第二节 原子结构与元素的性质
学习目标 重点难点
1.能从原子价电子数目和价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。 2.能说出元素的原子半径、电离能和电负性的含义,能描述主族元素的第一电离能、电负性变化的一般规律,能从电子排布的角度对这一规律进行解释。能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系,能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱。 3.深化对元素性质和原子结构之间联系的认识和理解。 重 点 元素的原子结构与元素周期表结构的关系;元素的原子半径、第一电离能和电负性的周期性变化。
难 点 元素周期表的分区;电离能、电负性的含义以及与元素其他性质的关系。
第1课时 原子结构与元素周期表
新知探究(一)——元素周期律、元素周期系和元素周期表
1.元素周期律
(1)元素周期律的发现史
1869年,门捷列夫发现,按相对原子质量从小到大的顺序排列得到一个元素序列;1913年,莫塞莱提出原子序数的概念。
(2)元素周期律:元素的性质随 递增而呈周期性的变化。
2.元素周期系和元素周期表
(1)概念:元素按其原子序数(即原子核电荷数)递增排列的序列称为元素周期系。元素周期表是呈现元素周期系的表格。
(2)元素周期系与元素周期表的关系
(3)元素周期系中每周期起止元素及元素数
周期序数 一 二 三 四
起止元素 H~He Li~Ne Na~Ar K~Kr
元素数
周期序数 五 六 七 —
起止元素 Rb~Xe Cs~Rn Fr~Og —
元素数 —
[题点多维训练]
1.下列叙述不正确的是 ( )
A.门捷列夫元素周期表是按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来
B.元素周期律是元素性质随着原子序数递增发生周期性重复的规律
C.元素周期表是呈现元素周期系的表格
D.元素周期表和元素周期系均只有一个
2.为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年,联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是 ( )
A.表中数字代表元素的原子序数
B.表中元素的排列依据是元素的原子结构
C.推测表中“ =70”指代的元素的最高化合价为+4
D.每一纵列都对应现在常用的元素周期表中的一族
3.已知A为第ⅡA族元素,B为第ⅢA族元素,它们的原子序数分别为m和n,且A、B为同一周期的元素,下列关系式错误的是 ( )
A.n=m+1 B.n=m+11
C.n=m+25D.n=m+10
4.下列各表中的数字代表的是原子序数,表中数字所表示的元素与它们在元素周期表中的位置相符的是 ( )
5.下列各图为元素周期表的一部分,表中的数字为原子序数,其中M的原子序数为37的是 ( )
|思维建模|
由元素周期表中元素原子序数的序差确定位置
(1)同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差有以下三种情况:第二、三周期(短周期)相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25。
(2)同一主族上下相邻元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素,A、B所在周期分别有m和n种元素。如图:
xA m种元素
yB n种元素
,当A、B在ⅠA族或ⅡA族时,y=x+m。A、B在ⅢA族~0族时,y=x+n。
新知探究(二)——构造原理与元素周期表
1.核外电子排布与周期的划分
第一周期从 能级开始,以 结束,其余周期总是从ns能级开始,以 结束。
周期数 元素数 能级组排布 最多容纳电子数
一 2 1s 2
二 8 8
三 8 8
四 18 18
五 18 5s 4d 5p 18
六 32 6s 4f 5d 6p 32
七 32 7s 5f 6d 7p 32
结论:各周期递增的核电荷数(或电子数)等于每个周期里的元素数。
2.核外电子排布与族的划分
(1)核外电子排布与主族、0族的划分
族序数 价电子排布式 列数 价电子数
ⅠA 1 1
ⅡA 2 2
ⅢA 13 3
ⅣA 14 4
ⅤA 15 5
ⅥA 16 6
ⅦA 17 7
0族 (除He外) 18 8
[微点拨] 对主族元素,价电子全部排布在ns或ns、np轨道上,价层电子数与族序数相同。
(2)核外电子排布与副族的划分
纵列数 族序数 价层电子排布 价层电子排布电子数
3 ⅢB (n-1)d1ns2
4 ⅣB (n-1)d2ns2
5 ⅤB (n-1)d3ns2,4d45s1
6 ⅥB (n-1)d5ns1,5d46s2
7 ⅦB (n-1)d5ns2
8 Ⅷ (n-1)d6ns2,4d75s1
9 (n-1)d7ns2,4d85s1
10 3d84s2,4d10,5d96s1
11 ⅠB (n-1)d10ns1
12 ⅡB (n-1)d10ns2
(3)注意事项
①同族元素的价层电子数相同,价层电子排布相似:
②副族元素最外层电子数不超过2(Pd例外),都是金属元素。
③价层电子排布的电子数等于该元素所在的纵列数。
3.各族元素的最高正化合价与族序数的关系
①主族元素当失去全部价层电子后,表现该元素的最高化合价,即最高正价=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,即最高正价=族序数。
③第Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分(n-1)d电子,部分元素如Ru和Os可表现+8价,Fe最高表现为+6价,所以该族元素最高正价≤族序数(Ⅷ)。
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。
4.元素周期表的分区
(1)根据元素金属性与非金属性分区
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 位置,金属性较强的元素处于元素周期表的 位置。
(2)根据核外电子排布分区
①分区:除ds区外,按构造原理最后填入电子的能级的符号,把周期表里的元素划分成s区、p区、d区、ds区和f区。
处于d区、ds区和f区的元素全部是 元素。s区的元素除 外,也全部是金属元素。
②各区元素的特点
包括的元素 价层电子排布 化学性质
s 区 第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(碱金属和碱土金属元素)
p 区 第ⅢA~ⅦA族、0族 ns2np1~6(最后的电子填在np上,He填在ns上) 随着最外层电子数目的增加,非金属性增强,金属性减弱
d 区 第ⅢB~ⅦB族、Ⅷ族 (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轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds 区 第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)d0~2ns2 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
5.元素的对角线规则
在元素周期表中,如图所示,某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质具有相似性,被称为对角线规则。
例如,锂与钠虽属同一主族,但锂与钠的性质相差较远,而锂的化学性质与镁更相似。
①锂和镁都能直接与N2反应生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。
②锂和镁在O2中燃烧,不生成过氧化物,而只生成氧化物(Li2O、MgO)。
③锂和镁的氢氧化物在加热时都可分解生成氧化物(Li2O、MgO)和H2O。
④锂和镁的碳酸盐均不稳定,受热均能分解生成相应氧化物和CO2。
⑤含锂和镁的某些盐,如碳酸盐、磷酸盐等均难溶于水。
应用化学
按矿泉水特征组分达到国家标准的主要类型分为九大类: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。国家标准中规定的九项界限指标包括锂、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层电子排布式及分区。
元素名称 价层电子排布式 分区
硅
锶
锂
硒
溴
碘
碳
2.从上表中可看出,元素周期表分区的依据是什么
[题点多维训练]
题点(一) 原子核外电子排布与元素周期表中位置
1.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
2.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七周期第Ⅷ族
B.符号为N的能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价离子的价层电子排布为3d5,该元素在周期表中的ds区
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.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族,属于ds区元素
