新课标高中化学选修3第二节原子结构与元素周期表

第二节 原子结构与元素的性质第1课时 原子结构与元素周期表学业要求素养对接1.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。

2.能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。

模型认知：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。

微观探析：从微观角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。

[知 识 梳 理]一、元素周期表的结构 1.周期(横行)⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧短周期⎩⎨⎧第一周期：2种元素第二周期：8种元素第三周期：8种元素长周期⎩⎨⎧第四周期：18种元素第五周期：18种元素第六周期：32种元素第七周期：32种元素2.族(纵行)⎩⎨⎧主族；ⅠA 、ⅡA 、ⅢA 、ⅣA 、ⅤA 、ⅥA 、ⅦA 共七个主族副族：ⅠB 、ⅡB 、ⅢB 、ⅣB 、ⅤB 、ⅥB 、ⅦB 共七个副族第Ⅷ族：三个纵行（8、9、10），位于ⅦB 与ⅠB 之间0族：稀有气体元素3.元素的分区(1)按电子排布，把周期表里的元素划分成5个区，分别为s 、p 、d 、f 、ds 。

(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族及Ⅷ族(镧系、锕系除外)，ds区包括ⅠB、ⅡB族，f区包括镧系元素和锕系元素。

【自主思考】1.由碱金属元素在周期表中的位置和价电子排布式，可以看出碱金属元素所在的周期与电子层数有何关系？提示碱金属元素的周期数＝电子层数。

二、元素周期系1.碱金属元素基态原子的核外电子排布碱金属原子序数周期基态原子的电子排布式基态原子的电子排布图锂 3 二1s22s1或[He]2s1钠11 三1s22s22p63s1或[Ne]3s1钾19 四1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1铷37 五1s22s22p63s23p63d104s24p65s1或[Kr]5s1—铯55 六[Xe]6s1—2.元素周期系形成的原因元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。

随着元素原子的核电荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体；然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复——这就是元素周期系中的一个个周期。

三、元素周期表的分区1.按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f四个区，而ⅠB、ⅡB族的元素的核外电子因先填满(n－1)d能级而后再填充n s能级而得名ds区。

如下图：2.元素周期表中，非金属元素处于元素周期表的右上角位置，金属性强的元素处于元素周期表的左下方位置。

【自主思考】2.结合元素周期表，分析各族元素的族序数与价电子排布的关系。

提示主族元素的价电子排布为n s1～2或n s2n p1～5，族序数等于价电子数；零族元素的价电子排布为n s2n p6(He除外)；过渡元素ⅠB～ⅡB族元素的价电子排布为(n －1)d10n s1～2，族序数与最外层电子数相等，ⅢB～ⅦB族元素的价电子排布为(n－1)d1～5n s1～2，族序数等于价电子数。

[自我检测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。

(1)每一周期都是从活泼金属元素开始，以稀有气体元素结束。

()(2)元素周期表中，7个横行是7个周期，18个纵行就是18个族。

()(3)周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素。

()(4)s区元素都是金属元素，p区元素都是非金属元素。

()(5)最外层电子排布为n s1或n s2的元素一定是为金属元素。

()(6)元素原子的价电子不一定是最外层电子。

()(7)有同学总结出如下规律：当某元素的电子层数最外层电子数≥1时，该元素是金属元素。

()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√(7)×2.下列说法中正确的是()A.所有非金属元素都分布在p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个纵行的元素都是金属元素D.同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化解析非金属元素中氢在s区，其余非金属元素均分布在p区，A项错误；最外层电子数为2的元素可能在s区(如Mg)、p区(如He)或d区(如Ti、Fe)等，B项错误；同主族元素从上到下，金属性增强，非金属性减弱，属性质递变而不是周期性变化，D项错误。

答案 C3.最活泼的金属元素、最活泼的非金属元素、常温下呈液态的金属(价电子排布为5d106s2)元素分别位于下面元素周期表中的()A.s区、p区、ds区B.s区、p区、d区C.f区、p区、ds区D.s区、f区和ds区解析最活泼的金属元素在ⅠA族，s区；最活泼的非金属元素(是氟)在ⅦA族，p 区；汞的价电子排布为5d106s2，在ⅡB族，ds区。

答案 A学习任务一原子结构与元素周期表的关系【合作交流】原子结构早在初中就以微观形式出现过，但受到学生当时知识能力的限制，并没能对原子结构有深层次的理解。

在高中化学教材中，通过原子结构与元素周期表性质的介绍，进一步阐明了其规律性。

1.主族元素从左到右外围电子排布有何特点？提示主族元素从左到右外围电子排布从n s1～n s2n p5。

2.外围电子排布为5s25p1的元素，在元素周期表中处于什么位置？据此分析元素的外围电子排布与周期表位置有何关系？提示该元素位于第五周期第ⅢA族。

元素能级中最高能层序数＝周期序数，主族元素原子的外围电子数＝该元素在周期表中的主族序数。

3.某元素位于周期表中第四周期ⅤA族，你能否据此书写出该元素的价电子排布式、电子排布式？提示元素的价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。

