鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 原子结构与元素周期表第2课时学案

第2课时　核外电子排布与元素周期表

课程标准

通过认识原子结构及价电子排布，与元素在周期表中的位置，建立原子核外电子排布规律(结构)与周期表中族、周期以及分区的划分(位置)建立深层关联。

学法指导

1.在基态原子的核外电子排布的基础上，探讨核外电子排布与元素周期表的关系。

2．根据价电子排布式推断元素在周期表中的位置。

必备知识·自主学习——新知全解一遍过

知识点一核外电子排布与周期的划分

1.鲍林近似能级图

特点：

(1)________的原子轨道属于同一能级组。

(2)不同能级组之间的能量差较大，同一能级组内能级之间的能量差较小。

2．价电子

(1)定义：最外能级组中那些有可能参与________的电子称为价电子。

(2)规律：主族元素原子的价电子数________族序数；过渡元素原子的价电子除最外层电子外，还包括次外层的部分电子，甚至倒数第三层的电子。

(3)为了便于研究元素性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价电子排布，如Fe原子的价电子排布式为________________。

微点拨

(1)随着原子序数的递增，元素原子的价电子排布呈周期性的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的价电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。

(2)原子核外电子排布与元素周期中周期划分的本质联系：

(3)周期序数与电子层数的关系：周期序数＝电子层数(钯除外)。

学思用

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)同一个能级组内的能级所在的电子层相等。(　　)

(2)每一周期元素都是以ns1开头，以ns2np6结束。(　　)

(3)价电子排布式为ns2一定位于ⅡA族。(　　)

(4)按构造原理最后填入电子的能级符号就是元素所在的区。(　　)

(5)价电子排布为3s23p2的元素在周期表中的第3周期第ⅣA族。(　　)

2．某元素M2＋的3d轨道上有5个电子，则

(1)M原子的核外电子排布式为________________________________________。

(2)M元素在元素周期表中的位置为第________周期。

知识点二核外电子排布与族的划分

1.核外电子排布与族的划分

(1)族的划分依据

族的划分主要取决于原子的________________________。

(2)主族元素与副族元素(以第4周期为例)价电子排布

2.核外电子排布与区的划分

(1)分区标准：

按电子排布，可把元素周期表里的元素划分成5个区。除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。

(2)核外电子排布与区的划分：

微点拨

(1)由元素价电子排布式可推知其在元素周期表中的位置及化合价。

即：①周期序数＝电子层数；

②主族序数＝价电子数(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。

(2)每逢Ⅱ、Ⅲ分主、副，即第ⅡA右邻第ⅢB，第ⅡB右邻第ⅢA族。

学思用

1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)在周期表中，最外层电子数为2的元素一定是ⅡA族元素。(　　)

(2)过渡元素包含d区、ds区和f区元素。(　　)

(3)原子的最外层电子数为8的都是稀有气体元素的原子。(　　)

(4)所有非金属元素都分布在p区。(　　)

(5)钛的不同核素在周期表中处于不同的位置。(　　)

2．某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在元素周期表中的位置是(　　)

A．第3周期ⅤB族，d区

B．第4周期Ⅷ族，d区

C．第4周期ⅤA族，p区

D．第4周期ⅤB族，ds区

关键能力·课堂探究——学科素养全通关

提升点一核外电子排布与周期的划分

1.每一周期元素原子的价电子排布和元素种类的关系

2.核外电子排布与周期划分的关系

(1)能级组中n的最大值等于周期数。

(2)能级组中最多容纳的电子数等于该周期所容纳的元素种类数。

互动探究

问题1　每一周期元素原子价电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束吗？同一族的元素的价电子数相同，价电子排布式也相同吗？

问题2　教材上提到“元素性质与原子的价电子的数目密切相关”，根据所学知识举例说明元素的哪些性质与原子的价电子的数目密切相关。

典例示范

[典例1]　具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是(　　)

A．两种原子的电子层上全部都是s电子

B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子

C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子

D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的两种原子

素养训练

[训练1]　下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第3周期元素的是(　　)

