2019-2020同步鲁科版化学选修三新突破讲义：第1章+第2节+第2课时核外电子排布、元素周期表

第 2 课时核外电子排布、元素周期表与原
子半径
目标与修养：1.认识核外电子的排布规律与元素周期表中周期、族区分的关系，并能解说它们之间的变化规律。

(科学研究)2.认识原子半径的详细意义及其测定方
法，并能够解说原子半径的周期性变化规律。

(微观探析 )3.认识元素周期表的应用
价值。

(创新意识 )
一、核外电子排布与元素周期表
1．核外电子排布与周期的区分
(1)周期与能级组、原子轨道的对应关系
(2)原子核外电子排布与元素周期表中周期区分的实质联系
分别对应
七个能级组――――――――→ 7个周期
等于
能级组最多容纳电子数――→ 本周期所包含元素的种数
(3)周期数与电子层数的关系
周期数＝最外层电子所在轨道的主量子数。

2．核外电子排布与族的区分
(1)区分依照
取决于原子的价电子数量和价电子排布。

(2)特色
一般来说，同族元素的价电子数量和价电子排布同样。

(3)规律
③罕有气体→价电子排布：ns2np6(He 除外 )。

二、核外电子排布与原子半径
1．原子半径
因为原子其实不是一个拥有明确“界限”的实体，人们便假设原子是一个球体，并采纳统计的方法来测定它的半径。

2．原子半径的周期性变化
一般来说，同周期中，除罕有气体元素外，跟着原子序数的增大，元素的原
子半径自左到右渐渐减小，原由是增添的电子产生的电子间的排挤作用小于核电
荷增添致使的查对外层电子的吸引作用。

同主族元素，跟着原子序数的渐渐增大，原子半径自上而下渐渐增大，因为
电子层数的挨次增添，使核电荷增添对电子的吸引作用途于次要地位，电子间的
排挤作用占了主要地位。

从总的变化趋向来看，同一周期的过渡元素，自左到右原子半径的减小幅度
愈来愈小，因为增添的电子都散布在(n－ 1)d 的轨道上，它对外层电子的排挤作用与核电荷增添带来的查对电子的吸引作用大概相当，使有效核电荷的变化幅度不
大。

判断正误 (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)周期序数＝电子层数＝对应能级组数。

(√)
(2)同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差较大。

(√)
(3)主族元素的价电子数所有排布在最外层的ns 轨道上。

(× )
(4)主族序数＝该元素原子价电子数。

(√ )
(5)同一副族不一样元素原子价电子排布完整同样。

(×)
核外电子排布与元素周期表
1.核外电子排布与周期的区分
(1)每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系
周期价电子排布
元素
最外层最多对应能级组
ⅠA 族0 族种数
容纳电子数
1 1s1 1s
2 2 1s 2
2 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8
3 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8
4 4s1 4s24p6 8 4s、 3d、 4p 18
5 5s1 5s25p
6 8 5s、 4d、 5p 18
6
1 2 6
8 6s、4f、5d、 6p 32 6s 6s 6p
7 7s1 －8 7s、 5f、 6d(未完 ) 26(未完 )
(2)核外电子排布与周期区分的关系
①将能量邻近的能级分为一组，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。

②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。

2．核外电子排布与族的区分
(1)价电子排布与族序数之间的关系
价电子排布与族序数之间的关系能够依照以下方法进行判断：按电子填补顺序，由最后一个电子所进入轨道的状况确立，一般来说详细状况以下：
①进入 ns(ns1～2, 1s 除外 )为Ⅰ A 族、Ⅱ A 族。

1～5为Ⅲ A族～Ⅶ A族
②进入np
6为0族元素
③进入 (n－1)d
a.n－1 d1～5为Ⅲ B族～Ⅶ B族?
族数＝ [ n－ 1 d＋ ns]电子数
b.n－1 d6～8 Pd、Pt除外为Ⅷ族
c.n－1 d10为Ⅰ B族、Ⅱ B族?族数＝ ns的电子数
——镧系元素
④进入 (n－2)fⅢB族
——锕系元素
(2)相关规律
由上可知：①主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；②副族
元素中Ⅲ B～Ⅶ B 族元素价电子数为其族序数；③罕有气体独自列为0 族。

