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

第1課時　原子核外電子排布的周期性 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.熟知原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系，進(jìn)一步熟悉元素周期表的結(jié)構(gòu)。2.能夠從原子結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識元素周期表中區(qū)的劃分。 一　原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)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(shù) ⅠA族 0族 最外層最多 容納電子數(shù) 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(guān)系？ ①元素周期表的形成過程 隨著元素原子的核電荷數(shù)的遞增，每到出現(xiàn)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(shù)逐漸增多，最后達(dá)到8個電子，出現(xiàn)稀有氣體；形成一個周期，循環(huán)往復(fù)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(shù)的遞增，電子在軌道里的填充順序遵循構(gòu)造原理；元素周期表的周期不是單調(diào)的；每一周期里元素的數(shù)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(shù)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(shù)、外圍電子排布式填入表中。 族數(shù) ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 外圍電子 排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 列數(shù) 1 2 13 14 15 16 17 價電 子數(shù) 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(shù) 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(shù)目 3 4 5 6 7 (3)依據(jù)上述表格，討論族的劃分與原子核外電子排布的關(guān)系？ 族的劃分依據(jù)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(shù)與族序數(shù)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(shù)與族序數(shù)相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族不相同。 [歸納總結(jié)] [活學(xué)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(shù)＝主族序數(shù)，故價電子數(shù)為5，排除B項。又因周期數(shù)＝電子層數(shù)，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(shù)為29，試問： (1)此元素原子的電子總數(shù)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(guān)系和原子核外電子排布的規(guī)律。根據(jù)核外電子排布原理，該元素的電子排布式應(yīng)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(guān)系如下圖所示。 2．各區(qū)元素的外圍電子排布特點(diǎn) 分區(qū) 元素分布 外圍電子排布式 元素性質(zhì)特點(diǎn) 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(yīng) 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(xué)鍵的形成 ds區(qū) ⅠB族、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2 金屬元素 [歸納總結(jié)] 根據(jù)原子結(jié)構(gòu)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(xué)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　＋3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(guān)于原子核外電子排布與元素在周期表中位置關(guān)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(shù)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(shù)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(guān)系 當(dāng)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(xiàn)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(gòu)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(gòu)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(shù)為2，價電子數(shù)為5，并且是同族中原子序數(shù)最小的元素，關(guān)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(shù)為2，并且為同族元素中原子序數(shù)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(shù)≠最外層電子數(shù)，可推出該元素并不是第2周期元素，應(yīng)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(shù)比為1∶1和1∶2的化合物，其焰色反應(yīng)透過藍(lán)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(shù)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(chǔ)過關(guān)] 一、原子核外電子層結(jié)構(gòu) 1．根據(jù)中學(xué)化學(xué)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(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素原子的K層電子數(shù)相等 B．L層電子為奇數(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素原子的L層電子數(shù)相等 C．L層電子為偶數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的L層電子數(shù)相等 D．M層電子為奇數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的M層電子數(shù)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(shù)的關(guān)系。依據(jù)題意：“K層電子數(shù)為奇數(shù)”、“L層電子數(shù)為奇數(shù)”說明K、L層必然為最外層，所容納的電子數(shù)等于族序數(shù)?！癓層電子數(shù)為偶數(shù)”不能確定L層是否為最外層，所以也就不能確定族序數(shù)。則選項C不正確。M層電子為奇數(shù)的主族元素，M層一定是最外層，所在族的序數(shù)與該元素原子的M層電子數(shù)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(xué)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(dāng)n為最外層時，最多容納電子數(shù)與(n－1)層相等，當(dāng)n為次外層時，其最多容納的電子數(shù)比(n＋1)層最多容納電子數(shù)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(dāng)n為最外層時其次外層電子數(shù)為8；當(dāng)n為次外層時，其最多容納電子數(shù)為18個。則該電子層是M層。 二、元素周期表的結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(shù)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(qiáng)，其氫氧化物不可能具有兩性。 7．下列各表中的數(shù)字代表的是元素的原子序數(shù)。表中數(shù)字所對應(yīng)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(jù)同主族原子序數(shù)差值判斷。 三、元素的“位—構(gòu)—性”之間的關(guān)系 8．下表是元素周期表的一部分，有關(guān)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(chǎn)、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(zhì)的化學(xué)性質(zhì)最活潑 D．c、e、f的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性依次增強(qiáng) 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(qiáng)；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(shù)與族序數(shù)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(yīng)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(yīng)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(shù)比次外層的電子數(shù)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(yīng)的水化物酸性強(qiáng)弱的關(guān)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(zhì)的化學(xué)式是________。 (2)Y元素的原子結(jié)構(gòu)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(zhì)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(rèn)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(jù)已知的元素周期表的某些事實(shí)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(yù)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(jù)每個周期最后一種金屬元素出現(xiàn)的族序數(shù)，預(yù)測周期表中原子序數(shù)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(jié)束。 (3)根據(jù)周期表中每個周期非金屬元素的種數(shù)(把稀有氣體元素看為非金屬元素)，預(yù)測周期表中應(yīng)該有________種非金屬元素，還有________種未發(fā)現(xiàn)。未發(fā)現(xiàn)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(shù)212、222、232、242，據(jù)此預(yù)測第8周期元素種數(shù)為252＝50(種)。 (2)觀察周期表可知：第6周期倒數(shù)第三種元素為金屬元素，第7周期倒數(shù)第二種元素為金屬元素，第8周期倒數(shù)第一種元素為金屬元素。 (3)前六周期非金屬元素種數(shù)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(shù)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(xiàn)，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(yīng)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(shù)為________。 (4)某些不同族元素的性質(zhì)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(zhì)。請寫出元素②的氫氧化物與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)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(shù)為5。 (4)⑤是Al，②是Be，依對角線規(guī)則，兩元素性質(zhì)相似，仿照Al(OH)3和堿反應(yīng)的化學(xué)方程式寫出Be(OH)2與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式。 [拓展探究] 14．已知元素周期表中共有18縱行，如圖實(shí)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(gòu)造原理最后填入的電子的能級符號。 (1)請在圖中用實(shí)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(xué)受這種劃分的啟發(fā)，認(rèn)為d區(qū)內(nèi)6、7縱行的部分元素可以排在另一區(qū)，你認(rèn)為應(yīng)排在________區(qū)。 (3)請在元素周期表中用元素符號標(biāo)出4s軌道半充滿的元素。 (4)請利用電子排布的相關(guān)知識解釋Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定的原因：_____________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷有新的元素被發(fā)現(xiàn)。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，F(xiàn)e2＋為3d6，F(xiàn)e3＋為3d5，依據(jù)“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(jié)構(gòu)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(gòu)造原理分區(qū)的含義即可，注意把握關(guān)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(nèi)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(jù)構(gòu)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(biāo)在元素周期表中相應(yīng)位置即可。 (4)Fe外圍電子排布為3d64s2，F(xiàn)e2＋為3d6，F(xiàn)e3＋為3d5，F(xiàn)e3＋為半充滿狀態(tài)較穩(wěn)定。 (5)根據(jù)0族元素原子序數(shù)知，第7周期排滿，其0族元素的原子序數(shù)應(yīng)為2＋8＋8＋18＋18＋32＋32＝118。