《学霸笔记 同步精讲》第1章 原子结构与性质 第2节 第1课时 原子结构与元素周期表（课件）高中化学人教版选择性必修2
文档属性
| 名称 | 《学霸笔记 同步精讲》第1章 原子结构与性质 第2节 第1课时 原子结构与元素周期表（课件）高中化学人教版选择性必修2 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-05 00:00:00 | ||
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文档简介
(共41张PPT)
第1课时 原子结构与元素周期表
第一章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课标定位 素养阐释
1.了解元素周期律、元素周期系与元素周期表之间的关系。
2.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征,了解元素周期表的应用价值。
3.能从原子价层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。
4.建构元素周期表模型,并利用模型分析和解释一些常见元素的性质。
自主预习·新知导学
原子结构与元素周期表
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
(1)元素周期律的含义:元素的性质随原子序数递增而呈周期性的变化。
(2)元素周期系:元素按其原子序数(即核电荷数)递增排列的序列称为元素周期系。
(3)元素周期系与元素周期表的关系:
①元素周期表是呈现元素周期系的表格。
②元素周期系只有一个,元素周期表多种多样。
(4)三张有重要历史意义的周期表:
①1869年,门捷列夫制作了历史上第一张周期表,又称短式周期表;
②1905年,配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表,是特长式周期表;
③1922年,玻尔获诺贝尔奖时做了题为“原子结构”的报告,用原子结构解释周期系制作了一张周期表,称为玻尔元素周期表。
2.构造原理与元素周期表
(1)构造原理与元素周期表的关系。
(2)构造原理的应用:根据构造原理得出的核外电子排布,可以解释元素周期系的基本结构。例如,解释元素周期系中每个周期的元素数,除第一周期外,其余各周期总是从ns能级开始,以np能级结束,而从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。
(3)元素的分区:
①按电子排布,把元素周期表里的元素划分成 5 个区,分别为 s 区、 p 区、d 区、f 区、ds 区。
②元素周期表共有16个族,其中s区包括ⅠA、ⅡA族,p区包括ⅢA~ⅦA、0族,d区包括ⅢB~ⅦB族(镧系、锕系除外)及Ⅷ族,ds区包括ⅠB、ⅡB族,f区包括镧系元素和锕系元素。
4.对角线规则
(1)在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的,这种相似性被称为对角线规则。如Li与Mg、Be与Al、B与Si的某些性质分别相似。
(2)对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则,如Li和Mg在过量的O2中燃烧分别生成Li2O和MgO,而不是过氧化物。
【自主思考1】 请你阅读书末元素周期表,根据构造原理分析回答下列问题:
(1)为什么同族元素性质相似
(2)为什么从第四周期开始,比短周期多出来的元素全部为金属元素
提示:(1)在元素周期表中,同族元素价层电子数相同,这是同族元素性质相似的结构基础。
(2)从第四周期开始,比短周期多出来的元素全部为金属元素,这是因为它们的最外层电子数始终不超过2,即为ns1~2(Pd除外)。
【自主思考2】 某元素的原子序数为26,试问:
(1)此元素原子的电子总数是多少
(2)它有多少个电子层 有多少个能级
(3)它的价层电子是怎样排布的 它的价层电子数是多少
(4)它位于第几周期 第几族 属于主族元素还是副族元素 属于哪个区
(5)它有多少个未成对电子
提示:(1)电子总数为26。(2)4个电子层;7个能级。(3)价层电子排布为3d64s2;价层电子数为8。(4)第四周期;第Ⅷ族;属于副族元素;属于d区。(5)有4个未成对电子。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)元素原子的价层电子不一定是最外层电子。( )
(2)周期表中第ⅢB族到第ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素。( )
(3)s区元素都是金属元素,p区元素都是非金属元素。( )
(4)价层电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素。( )
(5)当某元素的 时,该元素是金属元素。( )
√
√
×
×
