化学选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质第一课时学案

这是一份化学选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质第一课时学案，共11页。学案主要包含了元素周期表的结构，元素周期系，原子结构与元素周期表的分区等内容，欢迎下载使用。

1．熟悉原子结构与元素周期表的关系。
2．熟悉元素周期表的结构。
3．能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分表。
4．了解元素周期表的应用价值。
图说考点
必备基础——自学·尝试
一、元素周期表的结构
1．周期(横行)
2．族(16)(18个纵行)
二、元素周期系
1．碱金属元素基态原子的核外电子排布
2.稀有气体元素基态原子的核外电子排布
3.元素周期系的形成
(1)随着元素原子的核电荷数递增，每到出现________，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现________________；然后又开始由________到________，循环往复形成了________。
(2)元素形成周期系的根本原因是____________________发生周期性的重复。
三、原子结构与元素周期表的分区
1．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名称(ds区除外)，请填充下表。
2．元素周期表中，非金属元素处于元素周期表的____________位置，金属性强的元素处于元素周期表的________位置。
[即学即练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)周期表有7个横行，所以有7个周期。( )
(2)周期表有18个纵行，所以有18个族。( )
(3)周期表中每一周期中的元素种数等于周期序数的平方。( )
(4)元素原子的核外电子排布呈周期性变化是形成元素周期系的根本原因。( )
(5)门捷列夫的元素周期表是按原子序数从小到大排布的。( )
(6)同一周期的第ⅢA族元素的原子序数一定比第ⅡA族元素的原子序数多1。( )
(7)已知元素在周期表中的周期序数与族序数，则一定能确定该元素是哪种元素。( )
(8)s区、d区、ds区、f区一定是金属元素。( )
2．下列说法不正确的是( )
A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期系的根本原因
B．周期序号越大，该周期所含金属元素越多
C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号
D．元素周期表中ⅢB到ⅡB 10个纵列的元素，都是金属，所以统称过渡金属元素
3．外围电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是( )
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
4．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
5．如果n为第ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为(n＋1)的元素可能位于( )
A．ⅢA或ⅢB B．ⅣA
C．ⅠB D．ⅠA
6．某元素的原子序数为30，试问：
(1)此元素原子的电子总数是________个。
(2)它有________个电子层，有________个能级。
(3)它的价电子轨道表示式是________________。
(4)它属于第________周期________族，属于________________区。
核心素养——合作·分享
提升点一 原子结构与元素周期表中的位置关系
例1 元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为，则下列说法不正确的是( )
A.Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B．Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
状元随笔 先确定Y元素原子的价电子层结构，再依据周期表推出X、Z元素并作答。
[提升1] 回答下列问题：
(1)某元素的原子序数为29，试回答：
①该基态原子的价电子排布式是________，核外电子有________个能级，有________个未成对电子。
②它属于第________周期，________族。
(2)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子价电子排布式为________。
(3)某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，该元素处于元素周期表的第________周期第________族。
(4)某元素位于周期表中第四周期ⅤA族，则该元素的名称是________，价电子排布式为________。
状元随笔 原子结构决定了元素在周期表中的位置，根据原子结构判断元素在周期表中的位置是“构、位、性”关系(如图所示)的具体运用。
【关键能力】
一、原子结构与元素周期表的关系
1．周期序数与原子核外电子排布的关系
(1)周期序数＝原子电子层数＝原子最外层能层序数
(2)每一周期元素原子的外围电子排布和元素种数。
2.核外电子排布与族的关系
(1)主族元素的价电子排布
①主族元素的族序数＝价电子总数＝最高正价(O、F除外)。
②同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在ns或ns np轨道上。
(2)稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。
(3)过渡元素(副族和Ⅷ族)(第四周期为例)的价电子排布
①ⅢB→ⅦB族：族序数＝价电子数＝原子最外层ns电子数＋次外层(n－1)d电子数＝最高正价。
②Ⅷ族：原子最外层ns电子数＋次外层(n－1)d电子数之和分别为8、9、10。
③ⅠB和ⅡB的族序数＝原子最外层电子数。
(4)0族最外层电子排布为1s2或ns2np6。
提升点二 原子结构与元素周期表的分区
例2 已知元素周期表中共有18纵行，如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为下列几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称各自按构造原理最后填入的电子的能级符号。
(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在__________区。
(3)在元素周期表中4s轨道半充满的元素为________。(填元素符号)
(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因：_____________________
