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第2课时 核外电子排布与元素周期表
(基础课)
第1章 原子结构与元素性质
第2节 原子结构与元素周期表
素养目标 1．通过了解同周期、同族的元素原子核外电子排布特征，认识元素周期表中分区、周期和族的划分依据。
2．了解元素周期表的应用价值。能根据元素周期表与核外电子排布变化规律的认知模型，解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
旧知
回顾 1．元素周期表的编排原则
(1)横行：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行，称为周期。7个横行分别称为7个周期。
(2)纵列：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵列，称为族。共18列，分为16个族。
旧知
回顾 2．周期
(1)特点：每一周期中元素的电子层数相同，即周期序数＝电子层数。
(2)分类：短周期和长周期。
3．族
(1)主族：共7个，主族的序数＝最外层电子数。
(2)Ⅷ族：占据元素周期表的第8、9、10共3个纵列。
(3)0族：在元素周期表的第18纵列。
必备知识 自主预习
一、核外电子排布与周期的划分
1．近似能级图与周期
2．原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系
3．周期数与电子层数的关系
周期数＝最外层电子所在轨道所处的 。
电子层数
判一判 (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)周期数＝电子层数＝对应能级组数。 ( )
(2)同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差较大。 ( )
√
√
二、核外电子排布与族的划分
1．划分依据
族的划分与原子的价电子____和价电子____密切相关。
2．特点
一般来说，同族元素原子的价电子数目____。
数目
排布
相同
3．规律
(3)稀有气体→最外层电子排布：ns2np6(He除外)。
4．核外电子排布与元素周期表的分区
(1)元素周期表的分区
(2)分区与价电子排布的关系
分区 元素分布 价电子排布
s区 ⅠA族、ⅡA族 ns1～2
p区 ⅢA～ⅦA族，0族 ns2np1～6(He除外)
d区 ⅢB～ⅦB族(镧系、锕系除外)，Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)
ds区 ⅠB族、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2
f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
想一想 最活泼的金属元素、最活泼的非金属元素、常温下呈液态的金属(价电子排布为5d106s2)元素分别位于元素周期表中的哪个分区？
提示：最活泼的金属元素在ⅠA族，s区；最活泼的非金属元素(是氟)在ⅦA族，p区；汞的价电子排布为5d106s2，在ⅡB族，ds区。
5．元素化合价与价电子排布的关系
(1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外，元素的最高化合价等于__________序数。
(2)非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于__(H、O、F除外)。
(3)稀有气体元素原子的电子层结构是稳定结构，因此稀有气体元素的化合价在通常情况下为__。
它所在族的
8
0
判一判 (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)主族序数＝该元素原子价电子数。 ( )
(2)同一副族不同元素原子价电子排布完全相同。 ( )
(3)元素周期表中的d区全部是金属元素。 ( )
(4)最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族。 ( )
√
×
√
×
关键能力 情境探究
[问题探究]
1．从核外电子排布角度分析，为什么同属长周期的4、5、6、7周期所包含的元素种类数为18、18、32、32。
探究核外电子排布与周期、族的关系
提示：第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n－1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各有18种元素；而第6、7周期所含的能级除ns、np、(n－1)d外，还有(n－2)f，故多出7个原子轨道，14个电子，对应多出的14种元素，共32种元素。
2．试分析21号元素Sc所在的周期。
提示：21号元素Sc的价电子排布式为3d14s2，虽然电子先排在4s轨道，后排在3d轨道，但Sc元素原子的最外层电子排布在4s轨道上，4s电子的电子层数是4，故Sc元素位于第4周期。
[归纳总结]
1．核外电子排布与周期的划分
(1)每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系
周期 价电子排布 对应能级组 元素种数
Ⅰ A族 0族 最外层最多
容纳电子数
1 1s1 1s2 2 1s 2
2 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8
周期 价电子排布 对应能级组 元素种数
Ⅰ A族 0族 最外层最多
容纳电子数
3 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8
4 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18
5 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18
周期 价电子排布 对应能级组 元素种数
Ⅰ A族 0族 最外层最多
容纳电子数
6 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32
7 7s1 － 8 7s、5f、6d、7p 32
(2)核外电子排布与周期划分的关系
①能级组中n的最大值等于周期数。
②能级组中最多容纳的电子数等于该周期所容纳的元素种数。
2．各族价电子排布特点
(1)价电子排布与族序数之间的关系
族序数 价电子排布 关系
ⅠA、ⅡA ns1～2(除1s2) 族序数＝最外层电子数＝价电子数
