2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第1章第2節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第2課時核外電子排布與元素周期表原子半徑教案魯科版選修3

PAGEPAGE11第2課時核外電子排布與元素周期表、原子半徑[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.了解核外電子排布規(guī)律與元素周期表中周期、族劃分的關(guān)系，并能說明它們之間的改變規(guī)律。2.了解原子半徑的意義及其測定方法，知道原子半徑與原子核外電子排布的關(guān)系，并能說明原子半徑在周期表中的改變規(guī)律。一、核外電子排布與元素周期表1．原子核外電子排布與周期的劃分(1)填寫下表：周期價電子排布最外層最多容納電子數(shù)各周期增加能級元素種數(shù)ⅠA族0族11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s17s27p687s、5f、6d、7p32(2)視察分析上表，探討原子核外電子排布與周期劃分的本質(zhì)聯(lián)系。①依據(jù)能級能量的差異，可將能量相近的能級分為七個能級組，同一能級組內(nèi)，各能級能量相差較小，各能級組之間能量相差較大。②每一個能級組對應(yīng)一個周期，且該能級組中最大的電子層數(shù)等于元素的周期序數(shù)。③一個能級組最多容納的電子數(shù)等于對應(yīng)的周期所含的元素種數(shù)。2．原子核外電子排布與族的劃分(1)將下列各主族元素的價電子數(shù)、價電子排布式填入表中：族數(shù)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA價電子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5列數(shù)121314151617價電子數(shù)1234567(2)以第4周期副族元素為例，填寫下表：副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn族數(shù)ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB價電子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2價電子數(shù)目34567(3)依據(jù)上述表格，分析探討族的劃分與原子核外電子排布的關(guān)系。族的劃分依據(jù)與原子的價電子數(shù)目和價電子排布親密相關(guān)。①同主族元素原子的價電子排布相同，價電子全部排布在最外層的ns或nsnp軌道上。族序數(shù)與價電子數(shù)相同。②稀有氣體的價電子排布為1s2或ns2np6。③過渡元素(副族和第Ⅷ族)同一縱行原子的價電子排布基本相同。價電子排布式為(n－1)d1～10ns1～2，第ⅢB～ⅦB族的族序數(shù)與價電子數(shù)相同，第ⅠB、ⅡB族的族序數(shù)＝ns軌道上的電子數(shù)，第Ⅷ族的價電子數(shù)分別為8、9、10。3．原子核外電子排布與區(qū)的劃分分區(qū)族數(shù)價電子排布s區(qū)ⅠA、ⅡA、Hens1～2p區(qū)ⅢA～0族(He除外)ns2np1～6d區(qū)ⅢB～Ⅷ(n－1)d1～9ns1～2ds區(qū)ⅠB、ⅡB(n－1)d10ns1～2f區(qū)ⅢB(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2(1)最外層電子排布與周期表的關(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主族元素原子的最外層電子數(shù)＝主族元素原子的價電子數(shù)＝主族序數(shù)(2)對價電子相識的誤區(qū)提示①價電子不肯定是最外層電子，只有主族元素的價電子才是最外層電子。對于過渡元素還包括部分內(nèi)層電子。②元素的價電子數(shù)不肯定等于其所在族的族序數(shù)。這只對主族元素成立，對部分過渡元素是不成立的。③同一族元素的價電子排布不肯定相同，如過渡元素中的鑭系元素和錒系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的價電子排布也不相同。例1價電子排布式為5s25p3的元素是()A．第5周期ⅢA族 B．51號元素C．非金屬元素 D．Te答案B解析5s25p3，5指的是電子層數(shù)，即屬于第5周期，價電子指的是最外層電子數(shù)，主族元素所在族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，即屬于第ⅤA族元素，屬于主族元素，又因為最終一個電子填充在p能級上，屬于p區(qū)，依據(jù)核外電子排布的規(guī)律，推出此元素是銻(Sb)，B正確。