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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,一、元素周期系 1.碱金属元素基态原子的核外电子排布：,1s22s22p63s1,Ne3s1,1s22s22p63s23p64s1,Ar4s1,1s22s22p63s23p63d104s24p65s1,Kr5s1,1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1,Xe6s1,2.稀有气体元素基态原子的核外电子排布：,1s22s22p6,1s22s22p63s23p6,1s22s22p63s23p63d104s24p6,1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6,1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s2,5p65d106s26p6,3.周期系的形成： (1)随着元素原子核电荷数的递增，每到出现_，就开 始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最 后达到8个电子，出现_；然后又开始由_到 _，循环往复形成了_。 (2)元素形成周期系的根本原因是_ 发生周期性的重复。,碱金属,稀有气体,碱金属,稀有气体,周期系,元素的原子核外电子排布,二、元素周期表 1.结构：,2.周期、族与分区： (1)周期：具有相同的_的元素按照原子序数_ 的顺序排列成一横行。,电子层数,递增,A,0,ns1,ns2np6,(2)族：周期表中，有_个纵列，除_三个纵列叫 第族，其余15个纵列每一个纵列标作一个族。,18,8、9、10,(3)元素周期表的分区：按电子排布，可把元素周期表中元素 分为s、p、d、ds、f区。 s区：包括_族元素，价电子排布式为_，最后 一个电子填在_能级上，除氢元素外均属于活泼金属，为碱 金属和碱土金属； d区：包括_族元素，价电子排布式为_ (钯除外)，最后一个电子填在_能级上，为过渡金属；,A、A,ns12,ns,B,(n-1)d19ns12,(n-1)d,ds区：包括_族元素，价电子排布式为 _，(n-1)d全充满，最后的电子填在_能级 上，为过渡金属(d区和ds区金属均为过渡金属)； p区：包括_族元素，价电子排布式为 _，最后一个电子填在_能级上，为非金属和少数 金属； f区：包括_元素，价电子排布式为 (n-2)f014(n-1)d02ns2，称为内过渡元素或内过渡系。,B、B,(n-1)d10ns12,ns,AA以及0,ns2np16,np,镧系和锕系,1.辨析下列说法的正误： (1)直接由原子的核外电子排布确定元素所在的周期。( ) 分析：例如46号元素电子排布为4d10，最大能层为4，但是在第5周期。,(2)价电子数等于族序数。 ( ) 分析：对于主族元素，价电子数等于族序数，而对于过渡元素而言，价电子数不一定等于族序数，当价电子数大于7而小于等于10时，即第族，而对于(n-1)d+ns的电子数大于10，族序数就等于ns电子数。,(3)非金属元素都分布在p区。 ( ) 分析：非金属元素分布在s区(氢元素)和p区。 (4)外围电子数目决定元素所在的族。 ( ) 分析：外围电子数决定元素所在的纵列数，根据纵列数进而确定元素所在的族序数。,2.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x+1 B.可能是x+8或x+18 C.可能是x+2 D.可能是x+1或x+11或x+25,【解析】选D。A族元素与A族元素原子序数差值：短周期同周期差1，第4、5周期差11(有过渡元素)，第6、7周期差25(有镧系元素和锕系元素)，所以答案为D。,3.根据电子排布特点，铜元素在周期表中属于 ( ) A.s区 B.p区 C.d区 D.ds区 【解析】选D。铜为29号元素，属于第B族元素，为ds区元素。,4.下列说法中错误的是 ( ) A.d区和ds区元素既有金属元素也有非金属元素 B.元素周期表中B族到B族10个纵列的元素都是金属元素 C.除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8 D.同一元素的各种同位素的化学性质一定相同 【解析】选A。d区和ds区元素全部为金属元素，所以A错误。,5.俄美科学家联合小组合成出114号元素的一种同位素，该同位素原子的质量数为298。以下叙述不正确的是 ( ) A.该元素属于第7周期 B.该元素位于第A族 C.该元素为金属元素，其性质与82Pb相似 D.该同位素原子含有114个电子，184个中子,【解析】选B。该元素的质量数为298，质子数为114，所以中子数为184，电子数为114，是第7周期第A族的金属元素，其性质与铅元素相似。,6.