《2018-2019學年高中化學 專題2 原子結構與元素的性質 第二單元 第1課時 原子核外電子排布的周期性學案 蘇教版選修3.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中化學 專題2 原子結構與元素的性質 第二單元 第1課時 原子核外電子排布的周期性學案 蘇教版選修3.docx（11頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第1課時　原子核外電子排布的周期性 [學習目標定位]　1.熟知原子結構與元素周期表的關系，進一步熟悉元素周期表的結構。2.能夠從原子結構的角度認識元素周期表中區(qū)的劃分。 一　原子結構與元素周期表的關系 1．原子核外電子排布與周期的劃分 (1)填寫下表 周期 外圍電子排布 各周期增 加的軌道 類型 元素 種數 ⅠA族 0族 最外層最多 容納電子數 1 1s1 1s2 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 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 6 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 7 7s1 8 7s、5f、6d (未完) (未完) (2)觀察分析上表，討論原子核外電子排布與周期劃分的關系？ ①元素周期表的形成過程 隨著元素原子的核電荷數的遞增，每到出現堿金屬，就開始建立一個新的電子層，隨后最外層上的電子數逐漸增多，最后達到8個電子，出現稀有氣體；形成一個周期，循環(huán)往復形成周期表。 ②元素周期表形成的原因：元素原子核外電子排布的周期性變化。 ③元素周期表中周期所含元素種類的變化規(guī)律：由于隨著核電荷數的遞增，電子在軌道里的填充順序遵循構造原理；元素周期表的周期不是單調的；每一周期里元素的數目并不總是一樣多，而是隨周期序號的遞增逐漸增多，同時，金屬元素的數目也逐漸增多。可以把元素周期表的周期發(fā)展形象地比喻成螺殼上的螺旋。 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、外圍電子排布式填入表中。 族數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 外圍電子 排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 列數 1 2 13 14 15 16 17 價電 子數 1 2 3 4 5 6 7 (2)以第4周期副族元素為例，填寫下表 副族 元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn 族數 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB 外圍電 子排 布式 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d104s1 3d104s2 價電子 數目 3 4 5 6 7 (3)依據上述表格，討論族的劃分與原子核外電子排布的關系？ 族的劃分依據是原子的外圍電子排布 ①同主族元素原子的外圍電子排布完全相同，外圍電子全部排布在ns或nsnp軌道上。價電子數與族序數相同。 ②稀有氣體的外圍電子排布為1s2或ns2np6。 ③過渡元素(副族和Ⅷ族)同一縱行原子的外圍電子排布基本相同。外圍電子排布為(n－1)d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的外圍電子數與族序數相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族不相同。 [歸納總結] [活學活用] 1．某元素位于周期表中第4周期ⅤA族，則該元素的名稱和價電子排布式均正確的是(　　) A．砷，4s24p3B．溴，4s24p5 C．磷，4s24p3D．銻，5s25p3 答案　A 解析　由于該元素為主族元素，價電子數＝主族序數，故價電子數為5，排除B項。又因周期數＝電子層數，排除D。由元素在周期表中的位置可知：元素的價電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，為33號元素砷，故A項正確。 