1.2.1 原子结构与元素周期表 讲义（含答案） 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.2.1 原子结构与元素周期表 讲义（含答案） 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 736.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-05 17:03:59 | ||
图片预览
文档简介
原子结构与元素周期表
一、元素周期系和元素周期表
1．元素周期律、元素周期系和元素周期表
（1）元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。
（2）元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。
（3）元素周期表：呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
2．元素周期表的结构——“七行十八列”、七周期十六族
(1)原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为原子序数，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数
(2)编排原则
①周期：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列的一横行，叫做一个周期，元素周期表有7个横行，每一横行称为一个周期，元素周期表共有7个周期
②族：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行，叫做一个族，元素周期表18个纵列中，除8、9、10三个纵列为一族外，其余每一纵列为一族，即：有16个族
(3)结构
3．原子结构与元素周期表
(1)原子核外电子排布与周期的关系
类别 周期 能层数 (电子层数) 每周期第一种元素 每周期最后一种元素 每周期元素种数 位置与结构的关系
原子序数 基态原子简化电子排布式 原子序数 基态原子外围电子排布式
短 周 期 一 1 1 1s1 2 1s2 2 周期序数＝电子层数
二 2 3 [He]2s1 10 2s22p6 8
三 3 11 [Ne]3s1 18 3s23p6 8
长 周 期 四 4 19 [Ar]4s1 36 4s24p6 18
五 5 37 [Kr]5s1 54 5s25p6 18
六 6 55 [Xe]6s1 86 6s26p6 32
七 7 87 [Rn]7s1 118 7s27p6 32
(2)原子核外电子排布与族的关系
①元素周期表的列数与族序数的关系
②主族元素：同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或ns、np轨道上，价电子数与族序数相同，如下表
族数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
价电子排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
列数 1 2 13 14 15 16 17
价电子数 1 2 3 4 5 6 7
规律 主族元素的族序数＝该主族元素原子的最外层电子数＝价电子总数
③过渡元素(副族和Ⅷ族)：同一纵行原子的价层电子排布基本相同，价电子总数等于所在的列序数。价电子排布为(n－1)d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的价电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族的价电子数与族序数不相同，如下表
副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn
族数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
价电子排布式 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2
价电子数目 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
列数 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
规律 价电子总数＝列序数
④稀有气体元素：价电子排布为ns2np6(He除外)
【归纳总结】
(1)价层电子排布和元素周期表的关系
①对于主族和0族元素而言，价层电子数=ns能级上的电子数或ns+np能级上的电子总数；
②对于副族(镧系和锕系除外)和第VIII族而言，价层电子数=(n-1)d+ns能级上的电子总数。
(2)价层电子排布与元素的最高正价
①当主族元素失去全部价层电子后，表现出该元素的最高化合价，最高正价＝主族序数(O、F除外)。
②第ⅢB～ⅦB族可失去ns和(n－1)d轨道上的全部电子，最高正价＝族序数。
③第Ⅷ族可失去最外层的s轨道上的电子和次外层的部分(n－1)d轨道上的电子，所以最高正价低于族序数(8)，只有Ru和Os可表现正八价。
④第ⅠB族可失去ns1电子和部分(n－1)d电子，所以第ⅠB族的族序数＜最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数＝最高正价。
【课堂小练1】
1．正误判断
(1)价层电子一定是最外层电子( )
(2)元素的价层电子数一定等于其所在族的族序数( )
(3)同一族元素的价层电子数一定相同( )
(4)基态原子的N能层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素( )
(5)原子的价层电子排布为(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
3．指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中的第几周期？第几族？
(1)1s22s22p63s23p5______________。
(2)[Kr]4d105s25p2______________。
(3)[Ar]3d34s2______________。
(4)[Ar]3d104s1______________。
(5)[Ar]4s1______________。
二、元素周期表的分区
1．根据元素的金属性和非金属性分区
