第2节 第1课时 原子结构与元素周期表高中化学选择性必修2(共56张PPT)
文档属性
| 名称 | 第2节 第1课时 原子结构与元素周期表高中化学选择性必修2(共56张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-09-17 11:25:55 | ||
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文档简介
(共56张PPT)
第二节 原子结构与元素的性质
第一课时 原子结构与元素周期表
素养目标 学习要点
1.通过辨识原子结构及价层电子排布与元素在周期表中的位置之间的关系,形成“结构决定性质”的观念,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2.通过原子价层电子排布特点与各区元素化学性质关系,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。 一个表:元素周期表。
两个划分:周期的划分、族的划分。
一个规律:元素周期律。
知识点一 元素周期系
知识点二 元素周期表的结构与分区
学以致用·随堂检测全达标
目 录 索 引
知 识 点 一
基础落实 必备知识全过关
知识点一 元素周期系
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 发生周期性的递变。
(2)元素周期系:元素按其 的序列。
元素周期系只有一个,元素周期表多种多样
元素原子序数递增
原子序数(即核电荷数)递增排列
元素周期系只有一个,元素周期表多种多样
(3)元素周期表:是呈现元素周期系的 。第一张元素周期表是由门捷列夫制作的。
门捷列夫提出的元素周期律中的原子序数是按相对原子质量从小到大的顺序对元素进行编号
表格
2.构造原理与元素周期表
(1)核外电子排布与周期的划分
①电子排布与周期划分的本质联系
第一周期从 开始,以 结束;其余各周期总是从
开始,以 结束。
2
8
8
18
18
1s1
1s2
ns1
np6
②现行元素周期表共分为7个周期
一、二、三
四、五、六、七
ⅠA
ns2np6
(2)核外电子排布与族的划分
①划分依据:取决于原子的价层电子数目和价层电子排布。
②特点:a.同族元素的 和价层电子排布相同。这是同族元素性质相似的基础。
b.从第四周期开始的长周期,比短周期多出的元素全部是金属元素,这是因为它们的最外层电子数始终不超过 ,即为ns1~2(Pd例外)。
③现行元素周期表有18个纵列,共分为 个族。
价层电子数目
2
16
教材拓展
阅读教材中的“探究 再探元素周期表”,在未来的第八、九周期中,原子中的电子依次填充新的能级5g能级和6g能级。依照已有的规律,可以推知g能级最多能容纳18个电子。
能级: s p d f g
电子数: 2 6 10 14 18
(1)由此可以推测,第八、九周期各将有多少种元素
(2)在这两个周期里,“超锕系”和“新超锕系”各有多少种元素
提示 第八、九周期都将有50种元素,是超长周期。
提示 “超锕系”和“新超锕系”为5g~6f和6g~7f内过渡系,各有33种元素。
深度思考
根据价层电子排布式确定元素在周期表中位置。
3d54s2 4s24p5 3d64s2 3d104s2
第四周期
第ⅦB族
第四周期第ⅦA族
第四周期
第Ⅷ族
第四周期
第ⅡB族
正误判断
(1)元素周期系就是元素周期表。( )
提示 元素周期表是呈现元素周期系的表格。
(2)元素原子的价电子就是最外层电子。( )
提示 主族元素的最外层电子是价电子,过渡元素的价电子还可能包括次外层的电子或倒数第三层的电子。
(3)除氦外,0族价层电子排布式为ns2np6。( )
提示 除氦外,稀有气体元素(0族)价层电子排布式为ns2np6。
(4)最外层电子排布式为ns1或ns2的元素一定为金属元素。( )
提示 H的最外层电子排布式为1s1,He的最外层电子排布式为1s2,但它们均不是金属元素。
×
×
√
×
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 由核外电子排布确定元素在周期表中的位置
例1 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正确的是( )
A.原子的价层电子排布式为ns2np1~6的元素一定是主族元素
B.基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C.原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB~ⅧB族
D.基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
B
解析 0族元素原子的价层电子排布式为1s2(氦)或ns2np6,故A项错误;原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素位于第Ⅷ族,故C项错误;基态原子的N层上只有1个电子的元素除了主族元素外,还有部分副族元素,如Cu、Cr,故D项错误。
思维建模 价层电子与核外电子排布及周期表位置的关系
[对点训练1]
若某原子的价层电子排布式为4d15s2,则下列说法正确的是( )
A.该元素位于周期表中第五周期第ⅢB族
B.该元素原子价电子数为2
C.该元素为非金属元素
D.该元素原子N能层共有8个电子
A
解析 该原子的价层电子排布式为4d15s2,该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,与价层电子排布式为3d14s2的Sc元素同族,位于周期表第ⅢB族,所以该元素位于周期表中第五周期第ⅢB族,故A正确;该原子的价层电子排布式为4d15s2,位于周期表第ⅢB族,所以该元素原子价电子数为3,故B错误;该元素位于周期表中第五周期第ⅢB族,属于过渡元素,是副族,副族元素均为金属元素,故C错误;第N层的电子排布式为4s24p64d1,有9个电子,故D错误。
探究角度2 由周期表的位置确定核外电子排布
例2 元素周期表中共有18个纵列,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,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列元素基态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.元素周期表中每一周期元素从左到右,基态原子的最外层电子排布式均是从ns1过渡到ns2np6
