人教版(2019)选修性必修2导学案第1章　第2节　第1课时　原子结构与元素周期表

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 发 展 目 标 体 系 构 建 1.能从微观角度理解原子结构与元素周期表中位置的关系，能 从原子价电子数目、价电子排布的角度解释元素周期表中元素 的分区及周期和族的划分。 2.通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的 位置及性质，培养学生的模型认知能力。 一、元素周期律、元素周期系和元素周期表 1．元素周期律：元素性质随着原子序数递增发生周期性的重复。 2．元素周期系：按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。 3．元素周期表：呈现元素周期系的表格。 微点拨：元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。 二、构造原理与元素周期表 1．核外电子排布与周期的划分 (1)电子排布与周期划分的本质联系 周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种数 ⅠA 族 0 族 最外层最多 容纳电子数 一 1s1 1s2 2 1s 2 二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8 三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8 四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18 五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 七 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32 (2)规律：①周期序数＝电子层数。②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。 2．核外电子排布与族的划分 (1)划分依据：取决于原子的价电子数目和价层电子排布。 (2)特点：同族元素的价电子数目和价层电子排布相同。 (3)规律 ①对主族元素，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 ns、np 轨 道上(见下表)。价电子数与族序数相同。 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子 排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ③稀有气体元素：价电子排布为 ns2np6(He 除外)。 某元素位于周期表中第四周期ⅤA 族，你能否据此书写出该元素的价电子排布式、电 子排布式？ [提示] 元素的价电子排布式为 4s24p3，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3。 三、再探元素周期表 1．元素周期表的结构 2．元素周期表的分区 (1)根据核外电子排布 根据核外电子排布，可把周期表里的元素划分成 5 个 区： s 区、p 区、d 区、ds 区和 f 区。除 ds 区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的 符号。 (2)根据元素金属性与非金属性 ①金属元素和非金属元素的分界线为沿 B、Si、As、Te、At 与 Al、Ge、Sb、Po 之间所画的一 条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的 左下角位置。 ②处于 d 区、ds 区和 f 区的元素全部是金属元素。s 区的元素除氢外，也全部是金属元素。 根据周期表分区的依据，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。则 p 区元素价电子都是 ns2np1～6 吗？价电子为 ns1～2 的元素一定都在 s 区吗？ [提示] 都不是。p 区 He 元素的价电子为 2s2，可作为这两个问题的特例。 1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。) (1)除零族外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数 (×) (2)碱金属元素是指第ⅠA 族的所有元素 (×) (3)价电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素 (×) (4)元素周期表 5 个区中都有金属元素 (√) 2．元素周期表中，非金属元素存在的区域为( ) A．只有 s 区 B．只有 p 区 C．s 区、d 区和 ds 区 D．s 区和 p 区 D [s 区存在非金属元素 H，大部分非金属元素存在于 p 区，而 d 区、ds 区及 f 区的元素全部 为金属元素。] 3．写出具有下列电子排布的微粒的核电荷数、元素符号，以及在周期表中的位置。 (1)A 原子：1s22s22p5________、________；第________族、第________周期。 (2)B－：1s22s22p63s23p6________、________；第________族、第________周期。 (3)C 原子：[He]2s22p3________、________；第________族、第________周期。 (4)外围电子排布为 3d54s2 的原子：________、________；第________族、第________周期。 [解析] (1)对于原子，核电荷数＝核外电子数，确定 A 元素为 F，位于周期表中第二周期第ⅦA 族。 (2)对于阴离子，核电荷数＝核外电子数－所带电荷数＝18－1＝17，故 B－为 Cl－；位于周期表 中第三周期第ⅦA 族。 (3)将简化电子排布式还原为电子排布式，即 1s22s22p3，判断 C 原子为 N；位于周期表中第二周 期第ⅤA 族。 (4)由构造原理知该元素原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2，确定为 Mn 元素，位于第四周 期第ⅦB 族。 [答案] (1)9 F ⅦA 二 (2)17 Cl ⅦA 三 (3)7 N ⅤA 二 (4)25 Mn ⅦB 四 原子结构与元素周期表分区的关系 元素周期表分区的简图如下所示： 元素周期表的分区 (1)在 s 区中，族序数最大、原子序数最小的元素是什么元素？该元素原子的价电子的电子云什 么形状？ 