金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。
2．原子结构与元素周期表的分区
按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区。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。
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
三、对角线规则
1．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(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为对角线规则，如图所示。
2．锂和镁的相似性
(1)锂与镁的沸点较为接近：
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1341 881.4 2467 1100
(2)在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO
(3)能直接与氮气反应：生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
(4)锂和镁的氢氧化物加热分解：分别生成Li2O、H2O和MgO、H2O。
(5)在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
3．铍和铝的相似性
(1)二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高；
(2)都可与酸、碱反应放出氢气；
(3)铍在浓硝酸中也发生钝化；
(4)氧化物和氢氧化物都具有两性，既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，
Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O；
(5)BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
4．硼和硅的相似性
(1)自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
(2)B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：Si＋2KOH＋H2O= K2SiO3＋2H2↑，2B＋2KOH＋2H2O = 2KBO2＋3H2↑。
【课堂小练2】
1．指出下列元素是主族元素还是副族元素，在元素周期表中的什么位置？
(1)核外电子排布式为1s22s22p63s2的元素，是________族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
(2)核外电子排布式为[Kr]4d105s25p2的元素，是________族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
(3)核外电子排布式为[Ar]3d14s2的元素，是______族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
(4)核外电子排布式为[Ar]3d104s1的元素，是________族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
2.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价层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5个区，如图所示。请回答下列问题：
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子的电子云轮廓图为________形。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其常见离子的电子排布式为________________，其中较稳定的是________。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的价层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，它们在_____________区。
3.已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和所在区是 ( )
A．第三周期第ⅥB族；p区 B．第三周期第ⅢB族；ds区
C．第四周期第ⅥB族；d区 D．第四周期第ⅢB族；f区
4.元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是( )
A．Li在N2中燃烧生成Li3N
B．氧化铍的化学式为Be2O3
C．Be(OH)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液
D．硼酸受热易分解
【课时对点练习】
1．关于元素周期表，下列说法不正确的是( )
A．第114号元素是位于p区的金属元素，价层电子数为4
B．第117号元素基态原子的未成对电子数为1，位于p轨道上
C．基态原子中未成对电子数最多的元素位于元素周期表的第ⅥB族
D．按照现有构造原理，理论上第八周期应有50种元素
2．已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第三周期Ⅷ族，p区 B．第三周期ⅤB族，d区
C．第四周期ⅠB族，ds区 D．第四周期ⅤB族，f区
3.（2023—2024浙江宁波市北仑中学高二期中）下列说法正确的是（ ）
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．原子的最外层电子排布为ns2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
4.下列关于金属的说法正确的是（ ）
A．基态原子的电子排布式为 B．价电子数为2，最高正价为价
C．处于第四周期第ⅥB族 D．属于s区元素
5．元素周期表中元素“钴”的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断( )
A．元素钴是一种过渡元素 B．它的基态原子价电子排布式为4s2
