2019-2020学年高中化学 第一章 原子结构与性质 第二节 第1课时 原子结构与元素周期表课件

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课程目标素养目标1.进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素性质等之间的关系。2．知道外围电子排布和价电子层的含义。3．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。4．能列举元素，周期律(表)的应用。1.宏观辨识与微观探析：通过利用原子结构的相关知识对元素周期表结构的学习，使学生领悟事物是普遍联系的和量变引起质变的辩证法思想。2．证据推理与模型认知：通过原子结构和元素在周期表中的位置进行分析推理其他元素的性质，培养学生发散思维的能力。01基础自主落实02要点系统认知03检测课堂达标04演练效果检测一、元素周期系1．碱金属和稀有气体元素原子的外围电子排布周期碱金属价电子排布稀有气体价电子排布二锂氖三钠氩3s23p6四钾氪五铷氙六铯氡2s12s22p63s14s14s24p65s15s25p66s16s26p62.元素周期系的形成(1)周期系的形成随着元素原子的核电荷数的递增，每到出现，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，最后达到个电子，出现，形成一个周期，循环往复形成周期系。碱金属8稀有气体(2)原因的周期性变化。原子核外电子排布[微思考]每一周期的元素，按原子序数递增的顺序，最外层电子数都是从1逐渐增加到8吗？[提示]不都是，第一周期只有K层，当K层为最外层时，最多只能容纳2个电子。二、元素周期表1．按电子排布式中最后填入电子的可将元素周期表分为s、p、d、f4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了能级而后再填充能级而得名ds区。5个区的位置关系如下图所示。能级符号(n－1)dns2．各区元素的价电子排布特点分区元素分布外围电子排布式元素性质特点s区ⅠA族、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素p区ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6最外层电子参与反应d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(n－1)(n－1)d1～9ns1～2d轨道不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素[微思考]按电子排布，可把周期表里的元素划分成哪几个区？哪些区全是金属元素？s区唯一的一种非金属元素是什么？[提示]可划分为s区、p区、d区、ds区、f区；d区、ds区、f区是全是金属元素；s区唯一的一种非金属元素是氢。■多维思考·自主预习1．从原子结构看，元素周期表中同一横行的短周期元素，具有相同的()A．核电荷数B．能层数C．最外层电子数D．能级数答案：B2．指出下列元素位于周期表中第几周期第几族，位于周期表中哪一个分区。(1)1s22s22p63s23p4第______周期、第______族、______。(2)价电子排布5s25p2第______周期、第______族、______。(3)价电子排布3d34s2第______周期、第______族、______。答案：(1)三ⅥAp区(2)五ⅣAp区(3)四ⅤBd区要点一核外电子排布与元素周期表1．周期、能级组和元素数目的对应关系周期对应能级组对应能级组电子最大容量周期中所含元素的数目11s2222s、2p8833s、3p8844s、3d、4p181855s、4d、5p181866s、4f、5d、6p323277s、5f、6d、7p32322.最外层电子排布与元素周期表的关系(1)原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数。(2)主族元素原子的最外层电子数＝该元素在周期表中的主族序数。同主族元素原子的价电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高正价(O、F除外)。(3)稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。(4)过渡元素(除镧系、锕系外)。族序数ⅢBⅣB……ⅦB价电子排布(n－1)d1ns2(n－1)d2ns2……(n－1)d5ns2族序数ⅧⅠBⅡB价电子排布(n－1)d6～9ns1～2，其中Pd为4d10(n－1)d10ns1(n－1)d10ns2[典例1]已知M2＋的3d轨道中有6个电子。试判断：(1)M原子的电子排布式为________。(2)M原子的最外层电子数为________。(3)M元素在周期表中的位置为________。[解析]因3d轨道未满，4d轨道肯定无电子，故M应在过渡元素区，M一定为第四周期元素。该元素失电子时应先失去4s电子再失3d电子，故4s轨道应有2个电子。综上可推知M的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，应在第四周期第Ⅷ族，最外层有2个电子。[答案](1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(2)2(3)第四周期第Ⅷ族[拓展探究](1)写出M原子的价电子排布图和M3＋的电子排布式。(2)M元素在元素周期表中位于什么区？提示：(1)M原子的价电子排布图为，M3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(2)d区。由于M原子的最后一个电子填充在d能级上，因此位于元素周期表中的d区。XYZ[题组训练]1．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是()A．Y元素原子的外围电子排布式为4s24p4B．Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族C．X元素所在周期中所含非金属元素最多D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3解析：先确定Y元素原子的价电子层结构，再依据周期表推出X、Z元素并作答。因为Y元素原子的外围电子排布中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布式为3s23p4，故A项错误，B项正确；Y为硫元素，X为氟元素，第二周期所含非金属元素最多，故C项正确；Z为砷元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，故D项正确。答案：A2．某元素的原子序数为29，则：(1)此元素原子的电子总数是________。(2)它有________个电子层，有________个能级。(3)它的外围电子构型是________。