2.2 第1课时 原子核外电子排布的周期性 学案 （含答案）2023-2024学年高二化学苏教版（2020）选择性必修第二册
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| 名称 | 2.2 第1课时 原子核外电子排布的周期性 学案 （含答案）2023-2024学年高二化学苏教版（2020）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 135.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-07 23:21:42 | ||
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文档简介
2.2 第1课时 原子核外电子排布的周期性
【学习目标】
1.复习元素周期律、元素周期表等相关知识。
2.能从电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。
【合作探究】
【学习情境】
任务1 核外电子排布的周期性
【新知生成】
1.元素周期表中元素性质周期性变化及其原因
(1)同周期元素从左到右,金属性逐渐 ,非金属性逐渐 ,其原因是 。
(2)同主族元素从上到下,金属性逐渐 ,非金属性逐渐 ,其原因是 。
(3)基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p4的元素其族序数和周期数分别为 、 ,判断方法是 。
2.同周期元素外围电子排布变化规律是 。
3.同副族元素外围电子排布的变化规律
族序数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB
外围电子排布 (n-1)d1ns2 (n-1)d2ns2 (n-1)d3ns2 (n-1)d5ns1
族序数 ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
外围电子排布 (n-1)d5ns2 (n-1)d6~8ns2 (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2
变化规律是 。
【答案】1.(1)减弱 增强 同周期元素电子层数相同,从左到右原子核对外围电子的吸引力越来越强,失电子能力越来越弱,金属性逐渐减弱,相反得电子能力越来越强,非金属性逐渐增强
(2)增强 减弱 同主族元素从上到下,电子层数逐渐增多,原子核对外围电子的吸引力越来越弱,则失电子能力越来越强,金属性逐渐增强,相反得电子能力越来越弱,非金属性逐渐减弱
(3)ⅥA 4 主族元素的族序数=外围电子总数(最外层电子数),周期数=电子层数
2.第2、3周期从左到右,元素原子的外围电子排布呈现从ns1到ns2np6的变化;第4周期从左到右,元素原子的外围电子排布从4s1经过3d1~104s1~2逐渐过渡到4s24p6;第5、6周期与第4周期元素相似。因此,核外电子排布的周期性变化规律也可表示为每隔一定数目的元素,外围电子排布重复从ns1到ns2np6的周期性变化
3.ⅠB、ⅡB族外围电子排布为(n-1)d10ns1~2,ⅢB~Ⅷ族外围电子排布式为(n-1)d1~9ns1~2;同副族元素随着核电荷数的增加,外围电子排布相同
【核心突破】
典例1 根据元素原子结构与在元素周期表中位置的关系,回答下列问题:
(1)元素金(Au)处于周期表中的第6周期,与Cu同族,基态Au原子外围电子排布式为 。
(2)某元素基态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 族。
(3)某元素位于周期表中第4周期ⅤA族,则该元素的名称是 ,其基态原子外围电子排布式为 。
【答案】(1)5d106s1 (2)4 ⅢA (3)砷 4s24p3
【解析】(1)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原子的外围电子排布式为5d106s1。
(2)该元素为主族元素,根据电子层数=周期序数,主族序数=外围电子数,该元素位于第4周期ⅢA族。
(3)由于该元素为主族元素,外围电子数=主族序数,周期序数=电子层数,可知其外围电子排布式为4s24p3,为33号元素砷。
典例2 已知基态M2+的3d轨道中有6个电子。试推断:
(1)基态M原子的电子排布式为 。
(2)基态M原子的最外层电子数为 。
(3)M元素在周期表中的位置为 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)2 (3)第4周期Ⅷ族