________________________________________________________________________。
状元随笔 解答本题应注意两点：①元素周期表的分区与其外围电子排布的关系；②原子轨道在全空、半充满和全充满时，能量低更稳定。
[提升2] 已知几种元素原子的原子结构或核外电子排布或价电子排布情况，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。
状元随笔 ①元素的分区规律：按照元素的原子核外电子最后排布的能级分区，如s区元素的原子的核外电子最后排布在ns能级上，d区元素的原子核外电子最后排布在(n－1)d能级上。
②s区、p区均为主族元素(包括稀有气体)，且除H外，非金属元素均位于p区。
【关键能力】
元素周期表的分区方法
(1)按电子排布分区
①按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表(ⅠB族、ⅡB族除外)分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB族、ⅡB族这2个纵列的元素原子的核外电子因先填充满(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如图所示。
元素周期表的分区
②各区元素原子的价电子排布、元素的位置及类别
(2)按金属元素与非金属元素分区
①金属、非金属在元素周期表中的位置
沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋之间画一条线，线的左边是金属元素(氢除外)，线的右边是非金属元素。非金属元素主要集中在元素周期表右上角的三角区内(如图所示)。
②金属与非金属交界处元素的性质特点
在元素周期表中位于金属和非金属交界处的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素(如硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为准金属或半金属(一般可用作半导体材料)。
素养形成——自测·自评
1．已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于( )
A．ⅤB族 B．ⅡB族
C．Ⅷ族 D．ⅡA族
2．基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s1的元素属于的区、周期和族分别为( )
A．p区、第五周期、ⅠB族
B．ds区、第五周期、Ⅷ族
C．d区、第四周期、ⅠB族
D．ds区、第五周期、ⅠB族
3．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是( )
A．电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2
B．该元素为V
C．该元素为第ⅢB族元素
D．该元素属于过渡元素
4．下表是元素周期表的一部分，有关说法正确的是( )
A．e的氢化物比d的氢化物稳定
B.a、b、e三种元素的原子半径：e>b>a
C.六种元素中，c元素单质的化学性质最活泼
D.c、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强
5．最活泼的金属、最活泼的非金属、常温下呈液态的金属(价层电子排布为5d106s2)分别位于下面元素周期表中的( )
A.s区、p区、ds区 B．s区、p区、d区
C.f区、p区、ds区 D．s区、f区、ds区
6．某元素原子共有三个价电子，其中一个价电子位于第三能层d能级。
(1)该原子的电子排布式为________________________________________。
(2)该元素的原子序数为________，在周期表中处于第________周期________族，属于________区。该元素为________(填“金属”或“非金属”)元素，其最高化合价为________。
第1课时 原子结构与元素周期表
必备基础
一、
1．2 8 长 18 32
2．8、9、10 ⅦB ⅠB
二、
1．[He]2s1 1s22s22p63s1 [Ne]3s1 1s22s22p63s23p64s1
[Ar]4s1 1s22s22p63s23p63d104s24p65s1 [Kr]5s1
2．1s22s22p6 1s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p63d104s24p6
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6
3．(1)碱金属 稀有气体 碱金属 稀有气体 周期系
(2)元素的原子核外电子排布
三、
1．d p
2．右上角 左下角
即学即练
1．(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×
2．解析：除ds区外，区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
答案：C
3．答案：B
4．解析：非金属元素除H元素在s区外，其余的元素均在p区。
答案：D
5．解析：在元素周期表中，第二、三周期的第ⅡA族与第ⅢA族元素相邻，其原子序数相差1；第四、五、六、七周期的第ⅡA族与第ⅢB族相邻，其原子序数相差1；所以原子序数为(n＋1)的元素位于第ⅢA或ⅢB族。
答案：A
6．解析：该元素的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s2，共有30个电子，故为Zn元素。从核外电子排布式中可以得出n＝4，有四个电子层，所以为第四周期元素，价电子排布式为3d104s2，所以在ⅡB族。价电子的轨道表示式为，属于ds区。
答案：(1)30 (2)4 7 (3) (4)四ⅡB ds
核心素养
例1 解析：因为Y元素原子的外围电子排布中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，故A项错误，B项正确；Y为S元素，X为F元素，第二周期所含非金属元素最多，故C项正确；Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
答案：A
提升1 解析：(1)根据核外电子排布规律，该元素原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布式为3d104s1，所以有1个未成对电子，有7个能级。有四个电子层，所以为第四周期元素，价电子排布式为3d104s1，所以在第ⅠB族。
(2)Cu原子核外有29个电子，其核外电子排布式为[Ar]3d104s1，Au与Cu同族，则Au原子的价电子排布式为5d106s1。
(3)该元素为主族元素，根据电子层数＝周期序数，主族序数＝价电子数，该元素位于第四周期第ⅢA族。
(4)由于该元素为主族元素，价电子数＝主族序数，周期序数＝电子层数，可知其价电子排布式为4s24p3，为33号元素砷。
答案：(1)①3d104s1 7 1 ②四 ⅠB
(2)5d106s1 (3)四 ⅢA (4)砷 4s24p3
