第二節(jié)　原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
第1課時　原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
1．通過對元素周期表發(fā)展史的了解，認識科學(xué)家對元素周期表經(jīng)歷的探索過程。2．通過對構(gòu)造原理與元素周期表分區(qū)關(guān)系的分析，了解元素周期表是微觀上原子核外電子排布的宏觀表達方式，認識元素周期表的基本結(jié)構(gòu)，了解元素周期律、元素周期系與元素周期表之間的關(guān)系。3．能從原子價電子數(shù)目和價電子排布的角度解釋元素周期表的周期、族、區(qū)的劃分，促進對“位置”與“結(jié)構(gòu)”關(guān)系的理解。
1．元素周期律1869年，門捷列夫發(fā)現(xiàn)，按_______________從小到大的順序?qū)⒃嘏帕衅饋?，得到一個元素序列，并從最輕的元素氫開始進行編號，稱為原子序數(shù)。這個序列中的元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)遞增發(fā)生__________的重復(fù)，這一規(guī)律被門捷列夫稱作元素周期律。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
2．元素周期系1913年，英國物理學(xué)家莫塞萊證明原子序數(shù)即_______________。隨后元素周期律表述為元素的性質(zhì)隨元素原子的核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性遞變。元素的這一按其___________________排列的序列稱為元素周期系。
3．元素周期表元素周期表是呈現(xiàn)_____________的表格。元素周期系只有一個，元素周期表多種多樣。
1．核外電子排布與周期的劃分(1)電子排布與周期劃分的本質(zhì)聯(lián)系
二、構(gòu)造原理與元素周期表
(2)規(guī)律：①周期序數(shù)＝____________。②本周期包含的元素種數(shù)＝___________________________的2倍＝對應(yīng)能級組最多容納的電子數(shù)。
對應(yīng)能級組所含原子軌道數(shù)
2．核外電子排布與族的劃分(1)劃分依據(jù)：取決于原子的價層電子數(shù)目和價層電子排布。(2)特點：同族元素的價層電子數(shù)目和價層電子排布相同。(3)規(guī)律①對主族元素，同主族元素原子的價層電子排布完全相同，價層電子全部排布在ns或ns、np軌道上(見下表)。價層電子數(shù)與族序數(shù)相同。
② ③稀有氣體元素：價層電子排布為__________(He除外)。
1．元素原子的核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化是形成元素周期系的根本原因。( )2．周期序數(shù)越大，該周期所含金屬元素越多。( )3．所有區(qū)的名稱均來自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級符號。( )4．周期表共18個縱列，可分為7個主族8個副族(包括Ⅷ族)1個0族。( )
1．目前元素周期表有幾個周期？元素在周期表中處于哪一周期主要由原子結(jié)構(gòu)中哪一部分決定的？提示：有7個周期，周期序數(shù)＝原子結(jié)構(gòu)中的電子層數(shù)。2．每一周期元素第一種元素是堿金屬，最后一種元素是哪類元素？提示：每一周期從堿金屬開始，以稀有氣體元素結(jié)束。3．預(yù)言119號元素基態(tài)原子最外層電子排布，預(yù)言第八周期有多少種元素。提示：8s1，第八周期有50種元素。
1．原子核外的某一能層最多能容納的電子數(shù)目為18，則該能層是( )A．K能層 B．L能層 C．O能層 D．M能層解析：根據(jù)泡利不相容原理可知，每一能層最多能容納的電子數(shù)目為2n2，所以最多能容納的電子數(shù)目為18的能層是第三能層即M層，故答案為D。
2．關(guān)于價電子排布式為3d54s2的元素的說法不正確的是( )A．原子序數(shù)為25 B．價電子數(shù)為7C．位于第四周期第ⅦB族 D．位于第四周期第ⅤB族解析：該元素的最大電子層數(shù)為4，應(yīng)位于元素周期表第四周期，3d和4s能級電子數(shù)之和為7，應(yīng)在第7列，位于第ⅦB族，價電子數(shù)為7，原子序數(shù)為25，故D錯誤。故選D。
3．某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族，則該元素的名稱和價電子排布式均正確的是( )A．砷，4s24p3 B．溴，4s24p5C．磷，4s24p3 D．銻，5s25p3解析：元素位于周期表中第四周期第ⅤA族，所以核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，原子序數(shù)為33，名稱為砷，價電子排布式為4s24p3，故合理選項是A。
4．根據(jù)下列微粒的最外層電子排布，能確定該元素在元素周期表中位置的是( )A．4s1 B．3d104snC．nsnnp3n D．ns2np3
