《2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 第2課時學(xué)案 魯科版選修3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 第2課時學(xué)案 魯科版選修3.doc（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2課時　核外電子排布與元素周期表、原子半徑 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.了解核外電子排布規(guī)律與元素周期表中周期、族劃分的關(guān)系，并能解釋它們之間的變化規(guī)律。2.了解原子半徑的意義及其測定方法，知道原子半徑與原子核外電子排布的關(guān)系，并能解釋原子半徑在周期表中的變化規(guī)律。 一、核外電子排布與元素周期表 1．原子核外電子排布與周期的劃分 (1)填寫下表： 周期 價電子排布 最外層最多容納 電子數(shù) 各周期增加能級 元素 種數(shù) ⅠA族 0族 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 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本質(zhì)聯(lián)系。 ①根據(jù)能級能量的差異，可將能量相近的能級分為七個能級組，同一能級組內(nèi)，各能級能量相差較小，各能級組之間能量相差較大。 ②每一個能級組對應(yīng)一個周期，且該能級組中最大的電子層數(shù)等于元素的周期序數(shù)。 ③一個能級組最多容納的電子數(shù)等于對應(yīng)的周期所含的元素種數(shù)。 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)、價電子排布式填入表中： 族數(shù) ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 價電子排布式 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 價電子排布式 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，分析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)與原子的價電子數(shù)目和價電子排布密切相關(guān)。 ①同主族元素原子的價電子排布相同，價電子全部排布在最外層的ns或nsnp軌道上。族序數(shù)與價電子數(shù)相同。 ②稀有氣體的價電子排布為1s2或ns2np6。 ③過渡元素(副族和第Ⅷ族)同一縱行原子的價電子排布基本相同。價電子排布式為(n－1)d1～10ns1～2，第ⅢB～ⅦB族的族序數(shù)與價電子數(shù)相同，第ⅠB、ⅡB族的族序數(shù)＝ns軌道上的電子數(shù)，第Ⅷ族的價電子數(shù)分別為8、9、10。 3．原子核外電子排布與區(qū)的劃分 分區(qū) 族數(shù) 價電子排布 s區(qū) ⅠA、ⅡA、He ns1～2 p區(qū) ⅢA～0族(He除外) ns2np1～6 d區(qū) ⅢB～Ⅷ (n－1)d1～9ns1～2 ds區(qū) ⅠB、ⅡB (n－1)d10ns1～2 f區(qū) ⅢB (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 (1)最外層電子排布與周期表的關(guān)系 ①原子的電子層數(shù)＝能級中最高能層序數(shù)＝周期序數(shù) ②主族元素原子的最外層電子數(shù)＝主族元素原子的價電子數(shù)＝主族序數(shù) (2)對價電子認(rèn)識的誤區(qū)提醒 ①價電子不一定是最外層電子，只有主族元素的價電子才是最外層電子。對于過渡元素還包括部分內(nèi)層電子。 ②元素的價電子數(shù)不一定等于其所在族的族序數(shù)。這只對主族元素成立，對部分過渡元素是不成立的。 ③同一族元素的價電子排布不一定相同，如過渡元素中的鑭系元素和錒系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的價電子排布也不相同。 例1　價電子排布式為5s25p3的元素是(　　) A．第5周期ⅢA族 B．51號元素 C．非金屬元素 D．Te 答案　B 解析　5s25p3,5指的是電子層數(shù)，即屬于第5周期，價電子指的是最外層電子數(shù)，主族元素所在族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，即屬于第ⅤA族元素，屬于主族元素，又因為最后一個電子填充在p能級上，屬于p區(qū)，按照核外電子排布的規(guī)律，推出此元素是銻(Sb)，B正確。 