A
解析 注意“列”与“族”的对应关系
选项 分析 正误
A 第9列元素是第Ⅷ族元素,全部为金属元素 √
B 第15列元素是第ⅤA族元素,基态原子的最外层电子排布式为ns2np3 ×
C 最外层电子排布式为ns2的元素还可能是He(第18列)或过渡元素(如锌) ×
D 第一周期元素基态原子的最外层电子排布式是从1s1过渡到1s2 ×
[对点训练2]
元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为ns(n-1)np(n+1),则下列说法不正确的是( )
X
Y
Z
A.Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4
B.Y元素在周期表的第三周期第ⅦA族
C.X元素为氟元素
D.Z元素原子的核外电子排布式简式为[Ar]3d104s24p3
B
解析 Y元素原子的价层电子排布式为ns(n-1)np(n+1),由n-1=2可得n=3,Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4,则Y元素位于第三周期第ⅥA族,Z位于第四周期第ⅤA族,价层电子排布式为4s24p3,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,简式为[Ar]3d104s24p3。
知 识 点 二
基础落实 必备知识全过关
知识点二 元素周期表的结构与分区
1.根据核外电子排布
(1)分区依据
根据核外电子排布,可把周期表里的元素划分成5个区:
。除ds区外,各区的名称来自按构造原理________________
的符号。
s区、p区、d区、ds区和f区
最后填入电子的能级
(2)各区价层电子排布特点
分区 价层电子排布
s区 _____________
p区 (除He外)
d区 (n-1)d1~9ns1~2(除钯外)
ds区 (n-1)d10ns1~2
ns1~2
ns2np1~6
2.根据元素金属性与非金属性
根据元素金属性与非金属性不同,可以将周期表里的元素划分成金属元素区、非金属元素区和稀有气体元素区。
(1)金属元素和非金属元素的分界线为沿 与
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)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。
B、Si、As、Te、At
Al、Ge、Sb、Po
右上角
左下角
金属
氢
3.对角线规则 是经验规则
某些主族元素与 的主族元素有些性质是相似的,这种相似性称之为对角线规则。如Li和Mg在过量的氧气中燃烧生成正常氧化物,而不是 。
右下方
过氧化物
深度思考
(1)元素周期表中的第11列铜、银、金和第12列锌、镉、汞为什么称为ds区
(2)为什么副族元素又称为过渡元素 一般情况下,过渡元素价层电子排布通式是什么
提示 由于该区开始的第11列铜、银、金按构造原理进行电子排布时,电子排布式中最后两个能级的电子排布应为(n-1)d9ns2,而事实上却是(n-1)d10ns1,可理解为先填满了(n-1)d能级再填充ns能级,因而得名ds区。
提示 副族元素处于典型金属元素向非金属元素过渡的区域,因此,又把副族元素称为过渡元素;其价层电子排布通式为(n-1)d1~10ns1~2。
(3)处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属,为什么
提示 由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界线,处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性,又能表现出一定的金属性,因此,这些元素常被称为半金属或准金属。
正误判断
(1)s区都是金属元素。( )
提示 s区中氢元素属于非金属元素。
(2)价电子一定是最外层电子。( )
提示 只有主族元素的价电子才是最外层电子,过渡元素还包括部分内层电子。
(3)同一族元素的价层电子排布一定相同。( )
提示 过渡元素中的镧系和锕系元素不相同,在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。
(4)原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素。( )
(5)基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区。( )
×
×
×
√
√
教材拓展
(1)对角线规则主要是指下列三对元素。
(2)处于“对角线”位置的元素,它们的性质具有相似性。
(3)对角线规则是一种经验规律的总结,不适合所有元素,主要适合第二和第三周期的某些元素之间。
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 根据分区和族的关系确定元素所在的区
例1 下列元素中,属于d区元素的是( )
A.Ca B.Co
C.Zn D.Ga
B
解析 Ca是20号元素,其基态原子价层电子排布为4s2,位于周期表s区,A不符合题意;Co是27号元素,其基态原子价层电子排布为3d74s2,位于周期表d区,B符合题意;Zn是30号元素,其基态原子价层电子排布为3d104s2,位于周期表ds区,C不符合题意;Ga是31号元素,其基态原子价层电子排布为4s24p1,位于周期表p区,D不符合题意。
[对点训练1]
按核外电子层结构,可把元素周期表里的元素划分成5个区,以下元素属于s区的是( )
A.Fe B.Mg
C.As D.Cu
B
[对点训练2]
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d区全部是副族元素
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区元素不都是副族元素
C
解析 d区包括第ⅢB~ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和第Ⅷ族元素,ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族元素,过渡元素包括所有的副族元素和第Ⅷ族元素,即包括了d区、f区、ds区的元素,故C正确。
探究角度2 根据价层电子排布确定所在的区