ⅢA～ⅦA ns2np1～5
0族 1s2、ns2np6 价电子数＝2(He)或8
ⅠB、ⅡB (n－1)d10ns1～2 族序数＝ns的电子数
族序数 价电子排布 关系
ⅢB～ⅦB (n－1)d1～5ns1～2 族序数＝价电子数
Ⅷ族(除Pd、Pt) (n－1)d6～8ns1～2 价电子总数＝8、9、10
镧系、锕系(ⅢB) (n－2)f 0～14
(n－1)d0～2ns2 —
(2)有关规律
①主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；②副族元素中ⅢB～ⅦB族元素价电子数为其族序数；③稀有气体单独列为0族。
[能力达成]
1．下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第3周期元素原子的是( )
A．1s22s1 B．1s22s22p5
C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s23p64s1
C [A项表示第2周期元素原子；B项表示第2周期元素原子；C项表示第3周期元素原子；D项表示第4周期元素原子。]
√
2．(双选)已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是( )
A．某元素原子的最外层电子层轨道表示式为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价
C．某元素原子的最外层电子数为6
D．某元素原子的价电子排布式为5s25p1
√
√
AD [A项，该元素为Ne，在第2周期0族；B项，SO2中S元素为＋4价，CO2中C元素为＋4价；C项，只能确定该元素在第几族，不能确定在第几周期。]
3．(1)基态砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第________周期________族；最高价氧化物的化学式为__________，砷酸钠的化学式是___________。
(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：
①第4周期ⅣB族__________、____________；
②第5周期ⅦA族____________、______________。
4
ⅤA
As2O5
Na3AsO4
3d24s2
Ti
5s25p5
I
[解析] (1)基态砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价电子数为5，由电子层数＝周期数可知，砷元素在第4周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。
[情境探究]
矿泉水按特征组分主要分为九大类：①偏硅酸矿泉水；②锶矿泉水；③锌矿泉水；④锂矿泉水；⑤硒矿泉水；⑥溴矿泉水；⑦碘矿泉水；⑧碳酸矿泉水；⑨盐类矿泉水。界限指标包括锂、锶、锌、硒、溴化物、碘化物、偏硅酸、游离二氧化碳和溶解性总固体，矿泉水中必须有一项或一项以上达到界限指标的要求，其要求含量分别为(单位：mg·L-1)锂、锌、碘化物均≥0.2，硒≥0.01，溴化物≥1.0，偏硅酸≥25，游离二氧化碳≥250和溶解性总固体≥1 000。
探究元素周期表的分区与价电子排布的关系
1．填写下表中元素的价电子排布式及分区。
元素名称 价电子排布式 分区
硅
锶
锂
硒
溴
碘
碳
提示：
元素名称 价电子排布式 分区
硅 3s23p2 p
锶 5s2 s
锂 2s1 s
硒 4s24p4 p
溴 4s24p5 p
碘 5s25p5 p
碳 2s22p2 p
2．从上表中可看出，元素周期表分区的依据是什么？
提示：最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号。
[归纳总结]
各区元素化学性质及原子价电子排布特点
包括的元素 价电子排布 化学性质
s区 ⅠA、ⅡA族 ns1～2(最后的电子填在ns上) 除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属)
p区 ⅢA～ⅦA、0族 ns2np1～6(除氦外，最后的电子填在np上) 最外层电子参与反应，随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱(0族除外)
包括的元素 价电子排布 化学性质
d区 ⅢB～ⅦB(镧系、锕系除外)、Ⅷ族(Pd除外) (n－1)d1～9ns1～2[最后的电子填在(n－1)d上] 均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子，因此d轨道上的电子可以不同程度参与化学键的形成
包括的元素 价电子排布 化学性质
ds区 ⅠB、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2
[(n－1)d全充满] 均为过渡金属，d轨道已充满电子，因此d轨道上的电子一般不再参与化学键的形成
f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14
(n－1)d0～2
ns2 镧系元素的化学性质非常相近；锕系元素的化学性质也非常相近
方法技巧
元素周期表中族和分区的关系
(1)主族：s区和p区。(ns＋np)的电子数＝族序数。
(2)0族：p区。(ns＋np)的电子数＝8(或2)。
(3)副族：d区＋ds区＋f区。
d区中[(n－1)d＋ns]的电子数＝族序数(Ⅷ族部分元素除外)。
[能力达成]
1．已知某元素＋3价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第3周期Ⅷ族，p区
B．第3周期ⅤB族，ds区
C．第4周期Ⅷ族，d区
D．第4周期ⅤB族，f区
C [该＋3价离子的核外有23个电子，则基态原子核外有26个电子，26号元素是Fe，其位于第4周期Ⅷ族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于d区。]
√
2．(双选)关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是( )
A．元素周期表的s区元素全部是金属元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D．ds区元素都是副族元素
√
√
3．已知元素周期表中共有18个纵列，如图实线表示元素周期表的边界。按核外电子排布，可把元素周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