例2　按電子排布，可以把周期表中的元素劃分為5個區(qū)，以下元素屬于p區(qū)的是(　　) A．Fe B．Mg C．Br D．Cu 答案　C 解析　Fe的外圍電子排布式為3d64s2，屬于d區(qū)元素，A錯誤；Mg的外圍電子排布式為3s2，屬于s區(qū)元素，B錯誤；Br的外圍電子排布式為4s24p5，屬于p區(qū)元素，C正確；Cu的外圍電子排布式為3d104s1，屬于ds區(qū)元素，D錯誤。 二、核外電子排布與原子半徑 1．由于原子并不是一個具有明確“邊界”的實體，人們便假定原子是一個球體，并采用統(tǒng)計的方法來測定它的半徑。 2．微粒半徑大小的判斷方法規(guī)律 (1)同周期元素的原子半徑、最高價陽離子半徑、最低價陰離子半徑：隨著核電荷數(shù)增多，都依次減小(稀有氣體除外)。 (2)同主族元素的原子半徑、相同價態(tài)陽離子半徑和陰離子半徑：隨著核電荷數(shù)增多，都依次增大。 (3)核外電子排布(即電子層結(jié)構(gòu))相同的離子半徑：隨核電荷數(shù)增多，半徑依次減小。 (4)同種元素形成的粒子半徑：陽離子<中性原子<陰離子，且陽離子價態(tài)越高，半徑越小。 如：Fe3＋Na>Li B．Na＋>Mg2＋>Al3＋ C．Mg2＋>Na＋>F－ D．Cl－>F－>F 答案　C 解析　同主族，由上到下微粒半徑逐漸增大，A項正確；核外電子排布相同的微粒，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小，B項正確；C項應(yīng)該為F－>Na＋>Mg2＋；D項可引入Cl，順序為Cl－>Cl>F－>F，正確。 例4　已知短周期元素的離子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述正確的是(　　) A．原子半徑：A>B>D>C B．原子序數(shù)：d>c>b>a C．離子半徑：C3－>D－>B＋>A2＋ D．單質(zhì)的還原性：A>B>D>C 答案　C 解析　aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都是短周期元素的離子，電子層結(jié)構(gòu)相同，其在周期表中的相對位置關(guān)系可表示為 … cC3－ dD－ bB＋ aA2＋ … 因而四種元素的原子序數(shù)由大到小的順序為a>b>d>c；元素原子半徑的大小順序為r(B)>r(A)>r(C)>r(D)；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，陰離子半徑必大于陽離子半徑，且?guī)ж?fù)電荷越多半徑越大，陽離子帶正電荷越多半徑越小，故離子半徑由大到小的順序為r(C3－)>r(D－)>r(B＋)>r(A2＋)；單質(zhì)中同周期的A、B為金屬，A原子序數(shù)大于B，故還原性應(yīng)為B>A，同周期非金屬元素C、D，C的原子序數(shù)小于D，C的還原性應(yīng)大于D。 易錯警示 (1)同周期從左到右元素的離子半徑并不是逐漸減小。同周期元素陽離子半徑(或陰離子半徑)從左到右逐漸減小，而陰離子半徑大于陽離子半徑。 (2)并不是電子層數(shù)越多，原子半徑越大，如鋰原子半徑大于氯原子半徑。 (3)比較微粒半徑，首先分析是哪種微粒，是原子還是(陰、陽)離子，然后再比較電子層數(shù)和電子數(shù)。 1．價電子排布式為5s25p1的元素，位于周期表中(　　) A．第4周期ⅤA族 B．第5周期ⅢA族 C．第5周期ⅠA族 D．第4周期ⅢA族 答案　B 解析　電子層數(shù)＝周期數(shù)，價電子數(shù)＝主族元素的族序數(shù)，所以該元素位于第5周期ⅢA族。 2．具有以下結(jié)構(gòu)的原子，一定屬于主族元素的是(　　) A．最外層有1個電子的原子 B．最外層電子排布式為ns2的原子 C．最外層有3個未成對電子的原子 D．次外層無未成對電子的原子 答案　C 解析　原子最外層有一個電子的原子可能是ⅠA族、ⅥB族(如Cr：3d54s1)、ⅠB族(如Cu：3d104s1)元素的原子，不一定是主族元素，A項不正確；最外層電子排布式為ns2的原子有He，ⅡA族、ⅢB～ⅦB族、ⅡB族元素的原子，B項不正確；原子最外層有3個未成對電子的元素，其原子最外層有5個電子，一定是主族元素，C項正確；原子次外層無未成對電子的有：全部主族元素、0族元素、ⅠB和ⅡB族元素，D項不正確。 3．具有下列電子排布式的原子中，半徑最大的是(　　) A．1s22s22p63s23p3 B．1s22s22p3 C．