例2 写出基态13Al、24Cr、26Fe、30Zn、33As原子的核外电子排布式,并判断它们在元素周期表中的分区。
(1)13Al: , 。
(2)24Cr: , 。
(3)26Fe: , 。
(4)30Zn: , 。
(5)33As: , 。
1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1
p区
1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
d区
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
d区
1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
ds区
1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
p区
解析
基态原子 核外电子排布式 电子最后填入的能级 分区
13Al 1s22s22p63s23p1或 [Ne]3s23p1 p p区
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1或 [Ar]3d54s1 d d区
26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或 [Ar]3d64s2 d d区
30Zn 1s22s22p63s23p63d104s2或 [Ar]3d104s2 — ds区
33As 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 p p区
思维建模 由价层电子排布式确定元素分区的思路
[对点训练3]
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ⅤB族,f区
C
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。
探究角度3 对角线规则的应用
例3 仔细观察右图,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)。
二
ⅢA
两性
Be(OH)2+2OH-══ +2H2O、Be(OH)2+2H+══Be2++2H2O
弱
硼的非金属性比碳弱
Li2O、Li3N
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。
[对点训练4]
锂和镁在元素周期表中有特殊“对角线”关系,它们的性质相似。下列有关锂及其化合物的叙述正确的是( )
A.Li2SO4难溶于水
B.Li与N2反应生成Li3N
C.LiOH易溶于水
D.LiOH受热很难分解
B
解析
学以致用·随堂检测全达标
1
2
3
4
5
6
7
题组1 元素周期系与元素周期表
1.下列有关元素周期系的叙述正确的是( )
A.元素周期系中第ⅠA族元素又称为碱金属元素
B.元素周期系中每一周期元素的种类均相等
C.元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化
D.每一周期的元素最外层电子数均是1→8
C
解析 第ⅠA族元素中氢元素不属于碱金属元素,A错误;周期表中每一周期元素数目不一定相同,第一至七周期元素种数分别是2、8、8、18、18、32、32,B错误;第一周期元素最外层电子数由1→2,D错误。
1
2
3
4
5
6
7
2.元素周期表揭示了元素性质随相对原子质量递增而呈周期性变化的规律,阐明了元素之间的内在联系及元素的共性。下列叙述不正确的是( )
A.元素周期表是呈现元素周期律的表格
B.元素周期表有七个周期、十八个族,可分为四个区
C.元素周期律是元素性质随着核电荷数递增发生周期性重复的规律
D.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
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2
3
4
5
6
7
解析 元素周期表是按核电荷数(原子序数)从小到大的顺序将元素排列起来,体现元素性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的规律,元素周期表是呈现元素周期律的表格,A正确;按照周期表中原子核外电子排布规律,周期表分为七个周期、十六个族,可分为s、d、ds、p和f五个区,B错误;随着原子序数(或核电荷数)的递增,原子核外电子排布呈现周期性变化,导致元素的性质呈周期性变化,C正确;门捷列夫将元素按相对原子质量从小到大排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵列,制出了第一张元素周期表,D正确。
1
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3
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6
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题组2 核外电子排布与周期表位置的关系
3.下列说法正确的是( )
A.非金属元素是主族或0族元素
B.价层电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是p区元素
C.处于最低能量的原子称为基态原子, 过程中形成的是发射光谱
D.最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列
A
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解析 副族都是金属元素,非金属元素是主族或0族元素,A正确;价层电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族,属于p区元素,B错误;2px和2py能量相同, 过程中不释放能量,C错误;最外层电子数为ns2的元素可能为He、第ⅡA族元素或一些过渡元素,D错误。
1
2
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6
7
4.下列说法错误的是( )
A.同一原子的能层越高,s电子云半径越大
B.在元素周期表中,s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外)
