鲁科版高中化学选择性必修2第1章原子结构与元素性质第2节第2课时核外电子排布与元素周期表课件

重难突破•能力素养全提升
探究角度1 能级组与周期
例1 下列选项中的能级组对应第4周期的是( D )
A.1s
B.2s、2p
C.5s、4d、5p
D.4s、3d、4p
解析 能量相近的能级分为一组,每一个能级组对应一个周期,且该能级组
中最大的电子层数等于元素的周期序数,A对应第1周期,B对应第2周期,C
对应第5周期,故答案选D。
He为 1s2
列数 1 2
13 14 15 16
17 18
价电
1
2
子数
3
4
5
6
7 2或 8
2.以第4周期下列元素为例,填写下表
元素 族序数
21Sc ⅢB
22Ti ⅣB
23V ⅤB
24Cr ⅥB
25Mn ⅦB
29Cu ⅠB
30Zn ⅡB
价电子 排布式
3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1
电子排布,如基态铁原子的价电子排布式为 3d64s2
。
3.核外电子排布与周期的划分 (1)一个能级组最多能容纳的电子数等于对应的周期 包含的元素种数 , 元素周期表的7个周期分别对应 7 个能级组。 (2)周期与 电子层数n 有关。最外层电子所在轨道处于第n电子层 时,该原子所属元素通常属于第 n 周期。 名师点拨 每个能级组对应的周期中,能级组最大的电子层数(n)等于该周期的周期序 数。
解析 He的价电子排布式为1s2,故A、B都错;最外层电子排布式为ns1的元 素可以是d区元素,如Cr,也可以是ds区元素,如Cu,故D错。
名师点拨 副族元素族序数与价电子排布的对应关系: (1)ⅠB族:价电子排布为(n-1)d10ns1。 (2)ⅡB族:价电子排布为(n-1)d10ns2。 (3)ⅢB~ⅦB族:价电子排布为(n-1)dxns2。 (4)Ⅷ族:价电子排布为(n-1)dxns0~2,价电子总数为8、9或10。
深度思考 只有主族元素的族序数等于价电子数吗?同一族的元素价电子排布都相同 吗? 提示 都不是。主族、ⅢB~ⅦB族元素原子的价电子数=族序数。同一主 族元素的价电子排布相同,同一副族、Ⅷ族以及0族元素的价电子排布不 一定相同。
正误判断 (1)各主族元素的族序数均等于价电子数。( √ ) (2)s区元素全都是金属元素,p区元素都是非金属元素。( × ) 提示 s区H为非金属元素,p区也有金属元素。 (3)元素周期表5个区中都有非金属元素。( × ) 提示 d、ds、f区都没有非金属元素。 (4)元素原子的价电子一定是最外层电子。( × ) 提示 副族元素的价电子包含次外层的d能级上的电子甚至倒数第三层f能 级上的电子。 (5)副族元素都是金属元素。( √ )
名师点拨 主族元素原子的价电子一般为其最外层电子,过渡元素原子的 价电子往往包含最外层的电子、次外层d轨道的电子,有的还包括倒数第 三层f轨道的电子(主要是镧系和锕系的元素)。
[对点训练2] 以下基态原子或离子的价电子轨道表示式正确的是( B )
解析 A.Cr 的价电子轨道表示式为 C.Cu2+的价电子轨道表示式为 D.Mn 的价电子轨道表示式为
归纳拓展 (1)我们可以根据价电子排布式预测原子变成离子时会得到或失去的电子 数。如Zn的价电子排布式为3d104s2,可知Zn容易失去最外层的两个电子,形 成Zn2+,而非Zn+或者Zn3+。 (2)原子失去电子时,总是先失去能级较高的轨道上的电子,即失去电子的 顺序是由外向里。一般来说,主族元素只失去它们的最外层电子,而副族和 Ⅷ族元素可能还会进一步失去内层电子。 (3)原子得到电子而形成阴离子,则得到的电子填充在最外一个电子层的某 一个能级上。
2.价电子
(1)定义:最外能级组中有可能参与 化学反应 的电子。
(2)规律:元素原子的价电子不一定是最外层的电子。一般情况下,主族元
素原子的价电子只包括 最外层电子 ,过渡元素原子的价电子除最外层
电子外,还包括 次外层 的部分电子,甚至 倒数第三层 的电子。
(3)为便于研究元素性质与核外电子间的关系,人们常常只表示出原子的价
知识点二
知识点二 核外电子排布与族的划分
基础落实•必备知识全过关 一、核外电子排布与族的划分 1.将下列各主族及0族元素的价电子数、价电子排布式填入表中
