第1課時(shí) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表








一、元素周期律、元素周期系和元素周期表


1．元素周期律：元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)遞增發(fā)生周期性的重復(fù)。


2．元素周期系：按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列稱為元素周期系。


3．元素周期表：呈現(xiàn)元素周期系的表格。


微點(diǎn)撥：元素周期系只有一個(gè)，元素周期表多種多樣。


二、構(gòu)造原理與元素周期表


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


(2)規(guī)律：①周期序數(shù)＝電子層數(shù)。②本周期包含的元素種數(shù)＝對應(yīng)能級組所含原子軌道數(shù)的2倍＝對應(yīng)能級組最多容納的電子數(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(jià)電子數(shù)目和價(jià)層電子排布。


(2)特點(diǎn)：同族元素的價(jià)電子數(shù)目和價(jià)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(jià)層電子排布完全相同，價(jià)電子全部排布在ns或ns、np軌道上(見下表)。價(jià)電子數(shù)與族序數(shù)相同。





③稀有氣體元素：價(jià)電子排布為ns2np6(He除外)。


某元素位于周期表中第四周期ⅤA族，你能否據(jù)此書寫出該元素的價(jià)電子排布式、電子排布式？


[提示] 元素的價(jià)電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。


三、再探元素周期表


1．元素周期表的結(jié)構(gòu)





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(gè)


區(qū)：


s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)。除ds區(qū)外，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(hào)。





(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B、Si、As、Te、At與Al、Ge、Sb、P之間所畫的一條連線，非金屬性較強(qiáng)的元素處于元素周期表的右上角位置，金屬性較強(qiáng)的元素處于元素周期表的左下角位置。


②處于d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素全部是金屬元素。s區(qū)的元素除氫外，也全部是金屬元素。


根據(jù)周期表分區(qū)的依據(jù)，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(hào)。則p區(qū)元素價(jià)電子都是ns2np1～6嗎？價(jià)電子為ns1～2的元素一定都在s區(qū)嗎？


[提示] 都不是。p區(qū)He元素的價(jià)電子為2s2，可作為這兩個(gè)問題的特例。





1．判斷正誤(對的在括號(hào)內(nèi)打“√”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“×”。)


(1)除零族外，短周期元素的最高化合價(jià)在數(shù)值上都等于該元素所屬的族序數(shù)(×)


(2)堿金屬元素是指第ⅠA族的所有元素(×)


(3)價(jià)電子數(shù)與最高化合價(jià)相等的元素一定是主族元素(×)


(4)元素周期表5個(gè)區(qū)中都有金屬元素(√)


2．元素周期表中，非金屬元素存在的區(qū)域?yàn)? )





A．只有s區(qū) B．只有p區(qū)


C．s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)D．s區(qū)和p區(qū)


D [s區(qū)存在非金屬元素H，大部分非金屬元素存在于p區(qū)，而d區(qū)、ds區(qū)及f區(qū)的元素全部為金屬元素。]


3．寫出具有下列電子排布的微粒的核電荷數(shù)、元素符號(hào)，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)外圍電子排布為3d54s2的原子：________、________；第________族、第________周期。


[解析] (1)對于原子，核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)，確定A元素為F，位于周期表中第二周期第ⅦA族。


(2)對于陰離子，核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)－所帶電荷數(shù)＝18－1＝17，故B－為Cl－；位于周期表中第三周期第ⅦA族。


(3)將簡化電子排布式還原為電子排布式，即1s22s22p3，判斷C原子為N；位于周期表中第二周期第ⅤA族。


(4)由構(gòu)造原理知該元素原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，確定為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








元素周期表分區(qū)的簡圖如下所示：





元素周期表的分區(qū)


(1)在s區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素是什么元素？該元素原子的價(jià)電子的電子云什么形狀？


提示：s區(qū)為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其電子排布式為1s22s2，價(jià)電子的電子云形狀為球形。


(2)Fe元素處于周期表中的哪個(gè)區(qū)？Fe2＋、Fe3＋的電子排布式怎樣書寫？兩種離子更穩(wěn)定的是誰？為什么？


提示：Fe位于d區(qū)，常見離子為Fe2＋、Fe3＋，電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3＋的3d軌道“半充滿”，其穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2＋。


(3)某元素的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，據(jù)此判斷該元素位于周期表中的哪一區(qū)？是何種元素？


提示：該元素為Zn，位于ds區(qū)。





各區(qū)元素的特點(diǎn)





1．下列說法中正確的是 ( )


A．所有金屬元素都分布在d區(qū)和ds區(qū)


B．最外層電子數(shù)為2的元素都分布在s區(qū)


C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10個(gè)縱行的元素都是金屬元素


D．s區(qū)均為金屬元素


C [s區(qū)除H外均為金屬元素，A、D錯(cuò)；He、Zn等雖最外層電子數(shù)為2卻不分布在s區(qū)元素，B錯(cuò)；周期表中ⅢB族～ⅡB族為過渡元素，全部為金屬元素，C正確。]


2．元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示。已知Y元素原子的價(jià)電子排布式為ns(n－1)np(n＋1)，則下列說法不正確的是( )


A.Y元素原子的價(jià)電子排布式為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區(qū)


D．Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3


A [Y元素原子的價(jià)電子排布式為ns(n－1)np(n＋1)，由n－1＝2可得n＝3，Y元素原子的價(jià)電子排布式為3s23p4，則Y元素位于第三周期第ⅥA族，Z位于第四周期第ⅤA族，價(jià)電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z最外層電子填充在p軌道上，故X、Y、Z均位于p區(qū)。]