1s22s22p5 D．1s22s22p63s23p4 答案　A 解析　由核外電子排布知識可知A為磷原子，B為氮原子，C為氟原子，D為硫原子。根據(jù)同周期從左到右原子半徑逐漸減小，同主族由上到下原子半徑逐漸增大，故原子半徑最大的是磷原子。 4．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，價電子排布式為3d34s2，故為23號元素V，d區(qū)元素。 5．完成下列小題。 (1)填表： 原子電子排布式 族 周期 區(qū) ①1s22s22p63s2 ②[Kr]4d105s25p2 ③[Ar]3d14s2 (2)某元素M2＋的3d軌道上有5個電子，試推出： ①M(fèi)原子的核外電子排布式為___________________________________________。 ②M原子的最外層和最高能級組中電子數(shù)分別為____________、____________。 ③M元素在元素周期表中的位置為第______周期______族。 答案　(1)①ⅡA　3　s　②ⅣA　5　p　③ⅢB　4　d (2)①1s22s22p63s23p63d54s2?、?　7?、??、鰾 解析　(2)①因M2＋的3d未充滿，4p軌道肯定無電子。該元素原子失電子時，應(yīng)先失4s電子再失3d電子，故M的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2。②M原子最外層有2個電子，即4s2，最高能級組為(4s、3d、4p)，共有7個電子。③元素周期的劃分是以能級組的劃分為內(nèi)在依據(jù)，元素所在周期數(shù)等于核外最高能級電子所在的能級組數(shù)，故該元素屬于第4周期。對于ⅢB～ⅦB族的價電子數(shù)與族序數(shù)相同，該元素M的價電子排布為3d54s2，價電子數(shù)為7，故M位于第ⅦB族。 [對點訓(xùn)練] 題組1　核外電子排布與元素在周期表中的位置 1．價電子排布式為3d104s1的元素在周期表中應(yīng)位于(　　) A．第4周期ⅠB族 B．第5周期ⅡB族 C．第4周期ⅦB族 D．第5周期ⅢB族 答案　A 解析　根據(jù)該元素的價電子排布式可知其電子層數(shù)為4，因此它位于第4周期。由3d軌道為全滿結(jié)構(gòu)可知該元素位于ds區(qū)，由最外層4s軌道上有1個電子可知它位于第ⅠB族。 2．如果n為第ⅡA族中某元素的原子序數(shù)，則原子序數(shù)為(n＋1)的元素可能位于(　　) A．ⅢA或ⅢB B．ⅣA C．ⅠB D．ⅠA 答案　A 解析　在元素周期表中，第2、3周期的第ⅡA族與第ⅢA族元素相鄰，其原子序數(shù)相差1；第四、五、六、七周期的第ⅡA族與第ⅢB族相鄰，其原子序數(shù)相差1；所以原子序數(shù)為(n＋1)的元素位于第ⅢA或ⅢB族。 3．(2018扶余市第一中學(xué)期末)根據(jù)電子排布的特點，Cu在周期表中屬于(　　) A．ds區(qū) B．p區(qū) C．d區(qū) D．s區(qū) 答案　A 解析　銅為29號元素，核外電子排布式為1s2 2s22p63s23p63d10 4s1。按照構(gòu)造原理，價層電子排布式應(yīng)為3d94s2，當(dāng)3d處于半充滿或全充滿時，能量最低，最穩(wěn)定，所以Cu的4s2上的一個電子將填充在3d上，故Cu在元素周期表中屬于ds區(qū)。 4．主族元素A和B可形成組成為AB2的離子化合物，則A、B兩原子的最外層電子排布分別為(　　) A．ns2np2和ns2np4 B．ns2和ns2np4 C．ns2和ns2np5 D．ns2和ns2 答案　C 解析　由A和B為主族元素，且二者能形成AB2型的離子化合物，知A為第ⅡA族元素，B為第ⅦA族元素，故A元素原子的最外層電子排布為ns2，B元素原子的最外層電子排布為ns2np5。 5．元素周期表共有18個縱行，從左到右排為1～18列，即堿金屬是第1列，稀有氣體是第18列。按這種規(guī)定，下列說法正確的是(　　) A．第9列元素中不完全是金屬元素 B．第15列元素的原子最外層電子的排布式為ns2np3 C．最外層電子數(shù)為ns2的元素都在第2列 D．第10、11列為ds區(qū)的元素，形成化合物種類最多的元素在第14列 答案　B 解析　第9列元素為第Ⅷ族元素，全部屬于金屬元素，A項錯誤；第15列為第ⅤA族元素，其最外層電子的排布式為ns2np3，B項正確；最外層電子數(shù)為ns2的元素除第ⅡA族(第2列)外，還有He以及部分過渡金屬元素，C項錯誤；ds區(qū)元素是第11、12列元素，D項錯誤。 6．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 B．