2．某元素的原子序數為29，試問： (1)此元素原子的電子總數是________個。 (2)它有________個電子層，有________個能級。 (3)它的外圍電子排布式是________________。 (4)它屬于第________周期第________族。 (5)它有________個未成對電子。 答案　(1)29　(2)4　7　(3)3d104s1　(4)4?、馚　(5)1 解析　解答該題需掌握原子核外電子排布與元素周期表的關系和原子核外電子排布的規(guī)律。根據核外電子排布原理，該元素的電子排布式應為1s22s22p63s23p63d104s1，共有29個電子，故為Cu元素。從核外電子排布式中可以得出n＝4，有四個電子層，所以為第4周期元素，外圍電子排布為3d104s1，所以在ⅠB族。外圍電子的軌道表示式為，所以有1個未成對電子。 二　元素周期表的分區(qū) 1．按電子排布式中最后填入電子的能級符號可將元素周期表分為s、p、d、f4個區(qū)，而ⅠB、ⅡB族這2個縱行的元素的核外電子因先填滿了(n－1)d能級而后再填充ns能級而得名ds區(qū)。5個區(qū)的位置關系如下圖所示。 2．各區(qū)元素的外圍電子排布特點 分區(qū) 元素分布 外圍電子排布式 元素性質特點 s區(qū) ⅠA族、 ⅡA族 ns1～2 除氫外都是活潑金屬元素 p區(qū) ⅢA族～ⅦA族、 0族 ns2np1～6 最外層電子參與反應 d區(qū) ⅢB族～ⅦB族、 Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2 d軌道不同程度地參與化學鍵的形成 ds區(qū) ⅠB族、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2 金屬元素 [歸納總結] 根據原子結構特征判斷元素在元素周期表中的位置： 電子排布式外圍電子排布式 [活學活用] 3．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，p區(qū)B．第3周期ⅤB族，ds區(qū) C．第4周期Ⅷ族，d區(qū)D．第4周期ⅤB族，f區(qū) 答案　C 解析?。?價離子的核外有23個電子，則原子核外有26個電子，26號元素是鐵，位于第4周期Ⅷ族，位于d區(qū)。 4．下列關于原子核外電子排布與元素在周期表中位置關系的表述中，正確的是(　　) A．基態(tài)原子的N層上只有一個電子的元素，一定是ⅠA族元素 B．原子的外圍電子排布為(n－1)d6～8ns2的元素一定是副族元素 C．基態(tài)原子的p軌道上半充滿的元素一定位于p區(qū) D．基態(tài)原子的外圍電子排布為(n－1)dxnsy的元素的族序數一定為x＋y 答案　C 解析　基態(tài)原子的N層上只有一個電子的元素，是ⅠA族元素，也可能為鉻元素或者銅元素，A錯誤；原子的外圍電子排布為(n－1)d6～8ns2的元素是Ⅷ族元素，不是副族元素，B錯誤；基態(tài)原子的p軌道上半充滿的元素的基態(tài)原子價電子排布式為ns2np3，則一定屬于p區(qū)元素，C正確；基態(tài)原子的外圍電子排布為(n－1)dxnsy的元素的族序數可能為x＋y(x＋y≤7)、可能為第Ⅷ族(10≥x＋y>7)、還可能為y(x＝10)，D錯誤。 核外電子排布與元素周期表的關系 當堂檢測 1．下列說法不正確的是(　　) A．元素原子的核外電子排布呈現周期性變化是形成元素周期表的根本原因 B．周期序號越大，該周期所含金屬元素越多 C．所有區(qū)的名稱均來自按構造原理最后填入電子的能級符號 D．周期表共18個縱列，可分為7個主族7個副族，1個Ⅷ族，1個0族 答案　C 解析　除ds區(qū)外，區(qū)的名稱均來自按構造原理最后填入電子的能級符號。 2．某元素的最外層電子數為2，價電子數為5，并且是同族中原子序數最小的元素，關于該元素的判斷錯誤的是(　　) A．電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2 B．該元素為V C．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為2，并且為同族元素中原子序數最小的，所以該元素為第2周期或第4周期元素。