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第1课时原子结构与元素周期表课程目标核心素养建构1.掌握原子结构与元素周期表的关系，进一步熟悉元素周期表的结构。2.能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。原子结构与元素周期表元素周期系元素周期表周期族分区[知识梳理]一、元素周期表的结构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种元素长周期第四周期：18种元素第五周期：18种元素第六周期：32种元素第七周期：32种元素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、p、d、f、ds。（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（镧系、锕系除外），ds区包括ⅠB、ⅡB族，f区包括镧系元素和锕系元素。【自主思考】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）它的价电子构型是怎样的？它的价电子数是多少？（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；价电子数为6（4）第四周期；第ⅥB族；副族；d区（5）有6个二、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—2.元素周期系形成的原因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。【自主思考】1.元素周期系的实质是什么？答案元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。2.原子序数1～36的某元素基态原子的最外层电子排布式为ns2，该元素可能属于哪一族？答案0族（He）、ⅡA族、ⅡB族、ⅢB族、ⅣB族、ⅤB族、ⅦB族、Ⅷ族。三、元素周期表的分区1.按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f四个区，而ⅠB、ⅡB族的元素的核外电子因先填满（n－1）d能级而后再填充ns能级而得名ds区。如下图：2.元素周期表中，非金属元素处于元素周期表的右上角位置，金属性强的元素处于元素周期表的左下方位置。【自主思考】1.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。2.为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区？答案这是由元素的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的，在元素周期表中，同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，结果使元素周期表右上角三角区域内的元素主要呈现出非金属性。[效果自测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。（1）每一周期都是从活泼金属元素开始，以稀有气体元素结束。（）（2）元素周期表中，7个横行是7个周期，18个纵行就是18个族。（）（3）周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素。（）（4）s区元素都是金属元素，p区元素都是非金属元素。（）（5）最外层电子排布为ns1或ns2的元素一定是为金属元素。（）（6）元素原子的价电子不一定是最外层电子。（）（7）有同学总结出如下规律：当某元素的电子层数最外层电子数≥1时，该元素是金属元素。（）答案（1）×（2）×（3）√（4）×（5）×（6）√（7）×2.下列说法正确的是（）A.最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族B.最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素一定是金属元素C.d区元素的原子一定都有d轨道电子D.基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素解析最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素可能是He（1s2），也可能是ⅡB族元素[（n－1）d10ns2]等，不一定是ⅡA族元素，故A错误。最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素中最特殊的是H，H不是金属元素，其他最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素都是金属元素，B错误。d区元素原子的价电子排布式为（n－1）d1－9ns1－2（钯为4d10），原子的核外电子最后排布在（n－1）d上，故C正确。价电子排布式符合nsnnpn的元素只有n＝2这一种情况，该元素的价电子排布式为2s22p2，是碳元素，是非金属元素，D错误。答案C3.最活泼的金属元素、最活泼的非金属元素、常温下呈液态的金属（价电子排布为5d106s2）元素分别位于下面元素周期表中的（）A.s区、p区、ds区B.s区、p区、d区C.f区、p区、ds区D.s区、f区和ds区解析最活泼的金属元素在ⅠA族，s区；最活泼的非金属元素（是氟）在ⅦA族，p区；汞的价电子排布为5d106s2，在ⅡB族，ds区。答案A探究一原子结构与元素周期表的关系【探究讨论】1.族的划分依据是什么？周期系形成的原因是什么？提示族的划分依据是原子的价电子排布，周期系形成的原因是元素原子核外电子排布的周期性重复。2.周期序数与原子核外电子排布的关系？