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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目标导航预习导引1.进一步认识周期表中原子结构和位置、元素化合价、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.认识周期表中各区、各周期、各族元素的原子核外电子排布的规律。4.知道周期表中各区、各周期、各族元素的原子结构和位置间的关系1.熟悉周期表中原子结构和位置、元素化合价、元素性质等之间的关系。2.能掌握周期表中各区、各周期、各族元素的原子核外电子排布的规律。3.熟悉周期表中各区、各周期、各族元素的原子结构和位置间的关系目标导航预习导引一二三一、元素周期表的结构及分区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18周期第四周期:长种元素第五周期:18种元素第六周期:32种元素第七周期目标导航预习导引一二三2.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:稀有气体元素目标导航预习导引一二三3.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区、p区、d区、ds区、f区。(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,ds区包括ⅠB、ⅡB族,f区包括镧系元素和锕系元素。目标导航预习导引一二三某元素的原子序数为24,试问:(1)此元素原子的电子总数是多少?(2)它有多少个电子层?有多少个能级?(3)它的外围电子排布(价电子层)是怎样的?它的价电子层的电子总数是多少?(4)它属于第几周期?第几族?主族还是副族?属于哪个区?(5)它有多少个未成对电子?答案:(1)24(2)4个电子层;7个能级(3)3d54s1;6(4)第四周期;第ⅥB族;副族;d区(5)6个目标导航预习导引一二三二、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—目标导航预习导引一二三2.元素周期系的形成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。元素周期系的实质是什么?答案:元素的原子核外电子排布发生周期性的变化。目标导航预习导引一二三三、金属元素与非金属元素在元素周期表中的位置1.金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线,非金属性较强的元素处于元素周期表的右上方位置,金属性强的元素处于元素周期表的左下方位置。2.处于d区、ds区和f区的元素全部是金属元素。s区的元素除氢外,也全部是金属元素。目标导航预习导引一二三为什么处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属?答案:因为同周期中主族元素从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强,同周期内非金属元素一般位于周期表右侧;同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,同主族元素中非金属元素位于周期表上方;所以在元素周期表中非金属元素主要集中在右上三角区内。由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界线,处于非金属三角区边缘的元素,虽是非金属但往往表现出一定的金属性,如具有金属光泽,表现出一定的导电性等,所以常被称为半金属或准金属。一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一、原子核外电子排布与周期的划分周期与能层序数n有关。核外电子的能层数为n时,该元素属于第n周期,即该元素原子有n个电子层,就属于第n周期。元素原子的电子层数=能层数=周期序数。一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用我们把构造原理中能量相近的能级划分为一组,按能量由低到高可分为不同的能级组。同一能级组内,各能级能量相差较小,各能级组之间能量相差较大。请你与同组同学合作完成下表,并思考各周期中所含元素种类数与相应能级组所能容纳的最多电子数之间的关系。一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用周期元素种类数相应能级组中所含能级相应能级组所能容纳的最多电子数一1s二2s2p三3s3p四4s3d4p五5s4d5p六6s4f5d6p七—7s5f6d7p(现无7p)—一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案:元素种类数(从上到下依次是):288181832相应能级组所能容纳的最多电子数(从上到下依次是):288181832各周期所含元素的种类数等于相应能级组所能容纳的最多电子数一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】某化学学习小组在学习元素周期系和周期的划分时提出了以下观点:①周期系的形成是由原子的结构决定的②元素周期系中第ⅠA族元素统称为碱金属元素③每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束④元素周期系中的每一周期元素的种类数均相等⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素位于同一周期⑥周期序数越大,该周期所含金属元素一般越多。你认为正确的是()(导学号52700012)A.①⑥B.①②③⑤⑥C.①④⑥D.②③⑤一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用解析:①元素周期系的形成原因是元素的原子核外电子排布呈周期性变化,而核外电子排布是由原子的结构决定的,故该观点正确;②第ⅠA族元素除氢元素之外统称为碱金属元素,故该观点错误;③第一周期的元素原子外围电子排布从1s1开始到1s2结束,故该观点错误;④元素周期系中的每一周期元素的种类数并不总是一样多,如第一周期元素的种类数为2,第二周期元素的种类数为8,故该观点错误;⑤1s22s22p3位于第二周期,而1s22s22p63s23p3位于第三周期,故该观点错误;⑥从元素周期表上不难看出,随着周期序数的增大,周期所含金属元素的数目一般越多,故该观点正确。