【解析】因3d轨道未满,4p轨道肯定无电子,故M应在过渡元素区,M一定为第4周期元素。该元素失电子时应先失去4s电子再失3d电子,故4s轨道应有2个电子。综上可推知M的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,应在第4周期Ⅷ族,最外层有2个电子。
归纳总结 原子结构与元素周期表的关系
1.核外电子排布与周期的划分
根据轨道能量顺序,将能量相近的原子轨道分为一组,同一原子轨道组内,各原子轨道能量相差较小,各原子轨道组之间能量相差较大。
(1)每一原子轨道组对应一个周期。
(2)周期、原子轨道组、元素数目的对应关系
周期 对应原子轨道组 对应原子轨道组电子最大容量 周期中所含元素的数目
1 1s 2 2
2 2s、2p 8 8
3 3s、3p 8 8
4 4s、3d、4p 18 18
5 5s、4d、5p 18 18
6 6s、4f、5d、6p 32 32
7 7s、5f、6d、7p 32 32
2.外围电子排布和周期表的关系
(1)原子的电子层数=原子轨道中最外电子层序数=周期序数。
(2)主族元素原子的外围电子数=该元素在周期表中的主族序数。
族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
外围电子 排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
训练1 已知下列元素原子的最外层电子排布式,其中不一定能表示该元素为主族元素的是 ( )
A.3s23p3 B.4s24p1 C.4s2 D.3s23p5
【答案】C
【解析】由元素原子的最外层电子排布式可知,3s23p3、4s24p1、3s23p5表示的元素分别属于ⅤA、ⅢA、ⅦA族元素,都属于主族元素;最外层电子排布式为4s2的元素可能是主族元素Ca,也可能是第4周期除Cr、Cu以外的过渡元素。
训练2 下列说法错误的是 ( )
A.基态原子的p能级上半充满的元素一定属于主族元素
B.核外电子排布相同的两原子,一定属于同种元素
C.基态原子的价电子排布为(n-1)dxnsy的元素,族序数一定为x+y
D.基态原子的N层上只有一个电子的元素,不一定是ⅠA族元素
【答案】C
【解析】基态原子的p能级上半充满即np3,则该元素一定属于主族元素,A项正确;核外电子排布相同的两原子,一定属于同种元素,B项正确;基态原子的价电子排布为(n-1)dxnsy的元素,族序数不一定为x+y,如当x+y=9或10时是Ⅷ族,C项错误;基态原子的N层上只有一个电子的元素,不一定是ⅠA族元素K,可能是ⅠB元素Cu,D项正确。
任务2 元素周期表的分区
【新知生成】
1.元素周期表中区的划分:
分区 元素 分布 元素性质特点 (金属、非金属) 外围电子排布式 按构造原理最后填入电子的能级的符号(除ds区外)
s区 ns1~2
p区 ns2np1~6
d区 (n-1)d1~9ns1~2
ds区 (n-1)d10ns1~2 —
注:镧系和锕系元素属于f区。
2.非金属元素分布在 (填分区名称),分区的主要依据是 。
【答案】1.
ⅠA族、ⅡA族 除氢外都是较活泼金属元素 s
ⅢA族~ⅦA族、0族 非金属元素、金属元素和稀有气体 p
ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族 金属元素 d
ⅠB族、ⅡB族 金属元素 —
2.s区、p区 区的名称来自按构造原理,最后填入电子的能级符号(除ds区外)
【核心突破】
典例3 已知几种元素基态原子的核外电子排布或外围电子排布情况,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。
元素 元素符号 原子序数 区 周期 族
A 1s22s22p63s1
B
C 3d104s1
D [Ne]3s23p4
E
【答案】A:Na 11 s 3 ⅠA
B:Fe 26 d 4 Ⅷ
C:Cu 29 ds 4 ⅠB
D:S 16 p 3 ⅥA
E:Cl 17 p 3 ⅦA
【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;由外围电子排布式判断C为29号元素Cu;由电子排布式判断D为16号元素S;由基态原子的外围电子轨道表示式判断E为17号元素Cl。再根据最大电子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,主族元素的外围电子总数等于主族序数;C元素的外围电子排布式为3d104s1,4s轨道电子数为1,应为ds区的ⅠB族。
典例4 有A、B、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属同一族,它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属同一族,它们原子最外层的p轨道电子数是s轨道电子数的两倍,C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。请回答下列问题:
