1.2 课时3 核外电子排布与元素周期表 课件 (共22张PPT) 2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.2 课时3 核外电子排布与元素周期表 课件 (共22张PPT) 2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-11-12 15:31:31 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
核外电子排布与元素周期表
1.通过了解原子结构及价电子排布与元素在周期表中位置的关系,认识元素在周期表中分区、周期和族的划分依据；
2.能够根据价电子排布式推断元素在周期表中的位置。
请观察元素周期表的轮廓图，分析讨论原子的核外电子排布与元素周期表中周期、族的划分有什么内在联系？
鲍林
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
能量
1s
2p
3d
4f
2s
3p
3s
4p
4s
4d
5p
5s
5d
6p
6s
5f
6d
7p
7s
价电子
进一步研究表明通常只有最外能级组的电子才有可能参与化学反应，最外层能级组中那些有可能参与化学反应的电子成为价电子。
【问题】请查阅书末元素周期表中的价层电子排布，归纳主族元素和过渡元素的价电子层分别有什么特点？
主族元素的价层电子就是最外层电子
过渡元素的价层电子包括最外层的s电子，次外层的d电子对于镧系、锕系还包括倒数第三层的f电子
一、核外电子排布与周期的划分
请根据1~36号元素原子的电子排布，参照鲍林近似能级图，尝试分析原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的内在联系。
①第一能层只有1s能级，1条轨道总共能容纳2个电子，它只包含2种元素
②第二、三周期用到了ns、np（n=2、3）两个能级，4条轨道，总共能容纳8个电子，故二、三周期总共8种元素
③第四、五周期用到了ns、(n-1)d、np（n=4、5）三个能级，9条轨道，总共容纳18个电子，故四、五周期总共18种元素
③第六、七周期用到了ns、 (n-2)f、(n-1)d、np（n=6、7）四个能级，16条轨道，总共容纳32个电子，故六、七周期总共32种元素
（1）结合构造原理，说明每个周期里的元素数与元素的原子结构有何关联？
能量
1s
2p
3d
4f
2s
3p
3s
4p
4s
4d
5p
5s
5d
6p
6s
5f
6d
7p
7s
第1周期
第5周期
第4周期
第3周期
第2周期
第7周期
第6周期
每个周期中的元素数等于相应能级组合（ ns、(n-2)f、(n-1)d、np ）全部轨道所能容纳的电子总数。
（2）在问题（1）的基础上，你发现元素的周期序数与元素的原子结构有何关系？
元素的周期序数等于其基态原子的能层数（Pd除外）
从电子排布式看，若价层电子能级为ns、np，则该元素位于第n周期。
（3）下图怎样变为书末的元素周期表？移动过程中的主要依据是什么？
将图中第二到第七周期的所有p区与p区上下对齐，d区与d区上下对齐，
第六、第七周期的f区与f区的上下对齐，并将它们单列为两行放在主表的下方（即镧系和锕系），将1s2的He移到第一行最右侧，即可得到书末的周期表。
这样做的主要依据是最后一个电子填入的能级相同，且同一纵列元素的价电子数相同，这样排列有利于研究同族元素的相似性与递变性。
二、核外电子排布与族的划分
请仔细观察元素周期表中各族元素的价电子排布情况，思考核外电子排布与族之间有什么内在联系。
（4）观察书后的周期表，元素周期表共有多少列？各列的价电子数各为多少？主族元素的价电子数与其族序数有何关系？
元素周期表共18列，最左侧第1列价电子数为1，从第1列到第12列，价电子数从1增加到12，从第13列到第18列，价电子数从3增加到8。
主族元素的价电子数等于其主族序数。
（5）从构造原理和价电子的角度看，为何长周期比短周期多出的元素全部都是金属元素？
在4s、5s能级填满2个电子后，后续增加的电子优先填入3d、4d能级，这使得这些元素的最外层电子数始终不超过2（Pd除外）。
镧系、锕系则是优先填入4f、5f能级，这些元素的最外层电子数始终不超过2。
微观上看，它们的最外层电子数与主族典型金属元素相同，故它们宏观上表现出的也是金属的性质。
（6）为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素价电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价电子排布式通式。
