原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 講義 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

原子結(jié)構(gòu)與元素周期表［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］1.通過辨識原子結(jié)構(gòu)及價層電子排布與元素在周期表中的位置之間的關(guān)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。2.認(rèn)識周期表中各區(qū)及元素周期表的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知能力。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質(zhì)隨遞增而呈周期性的變化，這個規(guī)律稱作元素周期律。

(2)元素周期系元素按原子序數(shù)(即)遞增排列的序列稱為元素周期系。

(3)元素周期表——呈現(xiàn)___________________的表格。(4)元素周期系與元素周期表的關(guān)系2.構(gòu)造原理和元素周期表(1)根據(jù)構(gòu)造原理得出的核外電子排布，可以解釋元素周期系的基本結(jié)構(gòu)。例如：第一周期從開始，以結(jié)束；其余各周期總是從能級開始，以能級結(jié)束，其間遞增的核電荷數(shù)(或電子數(shù))就等于每個周期里的。

1s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f→6d→7p周期一二三四五六七元素數(shù)28818183232(2)元素周期表中，同族元素價層電子數(shù)(鑭系、錒系、稀有氣體元素除外)，這是同族元素性質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

(3)族序數(shù)和價層電子數(shù)的關(guān)系主族元素：價層電子數(shù)=最外層電子數(shù)；副族(過渡元素)的價層電子還包括部分內(nèi)層電子。1.過渡元素價層電子數(shù)跟它們的族序數(shù)有什么關(guān)系？寫出它們的價層電子排布通式。2.預(yù)言119號元素基態(tài)原子最外層電子排布，第八周期有多少種元素。1.正誤判斷(1)價層電子一定是最外層電子()(2)元素的價層電子數(shù)一定等于其所在族的族序數(shù)()(3)同一族元素的價層電子數(shù)一定相同()(4)基態(tài)原子的N能層上只有一個電子的元素，一定是第ⅠA族元素()(5)原子的價層電子排布為(n-1)d6~8ns2的元素一定是過渡元素()2.若某原子的價層電子排布為4d15s2，下列說法正確的是()A.該元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族B.該元素原子價層電子數(shù)為2C.該元素為非金屬元素D.該元素原子N能層共有8個電子3.已知某元素+2價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p6，該元素在周期表中屬于()A.第ⅤB族 B.第ⅡB族C.第Ⅷ族 D.第ⅡA族(1)價層電子排布和元素周期表的關(guān)系①原子的電子層數(shù)=能級中最高能層序數(shù)=周期序數(shù)。②主族元素原子的價層電子數(shù)=該元素在周期表中的主族序數(shù)，0族元素(除He外)原子的價層電子數(shù)為8。

族序數(shù)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0價層電子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ns2np6(除He為1s2外)③過渡元素(除鑭系、錒系外，以第四周期為例)。周期表中列數(shù)族序數(shù)價層電子排布3ⅢB(n-1)d1ns24ⅣB(n-1)d2ns25ⅤB(n-1)d3ns26ⅥB(n-1)d5ns17ⅦB(n-1)d5ns28~10Ⅷ(n-1)d6~8ns211ⅠB(n-1)d10ns112ⅡB(n-1)d10ns2(2)價層電子排布與元素的最高正價①當(dāng)主族元素失去全部價層電子后，表現(xiàn)出該元素的最高化合價，最高正價=主族序數(shù)(O、F除外)。②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d軌道上的全部電子，最高正價=族序數(shù)。③第Ⅷ族可失去最外層的s軌道上的電子和次外層的部分(n-1)d軌道上的電子，所以最高正價低于族序數(shù)(8)，只有Ru和Os可表現(xiàn)正八價。④第ⅠB族可失去ns1電子和部分(n-1)d電子，所以第ⅠB族的族序數(shù)<最高正價，第ⅡB族只失去ns2電子，第ⅡB族的族序數(shù)=最高正價。二、元素周期表的分區(qū)1.根據(jù)元素的金屬性和非金屬性分區(qū)2.原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的分區(qū)按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個區(qū)。除ds區(qū)外，一般來說，各區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入電子的的符號。