【点拨提升】核外电子排布与族的关系(1)主族元素的价电子排布①主族元素的族序数＝价电子总数＝最高正价(O、F除外)。

②同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在n s或n s n p轨道上。

(2)稀有气体的价电子排布为1s2或n s2n p6。

(3)过渡元素(副族和Ⅷ族)(第四周期为例)的价电子排布①ⅢB→ⅦB族：族序数＝价电子数＝原子最外层n s电子数＋次外层(n－1)d电子数＝最高正价。

②Ⅷ族：原子最外层n s电子数＋次外层(n－1)d电子数之和分别为8、9、10。

③ⅠB和ⅡB的族序数＝原子最外层电子数。

(4)0族最外层电子排布为1s2或n s2n p6。

【例1】某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族，则该元素的名称和该元素原子价电子排布式均正确的是()A.砷，4s24p3B.溴，4s24p5C.磷，4s24p3D.锑，5s25p3解析由于该元素为主族元素，价电子数＝主族序数，故价电子数为5，排除B 项；又因周期数＝电子层数，排除D；由元素在周期表中的位置可知：元素原子的价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，该元素为33号元素砷，故A项正确。

答案 A原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。

(1)原子核外电子层数决定所在周期数；周期数＝最大能层数(钯除外，46Pd：[Kr]4d10，最大能层数是4，但是在第五周期)。

(2)外围电子总数决定排在哪一族。

如：29Cu：3d104s1，10＋1＝11尾数是1且有d 轨道，所以是Ⅰ B族。

(3)每周期起始元素和结束元素的价电子排布为n s1和n s2n p6(第一周期为1s2)。

【变式训练】1.原子的价电子排布式为3d104s1的元素在周期表中位于()A.第五周期第ⅠB族B.第五周期第ⅡB族C.第四周期第ⅦB族D.第四周期第ⅠB族解析该元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，即该原子含有4个能层，位于第四周期，其价电子排布式为3d104s1，属于第ⅠB族元素，所以该元素位于第四周期第ⅠB族，故选D。

答案 D2.已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中属于()A.第ⅤB族B.第ⅡB族C.第Ⅷ族D.第ⅡA族解析根据核外电子排布规律，可知该元素的原子最外层只有2个电子，而且应该排布在第四电子层上，该元素在周期表中的位置应该是第四周期第ⅡA族。

答案 D3.某元素原子最外层只有1个电子，最高电子层n＝4。

问：(1)符合上述条件的元素，可以有________种；原子序数分别为________。

(2)写出相应元素原子的简化电子排布式，并指出在周期表中的位置。

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解析(1)题给元素原子最高电子层n＝4，最外层只有一个电子，则该电子在4s 轨道上，所以最外层电子排布为4s1。

次外层：当最外层已经填入电子时，次外层的3s和3p应已充满；而3d轨道的电子数可为0、5、10。

这三种情况的原子序数分别为19、24和29，即K、Cr和Cu三种元素。

答案(1)319、24、29(2)K：[Ar]4s1，第四周期第ⅠA族；Cr：[Ar]3d54s1，第四周期第ⅥB族；Cu：[Ar]3d104s1，第四周期第ⅠB族学习任务二原子结构与元素周期表的分区【合作交流】1.元素周期表划分区的依据是什么？提示依据是原子的价层电子排布。

2.区的名称与电子的能级符号之间有什么关系？提示区的名称来自于按构造原理最终填入电子的能级的符号(除ds区外)。

3.Fe元素处于周期表中的哪个区？Fe2＋、Fe3＋的电子排布式怎样书写？两种离子更稳定的是谁？为什么？提示Fe位于d区，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“半充满”，其稳定性强于Fe2＋。

4.某元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，据此判断该元素位于周期表中的哪一区？是何种元素？提示该元素为Zn，位于ds区。

【点拨提升】元素的金属性与非金属性之间并没有严格的界限。

“硼—砹”分界线附近的元素通常既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。

【例2】已知几种元素原子的核外原子结构或核外电子排布或价电子排布情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。

元素元素符号原子序数区周期族A 1s22s22p63s1BC 3d104s1D [Ne]3s23p4E解析由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x＝26，B为26号元素Fe；由价电子排布式判断C为29号元素Cu；由电子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的电子排布图判断E为17号元素Cl。