人教版选修3原子结构与元素周期表导学案.docx
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人教版选修3原子结构与元素周期表导学案
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
[学习目标定位] 1.熟知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。
一、原子结构与元素周期表的关系
1.原子核外电子排布与周期的划分
(1)填写下表
周期
外围电子排布
各周期增加的能级
元素种数
ⅠA族
0族
最外层最多容纳电子数
一
1s1
1s2
2
1s
2
二
2s1
2s22p6
8
2s、2p
8
三
3s1
3s23p6
8
3s、3p
8
四
4s1
4s24p6
8
4s、3d、4p
18
五
5s1
5s25p6
8
5s、4d、5p
18
六
6s1
6s26p6
8
6s、4f、5d、6p
32
七
7s1
8
7s、5f、6d(未完)
……
(2)观察分析上表,讨论原子核外电子排布与周期划分的关系
①元素周期系形成的原因:
元素原子核外电子排布发生周期性的变化。
②元素周期系的形成过程
③元素周期系的特点:
每一周期(除第一周期外)从碱金属元素开始,到稀有气体元素结束,外围电子排布从ns1递增至ns2np6;元素周期系的周期不是单调的,而是随周期序号的递增逐渐增多,同时,金属元素的数目也逐渐增多。
2.原子核外电子排布与族的划分
(1)将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中
族数
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
价电子排布式
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
列数
1
2
13
14
15
16
17
价电子数
1
2
3
4
5
6
7
(2)以第四周期副族元素为例,填写下表
副族元素
21Sc
22Ti
23V
24Cr
25Mn
29Cu
30Zn
族数
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
价电子排布式
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d104s1
3d104s2
价电子数目
3
4
5
6
7
(3)依据上述表格,讨论族的划分与原子核外电子排布的关系
①同主族元素原子的价层电子排布完全相同,价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。
价电子数与族序数相同。
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)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。
价电子排布为(n-1)d1~10ns1~2,ⅢB~ⅦB族的价电子数与族序数相同,第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族不相同。
(1)最外层电子排布与周期表的关系
①原子的电子层数=能级中最高能层序数=周期序数。
②主族元素原子的最外层电子数=主族元素原子的价电子数=主族序数。
(2)对价电子认识的误区提醒
①价电子不一定是最外层电子,只有主族元素的价电子才是最外层电子。
对于过渡元素还包括部分内层电子。
②元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数,这只对主族元素成立,对部分过渡元素是不成立的。
③同一族元素的价电子排布不一定相同,如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同,在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。
例1
价电子排布式为5s25p3的主族元素是( )
A.第五周期ⅢA族B.51号元素
C.非金属元素D.Te
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】价电子与元素周期表的关系
答案 B
解析 5s25p3,5指的是电子层数,即属于第五周期,价电子指的是最外层电子数,主族元素所在族序数等于最外层电子数,即属于第ⅤA族元素,按照核外电子排布的规律,推出此元素是锑(Sb),B正确。
例2
某元素的原子序数为29,试问:
(1)此元素原子的电子总数是________个。
(2)它有________个电子层,有________个能级。
(3)它的价电子排布式是________________。
(4)它属于第________周期________族。
(5)它有________个未成对电子。
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案
(1)29
(2)4 7 (3)3d104s1 (4)四 ⅠB (5)1
解析 解答该题需掌握原子核外电子排布与元素周期表的关系和原子核外电子排布的规律。
根据核外电子排布原理,该元素的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1,共有29个电子,故为Cu元素。
从核外电子排布式中可以得出n=4,有四个电子层,所以为第四周期元素,价电子排布式为3d104s1,所以在ⅠB族。
价电子的电子排布图为
,所以有1个未成对电子。
二、元素周期表的分区
1.根据核外电子的排布分区
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、f4个区,而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(n-1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。
5个区的位置关系如下图所示。
2.根据元素的金属性和非金属性分区
根据原子结构特征判断元素在元素周期表的位置
电子排布式
价电子排布式