族序数 ⅠA ⅡA 价电子
ns1 ns2 排布式
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2np6 ,
3d54s2 3d104s1 3d104s2
价电子
数目
3
4
5
6
7—
—
二、元素周期表的分区 1.人们将元素周期表分为5个区,并以最后填入电子的轨道能级符号作为该 区的符号,如图所示
2.元素的化合价与核外电子排布的关系 元素的化合价与原子的 核外电子排布 尤其是 价电子排布 有着密 切的关系。 (1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素、O元素、F元素和0族元素外,元素的最高 化合价等于它所在族的序数,如Sc、Ti、V、Cr、Mn的最高化合价分别为 +3、+4、+5、+6、+7。 (2)一般来说,非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之 和等于 8 。 (3)稀有气体元素的化合价在通常情况下为0。
重难突破•能力素养全提升
探究角度1 由位置确定核外电子排布
例1 具有以下结构的原子属于p区元素的是( B )
①价电子是4个电子的原子
②最外层有4个电子的原子
③最外层有3个未成对电子的原子 ④价电子有3个未成对电子的原子
A.①④
B.②③
C.②④
D.①③
解析 ①价电子是4个电子的原子可以是副族元素,比如Ti的价电子排布式 为3d24s2,可以看出Ti的价电子数是4,属于d区;②最外层有4个电子的原子 的价电子排布为ns2np2,属于p区;③最外层有3个未成对电子的原子的价电 子排布式为ns2np3,属于p区;④价电子有3个未成对电子的原子也可以是d区 元素,如V的价电子排布为3d34s2或Co的价电子排布为3d74s2,价电子中都有 3个未成对电子。故答案选B。
正误判断 (1)V的价电子排布为3d34s2,最高化合价为+5价。( √ ) (2)元素原子的价电子一定是最外层电子。( × ) 提示 过渡元素的价电子也包括次外层的d能级上的电子。 (3)每一周期都是从活泼金属元素开始,以稀有气体元素结束。( × ) 提示 第一周期从非金属H元素开始。 (4)Cu的价电子排布式为3d104s1。( √ )
A.Fe3+ 3d34s2
B.Cu2+ 3d9
C.Cr 3d44s2
D.As 4s24p5
解析 基态Fe的价电子排布式为3d64s2,Fe变成Fe3+时,先失去4s上的两个电 子,再失去3d上的一个电子,故Fe3+的价电子排布式为3d5,A错;当3d能级处 于全满状态时,能量较低,原子较稳定,则基态Cu的价电子排布式为3d104s1, 变为Cu2+时,先失去4s上的1个电子,再失去3d上的1个电子,故Cu2+价电子排 布式为3d9,B正确;当3d能级处于半充满状态时,能量较低,原子较稳定,基态 Cr价电子排布式为3d54s1,C错;As的价电子排布式为4s24p3,D错。
探究角度2 根据核外电子排布确定元素在周期表中的位置 例2 已知某元素+3价离子的价电子排布式为3d5,该元素在元素周期表中的 位置及分区分别是( D ) A.第3周期ⅤB族;ds区 B.第3周期Ⅷ族;p区 C.第4周期Ⅴ族;f区 D.第4周期Ⅷ族;d区
解析 该+3价离子的价电子排布式为3d5,则其原子核外电子数为23+3=26, 为Fe元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,处于周期表中第4 周期Ⅷ族,位于元素周期表的d区。
[对点训练1]
下列各选项能级属于同一能级组且对应第6周期的是( C )
A.6s、6d、6p
B.5s、4d、5p
C.6s、4f、5d、6p D.4s、3d、4p
解析 6d与6s、6p不属于同一能级组,故A错;B项能级组对应第5周期,故B 错;D项属于同一能级组,对应第4周期,故D错。
探究角度2 价电子 例2 以下基态原子或离子的价电子排布式正确的是( B )
思维建模 (1)确定原子的核外电子数; (2)写出元素原子的核外电子排布式; (3)根据周期序数等于最大能层序数,确定元素所在周期序数; (4)根据价电子数等于族序数,确定元素所在的族序数; (5)根据位置确定元素所在区。