C．Co2+的电子排布式为[Ar]3d54s2 D．它位于元素周期表的第四周期第VIIIB族
6.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
下列关于元素在周期表中的位置的叙述正确的是( )
A．K位于元素周期表中第四周期第ⅡB族，属于ds区元素
B．J位于元素周期表中第四周期第ⅣB族，属于d区元素
C．F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素
D．I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于ds区元素
7．前四周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W与Y是相邻周期的同主族元素，Y的单质可用于制作光感电池。基态X原子的2p轨道上有2个未成对电子，Z原子的电子总数是其3d能级电子数的5倍。下列说法正确的是( )
A．W与Z都能和X形成多种二元化合物 B．简单氢化物稳定性：X>Y>W
C．基态X电子的轨道表示式为 D．Z属于元素周期表中ds区元素
8．已知某基态原子(X)的某能层的电子排布为ns2np6nd5，下列说法错误的是( )
A．X必为d区元素
B．若n＝3，则Z为24或25
C．若n＝4，则X必为第五周期的过渡元素
D．若X是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的原子仅有2种
9．现有五种前四周期元素，结构信息如表所示，回答下列问题。
元素 结构信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子
B M层电子数比L层电子数少两个
C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子
D 基态原子的价层电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为＋7
E 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子
(1)A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序为______________(用最高价氧化物对应的水化物的化学式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置为______________，其基态原子的简化核外电子排布式为______________。
(3)写出基态B原子价层电子的轨道表示式：______________。
(4)E位于元素周期表的______________区，基态原子填有电子的轨道数为______________。
10．下图所示为元素周期表的大致框架：
(1)在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
(2)鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反应呈黄色。
①在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
②甲元素与硫元素相比，非金属性较强的是________(填元素名称)，写出可以验证该结论的一个化学方程式：_________________________________________________。
(4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如下图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
【参考答案】
【课堂小练1】
1．
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．
答案 D
解析 由题意推知，该元素的价层电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。
3．【答案】 (1)主族元素，第3周期，第ⅦA族
(2)主族元素，第5周期，第ⅣA族
(3)副族元素，第4周期，第ⅤB族
(4)副族元素，第4周期，第ⅠB族
(5)主族元素，第4周期，第ⅠA族
【课堂小练2】
1．答案 (1)主 三 ⅡA s (2)主 五 ⅣA p (3)副 四 ⅢB d (4)副 四 ⅠB ds
解析 (1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，为主族元素。族序数＝ns的电子数，即族序数为2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一个电子填充在p轨道，属于p区，为主族元素。族序数＝(ns＋np)的电子数，即族序数为2＋2＝4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区，为副族元素。族序数＝[(n－1)d＋ns]的电子数，即族序数为1＋2＝3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n－1)d轨道电子数等于10，属于ds区，为副族元素。族序数＝ns的电子数，即族序数为1，位于第四周期第ⅠB族。
2.答案 (1)球 (2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6、Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋ (3)3d104s2
(4) (5)f
解析 (1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云轮廓图为球形。
(2)d区为第ⅢB～ⅦB族(不包括镧系、锕系)、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2＋。
(3)符合条件的元素为Zn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价层电子排布式为3d104s2。
(4)符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
3.【答案】C
【解析】某+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，其原子核外电子数为21+3=24，为Cr元素，其处于周期表中第四周期第ⅥB族，属于d区，故选C。