C.Xe元素所在族的原子的价层电子排布式均为ns2np6,属于非金属元素
D.某价层电子排布为4f75d16s2的基态原子,该元素位于周期表中第六周期第ⅢB族
C
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5
6
7
解析 能量越高,离原子核越远,则同一原子的能层越高,s电子云半径越大,A正确;s区、d区和ds区的元素的最外层电子数小于4,则s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外),B正确;Xe位于0族,同族的He只有2个电子,其价层电子排布式为1s2,C错误;价层电子排布为4f75d16s2的基态原子,为64号元素,原子结构中有6个电子层,为副族元素,位于周期表中第六周期第ⅢB族,D正确。
1
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7
题组3 元素周期表的分区
5.按电子排布,可把周期表里的元素划分成5个区,以下元素属于s区的是
( )
A.Fe B.Mg
C.Al D.Ti
B
解析 周期表在分区时,依据最后一个电子所进入的能级来分(ds区除外),若最后一个电子进入s轨道则为s区。A项,Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,为d区;B项,Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,为s区;C项,Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1,为p区;D项,Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,为d区。
1
2
3
4
5
6
7
6.某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2,其应在( )
A.s区 B.p区
C.d区 D.f区
D
解析 元素在周期表中的分区,取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级,因最后一个电子进入4f能级,所以该元素为f区元素。
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7.已知元素周期表中共有18个纵列,下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
2
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7
(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 和 表示d区和ds区。
答案
1
2
3
4
5
6
7
(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。
ds
1
2
3
4
5
6
7
解析 对于24号元素,若根据构造原理,其核外价电子排布应该是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。
第二节 原子结构与元素的性质
第一课时 原子结构与元素周期表
素养目标 学习要点
1.通过辨识原子结构及价层电子排布与元素在周期表中的位置之间的关系,形成“结构决定性质”的观念,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2.通过原子价层电子排布特点与各区元素化学性质关系,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。 一个表:元素周期表。
两个划分:周期的划分、族的划分。
一个规律:元素周期律。
知识点一 元素周期系
知识点二 元素周期表的结构与分区
学以致用·随堂检测全达标
目 录 索 引
知 识 点 一
基础落实 必备知识全过关
知识点一 元素周期系
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 发生周期性的递变。
(2)元素周期系:元素按其 的序列。
元素周期系只有一个,元素周期表多种多样
元素原子序数递增
原子序数(即核电荷数)递增排列
元素周期系只有一个,元素周期表多种多样
(3)元素周期表:是呈现元素周期系的 。第一张元素周期表是由门捷列夫制作的。
门捷列夫提出的元素周期律中的原子序数是按相对原子质量从小到大的顺序对元素进行编号
表格
2.构造原理与元素周期表
(1)核外电子排布与周期的划分
①电子排布与周期划分的本质联系
第一周期从 开始,以 结束;其余各周期总是从
开始,以 结束。
2
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8
18
18
1s1
1s2
ns1
np6
②现行元素周期表共分为7个周期
一、二、三
四、五、六、七
ⅠA
ns2np6
(2)核外电子排布与族的划分
①划分依据:取决于原子的价层电子数目和价层电子排布。
②特点:a.同族元素的 和价层电子排布相同。这是同族元素性质相似的基础。
b.从第四周期开始的长周期,比短周期多出的元素全部是金属元素,这是因为它们的最外层电子数始终不超过 ,即为ns1~2(Pd例外)。
③现行元素周期表有18个纵列,共分为 个族。
价层电子数目
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教材拓展
阅读教材中的“探究 再探元素周期表”,在未来的第八、九周期中,原子中的电子依次填充新的能级5g能级和6g能级。依照已有的规律,可以推知g能级最多能容纳18个电子。
能级: s p d f g
电子数: 2 6 10 14 18
(1)由此可以推测,第八、九周期各将有多少种元素
(2)在这两个周期里,“超锕系”和“新超锕系”各有多少种元素
提示 第八、九周期都将有50种元素,是超长周期。
提示 “超锕系”和“新超锕系”为5g~6f和6g~7f内过渡系,各有33种元素。
深度思考
根据价层电子排布式确定元素在周期表中位置。
3d54s2 4s24p5 3d64s2 3d104s2
第四周期
第ⅦB族
第四周期第ⅦA族
第四周期
第Ⅷ族
第四周期
第ⅡB族
正误判断
(1)元素周期系就是元素周期表。( )
提示 元素周期表是呈现元素周期系的表格。