(1)请在上图中用实线画出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区内第6、7纵列的部分元素可以排在另一区，你认为应排在________区。
(3)请在上述元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。
见图
ds
见图
[解析] 对于24号元素，其核外价电子排布根据构造原理应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵列归为ds区。所以有的同学认为d区内第6、7纵列的部分元素可以排在ds区是有道理的。
[教材链接]
[教材 拓展视野]
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，原子的价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基态原子的价电子排布式为____________。
球形
Fe2+：1s22s22p63s23p63d6，Fe3+：1s22s22p63s23p63d5
Fe3+
3d104s2
(4)在p区中，第2周期ⅤA族元素基态原子价电子轨道表示式为
________________________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。
f
[解析] (1)s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子核外电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。
(2)d区族序数最大且原子序数最小的为Fe，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轨道半充满，其稳定性强于Fe2+。
(3)ds区符合条件的为Zn，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。
(4)该题中符合题意的为N，基态原子价电子轨道表示式为 。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
学习效果 随堂评估
1．(双选)下列叙述正确的是( )
A．所有的非金属元素都在p区
B．价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族，是p区元素
C．2p和3p轨道电子云图空间取向相同，能量不相等
D．基态氮原子的最外层电子轨道表示式为
2
4
3
题号
1
√
√
BC [s区还有氢元素，A项错误；根据价电子排布式4s24p3可知，该元素共有四个电子层，位于第4周期，最外层有5个电子，位于ⅤA族，在周期表中位于p区，B项正确；2p和3p轨道电子云图空间取向相同，离原子核越远，能量越高，因此2p轨道能量小于3p轨道能量，C项正确；D项所给基态氮原子的最外层电子轨道表示式违背了洪特规则，正确的最外层电子轨道表示式为
，D项错误。]
2
4
3
题号
1
2．已知某些元素在元素周期表中的位置如图所示。
2
3
题号
1
4
下列说法正确的是( )
A．表中五种元素位于5个不同的区
B．元素5的原子结构示意图为 ，其属于金属元素
C．元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1∶3∶4
D．元素4的基态原子的价电子排布式为3d104s2，与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区
2
3
题号
1
4
√
B [根据元素在周期表中的位置可知：1为H元素，2为O元素，3为Fe元素，4为Zn元素，5为Ge元素。H元素基态原子的价电子排布式为1s1，O元素基态原子的价电子排布式为2s22p4，Fe元素基态原子的价电子排布式为3d64s2，Zn元素基态原子的价电子排布式为3d104s2，Ge元素基态原子的价电子排布式为4s24p2，分别属于s、p、d、ds、p区，共4个不同的区，A错误；元素5为Ge元素，原子序数为32，分布在4个电子层上，电子数分别为2、8、
2
3
题号
1
4
18、4，原子结构示意图为 ，属于金属元素，B正确；元素1、2、3的基态原子价电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d64s2，未成对电子数之比为1∶2∶4，C错误；元素4为Zn的最外层电子数为2，最外层电子数为2的元素有He等，所以最外层电子数为2的元素可能处于s区，D错误。]
2
3
题号
1
4
3．(双选)元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素基态原子的价电子排布式为nsn-1npn+1，则下列说法不正确的是( )
A．Y元素基态原子的价电子排布式为4s24p4
B．Y元素在周期表中的第3周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素基态原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p2
2
3
题号
4
1
√
√
AD [因为Y元素基态原子的价电子排布式中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能有2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素基态原子的价电子排布式为3s23p4，故A项错误，B项正确；Y为硫元素，X为氟元素，位于第2周期，第2周期所含非金属元素最多，C项正确；Z为砷元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项错误。]
2
3
题号
4
1
4．请完成下列各题的填空：
(1)氢化钠(NaH)电子式为____________，氢负离子的结构示意图为________。
(2)元素X的最外层电子数是次外层电子数的2倍，该元素名称是________，该元素基态原子核外电子排布式为____________，其
价电子轨道表示式为_______________。
2
4
3
题号
1
碳
1s22s22p2
2
4
3
题号
1
(3)前四周期元素中，未成对电子数为5的元素符号是________，该元素在周期表中的位置为第_____周期________族，属于_____区。
(4)C、N、O三种元素的原子核外未成对电子数依次为________。
Mn
4
ⅦB
d
2、3、2
