高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质教课ppt课件

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1.通过对元素周期表发展史的了解,认识科学家对元素周期表经历的探索过程,培养科学态度与社会责任的核心素养。2.通过对构造原理与元素周期表分区关系的分析,了解元素周期表是微观上原子核外电子排布的宏观表达方式,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
【知识铺垫】1.原子核外电子排布遵循构造原理,电子从低能级向高能级进行填充。2.元素周期表有七个周期,其中第一、二、三周期是短周期,第四、五、六、七周期是长周期。3.元素周期表中有18列,分为16个族,主族有7个,副族有8个,一个0族。4.原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数。
【自主梳理】1.元素周期律、元素周期系和元素周期表(1)元素周期律:元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性的递变。(2)元素周期系:按原子核电荷数递增排列的序列。(3)元素周期表:是呈现元素周期系的表格。第一张元素周期表是由门捷列夫制作的。
2.周期、能级组和元素数目的对应关系
3.元素周期表的结构(1)周期
(3)分区:①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、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根据元素的金属性和非金属性,划分为金属元素区(周期表左下方)和非金属元素区(周期表右上方)。(4)对角线规则某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的,这种相似性称之为对角线规则。如Li和Mg在过量的氧气中燃烧生成正常氧化物,而不是过氧化物。
【微思考】某元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,据此判断该元素在周期表中的位置,并指出属于周期表中的哪一区元素。提示 第四周期第ⅡB族;位于ds区。
【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)周期序数越大,该周期所含金属元素越多(　　)(2)非金属元素都分布在p区(　　)(3)Be和Al的某些性质是相似的(　　)(4)价层电子排布式为3d84s2的元素属于s区(　　)(5)处于非金属与金属分界线上的元素可称为半金属或类金属(　　)
2.下列各组元素都属于p区的是(　　)A.原子序数为1、2、7的元素B.O、S、PC.Fe、Ar、ClD.Na、Li、Mg答案 B解析 A项中的氢元素及D项中的Na、Li、Mg均属于s区,C项中的Fe属于d区。
3.Y原子的核电荷数为33,其核外电子排布式是　　　　　　　　,其在元素周期表中的位置是　　　　　　　　　　　,属于　　区的元素。 答案 1s22s22p63s23p63d104s24p3　第四周期第ⅤA族　p解析 Y原子的核电荷数为33,根据构造原理和核外电子排布规则可知,Y原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,电子层数为4,且最外层有5个电子,在元素周期表中位于第四周期第ⅤA族,最后一个电子填充在4p轨道上,故属于p区元素。
【问题探究】某课外兴趣小组研究了元素原子价层电子排布与元素周期表的关系,采用列表法分析如下:表一:主族元素的价层电子排布与族序数的关系
表二:过渡元素的价层电子排布
思考下列问题:(1)价电子排布式为5s25p1的元素,在元素周期表中处于什么位置?据此分析元素的价电子排布与元素在周期表中的位置有何关系。提示 该元素位于第五周期第ⅢA族。元素能级中最高能层序数=周期序数,主族元素原子的价层电子数=该元素在周期表中的主族序数。(2)某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族,你能否据此写出该元素原子的价电子排布式和电子排布式?提示 该元素的价电子排布式为4s24p3;电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。
(3)原子序数1~36的某元素基态原子的最外层电子排布式为ns2,该元素可能属于哪一族?提示 0族(He)、第ⅡA族、第ⅡB族、第ⅢB族、第ⅣB族、第ⅤB族、第ⅦB族、第Ⅷ族。
【深化拓展】价层电子与核外电子排布的关系主族元素的价电子为该元素原子的最外层电子。如碱金属元素原子的价电子排布为ns1。副族元素的价电子与其最外层电子和次外层d电子有关(镧系、锕系元素还与倒数第3层的f电子有关)。如铁元素原子的价电子排布式为3d64s2。
【素能应用】典例1(2021银川高二检测)某元素位于元素周期表中第四周期第ⅤA族,则该元素的名称和价层电子排布式均正确的是(　　)A.砷,4s24p3B.溴,4s24p5C.磷,3s23p3D.锑,5s25p3答案 A解析 由该元素在元素周期表中的位置可知,其价层电子排布式为4s24p3,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,为33号元素砷,故A项正确。
变式设问 (1)上述例题中所选元素的原子核外未成对电子数是多少?答案 由于该元素原子的价层电子排布式为4s24p3,4p轨道上的3个电子均为未成对电子。(2)上述例题除正确选项外,其他三项中的元素分别在元素周期表中的哪一周期,哪一族?答案 B项,第四周期第ⅦA族;C项,第三周期第ⅤA族;D项,第五周期第ⅤA族。
规律总结 主族元素在元素周期表中位置的判断方法由元素价层电子排布式可推知其在元素周期表中的位置及化合价。(1)周期序数=电子层数;(2)主族序数=价层电子数(最外层电子数)=最高化合价(O、F除外);(3)主族序数-8=最低化合价(H除外)。