(2)元素原子的价电子就是最外层电子。( )
提示 主族元素的最外层电子是价电子,过渡元素的价电子还可能包括次外层的电子或倒数第三层的电子。
(3)除氦外,0族价层电子排布式为ns2np6。( )
提示 除氦外,稀有气体元素(0族)价层电子排布式为ns2np6。
(4)最外层电子排布式为ns1或ns2的元素一定为金属元素。( )
提示 H的最外层电子排布式为1s1,He的最外层电子排布式为1s2,但它们均不是金属元素。
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×
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 由核外电子排布确定元素在周期表中的位置
例1 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正确的是( )
A.原子的价层电子排布式为ns2np1~6的元素一定是主族元素
B.基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C.原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB~ⅧB族
D.基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
B
解析 0族元素原子的价层电子排布式为1s2(氦)或ns2np6,故A项错误;原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素位于第Ⅷ族,故C项错误;基态原子的N层上只有1个电子的元素除了主族元素外,还有部分副族元素,如Cu、Cr,故D项错误。
思维建模 价层电子与核外电子排布及周期表位置的关系
[对点训练1]
若某原子的价层电子排布式为4d15s2,则下列说法正确的是( )
A.该元素位于周期表中第五周期第ⅢB族
B.该元素原子价电子数为2
C.该元素为非金属元素
D.该元素原子N能层共有8个电子
A
解析 该原子的价层电子排布式为4d15s2,该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,与价层电子排布式为3d14s2的Sc元素同族,位于周期表第ⅢB族,所以该元素位于周期表中第五周期第ⅢB族,故A正确;该原子的价层电子排布式为4d15s2,位于周期表第ⅢB族,所以该元素原子价电子数为3,故B错误;该元素位于周期表中第五周期第ⅢB族,属于过渡元素,是副族,副族元素均为金属元素,故C错误;第N层的电子排布式为4s24p64d1,有9个电子,故D错误。
探究角度2 由周期表的位置确定核外电子排布
例2 元素周期表中共有18个纵列,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,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列元素基态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.元素周期表中每一周期元素从左到右,基态原子的最外层电子排布式均是从ns1过渡到ns2np6
A
解析 注意“列”与“族”的对应关系
选项 分析 正误
A 第9列元素是第Ⅷ族元素,全部为金属元素 √
B 第15列元素是第ⅤA族元素,基态原子的最外层电子排布式为ns2np3 ×
C 最外层电子排布式为ns2的元素还可能是He(第18列)或过渡元素(如锌) ×
D 第一周期元素基态原子的最外层电子排布式是从1s1过渡到1s2 ×
[对点训练2]
元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为ns(n-1)np(n+1),则下列说法不正确的是( )
X
Y
Z
A.Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4
B.Y元素在周期表的第三周期第ⅦA族
C.X元素为氟元素
D.Z元素原子的核外电子排布式简式为[Ar]3d104s24p3
B
解析 Y元素原子的价层电子排布式为ns(n-1)np(n+1),由n-1=2可得n=3,Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4,则Y元素位于第三周期第ⅥA族,Z位于第四周期第ⅤA族,价层电子排布式为4s24p3,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,简式为[Ar]3d104s24p3。
知 识 点 二
基础落实 必备知识全过关
知识点二 元素周期表的结构与分区
1.根据核外电子排布
(1)分区依据
根据核外电子排布,可把周期表里的元素划分成5个区:
。除ds区外,各区的名称来自按构造原理________________
的符号。
s区、p区、d区、ds区和f区
最后填入电子的能级
(2)各区价层电子排布特点
分区 价层电子排布
s区 _____________
p区 (除He外)
d区 (n-1)d1~9ns1~2(除钯外)
ds区 (n-1)d10ns1~2
ns1~2
ns2np1~6
2.根据元素金属性与非金属性
根据元素金属性与非金属性不同,可以将周期表里的元素划分成金属元素区、非金属元素区和稀有气体元素区。
(1)金属元素和非金属元素的分界线为沿 与
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)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。
B、Si、As、Te、At
Al、Ge、Sb、Po
右上角
左下角
金属
氢
3.对角线规则 是经验规则
某些主族元素与 的主族元素有些性质是相似的,这种相似性称之为对角线规则。如Li和Mg在过量的氧气中燃烧生成正常氧化物,而不是 。
右下方
过氧化物
深度思考
(1)元素周期表中的第11列铜、银、金和第12列锌、镉、汞为什么称为ds区
(2)为什么副族元素又称为过渡元素 一般情况下,过渡元素价层电子排布通式是什么
提示 由于该区开始的第11列铜、银、金按构造原理进行电子排布时,电子排布式中最后两个能级的电子排布应为(n-1)d9ns2,而事实上却是(n-1)d10ns1,可理解为先填满了(n-1)d能级再填充ns能级,因而得名ds区。