例3
(2018·扶余市第一中学期末)根据电子排布的特点,Cu在周期表属于( )
A.ds区B.p区C.d区D.s区
【考点】元素周期表的分区
【题点】元素周期表的分区及应用
答案 A
解析 铜为29号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
按照构造原理,价层电子排布式应为3d94s2,当3d接近半满或全满时,能量最低,最稳定,所以Cu的4s2上的一个电子将填充在3d上,故Cu在元素周期表中属于ds区。
例4
具有以下结构的原子一定属于p区元素的是( )
①最外层有3个电子的原子 ②最外层电子排布式为ns2的原子 ③最外层有3个未成对电子的原子 ④最外层电子形成全满结构的原子
A.②③B.①③C.②④D.①④
【考点】元素周期表的分区
【题点】元素周期表分区的应用
答案 B
解析 最外层有3个电子的原子,其最外层电子排布式为ns2np1,只能是第ⅢA族元素的原子,①正确;最外层电子排布式为ns2的原子,既可能是第ⅡA族元素的原子,也可能是过渡元素的原子,还可能是He原子,②错误;最外层有3个未成对电子的原子,其最外层电子排布式一定为ns2np3,位于第ⅤA族,③正确;最外层电子形成全满结构的原子,包括ns2、ns2np6等结构的原子及钯原子,可能位于多个区,④错误。
核外电子排布与元素周期表的关系
1.下列说法不正确的是( )
A.元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期系的根本原因
B.周期序数越大,该周期所含金属元素越多
C.所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号
D.周期表共18个纵列,可分为7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个0族
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】元素周期表结构的综合考查
答案 C
解析 除ds区外,区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号。
2.如果n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为(n+1)的元素可能位于( )
A.ⅢA或ⅢBB.ⅣA
C.ⅠBD.ⅠA
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】元素周期表的结构
答案 A
解析 在元素周期表中,第二、三周期的第ⅡA族与第ⅢA族元素相邻,其原子序数相差1;第四、五、六、七周期的第ⅡA族与第ⅢB族相邻,其原子序数相差1;所以原子序数为(n+1)的元素位于第ⅢA或ⅢB族。
3.根据下列基态原子的最外层电子排布,能确定该元素在元素周期表中位置的是( )
A.4s1B.3d104sn
C.nsnnp3nD.ns2np3
【考点】原子结构元素周期表的关系
【题点】价电子与元素周期表的关系
答案 C
解析 A项中最外层为4s1的价电子排布包括4s1、3d54s1、3d104s1;B项中3d104sn的电子排布包括3d104s1、3d104s2等;C项中n为2,即2s22p6;D项中n可能为2、3、4、5、6。
4.按电子排布,可以把周期表中的元素划分为5个区,以下元素属于p区的是( )
A.FeB.MgC.BrD.Cu
【考点】元素周期表的分区
【题点】元素周期表分区及应用
答案 C
解析 Fe的外围电子排布式为3d64s2,属于d区元素,A错误;Mg的外围电子排布式为3s2,属于s区元素,B错误;Br的外围电子排布式为4s24p5,属于p区元素,C正确;Cu的外围电子排布式为3d104s1,属于ds区元素,D错误。
5.某元素的最外层电子数为2,价电子数为5,并且是同族中原子序数最小的元素,关于该元素的判断错误的是( )
A.电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2
B.该元素为V
C.该元素为ⅡA族元素
D.该元素位于d区
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 C
解析 该元素的最外层电子数为2,并且为同族元素中原子序数最小的,所以该元素为第二周期或第四周期元素。
又因其价电子数≠最外层电子数,可推出该元素并不是第二周期元素,应为第四周期元素,价电子排布式为3d34s2,故为23号元素V,属于d区元素。
6.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________(填离子符号)。
(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。
【考点】元素周期表的分区
【题点】元素周期表分区及应用
答案
(1)球形
(2)Fe2+:
1s22s22p63s23p63d6,Fe3+:
1s22s22p63s23p63d5 Fe3+ (3)3d104s2 (4)
(5)f
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Fe2+。
(3)ds区符合条件的为Zn,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,价电子排布式为3d104s2。
(4)该题中符合题意的元素为N,其价电子的排布图为
。
(5)铀和钚均为锕系元素,位于f区。
[对点训练]
题组一 原子核外电子层排布与元素周期表
1.下列是某些元素基态原子的电子排布式,其中表示第三周期元素的是( )
A.1s22s1B.1s22s22p5
C.1s22s22p63s2D.1s22s22p63s23p64s1
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】原子结构与周期
答案 C
2.已知某元素+2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6,该元素在周期表中属于( )
A.ⅤB族B.ⅡB族 C.Ⅷ族D.ⅡA族