A．1s22s1B．1s22s22p5

C．1s22s22p63s2    D. 1s22s22p63s23p64s1

提升点二核外电子排布与族的划分

1.各族核外电子排布的特点

2.有关规律

(1)主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；

(2)副族元素中ⅢB～ⅦB族元素价电子数为其族序数；

(3)稀有气体单独列为0族。

互动探究

问题1　价电子排布为6s26p4的元素位于周期表中的哪个位置？位于周期表中第4周期第ⅠB族的是哪个元素？价电子排布式是什么？

问题2　教材中提到“元素的化合价与原子的核外电子排布尤其是价电子排布有着密切的关系”，那么元素化合价与价电子有什么关系呢？

典例示范

[典例2]　下列是某几种元素原子的结构示意图、核外电子排布式或价电子排布情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。

素养训练

[训练2]　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中，正确的是(　　)

A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA族元素

B.基态原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是副族元素

C．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区

D．基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y

课 堂 总 结

[知识导图]

[误区警示]

族序数与价电子排布

1．同主族元素原子的价电子排布完全相同。

ⅠA～ⅦA的价电子排布分别为ns1、ns2、ns2np1、ns2np2、ns2np3、ns2np4、ns2np5。

2．稀有气体的价电子排布式为1s2或ns2np6。

3．过渡元素同一纵列的价电子排布基本相同。

第4周期部分过渡元素的价电子排布为

随堂检测·强化落实——基础知能练到位

1．元素周期表中有如图所示的元素，下列叙述正确的是(　　)

A．钛元素原子的M层上共有10个电子

B．钛元素是ds区的过渡元素

C．钛元素原子最外层上有4个电子

D．47.87是钛原子的近似相对原子质量

2．已知某元素基态原子的价电子排布式为(a、b均是大于0的整数)，下列有关说法正确的是(　　)

A．该元素位于元素周期表的d区

B．该元素位于元素周期表的ds区

C．该元素的族序数为a＋b

D．该元素一定为金属元素

3．前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期序数相同的元素有(　　)

A．3种　　B．4种    C．5种　　D．6种

4．X、Y、Z三种短周期元素基态原子的价电子排布式分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是(　　)

A．X2YZ3    B．X2YZ2

C．XYZ2    D．XYZ3

5．(1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第________周期第________族；最高价氧化物的化学式为________，砷酸钠的化学式是________。

(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们的价电子排布式和元素符号：

①第4周期ⅣB族_____________________________________________；

②第5周期ⅦA族___________________________________________。

第2课时　核外电子排布与元素周期表

必 备 知 识·自 主 学 习

[知识点一]

1．7　6　5　4　3　2　1　(1)能量相近

2．(1)化学反应　(2)等于　(3)3d64s2

[学思用]

1．答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√

2．解析：M2＋的3d轨道上有5个电子，则电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，故M原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，该原子的价电子排布式为3d54s2，所以该元素在周期表中的位置为第4周期。

答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s2　(2)4

[知识点二]

1．(1)价电子数目和价电子排布　(2)ns1　3d14s2　ns2　3d24s2　ns2np1　3d34s2　ns2np2　3d54s1　ns2np3　3d54s2　ns2np4　3d104s1　ns2np5　3d104s2

2．(2)ⅠA、ⅡA　ns1～2　ⅢA～ⅦA、0族　ns2np1～6

ⅢB～ⅦB(除镧系、锕系外)、Ⅷ族　(n－1)d1～9ns1～2　

ⅠB、ⅡB　(n－1)d10ns1～2　镧系、锕系

[学思用]

1．答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×

2．解析：某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其基态原子核外电子数为2＋2＋6＋2＋6＋5＋3＝26，为铁元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，d区。

答案：B

关 键 能 力·课 堂 探 究

提升点一

[互动探究]

提示1：不是，如第一周期只有两个元素，以1s1开始至1s2结束；不相同，同一主族元素的价电子数相同，其价电子排布式中能级不同，价电子排布式不同。

提示2：例如元素化合价，一般来说主族元素原子的最高正价(除O、F)＝最外层电子数，非金属元素的最低负价＝最外层电子数－8；如元素的金属性与非金属性，同一周期主族元素，价电子参与化学反应，随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱。