B.O的基态原子中,2p能级为半充满,属于p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
4.(1)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,写出它们价层电子排布式和元素符号:
①第四周期ⅣB族: ;
②第五周期ⅦA族: 。
题点(二) 对角线规则
5.仔细观察如图,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)根据元素周期律知识,硼酸酸性比碳酸 ,理由是 。(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)。
|思维建模|价层电子排布确定元素位置的方法
(1)周期序数=电子层数=最高能层序数。
(2)主族元素的族序数=价层电子数。
(3)第ⅢB到第ⅦB族的价层电子排布为(n-1)d1~5ns1~2(镧系、锕系及钯除外),族序数=价层电子数。如锰的价层电子排布为3d54s2,它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。
第1课时 原子结构与元素周期表
新知探究(一)
1.(2)原子序数 2.(3)2 8 8 18 18 32 32
[题点多维训练]
1.选D 元素周期表多种多样,元素周期系只有一个,D项错误。
2.选C 表中数字有小数,不可能是原子序数,代表元素的相对原子质量,故A错误;表中元素的排列依据是相对原子质量的大小, 故B错误;推测表中“ =70”和C、Si在同一横行,属于同主族,所以元素的最高化合价为+4,故C正确;每一横行都对应现在常用的元素周期表中的同一族,故D错误。
3.选D 若A、B为第二、三周期元素,n=m+1;若A、B为第四、五周期元素,n=m+11;若A、B为第六、七周期元素,n=m+25。
4.选D 根据元素周期表可知,3号和11号元素应该位于同一主族,11号元素的上面是3号元素,故A错误;4和5号元素,12和13号元素间都有10个空列,为7个副族和1个Ⅷ族,不可能相邻,故B错误;1号和11号元素之间相隔一个周期,第一列应为1、3、11、19,故C错误;根据元素周期表可知,8号和9号相邻,9号下面是17号,17号下面是35号,35号和36号相邻,故D正确。
5.选B M的原子序数为37,位于第五周期,同族上下周期的核外电子数差18,即上层元素原子序数为19,下层元素原子序数为55,则符合题意的为B。
新知探究(二)
1.1s1 1s2 np 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
2.(1)ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2np6 (2)3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
4.(1)右上角 左下角 (2)①金属 氢
[应用化学]
1.提示:
元素名称 价层电子排布式 分区
硅 3s23p2 p
锶 5s2 s
锂 2s1 s
硒 4s24p4 p
溴 4s24p5 p
碘 5s25p5 p
碳 2s22p2 p
2.提示:最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号。
[题点多维训练]
1.选C s区除H外均为金属元素,故A项错误;He、Zn等虽然最外层电子数为2,但却不是s区元素,B项错误;元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素,C项正确。
2.选D 原子序数为110的元素与118号元素序数相差8,118号元素位于第七周期0族,故110的元素位于第七周期第Ⅷ族,A正确;符号为N的能层有4个能级,分别是4s、4p、4d、4f,故最多可容纳32个电子,B正确;根据能量最低原理,4p轨道填充一半的元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,原子序数是33,C正确;某元素+3价离子的价层电子排布为3d5,其原子核外电子数为23+3=26,为Fe元素,处于周期表中第四周期第Ⅷ族,位于周期表的d区,D错误。
3.选A 铜位于第四周期第ⅠB族,属于ds区元素,故A正确;氧元素的2p能级有4个电子,不是半充满,故B错误;最外层电子排布式为4s1,该元素不一定位于第ⅠA族,如铜的最外层电子排布式为4s1,但铜属于第ⅠB族,故C错误;最外层电子排布式为ns2np1,该元素位于第ⅢA族,故D错误。
4.解析:(1)砷原子最外层电子排布式是4s24p3,可知砷原子有4个电子层,价层电子数为5,由电子层数=周期序数可知,砷元素在第四周期,由主族序数=价层电子数=最高正价可知,砷元素位于第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)四 ⅤA As2O5 Na3AsO4
(2)①3d24s2,Ti ②5s25p5,I
5.解析:(1)B是5号元素,原子结构示意图为。(2)Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似,但差别在于Be的化合价是+2价。(4)Mg在空气中与O2、CO2、N2反应生成MgO、Mg3N2,将Li与Mg类比得答案。
答案:(1) 二 ⅢA (2)两性
Be(OH)2+2OH-Be+2H2O、
Be(OH)2+2H+Be2++2H2O
(3)弱 硼的非金属性比碳的弱 (4)Li2O、Li3N(共105张PPT)
原子结构与元素的性质
第二节
学习目标
1.能从原子价电子数目和价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。
2.能说出元素的原子半径、电离能和电负性的含义,能描述主族元素的第一电离能、电负性变化的一般规律,能从电子排布的角度对这一规律进行解释。能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系,能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱。
3.深化对元素性质和原子结构之间联系的认识和理解。
重点难点
重点 元素的原子结构与元素周期表结构的关系;元素的原子半径、第一电离能和电负性的周期性变化。
难点 元素周期表的分区;电离能、电负性的含义以及与元素其他性质的关系。
原子结构与元素周期表
第1课时
目录
新知探究（一）
元素周期律、元素周期系和元素周期表
新知探究（二）
构造原理与元素周期表
课时跟踪检测
元素周期律、元素周期系和元素周期表
新知探究(一)
1.元素周期律
(1)元素周期律的发现史
1869年,门捷列夫发现,按相对原子质量从小到大的顺序排列得到一个元素序列;1913年,莫塞莱提出原子序数的概念。
(2)元素周期律:元素的性质随 递增而呈周期性的变化。
原子序数
2.元素周期系和元素周期表
(1)概念:元素按其原子序数(即原子核电荷数)递增排列的序列称为元素周期系。元素周期表是呈现元素周期系的表格。
(2)元素周期系与元素周期表的关系
(3)元素周期系中每周期起止元素及元素数
周期序数 一 二 三 四
起止元素 H~He Li~Ne Na~Ar K~Kr
元素数 ___ ___ ___ ___
周期序数 五 六 七 —
起止元素 Rb~Xe Cs~Rn Fr~Og —
元素数 ___ ___ ___ —
2
8
8
18
18
18
32
题点多维训练
1.下列叙述不正确的是 ( )
A.门捷列夫元素周期表是按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来
B.元素周期律是元素性质随着原子序数递增发生周期性重复的规律
C.元素周期表是呈现元素周期系的表格
D.元素周期表和元素周期系均只有一个
解析:元素周期表多种多样,元素周期系只有一个,D项错误。
√
2.为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年,联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是 ( )
A.表中数字代表元素的原子序数
B.表中元素的排列依据是元素的原子结构
C.推测表中“ =70”指代的元素的最高化合价为+4
D.每一纵列都对应现在常用的元素周期表中的一族
√
解析:表中数字有小数,不可能是原子序数,代表元素的相对原子质量,故A错误;表中元素的排列依据是相对原子质量的大小, 故B错误;推测表中“ =70”和C、Si在同一横行,属于同主族,所以元素的最高化合价为+4,故C正确;每一横行都对应现在常用的元素周期表中的同一族,故D错误。
3.已知A为第ⅡA族元素,B为第ⅢA族元素,它们的原子序数分别为m和n,且A、B为同一周期的元素,下列关系式错误的是 ( )
A.n=m+1 B.n=m+11
C.n=m+25 D.n=m+10
解析:若A、B为第二、三周期元素,n=m+1;若A、B为第四、五周期元素,n=m+11;若A、B为第六、七周期元素,n=m+25。
√
4.下列各表中的数字代表的是原子序数,表中数字所表示的元素与它们在元素周期表中的位置相符的是 ( )
√
解析:根据元素周期表可知,3号和11号元素应该位于同一主族,11号元素的上面是3号元素,故A错误;4和5号元素,12和13号元素间都有10个空列,为7个副族和1个Ⅷ族,不可能相邻,故B错误;1号和11号元素之间相隔一个周期,第一列应为1、3、11、19,故C错误;根据元素周期表可知,8号和9号相邻,9号下面是17号,17号下面是35号,35号和36号相邻,故D正确。