元素的地点与原子构造的关系
(1)周期序数由该元素原子中电子的最大主量子数(n)决定；
(2)族序数由该元素原子的价电子数决定。

【典例 1】 (1)砷原子的最外层电子排布式是 4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第 ________周期 ________族；最高价氧化物的化学式为 __________，砷酸
钠的化学式是 ________。

(2)已知以下元素在周期表中的地点，写出它们价电子排布式和元素符号：
①第 4 周期Ⅳ B 族 ________________、 ________________；
②第 5 周期Ⅶ A 族 ________________、 ________________。

[分析 ] (1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有 4 个电子层，价电子数为 5，由电子层数＝周期序数可知，砷元素在第 4 周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA 族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为 Na3AsO4。

(2)依据元素在周期表中的地点与核外电子排布的关系剖析。

[答案 ] (1)4ⅤA As2O5Na3AsO4(2)①3d24s2Ti② 5s25p5I
1由元素价电子排布式可推知其在周期表中的地点及化合价。

即：
①周期序数＝电子层数；
②主族序数＝价电子数最外层电子数＝最高化合价；③
主族序数－ 8＝最低化合价。

2由元素在周期表中的地点可推知其价电子排布式。

1．拥有以下构造的原子，必定属于主族元素的是()
A．最外层有 2 个电子的原子
B．最外层电子排布为ns2的原子
C．最外层有 3 个未成对电子的原子
D．次外层无未成对电子的原子
C[在元素周期表中，凡 s 区、 d 区、ds 区的元素，它们的最外层电子数均
不超出 2 个，只有 p 区的最外层电子数可为 3～8 个，则最外层有 2 个电子的原子
不必定是主族元素，故 A 项错误；最外层电子排布为ns2的原子除Ⅱ A 族外，还有
罕有气体元素氦和很多过渡元素，故 B 项错误；最外层有 3 个未成对的原子，其最外层有 5 个电子 (ns2np3)，必定是主族元素，故 C 项正确；次外层无未成对电子
的原子包含所有主族元素、0 族元素及ⅠB、Ⅱ B 族元素，故 D 项错误。

]
原子最外层有 1 个未成对电子的元素包含第Ⅰ A、ⅢA、ⅦA 族和Ⅰ B 族元素，原子最外层有 2 个未成对电子的元素包含Ⅳ A 族和Ⅵ A 族，原子最外层有 3 个未成对电子的元素在Ⅴ A 族，原子最外层没有未成对电子的元素包含Ⅱ A 族、0 族和ⅡB 族；Ⅲ B～Ⅷ族元素的原子，次外层都有未成对电子。

2．价电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的地点是()
A．第 4 周期第Ⅴ A 族B．第 5 周期第Ⅲ A 族
C．第 5 周期第Ⅰ A 族D．第 4 周期第Ⅲ A 族
B[n＝5，故应位于第 5 周期；价电子中有 p 电子，该元素属于主族元素；价电子数是 3，属于第ⅢA 族。

]
微粒半径大小规律
影响微粒半径的要素主假如核电荷数和电子层数。

一般来说，同周期中，核电
荷数越大，半径越小；同主族中，电子层数越多，半径越大。

主要有以下规律：
微粒特色比较方法
同周期元素核电荷数越大，半径越小
原
同主族元素核电荷数越大，半径越大
子
多半原子一般电子层数越多，半径越大
拥有同样
核电荷数越大，半径越小电子层构造
离
电子数和
子经过电子数或核电荷数同样的微核电荷数
粒做参照物
均不一样
同种元素的
价态越高，半径越小原子和离子
实例
r(Na)>r(Mg)> r(Al)
r(F)<r(Cl)< r(Br)
r(S)>r(C)
r(Na＋ )>r(Mg2＋ )>r(Al3＋) r(Al 3＋ )<r(O2－)<r(S2－ )
r(Fe)>r(Fe2＋ )>
r(Fe3＋ )、
r(H －)>r(H)> r(H ＋)
微点拨：可用“ 三看” 法迅速判断简单微粒半径大小“一看”电子层数：最外层电子数同样时，电子层数越多，半径越大。