×
2.备受瞩目的港珠澳大桥是世界上总体跨度最长的跨海大桥,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.钒位于元素周期表中第四周期第ⅤB族
B.钒的价层电子排布为3d34s2
C.基态Al原子中,其电子占据的最高能级的电子云轮廓图为哑铃形
D.锌位于元素周期表的d区
答案:D
解析:锌为31号元素,位于元素周期表的第四周期第ⅡB族,位于ds区,D项错误。
3.写出下列价层电子排布所对应的元素在周期表中的位置和所属的区,并指明属于金属元素还是非金属元素。
答案:①第四周期第ⅦA族 ②第五周期第ⅡB族 ③第五周期第ⅠA族 ④第四周期第Ⅷ族 ⑤p ⑥ds ⑦s ⑧d ⑨非金属 ⑩金属
解析:价层电子排布为4s24p5,说明该元素原子核外共有4个电子层,该元素位于第四周期,该元素原子核外最外层有7个电子,为第ⅦA族,价层电子排布符合ns2np1~6,故属于p区,位于金属元素与非金属元素的分界线的右边,属于非金属元素。
价层电子排布为4d105s2,说明该元素原子核外共有5个电子层,位于第五周期,价层电子排布符合(n-1)d10n,故属于ds区,且最外层有2个电子,为第ⅡB族,在金属元素与非金属元素分界线的左边,属于金属元素。
价层电子排布为5s1,说明该元素原子核外共有5个电子层,位于第五周期,价层电子排布符合ns1~2,故属于s区,且最外层有1个电子,为第ⅠA族,在金属元素与非金属分界线的左边,属于金属元素。
价层电子排布为3d74s2,说明该元素原子核外共有4个电子层,位于第四周期,价层电子排布符合(n-1)d1~9ns1~2,故属于d区,且价电子层的电子总数为9,为第Ⅷ族,在金属元素与非金属元素分界线的左边,属于金属元素。
合作探究·释疑解惑
【问题引领】
探究任务1
价层电子排布与元素周期表中周期与族的划分
请你阅读分析下列元素周期表并回答问题:
1.元素周期表中周期的划分与构造原理有何联系 每个周期各排了多少种元素
提示:除第一周期外,其余各周期总是从ns能级开始,以np能级结束,而从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。因为第一周期元素只有一个1s能级,其结尾元素的电子排布式为1s2,跟其他周期的结尾元素的电子排布式不同。7个周期,每个周期包括的元素数目分别为:第一周期2种;第二周期8种;第三周期8种;第四周期18种;第五周期18种;第六周期32种;第七周期32种。
2.元素周期表共有18列,其中族的划分依据是什么 主族元素的主族序数与价层电子数有什么关系
提示:族的划分依据是原子的价层电子排布。主族元素的主族序数等于价层电子数。
3.副族元素的副族序数是否只与最外层电子排布有关系
提示:副族元素的副族序数除了与最外层电子排布有关系之外,还与次外层电子排布有关。
4.为什么在元素周期表中金属元素主要集中在左下方区域,而非金属元素主要集中在右上角区域
提示:这是由元素原子的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的。在元素周期表中,同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱;同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,结果使元素周期表左下方区域内的元素主要表现出金属性,右上角三角区域内的元素主要表现出非金属性。
【归纳提升】
1.价层电子排布与周期的划分
根据构造原理,将能量相近的能级分为一组,按能量由低到高可分为七个能级组,同一能级组内,各能级能量相差较小,各能级组之间能量相差较大。
(1)每一能级组对应一个周期。
(2)每一周期第ⅠA族和0族元素原子的价层电子排布和元素种数:
周期 价层电子排布 各周期增加的能级 元素种数
ⅠA族 0族 一 1s1 1s2 1s 2
二 2s1 2s22p6 2s、2p 8
三 3s1 3s23p6 3s、3p 8
四 4s1 4s24p6 4s、3d、4p 18
五 5s1 5s25p6 5s、4d、5p 18
六 6s1 6s26p6 6s、4f、5d、6p 32
七 7s1 — 7s、5f、6d、7p(未明确) 32
2.价层电子排布与族的关系
(1)主族元素的价层电子排布:
①主族元素的族序数=价层电子总数=最高正价(O、F除外)。
②同主族元素原子的价层电子排布相同,价层电子全部排布在ns或nsnp轨道上。
(2)稀有气体元素的价层电子排布为1s2或ns2np6。
(3)过渡元素(副族)(以第四周期为例)的价层电子排布:
族序数 价层电子排布
ⅢB (n-1)d1ns2
ⅣB (n-1)d2ns2
ⅤB (n-1)d3ns2
ⅥB (n-1)d5ns1
ⅦB (n-1)d5ns2
Ⅷ (n-1)d6~9ns1~2(Pd除外)
ⅠB (n-1)d10ns1
ⅡB (n-1)d10ns2
①ⅢB→ⅦB族:族序数=价层电子数=原子最外层ns上的电子数+次外层
(n-1)d上的电子数=最高正价。