5.下列各图为元素周期表的一部分,表中的数字为原子序数,其中M的原子序数为37的是 ( )
解析:M的原子序数为37,位于第五周期,同族上下周期的核外电子数差18,即上层元素原子序数为19,下层元素原子序数为55,则符合题意的为B。
√
|思维建模|
由元素周期表中元素原子序数的序差确定位置
(1)同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差有以下三种情况:第二、三周期(短周期)相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25。
(2)同一主族上下相邻元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素,A、B所在周期分别有m和n种元素。如图:
,当A、B在ⅠA族或ⅡA族时,y=x+m。A、B在ⅢA族
~0族时,y=x+n。
xA m种元素
yB n种元素
新知探究(二)
构造原理与元素周期表
1.核外电子排布与周期的划分
第一周期从 能级开始,以 结束,其余周期总是从ns能级开始,以 结束。
周期数 元素数 能级组排布 最多容纳电子数
一 2 1s 2
二 8 ______ 8
三 8 ______ 8
四 18 ________ 18
1s1
1s2
np
2s 2p
3s 3p
4s 3d 4p
五 18 5s 4d 5p 18
六 32 6s 4f 5d 6p 32
七 32 7s 5f 6d 7p 32
续表
结论:各周期递增的核电荷数(或电子数)等于每个周期里的元素数。
2.核外电子排布与族的划分
(1)核外电子排布与主族、0族的划分
族序数 价电子排布式 列数 价电子数
ⅠA ____ 1 1
ⅡA ____ 2 2
ⅢA _______ 13 3
ⅣA _______ 14 4
ns1
ns2
ns2np1
Ns2np2
ⅤA _______ 15 5
ⅥA _______ 16 6
ⅦA _______ 17 7
0族 (除He外) 18 8
续表
ns2np3
ns2np4
ns2np5
ns2np6
[微点拨] 对主族元素,价电子全部排布在ns或ns、np轨道上,价层电子数与族序数相同。
(2)核外电子排布与副族的划分
纵列数 族序数 价层电子排布 价层电子排布电子数
3 ⅢB (n-1)d1ns2 ___
4 ⅣB (n-1)d2ns2 ___
5 ⅤB (n-1)d3ns2,4d45s1 ___
6 ⅥB (n-1)d5ns1,5d46s2 ___
7 ⅦB (n-1)d5ns2 ___
3
4
5
6
7
8 Ⅷ (n-1)d6ns2,4d75s1 ___
9 (n-1)d7ns2,4d85s1 ___
10 3d84s2,4d10,5d96s1 ___
11 ⅠB (n-1)d10ns1 ___
12 ⅡB (n-1)d10ns2 ___
续表
8
9
10
11
12
(3)注意事项
①同族元素的价层电子数相同,价层电子排布相似:
②副族元素最外层电子数不超过2(Pd例外),都是金属元素。
③价层电子排布的电子数等于该元素所在的纵列数。
3.各族元素的最高正化合价与族序数的关系
①主族元素当失去全部价层电子后,表现该元素的最高化合价,即最高正价=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,即最高正价=族序数。
③第Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分(n-1)d电子,部分元素如Ru和Os可表现+8价,Fe最高表现为+6价,所以该族元素最高正价≤族序数(Ⅷ)。
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。
4.元素周期表的分区
(1)根据元素金属性与非金属性分区
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 位置,金属性较强的元素处于元素周期表的 位置。
右上角
左下角
(2)根据核外电子排布分区
①分区:除ds区外,按构造原理最后填入电子的能级的符号,把周期表里的元素划分成s区、p区、d区、ds区和f区。
处于d区、ds区和f区的元素全部是 元素。s区的元素除___ 外,也全部是金属元素。
金属
氢
②各区元素的特点
包括的元素 价层电子排布 化学性质
s区 第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
(碱金属和碱土金属元素)
p区 第ⅢA~ⅦA族、0族 ns2np1~6(最后的电子填在np上,He填在ns上) 随着最外层电子数目的增加,非金属性增强,金属性减弱
d区 第ⅢB~ⅦB族、Ⅷ族 (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轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 第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)d0~2ns2 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
续表
5.元素的对角线规则
在元素周期表中,如图所示,某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质具有相似性,被称为对角线规则。
例如,锂与钠虽属同一主族,但锂与钠的性质相差较远,而锂的化学性质与镁更相似。
①锂和镁都能直接与N2反应生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。
②锂和镁在O2中燃烧,不生成过氧化物,而只生成氧化物(Li2O、MgO)。
③锂和镁的氢氧化物在加热时都可分解生成氧化物(Li2O、MgO)和H2O。
④锂和镁的碳酸盐均不稳定,受热均能分解生成相应氧化物和CO2。
⑤含锂和镁的某些盐,如碳酸盐、磷酸盐等均难溶于水。
应用化学
按矿泉水特征组分达到国家标准的主要类型分为九大类: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。国家标准中规定的九项界限指标包括锂、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。
元素名称 价层电子排布式 分区
硅 _______ ___
锶 _______ ___
锂 _______ ___
硒 _______ ___
溴 _______ ___
碘 _______ ___
碳 _______ ___
1.填写下表中元素的价层电子排布式及分区。
3s23p2
5s2
2s1
4s24p4
4s24p5
5s25p5
2s22p2
p
s
s
p
p
p
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。
题点多维训练
题点(一) 原子核外电子排布与元素周期表中位置
1.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
√
解析: s区除H外均为金属元素,故A项错误;He、Zn等虽然最外层电子数为2,但却不是s区元素,B项错误;元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素,C项正确。
2.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七周期第Ⅷ族
B.符号为N的能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价离子的价层电子排布为3d5,该元素在周期表中的ds区
√
解析:原子序数为110的元素与118号元素序数相差8,118号元素位于第七周期0族,故110的元素位于第七周期第Ⅷ族,A正确;符号为N的能层有4个能级,分别是4s、4p、4d、4f,故最多可容纳32个电子,B正确;根据能量最低原理,4p轨道填充一半的元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,原子序数是33,C正确;某元素+3价离子的价层电子排布为3d5,其原子核外电子数为23+3=26,为Fe元素,处于周期表中第四周期第Ⅷ族,位于周期表的d区,D错误。
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.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族,属于ds区元素
B.O的基态原子中,2p能级为半充满,属于p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
√
解析:铜位于第四周期第ⅠB族,属于ds区元素,故A正确;氧元素的2p能级有4个电子,不是半充满,故B错误;最外层电子排布式为4s1,该元素不一定位于第ⅠA族,如铜的最外层电子排布式为4s1,但铜属于第ⅠB族,故C错误;最外层电子排布式为ns2np1,该元素位于第ⅢA族,故D错误。
4．(1)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__________。
