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专题2原子结构与元素的性质第二单元元素性质的递变规律专题2原子结构与元素的性质1．认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律。2．理解元素性质随原子序数递增的周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化。3．了解元素电离能、电负性的概念和随原子序数递增的周期性变化的规律。4．了解电离能和电负性的简单应用。原子核外电子排布的周期性1．随着__________的递增，元素原子的外围电子排布呈________的变化：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从________到______________的周期性变化(第1周期除外)。原子序数周期性ns1ns2np62．元素的分区根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区。(1)s区：包括________________两族元素，外围电子排布为____________，容易失去最外层电子，形成阳离子，除氢元素外，这些元素都是活泼的金属元素。(2)p区：包括______________________元素，它们原子的外围电子排布为__________________(氦元素除外)。ⅠA族和ⅡA族ns1～2从ⅢA族到ⅦA族和0族ns2np1～6(3)d区：包括__________________________的元素(镧系和锕系元素除外)，外围电子排布为_______________(除钯外)。(4)ds区：包括________________元素，它们原子的(n－1)d轨道为充满电子的轨道，外围电子排布为__________________。(5)f区：包括____________元素。从ⅢB族到ⅦB族和第Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2ⅠB族和ⅡB族(n－1)d10ns1～2镧系和锕系1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)除0族外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数。()(2)除短周期外，其他周期均有18种元素。()(3)碱金属元素是指ⅠA族的所有元素。()×××(4)外围电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素。()(5)次外层全充满而最外层有未成对电子的元素一定是主族元素。()(6)元素周期表五个区中都有金属元素。()××√2．元素周期表的结构与原子结构有着紧密的联系，把握它们之间的关系，就好比拿到一把开启元素大门的钥匙。下列说法中不正确的是()A．同一周期中，各元素原子核外的电子层数相等B．同一周期中，从左到右元素原子中的质子数及中子数依次增加C．同一主族中，各元素原子的最外层电子数相等D．同一主族中，从上到下元素原子的核外电子层数依次增加答案：B3．下列说法中错误的是()A．所有周期第一种元素都是从碱金属开始B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素C．除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8D．同一元素的各种同位素的化学性质相同，物理性质不相同答案：A4．元素周期表中，非金属元素存在的区域为()A．只有s区B．只有p区C．s区、d区和ds区D．s区和p区解析：选D。s区存在非金属元素H，大部分非金属元素存在于p区，而d区、ds区及f区的元素全部为金属元素。1．核外电子排布与周期的划分(1)每一周期元素原子的外围电子排布和元素种数周期外围电子排布各周期增加的原子轨道元素种数ⅠA族0族最外层最多容纳电子数11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p8周期外围电子排布各周期增加的原子轨道元素种数ⅠA族0族最外层最多容纳电子数44s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s17s27p687s、5f、6d、7p32(2)核外电子排布与周期划分的关系周期的划分取决于元素原子的电子层数，同一周期元素原子的电子层数相同。2．核外电子排布与族的划分(1)对主族元素，同主族元素原子的外围电子排布完全相同，外围电子全部排布在ns或ns、np轨道上(见下表)。外围电子数与族序数相同。族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA外围电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5(2)稀有气体元素的外围电子排布为1s2或ns2np6。(3)过渡元素(副族和Ⅷ族)同一纵列原子的外围电子排布基本相同，外围电子排布为(n－1)d1～10ns1～2。第ⅢB～ⅦB族的外围电子数与族序数相同，第ⅠB族、ⅡB族和第Ⅷ族外围电子数与族序数不相同。3．各区元素化学性质及原子外围电子排布特点包括的元素外围电子排布化学性质s区ⅠA、ⅡA族ns1～2(最后的电子填在ns轨道上)除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属)p区ⅢA～ⅦA族、0族ns2np1～6(除氦外，最后的电子填在np轨道上)随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱包括的元素外围电子排布化学性质d区ⅢB～ⅦB族(镧系、锕系除外)、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)[最后的电子填在(n－1)d轨道上]均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子(除钯外)，因此d轨道上的电子可以不同程度地参与化学键的形成包括的元素外围电子排布化学性质ds区ⅠB、ⅡB族(n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满，最后的电子填在ns轨道上]均为过渡金属，d轨道均充满电子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4．