[对点训练2] 下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价电子排布特点的 有关叙述正确的是( B ) A.Cu位于元素周期表中第4周期ⅠB族,属于d区元素 B.N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ⅠA族 D.最外层电子排布式为ns2np2,该元素可能是ⅣA族或ⅣB族
思路剖析 能量相近的能级分为一组,每一个能级组对应一个周期,且该能 级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。由于能级交错现象,当n≥6 时,ns、(n-2)f、(n-1)d、np能级的能量相近,为同一能级组,对应第n周期;当 n=4或5时,ns、(n-1)d、np为同一能级组,对应第n周期;当n=2或3时,ns、np 属于同一能级组,对应第n周期;当n=1时,即1s属于第一能级组,对应第1周期。
; ; 。
思维建模 副族金属原子变成离子时,首先失去最外层ns轨道的电子,然后 才失去次外层(n-1)d轨道的电子。若是镧系和锕系元素的原子,可能还会 失去倒数第三层(n-2)f轨道的电子。例如价电子排布式为4f66s2的Sm变为 Sm3+时,先失去6s上的电子,再失去4f上的电子,Sm3+的价电子排布式为4f5。
素养目标
学习要点
1.通过认识原子结构及价电子排布与元素在周期
表中位置的关系,建立原子核外电子排布规律(结 一个图:鲍林近似能级图
构)与元素周期表中族、周期划分(位置)的周期 一个表:元素周期表
性变化规律(性质)的深层关联,培养宏观辨识与 两个划分:周期的划分、
微观探析的化学核心素养。
族的划分
2.通过根据价电子排布式推断元素在周期表中的 一个规律:元素周期律
位置,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
目录索引
知识点一 核外电子排布与周期的划分 知识点二 核外电子排布与族的划分 学以致用·随堂检测全达标
知识点一
知识点一 核外电子排布与周期的划分
基础落实•必备知识全过关
1.鲍林近
似能级图
与周期的
32
关系
321818882
(1) 能量相近 的原子轨道属于同一能级组。 (2)不同能级组之间的能量差 较大 ,同一能级组内能级之间的能量 差 较小 。
[对点训练1] 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( C ) A.第18列的价电子排布式一定为ns2np6 B.价电子排布式为ns2的元素一定在第2列 C.第8、9、10列元素中没有非金属元素 D.最外层电子排布式为ns1的元素一定在s区
深度思考 在元素周期表中,同属长周期的4、5、6周期所含的元素种类分别为18、 18、32,为什么?
提示 据鲍林近似能级图,第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n-1)d,共 有9个原子轨道,最多容纳18个电子,对应两个周期各有18种元素;而第6周 期含有的能级有6s、6p、5d、4f,共16个原子轨道,最多容纳32个电子,则第 6周期包含32种元素。
化学性质不活泼 (4)过渡元素的价电子较多且所在轨道的能量相差不大,因此过渡元素具有 多种价态,如锰元素的化合价为+2~+7。
名师点拨 族的划分依据主要取决于原子的价电子数目和价电子排布。一般来说,同 族元素原子的价电子数目相同。
归纳拓展 1.如果取消族序数,按由左至右的顺序将元素周期表标为18列,那么ⅠA、 ⅡA族分别为第1、2列,ⅢA~ⅦA族分别对应第13~17列,ⅠB、ⅡB族分别 对应第11、12列,ⅢB~ⅦB族分别对应第3~7列,Ⅷ族对应第8、9、10列,0族 对应第18列。 2.由元素的价电子排布式可知元素在周期表中的位置,如价电子排布式为 3s23p5的原子对应的元素为第3周期ⅦA族元素,即:周期序数=电子层数=最 高电子层序数,主族序数=价电子数。同样,由主族元素在元素周期表中的 位置可以推断其价电子排布式。