又因其價電子數≠最外層電子數，可推出該元素并不是第2周期元素，應為第4周期元素，外圍電子排布式為3d34s2，故為23號元素V，d區(qū)元素。 3．某元素基態(tài)原子的最外層電子排布式為ns2，該元素(　　) A．一定是ⅡA族元素 B．一定是金屬元素 C．不是ⅡA族元素就是副族元素 D．可能是金屬元素也可能是非金屬元素 答案　D 解析　由于最外層電子排布式為ns2，則該元素可能是He元素、第ⅡA族元素或是過渡金屬元素，所以綜合起來講，可能是金屬元素也可能是非金屬元素，答案選D。 4．有A、B、C、D四種元素。其中A為第4周期元素，與D可形成原子個數比為1∶1和1∶2的化合物，其焰色反應透過藍色鈷玻璃觀察呈紫色；B為第4周期d區(qū)元素，最高化合價為＋7；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價；D的外圍電子排布式為nsnnpn＋2。 (1)試寫出四種元素的元素符號：A______、B______、C______、D______。 (2)按原子半徑由大到小排列：________________________________________________。 答案　(1)K　Mn　Br　O (2)K>Mn>Br>O 解析　由B為第4周期d區(qū)元素，最高化合價為＋7可推出B是錳元素；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價，則C是溴元素；D的外圍電子排布式為nsnnpn＋2，D是氧元素；A與D可形成原子個數比為1∶1和1∶2的化合物，A是鉀元素。 40分鐘課時作業(yè) [基礎過關] 一、原子核外電子層結構 1．根據中學化學教材所附元素周期表判斷，下列敘述不正確的是(　　) A．K層電子為奇數的所有元素所在族的序數與該元素原子的K層電子數相等 B．L層電子為奇數的所有元素所在族的序數與該元素原子的L層電子數相等 C．L層電子為偶數的所有主族元素所在族的序數與該元素原子的L層電子數相等 D．M層電子為奇數的所有主族元素所在族的序數與該元素原子的M層電子數相等 答案　C 解析　本題考查的是原子核外電子的排布規(guī)律與族序數的關系。依據題意：“K層電子數為奇數”、“L層電子數為奇數”說明K、L層必然為最外層，所容納的電子數等于族序數?！癓層電子數為偶數”不能確定L層是否為最外層，所以也就不能確定族序數。則選項C不正確。M層電子為奇數的主族元素，M層一定是最外層，所在族的序數與該元素原子的M層電子數相等，D項對。 2．X、Y、Z三種元素的原子，其最外層電子排布分別為ns1、3s23p1和2s22p4，由這三種元素組成的化合物的化學式可能是(　　) A．XYZ2B．X2YZ3 C．X2YZ2D．XYZ3 答案　A 3．在原子的第n電子層中，當n為最外層時，最多容納電子數與(n－1)層相等，當n為次外層時，其最多容納的電子數比(n＋1)層最多容納電子數多10，則n層是(　　) A．N層B．M層C．L層D．K層 答案　B 解析　從題意可知：當n為最外層時其次外層電子數為8；當n為次外層時，其最多容納電子數為18個。則該電子層是M層。 二、元素周期表的結構與區(qū)的劃分 4．已知某元素的＋2價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p6，則該元素在周期表中的位置正確的是(　　) A．第3周期ⅣA族，p區(qū) B．第4周期ⅡB族，s區(qū) C．第4周期Ⅷ族，d區(qū) D．第4周期ⅡA族，s區(qū) 答案　D 解析　該元素為Ca，處于第4周期ⅡA族，s區(qū)。 5．下列說法正確的是(　　) A．第ⅣA族元素最不活潑 B．過渡元素就是副族元素 C．第ⅣA族元素即為第十四縱行 D．第ⅣA族元素所含元素種類最多 答案　C 6．元素周期表的第7周期稱為不完全周期，若將來發(fā)現的元素把第7周期全排滿，則下列推論錯誤的可能性最大的是(　　) A．該周期的元素都是放射性元素 B．該周期的元素，原子序數最大為118 C．該周期的ⅦA族元素是金屬元素 D．該周期的ⅢA族的元素的氫氧化物具有兩性 答案　D 解析　第ⅢA從上到下金屬性逐漸增強，其氫氧化物不可能具有兩性。 7．下列各表中的數字代表的是元素的原子序數。