②Ⅷ族:第8、9、10列元素原子最外层ns上的电子数+次外层(n-1)d上的电子数之和分别为8、9、10。
③ⅠB和ⅡB的族序数=原子的最外层电子数。
【典型例题】
【例题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叙述中,正确的是( )。
A.原子的价层电子排布为ns2np1~5的元素一定是主族元素
B.基态原子的p能级上有4个电子的元素一定是第ⅥA族元素
C.原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第Ⅷ族
D.基态原子的N能层上只有1个电子的元素一定是第ⅠA族元素
答案:D
解析:原子的价层电子排布为ns2np1~5的元素一定是第ⅢA族到第ⅦA族元素,A项正确;基态原子的p能级上有4个电子,即价层电子排布为ns2np4,该元素一定位于第ⅥA族,B项正确;原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素处于第Ⅷ族,C项正确;基态原子的N能层上只有1个电子的元素,除第ⅠA族元素外,还有Cu、Cr等过渡金属元素,D项错误。
方法技巧
根据某元素原子的价层电子排布,推断该元素在周期表中的具体位置的方法:首先依据最大能层序数确定所在周期序数,再依据价层电子数确定所在族序数。
(1)对于主族元素,原子的最大能层数等于周期序数,价层电子数等于主族序数;
(2)第ⅢB族到第ⅦB族,原子的价层电子数等于族序数;
(3)第Ⅷ族有3列元素,其族序数等于该族第1列元素的价层电子数;
(4)第ⅠB族、第ⅡB族的元素的族序数等于它们的最外层电子数。
【变式训练1】 某元素位于周期表中氯元素的下方且与氯元素相邻,则该元素的名称和该元素原子的价层电子排布式均正确的是( )。
A.砷,4s24p3 B.溴,4s24p5
C.磷,4s24p3 D.锑,5s25p3
答案:B
解析:根据题给信息可推知该元素位于第四周期第ⅦA族,为主族元素,价层电子数=主族序数=7,故该元素原子的价层电子排布式为4s24p5,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,该元素为35号元素溴,B项正确。
【问题引领】
探究任务2
价层电子排布与元素周期表的分区
在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们把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五个区,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符号,如图所示。
请你结合教科书后元素周期表回答下列问题:
1.在s区中,原子序数最小的元素,其价层电子的电子云轮廓图是什么形状的
提示:s区包括第ⅠA族、第ⅡA族,符合条件的元素为H,其电子排布式为1s1,价层电子的电子云轮廓图形状是球形。
2.写出在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,其中哪种离子较稳定
提示:d区包括第ⅢB族到第ⅦB族、第Ⅷ族,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轨道处于半充满状态,则Fe3+的稳定性强于Fe2+的稳定性。
3.写出在ds区中,族序数最小、原子序数最小的元素原子的价层电子排布式。
提示:ds区符合条件的为Cu,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,价层电子排布式为3d104s1。
4.写出在p区中,非金属性最强的元素原子的价层电子轨道表示式。
5.当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们在元素周期表中的哪个区中
提示:铀和钚均为锕系元素,位于f区。
【归纳提升】
各区元素的位置、价层电子排布、元素种类及性质特点之间的关系
分区 元素的位置 价层电子排布 元素种类及性质特点
s区 第ⅠA族、ⅡA族 ns1~2 价层电子最后排布在ns能级上,属于活泼金属(氢除外),为碱金属元素和碱土金属元素
p区 第ⅢA族到第ⅦA族及0族元素 ns2np1~6 (He除外) 价层电子最后排布在np能级上,为非金属元素和少数金属元素
d区 第ⅢB族到第ⅦB族(镧系、锕系除外)以及第Ⅷ族 (n-1)d1~9ns1~2 (Pd除外) 价层电子最后排布在(n-1)d能级上,为过渡元素
ds区 第ⅠB族、第ⅡB族 (n-1)d10ns1~2 可理解为价层电子先填满(n-1)d能级,而后再填充ns能级,为过渡元素
f区 镧系和锕系元素 (n-2)f0~14(n-1) d0~2ns2 镧系元素化学性质相近;锕系元素化学性质相近
【例题2】 写出13Al、24Cr、26Fe、33As、30Zn各元素原子的核外电子排布式,并判断它们在元素周期表中的位置和分区。
(1)13Al: , , 。