提示 副族元素处于典型金属元素向非金属元素过渡的区域,因此,又把副族元素称为过渡元素;其价层电子排布通式为(n-1)d1~10ns1~2。
(3)处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属,为什么
提示 由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界线,处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性,又能表现出一定的金属性,因此,这些元素常被称为半金属或准金属。
正误判断
(1)s区都是金属元素。( )
提示 s区中氢元素属于非金属元素。
(2)价电子一定是最外层电子。( )
提示 只有主族元素的价电子才是最外层电子,过渡元素还包括部分内层电子。
(3)同一族元素的价层电子排布一定相同。( )
提示 过渡元素中的镧系和锕系元素不相同,在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。
(4)原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素。( )
(5)基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区。( )
×
×
×
√
√
教材拓展
(1)对角线规则主要是指下列三对元素。
(2)处于“对角线”位置的元素,它们的性质具有相似性。
(3)对角线规则是一种经验规律的总结,不适合所有元素,主要适合第二和第三周期的某些元素之间。
重难突破 能力素养全提升
探究角度1 根据分区和族的关系确定元素所在的区
例1 下列元素中,属于d区元素的是( )
A.Ca B.Co
C.Zn D.Ga
B
解析 Ca是20号元素,其基态原子价层电子排布为4s2,位于周期表s区,A不符合题意;Co是27号元素,其基态原子价层电子排布为3d74s2,位于周期表d区,B符合题意;Zn是30号元素,其基态原子价层电子排布为3d104s2,位于周期表ds区,C不符合题意;Ga是31号元素,其基态原子价层电子排布为4s24p1,位于周期表p区,D不符合题意。
[对点训练1]
按核外电子层结构,可把元素周期表里的元素划分成5个区,以下元素属于s区的是( )
A.Fe B.Mg
C.As D.Cu
B
[对点训练2]
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d区全部是副族元素
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区元素不都是副族元素
C
解析 d区包括第ⅢB~ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和第Ⅷ族元素,ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族元素,过渡元素包括所有的副族元素和第Ⅷ族元素,即包括了d区、f区、ds区的元素,故C正确。
探究角度2 根据价层电子排布确定所在的区
例2 写出基态13Al、24Cr、26Fe、30Zn、33As原子的核外电子排布式,并判断它们在元素周期表中的分区。
(1)13Al: , 。
(2)24Cr: , 。
(3)26Fe: , 。
(4)30Zn: , 。
(5)33As: , 。
1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1
p区
1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
d区
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
d区
1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
ds区
1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
p区
解析
基态原子 核外电子排布式 电子最后填入的能级 分区
13Al 1s22s22p63s23p1或 [Ne]3s23p1 p p区
24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1或 [Ar]3d54s1 d d区
26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或 [Ar]3d64s2 d d区
30Zn 1s22s22p63s23p63d104s2或 [Ar]3d104s2 — ds区
33As 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 p p区
思维建模 由价层电子排布式确定元素分区的思路
[对点训练3]
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ⅤB族,f区
C
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。
探究角度3 对角线规则的应用
例3 仔细观察右图,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)。
二
ⅢA
两性
Be(OH)2+2OH-══ +2H2O、Be(OH)2+2H+══Be2++2H2O
弱
硼的非金属性比碳弱
Li2O、Li3N
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。
[对点训练4]
锂和镁在元素周期表中有特殊“对角线”关系,它们的性质相似。下列有关锂及其化合物的叙述正确的是( )
A.Li2SO4难溶于水
B.Li与N2反应生成Li3N
C.LiOH易溶于水
D.LiOH受热很难分解
B
解析
学以致用·随堂检测全达标
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题组1 元素周期系与元素周期表
1.下列有关元素周期系的叙述正确的是( )
A.元素周期系中第ⅠA族元素又称为碱金属元素
B.元素周期系中每一周期元素的种类均相等
C.元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化
D.每一周期的元素最外层电子数均是1→8
C