解析：砷原子最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价层电子数为5，由电子层数＝周期序数可知，砷元素在第四周期，由主族序数＝价层电子数＝最高正价可知，砷元素位于第ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。
四
ⅤA
As2O5
Na3AsO4
(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价层电子排布式和元素符号：
①第四周期ⅣB族：___________；
②第五周期ⅦA族：___________。
解析：根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。
3d24s2，Ti
5s25p5，I
题点(二) 对角线规则
5．仔细观察如图，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。
解析：B是5号元素，原子结构示意图为 。
二
ⅢA
(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_________________________________________________________。
解析：Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似，但差别在于Be的化合价是＋2价。
(3)根据元素周期律知识，硼酸酸性比碳酸______，理由是_____________________。
两性
Be(OH)2+2OH-===Be+2H2O、Be(OH)2+2H+===Be2++2H2O
弱
硼的非金属性比碳的弱
(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)。
解析：Mg在空气中与O2、CO2、N2反应生成MgO、Mg3N2，将Li与Mg类比得答案。
Li2O、Li3N
|思维建模|价层电子排布确定元素位置的方法
(1)周期序数=电子层数=最高能层序数。
(2)主族元素的族序数=价层电子数。
(3)第ⅢB到第ⅦB族的价层电子排布为(n-1)d1~5ns1~2(镧系、锕系及钯除外),族序数=价层电子数。如锰的价层电子排布为3d54s2,它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。
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1.蒙古牧民喜欢用银器盛放鲜牛奶。现代科学证明,用银器盛放牛奶,确有其科学道理,因为溶入极微量的银离子,可以杀死牛奶中的细菌,防止牛奶变质,银元素基态原子的价电子排布式为4d105s1,其所在的区、周期和族为 ( )
A.p区、第5周期、ⅠB族 B.ds区、第5周期、Ⅷ族
C.d区、第4周期、ⅠB族 D.ds区、第5周期、ⅠB族
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解析:以稀有气体Kr为参照,价电子排布式为4d105s1的元素位于第五周期。该原子的价电子排布式与Cu相似,属于ⅠB族元素,位于ds区。
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2.关于元素周期表的下列说法中正确的是 ( )
A.目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置,不可能再有新的元素被发现
B.根据原子的电子排布,可将周期表分为s、d、ds、p、f五个分区
C.俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献
D.周期表中,元素所在的族序数等于原子的最外层电子数
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解析:元素周期表在不断地完善与发展,A错误;俄国化学家门捷列夫制作了第一张元素周期表,C错误;周期表中副族的族序数不一定等于原子的最外层电子数,D错误。
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3.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区和ds区的元素
D.p区元素都是非金属元素
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解析:s区中的H是一个特例,它属于非金属元素,故A错误;d区包括第ⅢB~ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素,ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族元素,过渡元素指元素周期表中d区、ds区和f区的元素,故B错误,C正确;p区包括第ⅢA~ⅦA族元素和0族元素,其中的铝、铅等都是金属元素,故D错误。
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4.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”。下列有关金属钛的叙述不正确的是 ( )
A.钛的原子序数为22
B.钛位于元素周期表第四周期
C.基态钛原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d4
D.钛属于过渡元素
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解析:依据元素周期表结构,钛是22号元素,选项A正确;钛位于第四周期第ⅣB族,它属于过渡元素,选项B、D正确;依据构造原理,基态钛原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,选项C不正确。
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5.已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,该元素在周期表中的位置是 ( )
A.第三周期第Ⅷ族,p区
B.第三周期第ⅤB族,ds区
C.第四周期第Ⅷ族,d区
D.第四周期第ⅤA族,f区
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解析:+3价离子的核外有23个电子,则原子核外有26个电子,26号元素是铁,位于第四周期第Ⅷ族,位于d区。
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6.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
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解析:基态R2+的核外电子排布式为[Ar]3d7,则基态原子R的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,R为Co元素;由分析可知,R是27号元素,则质子数为27,A正确。Co元素位于第四周期第Ⅷ族,处于d区,B错误,C正确。过渡金属元素是指元素周期表中d区、ds区和f区元素,则Co属于过渡金属元素,D正确。
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7.下列有关说法错误的是 ( )
A.铜元素位于周期表的ds区
B.测定出土文物年代的14C是碳的一种同分异构体
C.与铜元素最外层电子数相同的同一周期元素共有3种(含铜)
D.青铜中含有的锡元素位于周期表的第五周期第ⅣA族
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解析:元素周期表分为s区、p区、d区、ds区、f区,Cu的价层电子排布为3d104s1,Cu属于第ⅠB族元素,在周期表中位于ds区,故A正确;测定出土文物年代的14C是碳的一种同位素,故B错误;Cu为29号元素,原子核外有29个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,最外层只有1个电子,第四周期最外层只有一个电子的元素核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1和1s22s22p63s23p63d104s1,共有3种,故C正确;Sn是50号元素,位于周期表的第五周期第ⅣA族,故D正确。
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8.世界瞩目的港珠澳大桥是世界上最长的斜拉桥,桥受力部件采用高强度拉力钢索。钢索表面的合金保护层含有锌、铝和少量钒,下列说法错误的是 ( )
A.锌位于元素周期表的d区
B.基态Al原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形
C.钒位于元素周期表中第四周期第ⅤB族
D.钒的价层电子排布为3d34s2