“ 二看” 核电荷数：当电子层构造同样时，核电荷数越大，半径越小。

“ 三看” 核外电子数：当电子层数和核电荷数均同样时，核外电子数越多，
半径越大。

【典例 2】以下微粒半径大小比较正确的选项是()
A． Na＋＜ Mg 2＋＜ Al3＋＜O2－
B． S2－＞ Cl－＞ Na＋＞ Al3＋
C． Na＜ Mg＜ Al＜Si
D． Cs＜Rb＜K ＜ Na
B[A 中四种离子核外电子排布同样，核电荷数越大，半径越小； B 中 S2－与Cl－，Na＋与 Al 3＋的核外电子排布分别同样，S2－和 Cl－比 Na＋和 Al3＋多一个电子层，微粒半径大； C 中微粒电子层数同样，核电荷数越大，半径越小，应为 Na＞Mg ＞Al＞ Si；D 中微粒为同一主族，电子层数越多，原子半径越大，应为 Cs＞ Rb ＞K ＞Na。

]
原子半径的大小可依照元素周期表同主族、同周期递变规律进行比较；对核
外电子层构造同样的单核粒子或质子数同样的不一样单核粒子的半径大小的比
较，应从原子查对其最外层上电子的吸引力大小下手，从而比较其半径大小关
系。

3．以下对于微粒半径的说法正确的选项是()
A．电子层数少的元素的原子半径必定小于电子层数多的元素的原子半径
B．核外电子层构造同样的单核粒子，半径同样
C．质子数同样的不一样单核粒子，电子数越多半径越
大D．原子序数越大，原子半径越大
C[因为同周期主族元素原子半径渐渐减小，故ⅦA 族的原子半径不必定比上一周期ⅠA 族元素原子半径大，如 r(Li)> r(S)>r(Cl) 。

对于核外电子层构造同样的单核离子和原子，半径是不一样的。

质子数同样的不一样单核粒子，阴离子半径 >原子半径 >阳离子半径。

原子序数增大，原子半径不是向来增大，而是呈周期性变化。

] 4．拥有以下电子排布式的原子中，半径最大的是()
-7-/10
C． 1s22s2 2p2D． 1s22s22p63s23p4
A[A、B、 C、 D 中的元素分别为 Al 、N、C、 S；故半径最大的为 Al，答案为 A。

]
5． (2019 ·全国Ⅱ卷) 比较离子半径： F－ ________O2－ (填“大于”“等于”或“小于” )。

[答案 ]小于
1．以下微粒半径挨次增大的是()
A．同一主族元素跟着原子序数的递加
B．同一周期的元素跟着原子序数的递加
C． Na＋、 Mg 2＋、 Al3＋、F－
D． P、 S、 S2－、Cl－
A[依照比较微粒半径大小的规律进行剖析，同一主族，跟着原子序数的递加，原子的电子层数挨次增添，原子半径挨次增大，A 项正确；一般来说，同一周期，跟着原子序数的递加，原子半径渐渐减小，B 项错误； C 项中各微粒的电子层构造同样，核电荷数越大，半径越小，故半径 F－最大，Al 3＋最小， C 项错误；D项中的微粒半径 P＞ S， S2－＞Cl－， D 项错误。

]
2．已知 1～18 号元素的离子a W 3＋、b X ＋、c Y 2－、d Z－都拥有同样的电子层结构，以下关系正确的选项是 ()
A．质子数： c>d
B．离子的复原性： Y 2－ <Z－
C．氢化物的稳固性： H 2Y>HZ
D．原子半径： X>W
D[因四种离子的电子层构造同样，因此质子数 a、b、c、d 的大小关系应为a>b>d>c，因此氢化物稳固性应为HZ>H 2Y ，离子的复原性 Y 2－ >Z －。