2
4
3
题号
1
[解析] (1)NaH是离子化合物，阴离子是H－，NaH的电子式为 ，氢负离子的结构示意图为 。(2)由题意可知X是碳元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p2。(3)前四周期元素中，未成对电子数为5，即价电子排布式为3d54s2，原子序数为25，即Mn，该元素在周期表中的位置为第4周期ⅦB族，属于d区。(4)C、N、O三种元素的原子核外未成对电子数依次为2、3、2。第2课时 核外电子排布与元素周期表(基础课)
素养 目标 1．通过了解同周期、同族的元素原子核外电子排布特征，认识元素周期表中分区、周期和族的划分依据。 2．了解元素周期表的应用价值。能根据元素周期表与核外电子排布变化规律的认知模型，解释化学现象，揭示现象的本质和规律。
旧知 回顾 1．元素周期表的编排原则 (1)横行：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行，称为周期。7个横行分别称为7个周期。 (2)纵列：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵列，称为族。共18列，分为16个族。 2．周期 (1)特点：每一周期中元素的电子层数相同，即周期序数＝电子层数。 (2)分类：短周期和长周期。 3．族 (1)主族：共7个，主族的序数＝最外层电子数。 (2)Ⅷ族：占据元素周期表的第8、9、10共3个纵列。 (3)0族：在元素周期表的第18纵列。
一、核外电子排布与周期的划分
1．近似能级图与周期
2．原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系
3．周期数与电子层数的关系
周期数＝最外层电子所在轨道所处的电子层数。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)周期数＝电子层数＝对应能级组数。 ( )
(2)同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差较大。
( )
[答案] (1)√ (2)√
二、核外电子排布与族的划分
1．划分依据
族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。
2．特点
一般来说，同族元素原子的价电子数目相同。
3．规律
(3)稀有气体→最外层电子排布：ns2np6(He除外)。
4．核外电子排布与元素周期表的分区
(1)元素周期表的分区
(2)分区与价电子排布的关系
分区 元素分布 价电子排布
s区 ⅠA族、ⅡA族 ns1～2
p区 ⅢA～ⅦA族，0族 ns2np1～6(He除外)
d区 ⅢB～ⅦB族(镧系、锕系除外)，Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)
ds区 ⅠB族、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2
f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
最活泼的金属元素、最活泼的非金属元素、常温下呈液态的金属(价电子排布为5d106s2)元素分别位于元素周期表中的哪个分区？
提示：最活泼的金属元素在ⅠA族，s区；最活泼的非金属元素(是氟)在ⅦA族，p区；汞的价电子排布为5d106s2，在ⅡB族，ds区。
5．元素化合价与价电子排布的关系
(1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外，元素的最高化合价等于它所在族的序数。
(2)非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8(H、O、F除外)。
(3)稀有气体元素原子的电子层结构是稳定结构，因此稀有气体元素的化合价在通常情况下为0。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)主族序数＝该元素原子价电子数。 ( )
(2)同一副族不同元素原子价电子排布完全相同。 ( )
(3)元素周期表中的d区全部是金属元素。 ( )
(4)最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族。 ( )
[答案] (1)√ (2)× (3)√ (4)×
探究核外电子排布与周期、族的关系
1．从核外电子排布角度分析，为什么同属长周期的4、5、6、7周期所包含的元素种类数为18、18、32、32。
提示：第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n－1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各有18种元素；而第6、7周期所含的能级除ns、np、(n－1)d外，还有(n－2)f，故多出7个原子轨道，14个电子，对应多出的14种元素，共32种元素。
2．试分析21号元素Sc所在的周期。
提示：21号元素Sc的价电子排布式为3d14s2，虽然电子先排在4s轨道，后排在3d轨道，但Sc元素原子的最外层电子排布在4s轨道上，4s电子的电子层数是4，故Sc元素位于第4周期。
1．核外电子排布与周期的划分
(1)每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系
周期 价电子排布 对应能级组 元素种数
Ⅰ A族 0族 最外层最多 容纳电子数
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 － 8 7s、5f、6d、7p 32
(2)核外电子排布与周期划分的关系
①能级组中n的最大值等于周期数。
②能级组中最多容纳的电子数等于该周期所容纳的元素种数。
2．各族价电子排布特点
(1)价电子排布与族序数之间的关系
族序数 价电子排布 关系
ⅠA、ⅡA ns1～2(除1s2) 族序数＝最外层电子数＝价电子数
ⅢA～ⅦA ns2np1～5
0族 1s2、ns2np6 价电子数＝2(He)或8
ⅠB、ⅡB (n－1)d10ns1～2 族序数＝ns的电子数
ⅢB～ⅦB (n－1)d1～5ns1～2 族序数＝价电子数
Ⅷ族(除 Pd、Pt) (n－1)d6～8ns1～2 价电子总数＝8、9、10
镧系、锕系(ⅢB) (n－2)f0～14 (n－1)d0～2ns2 —
(2)有关规律
①主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；②副族元素中ⅢB～ⅦB族元素价电子数为其族序数；③稀有气体单独列为0族。