(1)A是 (填元素名称,后同),位于第 周期, 族;D是 ,位于第 周期, 族;E是 ,位于第 周期, 族。
(2)写出C元素基态原子的电子排布式: ,该元素为 区元素。
(3)画出D元素基态原子的外围电子轨道表示式: ,该元素为 区元素。
【答案】(1)氢 1 ⅠA 硫 3 ⅥA 钾 4 ⅠA
(2)1s22s22p63s23p1 p
(3) p
【解析】由“A和E属同一族,它们原子的最外层电子排布式为ns1”“C、E是金属元素”可知A为氢元素,E为钠或钾元素;B和D元素的最外层s轨道电子数为2,所以它们的最外层p轨道电子数是4,是ⅥA族元素,所以B是氧元素,D是硫元素,则E为钾元素;由“C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半”可知C是铝元素。
归纳总结 根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置:
电子排布式外围电子排布式
训练3 下列有关元素周期表和元素周期律的说法错误的是 ( )
①元素周期表中,s区、d区和ds区的元素都是金属元素
②p区元素原子的最后一个核外电子一定填在p能级上
③原子核外电子的能层数越多,原子半径越大
④原子的外围电子数就是原子的最外层电子数
A.仅①④ B.仅②③ C.仅③④ D.①②③④
【答案】D
【解析】d区包括ⅢB族~ⅦB族和Ⅷ族,ds区包括ⅠB族和ⅡB族,均为过渡元素,这些元素全部是金属元素。s区包括ⅠA族和ⅡA族,因为其中的H是非金属元素,①错误。根据元素周期表分区的原则,p区元素最后一个核外电子应该填充在p能级上,但也有例外,例如He,②错误。同主族元素,随着能层数的增加,原子半径逐渐增大,但若不是同主族元素则不一定。例如,Cl和Li的原子半径分别是0.099 nm和0.152 nm,虽然Cl原子比Li原子多了一个能层,但其原子半径却比Li的原子半径小。在元素周期表中还有不少这样的例子,③错误。主族元素所在族的序数等于该元素原子的外围电子数,等于最外层电子数,过渡元素和Ⅷ族元素则不是,④错误。
训练4 在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们发现外围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轨道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基态原子的外围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基态离子的电子排布式为 。
(3)在ds区中,族序数最大、原子序数最小的元素基态原子的外围电子排布式为 。
(4)在p区中,第2周期ⅤA族元素基态原子外围电子的轨道表示式为 。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们位于 区。
【答案】(1)球形 (2)Fe2+:1s22s22p63s23p63d6,Fe3+:1s22s22p63s23p63d5
(3)3d104s2 (4) (5)f
【解析】(1)s区包括ⅠA族和ⅡA族,族序数最大、原子序数最小的元素是Be,外围电子排布式为2s2,其外围电子的电子云形状为球形。
(2)d区包括ⅢB~ⅦB族和Ⅷ族,族序数最大、原子序数最小的元素是Fe,其电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,常见的离子是Fe2+和Fe3+。
(3)ds区包括ⅠB族和ⅡB族,族序数最大、原子序数最小的元素是Zn,其外围电子排布式为3d104s2。
(4)p区包括ⅢA~ⅦA族和0族,第2周期ⅤA族元素是N,其外围电子排布式为2s22p3。
(5)铀和钚是锕系元素,位于f区。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列说法中不正确的是 ( )
A.同一周期中,各元素原子核外的电子层数相等
B.同一周期中,从左到右元素原子中的质子数及中子数依次增加
C.同一主族中,各元素原子的最外层电子数相等
D.同一主族中,从上到下元素原子的核外电子层数依次增加
【答案】B
【解析】周期数等于电子层数,A项正确;同一周期中,从左到右元素原子中的质子数增加,但许多元素都有同位素原子,中子数不一定递增,B项错误;同一主族中,各元素原子最外层电子数相等,但从上到下元素原子核外电子层数递增,C、D两项正确。