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解析:锌的原子序数为30,在周期表中位于第四周期第ⅡB族,位于ds区,故A错误;基态Al原子核外电子占据的最高能级为3p能级,电子云轮廓图为哑铃形,故B正确;钒的原子序数为23,在元素周期表中位于第四周期第ⅤB族,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,则钒的价层电子排布为3d34s2,故C、D正确。
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9.已知某些元素在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能处于ds区
C.元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数之比为1∶3∶5
D.元素5的原子结构示意图为
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解析:H在s区;O、Ge在p区;Mn在d区;Zn在ds区,表中五种元素位于4个不同的区,A说法错误;元素4为Zn,其基态原子的价电子排布式为3d104s2,最外层电子数为2,与它具有相同最外层电子数的元素可能处于ds区、s区、p区,B说法错误;元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数分别为1、2、5,比值为1∶2∶5,C说法错误;元素5为Ge,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,则原子结构示意图为 ,D说法正确。
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10.硒(34Se)是人体必需的微量元素,适当摄入能有效提高人体免疫机能并能预防癌症和心脑血管疾病。下列有关硒元素的说法不正确的是 ( )
A.Se元素处于元素周期表的第15列
B.Se原子的价层电子排布为4s24p4
C.Se元素处于元素周期表中的p区
D.基态Se原子的核外电子排布中共有8个能级
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解析:Se元素原子核外有34个电子,处于元素周期表中第16列,与O元素处于同一主族。Se元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,共有8个能级,其价层电子排布为4s24p4,处于元素周期表的p区。
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11.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.某元素原子的第二能层电子排布的轨道表示式为
B.某元素在某种化合物中的化合价为+4
C.某元素的原子最外层上电子数为6
D.某元素的价层电子排布式为5s25p1
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解析:A中只能说明该元素的L层有8个电子,不能确定其在周期表中的位置;B中非金属元素有多种化合价,+4价不一定是其最高化合价,不能确定;C中根据最外层电子数只能确定族序数,不能确定周期数;D中可确定该元素在第五周期ⅢA族。
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12.具有下列电子层结构的粒子,其对应元素一定属于同一周期的是 ( )
A.两原子核外全部都是s电子
B.最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
C.原子核外M层上的s、p能级都充满电子,而d能级上没有电子的两种原子
D.两原子N层上都有1个s电子,一个原子有d电子,另一个原子无d电子
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解析:两原子核外全部都是s电子,不一定是同一周期元素,如H与Li,A错误;最外层电子排布为2s22p6的原子是Ne,最外层电子排布为2s22p6的离子可能是Na+、Mg2+、Al3+或F-等,前三种与Ne不是同一周期元素,B错误;M层上的s、p能级都充满电子,但未说明4s能级上有无电子,所以不能确定是否同周期,C错误; N层上都有1个电子,说明最外层是4s,一个有d电子,一个无d电子,只是说明3d轨道上有无电子,但不影响电子层数,所以都是第四周期元素, D正确。
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13.下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中,正确的是 ( )
A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是第ⅠA族元素
B.基态原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素不能失去(n-1)d能级上的电子
C.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D.基态原子的价层电子排布为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y
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解析:基态原子的N层上只有一个电子的元素,可能为K、Cr或Cu,K为主族元素,Cr、Cu为副族元素,故A错误;原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素可以失去部分(n-1)d能级上的电子,如Fe可以形成Fe3+,故B错误;基态原子的p能级上半充满的元素,电子最后填充p能级,属于p区,故C正确;第ⅢB~ⅦB族元素,其族序数为价层电子中d、s能级含有的电子数目之和,族序数一定为x+y,第ⅠB族、ⅡB族元素,族序数等于价层电子排布中s能级中的电子数,族序数为y,故D错误。
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14.完成下列小题。
(1)填表:
电子排布式 族 周期 区
①1s22s22p63s2 ____ ___ ___
②[Kr]4d105s25p2 ____ ___ ___
③[Ar]3d14s2 ____ ___ ___
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(2)某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子位于第3电子层d轨道，试回答：
①该元素核外电子排布式为_______________________________，价电子的轨道表示式为_________________。
②该元素的元素符号为________，在周期表中的位置为_______________，该元素最高正化合价为_____价。
1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
Sc
第四周期ⅢB族
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(3)某元素M2＋的3d轨道上有5个电子，试推出：
①M原子的核外电子排布式为____________________。
②M原子的最外层和最高能级组中电子数分别为_____、_____。
③M元素在元素周期表中的位置为第____周期_____族。
1s22s22p63s23p63d54s2
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15.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:
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(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______。
解析：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。
球形
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(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_____。
解析：d区为第ⅢB～ⅦB族(不包括镧系、锕系)、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＋。
Fe2+:1s22s22p63s23p63d6、Fe3+:1s22s22p63s23p63d5
Fe3+
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(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________。
解析：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)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__________。
解析:符合题意的元素为N,其价层电子的轨道表示式为 。