1．下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第3周期元素原子的是( )
A．1s22s1 B．1s22s22p5
C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s23p64s1
C [A项表示第2周期元素原子；B项表示第2周期元素原子；C项表示第3周期元素原子；D项表示第4周期元素原子。]
2．(双选)已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是( )
A．某元素原子的最外层电子层轨道表示式为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价
C．某元素原子的最外层电子数为6
D．某元素原子的价电子排布式为5s25p1
AD [A项，该元素为Ne，在第2周期0族；B项，SO2中S元素为＋4价，CO2中C元素为＋4价；C项，只能确定该元素在第几族，不能确定在第几周期。]
3．(1)基态砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第________周期________族；最高价氧化物的化学式为__________，砷酸钠的化学式是________。
(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：
①第4周期ⅣB族________________、__________________________；
②第5周期ⅦA族________________、______________________________。
[解析] (1)基态砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价电子数为5，由电子层数＝周期数可知，砷元素在第4周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。
[答案] (1)4 ⅤA As2O5 Na3AsO4
(2)①3d24s2 Ti ②5s25p5 I
探究元素周期表的分区与价电子排布的关系
矿泉水按特征组分主要分为九大类：①偏硅酸矿泉水；②锶矿泉水；③锌矿泉水；④锂矿泉水；⑤硒矿泉水；⑥溴矿泉水；⑦碘矿泉水；⑧碳酸矿泉水；⑨盐类矿泉水。界限指标包括锂、锶、锌、硒、溴化物、碘化物、偏硅酸、游离二氧化碳和溶解性总固体，矿泉水中必须有一项或一项以上达到界限指标的要求，其要求含量分别为(单位：mg·L-1)锂、锌、碘化物均≥0.2，硒≥0.01，溴化物≥1.0，偏硅酸≥25，游离二氧化碳≥250和溶解性总固体≥1 000。
1．填写下表中元素的价电子排布式及分区。
元素名称 价电子排布式 分区
硅
锶
锂
硒
溴
碘
碳
提示：
元素名称 价电子排布式 分区
硅 3s23p2 p
锶 5s2 s
锂 2s1 s
硒 4s24p4 p
溴 4s24p5 p
碘 5s25p5 p
碳 2s22p2 p
2．从上表中可看出，元素周期表分区的依据是什么？
提示：最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号。
各区元素化学性质及原子价电子排布特点
包括的元素 价电子排布 化学性质
s区 ⅠA、ⅡA族 ns1～2(最后的电子填在ns上) 除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属)
p区 ⅢA～ⅦA、0族 ns2np1～6(除氦外，最后的电子填在np上) 最外层电子参与反应，随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱(0族除外)
d区 ⅢB～ⅦB(镧系、锕系除外)、Ⅷ族(Pd除外) (n－1)d1～9ns1～2[最后的电子填在(n－1)d上] 均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子，因此d轨道上的电子可以不同程度参与化学键的形成
ds区 ⅠB、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满] 均为过渡金属，d轨道已充满电子，因此d轨道上的电子一般不再参与化学键的形成
f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14 (n－1)d0～2 ns2 镧系元素的化学性质非常相近；锕系元素的化学性质也非常相近
元素周期表中族和分区的关系
(1)主族：s区和p区。(ns＋np)的电子数＝族序数。
(2)0族：p区。(ns＋np)的电子数＝8(或2)。
(3)副族：d区＋ds区＋f区。
d区中[(n－1)d＋ns]的电子数＝族序数(Ⅷ族部分元素除外)。
1．已知某元素＋3价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第3周期Ⅷ族，p区
B．第3周期ⅤB族，ds区
C．第4周期Ⅷ族，d区
D．第4周期ⅤB族，f区
C [该＋3价离子的核外有23个电子，则基态原子核外有26个电子，26号元素是Fe，其位于第4周期Ⅷ族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于d区。]
2．(双选)关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是( )
A．元素周期表的s区元素全部是金属元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D．ds区元素都是副族元素
[答案] CD
3．已知元素周期表中共有18个纵列，如图实线表示元素周期表的边界。按核外电子排布，可把元素周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
(1)请在上图中用实线画出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区内第6、7纵列的部分元素可以排在另一区，你认为应排在________区。
(3)请在上述元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。
[解析] 对于24号元素，其核外价电子排布根据构造原理应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵列归为ds区。所以有的同学认为d区内第6、7纵列的部分元素可以排在ds区是有道理的。