例2按電子排布，可以把周期表中的元素劃分為5個區(qū)，以下元素屬于p區(qū)的是()A．FeB．MgC．BrD．Cu答案C解析Fe的外圍電子排布式為3d64s2，屬于d區(qū)元素，A錯誤；Mg的外圍電子排布式為3s2，屬于s區(qū)元素，B錯誤；Br的外圍電子排布式為4s24p5，屬于p區(qū)元素，C正確；Cu的外圍電子排布式為3d104s1，屬于ds區(qū)元素，D錯誤。二、核外電子排布與原子半徑1．由于原子并不是一個具有明確“邊界”的實(shí)體，人們便假定原子是一個球體，并采納統(tǒng)計的方法來測定它的半徑。2．微粒半徑大小的推斷方法規(guī)律(1)同周期元素的原子半徑、最高價陽離子半徑、最低價陰離子半徑：隨著核電荷數(shù)增多，都依次減小(稀有氣體除外)。(2)同主族元素的原子半徑、相同價態(tài)陽離子半徑和陰離子半徑：隨著核電荷數(shù)增多，都依次增大。(3)核外電子排布(即電子層結(jié)構(gòu))相同的離子半徑：隨核電荷數(shù)增多，半徑依次減小。(4)同種元素形成的粒子半徑：陽離子<中性原子<陰離子，且陽離子價態(tài)越高，半徑越小。如：r(Fe3＋)<r(Fe2＋)<r(Fe)，r(Cl)<r(Cl－)，r(H＋)<r(H)<r(H－)。(5)核電荷數(shù)和電子數(shù)都不同的粒子，一般要找參照物。如比較Al3＋和S2－的半徑大小，可找－)，故r(Al3＋)<r(S2－)。例3下列微粒半徑大小比較錯誤的是()A．K>Na>Li B．Na＋>Mg2＋>Al3＋C．Mg2＋>Na＋>F－ D．Cl－>F－>F答案C解析同主族，由上到下微粒半徑漸漸增大，A項正確；核外電子排布相同的微粒，核電荷－>F，正確。“三看”比較微粒半徑的大小“一看”電子的能層數(shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)不同時，能層數(shù)越多，半徑越大。“二看”核電荷數(shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越小。“三看”核外電子數(shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時，核外電子數(shù)越多，半徑越大。例4已知短周期元素的離子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述正確的是()A．原子半徑：A>B>D>CB．原子序數(shù)：d>c>b>aC．離子半徑：C3－>D－>B＋>A2＋D．單質(zhì)的還原性：A>B>D>C答案C解析aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都是短周期元素的離子，電子層結(jié)構(gòu)相同，其在周期表中的相對位置關(guān)系可表示為…cC3－dD－bB＋aA2＋…因而四種元素的原子序數(shù)由大到小的依次為a>b>d>c；元素原子半徑的大小依次為r(B)>r(A)>r(C)>r(D)；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，陰離子半徑必大于陽離子半徑，且?guī)ж?fù)電荷越多半徑越大，陽離子帶正電荷越多半徑越小，故離子半徑由大到小的依次為r(C3－)>r(D－)>r(B＋)>r(A2＋)；單質(zhì)中同周期的A、B為金屬，A原子序數(shù)大于B，故還原性應(yīng)為B>A，同周期非金屬元素C、D，C的原子序數(shù)小于D，C的還原性應(yīng)大于D。易錯警示(1)同周期從左到右元素的離子半徑并不是漸漸減小。同周期元素陽離子半徑(或陰離子半徑)從左到右漸漸減小，而陰離子半徑大于陽離子半徑。(2)并不是電子層數(shù)越多，原子半徑越大，如鋰原子半徑大于氯原子半徑。(3)比較微粒半徑，首先分析是哪種微粒，是原子還是(陰、陽)離子，然后再比較電子層數(shù)和電子數(shù)。1．價電子排布式為5s25p1的元素，位于周期表中()A．第4周期ⅤA族 B．第5周期ⅢA族C．第5周期ⅠA族 D．第4周期ⅢA族答案B解析電子層數(shù)＝周期數(shù)，價電子數(shù)＝主族元素的族序數(shù)，所以該元素位于第5周期ⅢA族。2．具有以下結(jié)構(gòu)的原子，肯定屬于主族元素的是()A．最外層有1個電子的原子B．最外層電子排布式為ns2的原子C．最外層有3個未成對電子的原子D．次外層無未成對電子的原子答案C解析原子最外層有一個電子的原子可能是ⅠA族、ⅥB族(如Cr：3d54s1)、ⅠB族(如Cu：3d104s1)元素的原子，不肯定是主族元素，A項不正確；最外層電子排布式為ns2的原子有He，ⅡA族、ⅢB～ⅦB族、ⅡB族元素的原子，B項不正確；原子最外層有3個未成對電子的元素，其原子最外層有5個電子，肯定是主族元素，C項正確；原子次外層無未成對電子的有：全部主族元素、0族元素、ⅠB和ⅡB族元素，D項不正確。