(2)24Cr: , , 。
(3)26Fe: , , 。
(4)33As: , , 。
(5)30Zn: , , 。
【典型例题】
答案:(1)1s22s22p63s23p1 第三周期第ⅢA族 p区
(2)1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期第ⅥB族 d区
(3)1s22s22p63s23p63d64s2 第四周期第Ⅷ族 d区
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3 第四周期第ⅤA族 p区
(5)1s22s22p63s23p63d104s2 第四周期第ⅡB族 ds区
解析:(1)13Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,其最大能层序数为3,所以位于第三周期;因为电子最后填入p能级,所以是p区元素,其价层电子排布式为3s23p1,价电子总数为3,所以位于第ⅢA族。
(2)24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;因为电子最后填入d能级,所以是d区元素,其价层电子排布式为3d54s1,价电子总数为6,所以位于第ⅥB族。
(3)26Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;因为电子最后填入d能级,所以是d区元素,其价层电子排布式为3d64s2,价电子总数为8,所以位于第Ⅷ族。
(4)33As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;因为电子最后填入p能级,所以是p区元素,其价层电子排布式为4s24p3,价电子总数为5,所以位于第ⅤA族。
(5)30Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;由于Zn为ds区元素,其价层电子排布式为3d104s2,位于元素周期表第12列,即第ⅡB族。
方法技巧
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置:
【变式训练2】 下列说法中正确的是( )。
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列的元素都是金属元素
D.s区均为金属元素
答案:C
解析:s区除H外均为金属元素,故A、D两项错误。He、Zn等最外层电子数为2,但不是s区元素,B项错误。周期表中第ⅢB族到第ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素,C项正确。
课 堂 小 结
第1课时 原子结构与元素周期表
第一章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课标定位 素养阐释
1.了解元素周期律、元素周期系与元素周期表之间的关系。
2.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征,了解元素周期表的应用价值。
3.能从原子价层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。
4.建构元素周期表模型,并利用模型分析和解释一些常见元素的性质。
自主预习·新知导学
原子结构与元素周期表
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
(1)元素周期律的含义:元素的性质随原子序数递增而呈周期性的变化。
(2)元素周期系:元素按其原子序数(即核电荷数)递增排列的序列称为元素周期系。
(3)元素周期系与元素周期表的关系:
①元素周期表是呈现元素周期系的表格。
②元素周期系只有一个,元素周期表多种多样。
(4)三张有重要历史意义的周期表:
①1869年,门捷列夫制作了历史上第一张周期表,又称短式周期表;
②1905年,配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表,是特长式周期表;
③1922年,玻尔获诺贝尔奖时做了题为“原子结构”的报告,用原子结构解释周期系制作了一张周期表,称为玻尔元素周期表。
2.构造原理与元素周期表
(1)构造原理与元素周期表的关系。
(2)构造原理的应用:根据构造原理得出的核外电子排布,可以解释元素周期系的基本结构。例如,解释元素周期系中每个周期的元素数,除第一周期外,其余各周期总是从ns能级开始,以np能级结束,而从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。
(3)元素的分区:
①按电子排布,把元素周期表里的元素划分成 5 个区,分别为 s 区、 p 区、d 区、f 区、ds 区。
②元素周期表共有16个族,其中s区包括ⅠA、ⅡA族,p区包括ⅢA~ⅦA、0族,d区包括ⅢB~ⅦB族(镧系、锕系除外)及Ⅷ族,ds区包括ⅠB、ⅡB族,f区包括镧系元素和锕系元素。