[答案] (1)见图 (2)ds (3)见图
[教材 拓展视野]
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，原子的价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基态原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第2周期ⅤA族元素基态原子价电子轨道表示式为________________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。
[解析] (1)s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子核外电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。
(2)d区族序数最大且原子序数最小的为Fe，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轨道半充满，其稳定性强于Fe2+。
(3)ds区符合条件的为Zn，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。
(4)该题中符合题意的为N，基态原子价电子轨道表示式为。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
[答案] (1)球形 (2)Fe2+：1s22s22p63s23p63d6，Fe3+：1s22s22p63s23p63d5 Fe3+
(3)3d104s2 (4) (5)f
1．(双选)下列叙述正确的是( )
A．所有的非金属元素都在p区
B．价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族，是p区元素
C．2p和3p轨道电子云图空间取向相同，能量不相等
D．基态氮原子的最外层电子轨道表示式为
BC [s区还有氢元素，A项错误；根据价电子排布式4s24p3可知，该元素共有四个电子层，位于第4周期，最外层有5个电子，位于ⅤA族，在周期表中位于p区，B项正确；2p和3p轨道电子云图空间取向相同，离原子核越远，能量越高，因此2p轨道能量小于3p轨道能量，C项正确；D项所给基态氮原子的最外层电子轨道表示式违背了洪特规则，正确的最外层电子轨道表示式为
，D项错误。]
2．已知某些元素在元素周期表中的位置如图所示。
下列说法正确的是( )
A．表中五种元素位于5个不同的区
B．元素5的原子结构示意图为，其属于金属元素
C．元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1∶3∶4
D．元素4的基态原子的价电子排布式为3d104s2，与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区
B [根据元素在周期表中的位置可知：1为H元素，2为O元素，3为Fe元素，4为Zn元素，5为Ge元素。H元素基态原子的价电子排布式为1s1，O元素基态原子的价电子排布式为2s22p4，Fe元素基态原子的价电子排布式为3d64s2，Zn元素基态原子的价电子排布式为3d104s2，Ge元素基态原子的价电子排布式为4s24p2，分别属于s、p、d、ds、p区，共4个不同的区，A错误；元素5为Ge元素，原子序数为32，分布在4个电子层上，电子数分别为2、8、18、4，原子结构示意图为，属于金属元素，B正确；元素1、2、3的基态原子价电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d64s2，未成对电子数之比为1∶2∶4，C错误；元素4为Zn的最外层电子数为2，最外层电子数为2的元素有He等，所以最外层电子数为2的元素可能处于s区，D错误。]
3．(双选)元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素基态原子的价电子排布式为nsn-1npn+1，则下列说法不正确的是( )
A．Y元素基态原子的价电子排布式为4s24p4
B．Y元素在周期表中的第3周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素基态原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p2
AD [因为Y元素基态原子的价电子排布式中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能有2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素基态原子的价电子排布式为3s23p4，故A项错误，B项正确；Y为硫元素，X为氟元素，位于第2周期，第2周期所含非金属元素最多，C项正确；Z为砷元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项错误。]
4．请完成下列各题的填空：
(1)氢化钠(NaH)电子式为________，氢负离子的结构示意图为________。
(2)元素X的最外层电子数是次外层电子数的2倍，该元素名称是________，该元素基态原子核外电子排布式为________，其价电子轨道表示式为________。
(3)前四周期元素中，未成对电子数为5的元素符号是________，该元素在周期表中的位置为第______________________________________________________
周期________族，属于________区。
(4)C、N、O三种元素的原子核外未成对电子数依次为________。
[解析] (1)NaH是离子化合物，阴离子是H－，NaH的电子式为，氢负离子的结构示意图为。(2)由题意可知X是碳元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p2。(3)前四周期元素中，未成对电子数为5，即价电子排布式为3d54s2，原子序数为25，即Mn，该元素在周期表中的位置为第4周期ⅦB族，属于d区。(4)C、N、O三种元素的原子核外未成对电子数依次为2、3、2。
[答案] (1)
(2)碳 1s22s22p2
(3)Mn 4 ⅦB d (4)2、3、2
课时分层作业(四) 核外电子排布与元素周期表
(选择题只有一个选项符合题目要求)
1．价电子排布式为3d104s1的基态原子对应的元素在元素周期表中应位于( )
A．第5周期ⅠB族 B．第5周期ⅡB族
C．第4周期ⅦB族 D．第4周期ⅠB族