(1)s區(qū)：包括第族元素，價層電子排布為，最后一個電子填在能級上，除氫元素外均屬于活潑金屬元素。

(2)p區(qū)：包括第族以及族元素，價層電子排布為(除He)外，最后一個電子填在能級上，為非金屬元素、稀有氣體元素和少數(shù)金屬元素。

(3)d區(qū)：包括第族元素(除鑭系、錒系外)，價層電子排布為(鈀除外)，最后一個電子填在

能級上，為過渡金屬元素。(4)ds區(qū)：包括第族元素，價層電子排布為，可理解為先填滿了(n-1)d能級而后再填充能級，為過渡金屬元素。

(5)f區(qū)：包括元素，價層電子排布為(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2。

3.元素的對角線規(guī)則(1)在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素(如圖)的有些性質(zhì)是相似的，這種相似性被稱為對角線規(guī)則。(2)實(shí)例分析：鋰和鎂的相似性①鋰和鎂在氧氣中燃燒時只生成對應(yīng)的氧化物，并且Li2O和MgO與水反應(yīng)都十分緩慢。4Li+O22Li2O、2Mg+O22MgO。②鋰和鎂都能直接與氮?dú)夥磻?yīng)生成相應(yīng)的氮化物L(fēng)i3N和Mg3N2。③鋰和鎂的氫氧化物在加熱時，可分解為Li2O、H2O和MgO、H2O。④在堿金屬的氟化物、碳酸鹽和磷酸鹽中，只有鋰鹽是難溶于水的，相應(yīng)的鎂鹽也難溶于水。根據(jù)對角線規(guī)則回答下列問題：(1)鈹和鋁的相似性①鈹與鋁都可與酸、堿反應(yīng)放出，并且鈹在濃硝酸中也發(fā)生。

②二者的氧化物和氫氧化物都既能溶于強(qiáng)酸又能溶于強(qiáng)堿溶液，如Al(OH)3+3HCl___________________________________________________________，Al(OH)3+NaOH___________________________________________________________；Be(OH)2+2HCl___________________________________________________________，Be(OH)2+2NaOH___________________________________________________________。③二者的氧化物Al2O3和BeO的熔點(diǎn)和硬度都很高。④BeCl2和AlCl3都是共價化合物，易____________________________________________________。

(2)硼和硅的相似性①自然界中B與Si均以化合物的形式存在。②B與Si的單質(zhì)都易與強(qiáng)堿反應(yīng)，且不與稀酸反應(yīng)：2B+2KOH+2H2O_________________________________________________________，Si+2KOH+H2O___________________________________________________________。③硼烷和硅烷的穩(wěn)定性都比較差，且都易。

④硼和硅的鹵化物的熔、沸點(diǎn)比較低，易揮發(fā)，易水解。1.下列說法正確的是()A.所有金屬元素都分布在d區(qū)和ds區(qū)B.最外層電子數(shù)為2的元素都分布在s區(qū)C.元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族10個縱列的元素都是金屬元素D.基態(tài)原子的p能級上半充滿的元素不一定位于p區(qū)2.指出下列元素是主族元素還是副族元素，在元素周期表中的什么位置？(1)核外電子排布式為1s22s22p63s2的元素，是族元素，位于元素周期表中第周期第族，屬于區(qū)元素。

(2)核外電子排布式為［Kr］4d105s25p2的元素，是族元素，位于元素周期表中第周期第族，屬于區(qū)元素。

(3)核外電子排布式為［Ar］3d14s2的元素，是族元素，位于元素周期表中第

周期第族，屬于區(qū)元素。

(4)核外電子排布式為［Ar］3d104s1的元素，是族元素，位于元素周期表中第周期第族，屬于區(qū)元素。

3.在研究原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系時，人們發(fā)現(xiàn)價層電子排布相似的元素集中在一起。據(jù)此，人們將元素周期表分為5個區(qū)，如圖所示。請回答下列問題：(1)在s區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，其原子的價層電子的電子云輪廓圖為形。

