表 示 式 为 _。 (5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在_区中。 解析 (1)s区为第A族、 第A族， 符合条件的元素为Be， 其电子排布式为1s22s2， 价电子的电子云形状为球形。 (2)d 区为第B 族第B 族、 第族， 族序数最大且原子序数最小的元素为 Fe， 常见离子为 Fe2 、Fe3，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5， 由离子的电子排布式可知 Fe3 的 3d 轨道“半充满”，其稳定性强于 Fe2。 (3)ds 区符合条件的元素为 Zn， 其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2， 原子的价电子排布式为 3d104s2。 (4)该题中符合题意的为元素 N，原子的价电子轨道表示式为。 (5)铀和钚均为锕系元素，位于 f 区。 答案 (1)球形 (2)Fe2 ：1s22s22p63s23p63d6，Fe3：1s22s22p63s23p63d5 Fe3 (3)3d104s2 (4) (5)f