解析：4s1的電子排布包括4s1(K)、3d54s1(Cr)、3d104s1(Cu)，無法確定元素種類，不能確定元素周期表中具體位置，故A錯誤；3d104sn的電子排布包括3d104s1(Cu)、3d104s2(Zn)，也無法確定元素種類，不能確定元素周期表中具體位置，故B錯誤；由于s軌道最多只能容納2個電子，所以n小于等于2，又n＝1時，電子排布式錯誤，所以n＝2，則該微粒最外層電子排布為2s22p6，為氖元素，位于第二周期0族，故C正確；最外層電子排布式為ns2np3時，n可能為2、3、4、5、6、7，不能確定元素周期表中具體位置，故D錯誤。故選C。
28818183232
2．元素周期表的分區(qū)(1)根據(jù)核外電子排布根據(jù)核外電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、______區(qū)、________區(qū)和______區(qū)。除ds區(qū)外，各區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級的符號。
(2)根據(jù)元素金屬性與非金屬性①金屬元素和非金屬元素的分界線為沿________________________ 與______________________之間所畫的一條連線，非金屬性較強的元素處于元素周期表的__________位置，金屬性較強的元素處于元素周期表的__________位置。
B、Si、As、Te、At
②處于d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素全部是________元素。s區(qū)的元素除______外，也全部是金屬元素。
1．價電子一定是最外層電子。( )2．元素的價電子數(shù)一定等于其所在族的族序數(shù)。( )3．同一族元素的價電子數(shù)一定相同。( )4．基態(tài)原子的N層上只有一個電子的元素，一定是ⅠA族元素。( )5．原子的價電子排布為(n－1)d6～8ns2的元素一定是過渡元素。( )6．基態(tài)原子的p能級上半充滿的元素一定位于p區(qū)。( )
7．p區(qū)元素價電子都是ns2np1～6。( )8．所有非金屬元素都分布在p區(qū)。( )9．處于s區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素全部是金屬元素。( )10．0族價層電子排布式為ns2np6。( )
1．元素周期表的族序數(shù)有什么規(guī)律？提示：元素周期表有18列，大部分同列元素的價層電子數(shù)等于族序數(shù)(除了ⅢB、Ⅷ族和0族)。2．為什么副族元素又稱為過渡元素？寫出它們的價層電子排布通式。提示：由于副族元素是從典型的金屬元素(s區(qū)元素)過渡到非金屬元素(p區(qū)元素)的中間元素，因而又被稱為過渡元素。d區(qū)元素的價層電子排布通式為(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)，ds區(qū)元素的價層電子排布通式為(n－1)d10ns1～2。
3．為什么s區(qū)(除氫元素)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素？提示：因為s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)元素的最外層電子數(shù)為1～2個。
1．下列說法正確的是( )A．所有金屬元素都分布在d區(qū)和ds區(qū)B．元素周期表中ⅢB～ⅡB族10個縱列的元素都是金屬元素C．原子最外層電子數(shù)為2的元素都分布在s區(qū)D．s區(qū)均為金屬元素解析：s區(qū)除氫元素外均為金屬元素，f區(qū)中所有元素均為金屬元素，故A錯誤；元素周期表中ⅢB～ⅡB族10個縱列的元素全部為金屬元素，故B正確；Fe、Zn的基態(tài)原子的最外層電子數(shù)均為2，不屬于s區(qū)，故C錯誤；s區(qū)的H為非金屬元素，故D錯誤。故選B。
2．周期表中共有18個縱列，從左到右分別為1～18列，按這種規(guī)定，下列說法正確的是( )A．第1列是堿金屬元素B．只有第2列的元素原子價電子排布為ns2C．第1列和第18列所含元素種數(shù)不同D．第8列沒有非金屬元素
解析：第1列為ⅠA族元素，其中H元素是非金屬元素，Li、Na、K、Rb、Cs、Fr是堿金屬元素，A項錯誤；原子價電子排布為ns2的并非只有ⅡA族元素，還有He元素，B項錯誤；第1列為ⅠA族元素，其含有H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr這7種元素；第18列為0族元素，其含有He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、Og這7種元素，故這兩列所含元素種數(shù)相同，C項錯誤；第8列處于d區(qū)，全部是金屬元素，D項正確。答案選D。