(2)在d區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，其常見離子的電子排布式為_____________，

其中較穩(wěn)定的是。

(3)在ds區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，其原子的價層電子排布式為____________。

(4)在p區(qū)中，第二周期第ⅤA族元素原子的價層電子的軌道表示式為_____________。

(5)當(dāng)今常用于核能開發(fā)的元素是鈾和钚，它們在區(qū)。

根據(jù)原子結(jié)構(gòu)特征判斷元素在元素周期表中的位置電子排布式價層電子排布式答案精析一、1.(1)原子序數(shù)(2)核電荷數(shù)(3)元素周期系2.(1)1s11s2nsnp元素數(shù)(2)相同深度思考1.第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的價層電子數(shù)等于它們的族序數(shù)(除鑭系、錒系外)；第Ⅷ族有3列元素，其族序數(shù)等于該族的第1列元素的價層電子數(shù)；第ⅠB族、第ⅡB族的價層電子數(shù)等于族序數(shù)加10。過渡元素的價層電子排布通式為(n-1)d1~10ns1~2(鑭系和錒系除外)。2.119號元素基態(tài)原子最外層電子排布為8s1；第八周期應(yīng)有50種元素。應(yīng)用體驗(yàn)1.(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√2.A［該原子的價層電子排布為4d15s2，該元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，該元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以該元素原子價層電子數(shù)為3，故A正確、B錯誤；該元素是金屬元素，故C錯誤；N能層的電子排布為4s24p64d1，共有9個電子，故D錯誤。］3.D［由題意推知，該元素的價層電子排布為4s2，故該元素位于第四周期第ⅡA族。］二、2.能級(1)ⅠA、ⅡAns1~2ns(2)ⅢA~ⅦA0ns2np1~6np(3)ⅢB~Ⅷ(n-1)d1~9ns1~2(n-1)d(4)ⅠB、ⅡB(n-1)d10ns1~2ns(5)鑭系和錒系深度思考(1)①氫氣鈍化②AlCl3+3H2ONa［Al(OH)4］BeCl2+2H2ONa2［Be(OH)4］④升華(2)②2KBO2+3H2↑K2SiO3+2H2↑③水解應(yīng)用體驗(yàn)1.C［s區(qū)除H外均為金屬元素，A項(xiàng)錯誤；He、Zn等雖然最外層電子數(shù)為2，但卻不是s區(qū)元素，B項(xiàng)錯誤；元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族為過渡元素，全部為金屬元素，C項(xiàng)正確。］2.(1)主三ⅡAs(2)主五ⅣAp(3)副四ⅢBd(4)副四ⅠBds解析(1)最后一個電子填充在s軌道，屬于s區(qū)，為主族元素。族序數(shù)=ns的電子數(shù)，即族序數(shù)為2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一個電子填充在p軌道，屬于p區(qū)，為主族元素。族序數(shù)=(ns+np)的電子數(shù)，即族序數(shù)為2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一個電子填充在d軌道，且小于10，屬于d區(qū)，為副族元素。族序數(shù)=［(n-1)d+ns］的電子數(shù)，即族序數(shù)為1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n-1)d軌道電子數(shù)等于10，屬于ds區(qū)，為副族元素。族序數(shù)=ns的電子數(shù)，即族序數(shù)為1，位于第四周期第ⅠB族。3.(1)球(2)Fe2+：1s22s22p63s23p63d6、Fe3+：1s22s22p63s23p63d5Fe3+(3)3d104s2(4)(5)f解析(1)s區(qū)為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2，價層電子的電子云輪廓圖為球