2.闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能,被广泛地应用于军事、医学等领域,号称“崛起的第三金属”。已知钛有Ti、50Ti等核素,下列关于金属钛的叙述中不正确的是 ( )
A.上述钛原子中,中子数不可能为22
B.钛元素在周期表中处于第4周期
C.钛的不同核素在周期表中处于不同的位置
D.钛元素是d区的过渡元素
【答案】C
【解析】题给三种核素中,中子数最小为26,A项正确;Ti位于第4周期ⅣB族,属于d区元素,B、D两项正确;同种元素的不同核素在周期表中的位置相同,C项错误。
3.元素周期表中共有18纵行,从左到右排为18列,第1列为碱金属元素(氢元素除外),第18列为稀有气体元素,则下列说法正确的是 ( )
A.第9列元素中没有非金属元素
B.第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5
C.最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D.第11、12列为d区元素
【答案】A
【解析】第9列为Ⅷ族,全部为金属元素,A项正确;第15列为ⅤA族,其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3,B项错误;He的最外层电子排布式为1s2,却在第18列,C项错误;第11、12列元素原子的外围电子排布式为(n-1)d10ns1~2,所以为ds区元素,D项错误。
4.完成下列小题。
(1)填表:
原子核外电子排布式 族 周期 区
①1s22s22p63s2
②[Kr]4d105s25p2
③[Ar]3d14s2
④[Ar]3d104s1
(2)某元素基态原子共有3个外围电子,其中一个外围电子位于第三电子层d轨道,则:
①该元素原子的核外电子排布式为 ,外围电子的轨道表示式为 。
②该元素的原子序数为 ,元素符号为 ,在周期表中的位置为 ,该元素是 (填“金属”或“非金属”)元素,最高正化合价为 。
【答案】(1)①ⅡA 3 s ②ⅣA 5 p ③ⅢB 4 d ④ⅠB 4 ds
(2)①1s22s22p63s23p63d14s2
②21 Sc 第4周期ⅢB族 金属 +3
【解析】(1)①最后一个电子填充在s轨道,属于s区元素,为主族元素。族序数=ns电子数,即为2,在第3周期ⅡA族。
②最后一个电子填充在p轨道,属于p区元素,为主族元素。族序数=ns+np电子数,即2+2=4,在第5周期ⅣA族。
③最后一个电子填充在d轨道,且小于10,属于d区元素,为副族元素。族序数=(n-1)d+ns电子数,即1+2=3,在第4周期ⅢB族。
④(n-1)d轨道电子数等于10,属于ds区元素,为副族元素。族序数=ns电子数,即为1,在第4周期ⅠB族。
(2)由轨道能量顺序E(4s)2
【学习目标】
1.复习元素周期律、元素周期表等相关知识。
2.能从电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。
【合作探究】
【学习情境】
任务1 核外电子排布的周期性
【新知生成】
1.元素周期表中元素性质周期性变化及其原因
(1)同周期元素从左到右,金属性逐渐 ,非金属性逐渐 ,其原因是 。
(2)同主族元素从上到下,金属性逐渐 ,非金属性逐渐 ,其原因是 。
(3)基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p4的元素其族序数和周期数分别为 、 ,判断方法是 。
2.同周期元素外围电子排布变化规律是 。
3.同副族元素外围电子排布的变化规律
族序数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB
外围电子排布 (n-1)d1ns2 (n-1)d2ns2 (n-1)d3ns2 (n-1)d5ns1
族序数 ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
外围电子排布 (n-1)d5ns2 (n-1)d6~8ns2 (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2
变化规律是 。
【答案】1.(1)减弱 增强 同周期元素电子层数相同,从左到右原子核对外围电子的吸引力越来越强,失电子能力越来越弱,金属性逐渐减弱,相反得电子能力越来越强,非金属性逐渐增强
(2)增强 减弱 同主族元素从上到下,电子层数逐渐增多,原子核对外围电子的吸引力越来越弱,则失电子能力越来越强,金属性逐渐增强,相反得电子能力越来越弱,非金属性逐渐减弱
(3)ⅥA 4 主族元素的族序数=外围电子总数(最外层电子数),周期数=电子层数