表中數字所對應的元素與它們在周期表中的位置相符的是(　　) 答案　D 解析　根據同主族原子序數差值判斷。 三、元素的“位—構—性”之間的關系 8．下表是元素周期表的一部分，有關說法正確的是(　　) ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 2 c d 3 a b e f A．e的氫化物比d的氫化物穩(wěn)定 B．a、b、e三種元素的原子半徑：e>b>a C．六種元素中，c元素單質的化學性質最活潑 D．c、e、f的最高價氧化物對應的水化物的酸性依次增強 答案　D 解析　a、b、c、d、e、f分別是鈉、鎂、碳、氧、硫、氯。同一主族，氫化物的穩(wěn)定性由上到下遞減，H2O(d)的穩(wěn)定性比H2S(e)強；同一周期原子半徑從左到右遞減，a、b、e三種元素的原子半徑a>b>e；六種元素中最活潑的金屬是Na(a)，最活潑的非金屬是氧(d)。則選項A、B、C均不正確。 9． 短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相對位置如右圖所示，其中T所處的周期序數與族序數相等。下列判斷不正確的是(　　) A．最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：R>Q B．最高價氧化物對應水化物的酸性：QQ>R D．含T的鹽溶液一定顯酸性 答案　D 解析　T應為Al、Q為Si、W為S、R為N，NH3的穩(wěn)定性大于H2S、H2SiO3酸性小于HClO4。AlCl3溶液顯酸性，而NaAlO2溶液顯堿性。 10． 右圖是元素周期表短周期的一部分，若A原子最外層的電子數比次外層的電子數少3，則下列說法中正確的是(　　) A．D與C不能形成化合物 B．D的最高正價與B的最高正價相等 C．A、B、C的最高價氧化物對應的水化物酸性強弱的關系是C>B>A D．原子半徑的大小順序是C>B>A>D 答案　C 解析　A為P、B為S、C為Cl、D為O。A項O和Cl可形成Cl2O7；原子半徑：P>S>Cl>O。 [能力提升] 11． X、Y、Z是第ⅠA～ⅦA族的三種非金屬元素，它們在元素周期表中的位置如右圖所示，試回答下列問題。 (1)X元素單質的化學式是________。 (2)Y元素的原子結構示意圖是____________，Y與Na所形成化合物的電子式為________________________________________________________________________。 (3)Z元素的名稱是________，從元素原子得失電子的角度看，Z元素具有________性；若從Z元素在元素周期表中所處位置看，它具有這種性質的原因是__________________________________________________________，其外圍電子排布式為______________。 答案　(1)F2 (2)　 (3)砷　兩　Z位于元素周期表中金屬元素與非金屬元素交界線附近　4s24p3 解析　在元素周期表中，非金屬元素位于元素周期表中右上方，三種元素均為非金屬元素，必位于第ⅤA、ⅥA、ⅦA三個主族，則可認定X必為氟元素，Y為硫元素，Z為砷元素。 12．假定元素周期表是有限的，根據已知的元素周期表的某些事實和理論可歸納出一些假說。 (1)已知元素周期表中的各周期可容納的元素種類如下： 周期 1 2 3 4 5 6 7 元素種類 2 8 8 18 18 32 32 人們預測元素周期表第8周期將來也會排滿，那么該周期排滿后的元素種類是________。 A．18B．32C．50D．無法判斷 (2)根據每個周期最后一種金屬元素出現的族序數，預測周期表中原子序數最大的金屬元素將在第________周期____族(注：把0族看作ⅧA族，下同)。周期表中元素在填滿第________周期后將結束。 (3)根據周期表中每個周期非金屬元素的種數(把稀有氣體元素看為非金屬元素)，預測周期表中應該有________種非金屬元素，還有________種未發(fā)現。未發(fā)現的非金屬元素處于第______周期______族。 答案　(1)C　(2)8?、鳤　8　(3)23　1　7?、鳤 解析　(1)由已知可歸納出周期為1、2、3、4、5、6、7，元素種數212、222、232、242，據此預測第8周期元素種數為252＝50(種)。 (2)觀察周期表可知：第6周期倒數第三種元素為金屬元素，第7周期倒數第二種元素為金屬元素，第8周期倒數第一種元素為金屬元素。 (3)前六周期非金屬元素種數分別為2、6、5、4、3、2種，則可類推第7、8周期非金屬元素種數分別為1種、0種。共計23種，第7周期未填滿，有1種非金屬元素未發(fā)現，將處在ⅧA族。 13．下表為元素周期表的一部分，其中的編號代表對應的元素。 請回答下列問題： (1)表中屬于d區(qū)的元素是________(填編號)。 (2)表中元素①的6個原子與元素③的6個原子形成的某種環(huán)狀物名稱為________。 (3)某元素的特征電子排布式為nsnnpn＋1，該元素原子的核外最外層電子數為________。 (4)某些不同族元素的性質也有一定的相似性，如上表中元素⑤與元素②的氫氧化物有相似的性質。請寫出元素②的氫氧化物與NaOH溶液反應的化學方程式______________________________________________。 答案　(1)⑨　(2)苯　(3)5 (4)Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O 解析　(1)⑨屬于d區(qū)元素。 (2)元素①是氫元素，元素③是碳元素，依題意，形成的環(huán)狀物是苯。 (3)從nsnnpn＋1可知，n＝2，該元素為N元素，最外層電子數為5。 (4)⑤是Al，②是Be，依對角線規(guī)則，兩元素性質相似，仿照Al(OH)3和堿反應的化學方程式寫出Be(OH)2與NaOH反應的化學方程式。 [拓展探究] 14．已知元素周期表中共有18縱行，如圖實線表示元素周期表的邊界。按電子排布，可把周期表里的元素劃分為幾個區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)等。除ds區(qū)外，其他區(qū)的名稱來自按構造原理最后填入的電子的能級符號。 (1)請在圖中用實線畫出s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)的邊界線，并分別用陰影和表示d區(qū)和ds區(qū)。 (2)有的同學受這種劃分的啟發(fā)，認為d區(qū)內6、7縱行的部分元素可以排在另一區(qū)，你認為應排在________區(qū)。 (3)請在元素周期表中用元素符號標出4s軌道半充滿的元素。 (4)請利用電子排布的相關知識解釋Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定的原因：_____________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)隨著科學技術的發(fā)展，不斷有新的元素被發(fā)現。若把第7周期排滿，則元素周期表共可以排布________種元素。 答案　(1)如圖 (2)ds　(3)見上圖 (4)Fe的外圍電子排布為3d64s2，Fe2＋為3d6，Fe3＋為3d5，依據“能量相同的軌道處于全空、全充滿和半充滿時能量最低”的原則，3d5處于半充滿狀態(tài)，結構更穩(wěn)定，故Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定　(5)118 解析　(1)正確理解題意，明確按構造原理分區(qū)的含義即可，注意把握關鍵信息“……最后填入的電子的能級符號”。 (2)ds區(qū)外圍電子排布為(n－1)d10ns1和(n－1)d10ns2，而d區(qū)內6縱行外圍電子排布為(n－1)d54s1,7縱行外圍電子排布為(n－1)d54s2，因此類比可以放在ds區(qū)。 (3)4s軌道半充滿，即為4s1，根據構造原理和能量最低原理、洪特規(guī)則，該元素原子的電子排布式可能為1s22s22p63s23p64s1(K)或1s22s22p63s23p63d54s1(Cr)或1s22s22p63s23p63d104s1(Cu)，分別標在元素周期表中相應位置即可。 (4)Fe外圍電子排布為3d64s2，Fe2＋為3d6，Fe3＋為3d5，Fe3＋為半充滿狀態(tài)較穩(wěn)定。 (5)根據0族元素原子序數知，第7周期排滿，其0族元素的原子序數應為2＋8＋8＋18＋18＋32＋32＝118。