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】原子结构与族
答案 D
解析 该元素的外围电子排布为4s2。
故该元素位于第四周期ⅡA族。
3.具有以下结构的原子,一定属于主族元素的是( )
A.最外层有一个电子的原子
B.最外层电子排布式为ns2的原子
C.最外层有3个未成对电子的原子
D.次外层无未成对电子的原子
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】原子结构与族
答案 C
解析 在元素周期表中,凡s区、d区、ds区的元素,它们的原子最外层电子数均不超过2个,只有p区的元素原子最外层电子数可为3~8个,则最外层有一个电子的原子可能是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不正确;最外层电子排布式为ns2的原子有He、ⅡA族、ⅢB~ⅦB族、ⅡB族元素的原子,B不正确;原子最外层有3个未成对电子的元素,其原子最外层有5个电子,一定是主族元素,C正确;原子次外层无未成对电子的原子有:
全部主族元素、0族元素、ⅠB和ⅡB族元素,D不正确。
4.具有下列电子层结构的原子,其对应的元素一定属于同一周期的是( )
A.两种元素原子的电子层上全部都是s电子
B.3p能级上只有1个空轨道的原子和3p能级上只有1个未成对电子的原子
C.最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D.原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】原子结构与周期
答案 B
解析 两种元素原子的电子层上全部都是s电子,即为1s1或1s2或1s22s1或1s22s2,对应的分别是H、He、Li、Be,即两种元素原子的电子层上全部都是s电子,可能属于第一周期或第二周期。
3p能级上只有1个空轨道的原子:
1s22s22p63s23p2,是硅元素;3p能级上只有1个未成对电子的原子:
1s22s22p63s23p1,是铝元素或1s22s22p63s23p5,是氯元素,都属于第三周期。
最外层电子排布为2s22p6的原子是氖元素,属于第二周期元素;最外层电子排布为2s22p6的离子对应的元素可能为氮、氧、氟、钠、镁、铝等,很显然不一定属于同一周期。
原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2,可能为Ar、K、Ca,很显然不一定属于同一周期。
5.某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点:
①周期表的形成是由原子的结构决定的;②元素周期表中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元素周期表的每一周期元素的种类均相等;⑤基态原子核外电子排布为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素的原子位于同一周期;⑥周期序号越大,该周期所含金属元素一般越多。
你认为正确的是( )
A.①⑥B.①②③⑤⑥
C.①④⑥D.②③⑤
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】原子结构与元素周期表关系的综合
答案 A
解析 ①元素周期表的形成原因是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,正确;②ⅠA族元素除氢元素之外称为碱金属,错误;③第一周期的元素原子价电子排布从1s1开始到1s2结束,错误;④随着周期数的增多,元素种类有增多的趋势,错误;⑤1s22s22p3位于第二周期,而1s22s22p63s23p3位于第三周期,错误;⑥从元素周期表上不难看出,随着周期数的增多,该周期所含金属元素的种数一般越多,正确。
题组二 元素周期表的结构与区的划分
6.下列元素周期表族序数正确的是( )
A.第3列为ⅠBB.第18列为0A
C.第14列为ⅣAD.第8列为ⅧB
【考点】原子结构与元素周期表的关系
【题点】元素周期表的结构
答案 C
解析 元素周期表族与列的关系表
由上表分析可知,第3列为ⅢB族;第18列为0族;第14列为ⅣA族,第8、9、10三列为Ⅷ族。
7.最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈液态的金属单质,其组成元素分别位于下列元素周期表中的( )
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、ds区
答案 A
解析 理论上最活泼的金属单质是Fr,但由于其具有放射性,故一般认为最活泼的金属单质是Cs,而Cs和Fr都属于第ⅠA族元素,位于s区;最活泼的非金属单质是F2,F位于p区;常温下呈液态的金属单质为Hg,Hg属于过渡元素,位于ds区。
8.下列说法正确的是( )
A.s区均为金属
B.元素所有金属元素都分布在d区和ds区
C.最外层电子数为2的元素都分布在s区
D.元素周期表ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
【考点】元素周期表的分区
【题点】元素周期表分区及应用
答案 D
解析 s区的氢元素为非金属元素,A错误;s区除氢元素外,其他元素均为金属元素,p区也有金属元素,B错误;第ⅡB族元素的原子最外层电子数为2,在ds区,C错误;元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素,D正确。
9.(2018·乐山沫若中学月考)下列叙述中正确的是( )
A.副族元素中没有非金属元素
B.碱金属元素是指ⅠA族的所有元素
C.除短周期外,其他周期均有18个元素
D.除0族元素外,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
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 A
解析 副族元素中没有非金属元素,A正确;碱金属元素是指ⅠA族除H外的所有元素,B错误;第六周期元素种类有32种,C错误;O、F元素最高价为零,最高化合价在数值上不等于该元素所属的族序数,D错误。
