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第一章 原子结构与性质
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
知识回顾
元素周期表的结构
7个周期
(7横行)
短周期
长周期
第一周期
第二周期
第三周期
第四周期
第五周期
第六周期
第七周期
2 种元素
8 种元素
8 种元素
18 种元素
18 种元素
32 种元素
32 种元素
周期序数 = 电子层数(能层数)
知识回顾
元素周期表的结构
(18纵行)
16个族
7个主族
8个副族
零族
ⅠA , ⅡA , ⅢA , ⅣA ,ⅤA , ⅥA , ⅦA
ⅢB , ⅣB ,ⅤB , ⅥB , ⅦB , Ⅷ,ⅠB , ⅡB
8、9、10三个纵行
稀有气体元素
He Ne Ar Kr Xe Rn Og
主族序数=最外层电子数=最高正化合价数
(O、F除外)
1869年,门捷列夫在总结和对比当时已知的六十多种元素的性质之后,制作了历史上的第一张元素周期表。
短式周期表
门捷列夫:原子序数=相对原子质量从小到大的顺序。
元素周期律:元素的性质随着原子序数递增而发生周期性的递变。
1913年,英国物理学家莫塞莱用实验证明:原子序数=核电荷数=质子数。
人们把元素这一按照其原子的核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。
特长式周期表
1905年,维尔纳制作了一张特长式周期表。
1922 年,玻尔获诺贝尔奖时做了题为“原子结构”的报告,其中有一张周期表用原子结构来解释了周期系。
元素周期表是呈现元素周期系的表格。元素周期系只有一个,元素周期表多种多样。
元素周期表与原子结构究竟有着怎样密切的关系呢?
知识回顾
构造原理
1s
→ 2s → 2p
→ 3s → 3p
→ 4s → 3d → 4p
→ 5s → 4d → 5p
→ 6s → 4f → 5d → 6p
→ 7s → 5f → 6d → 7p……
观察元素周期表各元素的原子的价层电子排布式,回答下列问题:
元素数
2
8
8
18
18
32
32
周期
1s
2s
2p
3s
3p
4s
3d
4p
5s
4d
5p
4f
5d
6p
6s
5f
6d
7p
7s
……
一
二
三
四
五
六
七
1、根据构造原理,可以解释元素周期系的基本结构:
除第一周期外,其余周期总是从 能级开始,以 能级结束,递增的核电荷数(或电子数)等于该周期的 。
ns
np
元素数
周期序数 = 最高能层序数(Pd除外)
任务一:核外电子排布与周期的关系
周 期 价层电子排布 各周期增 加的能级 元素数
第ⅠA族 0族 最外层最多容纳电子数 一 2 2
二 8 8
三 8 8
四 8 18
五 8 18
六 8 32
七 8 32
观察元素周期表各元素的原子的价层电子排布式,填写下列表格:
1s1
2s1
3s1
4s1
5s1
6s1
7s1
1s2
2s22p6
3s23p6
4s24p6
5s25p6
6s26p6
7s27p6
1s
2s、2p
3s、3p
4s、3d、4p
5s、4d、5p
6s、4f、5d、6p
7s、5f、6d、7p
每个周期的元素数=增加的能级容纳的最多电子数
(4)在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗 此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理
(5)预言119号元素基态原子最外层电子排布;预言第八周期有多少种元素。
Cr的价层电子排布式为3d54s1,Cu的价层电子排布式为3d104s1,不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构,是一种能量较低的稳定结构)。此外, Mo、Ag、Au、Ru、Pd、Nb、Pt、Rh、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子排布均不符合构造原理。
119号元素的基态原子最外层电子排布为8s1。
第八周期应有50种元素。
探究·讨论(书21页)
主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
价电子排布式
列数 1 2 13 14 15 16 17
价电子数
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
1
2
3
4
5
6
7
主族从IA~ⅦA族,价层电子全部排布在ns或nsnp能级上。
主族序数=价层电子数=最外层电子数
将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中
任务二:核外电子排布与族的关系
副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn 26Fe 27Co 28Ni
族数 价电子排布式
价电子数
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d104s1
3d104s2
3
4
5
6
以第四周期副族元素为例,填写下表
7
Ⅷ
3d64s2
3d74s2
3d84s2
8
9
10
11
12
过渡元素价层电子排布为(n-1)d1~10ns1~2。
ⅢB~ⅦB族:价层电子数=族序数
副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn 26Fe 27Co 28Ni
族数 价电子排布式
价电子数
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d104s1
3d104s2
3
4
5
6
以第四周期副族元素为例,填写下表
7
Ⅷ
3d64s2
3d74s2
3d84s2
8
9
10
11
12
第Ⅷ族:族序数=该族的第1列元素的价层电子数
第ⅠB、第ⅡB族:族序数=最外层(ns)电子数
副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn 26Fe 27Co 28Ni
族数 价电子排布式
价电子数
列数
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d104s1
3d104s2
3
4
5
6
以第四周期副族元素为例,填写下表
7
Ⅷ
3d64s2
3d74s2
3d84s2
8
9
10
11
12
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
过渡元素原子的价层电子数=纵列数(镧系、锕系除外)。
1、主族元素原子的价层电子全部排布在ns或nsnp轨道上,即主族元素的价层电子数=最外层电子数=族序数。
2、过渡元素原子的价层电子排布为(n-1)d1~10ns1~2(镧系、锕系、Pd除外),价层电子数=纵列数(镧系、锕系除外)。
任务二:核外电子排布与族的关系
1、正误判断
(1)价电子一定是最外层电子( )
(2)元素的价电子数一定等于其所在族的族序数( )
(3)同一族元素的价电子数一定相同( )
(4)基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是第ⅠA族元素( )
(5)原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素( )
×
×
×
×
√
2、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.第ⅤB族 B.第ⅡB族
C.第Ⅷ族 D.第ⅡA族
D
任务三:元素周期表的分区
按金属元素与非金属元素分区
金属元素区
非金属元素区
副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域,又称为过渡元素。
探究·讨论(书21页)
(3)处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属,为什么?