下面元素周期表中全部是金属元素的区域为 ( ) A.只有s区 B.只有d区 C.s区、d区和ds区 D.d区和ds区 【解析】选D。s区中的H不是金属元素，过渡元素(d区和ds区)全部是金属元素。,一、原子结构与元素位置的关系 1.核外电子排布与周期的划分： (1)每一周期元素原子的外围电子排布和元素种数。,(2)核外电子排布与周期划分的关系。 根据构造原理，将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差较小，各能级组之间能量相差较大。 每一能级组对应一个周期，且该能级组中最大的能层序数等于元素的周期序数。,2.核外电子排布与族的划分：族的划分依据是原子的价层电 子排布。 (1)同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排 布在ns或nsnp轨道上，价电子数与族序数相同。 (2)稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。 (3)过渡元素(副族和第族)同一纵列原子的价层电子排布基 本相同(镧系、锕系元素除外)。价电子排布为(n-1)d110ns12， BB族元素的价电子数与族序数相同。,【点拨】 原子核外电子排布与元素周期表中位置的关系 (1)由原子核外电子排布确定元素原子所在的位置。 最大能层序数为周期序数； 外围电子数目决定族序数。 (2)元素所在位置确定元素原子核外电子排布。 元素所在的位置(周期、族)，确定原子序数(即核外电子数目)，根据构造原理确定核外电子排布。,(3)在相互推导中特别注意特殊性的应用。 核外电子排布是半满、全满和全空时能量最低。 特别注意B族和B族以及第族元素外围电子数不等于族序数，而等于纵列数。,【微思考】 (1)元素周期表中共有七个周期，每一个周期开头第一个元素和最后一个元素的最外层电子排布式是否相同？ 提示：不同，因为第1周期只排布s电子层，所以电子数ns1变为ns2就达到稳定结构，而其余的均符合ns1到ns2np6的稳定结构。,(2)元素周期表共有18列，周期表中元素的外围电子简称“价电子”，化合价与最外层电子总数什么关系？它们的化学性质有何联系？,提示：对于主族元素，价电子数就等于最外层电子数，也等于元素的最高正价(O、F除外)；对于副族元素，外围电子不仅包括最外层电子，还包括部分内层电子，所以价电子层有两个甚至多个能级，价电子数等于外围电子数，也等于最高正价(有例外，即B、B和族元素的外围电子数等于纵列数而不等于最高正价)；化学性质与价电子数相关(主族元素是最外层电子数，过渡元素为外围电子中的价电子数)。,【典题训练】(2014聊城高二检测)X、Y、Z是3种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z位于同一周期，X原子的最大能层的电子数是能层数的3倍，Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法不正确的是 ( ) A.三种元素都处于p区 B.Y元素的最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2YO4 C.X、Y、Z的气态氢化物在标准状况下的状态相同 D.原子半径由大到小排列顺序为ZYX,【解题指南】解答本题应注意以下3点： (1)由核外电子排布推导元素在周期表中的位置。 (2)元素分区与核外电子的关系。 (3)元素周期表中的规律变化。,【解析】选C。X、Y、Z都是短周期元素，X原子的最大能层电子数是能层数的3倍，则X有2个电子层，最外层电子数为6，故X为氧元素；X、Y位于同一主族，故Y为硫元素；Y、Z位于同一周期，Z原子的核外电子数比Y原子少1，故Z为磷元素。所以三种元素都处于p区，故A正确；Y为硫元素，最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2SO4，故B正确；氢化物分别为H2O、H2S、PH3，其中只有H2O标准状况下不是气态，其余为气态，故C错误；同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，所以原子半径PSO，即ZYX，故D正确。,【方法规律】元素位置和结构的互推方法 1.原子结构和元素在周期表中的位置的互推： (1)电子层数=周期数。 (2)主族元素的最外层电子数=族序数。 (3)主族元素的最高正价(O、F除外)=族序数=8-|最低负价|。 2.依据元素的原子序数推断元素在周期表中的位置：依据核外每个电子层最多排布电子规律、每个周期元素种数，推出稀有气体的原子序数，结合周期表中各纵行的排列规律，确定未知元素所在的周期及族。,【变式训练】(2014绵阳高二检测)以下是一些元素原子的外围电子排布，其中属于主族元素的是 ( ) A.4f126s2 B.3d64s2 C.4s24p6 D.5s2,【解析】选D。