3．下列說法中正確的是( )A．所有非金屬元素都分布在p區(qū)B．最外層電子數(shù)為2的元素都分布在s區(qū)C．同一主族元素從上到下，金屬性呈周期性變化D．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10個縱行的元素都是金屬元素解析：H元素在s區(qū)，其他非金屬元素都分布在p區(qū)，故A錯誤；s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)的元素，最外層電子數(shù)都有可能是2個電子，故B錯誤；同一主族元素從上到下，金屬性逐漸增強，不呈周期性變化，故C錯誤；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10個縱行的元素都是金屬元素，故D正確。故選D。
4．下列關(guān)于原子核外電子排布與元素在周期表中位置關(guān)系的表述中，正確的是( )A．基態(tài)原子的N層上只有一個電子的元素，一定是s區(qū)元素B．原子的價層電子排布式為(n－1)d6～8ns2的元素一定是ds區(qū)元素C．最外層有三個未成對電子的元素一定屬于主族元素D．基態(tài)原子的價層電子排布式為(n－1)dxnsy的元素的族序數(shù)一定為x＋y
解析：基態(tài)原子的N層上只有一個電子的元素，其基態(tài)原子電子排布式可能為1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d104s1，即該元素可能在ⅠA族、ⅥB族或ⅠB族，不一定位于s區(qū)，故A錯誤；原子的價層電子排布式為(n－1)d6～8ns2的元素是第Ⅷ族元素，位于d區(qū)，故B錯誤；原子核外最外層有三個未成對電子的元素，其p能級為3個電子，一定屬于主族元素，故C正確；基態(tài)原子的價層電子排布式為(n－1)dxnsy的元素，其族序數(shù)可能為x＋y(x＋y≤7)、也可能為y(x＝10，y＝1或2)，該元素還可能在第Ⅷ族(10≥x＋y>7)，故D錯誤。故選C。
解答與元素周期表分區(qū)相關(guān)的問題時，要特別注意：(1)主族元素的最外層電子即為價層電子，過渡元素的價層電子一般包括最外層的s電子和次外層的d電子，有的還包括倒數(shù)第三層的f電子。(2)s區(qū)元素原子的價層電子特征排布為ns1～2，價層電子數(shù)等于主族序數(shù)。(3)p區(qū)元素原子的價層電子特征排布為ns2np1～6(He除外)，價層電子總數(shù)等于主族序數(shù)(0族除外)除外。(4)s區(qū)(H除外)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)都是金屬元素。
在元素周期表中，某些主族元素與____________的主族元素的有些性質(zhì)是_______的(如鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒均生成正常氧化物，而不是過氧化物)，這種相似性被稱為對角線規(guī)則。(1)對角線規(guī)則是從相關(guān)元素及其化合物的許多性質(zhì)中總結(jié)出來的經(jīng)驗規(guī)則，不是定理。有可能出現(xiàn)不符合情況，尊重客觀事實。
(2)相似性：例如Li、Mg在空氣中燃燒的產(chǎn)物分別為Li2O和MgO；鈹和鋁的氫氧化物均為兩性氫氧化物；B和Si的含氧酸都是弱酸。注意：化合價不同。如鋁、鈹兩元素的性質(zhì)相似性：寫出對應(yīng)的化學(xué)方程式
1．在元素周期表中，存在“對角線規(guī)則”，如下表。比如鈹元素與鋁元素的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)相似。下列說法正確的是( )A．Be的氯化物是共價化合物B．氧化鈹?shù)幕瘜W(xué)式為Be2O3，屬于兩性氧化物C．BeCl2與過量的NaOH溶液反應(yīng)生成Be(OH)2D．Be(NO3)2溶液呈中性
解析：根據(jù)“對角線規(guī)則”，鈹元素與鋁元素的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)相似，對比鋁的性質(zhì)即可分析得到鈹?shù)男再|(zhì)。三氯化鋁是共價化合物，所以Be的氯化物是共價化合物，故A正確；鈹最外層含有2個電子，最高化合價為＋2價，氧化鈹?shù)幕瘜W(xué)式為BeO，故B錯誤；AlCl3與過量的NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，所以BeCl2與過量的NaOH溶液反應(yīng)生成Na2BeO2，故C錯誤；Al(NO3)3溶液呈弱酸性，所以Be(NO3)2溶液呈弱酸性，故D錯誤。故選A。
2．仔細觀察如圖，回答下列問題：(1)B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_______，B元素位于元素周期表的第_____周期第________族。(2)鈹?shù)淖罡邇r氧化物對應(yīng)的水化物是_______化合物(填“酸性”“堿性”或“兩性”)，證明這一結(jié)論的有關(guān)離子方程式是____________________________________________________________。
(3)根據(jù)周期律知識，硼酸酸性比碳酸______，理由是____________ __________。(4)根據(jù)Mg在空氣中的燃燒情況，Li在空氣中燃燒生成的產(chǎn)物為_______________(用化學(xué)式表示)。