2.第2、3周期从左到右,元素原子的外围电子排布呈现从ns1到ns2np6的变化;第4周期从左到右,元素原子的外围电子排布从4s1经过3d1~104s1~2逐渐过渡到4s24p6;第5、6周期与第4周期元素相似。因此,核外电子排布的周期性变化规律也可表示为每隔一定数目的元素,外围电子排布重复从ns1到ns2np6的周期性变化
3.ⅠB、ⅡB族外围电子排布为(n-1)d10ns1~2,ⅢB~Ⅷ族外围电子排布式为(n-1)d1~9ns1~2;同副族元素随着核电荷数的增加,外围电子排布相同
【核心突破】
典例1 根据元素原子结构与在元素周期表中位置的关系,回答下列问题:
(1)元素金(Au)处于周期表中的第6周期,与Cu同族,基态Au原子外围电子排布式为 。
(2)某元素基态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 族。
(3)某元素位于周期表中第4周期ⅤA族,则该元素的名称是 ,其基态原子外围电子排布式为 。
【答案】(1)5d106s1 (2)4 ⅢA (3)砷 4s24p3
【解析】(1)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原子的外围电子排布式为5d106s1。
(2)该元素为主族元素,根据电子层数=周期序数,主族序数=外围电子数,该元素位于第4周期ⅢA族。
(3)由于该元素为主族元素,外围电子数=主族序数,周期序数=电子层数,可知其外围电子排布式为4s24p3,为33号元素砷。
典例2 已知基态M2+的3d轨道中有6个电子。试推断:
(1)基态M原子的电子排布式为 。
(2)基态M原子的最外层电子数为 。
(3)M元素在周期表中的位置为 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)2 (3)第4周期Ⅷ族
【解析】因3d轨道未满,4p轨道肯定无电子,故M应在过渡元素区,M一定为第4周期元素。该元素失电子时应先失去4s电子再失3d电子,故4s轨道应有2个电子。综上可推知M的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,应在第4周期Ⅷ族,最外层有2个电子。
归纳总结 原子结构与元素周期表的关系
1.核外电子排布与周期的划分
根据轨道能量顺序,将能量相近的原子轨道分为一组,同一原子轨道组内,各原子轨道能量相差较小,各原子轨道组之间能量相差较大。
(1)每一原子轨道组对应一个周期。
(2)周期、原子轨道组、元素数目的对应关系
周期 对应原子轨道组 对应原子轨道组电子最大容量 周期中所含元素的数目
1 1s 2 2
2 2s、2p 8 8
3 3s、3p 8 8
4 4s、3d、4p 18 18
5 5s、4d、5p 18 18
6 6s、4f、5d、6p 32 32
7 7s、5f、6d、7p 32 32
2.外围电子排布和周期表的关系
(1)原子的电子层数=原子轨道中最外电子层序数=周期序数。
(2)主族元素原子的外围电子数=该元素在周期表中的主族序数。
族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
外围电子 排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
训练1 已知下列元素原子的最外层电子排布式,其中不一定能表示该元素为主族元素的是 ( )
A.3s23p3 B.4s24p1 C.4s2 D.3s23p5
【答案】C
【解析】由元素原子的最外层电子排布式可知,3s23p3、4s24p1、3s23p5表示的元素分别属于ⅤA、ⅢA、ⅦA族元素,都属于主族元素;最外层电子排布式为4s2的元素可能是主族元素Ca,也可能是第4周期除Cr、Cu以外的过渡元素。
训练2 下列说法错误的是 ( )
A.基态原子的p能级上半充满的元素一定属于主族元素
B.核外电子排布相同的两原子,一定属于同种元素
C.基态原子的价电子排布为(n-1)dxnsy的元素,族序数一定为x+y
D.基态原子的N层上只有一个电子的元素,不一定是ⅠA族元素
【答案】C
【解析】基态原子的p能级上半充满即np3,则该元素一定属于主族元素,A项正确;核外电子排布相同的两原子,一定属于同种元素,B项正确;基态原子的价电子排布为(n-1)dxnsy的元素,族序数不一定为x+y,如当x+y=9或10时是Ⅷ族,C项错误;基态原子的N层上只有一个电子的元素,不一定是ⅠA族元素K,可能是ⅠB元素Cu,D项正确。
任务2 元素周期表的分区
【新知生成】
1.元素周期表中区的划分:
分区 元素 分布 元素性质特点 (金属、非金属) 外围电子排布式 按构造原理最后填入电子的能级的符号(除ds区外)
s区 ns1~2
p区 ns2np1~6
d区 (n-1)d1~9ns1~2
ds区 (n-1)d10ns1~2 —
注:镧系和锕系元素属于f区。
2.非金属元素分布在 (填分区名称),分区的主要依据是 。
【答案】1.