根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置电子排布式――→确定外围电子排布式――→确定在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现外围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原子轨道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，原子的外围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，原子的外围电子排布式为________。(4)在p区中，第2周期第ⅤA族元素原子外围电子的轨道表示式为__________________。(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区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，外围电子的电子云形状为球形；(2)d区为第ⅢB族～第ⅦB族、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为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“半充满”，其稳定性强于Fe2＋；(3)ds区符合条件的元素为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，外围电子排布式为3d104s2；(4)该题中符合题意的元素为N，其外围电子的轨道表示式为；(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根据周期表分区的依据，区的名称来自按构造原理最后填入电子的原子轨道的符号。则p区元素外围电子都是ns2np1～6吗？外围电子为ns1～2的元素一定都在s区吗？答案：都不是。p区He元素的外围电子为2s2，可作为这两个问题的特例。原子结构与元素周期表的关系1．下列说法正确的是()A．常温常压下，只有一种元素的单质呈液态B．周期表中所有元素都是从自然界中发现的C．过渡元素不全是金属元素D．常温常压下，气态单质的分子都是由非金属元素的原子形成的解析：选D。常温常压下，溴、汞的单质都呈液态；周期表中有的元素是人工合成的；过渡元素全是金属元素；常温常压下，气态单质全是由非金属元素(稀有气体、F、Cl、O、N、H等)的原子形成的。2．下列说法正确的是()A．元素周期表有7个主族、7个副族、1个0族、1个Ⅷ族，共有16个纵列B．X2＋的核外电子数目为18，则X位于第4周期ⅡA族C．Li是最活泼的金属，F是最活泼的非金属D．NaOH的碱性比KOH的碱性强解析：选B。A项，元素周期表共有18个纵列，错误；C项，最活泼的金属是Cs(放射性元素除外)，错误；D项，Na与K为同主族元素，钾的金属性比钠的强，故NaOH的碱性比KOH的弱，错误。3．几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表。分析判断下列说法正确的是()元素代号ABDEGHIJ化合价－1－2＋4、－4－1＋5、－3＋3＋2＋1原子半径/nm0．0710．0740．0770．0990．1100．1430．1600．186A．A的单质能将E单质从HE3的溶液中置换出来B．A、H、J的离子半径由大到小顺序是A＞J＞HC．G元素的单质不存在同素异形体D．I在DB2中燃烧生成两种化合物解析：选B。根据元素的化合价，结合其原子半径的大小，可推出A是氟、B是氧、D是碳、E是氯、G是磷、H是铝、I是镁、J是钠。分析可知，A的单质与水剧烈反应，不能将E单质(Cl2)从HE3(AlCl3)的溶液中置换出来；G(磷)存在同素异形体(白磷、红磷)；I(镁)在DB2(CO2)中燃烧生成一种化合物(MgO)和一种单质(C)。则选项A、C、D均不正确。元素周期表的分区4．下面元素周期表中全部是金属元素的区域为()A．只有s区B．只有d区C．s区、d区和ds区D．d区和ds区解析：选D。s区中H为非金属，p区中大部分为非金属元素，d区和ds区中全部为金属元素。5．某元素原子外围电子排布为3d54s2，其应在()A．第4周期ⅡA族B．第4周期ⅡB族C．第4周期ⅦA族D．第4周期ⅦB族解析：选D。外围电子排布为3d54s2的元素原子最大电子层序数为4，故该元素在第4周期，外围电子数＝5＋2＝7，故该元素在第7纵列，即第ⅦB族。6．按电子排布，可把周期表里的元素划分成五个区，以下元素属于s区的是()A．FeB．MgC．AlD．La解析：选B。周期表在分区时，依据最后一个电子所进入的原子轨道来分(ds区除外)，若最后一个电子进入s轨道则为s区。A项Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为d区；B项Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，为s区；C项Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1，为p区；D项La为镧系元素，属于f区。元素“位—构—性”的关系7．下表是元素周期表的一部分，有关说法正确的是()族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2cd3abefA．e的氢化物比d的氢化物稳定B．a、b、e三种元素的原子半径：ebaC．六种元素中，c元素单质的化学性质最活泼D．c、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强解析：选D。a、b、c、d、e、f分别是钠、镁、碳、氧、硫、氯。同一主族，氢化物的稳定性由上到下递减，H2O的稳定性比H2S强；同一周期原子半径从左到右依次递减，a、b、e三种元素的原子半径：abe；六种元素中最活泼的金属是Na(a)，最活泼的非金属是氧(d)。则选项A、B、C均不正确。8．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是()A．最简单气态氢化物的热稳定性：RQB．最高价氧化物对应水化物的酸性：QWC．原子半径：TQRD．含T的盐溶液一定显酸性解析：选D。T为Al、Q为Si、W为S、R为N。NH3的稳定性大于SiH4；H2SiO3酸性小于H2SO4；AlCl3溶液显酸性，而NaAlO2溶液显碱性。元素第一电离能的周期性变化1．某元素的气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需的最低能量，叫做该元素的____________，用符号______表示。第一电离能I12．第一电