第4周期ⅢB族 C．第4周期Ⅷ族 D．第4周期ⅤB族 答案　 C 解析　由離子的電子排布式可推出原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價電子排布式為3d64s2，因為排布在d、s軌道，且共有8個價電子，所以為Ⅷ族元素。 題組2　核外電子排布與微粒半徑比較 7．下列各組微粒半徑之比大于1的是(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　微粒半徑比值大于1，即比例式中分子的微粒半徑應(yīng)大于分母的微粒半徑。A項中元素屬同周期關(guān)系，r(Na)>r(Mg)，比值小于1；B項中元素屬同周期關(guān)系，r(P)>r(Cl)，比值大于1；C項中屬核外電子排布相同的兩種微粒，應(yīng)為r(Na＋)>r(Al3＋)，比值小于1；D項中屬同周期元素形成的不同離子，K＋核外有3層電子，Br－核外有4層電子，顯然，r(K＋)②>③>④ B．③>④>①>② C．③>①>②>④ D．①>②>④>③ 答案　C 解析　由題意可知：X、Y、Z2－、W分別為S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F粒子半徑大小排列順序為r(S2－)>r(S)>r(Cl)>r(F)，故C項正確。 9．下列關(guān)于微粒半徑的說法正確的是(　　) A．原子序數(shù)越大，原子半徑越大 B．核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核粒子，半徑相同 C．質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，電子數(shù)越多半徑越大 D．電子層數(shù)少的元素的原子半徑一定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑 答案　C 解析　由于同周期主族元素原子半徑從左到右逐漸減小，故ⅦA族的原子半徑不一定比上一周期ⅠA族元素原子半徑大，如r(Li)>r(S)>r(Cl)；對于核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核離子和原子，半徑是不同的；質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑>陽離子半徑；同周期主族元素，原子序數(shù)增大，原子半徑減小。 題組3　元素的“位—構(gòu)—性”之間的關(guān)系 10．下列四種元素中，其單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的是(　　) A．基態(tài)原子含有未成對電子最多的第2周期元素 B．位于周期表第3周期ⅢA族的元素 C．原子最外電子層排布式為2s22p6的元素 D．原子最外電子層排布式為3s23p5的元素 答案　D 解析　第2周期含未成對電子數(shù)最多的是N原子；B為Al；C為稀有氣體Ne；D為Cl。N2、Al、Ne、Cl2中，Cl2的氧化性最強(qiáng)。 11．下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是(　　) A．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子 B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子 C．2p軌道上有一對成對電子的X原子和3p軌道上只有一對成對電子的Y原子 D．最外層都只有一個電子的X、Y原子 答案　C 解析　本題考查的是核外電子排布的知識。A項，1s2結(jié)構(gòu)的原子為He,1s22s2結(jié)構(gòu)的原子為Be，兩者性質(zhì)不相似；B項，X原子為Mg，N層上有2個電子的Y原子有多種元素，如第4周期中Ca、Fe等都符合，化學(xué)性質(zhì)不一定相似；C項，p軌道有一對成對電子，應(yīng)是np4，為同主族的元素，化學(xué)性質(zhì)一定相似；D項，最外層只有1個電子的可以是第ⅠA族元素，過渡元素中也有很多最外層只有 1個電子的，故化學(xué)性質(zhì)不一定相似。 12．元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示，已知Y元素原子的價電子排布式為ns(n－1)np(n＋1)，則下列說法不正確的是(　　) X Y Z A.Y元素原子的價電子排布式為4s24p4 B．Y元素在周期表的第3周期ⅥA族 C．X元素位于元素周期表的p區(qū) D．Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3 答案　A 解析　Y元素原子的價電子排布式為ns(n－1)np(n＋1)，由n－1＝2可得n＝3，Y元素原子的價電子排布式為3s23p4，則Y元素位于第3周期ⅥA族，Z位于第4周期ⅤA族，價電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z最外層電子均填充在p軌道上，故X、Y、Z均位于p區(qū)。 [綜合強(qiáng)化] 13．X原子在第二電子層上只有一個空軌道，則X是___________________________________， 其軌道表示式為________；R原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則R原子可能是________；Y原子的核電荷數(shù)為33，其外圍電子排布式是________，其在元素周期表中的位置是________，屬于________區(qū)的元素。 答案　C(或碳)　　Al或Cl　4s24p3　第4周期ⅤA族　p 解析　X原子在第二電子層上只有一個空軌道，則其電子排布式為1s22s22p2，則X是碳，其軌道表示式為。R原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，則R可能為Al或Cl。Y原子的核電荷數(shù)為33，根據(jù)構(gòu)造原理和核外電子排布規(guī)則可知，Y原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，電子層數(shù)為4，且最外層有5個電子，在元素周期表中位于第4周期ⅤA族，最后一個電子填充在4p軌道上，故屬于p區(qū)元素。 14．已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則A、B、C、D的原子半徑由大到小的順序是 ________________________________________________________________________， 離子半徑由大到小的順序是_______________________________________________， 原子序數(shù)由大到小的順序是________________________________________________。 答案　A>B>D>C　D(n＋1)－>Cn－>An＋>B(n＋1)＋ B>A>C>D 解析　因An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，可將A、B、C、D在周期表中的位置關(guān)系表示如下： …… …… D C …… …… A B …… …… 從上圖不難判斷A、B、C、D的原子半徑由大到小的順序是A>B>D>C；因四種離子的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)小的離子半徑大，因此可以判斷離子半徑從大到小的順序是D(n＋1)－>Cn－>An＋>B(n＋1)＋；原子序數(shù)由大到小的順序是B>A>C>D。 15．有A、B、C、D、E五種元素。其中A為第4周期元素，與D可形成1∶1和2∶1原子個數(shù)比的化合物；B為第4周期過渡元素，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的價電子排布式為nsnnpn＋2，E元素的基態(tài)原子核外有7個原子軌道填充了電子。 (1)試寫出下面三種元素的元素符號： A________、B________、C_________。 (2)寫出D2－的電子排布式：______________________，基態(tài)E原子的電子排布式：_______________。 (3)B位于第________族，C位于第________族。 答案　(1)K　Mn　Br　(2)1s22s22p6　1s22s22p63s23p1　(3)ⅦB　ⅦA 解析　由B為第4周期過渡元素，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的價電子排布式為nsnnpn＋2，D是氧元素；A為第4周期元素，與D可形成1∶1和2∶1原子個數(shù)比的化合物，A是鉀元素；B位于第4周期，最高價為＋7價，根據(jù)族序數(shù)等于價電子數(shù)可知B位于第ⅦB族，Br原子最外層也是7個電子，屬于主族元素，位于第ⅦA族；E元素的基態(tài)原子核外有7個原子軌道填充了電子，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，該元素應(yīng)為Al。