3d104s2
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(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在___区中。
解析:铀和钚均为锕系元素，位于f区。
f
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16.有A、B、C、D、E、F、G七种元素,除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s区,其余元素位于p区,A、E的原子价层电子数相同,A的原子中没有成对电子;B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同;C元素原子的价层电子排布为nsnnpn+1;D元素单质的氧化性在第三周期主族元素的单质中排第二位;F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍;G的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题:
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(1)写出下列元素的符号：D______，G______。
解析：A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E的原子价层电子数相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期第ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的价层电子排布为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D元素单质的氧化性在第三周
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S
Mg
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期主族元素的单质中排第二，则D为S；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
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(2)E元素位于周期表第________族。
解析：A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E的原子价层电子数相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期第ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的价层电子排布为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D元素单质的氧化性在第三周
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ⅠA
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期主族元素的单质中排第二，则D为S；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
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2
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(3)写出C的电子排布式：__________。
解析：A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E的原子价层电子数相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期第ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的价层电子排布为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D元素单质的氧化性在第三周
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1s22s22p3
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期主族元素的单质中排第二，则D为S；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
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(4)B的原子结构示意图为__________。
解析：A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E的原子价层电子数相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期第ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的价层电子排布为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D元素单质的氧化性在第三周
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期主族元素的单质中排第二，则D为S；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
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(5)基态A原子中含有的未成对电子数为____。
解析：A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E的原子价层电子数相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期第ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的价层电子排布为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D元素单质的氧化性在第三周
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期主族元素的单质中排第二，则D为S；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
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高阶思维训练
17．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核外电子的轨道表示式为
D．Z属于元素周期表中ds区元素
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√
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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。
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2
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18.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。按电子排布,可把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的电子的能级符号。
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(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影表示d区和ds区。
答案：如图
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(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵列的部分元素可以排在另一区，你认为应排在____区。
解析：ds区价层电子排布为(n－1)d10ns1和(n－1)d10ns2，而d区内6纵列价层电子排布为(n－1)d54s1，7纵列价层电子排布为(n－1)d54s2，因此可以放在ds区。
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ds
1
5
6
7
8
9
10
11
12
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15
2
3
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(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。