D [该元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，根据电子排布式知，该原子含有4个电子层，所以位于第4周期，其价电子排布式为3d104s1，属于ⅠB族元素，所以该元素位于第4周期ⅠB 族，D正确。]
2．下列有关元素周期表分区的说法错误的是( )
A．p区不包含副族元素
B．第5周期有15种f区元素
C．d区、ds区均不存在非金属元素
D．s区所有元素的p能级电子均为全满或全空状态
B [A．p区是最后一个电子填充到p能级上(He除外)，不包括副族元素，故A说法正确；B．f区指的是镧系和锕系，镧系和锕系在第6、7周期的ⅢB族，第5周期不含有f区，故B说法错误；C．d区和ds区都是金属元素，故C说法正确；D．s区的价电子排布为ns1～2，s区所有元素的p能级电子均为全满或全空状态，故D说法正确。]
3．下列说法正确的是( )
A．目前ds区的元素种数最少
B．目前f区的元素种数最少
C．p区的元素的原子最后排布的电子均在p能级上
D．s区元素全部是金属元素
A [A．目前ds区的元素种数最少，故A正确；B．f区包括镧系元素和锕系元素，ds区的元素种数最少，故B错误；C．p区的He元素最终电子排在s能级上，故C错误； D．元素周期表中H元素在s区，H为非金属元素，故D错误；故选A。]
4．下列关于第4周期元素说法错误的是( )
A．基态原子未成对电子数最多的是Cr
B．含10种d区金属元素
C．所含价电子数最多的主族元素原子为Br
D．4s轨道均含1个或2个电子
B [根据第4周期元素的价电子排布式，可知基态原子未成对电子数最多的是Cr，一共有6个未成对电子，A项正确；d区是指元素周期表中ⅢB～ⅦB和Ⅷ族中的元素(不包括镧系和锕系)，所以第4周期含有8种d区金属元素，B项错误；根据元素周期表，主族元素原子的价电子即最外层电子，所以第4周期中所含价电子数最多的主族元素原子为Br，C项正确；根据第4周期元素原子的价电子排布式，可知4s轨道均含1个或2个电子，D项正确。]
5．FeTiO3是钛铁矿的主要成分，在工业上可以用于制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．基态Fe2+价层电子排布式为3d6
B．Fe在元素周期表中位于ds区
C．基态Ti价电子轨道表示式为
D．O在元素周期表中位于第2周期ⅥA族
B [A．基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，铁原子失去2个电子形成亚铁离子，价层电子排布式为3d6，A正确；B．铁为26号元素，Fe在元素周期表中位于d区，B错误；C．基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2，则价电子轨道表示式为，C正确；D．O为8号元素，在元素周期表中位于第2周期ⅥA族，D正确。]
6．下列叙述错误的是( )
A．原子序数为110的元素在周期表中位于第7周期Ⅷ族
B．符号为N的电子层最多能容纳的电子数为32
C．4p轨道填充一半的元素，其原子序数是33
D．某元素＋3价离子的价电子排布式为3d5，该元素在周期表中的ds区
D [A．原子序数为110的元素与118号元素原子序数相差8，118号元素位于第7周期0族，故110号元素位于第7周期Ⅷ族，A正确；B．符号为N的电子层有4个能级，分别是4s、4p、4d、4f，故最多可容纳32个电子，B正确；C．根据能量最低原理，4p轨道填充一半的元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，原子序数是33，C正确；D．某元素＋3价离子的价电子排布式为3d5，其原子核外电子数为23＋3＝26，为Fe元素，处于周期表中第4周期Ⅷ族，位于周期表的d区，D错误。]
7．由下列微粒的最外层电子排布式能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置的是( )
A．1s2 B．3s23p4
C．2s22p6 D．ns2np3
B [A项，最外层电子排布式为1s2的微粒可能为He、H－、Li＋等，不能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置；B项，最外层电子排布式为3s23p4的微粒为S，位于第3周期ⅥA族；C项，最外层电子排布式为2s22p6的微粒可能为Ne、Na＋、F－等，不能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置；D项，最外层电子排布式为ns2np3的微粒，因n不确定，故不能确定形成该微粒的元素在周期表中的位置。]
8．下列选项中的X和Y两种原子对应的元素在元素周期表中一定位于同一族的是( )
A．基态X原子和基态Y原子最外层都只有1个电子
B．基态X原子的电子排布式为1s2，基态Y原子的电子排布式为1s22s2
C．基态X原子的2p能级上有3个电子，基态Y原子的3p能级上有3个电子
D．基态X原子的M电子层上只有2个电子，基态Y原子的N电子层上也只有2个电子
C [最外层只有1个电子的基态原子对应的元素可能位于ⅠA族，如Na、K等，也可能位于ⅠB族，如Cu、Ag等，A项错误；电子排布式为1s2的基态原子是He，电子排布式为1s22s2的基态原子是Be，元素He、Be分别位于0族和ⅡA族，B项错误；基态X原子的2p能级上有3个电子，则其电子排布式为1s22s22p3，X是N，基态Y原子的3p能级上有3个电子，则其电子排布式为1s22s22p63s23p3，Y是P，元素N、P均位于ⅤA族，C项正确；M电子层上只有2个电子，则K电子层上有2个电子，L电子层上有8个电子，X为Mg，位于ⅡA族，N电子层上只有2个电子，则Y可能是Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn，D项错误。]
9．下列说法中正确的是( )
A．氢原子核外电子的运动轨迹为一个圆
B．所有金属元素都分布在d区和ds区
C．3p能级上有2个未成对电子和4p能级上有2个未成对电子的原子一定属于同一族
D．价电子排布式为nsn-1npn+1的基态原子位于第3周期ⅥA族
D [A．氢原子核外只有1个电子，电子在核外的运动轨迹为球形，故A错误；B．ⅠA族和ⅡA族的金属元素位于元素周期表的s区，故B错误；C．3p能级上有2个未成对电子的原子可能为硅原子或硫原子，4p能级上有2个未成对电子的原子可能为锗原子或硒原子，硅元素与硒元素或硫元素与锗元素不在同一主族，故C错误；D．由核外电子排布规律可知，价电子排布式为nsn-1npn+1的基态原子的价电子排布式为3s23p4，位于元素周期表第3周期ⅥA族，故D正确。]