]
3．以下各组中的X 和 Y 两种原子，在周期表中必定位于同一族的是()
A． X 原子和 Y 原子最外层都只有一个电子
B． X 原子的核外电子排布为 1s2，Y 原子的核外电子排布为 1s22s2
C． X 原子的 2p 能级上有三个电子， Y 原子的 3p 能级上有三个电子
D． X 原子核外 M 层上仅有两个电子， Y 原子核外 N 层上也仅有两个电子
C[最外层只有一个电子的不必定在同一族，如金属钠和金属铜的最外层都是一个电子，可是钠属于第Ⅰ A 族，而铜属于第ⅠB 族，A 选项错误； B 选项中 X
原子是 He，属 0 族元素，Y 原子是 Be，属于第Ⅱ A 族，B 选项错误； D 选项中 X 原子核外 M 层上仅有两个电子， X 是镁原子，属于第Ⅱ A 族， N 层上也仅有两个电子的原子除了钙原子，还有锌、铁等原子，D 选项错误。

]
4．几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表。

剖析判断以下说法正确
的是 ( )
元素代号 A B D E G H I J
化合价－1 － 2 ＋4、－
－1
＋ 5、
＋3 ＋2 ＋1
4 －3
原子半径
/nm
A.A的单质能将 E 单质从 HE 3的溶液中置换出来
B． A、 H、 J 的离子半径由大到小次序是A>J>H
C． G 元素的单质不存在同素异形体
D． I 在 DB2中焚烧生成两种化合物
B[依据元素的化合价，联合其原子半径的大小，可推出 A 是氟、B 是氧、D 是碳、E 是氯、G 是磷、H 是铝、I 是镁、J 是钠。

剖析可知，A 的单质与水强烈反响，不可以将 E 的单质 (Cl 2)单质从 HE 3(AlCl 3)的溶液中置换出来； G 的单质 (磷)
存在同素异形体 (白磷、红磷 )； I( 镁)在 DB2(CO 2)中焚烧生成一种化合物和一种单质。

则选项 A、C、D 均不正确。

]
5．已知 X 、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和为 42。

X 元素原子的 4p 轨道上有 3
2019-2020 同步鲁科版化学选修三新打破讲义：第 1 章 +第 2 节 +第 2 课时 核外电子排布、元
素周期表和原子半径及答案
形成化合物 X 2Y 3， Z 元素能够形成－ 1 价离子。

请回答以下问题：
(1)X 元素原子基态时的电子排布式为 ______________________， 该元素的符号是 ________。

(2)Y 元素原子的价电子的轨道表示式为 _____________________， 该元素的名称是
________。

(3) 已知化合物 2 3 在稀硫酸溶液中可被金属锌复原为气态的 XZ 3，产物还有
X Y
ZnSO 4和 H 2 O ，该反响的化学方程式是 。

_________________ [分析 ] (1)X 元素原子的 4p 轨道上有 3 个未成对电子 ，则 X 是第 4 周期第 ⅤA 族元素，即 X 为 As ，其电子排布式为 1s 22s 22p 63s 2 3p 63d 104s 24p 3。

(2)Y 元素原子的最外层 2p 轨道上有 2 个未成对电子 ，且 As 跟 Y 可形成化合 物 2 3，可推知 Y 为 O ；又因为 X 、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和等于 42， As Y 可获得 Z 为H 。

(3)X 2Y 3 为 As 2O 3，XZ 3 为 AsH 3，则 As 2O 3 与稀硫酸和 Zn 反响的化学方程式 为 As 2O 3＋6Zn ＋ 6H 2SO 4===2AsH 3↑＋6ZnSO 4＋3H 2O 。

[ 答 案 ] (1)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 3( 或 [Ar]3d 104s 24p 3) As
(2) 氧 (3)As 2O 3＋6Zn ＋ 6H 2SO 4===2AsH 3↑＋ 6ZnSO 4＋3H 2O
-10-/10。