4.对角线规则
(1)在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的,这种相似性被称为对角线规则。如Li与Mg、Be与Al、B与Si的某些性质分别相似。
(2)对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则,如Li和Mg在过量的O2中燃烧分别生成Li2O和MgO,而不是过氧化物。
【自主思考1】 请你阅读书末元素周期表,根据构造原理分析回答下列问题:
(1)为什么同族元素性质相似
(2)为什么从第四周期开始,比短周期多出来的元素全部为金属元素
提示:(1)在元素周期表中,同族元素价层电子数相同,这是同族元素性质相似的结构基础。
(2)从第四周期开始,比短周期多出来的元素全部为金属元素,这是因为它们的最外层电子数始终不超过2,即为ns1~2(Pd除外)。
【自主思考2】 某元素的原子序数为26,试问:
(1)此元素原子的电子总数是多少
(2)它有多少个电子层 有多少个能级
(3)它的价层电子是怎样排布的 它的价层电子数是多少
(4)它位于第几周期 第几族 属于主族元素还是副族元素 属于哪个区
(5)它有多少个未成对电子
提示:(1)电子总数为26。(2)4个电子层;7个能级。(3)价层电子排布为3d64s2;价层电子数为8。(4)第四周期;第Ⅷ族;属于副族元素;属于d区。(5)有4个未成对电子。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)元素原子的价层电子不一定是最外层电子。( )
(2)周期表中第ⅢB族到第ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素。( )
(3)s区元素都是金属元素,p区元素都是非金属元素。( )
(4)价层电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素。( )
(5)当某元素的 时,该元素是金属元素。( )
√
√
×
×
×
2.备受瞩目的港珠澳大桥是世界上总体跨度最长的跨海大桥,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.钒位于元素周期表中第四周期第ⅤB族
B.钒的价层电子排布为3d34s2
C.基态Al原子中,其电子占据的最高能级的电子云轮廓图为哑铃形
D.锌位于元素周期表的d区
答案:D
解析:锌为31号元素,位于元素周期表的第四周期第ⅡB族,位于ds区,D项错误。
3.写出下列价层电子排布所对应的元素在周期表中的位置和所属的区,并指明属于金属元素还是非金属元素。
答案:①第四周期第ⅦA族 ②第五周期第ⅡB族 ③第五周期第ⅠA族 ④第四周期第Ⅷ族 ⑤p ⑥ds ⑦s ⑧d ⑨非金属 ⑩金属
解析:价层电子排布为4s24p5,说明该元素原子核外共有4个电子层,该元素位于第四周期,该元素原子核外最外层有7个电子,为第ⅦA族,价层电子排布符合ns2np1~6,故属于p区,位于金属元素与非金属元素的分界线的右边,属于非金属元素。
价层电子排布为4d105s2,说明该元素原子核外共有5个电子层,位于第五周期,价层电子排布符合(n-1)d10n,故属于ds区,且最外层有2个电子,为第ⅡB族,在金属元素与非金属元素分界线的左边,属于金属元素。
价层电子排布为5s1,说明该元素原子核外共有5个电子层,位于第五周期,价层电子排布符合ns1~2,故属于s区,且最外层有1个电子,为第ⅠA族,在金属元素与非金属分界线的左边,属于金属元素。
价层电子排布为3d74s2,说明该元素原子核外共有4个电子层,位于第四周期,价层电子排布符合(n-1)d1~9ns1~2,故属于d区,且价电子层的电子总数为9,为第Ⅷ族,在金属元素与非金属元素分界线的左边,属于金属元素。
合作探究·释疑解惑
【问题引领】
探究任务1
价层电子排布与元素周期表中周期与族的划分
请你阅读分析下列元素周期表并回答问题:
1.元素周期表中周期的划分与构造原理有何联系 每个周期各排了多少种元素
提示:除第一周期外,其余各周期总是从ns能级开始,以np能级结束,而从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。因为第一周期元素只有一个1s能级,其结尾元素的电子排布式为1s2,跟其他周期的结尾元素的电子排布式不同。7个周期,每个周期包括的元素数目分别为:第一周期2种;第二周期8种;第三周期8种;第四周期18种;第五周期18种;第六周期32种;第七周期32种。
2.元素周期表共有18列,其中族的划分依据是什么 主族元素的主族序数与价层电子数有什么关系
提示:族的划分依据是原子的价层电子排布。主族元素的主族序数等于价层电子数。
3.副族元素的副族序数是否只与最外层电子排布有关系
提示:副族元素的副族序数除了与最外层电子排布有关系之外,还与次外层电子排布有关。
4.为什么在元素周期表中金属元素主要集中在左下方区域,而非金属元素主要集中在右上角区域