副族元素处于由金属元素向非金属元素过渡的区域，因此又称过渡元素。
过渡元素价电子数与它们族序数的关系是：
①第IIIB族到第VIIB族元素的价电子数等于它们的族序数
②第VIII族有3列元素，该族的第1列元素的价电子数等于其族序数
③第IB、IIB族的最外层电子数等于它们的族序数
过渡元素的价电子排布通式为(n-1)d1~10ns1~2（不考虑镧系锕系）
原子核外电子排布与族的关系
族 按族分类 价层电子排布式 价层电子数 特点
ⅠA 主族 ns1 1 族序数＝最外层电子数＝价层电子数
ⅡA ns2 2 ⅢA ns2np1 3 ⅣA ns2np2 4 ⅤA ns2np3 5 ⅥA ns2np4 6 ⅦA ns2np5 7 ⅢB 副族（镧系、锕系除外） （n－1）d1～10ns1～2 3 价层电子数＝族序数
ⅣB 4 ⅤB 5 ⅥB 6 ⅦB 7 ⅠB 11 （n－1）d轨道为全充满状态，族序数＝最外层ns轨道上的电子数
ⅡB 12 Ⅷ Ⅷ族 （n－1）d6～10ns0～2 8 Ⅷ族第1列元素的价电子数＝族序数
9 10 0 0族 1s2或ns2np6（n＞1） 2或8 为原子轨道全充满的稳定结构
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（第ⅠB族、第ⅡB族除外）分为s、p、d、f4个区，而第ⅠB族、第ⅡB族的元素原子的核外电子因先填满了（n－1）d能级而后填充ns能级而得名ds区。这5个区的位置关系如图所示。
分区 元素位置 价层电子排布式 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，属于活泼金属元素（H除外），为碱金属元素和碱土金属元素
p区 ⅢA～ⅦA族及0族 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，为非金属元素和少数金属元素
d区 ⅢB～ⅦB族（镧系、锕系除外）以及Ⅷ族 （n－1）d1～9ns1～2（Pd除外） 为过渡金属元素，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 为过渡金属元素，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 （n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2 镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似
各区元素原子的价层电子排布、元素的位置及类别
原子序数 元素符号 排布式
11 Na
12 Mg
13 Al
14 Si
15 P
16 S
17 Cl
[Ne]3s1
[Ne]3s23p2
[Ne]3s23p3
[Ne]3s23p4
[Ne]3s23p5
[Ne]3s23p1
[Ne]3s2
请写出11-17号元素基态原子的简化电子排布式
对于Na、Mg、Al，它们在反应中可以失去最外层的电子，形成带1、2、3个正电荷的阳离子，故显+1、+2、+3价。
对于非金属元素，它们在反应中可以得到电子或者与其他原子共用电子。Si可以显+4或-4价，P可以显-3或+5价，S可以显-2或+6价，Cl可以显-1或+7价。
主族元素阳离子的最高正价 = 最外层电子数
非金属元素的最高正价 = 最外层电子数（除O、F外）
非金属元素的最低负价 = 最外层电子数- 8
（1）请查阅书末元素周期表中的价层电子排布，主族元素、副族元素的族序数与价电子总数有怎样的关系？
对于主族元素，价层电子总数与主族序数相同。
对于副族元素，IIIB——VIIB族元素的价层电子总数与副族序数相同。
IB、IIB族元素的价层电子中s能级的电子数与副族序数相同。
（2）观察书后周期表所给的价电子排布式，除Cr、Cu外，你还发现了那些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？
Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Pt、Ag、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm，这些元素的基态原子电子排布均不符合构造原理。
随着原子核核电荷数和核外电子数目的增多，原子核与电子、电子与电子之间的相互作用更加复杂，其表现在电子排布上就时产生了若干“特例”，但是本质“整个原子能量最低”这点未变。