4.【答案】B
【解析】A项，镁和氮气反应生成氮化镁，根据对角线规则知，Li和氮气反应生成Li3N，故A正确；B项，铝是第IIIA，在空气中燃烧是氧化铝，Be是第IIA，铍在空气中燃烧生成氧化铍化学式为BeO，故B错误；C项，氢氧化铝能溶于强酸和强碱，根据对角线规则知，氢氧化铍能溶于强酸和强碱，故C正确；D项，B和Si位于对角线位置，硅酸不稳定，受热容易分解，则硼酸受热易分解，故D正确；故选B。
【课时对点练习】
1.答案 C
解析 根据每周期元素的种数，可知每周期最后一种稀有气体元素的原子序数分别是2、10、18、36、54、86、118，第114号元素在118号的左边，根据元素周期表中周期和族的划分，可知114号元素位于第七周期第ⅣA族，是位于p区的金属元素，价层电子数为4，故A正确；第117号元素基态原子的价层电子排布式为7s27p5，未成对电子数为1，位于p轨道上，故B正确；基态原子中，第ⅥB族元素中未成对电子数最多为6,96号元素的价层电子排布为5f76d17s2，未成对电子数为8，位于元素周期表的第ⅢB族，所以基态原子中未成对电子数最多的元素不在元素周期表的第ⅥB族，故C错误。
2.【答案】C
【解析】题给＋2价离子的核外有27个电子，则该元素原子核外有29个电子，29号元素是铜，位于第四周期ⅠB族，位于ds区。
3.【答案】C
【解析】基态原子的N层上只有一个电子的元素，价电子排布式可能为4s1、3d54s1、3d104s1，元素可能为K、Cr、Cu，K为IA元素，而Cr、Cu分别为VIB族、IB族元素，A项错误；基态原子的价电子排布式为ns2的元素，可能是第ⅡA族元素、第ⅡB族元素等，所以原子的最外层电子排布为ns2的元素不一定是副族元素，B项错误；基态原子的p能级处于半充满状态的元素，属于VA族元素，电子最后填充p能级，属于p区元素，C项正确；某元素基态原子的价电子排布式为(n-1)dxnsy的元素，该元素可能位于d区，也可能位于ds区，与（n-1）d、ns能级填充的电子数有关，若为ⅢB族～ⅦB族，族序数等于电子数，即族序数为x+y，否则不存在这一关系，而其它是价电子数等于列数，D项错误。
4.【答案】C
【解析】基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，A项错误；价电子数为6，最高正价为+6价，B项错误；处于第四周期第ⅥB族，C项正确；属于d区元素，D项错误。
5.【答案】A
【解析】A．Co是Ⅷ族元素，钴是一种过渡元素，故A正确；B．它的基态原子价电子排布式为3d74s2，故B错误；C．Co失去最外层电子形成Co2+，Co2+的电子排布式为[Ar]3d7，故C错误；D．它位于元素周期表的第四周期第VIII族，既不是主族也不是副族，故D错误；选A。
6.【答案】C
【解析】K位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，属于ds区元素，A项错误；J位于元素周期表中第四周期第ⅥB族，属于d区元素，B项错误；F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素，C项正确；I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于p区元素，D项错误。
7.【答案】A
解析 由题给信息推知Y为Si元素，W为C元素，基态X原子的2p轨道上有2个未成对电子，则X为O元素，Z原子的电子总数是其3d能级电子数的5倍，则Z为Mn元素，以此解答。W(C)与Z(Mn)都能和X(O)形成多种二元化合物，如CO、CO2、MnO2、Mn2O7等，故A正确；非金属性越强，简单氢化物越稳定，X(H2O)>W(CH4)>Y(SiH4)，故B错误；基态X(O)的电子排布式为1s22s22p4，p轨道上有4个电子，故C错误；Z属于元素周期表中d区元素，故D错误。
8.【答案】D
解析 按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区，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，根据X的电子排布式可知，X必为d区元素，故A正确；若n＝3，基态X原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d54s2，则Z为24或25，故B正确；若n＝4，该原子有5个电子层，处于第五周期，故C正确；若X是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的元素有Cr、Mn，但可能存在同位素，因此原子不止2种，故D错误。
9.【答案】(1)HClO4>H2SO4>H3PO4
(2)第四周期第ⅦB族 [Ar]3d54s2
(3)
(4)ds 15
解析 A的基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子，A为P；B原子的M层电子数比L层电子数少两个，B为S；C的基态原子核外有17个不同运动状态的电子，C为Cl；D的基态原子的价层电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为＋7，则价层电子排布为3d54s2，D为Mn；E的基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，E的价层电子排布为3d104s1，E为Cu，据此分析回答问题。
(1)由以上分析知，A为P，B为S，C为Cl。A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4。(2)D为锰元素，其在元素周期表中的位置为第四周期第ⅦB族，其基态原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d54s2。(4)E为铜元素，位于元素周期表的ds区，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，填有电子的轨道数为15。
10.【答案】(1)如下图所示
(2)ⅣA (3)①如上图所示 ②氯 H2S＋Cl2===2HCl＋S↓ (4)AB
【解析】(2)分析元素周期表中各族化合价特点知，ⅣA族中元素最高正化合价等于最低负化合价的绝对值，故根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到周期表中的ⅣA族。(3)甲元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；乙元素的焰色反应呈黄色，则乙为Na元素。(4)铊元素位于第六周期ⅢA族，与Al同主族，在周期表中位于Al的下方，金属性比Al强，属于p区元素，A错误，D、E正确。204.4是铊元素的相对原子质量，铊原子的质量数不一定是204，B错误。