变式训练1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叙述正确的是(　　)A.原子价层电子排布为ns2np1~6的元素一定是主族元素B.基态原子最外电子层的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素C.原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB~ⅦB族D.基态原子N能层上只有1个电子的元素一定是主族元素
答案 B解析 除He外,0族元素原子的价层电子排布均为ns2np6,0族元素不是主族元素;基态原子最外电子层的p能级上有5个电子,即价层电子排布为ns2np5,该元素一定处于第ⅦA族;原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素处于第Ⅷ族;基态原子N能层上只有1个电子的元素,除主族元素K外,还有过渡金属元素Cu、Cr。
【问题探究】根据核外电子排布,可把元素周期表划分为五个区,即s区、p区、d区、ds区和f区,具体如下图所示:
思考下列问题:(1)在s区中,族序数最大、原子序数最小的元素是什么元素?该元素原子价层电子的电子云是什么形状?提示 s区包括第ⅠA族、第ⅡA族,其中族序数最大,原子序数最小的元素为Be,其电子排布式为1s22s2,价层电子的电子云形状为球形。
(2)Fe元素处于元素周期表中的哪个区?写出Fe2+、Fe3+的电子排布式。这两种离子哪一种更稳定?为什么?提示 Fe位于元素周期表中的d区;Fe2+、Fe3+的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5,由离子的电子排布式可知Fe3+的3d能级为“半充满”,所以其稳定性强于Fe2+。(3)某元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,该元素位于元素周期表中的哪一区?是何种元素?提示 该元素位于元素周期表中的ds区;元素名称为锌,元素符号为Zn。
【深化拓展】各区内元素分布及原子结构特点
【素能应用】典例2元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为ns(n-1)np(n+1),则下列说法不正确的是(　　)A.Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4B.Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族C.X元素位于元素周期表的d区D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案 C解析 Y元素原子的价层电子排布式为ns(n-1)np(n+1),由n-1=2可得n=3,Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4,则Y元素位于第三周期第ⅥA族,Z位于第四周期第ⅤA族,价层电子排布式为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。
思维建模 根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
变式训练2已知某元素基态原子的价层电子排布为(n-1)dansb(a、b均为大于0的正整数),下列有关说法正确的是(　　)A.该元素一定位于元素周期表中的d区B.该元素一定位于元素周期表中的ds区C.该元素的族序数为a+bD.该元素一定为金属元素答案 D解析 该元素基态原子的价层电子排布为(n-1)dansb,该元素为过渡元素,也是金属元素,该元素可能位于元素周期表中的d区或ds区。由元素周期表中各元素的价层电子排布可知,该元素的族序数不一定为a+b。
1.根据核外电子排布的特点可知,铜元素在元素周期表中属于(　　)A.s区B.p区C.d区D.ds区答案 D
2.按核外电子层结构,可把元素周期表里的元素划分成5个区,以下元素属于s区的是(　　)A.FeB.MgC.AsD.Cu答案 B
3.下面元素周期表中铁元素所在的区域为(　　)A.s区B.p区C.d区D.ds区答案 C
4.某元素R基态原子的价层电子排布为5s25p1,则R元素在元素周期表中的位置是(　　)A.第四周期第ⅤA族B.第五周期第ⅢA族C.第五周期第ⅠA族D.第四周期第ⅢA族答案 B
5.指出下列元素是主族元素还是副族元素,及其在元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s2是　　　族元素,位于元素周期表中第　　周期第　　　族,属于　　　区元素。 (2)[Kr]4d105s25p2是　　　族元素,位于元素周期表中第　　　周期第　　　族,属于　　　区元素。 (3)[Ar]3d14s2是　　　族元素,位于元素周期表中第　　周期第　　　族,属于　　　区元素。 (4)[Ar]3d104s1是　　　族元素,位于元素周期表中第　　周期第　　　族,属于　　　区元素。 
答案 (1)主　三　ⅡA　s (2)主　五　ⅣA　p(3)副　四　ⅢB　d (4)副　四　ⅠB　ds解析 (1)最后一个电子填充在3s能级,属于s区,属于主族元素。族序数=ns能级中的电子数,即族序数为2,位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一个电子填充在5p能级,属于p区,属于主族元素。族序数为2+2=4,位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一个电子填充在3d能级,3d能级上的电子数小于10,属于d区,属于副族元素。族序数为1+2=3,位于第四周期第ⅢB族。(4)最后一个电子填充在3d能级,且3d能级电子数等于10,属于ds区,属于副族元素。族序数为1,位于第四周期第ⅠB族。