解析 第ⅠA族元素中氢元素不属于碱金属元素,A错误;周期表中每一周期元素数目不一定相同,第一至七周期元素种数分别是2、8、8、18、18、32、32,B错误;第一周期元素最外层电子数由1→2,D错误。
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2.元素周期表揭示了元素性质随相对原子质量递增而呈周期性变化的规律,阐明了元素之间的内在联系及元素的共性。下列叙述不正确的是( )
A.元素周期表是呈现元素周期律的表格
B.元素周期表有七个周期、十八个族,可分为四个区
C.元素周期律是元素性质随着核电荷数递增发生周期性重复的规律
D.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
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解析 元素周期表是按核电荷数(原子序数)从小到大的顺序将元素排列起来,体现元素性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的规律,元素周期表是呈现元素周期律的表格,A正确;按照周期表中原子核外电子排布规律,周期表分为七个周期、十六个族,可分为s、d、ds、p和f五个区,B错误;随着原子序数(或核电荷数)的递增,原子核外电子排布呈现周期性变化,导致元素的性质呈周期性变化,C正确;门捷列夫将元素按相对原子质量从小到大排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵列,制出了第一张元素周期表,D正确。
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题组2 核外电子排布与周期表位置的关系
3.下列说法正确的是( )
A.非金属元素是主族或0族元素
B.价层电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是p区元素
C.处于最低能量的原子称为基态原子, 过程中形成的是发射光谱
D.最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列
A
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解析 副族都是金属元素,非金属元素是主族或0族元素,A正确;价层电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族,属于p区元素,B错误;2px和2py能量相同, 过程中不释放能量,C错误;最外层电子数为ns2的元素可能为He、第ⅡA族元素或一些过渡元素,D错误。
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4.下列说法错误的是( )
A.同一原子的能层越高,s电子云半径越大
B.在元素周期表中,s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外)
C.Xe元素所在族的原子的价层电子排布式均为ns2np6,属于非金属元素
D.某价层电子排布为4f75d16s2的基态原子,该元素位于周期表中第六周期第ⅢB族
C
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解析 能量越高,离原子核越远,则同一原子的能层越高,s电子云半径越大,A正确;s区、d区和ds区的元素的最外层电子数小于4,则s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外),B正确;Xe位于0族,同族的He只有2个电子,其价层电子排布式为1s2,C错误;价层电子排布为4f75d16s2的基态原子,为64号元素,原子结构中有6个电子层,为副族元素,位于周期表中第六周期第ⅢB族,D正确。
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题组3 元素周期表的分区
5.按电子排布,可把周期表里的元素划分成5个区,以下元素属于s区的是
( )
A.Fe B.Mg
C.Al D.Ti
B
解析 周期表在分区时,依据最后一个电子所进入的能级来分(ds区除外),若最后一个电子进入s轨道则为s区。A项,Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,为d区;B项,Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,为s区;C项,Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1,为p区;D项,Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,为d区。
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6.某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2,其应在( )
A.s区 B.p区
C.d区 D.f区
D
解析 元素在周期表中的分区,取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级,因最后一个电子进入4f能级,所以该元素为f区元素。
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7.已知元素周期表中共有18个纵列,下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。
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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 和 表示d区和ds区。
答案
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(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。
ds
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解析 对于24号元素,若根据构造原理,其核外价电子排布应该是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。