高中化学选择性必修二 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

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

(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。

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

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

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(　　)

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

电子排布式价电子排布式

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