提示周期序数＝原子电子层数＝原子最外层能层序数【点拨提升】核外电子排布与族的关系（1）主族元素的价电子排布主族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5①主族元素的族序数＝价电子总数＝最高正价（O、F除外）。②同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。（2）稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。（3）过渡元素（副族和Ⅷ族）（第四周期为例）的价电子排布族序数价电子排布ⅢB（n－1）d1ns2ⅣB（n－1）d2ns2ⅤB（n－1）d3ns2ⅥB（n－1）d5ns1ⅦB（n－1）d5ns2Ⅷ（n－1）d6～8ns2ⅠB（n－1）d10ns1ⅡB（n－1）d10ns2①ⅢB→ⅦB族：族序数＝价电子数＝原子最外层ns电子数＋次外层（n－1）d电子数＝最高正价。②Ⅷ族：原子最外层ns电子数＋次外层（n－1）d电子数之和分别为8、9、10。③ⅠB和ⅡB的族序数＝原子最外层电子数。（4）0族最外层电子排布为1s2或ns2np6。【典题例证1】某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族，则该元素的名称和该元素原子价电子排布式均正确的是（）A.砷，4s24p3B.溴，4s24p5C.磷，4s24p3D.锑，5s25p3解析由于该元素为主族元素，价电子数＝主族序数，故价电子数为5，排除B项；又因周期数＝电子层数，排除D；由元素在周期表中的位置可知：元素原子的价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，该元素为33号元素砷，故A项正确。答案A【学以致用1】某元素原子最外层只有1个电子，最高电子层n＝4。问：（1）符合上述条件的元素，可以有种；原子序数分别为。（2）写出相应元素原子的简化电子排布式，并指出在周期表中的位置。______________________________________________________________________________________________________________________。解析（1）题给元素原子最高电子层n＝4，最外层只有一个电子，则该电子在4s轨道上，所以最外层电子排布为4s1。次外层：当最外层已经填入电子时，次外层的3s和3p应已充满；而3d轨道的电子数可为0、5、10。这三种情况的原子序数分别为19、24和29，即K、Cr和Cu三种元素。答案（1）319、24、29（2）K：[Ar]4s1，第四周期第ⅠA族；Cr：[Ar]3d54s1，第四周期第ⅥB族；Cu：[Ar]3d104s1，第四周期第ⅠB族探究二原子结构与元素周期表的分区【探究讨论】试总结归纳各区元素原子的价电子排布、元素的位置及类别。提示分区元素位置价电子排布式元素种类及性质特点s区ⅠA族、ⅡA族ns1～2原子的核外电子最后排布在ns能级上，属于活泼金属（氢除外），为碱金属和碱土金属p区ⅢA～ⅦA族及0族元素ns2np1～6原子的核外电子最后排布在np能级上，为非金属和少数金属d区ⅢB～ⅦB族（镧系、锕系除外）以及Ⅷ族（n－1）d1～9ns1～2（钯除外）原子的核外电子最后排布在（n－1）d上，为过渡金属ds区ⅠB族、ⅡB族（n－1）d10ns1～2核外电子先填满（n－1）d能级而后再填充ns能级，为过渡金属f区镧系和锕系元素（n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2镧系元素化学性质相近；锕系元素化学性质相近【点拨提升】元素的金属性与非金属性之间并没有严格的界限。“硼—砹”分界线附近的元素通常既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。【典题例证2】已知几种元素原子的核外原子结构或核外电子排布或价电子排布情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。元素元素符号原子序数区周期族A1s22s22p63s1BC3d104s1D[Ne]3s23p4E解析由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x＝26，B为26号元素Fe；由价电子排布式判断C为29号元素Cu；由电子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的电子排布图判断E为17号元素Cl。再根据最大能层序数等于周期序数确定元素所处的周期；元素A、D、E为主族元素，主族元素的价电子总数等于主族序数；C元素的价电子排布式为3d104s1，s能级电子数为1，应为ds区的第ⅠB族。答案A：Na11s三ⅠAB：Fe26d四ⅧC：Cu29ds四ⅠBD：S16p三ⅥAE：Cl17p三ⅦA【学以致用2】在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价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轨道能级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，原子的价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，原子的价电子排布式为。（4）在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价电子排布图为___________________________________________________________。（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，价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