一、元素周期系和元素周期表
1．元素周期律、元素周期系和元素周期表
（1）元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。
（2）元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。
（3）元素周期表：呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
2．元素周期表的结构——“七行十八列”、七周期十六族
(1)原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为原子序数，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数
(2)编排原则
①周期：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列的一横行，叫做一个周期，元素周期表有7个横行，每一横行称为一个周期，元素周期表共有7个周期
②族：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行，叫做一个族，元素周期表18个纵列中，除8、9、10三个纵列为一族外，其余每一纵列为一族，即：有16个族
(3)结构
3．原子结构与元素周期表
(1)原子核外电子排布与周期的关系
类别 周期 能层数 (电子层数) 每周期第一种元素 每周期最后一种元素 每周期元素种数 位置与结构的关系
原子序数 基态原子简化电子排布式 原子序数 基态原子外围电子排布式
短 周 期 一 1 1 1s1 2 1s2 2 周期序数＝电子层数
二 2 3 [He]2s1 10 2s22p6 8
三 3 11 [Ne]3s1 18 3s23p6 8
长 周 期 四 4 19 [Ar]4s1 36 4s24p6 18
五 5 37 [Kr]5s1 54 5s25p6 18
六 6 55 [Xe]6s1 86 6s26p6 32
七 7 87 [Rn]7s1 118 7s27p6 32
(2)原子核外电子排布与族的关系
①元素周期表的列数与族序数的关系
②主族元素：同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或ns、np轨道上，价电子数与族序数相同，如下表
族数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
价电子排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
列数 1 2 13 14 15 16 17
价电子数 1 2 3 4 5 6 7
规律 主族元素的族序数＝该主族元素原子的最外层电子数＝价电子总数
③过渡元素(副族和Ⅷ族)：同一纵行原子的价层电子排布基本相同，价电子总数等于所在的列序数。价电子排布为(n－1)d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的价电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族的价电子数与族序数不相同，如下表
副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn
族数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
价电子排布式 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2
价电子数目 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
列数 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
规律 价电子总数＝列序数
④稀有气体元素：价电子排布为ns2np6(He除外)
【归纳总结】
(1)价层电子排布和元素周期表的关系
①对于主族和0族元素而言，价层电子数=ns能级上的电子数或ns+np能级上的电子总数；
②对于副族(镧系和锕系除外)和第VIII族而言，价层电子数=(n-1)d+ns能级上的电子总数。
(2)价层电子排布与元素的最高正价
①当主族元素失去全部价层电子后，表现出该元素的最高化合价，最高正价＝主族序数(O、F除外)。
②第ⅢB～ⅦB族可失去ns和(n－1)d轨道上的全部电子，最高正价＝族序数。
③第Ⅷ族可失去最外层的s轨道上的电子和次外层的部分(n－1)d轨道上的电子，所以最高正价低于族序数(8)，只有Ru和Os可表现正八价。
④第ⅠB族可失去ns1电子和部分(n－1)d电子，所以第ⅠB族的族序数＜最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数＝最高正价。
【课堂小练1】
1．正误判断
(1)价层电子一定是最外层电子( )
(2)元素的价层电子数一定等于其所在族的族序数( )
(3)同一族元素的价层电子数一定相同( )
(4)基态原子的N能层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素( )
(5)原子的价层电子排布为(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
3．指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中的第几周期？第几族？
(1)1s22s22p63s23p5______________。
(2)[Kr]4d105s25p2______________。
(3)[Ar]3d34s2______________。
(4)[Ar]3d104s1______________。
(5)[Ar]4s1______________。
二、元素周期表的分区
1．根据元素的金属性和非金属性分区
金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。
2．原子结构与元素周期表的分区
按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区。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。