（3）如果第八周期元素原子的核外电子排布遵循现有的填充规则，预言第八周期共有多少种元素？电子填入了哪些能级？
第八周期应有50种元素。
按照构造原理，电子依次填入的能级有8s、5g、6f、7d、8p，分别填入
2、18、14、10、6个电子。故第八周期总共能容纳50个电子，应有50种元素。
核外电子排布与元素周期表
1.通过了解原子结构及价电子排布与元素在周期表中位置的关系,认识元素在周期表中分区、周期和族的划分依据；
2.能够根据价电子排布式推断元素在周期表中的位置。
请观察元素周期表的轮廓图，分析讨论原子的核外电子排布与元素周期表中周期、族的划分有什么内在联系？
鲍林
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
能量
1s
2p
3d
4f
2s
3p
3s
4p
4s
4d
5p
5s
5d
6p
6s
5f
6d
7p
7s
价电子
进一步研究表明通常只有最外能级组的电子才有可能参与化学反应，最外层能级组中那些有可能参与化学反应的电子成为价电子。
【问题】请查阅书末元素周期表中的价层电子排布，归纳主族元素和过渡元素的价电子层分别有什么特点？
主族元素的价层电子就是最外层电子
过渡元素的价层电子包括最外层的s电子，次外层的d电子对于镧系、锕系还包括倒数第三层的f电子
一、核外电子排布与周期的划分
请根据1~36号元素原子的电子排布，参照鲍林近似能级图，尝试分析原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的内在联系。
①第一能层只有1s能级，1条轨道总共能容纳2个电子，它只包含2种元素
②第二、三周期用到了ns、np（n=2、3）两个能级，4条轨道，总共能容纳8个电子，故二、三周期总共8种元素
③第四、五周期用到了ns、(n-1)d、np（n=4、5）三个能级，9条轨道，总共容纳18个电子，故四、五周期总共18种元素
③第六、七周期用到了ns、 (n-2)f、(n-1)d、np（n=6、7）四个能级，16条轨道，总共容纳32个电子，故六、七周期总共32种元素
（1）结合构造原理，说明每个周期里的元素数与元素的原子结构有何关联？
能量
1s
2p
3d
4f
2s
3p
3s
4p
4s
4d
5p
5s
5d
6p
6s
5f
6d
7p
7s
第1周期
第5周期
第4周期
第3周期
第2周期
第7周期
第6周期
每个周期中的元素数等于相应能级组合（ ns、(n-2)f、(n-1)d、np ）全部轨道所能容纳的电子总数。
（2）在问题（1）的基础上，你发现元素的周期序数与元素的原子结构有何关系？
元素的周期序数等于其基态原子的能层数（Pd除外）
从电子排布式看，若价层电子能级为ns、np，则该元素位于第n周期。
（3）下图怎样变为书末的元素周期表？移动过程中的主要依据是什么？
将图中第二到第七周期的所有p区与p区上下对齐，d区与d区上下对齐，
第六、第七周期的f区与f区的上下对齐，并将它们单列为两行放在主表的下方（即镧系和锕系），将1s2的He移到第一行最右侧，即可得到书末的周期表。
这样做的主要依据是最后一个电子填入的能级相同，且同一纵列元素的价电子数相同，这样排列有利于研究同族元素的相似性与递变性。
二、核外电子排布与族的划分
请仔细观察元素周期表中各族元素的价电子排布情况，思考核外电子排布与族之间有什么内在联系。
（4）观察书后的周期表，元素周期表共有多少列？各列的价电子数各为多少？主族元素的价电子数与其族序数有何关系？
元素周期表共18列，最左侧第1列价电子数为1，从第1列到第12列，价电子数从1增加到12，从第13列到第18列，价电子数从3增加到8。
主族元素的价电子数等于其主族序数。
（5）从构造原理和价电子的角度看，为何长周期比短周期多出的元素全部都是金属元素？
在4s、5s能级填满2个电子后，后续增加的电子优先填入3d、4d能级，这使得这些元素的最外层电子数始终不超过2（Pd除外）。
镧系、锕系则是优先填入4f、5f能级，这些元素的最外层电子数始终不超过2。
微观上看，它们的最外层电子数与主族典型金属元素相同，故它们宏观上表现出的也是金属的性质。
（6）为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素价电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价电子排布式通式。
副族元素处于由金属元素向非金属元素过渡的区域，因此又称过渡元素。
过渡元素价电子数与它们族序数的关系是：
①第IIIB族到第VIIB族元素的价电子数等于它们的族序数
②第VIII族有3列元素，该族的第1列元素的价电子数等于其族序数