提示:这是由元素原子的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的。在元素周期表中,同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱;同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,结果使元素周期表左下方区域内的元素主要表现出金属性,右上角三角区域内的元素主要表现出非金属性。
【归纳提升】
1.价层电子排布与周期的划分
根据构造原理,将能量相近的能级分为一组,按能量由低到高可分为七个能级组,同一能级组内,各能级能量相差较小,各能级组之间能量相差较大。
(1)每一能级组对应一个周期。
(2)每一周期第ⅠA族和0族元素原子的价层电子排布和元素种数:
周期 价层电子排布 各周期增加的能级 元素种数
ⅠA族 0族 一 1s1 1s2 1s 2
二 2s1 2s22p6 2s、2p 8
三 3s1 3s23p6 3s、3p 8
四 4s1 4s24p6 4s、3d、4p 18
五 5s1 5s25p6 5s、4d、5p 18
六 6s1 6s26p6 6s、4f、5d、6p 32
七 7s1 — 7s、5f、6d、7p(未明确) 32
2.价层电子排布与族的关系
(1)主族元素的价层电子排布:
①主族元素的族序数=价层电子总数=最高正价(O、F除外)。
②同主族元素原子的价层电子排布相同,价层电子全部排布在ns或nsnp轨道上。
(2)稀有气体元素的价层电子排布为1s2或ns2np6。
(3)过渡元素(副族)(以第四周期为例)的价层电子排布:
族序数 价层电子排布
ⅢB (n-1)d1ns2
ⅣB (n-1)d2ns2
ⅤB (n-1)d3ns2
ⅥB (n-1)d5ns1
ⅦB (n-1)d5ns2
Ⅷ (n-1)d6~9ns1~2(Pd除外)
ⅠB (n-1)d10ns1
ⅡB (n-1)d10ns2
①ⅢB→ⅦB族:族序数=价层电子数=原子最外层ns上的电子数+次外层
(n-1)d上的电子数=最高正价。
②Ⅷ族:第8、9、10列元素原子最外层ns上的电子数+次外层(n-1)d上的电子数之和分别为8、9、10。
③ⅠB和ⅡB的族序数=原子的最外层电子数。
【典型例题】
【例题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叙述中,正确的是( )。
A.原子的价层电子排布为ns2np1~5的元素一定是主族元素
B.基态原子的p能级上有4个电子的元素一定是第ⅥA族元素
C.原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第Ⅷ族
D.基态原子的N能层上只有1个电子的元素一定是第ⅠA族元素
答案:D
解析:原子的价层电子排布为ns2np1~5的元素一定是第ⅢA族到第ⅦA族元素,A项正确;基态原子的p能级上有4个电子,即价层电子排布为ns2np4,该元素一定位于第ⅥA族,B项正确;原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素处于第Ⅷ族,C项正确;基态原子的N能层上只有1个电子的元素,除第ⅠA族元素外,还有Cu、Cr等过渡金属元素,D项错误。
方法技巧
根据某元素原子的价层电子排布,推断该元素在周期表中的具体位置的方法:首先依据最大能层序数确定所在周期序数,再依据价层电子数确定所在族序数。
(1)对于主族元素,原子的最大能层数等于周期序数,价层电子数等于主族序数;
(2)第ⅢB族到第ⅦB族,原子的价层电子数等于族序数;
(3)第Ⅷ族有3列元素,其族序数等于该族第1列元素的价层电子数;
(4)第ⅠB族、第ⅡB族的元素的族序数等于它们的最外层电子数。
【变式训练1】 某元素位于周期表中氯元素的下方且与氯元素相邻,则该元素的名称和该元素原子的价层电子排布式均正确的是( )。
A.砷,4s24p3 B.溴,4s24p5
C.磷,4s24p3 D.锑,5s25p3
答案:B
解析:根据题给信息可推知该元素位于第四周期第ⅦA族,为主族元素,价层电子数=主族序数=7,故该元素原子的价层电子排布式为4s24p5,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,该元素为35号元素溴,B项正确。
【问题引领】
探究任务2
价层电子排布与元素周期表的分区
在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们把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五个区,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符号,如图所示。
请你结合教科书后元素周期表回答下列问题:
1.在s区中,原子序数最小的元素,其价层电子的电子云轮廓图是什么形状的