1．下列關(guān)于價層電子排布為3s23p4的粒子描述正確的是( )A．該元素在元素周期表中位于p區(qū)B．它的核外電子排布式為[Ar]3s23p4C．該元素為氧元素D．其軌道表示式為
2．世界矚目的港珠澳大橋是世界上最長的斜拉橋，橋受力部件采用高強度拉力鋼索(如圖)。鋼索表面的合金保護層含有鋅、鋁和少量釩，下列說法錯誤的是( )A．鋅位于元素周期表的d區(qū)B．基態(tài)Al原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為啞鈴形C．釩位于元素周期表中第四周期第ⅤB族D．釩的價層電子排布為3d34s2
解析：第三周期稀有氣體的原子序數(shù)為18，鋅的原子序數(shù)為30,30－18＝12，則鋅在周期表中處于第四周期第ⅡB族，ds區(qū)，故A錯誤；基態(tài)Al原子電子占據(jù)最高能級為3p能級，電子云輪廓圖為啞鈴形，故B正確；第三周期稀有氣體的原子序數(shù)為18，釩的原子序數(shù)為23,23－18＝5，則釩在周期表中處于第四周期第ⅤB族，故C正確；釩的原子序數(shù)為23，其核外電子排布為1s22s22p63s23p63d34s2，則釩的價層電子排布為3d34s2，故D正確。
3．已知某元素＋3價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，該元素在周期表中的位置是( )A．第三周期第Ⅷ族，p區(qū)B．第三周期第ⅤB族，ds區(qū)C．第四周期第Ⅷ族，d區(qū)D．第四周期第Ⅴ族，f區(qū)解析：＋3價離子的核外有23個電子，則原子核外有26個電子，26號元素是鐵，位于第四周期第Ⅷ族，位于d區(qū)。
4．前四周期元素中，基態(tài)原子的4s能級中只有1個電子且位于d區(qū)的元素共有( )A．0種 B．1種 C．2種 D．3種解析：基態(tài)原子的4s能級中只有1個電子，則該元素最外層僅有的一個電子位于4s能級，即4s1，該原子4s能級未填充滿，一是按照能級順序正常填充的結(jié)果：1s22s22p63s23p64s1，為19K元素；二是按照洪特規(guī)則的特例填充的結(jié)果：1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，為24Cr和29Cu,19K位于s區(qū)，29Cu位于ds區(qū)，位于d區(qū)只有1種Cr，所以只有1種符合。
5．X、Y、Z為主族元素，X原子的最外層電子排布為ns1；Y原子的M電子層有2個未成對電子；Z原子的最外層p軌道上只有一對成對電子，且Z原子的核外電子比Y原子少8個電子，由這三種元素組成的化合物的分子式不可能的是( )A．XYZ4 B．X2YZ4C．X2YZ3 D．X2Y2Z3
解析：X元素的原子最外層電子排布為ns1，為第ⅠA族元素，化合價為＋1價，Y原子的M電子層有2個未成對電子，其電子排布式為1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，為Si元素或S元素，化合價為＋4價或＋6價；Z原子的最外層p軌道上只有一對成對電子，且Z原子的核外電子比Y原子少8個電子，且Y和Z屬于同一主族元素，所以Z元素是O元素，Y是S元素，由這三種元素組成的化合物中氧元素顯－2價，Y顯＋4價或＋6價，X顯＋1價。Y的化合價為＋7價，不符合，故A選；Y的化合價為＋6價，符合，故B不選；Y的化合價為＋4價，符合，故C不選；Y的平均化合價為＋2價，如Na2S2O3，符合，故D不選。
6．在研究原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系時，人們發(fā)現(xiàn)價電子排布相似的元素集中在一起。據(jù)此，人們將元素周期表分為五個區(qū)，并以最后填入電子的軌道能級符號作為該區(qū)的符號，如圖所示。(1)在s區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價電子的電子云形狀為________。
(2)在d區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，常見離子的電子排布式為_________________________________________________，其中較穩(wěn)定的是___________。(3)在ds區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價電子排布式為____________。(4)在p區(qū)中，第二周期第ⅤA族元素原子的軌道表示式為__________________。(5)當(dāng)今常用于核能開發(fā)的元素是鈾和钚，它們在______區(qū)中。
Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，F(xiàn)e3＋：1s22s22p63s23p63d5

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版本： 人教版 (2019)

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