(4)它属于第________周期，________族。(5)它有________个未成对电子。解析：依据构造原理，可写出29号元素原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1。所以它有4个电子层、7个能级；该元素属于副族，外围电子构型为3d104s1，位于第四周期第ⅠB族。答案：(1)29(2)47(3)3d104s1(4)四ⅠB(5)1练后反思：对价电子的错误认识1价电子不一定是最外层电子，只有主族元素的价电子才是最外层电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。2元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数，这只对主族元素成立，部分过渡元素是不成立的。3同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。要点二元素周期表的分区1．各区元素化学性质及原子价电子排布特点包括的元素价电子排布化学性质s区ⅠA、ⅡA族ns1～2(最后的电子填在ns上)除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属)p区ⅢA～ⅦA、0族ns2np1～6(除氦外，最后的电子填在np上)最外层电子参与反应，随着最外层电子数目的增加，非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱(0族除外)包括的元素价电子排布化学性质d区ⅢB～ⅦB(镧系、锕系除外)、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2[最后的电子填在(n－1)d上]均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子，因此d轨道上的电子可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB、ⅡB族(n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满]均为过渡金属，d轨道已充满电子，因此d轨道上的电子一般不再参与化学键的形成f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素的化学性质非常相近；锕系元素的化学性质也非常相近2.元素周期表中族和分区的关系(1)主族：s区和p区。(ns＋np)的电子数＝族序数。(2)0族：p区。(ns＋np)的电子数＝8(或2)。(3)副族：d区＋ds区＋f区。①d区中[(n－1)d＋ns]的电子数＝族序数(第Ⅷ族部分元素除外)。②当8≤[(n－1)d＋ns]的电子数≤10时，则为第Ⅷ族元素。③ds区中(n－1)d全充满，ns的电子数＝族序数。[典例2]在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的能级符号作为该区的符号，如图所示。(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为________。(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为________________，其中较稳定的是_____________________________________。(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子排布式为________。(4)在p区中，第二周期ⅤA族元素原子的价电子排布图为_____________。(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。[解析](1)s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。(2)d区为ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的为Fe，常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d轨道“半满”，其稳定性大于Fe2＋。(3)ds区符合条件的为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。(4)该题中符合题意的为N，其价电子排布图为。(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。[答案](1)球形(2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6、Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5Fe3＋(3)3d104s2(4)(5)f[题组训练]1．下列说法正确的是()A．s区都是金属元素B．s区都是主族元素C．稀有气体在ds区D．所有非金属元素都在p区解析：s区包括ⅠA族和ⅡA族，ⅠA族中含有氢元素，A项错误，B项正确；稀有气体属于p区元素，C项错误；氢元素在s区，故D项错误。答案：B2．写出下列价电子层所对应的元素在周期表中的位置和所属的区，并指明属于金属还是非金属。序号①4s24p5②4d105s2③5s1④3d74s2在周期表中的位置所属的区金属还是非金属答案：序号①4s24p5②4d105s2③5s1④3d74s2在周期表第四周期第五周期第五周期第四周期中的位置第ⅦA族第ⅡB族第ⅠA族第Ⅷ族所属的区pdssd金属还是非金属非金属金属金属金属[系统归纳][课堂达标]1．下列说法不正确的是()A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期系的根本原因B．周期序号越大，该周期所含金属元素越多C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号D．周期表共18个纵列，可分为7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个0族解析：C中除ds区外，区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号。答案：C2．下列说法中正确的是()A．所有金属元素都分布在d区和ds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ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素D．s区均为金属元素解析：D项s区除H、He外均为金属元素；B项如Zn最外层电子数虽为2却不是s区元素。C项周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素。答案：C3．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是()A．电