[典例1]　解析：第1周期的氢、氦和第2周期的锂、铍原子的电子层上全是s电子，显然它们属于不同周期，故A错；3p能级上只有一个空轨道的原子是硅，3p能级上有一个未成对电子的原子是铝或氯，同在第3周期，故B正确；最外层电子排布为2s22p6的原子是第2周期的氖，而最外层电子排布为2s22p6的离子可能是第2周期的氧离子、氟离子，也可能是第3周期的钠离子、镁离子、铝离子，故C错；原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的原子可能是第3周期的氩，也可能是第4周期的钾、钙，故D错。

答案：B

[训练1]　解析：元素所在的周期数与最高电子层序数n有关，原子的核外电子的最高电子层序数为n时，该元素属于第n周期。故第3周期元素的最高电子层序数为3。

答案：C

提升点二

[互动探究]

提示1：价电子排布为6s26p4，位于元素周期表的p区，是主族元素，根据周期数＝电子层数、主族序数＝价电子数的规律特点，可推测该元素位于第6周期第ⅥA族；第4周期第ⅠB族是Cu元素，根据第ⅠB族元素位于ds区，价电子排布(n－1)d10ns1～2，族序数＝4s轨道电子数＝1，所以Cu元素价电子排布为3d104s1。

提示2：除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外，元素的最高化合价等于它所在族的序数。一般来说，非金属元素(除氧、氟)最高正价与最低负价的绝对值之和等于8；稀有气体元素原子的电子层结构是稳定结构，化合价通常情况下为0；过渡元素的价电子较多且所在轨道的能量相差不大，因此过渡元素具有多种价态。

[典例2]　解析：由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x＝26，B为26号元素Fe；由原子的价电子排布式判断C为29号元素Cu；由原子的价电子排布式判断D为16号元素S；由原子的电子排布图判断E为17号元素Cl。

答案：(从左向右)Na　11　第3周期　ⅠA　s区　Fe　26

第4周期　第Ⅷ族　d区　Cu　29　第4周期　ⅠB　ds区　S　16　第3周期　ⅥA　p区　Cl　17　第3周期　ⅦA　p区

[训练2]　解析：基态原子的N层上只有一个电子的元素，除了第ⅠA族元素，还可能是Cr、Cu元素，故A错误；原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素为第Ⅷ族元素，第Ⅷ族不属于副族，故B错误；基态原子的p能级上半充满的元素价电子排布为ns2np3，位于第ⅤA族，位于p区，故C正确；基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素的族序数不一定为x＋y，如Co价电子数为9、Ni价电子数为10等，位于第Ⅷ族，又如Cu、Zn等，分别位于第ⅠB、第ⅡB族，但是x＋y为11、12，故D错误。

答案：C

随 堂 检 测·强 化 落 实

1．解析：钛元素原子的M层为第3电子层，该层电子排布式为3s23p63d2，共有10个电子，A项正确；钛元素是d区的过渡元素，B项错误；钛元素原子最外层电子排布式为4s2，有2个电子，C项错误；47.87是钛元素的相对原子质量，D项错误。

答案：A

2．解析：基态原子的价电子排布式为(n－1)dansb，a、b均是大于0的整数，则该元素为过渡金属元素，该元素可能位于元素周期表的d区或ds区，若该元素位于Ⅷ族第1列或ⅢB～ⅦB族，则其族序数等于价电子数，即族序数为a＋b，否则不存在这一关系。

答案：D

3．解析：前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期序数相同，根据基态原子核外电子排布规律进行分析。

答案：C

4．解析：根据题给三种元素基态原子的价电子排布式可知，X、Y、Z三种短周期元素分别是H(或Li或Na)、Al、O，X、Y、Z三种元素形成化合物时的常见化合价分别为＋1、＋3、－2，根据化合物中元素化合价代数和为0可知，C项符合题意。

答案：C

5．解析：(1)砷原子最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价电子数为5，由电子层数＝周期序数可知，砷元素在第4周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。

答案：(1)4　ⅤA　As2O5　Na3AsO4

(2)①3d24s2、Ti　②5s25p5、I