3．(2024·長春月考)關(guān)于元素周期表中元素的分區(qū)，下列說法正確的是()A．元素周期表的d區(qū)全部是副族元素B．元素周期表的d區(qū)包含全部的過渡元素C．過渡元素包括d區(qū)、f區(qū)、ds區(qū)的元素D．ds區(qū)元素不都是副族元素答案C解析d區(qū)包括ⅢB～ⅦB族(鑭系和錒系除外)元素和Ⅷ族元素，ds區(qū)包括ⅠB族和ⅡB族元素，過渡元素包括全部的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d區(qū)、f區(qū)、ds區(qū)的元素，故B項錯誤，C項正確。4．具有下列電子排布式的原子中，半徑最大的是()A．1s22s22p63s23p3 B．1s22s22p3C．1s22s22p5 D．1s22s22p63s23p4答案A解析由核外電子排布學(xué)問可知A為磷原子，B為氮原子，C為氟原子，D為硫原子。依據(jù)同周期從左到右原子半徑漸漸減小，同主族由上到下原子半徑漸漸增大，故原子半徑最大的是磷原子。5．某元素的最外層電子數(shù)為2，價電子數(shù)為5，并且是同族中原子序數(shù)最小的元素，關(guān)于該元素的推斷錯誤的是()A．電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2B．該元素為VC．該元素為ⅡA族元素D．該元素位于d區(qū)答案C解析該元素的最外層電子數(shù)為2，并且為同族元素中原子序數(shù)最小的，所以該元素為第2周期或第4周期元素。又因其價電子數(shù)≠最外層電子數(shù)，可推出該元素并不是第2周期元素，應(yīng)為第4周期元素，價電子排布式為3d34s2，故為23號元素V，d區(qū)元素。6．問答下列問題：(1)某元素的原子序數(shù)為29，試回答：①該基態(tài)原子的價電子排布式是________________，核外電子有________個能級，有______個未成對電子。②它屬于第________周期________族。(2)元素金(Au)處于周期表中的第6周期，與Cu同族，Au原子價電子排布式為__________。(3)某元素原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p1，該元素處于元素周期表的第________周期________族。(4)某元素位于周期表中第4周期ⅤA族元素，則該元素的名稱是________，價電子排布式為________。答案(1)①3d104s171②4ⅠB(2)5d106s1(3)4ⅢA(4)砷4s24p3解析(1)依據(jù)核外電子排布規(guī)律，該元素原子的核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d104s1，價電子排布式為3d104s1，所以有1個未成對電子，有7個能級。有四個電子層，所以為第4周期元素，價電子排布式為3d104s1，所以在ⅠB族。(2)Cu原子核外有29個電子，其核外電子排布式為[Ar]3d104s1，Au與Cu同族，則Au原子的價電子排布式為5d106s1。(3)該元素為主族元素，依據(jù)電子層數(shù)＝周期序數(shù)，主族序數(shù)＝價電子數(shù)，該元素位于第4周期ⅢA族。(4)由于該元素為主族元素，價電子數(shù)＝主族序數(shù)，周期序數(shù)＝電子層數(shù)，可知其價電子排布式為4s24p3，為33號元素砷。

題組1核外電子排布與元素在周期表中的位置1．價電子排布式為3d104s1的元素在周期表中應(yīng)位于()A．第4周期ⅠB族 B．第5周期ⅡB族C．第4周期ⅦB族 D．第5周期ⅢB族答案A解析依據(jù)該元素的價電子排布式可知其電子層數(shù)為4，因此它位于第4周期。由3d軌道為全滿結(jié)構(gòu)可知該元素位于ds區(qū)，由最外層4s軌道上有1個電子可知它位于第ⅠB族。2．(2024·江西檢測)原子序數(shù)為83的元素位于：①第5周期；②第6周期；③ⅣA族；④ⅤA族；⑤ⅡB族，其中正確的組合是()A．①④B．②③C．②④D．①⑤答案C解析依據(jù)元素的原子序數(shù)確定元素在周期表中的位置時，基本方法是依據(jù)原子結(jié)構(gòu)示意圖，依據(jù)電子層數(shù)確定其所在周期，依據(jù)最外層電子數(shù)確定其所在族，但用0族定位法較為便利，即依據(jù)與該元素原子序數(shù)最鄰近的0族元素的位置來確定。與83號元素最鄰近的0族元素為86號元素氡，83號元素比氡的原子序數(shù)小3，那么它在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)是氡左移3個格，即第6周期ⅤA族。3．(2024·扶余市第一中學(xué)期末)依據(jù)電子排布的特點(diǎn)，Cu在周期表中屬于()A．ds區(qū)B．