例2 解析：依据构造原理最后填入的电子的能级符号，将元素周期表划分为几个区，对于24号元素，其核外价电子排布似乎应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故29号、30号元素所在纵行归为ds区，所以该同学认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。对于Fe3＋比Fe2＋稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释Fe3＋的价电子排布式为3d5，为半充满状态，比Fe2＋的价电子排布式3d6稳定。
答案：(1)如图
(2)ds (3)K、Cr、Cu
(4)Fe的价电子排布式为3d64s2，Fe2＋和Fe3＋的价电子排布式分别为3d6，3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋稳定
提升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；由价电子排布式判断C为29号元素Cu；由电子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的轨道表示式判断E为17号元素Cl。再根据最大能层序数等于周期序数确定元素所处的周期；元素A、D、E为主族元素，主族元素的价电子总数等于主族序数；C元素的价电子排布式为3d104s1，s能级电子数为1，应为ds区的第ⅠB族。
答案：A：Na 11 s 三 ⅠA
B：Fe 26 d 四 Ⅷ
C：Cu 29 ds 四 ⅠB
D：S 16 p 三 ⅥA
E：Cl 17 p 三 ⅦA
素养形成
1．解析：由题意推知，该元素的外围电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。
答案：D
2．解析：以稀有气体元素Kr为参照，则可推断出核外电子排布式为[Kr]4d105s1的元素属于第五周期。该原子的价电子排布为4d105s1，属于ⅠB族元素，位于ds区。或按照构造原理，该元素基态原子的核外电子排布式应为[Kr]4d95s2，而事实上却是[Kr]4d105s1，可理解为是先填满了4d能级而后再填充5s能级，故位于ds区。其价电子总数为11，即位于元素周期表第11列，即第ⅠB族。该元素最大能层数为5，故位于第五周期。
答案：D
3．解析：某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，最外层电子数和价电子数不相等，应存在d能级电子，并且是同族中原子序数最小的元素，则价电子排布式为3d34s2，电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，为第四周期第ⅤB族元素，为V元素，属于过渡元素，故A、B、D三项正确，C项错误。
答案：C
4．解析：a、b、c、d、e、f分别是钠、镁、碳、氧、硫、氯。同一主族，氢化物的稳定性由上到下递减，H2O的稳定性比H2S强；同一周期原子半径从左到右依次递减，a、b、e三种元素的原子半径：a>b>e；六种元素中最活泼的金属是Na(a)，最活泼的非金属是氧(d)。则选项A、B、C三项均不正确。
答案：D
5．解析：最活泼的金属是铯，在第ⅠA族，位于s区；最活泼的非金属是F，位于p区；原子的价层电子排布为5d106s2的元素位于ds区。
答案：A
6．解析：有三个价电子其中一个价电子在3d能级，则其他两个价电子必在4s上，外围电子排布为3d14s2，原子序数是21，在第四周期第ⅢB族，处于d区，是金属元素，最高化合价是＋3。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d14s2
(2)21 四 ⅢB d 金属 ＋3碱
金属
原子序数
周期
基态原子的电子排布式
基态原子的轨道表示式
锂
3
二
1s22s1或______
__________________
钠
11
三
____________或________
钾
19
四
____________或________
铷
37
五
____________或
铯
55
六
[Xe]6s1
稀有气体
原子序数
周期
基态原子的电子排布式
氦
2
一
1s2
氖
10
二
________________________
氩
18
三
________________________
氪
36
四
________________________
氙
54
五
________________________
氡
86
六
________________________
周期
外围电子排布
各周期增
加的能级
元素种类
ⅠA
0族
最外层容纳的电子数
1
1s1
1s2
2
1s
2
2
2s1
2s22p6
8
2s、2p
8
3
3s1
3s23p6
8
3s、3p
8
4
4s1
4s24p6
8
4s、3d、4p
18
5
5s1
5s25p6
8
5s、4d、5p
18
6
6s1
6s26p6
8
6s、4f、5d、6p
32
7
7s1
7s、5f、6d、7p
主族序数
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
价电子排布
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
族序数
价电子排布
ⅢB
(n－1)d1ns2
ⅣB
(n－1)d2ns2
ⅤB
(n－1)d3ns2
ⅥB
(n－1)d5ns1
ⅦB
(n－1)d5ns2
Ⅷ
(n－1)d6～8ns2
ⅠB
(n－1)d10ns1
ⅡB
(n－1)d10ns2
元素
元素符号
原子序数
区
周期
族
A
1s2 2 s2 2p6 3s1
B
C
3d10 4s1
D
[Ne]3s2 3p4
E
分区
元素位置
价电子排布式
元素种类及性质特点
s区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
原子的核外电子最后排布在ns能级上，属于活泼金属(氢除外)，为碱金属和碱土金属
p区
ⅢA～ⅦA族
及0族元素
ns2np1～6(He除外)
原子的核外电子最后排布在np能级(He为s能级)上，为非金属和少数金属
d区
ⅢB～ⅦB族
(镧系、锕系
除外)以及Ⅷ族
(n－1)d1～9ns1～2(钯除外)
为过渡金属，原子的核外电子最后排布在(n－1)d能级上，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区
ⅠB族ⅡB族
(n－1)d10ns1～2
为过渡金属，核外电子先填满(n－1)d能级而后再填充ns能级，由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成
f区
镧系和锕系元素
(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
镧系元素化学性质相近；锕系元素化学性质相近
族
周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
二
c
d
三
a
b
e
f