?第二節(jié)　原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
第一課時(shí)　原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
[明確學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.知道原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化是導(dǎo)致元素性質(zhì)周期性變化的原因。2.知道元素周期表中分區(qū)、周期和族的元素原子核外電子排布特征，了解元素周期表的應(yīng)用價(jià)值。




1．元素周期律、元素周期系和元素周期表
(1)原子序數(shù)：按相對(duì)原子質(zhì)量由小到大的順序?qū)⒃嘏帕衅饋?lái)，得到一個(gè)元素序列，并從最輕的元素氫開始進(jìn)行編號(hào)得到的序數(shù)。
(2)元素周期律：元素的性質(zhì)隨元素原子的核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性遞變的規(guī)律。
(3)元素周期系和元素周期表
按元素原子的核電荷數(shù)遞增排列的序列叫元素周期系。元素周期表是呈現(xiàn)元素周期系的表格。元素周期系只有一個(gè)，元素周期表多種多樣。
2．構(gòu)造原理與元素周期表
(1)核外電子排布與元素周期系的基本結(jié)構(gòu)
①根據(jù)構(gòu)造原理得出的核外電子排布可以解釋元素周期系中每個(gè)周期的元素?cái)?shù)。第一周期從1s1開始，以1s2結(jié)束，只有兩種元素。其余各周期總是從ns能級(jí)開始，以np結(jié)束，而從ns能級(jí)開始以np結(jié)束遞增的核電荷數(shù)(或電子數(shù))就等于每個(gè)周期里的元素?cái)?shù)。
②周期、能級(jí)組、元素種類的對(duì)應(yīng)關(guān)系

周期
對(duì)應(yīng)能級(jí)組
對(duì)應(yīng)能級(jí)組最多所能容納的電子數(shù)
周期中所含元素種類
1
1s
2
2
2
2s、2p
8
8
3
3s、3p
8
8
4
4s、3d、4p
18
18
5
5s、4d、5p
18
18
6
6s、4f、5d、6p
32
32
7
7s、5f、6d、7p
32
32

(2)核外電子排布與元素周期表的分區(qū)
按電子排布式中最后填入電子的能級(jí)的符號(hào)可將元素周期表分為s、p、d、f 4個(gè)區(qū)，而ⅠB、ⅡB族這2個(gè)縱行的元素的核外電子可理解為先填滿了(n－1)d能級(jí)而后再填充ns能級(jí)而得名ds區(qū)。5個(gè)區(qū)的位置關(guān)系如下圖所示：

3．元素在周期表中的位置與元素原子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)間的關(guān)系
(1)在元素周期表中，同族元素價(jià)層電子數(shù)相同，是同族元素性質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
(2)長(zhǎng)周期比短周期多出的元素，其原子的最外層電子數(shù)始終不超過(guò)2(Pd除外)，所以它們?nèi)渴墙饘僭亍?br />


1．判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”。
(1)元素原子的價(jià)電子就是最外層電子。(　　)
(2)除氦外，0族價(jià)層電子排布式為ns2np6。(　　)
(3)最外層電子排布式為ns1或ns2的元素一定為金屬元素。(　　)
(4)價(jià)電子排布式為4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p區(qū)元素。(　　)
(5)在元素周期表中，s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素。(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
解析　(1)主族元素的最外層電子是價(jià)電子，過(guò)渡元素的價(jià)電子還可能包括次外層的電子或倒數(shù)第三層的電子。
(3)H的最外層電子排布式為1s1，He的最外層電子排布式為1s2，但它們均是非金屬元素。
(5)s區(qū)的H為非金屬元素，d區(qū)和ds區(qū)的元素包括副族和第Ⅷ族元素，副族和第Ⅷ族元素全部是金屬元素。
2．價(jià)層電子排布式為3d104s2的元素在周期表中的位置是(　　)
A．第三周期ⅦB族 B．第三周期ⅡB族
C．第四周期ⅦB族 D．第四周期ⅡB族
答案　D
解析　該元素原子核外有4個(gè)電子層，應(yīng)位于第四周期，3d和4s電子數(shù)之和為12，應(yīng)在第12列，是ⅡB族元素。
3．(2019·揚(yáng)州高二月考)關(guān)于元素周期表中元素的分區(qū)，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．元素周期表的d區(qū)全部是副族元素
B．元素周期表的d區(qū)包含所有的過(guò)渡元素
C．過(guò)渡元素包括d區(qū)、f區(qū)、ds區(qū)的元素
D. ds區(qū)元素不都是副族元素
答案　C
解析　d區(qū)包括ⅢB～ⅦB族(鑭系和錒系除外)元素和Ⅷ族元素，ds區(qū)包括ⅠB族和ⅡB族元素，過(guò)渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d區(qū)、f區(qū)、ds區(qū)的元素，故C正確。
4．某元素原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p1，根據(jù)原子核外電子排布與元素在元素周期表中的位置關(guān)系，完成下列各題：
(1)該元素處于元素周期表的第________周期，該周期的元素種數(shù)是________。
(2)該元素處于元素周期表的第________族，該族的非金屬元素種數(shù)是________。
(3)試推測(cè)該元素處于元素周期表的________區(qū)，該區(qū)包含族的種類是________。
答案　(1)四　18　(2)ⅢA　1　(3)p?、驛～ⅦA族、0族
解析　(1)根據(jù)該元素原子核外有4個(gè)電子層容納了電子，可知該元素處于第四周期，該周期元素原子的核外電子排布式為[Ar]3d1～104s1～24p1～6，故共有18種元素。
(2)該元素位于第ⅢA族，該族只有一種非金屬元素——硼。
(3)根據(jù)價(jià)電子排布式4s24p1可以確定該元素位于p區(qū)，該區(qū)所包括族的種類是ⅢA～ⅦA族、0族。
5．已知元素周期表中共有18個(gè)縱行，下圖實(shí)線表示元素周期表的邊界。按核外電子排布，可把元素周期表里的元素劃分為s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)等。除ds區(qū)外，其他區(qū)的名稱來(lái)自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級(jí)的符號(hào)。