ⅠA族、ⅡA族 除氢外都是较活泼金属元素 s
ⅢA族~ⅦA族、0族 非金属元素、金属元素和稀有气体 p
ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族 金属元素 d
ⅠB族、ⅡB族 金属元素 —
2.s区、p区 区的名称来自按构造原理,最后填入电子的能级符号(除ds区外)
【核心突破】
典例3 已知几种元素基态原子的核外电子排布或外围电子排布情况,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。
元素 元素符号 原子序数 区 周期 族
A 1s22s22p63s1
B
C 3d104s1
D [Ne]3s23p4
E
【答案】A:Na 11 s 3 ⅠA
B:Fe 26 d 4 Ⅷ
C:Cu 29 ds 4 ⅠB
D:S 16 p 3 ⅥA
E:Cl 17 p 3 ⅦA
【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;由外围电子排布式判断C为29号元素Cu;由电子排布式判断D为16号元素S;由基态原子的外围电子轨道表示式判断E为17号元素Cl。再根据最大电子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,主族元素的外围电子总数等于主族序数;C元素的外围电子排布式为3d104s1,4s轨道电子数为1,应为ds区的ⅠB族。
典例4 有A、B、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属同一族,它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属同一族,它们原子最外层的p轨道电子数是s轨道电子数的两倍,C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。请回答下列问题:
(1)A是 (填元素名称,后同),位于第 周期, 族;D是 ,位于第 周期, 族;E是 ,位于第 周期, 族。
(2)写出C元素基态原子的电子排布式: ,该元素为 区元素。
(3)画出D元素基态原子的外围电子轨道表示式: ,该元素为 区元素。
【答案】(1)氢 1 ⅠA 硫 3 ⅥA 钾 4 ⅠA
(2)1s22s22p63s23p1 p
(3) p
【解析】由“A和E属同一族,它们原子的最外层电子排布式为ns1”“C、E是金属元素”可知A为氢元素,E为钠或钾元素;B和D元素的最外层s轨道电子数为2,所以它们的最外层p轨道电子数是4,是ⅥA族元素,所以B是氧元素,D是硫元素,则E为钾元素;由“C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半”可知C是铝元素。
归纳总结 根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置:
电子排布式外围电子排布式
训练3 下列有关元素周期表和元素周期律的说法错误的是 ( )
①元素周期表中,s区、d区和ds区的元素都是金属元素
②p区元素原子的最后一个核外电子一定填在p能级上
③原子核外电子的能层数越多,原子半径越大
④原子的外围电子数就是原子的最外层电子数
A.仅①④ B.仅②③ C.仅③④ D.①②③④
【答案】D
【解析】d区包括ⅢB族~ⅦB族和Ⅷ族,ds区包括ⅠB族和ⅡB族,均为过渡元素,这些元素全部是金属元素。s区包括ⅠA族和ⅡA族,因为其中的H是非金属元素,①错误。根据元素周期表分区的原则,p区元素最后一个核外电子应该填充在p能级上,但也有例外,例如He,②错误。同主族元素,随着能层数的增加,原子半径逐渐增大,但若不是同主族元素则不一定。例如,Cl和Li的原子半径分别是0.099 nm和0.152 nm,虽然Cl原子比Li原子多了一个能层,但其原子半径却比Li的原子半径小。在元素周期表中还有不少这样的例子,③错误。主族元素所在族的序数等于该元素原子的外围电子数,等于最外层电子数,过渡元素和Ⅷ族元素则不是,④错误。
训练4 在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们发现外围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轨道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基态原子的外围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基态离子的电子排布式为 。