p區(qū)C．d區(qū)D．s區(qū)答案A解析銅為29號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。依據(jù)構(gòu)造原理，價層電子排布式應(yīng)為3d94s2，當(dāng)3d處于半充溢或全充溢時，能量最低，最穩(wěn)定，所以Cu的4s2上的一個電子將填充在3d上，故Cu在元素周期表中屬于ds區(qū)。4．主族元素A和B可形成組成為AB2的離子化合物，則A、B兩原子的最外層電子排布分別為()A．ns2np2和ns2np4 B．ns2和ns2np4C．ns2和ns2np5 D．ns2和ns2答案C解析由A和B為主族元素，且二者能形成AB2型的離子化合物，知A為第ⅡA族元素，B為第ⅦA族元素，故A元素原子的最外層電子排布為ns2，B元素原子的最外層電子排布為ns2np5。5．元素周期表共有18個縱行，從左到右排為1～18列，即堿金屬是第1列，稀有氣體是第18列。按這種規(guī)定，下列說法正確的是()A．第9列元素中不完全是金屬元素B．第15列元素的原子最外層電子的排布式為ns2np3C．最外層電子數(shù)為ns2的元素都在第2列D．第10、11列為ds區(qū)的元素，形成化合物種類最多的元素在第14列答案B解析第9列元素為第Ⅷ族元素，全部屬于金屬元素，A項錯誤；第15列為第ⅤA族元素，其最外層電子的排布式為ns2np3，B項正確；最外層電子數(shù)為ns2的元素除第ⅡA族(第2列)外，還有He以及部分過渡金屬元素，C項錯誤；ds區(qū)元素是第11、12列元素，D項錯誤。6．已知某元素＋3價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，該元素在周期表中的位置是()A．第3周期Ⅷ族 B．第4周期ⅢB族C．第4周期Ⅷ族 D．第4周期ⅤB族答案C解析由離子的電子排布式可推出原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價電子排布式為3d64s2，因為排布在d、s軌道，且共有8個價電子，所以為Ⅷ族元素。題組2核外電子排布與微粒半徑比較7．下列關(guān)于微粒半徑的說法正確的是()A．原子序數(shù)越大，原子半徑越大B．核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核粒子，半徑相同C．質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，電子數(shù)越多半徑越大D．電子層數(shù)少的元素的原子半徑肯定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑答案C解析由于同周期主族元素原子半徑從左到右漸漸減小，故ⅦA族的原子半徑不肯定比上一周期ⅠA族元素原子半徑大，如r(Li)>r(S)>r(Cl)；對于核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核離子和原子，半徑是不同的；質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑>陽離子半徑；同周期主族元素，原子序數(shù)增大，原子半徑減小。8．下列各組微粒半徑的比較正確的是()①Cl<Cl－<Br－②F－<Mg2＋<Al3＋③Ca2＋<Ca<Ba④S2－<Se2－<Br－A．①和③B．①和②C．③和④D．①和④答案A解析同種元素：陽離子半徑<原子半徑，原子半徑<陰離子半徑，則半徑：Cl<Cl－，Ca2＋<Ca。＋、Mg2＋、F－的核外電子排布相同，核電荷數(shù)依次減小，則離子半徑：Al3＋<Mg2＋<F－，②錯誤；－，④錯誤。9．若aAm＋與bBn－的核外電子排布相同，則下列關(guān)系不正確的是()A．離子半徑：Am＋<Bn－B．原子半徑：A<BC．A的原子序數(shù)比B的大m＋nD．b＝a－n－m答案B解析因為aAm＋與bBn－的核外電子排布相同，即b＋n＝a－m，推知a－b＝m＋n，故A的原子序數(shù)比B的大m＋n；由上式可知b＝a－m－n；核外電子層結(jié)構(gòu)相同時，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小，故離子半徑：Am＋<Bn－；比較原子半徑須要考慮兩原子的電子層數(shù)，原子半徑：A>B。題組3元素的“位—構(gòu)—性”之間的關(guān)系10．下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)肯定相像的是()A．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子C．2p軌道上有一對成對電子的X原子和3p軌道上只有一對成對電子的Y原子D．最外層都只有一個電子的X、Y原子答案C解析本題考查的是核外電子排布的學(xué)問。