解析：4s轨道半充满，即为4s1，根据构造原理和能量最低原理、洪特规则，该元素原子的电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1(K)或1s22s22p63s23p63d54s1(Cr)或1s22s22p63s23p63d104s1(Cu)，分别标在元素周期表中相应位置即可。
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2
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(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因：________________________________________________________________________________________________________________________
。
解析：Fe的价层电子排布为3d64s2，Fe2＋为3d6，Fe3＋为3d5，
Fe3＋为半充满状态较稳定。
17
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Fe2＋的价层电子排布为3d6，Fe3＋的价层电子排布为3d5，依据“能
量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5
处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋稳定
1
5
6
7
8
9
10
11
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13
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2
3
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(5)随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若发现119号元素，应排在周期表的位置为__________________。
解析：根据0族元素原子序数知，第七周期排满，其0族元素的原子序数应为2＋8＋8＋18＋18＋32＋32＝118，所以119号元素排在第八周期ⅠA族。
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第八周期第ⅠA族课时跟踪检测(四) 原子结构与元素周期表
1.蒙古牧民喜欢用银器盛放鲜牛奶。现代科学证明,用银器盛放牛奶,确有其科学道理,因为溶入极微量的银离子,可以杀死牛奶中的细菌,防止牛奶变质,银元素基态原子的价电子排布式为4d105s1,其所在的区、周期和族为 ( )
A.p区、第5周期、ⅠB族
B.ds区、第5周期、Ⅷ族
C.d区、第4周期、ⅠB族
D.ds区、第5周期、ⅠB族
2.关于元素周期表的下列说法中正确的是 ( )
A.目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置,不可能再有新的元素被发现
B.根据原子的电子排布,可将周期表分为s、d、ds、p、f五个分区
C.俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献
D.周期表中,元素所在的族序数等于原子的最外层电子数
3.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区和ds区的元素
D.p区元素都是非金属元素
4.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”。下列有关金属钛的叙述不正确的是 ( )
A.钛的原子序数为22
B.钛位于元素周期表第四周期
C.基态钛原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d4
D.钛属于过渡元素
5.已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,该元素在周期表中的位置是 ( )
A.第三周期第Ⅷ族,p区
B.第三周期第ⅤB族,ds区
C.第四周期第Ⅷ族,d区
D.第四周期第ⅤA族,f区
6.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
7.下列有关说法错误的是 ( )
A.铜元素位于周期表的ds区
B.测定出土文物年代的14C是碳的一种同分异构体
C.与铜元素最外层电子数相同的同一周期元素共有3种(含铜)
D.青铜中含有的锡元素位于周期表的第五周期第ⅣA族
8.世界瞩目的港珠澳大桥是世界上最长的斜拉桥,桥受力部件采用高强度拉力钢索。钢索表面的合金保护层含有锌、铝和少量钒,下列说法错误的是 ( )
A.锌位于元素周期表的d区
B.基态Al原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形
C.钒位于元素周期表中第四周期第ⅤB族
D.钒的价层电子排布为3d34s2
9.已知某些元素在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能处于ds区
C.元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数之比为1∶3∶5
D.元素5的原子结构示意图为
10.硒(34Se)是人体必需的微量元素,适当摄入能有效提高人体免疫机能并能预防癌症和心脑血管疾病。下列有关硒元素的说法不正确的是 ( )
A.Se元素处于元素周期表的第15列
B.Se原子的价层电子排布为4s24p4
C.Se元素处于元素周期表中的p区
D.基态Se原子的核外电子排布中共有8个能级
11.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.某元素原子的第二能层电子排布的轨道表示式为
B.某元素在某种化合物中的化合价为+4
C.某元素的原子最外层上电子数为6
D.某元素的价层电子排布式为5s25p1
12.具有下列电子层结构的粒子,其对应元素一定属于同一周期的是 ( )
A.两原子核外全部都是s电子
B.最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
C.原子核外M层上的s、p能级都充满电子,而d能级上没有电子的两种原子
D.两原子N层上都有1个s电子,一个原子有d电子,另一个原子无d电子
13.下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中,正确的是 ( )
A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是第ⅠA族元素
B.基态原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素不能失去(n-1)d能级上的电子
C.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D.基态原子的价层电子排布为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y
14.完成下列小题。
(1)填表:
电子排布式 族 周期 区
①1s22s22p63s2
②[Kr]4d105s25p2
③[Ar]3d14s2
(2)某元素原子共有3个价电子,其中一个价电子位于第3电子层d轨道,试回答:
①该元素核外电子排布式为 ,价电子的轨道表示式为 。
②该元素的元素符号为 ,在周期表中的位置为 ,该元素最高正化合价为 价。
(3)某元素M2+的3d轨道上有5个电子,试推出:
①M原子的核外电子排布式为 。
②M原子的最外层和最高能级组中电子数分别为 、 。
③M元素在元素周期表中的位置为第 周期 族。
15.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 。
(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 区中。
16.有A、B、C、D、E、F、G七种元素,除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s区,其余元素位于p区,A、E的原子价层电子数相同,A的原子中没有成对电子;B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同;C元素原子的价层电子排布为nsnnpn+1;D元素单质的氧化性在第三周期主族元素的单质中排第二位;F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍;G的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题:
(1)写出下列元素的符号:D ,G 。
(2)E元素位于周期表第 族。
(3)写出C的电子排布式: 。
(4)B的原子结构示意图为 。
(5)基态A原子中含有的未成对电子数为 。
高阶思维训练
17.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核外电子的轨道表示式为