(3)在ds区中,族序数最大、原子序数最小的元素基态原子的外围电子排布式为 。
(4)在p区中,第2周期ⅤA族元素基态原子外围电子的轨道表示式为 。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们位于 区。
【答案】(1)球形 (2)Fe2+:1s22s22p63s23p63d6,Fe3+:1s22s22p63s23p63d5
(3)3d104s2 (4) (5)f
【解析】(1)s区包括ⅠA族和ⅡA族,族序数最大、原子序数最小的元素是Be,外围电子排布式为2s2,其外围电子的电子云形状为球形。
(2)d区包括ⅢB~ⅦB族和Ⅷ族,族序数最大、原子序数最小的元素是Fe,其电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,常见的离子是Fe2+和Fe3+。
(3)ds区包括ⅠB族和ⅡB族,族序数最大、原子序数最小的元素是Zn,其外围电子排布式为3d104s2。
(4)p区包括ⅢA~ⅦA族和0族,第2周期ⅤA族元素是N,其外围电子排布式为2s22p3。
(5)铀和钚是锕系元素,位于f区。
课堂小结
【随堂检测】
1.下列说法中不正确的是 ( )
A.同一周期中,各元素原子核外的电子层数相等
B.同一周期中,从左到右元素原子中的质子数及中子数依次增加
C.同一主族中,各元素原子的最外层电子数相等
D.同一主族中,从上到下元素原子的核外电子层数依次增加
【答案】B
【解析】周期数等于电子层数,A项正确;同一周期中,从左到右元素原子中的质子数增加,但许多元素都有同位素原子,中子数不一定递增,B项错误;同一主族中,各元素原子最外层电子数相等,但从上到下元素原子核外电子层数递增,C、D两项正确。
2.闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能,被广泛地应用于军事、医学等领域,号称“崛起的第三金属”。已知钛有Ti、50Ti等核素,下列关于金属钛的叙述中不正确的是 ( )
A.上述钛原子中,中子数不可能为22
B.钛元素在周期表中处于第4周期
C.钛的不同核素在周期表中处于不同的位置
D.钛元素是d区的过渡元素
【答案】C
【解析】题给三种核素中,中子数最小为26,A项正确;Ti位于第4周期ⅣB族,属于d区元素,B、D两项正确;同种元素的不同核素在周期表中的位置相同,C项错误。
3.元素周期表中共有18纵行,从左到右排为18列,第1列为碱金属元素(氢元素除外),第18列为稀有气体元素,则下列说法正确的是 ( )
A.第9列元素中没有非金属元素
B.第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5
C.最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D.第11、12列为d区元素
【答案】A
【解析】第9列为Ⅷ族,全部为金属元素,A项正确;第15列为ⅤA族,其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3,B项错误;He的最外层电子排布式为1s2,却在第18列,C项错误;第11、12列元素原子的外围电子排布式为(n-1)d10ns1~2,所以为ds区元素,D项错误。
4.完成下列小题。
(1)填表:
原子核外电子排布式 族 周期 区
①1s22s22p63s2
②[Kr]4d105s25p2
③[Ar]3d14s2
④[Ar]3d104s1
(2)某元素基态原子共有3个外围电子,其中一个外围电子位于第三电子层d轨道,则:
①该元素原子的核外电子排布式为 ,外围电子的轨道表示式为 。
②该元素的原子序数为 ,元素符号为 ,在周期表中的位置为 ,该元素是 (填“金属”或“非金属”)元素,最高正化合价为 。
【答案】(1)①ⅡA 3 s ②ⅣA 5 p ③ⅢB 4 d ④ⅠB 4 ds
(2)①1s22s22p63s23p63d14s2
②21 Sc 第4周期ⅢB族 金属 +3
【解析】(1)①最后一个电子填充在s轨道,属于s区元素,为主族元素。族序数=ns电子数,即为2,在第3周期ⅡA族。
②最后一个电子填充在p轨道,属于p区元素,为主族元素。族序数=ns+np电子数,即2+2=4,在第5周期ⅣA族。
③最后一个电子填充在d轨道,且小于10,属于d区元素,为副族元素。族序数=(n-1)d+ns电子数,即1+2=3,在第4周期ⅢB族。
④(n-1)d轨道电子数等于10,属于ds区元素,为副族元素。族序数=ns电子数,即为1,在第4周期ⅠB族。
(2)由轨道能量顺序E(4s)