主族元素的外围电子排布为nsy(y为12)或ns2npx(x为15)。外围电子排布为4f126s2，为镧系元素，属于副族元素，故A不符合；外围电子排布为3d64s2，为族元素，属于过渡元素，故B不符合；外围电子排布为4s24p6，为0族元素，故C不符合；外围电子排布为5s2，处于A族，属于主族元素，故D符合。,【加固训练】(2014泰安高二检测)原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学原子结构及晶体知识，请回答下列问题： (1)具有(n-1)d10ns2电子构型的元素位于周期表中 族。 (2)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价电子排布式为 。,(3)写出铝元素原子的核外电子排布式 。 (4)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号： 。 (5)请写出铬元素基态原子的核外电子排布式： 。,【解析】具有(n-1)d10ns2电子构型的元素为ds区的第B族；钛元素为22号元素，所以价电子排布为3d24s2；金属铝为13号元素，则电子排布式为1s22s22p63s23p1；3p轨道上有两个未成对电子，则一定为第3周期元素，由于有两个未成对电子，则可能只有两个p电子，或者有四个p电子，即为Si或S；铬元素(24号)基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。 答案：(1)B (2)3d24s2 (3)1s22s22p63s23p1 (4)Si(或S) (5)1s22s22p63s23p63d54s1,二、元素周期表的分区 1.周期表的分区：按电子排布，可把元素周期表分为5个区：s区、p区、d区、ds区、f区。,2.金属和非金属元素的划分：,3.元素周期表结构记忆口诀：七横十八纵、三短加四长，七主分两边，七副中间站，零族排末尾，八族括三纵；镧锕单独列，每系占一格。 4.元素周期表中族和分区的关系： (1)主族：s区和p区。(ns+np)的电子数=族序数。 (2)0族：p区。(ns+np)的电子数=8(或2)。,(3)副族：d区+ds区+f区。 d区中(n-1)d+ns的电子数=族序数(第族部分元素除外)。 当8(n-1)d+ns的电子数10时，则为第族元素。 ds区中(n-1)d全充满，ns的电子数=族序数。,【警示】 价电子数外围电子数 (1)主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价电子数。 (2)副族元素：大多数族序数=(n-1)d+ns的电子数=价电子数。 而在d区的第族和ds区中，外围电子数目等于纵列数，不等于价电子数。 (3)0族元素，外围电子数：He为1s2，其他稀有气体为ns2np6，价电子数为0。,【微思考】 为什么s区(除氢外)、d区和ds区的元素都是金属元素？ 提示：s区有2个纵列(1和2)，d区有8个纵列，ds区有2个纵列，从元素价电子层结构可以看出：s区、d区和ds区在发生化学反应时容易失去最外层电子及倒数第二层的d电子，呈现金属性，所以s区(除氢外)、d区和ds区的元素都是金属元素。,【典题训练】(2014西安高二检测)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2周期第A族元素原子的价电子排布图为 。 (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A族、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B族B族、族，族序数最大且原子序数最小的为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“半满”，其稳定性大于Fe2+。,(3)ds区符合条件的为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。 (4)该题中符合题意的为N，电子排布图为(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,【互动探究】 (1)p区共有几个纵列？所有元素都有p电子吗？ 提示：p区共有6个纵列(1318)，其中氦元素只有2个1s电子，无p电子。 (2)d区中原子序数最小的、价电子层的轨道都处于半满状态的是哪种元素？ 提示：24号铬元素。价电子排布为3d54s1。,【变式训练】某元素简化电子排布式为Xe4f46s2，其应在 ( ) A.s区 B.p区 C.d区 D.f区 【解析】选D。元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入f能级，所以该元素为f区元素。,
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