A項，1s2結(jié)構(gòu)的原子為He,1s22s2結(jié)構(gòu)的原子為Be，兩者性質(zhì)不相像；B項，X原子為Mg，N層上有2個電子的Y原子有多種元素，如第4周期中Ca、Fe等都符合，化學(xué)性質(zhì)不肯定相像；C項，p軌道有一對成對電子，應(yīng)是np4，為同主族的元素，化學(xué)性質(zhì)肯定相像；D項，最外層只有1個電子的可以是第ⅠA族元素，過渡元素中也有許多最外層只有1個電子的，故化學(xué)性質(zhì)不肯定相像。11．現(xiàn)有含有元素硒(Se)的保健品已經(jīng)進(jìn)入市場，已知硒與氧元素同族，與鉀元素同周期。下列關(guān)于硒的說法不正確的是()A．原子最外層電子排布式為4s24p4B．最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為H2SeO4C．Br的非金屬性比Se弱D．O和Se為p區(qū)元素，K為s區(qū)元素答案C解析由題給信息可知，Se位于第4周期ⅥA族，主族元素原子最外層電子數(shù)與其族序數(shù)相等，故Se原子最外層電子數(shù)是6，最外層電子排布式為4s24p4，A項正確；Se元素的最高正化合價為＋6，則其最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為H2SeO4，B項正確；同周期元素，元素的非金屬性隨原子序數(shù)的增大而增加，Br和Se屬于同周期元素，且原子序數(shù)：Br>Se，所以Br的非金屬性比Se強(qiáng)，C項錯誤；依據(jù)O、Se、K在周期表中的位置可知，D項正確。12．元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示，已知Y元素原子的價電子排布式為ns(n－1)np(n＋1)，則下列說法不正確的是()XYZA.Y元素原子的價電子排布式為4s24p4B．Y元素在周期表的第3周期ⅥA族C．X元素位于元素周期表的p區(qū)D．Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3答案A解析Y元素原子的價電子排布式為ns(n－1)np(n＋1)，由n－1＝2可得n＝3，Y元素原子的價電子排布式為3s23p4，則Y元素位于第3周期ⅥA族，Z位于第4周期ⅤA族，價電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z最外層電子均填充在p軌道上，故X、Y、Z均位于p區(qū)。13．原子結(jié)構(gòu)與元素周期表存在著內(nèi)在聯(lián)系，按要求回答下列問題：(1)由下列元素在周期表中的位置，寫出元素原子的價電子排布式。①第4周期ⅥB族__________；②第5周期ⅠB族__________；③第5周期ⅣA族__________；④第6周期ⅡA族__________。(2)依據(jù)元素電子排布可以確定元素在周期表中的位置。①具有(n－1)d10ns2電子排布的元素位于周期表中________族。②基態(tài)金原子的價電子排布式為5d106s1，試推斷金元素在元素周期表中位于第________周期________族。③已知某元素＋2價離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d3。該元素位于元素周期表第________周期________族。(3)某元素簡化電子排布式為[Xe]4f46s2，其應(yīng)在________區(qū)。答案(1)①3d54s1②4d105s1③5s25p2④6s2(2)①ⅡB②6ⅠB③4ⅤB(3)f解析(1)ⅢB族～ⅦB族元素的價電子排布分別為(n－1)dxns2(x＝1～5)，且價電子數(shù)等于族序數(shù)。故①為3d44s2，但據(jù)洪特規(guī)則特例應(yīng)為3d54s1。ⅠB族和ⅡB族的價電子排布分別為(n－1)d10ns1和(n－1)d10ns2，故②為4d105s1。主族元素的價電子全都排布在最外層的ns或np上，且價電子數(shù)等于族序數(shù)。故③為5s25p2，④為6s2。(2)①具有(n－1)d10ns2電子排布的元素位于周期表第ⅡB族。②元素基態(tài)原子的價電子排布為5d106s1，應(yīng)位于第6周期ⅠB族。③該元素基態(tài)原子價電子排布式為3d34s2，依據(jù)周期數(shù)＝電子層數(shù)，族序數(shù)＝價電子數(shù)，該元素為d區(qū)副族元素(價電子排在d、s軌道上)，可知該元素位于第4周期ⅤB族。(3)除ds區(qū)外，元素在周期表中的分區(qū)，取決于元素原子的最終一個電子所進(jìn)入的能級，因最終一個電子進(jìn)入4f能級，所以該元素位于f區(qū)。14．已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則A、B、C、D的原子半徑由大到小的依次是__________