答案:A一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用具有下列电子层结构的原子,其对应元素一定属于同一周期的是()A.两种原子的电子层上全部是s电子B.3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子C.最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子D.原子核外的M层上的s能级和p能级都充满了电子,而d能级上尚未有电子的两种原子一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用解析:电子层上全都是s电子的原子有氢、氦、锂、铍,A项错;3p能级上只有一个空轨道的原子是硅,3p能级上只有一个未成对电子的原子是铝或氯,B项对;最外层电子排布式为2s22p6的原子是氖,最外层电子排布式为2s22p6的离子有氟离子、钠离子、镁离子等,C项错;M层上的s能级和p能级都填满电子,而d能级上尚未有电子的原子有氩、钾、钙,D项错。答案:B一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用二、原子核外电子排布与族的划分1.族划分的标准。同族元素原子价电子层的电子总数相同,价电子层的电子总数和价电子层决定族的划分。2.元素所在的族与元素原子价电子层的电子总数之间的关系。第ⅠA、ⅡA族元素原子价电子层分别为ns1、ns2;第ⅢA~ⅦA族元素原子价电子层为ns2np1~5;第ⅢB~ⅦB族元素原子价电子层为(n-1)d1~5ns1~2;第Ⅷ族元素原子价电子层为(n-1)d6~10ns0~2;第ⅠB~ⅡB族元素原子价电子层为(n-1)d10ns1~2。3.主族元素原子价电子层的电子总数=主族序数,且主族元素原子价电子层的电子只含s、p能级上的电子。一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用周期表中元素原子的“外围电子排布”简称“价电子层”,这是由于这些能级上的电子可在化学反应中发生变化。1.填写下表中第三周期元素原子价电子层及价电子层的电子总数,并仔细观察周期表,思考主族元素原子价电子层的电子总数与主族序数的关系。主族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA元素符号NaMgAlSiPSCl价电子层价电子层的电子总数同主族元素原子价电子层结论:。一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案:主族元素原子价电子层的电子总数=主族序数主族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA元素符号NaMgAlSiPSCl价电子层3s13s23s23p13s23p23s23p33s23p43s23p5价电子层的电子总数1234567同主族元素原子价电子层ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.过渡元素(镧系、锕系除外)原子价电子层的电子总数是否等于族序数?同一族的外围电子排布(价电子层)是否相同?试分析过渡元素原子价电子层的电子总数与列序数有什么关系?答案:①第ⅢB(镧系、锕系除外)、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB及Ⅷ族第一列元素原子价电子层的电子总数等于族序数,第ⅠB、ⅡB族元素原子价电子层的s能级的电子数等于族序数;Ⅷ族的第二、三列及ⅠB、ⅡB族元素原子价电子层的电子总数不等于族序数。②同一族元素原子外围电子排布(价电子层)有差异。③过渡元素原子价电子层的电子总数等于列序数。一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】某元素原子共有3个价电子,其中1个价电子位于第三能层d能级,试回答:(导学号52700013)(1)该元素原子核外电子排布式为,价电子的电子排布图为。(2)该元素的原子序数为,在周期表中的位置为,该元素是(填“金属”或“非金属”)元素,最高正化合价为价。解析:由构造原理知E(4s)E(3d),故3d能级上有一个电子时,4s能级上应有2个电子,故该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,为21号元素。答案:(1)1s22s22p63s23p63d14s2(2)21第四周期第ⅢB族金属+3一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用已知M2+的3d能级上有6个电子。试推断:(1)M的电子排布式为。(2)M的最外层电子数为。(3)元素M在周期表中的位置是。解析:因3d能级未满,故元素M应在过渡元素区,元素M一定为第四周期元素。该元素原子失电子时应先失去4s能级上的电子再失去3d能级上的电子,故4s能级上应有2个电子。综上可推知M的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,应在第四周期第Ⅷ族,最外层有2个电子。答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)2(3)第四周期第Ⅷ族一二三知识精要典题例解迁移应用三、元素周期表的分区1.主族元素原子价电子层的电子总数等于主族序数s区元素原子价电子层为ns1~2,价电子层的电子总数等于主族序数。p区元素原子价电子层为ns2np1~6,价电子层的电子总数等于主族序数(价电子层为ns2np6时为0族元素;He除外,He的价电子层为1s2)。一二三知识精要典题例解迁移应用5个区的位置关系如下图所示:一二三知识精要典题例解迁移应用2.各区元素总结元素分布原子外围电子排布(价电子层)元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族ns1~2(最后的电子填在ns能级上)除氢外,都是活泼金属元素p区ⅢA~ⅦA族、0族ns2np1~6(最后的电子填在np能级上,He除外)—d区ⅢB(除镧系、锕系外)~ⅦB、Ⅷ族(n-1)d1~9ns1~2(Pd除外)[最后的电子填在(n-1)d能级上]均为过渡金属元素,由于d能级都未充满电子(Pd除外),因此d能级上的电子可以不同程度地参与化学键的形成一二三知识精要典题例解迁移应用元素分布原子外围电子排布(价电子层)元素性质特点ds区ⅠB、ⅡB族(n-1)d10ns1~2均为金属元素f区镧系、锕系(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2镧系元素化学性质非常相近;锕系元素化学