由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限,处于金属与非金属分界线上的元素既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性,因此这些元素常被称为半金属或类金属。
p
f
d
s
s
p
s
d
p
f
s
d
p
d
s
p
p
s
s
若以一个方格代表一种元素,每个周期排一横排,并按s、p、d、f分段,左侧对齐,可以得到如下元素周期表:
ⅠA 0
ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
任务三:元素周期表的分区
按电子排布分区
ns2
ns1
s区
p区
ns2np1
ns2np6
d区
(按构造原理最后填入电子的能级符号分为s、p、d、f区,第ⅠB、ⅡB族可理解为先填满(n-1)d能级,再
填入ns能级而得名ds区)
f区
ds区
f区
探究·讨论(书21页)
(2)按照核外电子排布,可把元素周期表划分成5个区,如图1-19所示。除ds区外,各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、d区和p区分别有几个列?为什么s区(除氢元素)、d区和ds区的元素都是金属元素?
s区有2列,d区有8列,p区有6列。
s区元素的价层电子排布通式为ns1~2,d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1~9ns1~2,ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1~2,它们的最外层电子数均不超过2,在化学反应中容易失去电子,所以s区(除H外)、d区和ds区的元素都是金属元素。
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式
确定
价层电子排布式
ns1~2
ns2np1~6
(n-1)d10ns1~2
(n-1)d1~9ns1~2
p区
ds区
d区
s区
分区 族
主族元素的价层电子数=族序数
IA、ⅡA
副族元素价层电子数=纵列数
ⅢA~ⅦA、0族
IB、ⅡB
ⅢB~ⅦB、Ⅷ族
周期序数 = 最高能层序数
1、下列各元素是主族元素还是副族元素?位于周期表中的第几周期和哪个族?属于哪个区?
(1)1s22s22p63s23p5
(2)[Kr]4d105s25p2
(3)[Ar]3d34s2
(4)[Ar]3d104s1
(5)[Ar]4s1
主族
第三周期第ⅦA族
p区
主族
第五周期第ⅣA族
p区
副族
第四周期第ⅤB族
d区
副族
第四周期第ⅠB族
ds区
主族
第四周期第ⅠA族
s区
2、下列说法正确的是( )
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.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
D.基态原子的p能级上半充满的元素不一定位于p区
C
3、下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价层电子排布特点的有关叙述正确的是( )
A.O的基态原子中,2p能级为半充满,属于p区元素
B.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族,属于ds区元素
C.最外层电子排布式为4s1,一定属于第ⅠA族
D.最外层电子排布式为ns2np1,该元素可能是第ⅢA族或第ⅢB族
B
4、已知基态R2+的核外电子排布式为[Ar]3d7,则有关R元素的说法错误的是( )
A.质子数为27 B.在周期表中位于第ⅡB族
C.在周期表中处于d区 D.属于过渡金属元素
B
任务四:对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的,这种相似性被称为对角线规则。它是一种经验规则。
与酸反应 与碱反应
单质
氧化物
氢氧化物
如铍、铝两元素的性质相似性
2Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O
2Al +2OH- + 2H2O = 2AlO2-+3H2↑
2Al + 6H+ = 2Al3++ 3H2↑
Al2O3 + 2OH- = 2AlO2-+ H2O
Al(OH)3+3H+= Al3+ +3H2O
Al(OH)3 + OH-=AlO2- + 2H2O
Be + 2H+ = 2Be2++ H2↑
Be +2OH- = BeO22-+H2↑
BeO + 2H+ = Be2+ + H2O
BeO +2OH- = BeO22-+H2O
Be(OH)2 + 2H+ = Be2+ + 2H2O
Be(OH)2 + OH- = BeO22- + 2H2O
仔细观察下图,回答下列问题:
(1)B的原子结构示意图为_______,
B元素位于元素周期表的第____周期第_____族。
(2)铍的最高价氧化物的水化物是______(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物,证明这一结论的有关离子方程式是__________________________________
(3)根据周期律知识,硼酸酸性比碳酸____,理由是___________________。
二
ⅢA
两性
Be(OH)2+2H+= Be2++2H2O
弱
硼的非金属性比碳弱
(4)根据Mg在空气中的燃烧情况,Li在空气中燃烧生成的产物为____________(用化学式表示)。
Li2O、
Li3N