(1)請(qǐng)?jiān)谏蠄D中用實(shí)線畫出s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)的邊界線，并分別用陰影和表示d區(qū)和ds區(qū)。
(2)有的同學(xué)受這種劃分的啟發(fā)，認(rèn)為d區(qū)內(nèi)第6、7縱行的部分元素可以排在另一區(qū)，你認(rèn)為應(yīng)排在________區(qū)。
(3)請(qǐng)?jiān)谏鲜鲈刂芷诒碇杏迷胤?hào)標(biāo)出4s軌道處于半充滿狀態(tài)的元素。
答案　(1)

(2)ds　(3)見上圖
解析　對(duì)于24號(hào)元素，若根據(jù)構(gòu)造原理，其核外價(jià)電子排布應(yīng)該是3d44s2，而實(shí)際上是3d54s1，原因是能量相同的軌道處于全空、全充滿和半充滿狀態(tài)時(shí)能量較低，而29號(hào)元素也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)排成3d104s1，而不是3d94s2，故將29號(hào)、30號(hào)元素所在縱行歸為ds區(qū)。所以有的同學(xué)認(rèn)為d區(qū)內(nèi)第6、7縱行的部分元素可以排在ds區(qū)是有道理的。




知識(shí)點(diǎn)一　構(gòu)造原理與元素周期表的結(jié)構(gòu)


1．核外電子排布與周期的劃分
(1)原子核外電子排布與元素周期表中周期劃分的本質(zhì)聯(lián)系


(2)每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結(jié)尾元素的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。即最外層電子所在軌道的主量子數(shù)n與其對(duì)應(yīng)的周期序數(shù)相等。
(3)周期數(shù)與電子層數(shù)的關(guān)系：周期數(shù)＝電子層數(shù)。
2．核外電子排布與族的劃分
族的劃分與原子的價(jià)電子數(shù)目和價(jià)電子排布密切相關(guān)，一般情況下，同族元素原子的價(jià)電子數(shù)目相同。具體地講：
(1)主族元素原子的價(jià)電子全部排布在最外層的ns或nsnp軌道上；主族元素的族序數(shù)與該元素原子的價(jià)電子數(shù)相同，也與該元素的最高正化合價(jià)相一致(F、O除外)。
(2)過(guò)渡元素的原子，價(jià)電子排布為(n－1)d1～10ns1～2(鑭系、錒系、鈀除外)，由此可以看出，雖然同一副族元素的電子層數(shù)從上到下逐漸增加，但價(jià)電子排布卻基本相同。
①ⅢB～ⅦB族元素原子的價(jià)電子數(shù)目等于族序數(shù)。
②Ⅷ族元素原子的價(jià)電子排布為(n－1)d6～9ns1～2(鈀除外，為4d10)。
③ⅠB族和ⅡB族則是根據(jù)ns軌道上有1個(gè)還是2個(gè)電子來(lái)劃分的。
(3)0族元素，除氦元素外，稀有氣體元素原子的最外層電子排布均為ns2np6。這種全充滿電子的結(jié)構(gòu)是稀有氣體元素原子具有特殊穩(wěn)定性的內(nèi)在原因。





[解析]　(1)13Al的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，其最大能層數(shù)為3，所以位于第三周期；由于電子最后填充p能級(jí)，所以是p區(qū)元素，其價(jià)電子排布式為3s23p1，價(jià)電子總數(shù)為3，所以位于ⅢA族。
(2)24Cr的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，其最大能層數(shù)為4，所以位于第四周期；由于電子最后填充d能級(jí)，所以是d區(qū)元素，其價(jià)電子排布式為3d54s1，價(jià)電子總數(shù)為6，所以位于ⅥB族。
(3)26Fe的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，其最大能層數(shù)為4，所以位于第四周期；由于電子最后填充d能級(jí)，所以是d區(qū)元素，其價(jià)電子排布式為3d64s2，價(jià)電子總數(shù)為8，所以位于Ⅷ族。
(4)33As的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，其最大能層數(shù)為4，所以位于第四周期；由于電子最后填充p能級(jí)，所以是p區(qū)元素，其價(jià)電子排布式為4s24p3，價(jià)電子總數(shù)為5，所以位于ⅤA族。
(5)30Zn的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，其最大能層數(shù)為4，所以位于第四周期；由于Zn為ds區(qū)元素，其價(jià)電子排布式為3d104s2，價(jià)電子總數(shù)為12，所以位于元素周期表第12列，即ⅡB族。
[答案]　(1)1s22s22p63s23p1　第三周期ⅢA族
(2)1s22s22p63s23p63d54s1　第四周期ⅥB族
(3)1s22s22p63s23p63d64s2　第四周期Ⅷ族
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3　第四周期ⅤA族
(5)1s22s22p63s23p63d104s2　第四周期ⅡB族
[規(guī)律]　由元素的價(jià)電子排布判斷其在周期表中的位置的規(guī)律

價(jià)電子排布
x或y的取值
周期表中位置
nsx
x＝1,2
第n周期xA族(說(shuō)明：書寫時(shí)，x、y應(yīng)換成相應(yīng)的羅馬字母表示，下同)
ns2npx
x＝1,2,3,4,5
第n周期(2＋x)A族
x＝6
第n周期0族
(n－1)dxnsy
x＋y≤7
第n周期(x＋y)B族
7

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