提示：s 区为第ⅠA 族、第ⅡA 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)Fe 元素处于周期表中的哪个区？Fe2＋、Fe3＋的电子排布式怎样书写？两种离子更稳定的是 谁？为什么？ 提示：Fe 位于 d 区，常见离子为 Fe2 ＋ 、Fe3 ＋ ，电子排布式分别为 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)某元素的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2，据此判断该元素位于周期表中的哪一区？是 何种元素？ 提示：该元素为 Zn，位于 ds 区。 各区元素的特点 包括的元素 价电子排布 化学性质 s 区 第ⅠA、ⅡA 族 ns1～2(最后的电子填在 ns 上) 除氢外，都是活泼金属元素(碱金属 和碱土金属元素) p 区 第ⅢA～ⅦA 族、0 族 ns2np1～6(最后的电子填在 np 上) 随着最外层电子数目的增加，非金 属性增强，金属性减弱 d 区 第ⅢB～ⅦB、Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2[最后的电 子填在(n－1)d 上] 均为过渡金属，由于 d 轨道都未充 满电子，因此 d 轨道可以不同程度 地参与化学键的形成 ds 区 第ⅠB、ⅡB 族 (n－1)d10ns1～2[(n－1)d 全 充满] 均为过渡金属，d 轨道已充满电子， 因此 d 轨道一般不再参与化学键的 形成 f 区 镧系、锕系 (n－2)f0～14 (n－1)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 1．下列说法中正确的是 ( ) A．所有金属元素都分布在 d 区和 ds 区 B．最外层电子数为 2 的元素都分布在 s 区 C．元素周期表中ⅢB 族到ⅡB 族 10 个纵行的元素都是金属元素 D．s 区均为金属元素 C [s 区除 H 外均为金属元素，A、D 错；He、Zn 等虽最外层电子数为 2 却不分布在 s 区元素， B 错；周期表中ⅢB 族～ⅡB 族为过渡元素，全部为金属元素，C 正确。] 2．元素 X、Y、Z 在周期表中的相对位置如图所示。已知 Y 元素原子的价电子排布式为 ns(n－1)np(n ＋1)，则下列说法不正确的是( ) X Y Z A.Y 元素原子的价电子排布式为 4s24p4 B．Y 元素在周期表的第三周期第ⅥA 族 C．X 元素位于元素周期表的 p 区 D．Z 元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3 A [Y 元素原子的价电子排布式为 ns(n－1)np(n＋1)，由 n－1＝2 可得 n＝3，Y 元素原子的价电子 排布式为 3s23p4，则 Y 元素位于第三周期第ⅥA 族，Z 位于第四周期第ⅤA 族，价电子排布式为 4s24p3， 电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z 最外层电子填充在 p 轨道上，故 X、Y、Z 均位 于 p 区。] 根据原子结构特征判断元素在周期表中的位置 电子排布式――→ 确定 价电子排布式――→ 确定 1．关于元素周期表的下列说法中正确的是( ) A．目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被发现 B．根据原子的电子排布，可将周期表分为 s、d、ds、p、f 五个分区 C．俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献 D．周期表中，元素所在的族序数等于原子的最外层电子数 B [元素周期表在不断完善与发展，A 错误；俄国化学家门捷列夫制作了第一张元素周期表， C 错误；周期表中副族的族序数不一定等于原子的最外层电子数。] 2．下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第三周期元素的是( ) A．1s22s1 B．1s22s22p5 C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s23p64s1 C [元素所在的周期数与最高能层序数 n 有关，原子的核外电子的最高能层序数为 n 时，该元 素属于第 n 周期。故第三周期元素的最高能层序数为 3，故选 C。] 3．按电子排布，可把周期表里的元素划分成 5 个区，以下元素属于 s 区的是( ) A．Fe B．Mg C．Al D．La B [周期表在分区时，依据最后一个电子所进入的能级来分(ds 区除外)，若最后一个电子进入 s 轨道则为 s 区。A 项 Fe 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，为 d 区；B 项 Mg 的电子排布式为 1s22s22p63s2 ，为 s 区；C 项 Al 的电子排布式为 1s22s22p63s23p1，为 p 区；D 项 La 为镧系元素，属 于 f 区。] 4．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是( ) A．原子的价电子排布式为 ns2np1～6 的元素一定是主族元素 B．基态原子的 p 能级上有 5 个电子的元素一定是第ⅦA 族元素 C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2 的元素一定位于第ⅢB～第ⅧB 族 D．基态原子的 N 层上只有 1 个电子的元素一定是主族元素 B [0 族元素原子的价电子排布式为 1s2(氦)或 ns2np6，故 A 项错误；原子的价电子排布式为(n －1)d6～8ns2 的元素位于第Ⅷ族，故 C 项错误；基态原子的 N 层上只有 1 个电子的元素除了主族元素 外，还有部分副族元素，如 Cu、Cr，故 D 项错误。] 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，第二周期第ⅤA 族元素原子价轨道表示式为_____。 (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ⅠA 族、第ⅡA 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ⅢB 族～第ⅦB 族、第Ⅷ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，其电 子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为 3d104s2；(4)该题中符合题意的元素为 N，其价 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