D.Z属于元素周期表中ds区元素
18.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。按电子排布,可把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的电子的能级符号。
(1)请在图中用实线画出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)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。
(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3+比Fe2+稳定的原因: 。
(5)随着科学技术的发展,不断有新的元素被发现。若发现119号元素,应排在周期表的位置为 。
课时跟踪检测(四)
1.选D 以稀有气体Kr为参照,价电子排布式为4d105s1的元素位于第五周期。该原子的价电子排布式与Cu相似,属于ⅠB族元素,位于ds区。
2.选B 元素周期表在不断地完善与发展,A错误;俄国化学家门捷列夫制作了第一张元素周期表,C错误;周期表中副族的族序数不一定等于原子的最外层电子数,D错误。
3.选C s区中的H是一个特例,它属于非金属元素,故A错误;d区包括第ⅢB~ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素,ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族元素,过渡元素指元素周期表中d区、ds区和f区的元素,故B错误,C正确;p区包括第ⅢA~ⅦA族元素和0族元素,其中的铝、铅等都是金属元素,故D错误。
4.选C 依据元素周期表结构,钛是22号元素,选项A正确;钛位于第四周期第ⅣB族,它属于过渡元素,选项B、D正确;依据构造原理,基态钛原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,选项C不正确。
5.选C +3价离子的核外有23个电子,则原子核外有26个电子,26号元素是铁,位于第四周期第Ⅷ族,位于d区。
6.选B 基态R2+的核外电子排布式为[Ar]3d7,则基态原子R的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,R为Co元素;由分析可知,R是27号元素,则质子数为27,A正确。Co元素位于第四周期第Ⅷ族,处于d区,B错误,C正确。过渡金属元素是指元素周期表中d区、ds区和f区元素,则Co属于过渡金属元素,D正确。
7.选B 元素周期表分为s区、p区、d区、ds区、f区,Cu的价层电子排布为3d104s1,Cu属于第ⅠB族元素,在周期表中位于ds区,故A正确;测定出土文物年代的14C是碳的一种同位素,故B错误;Cu为29号元素,原子核外有29个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,最外层只有1个电子,第四周期最外层只有一个电子的元素核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1和1s22s22p63s23p63d104s1,共有3种,故C正确;Sn是50号元素,位于周期表的第五周期第ⅣA族,故D正确。
8.选A 锌的原子序数为30,在周期表中位于第四周期第ⅡB族,位于ds区,故A错误;基态Al原子核外电子占据的最高能级为3p能级,电子云轮廓图为哑铃形,故B正确;钒的原子序数为23,在元素周期表中位于第四周期第ⅤB族,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,则钒的价层电子排布为3d34s2,故C、D正确。
9.选D H在s区;O、Ge在p区;Mn在d区;Zn在ds区,表中五种元素位于4个不同的区,A说法错误;元素4为Zn,其基态原子的价电子排布式为3d104s2,最外层电子数为2,与它具有相同最外层电子数的元素可能处于ds区、s区、p区,B说法错误;元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数分别为1、2、5,比值为1∶2∶5,C说法错误;元素5为Ge,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,则原子结构示意图为,D说法正确。
10.选A Se元素原子核外有34个电子,处于元素周期表中第16列,与O元素处于同一主族。Se元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,共有8个能级,其价层电子排布为4s24p4,处于元素周期表的p区。
11.选D A中只能说明该元素的L层有8个电子,不能确定其在周期表中的位置;B中非金属元素有多种化合价,+4价不一定是其最高化合价,不能确定;C中根据最外层电子数只能确定族序数,不能确定周期数;D中可确定该元素在第五周期ⅢA族。
12.选D 两原子核外全部都是s电子,不一定是同一周期元素,如H与Li,A错误;最外层电子排布为2s22p6的原子是Ne,最外层电子排布为2s22p6的离子可能是Na+、Mg2+、Al3+或F-等,前三种与Ne不是同一周期元素,B错误;M层上的s、p能级都充满电子,但未说明4s能级上有无电子,所以不能确定是否同周期,C错误; N层上都有1个电子,说明最外层是4s,一个有d电子,一个无d电子,只是说明3d轨道上有无电子,但不影响电子层数,所以都是第四周期元素, D正确。
13.选C 基态原子的N层上只有一个电子的元素,可能为K、Cr或Cu,K为主族元素,Cr、Cu为副族元素,故A错误;原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素可以失去部分(n-1)d能级上的电子,如Fe可以形成Fe3+,故B错误;基态原子的p能级上半充满的元素,电子最后填充p能级,属于p区,故C正确;第ⅢB~ⅦB族元素,其族序数为价层电子中d、s能级含有的电子数目之和,族序数一定为x+y,第ⅠB族、ⅡB族元素,族序数等于价层电子排布中s能级中的电子数,族序数为y,故D错误。
14.(1)①ⅡA 3 s ②ⅣA 5 p ③ⅢB 4 d
(2)①1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
②Sc 第四周期ⅢB族 +3
(3)①1s22s22p63s23p63d54s2 ②2 7 ③4 ⅦB
15.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)、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。
答案:(1)球形 (2)Fe2+:1s22s22p63s23p63d6、Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 Fe3+ (3)3d104s2
(4) (5)f
16.解析:A、B、C、D、E、F、G七种元素,除E为第四周期元素外其余均为短周期元素,A、E、G位于元素周期表的s区,A、E的原子价层电子数相同,A的原子中没有成对电子,则A为H,E为第四周期第ⅠA族元素,即E为K;B、C、D、F元素位于p区,C元素原子的价层电子排布为nsnnpn+1,n=2时符合,则C为N元素;B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同,电子排布式为1s22s22p2,则B为C元素;D元素单质的氧化性在第三周期主族元素的单质中排第二,则D为S;F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍,其电子排布为1s22s22p4,即F为O元素,G的基态原子占据两种形状的原子轨道,且两种形状轨道中的电子总数相同,G位于元素周期表的s区,则G电子排布式为1s22s22p63s2,则G为Mg元素。
答案:(1)S Mg (2)ⅠA (3)1s22s22p3 (4) (5)1
17.选A 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。
18.解析:(2)ds区价层电子排布为(n-1)d10ns1和(n-1)d10ns2,而d区内6纵列价层电子排布为(n-1)d54s1,7纵列价层电子排布为(n-1)d54s2,因此可以放在ds区。(3)4s轨道半充满,即为4s1,根据构造原理和能量最低原理、洪特规则,该元素原子的电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1(K)或1s22s22p63s23p63d54s1(Cr)或1s22s22p63s23p63d104s1(Cu),分别标在元素周期表中相应位置即可。(4)Fe的价层电子排布为3d64s2,Fe2+为3d6,Fe3+为3d5,Fe3+为半充满状态较稳定。(5)根据0族元素原子序数知,第七周期排满,其0族元素的原子序数应为2+8+8+18+18+32+32=118,所以119号元素排在第八周期ⅠA族。
答案:(1)如图
(2)ds (3)见上图 (4)Fe2+的价层电子排布为3d6,Fe3+的价层电子排布为3d5,依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则,3d5处于半充满状态,结构更稳定,故Fe3+比Fe2+稳定 (5)第八周期第ⅠA族