提示:s区包括第ⅠA族、第ⅡA族,符合条件的元素为H,其电子排布式为1s1,价层电子的电子云轮廓图形状是球形。
2.写出在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,其中哪种离子较稳定
提示:d区包括第ⅢB族到第ⅦB族、第Ⅷ族,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轨道处于半充满状态,则Fe3+的稳定性强于Fe2+的稳定性。
3.写出在ds区中,族序数最小、原子序数最小的元素原子的价层电子排布式。
提示:ds区符合条件的为Cu,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,价层电子排布式为3d104s1。
4.写出在p区中,非金属性最强的元素原子的价层电子轨道表示式。
5.当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们在元素周期表中的哪个区中
提示:铀和钚均为锕系元素,位于f区。
【归纳提升】
各区元素的位置、价层电子排布、元素种类及性质特点之间的关系
分区 元素的位置 价层电子排布 元素种类及性质特点
s区 第ⅠA族、ⅡA族 ns1~2 价层电子最后排布在ns能级上,属于活泼金属(氢除外),为碱金属元素和碱土金属元素
p区 第ⅢA族到第ⅦA族及0族元素 ns2np1~6 (He除外) 价层电子最后排布在np能级上,为非金属元素和少数金属元素
d区 第ⅢB族到第ⅦB族(镧系、锕系除外)以及第Ⅷ族 (n-1)d1~9ns1~2 (Pd除外) 价层电子最后排布在(n-1)d能级上,为过渡元素
ds区 第ⅠB族、第ⅡB族 (n-1)d10ns1~2 可理解为价层电子先填满(n-1)d能级,而后再填充ns能级,为过渡元素
f区 镧系和锕系元素 (n-2)f0~14(n-1) d0~2ns2 镧系元素化学性质相近;锕系元素化学性质相近
【例题2】 写出13Al、24Cr、26Fe、33As、30Zn各元素原子的核外电子排布式,并判断它们在元素周期表中的位置和分区。
(1)13Al: , , 。
(2)24Cr: , , 。
(3)26Fe: , , 。
(4)33As: , , 。
(5)30Zn: , , 。
【典型例题】
答案:(1)1s22s22p63s23p1 第三周期第ⅢA族 p区
(2)1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期第ⅥB族 d区
(3)1s22s22p63s23p63d64s2 第四周期第Ⅷ族 d区
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3 第四周期第ⅤA族 p区
(5)1s22s22p63s23p63d104s2 第四周期第ⅡB族 ds区
解析:(1)13Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,其最大能层序数为3,所以位于第三周期;因为电子最后填入p能级,所以是p区元素,其价层电子排布式为3s23p1,价电子总数为3,所以位于第ⅢA族。
(2)24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;因为电子最后填入d能级,所以是d区元素,其价层电子排布式为3d54s1,价电子总数为6,所以位于第ⅥB族。
(3)26Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;因为电子最后填入d能级,所以是d区元素,其价层电子排布式为3d64s2,价电子总数为8,所以位于第Ⅷ族。
(4)33As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;因为电子最后填入p能级,所以是p区元素,其价层电子排布式为4s24p3,价电子总数为5,所以位于第ⅤA族。
(5)30Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,其最大能层序数为4,所以位于第四周期;由于Zn为ds区元素,其价层电子排布式为3d104s2,位于元素周期表第12列,即第ⅡB族。
方法技巧
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置:
【变式训练2】 下列说法中正确的是( )。
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列的元素都是金属元素
D.s区均为金属元素
答案:C
解析:s区除H外均为金属元素,故A、D两项错误。He、Zn等最外层电子数为2,但不是s区元素,B项错误。周期表中第ⅢB族到第ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素,C项正确。
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