10．根据已学知识，回答下列问题。
(1)已知下列元素基态原子的电子排布式，判断它们所在的周期和族。
①1s22s22p63s23p1________；
②1s22s22p63s23p63d54s1________；
③1s22s22p63s23p63d64s2________；
④1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p2________。
(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们的元素符号和基态原子的价电子排布式。
①第4周期ⅣB族________、________；
②第5周期ⅦA族________、________。
[答案] (1)①第3周期ⅢA族 ②第4周期 ⅥB族 ③第4周期Ⅷ族 ④第6周期ⅣA族 (2)①Ti 3d24s2 ②I 5s25p5
(选择题有一个或两个选项符合题目要求)
11．下列说法正确的是( )
A．原子核外M层上的s、p能级上都充满电子，而d能级上没有电子的两种原子一定位于同一周期
B．W(钨)的简化电子排布式为[Xe]4f145d46s2，它是d区元素
C．A原子基态时2p轨道上有1个未成对电子，B原子基态时3p轨道上也有1个未成对电子，A、B不一定是同主族元素
D．p区元素最外层电子数为3～8，有金属元素，d区元素也有非金属元素
BC [A．原子核外M层上的s、p能级上都充满电子，而d能级上没有电子的原子可以是：Ar：1s22s22p63s23p6，K：1s22s22p63s23p64s1，Ca：3s23p64s2，不一定位于同一周期，故A错误；B．W(钨)为74号元素，位于ⅥB族，属于d区元素，其简化电子排布式为[Xe]4f145d46s2，故B正确；C．A原子基态时2p轨道上有1个未成对电子，A可能是B或F，B原子基态时3p轨道上也有1个未成对电子，B可能是Al或Cl，两者不一定同主族，故C正确；D．d区元素只有金属元素，故D错误。]
12．现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第4周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据表中信息判断下列说法错误的是( )
元素 相关信息
A 原子的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B 原子核外p电子数比s电子数少1
C C为金属元素且基态C原子的核外电子排布中无未成对电子
D 是前四周期中金属性最强的元素
E 在周期表的第8列
A．基态B原子中能量最高的电子，其电子云图呈哑铃形
B．工业上主要用电解熔融态氯化物制取单质C
C．可用焰色试验的方法检验D元素
D．E位于d区ⅧB族，属于过渡金属元素
D [A原子的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，故A为氢元素；B原子核外p电子数比s电子数少1，故B为N元素；C为金属元素且基态C原子的核外电子排布中无未成对电子，且C的原子序数比7大，故C为Mg元素；D是前四周期中金属性最强的元素，故D为K元素；E在周期表中第4周期，第8列，故E为Fe元素。B为N元素，基态B原子中能量最高的电子为2p轨道上的电子，p能级电子云图呈哑铃形，A正确；C为Mg元素，工业上主要用电解熔融态氯化镁制取单质镁，B正确；D为K元素，焰色试验的火焰呈紫色，可用该方法来检验K元素，C正确；E为Fe元素，在元素周期表中位于d区Ⅷ族，D错误。]
13．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元素。结合元素周期表回答下列问题：
(1)写出基态时J元素原子的价电子排布式：______________________________，
N元素原子的价电子排布式：________。
(2)下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价电子排布特点的有关叙述不正确的是______(填字母)。
A．L位于元素周期表中第5周期ⅠA族，属于s区元素
B．O位于元素周期表中第7周期Ⅷ族，属于d区元素
C．M的价电子排布式为6s1，属于ds区元素
D．F所在族的价电子排布式为ns2np2，属于p区元素
(3)某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，则该元素位于________族。
(4)根据鲍林能级图，I元素原子核外电子最高能级组的电子占有________个轨道。
(5)B、C、D、E、H元素的原子所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为(用离子符号表示) _______________________________________________________。
[解析] (1)J位于Ⅷ族，价电子数为8，所以其基态原子的价电子排布式为3d64s2；N位于第6周期ⅦA族，原子最外层有7个电子，所以价电子排布式为6s26p5。(2)M位于第6周期ⅠB族，基态原子的价电子排布式为5d106s1，属ds区元素。(3)某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，则其基态原子的价电子排布式为3d104s1，根据次外层3d上有10个电子，最外层有1个电子，可知它位于第4周期ⅠB族。(4)I位于第4周期ⅤB族，价电子数为5，基态原子的价电子排布式为3d34s2，最高能级组为4s、3d、4p，5个电子共占4个轨道。(5)B、C、D、E、H分别为O、Na、Mg、Al、S元素，对应的简单离子分别为O2-、Na＋、Mg2+、Al3+、S2-，根据电子层结构相同，核电荷数越多，离子半径越小，可知离子半径由大到小顺序为r(O2-)＞r(Na＋)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)，又因S2-比O2-多一个电子层，所以离子半径r(S2-)＞r(O2-)＞r(Na＋)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)。
[答案] (1)3d64s2 6s26p5
(2)C (3)ⅠB (4)4
(5)r(S2-)＞r(O2-)＞r(Na＋)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)
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