根據(jù)原子結(jié)構(gòu)特征判斷元素在周期表中的位置


電子排布式eq \(――→,\s\up21(確定))價(jià)電子排布式eq \(――→,\s\up21(確定))











1．關(guān)于元素周期表的下列說法中正確的是( )


A．目前發(fā)現(xiàn)的所有元素占據(jù)了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被發(fā)現(xiàn)


B．根據(jù)原子的電子排布，可將周期表分為s、d、ds、p、f五個(gè)分區(qū)


C．俄國化學(xué)家道爾頓為元素周期表的建立作出了巨大貢獻(xiàn)


D．周期表中，元素所在的族序數(shù)等于原子的最外層電子數(shù)


B [元素周期表在不斷完善與發(fā)展，A錯(cuò)誤；俄國化學(xué)家門捷列夫制作了第一張?jiān)刂芷诒恚珻錯(cuò)誤；周期表中副族的族序數(shù)不一定等于原子的最外層電子數(shù)。]


2．下列是某些元素基態(tài)原子的電子排布式，其中表示第三周期元素的是( )


A．1s22s1 B．1s22s22p5


C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s23p64s1


C [元素所在的周期數(shù)與最高能層序數(shù)n有關(guān)，原子的核外電子的最高能層序數(shù)為n時(shí)，該元素屬于第n周期。故第三周期元素的最高能層序數(shù)為3，故選C。]


3．按電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個(gè)區(qū)，以下元素屬于s區(qū)的是( )


A．Fe B．Mg C．Al D．La


B [周期表在分區(qū)時(shí)，依據(jù)最后一個(gè)電子所進(jìn)入的能級來分(ds區(qū)除外)，若最后一個(gè)電子進(jìn)入s軌道則為s區(qū)。A項(xiàng)Fe的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，為d區(qū)；B項(xiàng)Mg的電子排布式為1s22s22p63s2 ，為s區(qū)；C項(xiàng)Al的電子排布式為1s22s22p63s23p1，為p區(qū)；D項(xiàng)La為鑭系元素，屬于f區(qū)。]


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)系的表述正確的是( )


A．原子的價(jià)電子排布式為ns2np1～6的元素一定是主族元素


B．基態(tài)原子的p能級上有5個(gè)電子的元素一定是第ⅦA族元素


C．原子的價(jià)電子排布式為(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅧB族


D．基態(tài)原子的N層上只有1個(gè)電子的元素一定是主族元素


B [0族元素原子的價(jià)電子排布式為1s2(氦)或ns2np6，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子的價(jià)電子排布式為(n－1)d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；基態(tài)原子的N層上只有1個(gè)電子的元素除了主族元素外，還有部分副族元素，如Cu、Cr，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。]


5．在研究原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)價(jià)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(gè)區(qū)，并以最后填入電子的能級符號(hào)作為該區(qū)的符號(hào)，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(jià)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(jià)電子排布式為________。


(4)在p區(qū)中，第二周期第ⅤA族元素原子價(jià)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。


[解析] (1)s區(qū)為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其電子排布式為1s22s2，價(jià)電子的電子云形狀為球形；(2)d區(qū)為第ⅢB族～第ⅦB族、第Ⅷ族，族序數(shù)最大且原子序數(shù)最小的元素為Fe，常見離子為Fe2＋、Fe3＋，電子排布式為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3＋的3d軌道“半充滿”，其穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2＋；(3)ds區(qū)符合條件的元素為Zn，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價(jià)電子排布式為3d104s2；(4)該題中符合題意的元素為N，其價(jià)軌道表示式為；


(5)鈾和钚均為錒系元素，位于f區(qū)。


[答案] (1)球形


(2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，F(xiàn)e3＋：1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋ (3)3d104s2 (4) (5) f發(fā) 展 目 標(biāo)
體 系 構(gòu) 建
1.能從微觀角度理解原子結(jié)構(gòu)與元素周期表中位置的關(guān)系，能從原子價(jià)電子數(shù)目、價(jià)電子排布的角度解釋元素周期表中元素的分區(qū)及周期和族的劃分。


2.通過原子結(jié)構(gòu)和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知能力。
周期
外圍電子排布
各周期增加的能級
元素種數(shù)
ⅠA族
0族
最外層最多


容納電子數(shù)
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
族序數(shù)
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
價(jià)電子


排布
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
原子結(jié)構(gòu)與元素周期表分區(qū)的關(guān)系
包括的元素
價(jià)電子排布
化學(xué)性質(zhì)
s區(qū)
第ⅠA、ⅡA族
ns1～2(最后的電子填在ns上)
除氫外，都是活潑金屬元素(堿金屬和堿土金屬元素)
p區(qū)
第ⅢA～ⅦA族、0族
ns2np1～6(最后的電子填在np上)
隨著最外層電子數(shù)目的增加，非金屬性增強(qiáng)，金屬性減弱
d區(qū)
第ⅢB～ⅦB、Ⅷ族
(n－1)d1～9ns1～2[最后的電子填在(n－1)d上]
均為過渡金屬，由于d軌道都未充滿電子，因此d軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成
ds區(qū)
第ⅠB、ⅡB族
(n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充滿]
均為過渡金屬，d軌道已充滿電子，因此d軌道一般不再參與化學(xué)鍵的形成
f區(qū)
鑭系、錒系
(n－2)f0～14


(n－1)d0～2ns2
鑭系元素的化學(xué)性質(zhì)非常相近，錒系元素的化學(xué)性質(zhì)也非常相近
X
Y
Z

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第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修2

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