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
三、对角线规则
1．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(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为对角线规则，如图所示。
2．锂和镁的相似性
(1)锂与镁的沸点较为接近：
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1341 881.4 2467 1100
(2)在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO
(3)能直接与氮气反应：生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
(4)锂和镁的氢氧化物加热分解：分别生成Li2O、H2O和MgO、H2O。
(5)在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
3．铍和铝的相似性
(1)二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高；
(2)都可与酸、碱反应放出氢气；
(3)铍在浓硝酸中也发生钝化；
(4)氧化物和氢氧化物都具有两性，既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，
Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O；
(5)BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
4．硼和硅的相似性
(1)自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
(2)B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：Si＋2KOH＋H2O= K2SiO3＋2H2↑，2B＋2KOH＋2H2O = 2KBO2＋3H2↑。
【课堂小练2】
1．指出下列元素是主族元素还是副族元素，在元素周期表中的什么位置？
(1)核外电子排布式为1s22s22p63s2的元素，是________族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
(2)核外电子排布式为[Kr]4d105s25p2的元素，是________族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
(3)核外电子排布式为[Ar]3d14s2的元素，是______族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
(4)核外电子排布式为[Ar]3d104s1的元素，是________族元素，位于元素周期表中第________周期第________族，属于________区元素。
2.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价层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5个区，如图所示。请回答下列问题：
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子的电子云轮廓图为________形。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其常见离子的电子排布式为________________，其中较稳定的是________。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的价层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，它们在_____________区。
3.已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和所在区是 ( )
A．第三周期第ⅥB族；p区 B．第三周期第ⅢB族；ds区
C．第四周期第ⅥB族；d区 D．第四周期第ⅢB族；f区
4.元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是( )
A．Li在N2中燃烧生成Li3N
B．氧化铍的化学式为Be2O3
C．Be(OH)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液
D．硼酸受热易分解
【课时对点练习】
1．关于元素周期表，下列说法不正确的是( )
A．第114号元素是位于p区的金属元素，价层电子数为4
B．第117号元素基态原子的未成对电子数为1，位于p轨道上
C．基态原子中未成对电子数最多的元素位于元素周期表的第ⅥB族
D．按照现有构造原理，理论上第八周期应有50种元素
2．已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第三周期Ⅷ族，p区 B．第三周期ⅤB族，d区
C．第四周期ⅠB族，ds区 D．第四周期ⅤB族，f区
3.（2023—2024浙江宁波市北仑中学高二期中）下列说法正确的是（ ）
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．原子的最外层电子排布为ns2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
4.下列关于金属的说法正确的是（ ）
A．基态原子的电子排布式为 B．价电子数为2，最高正价为价
C．处于第四周期第ⅥB族 D．属于s区元素
5．元素周期表中元素“钴”的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断( )
A．元素钴是一种过渡元素 B．它的基态原子价电子排布式为4s2
C．Co2+的电子排布式为[Ar]3d54s2 D．它位于元素周期表的第四周期第VIIIB族
6.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
下列关于元素在周期表中的位置的叙述正确的是( )
A．K位于元素周期表中第四周期第ⅡB族，属于ds区元素