③第IB、IIB族的最外层电子数等于它们的族序数
过渡元素的价电子排布通式为(n-1)d1~10ns1~2（不考虑镧系锕系）
原子核外电子排布与族的关系
族 按族分类 价层电子排布式 价层电子数 特点
ⅠA 主族 ns1 1 族序数＝最外层电子数＝价层电子数
ⅡA ns2 2 ⅢA ns2np1 3 ⅣA ns2np2 4 ⅤA ns2np3 5 ⅥA ns2np4 6 ⅦA ns2np5 7 ⅢB 副族（镧系、锕系除外） （n－1）d1～10ns1～2 3 价层电子数＝族序数
ⅣB 4 ⅤB 5 ⅥB 6 ⅦB 7 ⅠB 11 （n－1）d轨道为全充满状态，族序数＝最外层ns轨道上的电子数
ⅡB 12 Ⅷ Ⅷ族 （n－1）d6～10ns0～2 8 Ⅷ族第1列元素的价电子数＝族序数
9 10 0 0族 1s2或ns2np6（n＞1） 2或8 为原子轨道全充满的稳定结构
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（第ⅠB族、第ⅡB族除外）分为s、p、d、f4个区，而第ⅠB族、第ⅡB族的元素原子的核外电子因先填满了（n－1）d能级而后填充ns能级而得名ds区。这5个区的位置关系如图所示。
分区 元素位置 价层电子排布式 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，属于活泼金属元素（H除外），为碱金属元素和碱土金属元素
p区 ⅢA～ⅦA族及0族 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，为非金属元素和少数金属元素
d区 ⅢB～ⅦB族（镧系、锕系除外）以及Ⅷ族 （n－1）d1～9ns1～2（Pd除外） 为过渡金属元素，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 为过渡金属元素，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 （n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2 镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似
各区元素原子的价层电子排布、元素的位置及类别
原子序数 元素符号 排布式
11 Na
12 Mg
13 Al
14 Si
15 P
16 S
17 Cl
[Ne]3s1
[Ne]3s23p2
[Ne]3s23p3
[Ne]3s23p4
[Ne]3s23p5
[Ne]3s23p1
[Ne]3s2
请写出11-17号元素基态原子的简化电子排布式
对于Na、Mg、Al，它们在反应中可以失去最外层的电子，形成带1、2、3个正电荷的阳离子，故显+1、+2、+3价。
对于非金属元素，它们在反应中可以得到电子或者与其他原子共用电子。Si可以显+4或-4价，P可以显-3或+5价，S可以显-2或+6价，Cl可以显-1或+7价。
主族元素阳离子的最高正价 = 最外层电子数
非金属元素的最高正价 = 最外层电子数（除O、F外）
非金属元素的最低负价 = 最外层电子数- 8
（1）请查阅书末元素周期表中的价层电子排布，主族元素、副族元素的族序数与价电子总数有怎样的关系？
对于主族元素，价层电子总数与主族序数相同。
对于副族元素，IIIB——VIIB族元素的价层电子总数与副族序数相同。
IB、IIB族元素的价层电子中s能级的电子数与副族序数相同。
（2）观察书后周期表所给的价电子排布式，除Cr、Cu外，你还发现了那些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？
Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Pt、Ag、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm，这些元素的基态原子电子排布均不符合构造原理。
随着原子核核电荷数和核外电子数目的增多，原子核与电子、电子与电子之间的相互作用更加复杂，其表现在电子排布上就时产生了若干“特例”，但是本质“整个原子能量最低”这点未变。
（3）如果第八周期元素原子的核外电子排布遵循现有的填充规则，预言第八周期共有多少种元素？电子填入了哪些能级？
第八周期应有50种元素。
按照构造原理，电子依次填入的能级有8s、5g、6f、7d、8p，分别填入
2、18、14、10、6个电子。故第八周期总共能容纳50个电子，应有50种元素。