题组三 元素的“位—构—性”之间的关系
10.下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是( )
A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上只有一对成对电子的X原子和3p轨道上只有一对成对电子的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 C
解析 A项,1s2结构的原子为He,1s22s2结构的原子为Be,两者性质不相似;B项,X原子为Mg,Y原子N层上有2个电子的有多种元素,如第四周期中Ca、Fe等都符合,化学性质不一定相似;C项,p轨道只有一对成对电子,应是np4,为同主族的元素,化学性质一定相似;D项,最外层只有1个电子的可以是第ⅠA族元素,过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的,故化学性质不一定相似。
11.下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中,正确的是( )
A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是第ⅠA族元素
B.原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是副族元素
C.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D.基态原子的价电子排布为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 C
解析 基态原子的N层上只有一个电子的元素,可能是第ⅠA族元素,也可能为铬元素或者铜元素,A错误;原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素是第Ⅷ族元素,不是副族元素,B错误;基态原子的p能级上半充满的元素的基态原子价电子排布式为ns2np3,则一定属于p区元素,C正确;基态原子的价电子排布为(n-1)dxnsy的元素的族序数可能为x+y(x+y≤7)、可能为第Ⅷ族(10≥x+y>7)、还可能为y(x=10),D错误。
12.下列四种元素中,其单质氧化性最强的是( )
A.原子含有未成对电子最多的第二周期元素
B.位于周期表第三周期ⅢA族的元素
C.原子最外层电子排布式为2s22p6的元素
D.原子最外层电子排布式为3s23p5的元素
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 D
解析 A中第二周期含未成对电子数最多的是N;B为Al;C为稀有气体Ne;D为Cl,N2、Al、Ne、Cl2中,Cl2的氧化性最强。
[综合强化]
13.X原子在第二电子层上只有一个空轨道,则X是___________________________,其电子排布图为________________________;R原子的3p轨道上只有一个未成对电子,则R原子可能是_______________________________________;Y原子的核电荷数为33,其外围电子排布式是________,其在元素周期表中的位置是________,属于________区的元素。
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 C(或碳)
Al或Cl 4s24p3 第四周期ⅤA族 p
解析 X原子在第二电子层上只有一个空轨道,则其电子排布式为1s22s22p2,则X是碳,其电子排布图为
。
R原子的3p轨道上只有一个未成对电子,则其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,则R可能为Al或Cl。
Y原子的核电荷数为33,根据构造原理和核外电子排布规则可知,Y原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,电子层数为4,且最外层有5个电子,在元素周期表中位于第四周期ⅤA族,最后一个电子填充在4p轨道上,故属于p区元素。
14.X、Y、Z是第ⅠA~ⅦA族的三种非金属元素,它们在元素周期表中的位置如下图所示,试回答下列问题。
(1)X元素单质的化学式是________。
(2)Y元素的原子结构示意图是____________,Y与Na所形成化合物的电子式为________________________________________________________________________。
(3)Z元素的名称是________,从元素原子得失电子的角度看,Z元素具有________性;若从Z元素在元素周期表中所处位置看,它具有这种性质的原因是________________,其价电子排布式为______________。
答案
(1)F2
(2)
(3)砷 两 砷位于元素周期表中金属元素与非金属元素的交界线附近 4s24p3
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
解析 在元素周期表中,非金属元素位于元素周期表中右上方,三种元素均为非金属元素,必位于第ⅤA、ⅥA、ⅦA三个主族,则可认定X必为氟元素,Y为硫元素,Z为砷元素。
15.已知元素周期表中共有18纵行,如图实线表示元素周期表的边界。
按电子排布,可把周期表里的元素划分为几个区:
s区、p区、d区、ds区等。
除ds区外,其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。
(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线,并分别用阴影
和
表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发,认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区,你认为应排在________区。
(3)请
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