B．J位于元素周期表中第四周期第ⅣB族，属于d区元素
C．F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素
D．I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于ds区元素
7．前四周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。W与Y是相邻周期的同主族元素，Y的单质可用于制作光感电池。基态X原子的2p轨道上有2个未成对电子，Z原子的电子总数是其3d能级电子数的5倍。下列说法正确的是( )
A．W与Z都能和X形成多种二元化合物 B．简单氢化物稳定性：X>Y>W
C．基态X电子的轨道表示式为 D．Z属于元素周期表中ds区元素
8．已知某基态原子(X)的某能层的电子排布为ns2np6nd5，下列说法错误的是( )
A．X必为d区元素
B．若n＝3，则Z为24或25
C．若n＝4，则X必为第五周期的过渡元素
D．若X是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的原子仅有2种
9．现有五种前四周期元素，结构信息如表所示，回答下列问题。
元素 结构信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子
B M层电子数比L层电子数少两个
C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子
D 基态原子的价层电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为＋7
E 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子
(1)A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序为______________(用最高价氧化物对应的水化物的化学式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置为______________，其基态原子的简化核外电子排布式为______________。
(3)写出基态B原子价层电子的轨道表示式：______________。
(4)E位于元素周期表的______________区，基态原子填有电子的轨道数为______________。
10．下图所示为元素周期表的大致框架：
(1)在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
(2)鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反应呈黄色。
①在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
②甲元素与硫元素相比，非金属性较强的是________(填元素名称)，写出可以验证该结论的一个化学方程式：_________________________________________________。
(4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如下图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
【参考答案】
【课堂小练1】
1．
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．
答案 D
解析 由题意推知，该元素的价层电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。
3．【答案】 (1)主族元素，第3周期，第ⅦA族
(2)主族元素，第5周期，第ⅣA族
(3)副族元素，第4周期，第ⅤB族
(4)副族元素，第4周期，第ⅠB族
(5)主族元素，第4周期，第ⅠA族
【课堂小练2】
1．答案 (1)主 三 ⅡA s (2)主 五 ⅣA p (3)副 四 ⅢB d (4)副 四 ⅠB ds
解析 (1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，为主族元素。族序数＝ns的电子数，即族序数为2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一个电子填充在p轨道，属于p区，为主族元素。族序数＝(ns＋np)的电子数，即族序数为2＋2＝4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区，为副族元素。族序数＝[(n－1)d＋ns]的电子数，即族序数为1＋2＝3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n－1)d轨道电子数等于10，属于ds区，为副族元素。族序数＝ns的电子数，即族序数为1，位于第四周期第ⅠB族。
2.答案 (1)球 (2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6、Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋ (3)3d104s2
(4) (5)f
解析 (1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云轮廓图为球形。
(2)d区为第ⅢB～ⅦB族(不包括镧系、锕系)、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2＋。
(3)符合条件的元素为Zn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价层电子排布式为3d104s2。
(4)符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
3.【答案】C
【解析】某+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，其原子核外电子数为21+3=24，为Cr元素，其处于周期表中第四周期第ⅥB族，属于d区，故选C。
4.【答案】B
【解析】A项，镁和氮气反应生成氮化镁，根据对角线规则知，Li和氮气反应生成Li3N，故A正确；B项，铝是第IIIA，在空气中燃烧是氧化铝，Be是第IIA，铍在空气中燃烧生成氧化铍化学式为BeO，故B错误；C项，氢氧化铝能溶于强酸和强碱，根据对角线规则知，氢氧化铍能溶于强酸和强碱，故C正确；D项，B和Si位于对角线位置，硅酸不稳定，受热容易分解，则硼酸受热易分解，故D正确；故选B。
【课时对点练习】
1.答案 C
解析 根据每周期元素的种数，可知每周期最后一种稀有气体元素的原子序数分别是2、10、18、36、54、86、118，第114号元素在118号的左边，根据元素周期表中周期和族的划分，可知114号元素位于第七周期第ⅣA族，是位于p区的金属元素，价层电子数为4，故A正确；第117号元素基态原子的价层电子排布式为7s27p5，未成对电子数为1，位于p轨道上，故B正确；基态原子中，第ⅥB族元素中未成对电子数最多为6,96号元素的价层电子排布为5f76d17s2，未成对电子数为8，位于元素周期表的第ⅢB族，所以基态原子中未成对电子数最多的元素不在元素周期表的第ⅥB族，故C错误。
2.【答案】C
【解析】题给＋2价离子的核外有27个电子，则该元素原子核外有29个电子，29号元素是铜，位于第四周期ⅠB族，位于ds区。
3.【答案】C
【解析】基态原子的N层上只有一个电子的元素，价电子排布式可能为4s1、3d54s1、3d104s1，元素可能为K、Cr、Cu，K为IA元素，而Cr、Cu分别为VIB族、IB族元素，A项错误；基态原子的价电子排布式为ns2的元素，可能是第ⅡA族元素、第ⅡB族元素等，所以原子的最外层电子排布为ns2的元素不一定是副族元素，B项错误；基态原子的p能级处于半充满状态的元素，属于VA族元素，电子最后填充p能级，属于p区元素，C项正确；某元素基态原子的价电子排布式为(n-1)dxnsy的元素，该元素可能位于d区，也可能位于ds区，与（n-1）d、ns能级填充的电子数有关，若为ⅢB族～ⅦB族，族序数等于电子数，即族序数为x+y，否则不存在这一关系，而其它是价电子数等于列数，D项错误。
4.【答案】C
【解析】基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，A项错误；价电子数为6，最高正价为+6价，B项错误；处于第四周期第ⅥB族，C项正确；属于d区元素，D项错误。
5.【答案】A
【解析】A．Co是Ⅷ族元素，钴是一种过渡元素，故A正确；B．它的基态原子价电子排布式为3d74s2，故B错误；C．Co失去最外层电子形成Co2+，Co2+的电子排布式为[Ar]3d7，故C错误；D．它位于元素周期表的第四周期第VIII族，既不是主族也不是副族，故D错误；选A。
6.【答案】C
【解析】K位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，属于ds区元素，A项错误；J位于元素周期表中第四周期第ⅥB族，属于d区元素，B项错误；F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素，C项正确；I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于p区元素，D项错误。
7.【答案】A
解析 由题给信息推知Y为Si元素，W为C元素，基态X原子的2p轨道上有2个未成对电子，则X为O元素，Z原子的电子总数是其3d能级电子数的5倍，则Z为Mn元素，以此解答。W(C)与Z(Mn)都能和X(O)形成多种二元化合物，如CO、CO2、MnO2、Mn2O7等，故A正确；非金属性越强，简单氢化物越稳定，X(H2O)>W(CH4)>Y(SiH4)，故B错误；基态X(O)的电子排布式为1s22s22p4，p轨道上有4个电子，故C错误；Z属于元素周期表中d区元素，故D错误。
8.【答案】D
解析 按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区，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，根据X的电子排布式可知，X必为d区元素，故A正确；若n＝3，基态X原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d54s2，则Z为24或25，故B正确；若n＝4，该原子有5个电子层，处于第五周期，故C正确；若X是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的元素有Cr、Mn，但可能存在同位素，因此原子不止2种，故D错误。
9.【答案】(1)HClO4>H2SO4>H3PO4
(2)第四周期第ⅦB族 [Ar]3d54s2
(3)
(4)ds 15
解析 A的基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子，A为P；B原子的M层电子数比L层电子数少两个，B为S；C的基态原子核外有17个不同运动状态的电子，C为Cl；D的基态原子的价层电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为＋7，则价层电子排布为3d54s2，D为Mn；E的基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，E的价层电子排布为3d104s1，E为Cu，据此分析回答问题。
(1)由以上分析知，A为P，B为S，C为Cl。A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4。(2)D为锰元素，其在元素周期表中的位置为第四周期第ⅦB族，其基态原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d54s2。(4)E为铜元素，位于元素周期表的ds区，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，填有电子的轨道数为15。
10.【答案】(1)如下图所示
(2)ⅣA (3)①如上图所示 ②氯 H2S＋Cl2===2HCl＋S↓ (4)AB
【解析】(2)分析元素周期表中各族化合价特点知，ⅣA族中元素最高正化合价等于最低负化合价的绝对值，故根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到周期表中的ⅣA族。(3)甲元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；乙元素的焰色反应呈黄色，则乙为Na元素。(4)铊元素位于第六周期ⅢA族，与Al同主族，在周期表中位于Al的下方，金属性比Al强，属于p区元素，A错误，D、E正确。204.4是铊元素的相对原子质量，铊原子的质量数不一定是204，B错误。