人教版选修3 第1章第2节 原子结构与元素的性质（第1课时） 学案.docx

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、元素周期表的结构1周期(横行)2族(纵行)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a、a族，p区包括aa、0族，d区包括bb族及族，ds区包括b、b族，f区包括镧系元素和锕系元素。【议一议】1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b；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he2s1钠11三1s22s22p63s1或ne3s1钾19四1s22s22p63s23p64s1或ar4s1铷37五1s22s22p63s23p63d104s24p65s1或kr5s1铯55六xe6s12.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。【议一议】2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变化。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。【议一议】3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，金属性减弱，非金属性增强，同周期内非金属位于右边；同主族中从上到下，非金属性减弱，金属性增强，同主族中非金属位于上方；所以在元素周期表中非金属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。4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。一、原子结构与元素周期表的关系【例1】某元素位于周期表中第四周期a族，则该元素的名称和价电子排布式均正确的是()a砷，4s24p3 b溴，4s24p5c磷，4s24p3 d锑，5s25p3答案a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：元素的价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，为33号元素砷，故a项正确。规律总结1族的划分的标准。同族元素价电子数相同，价电子数目和价电子排布决定族的划分。2元素所在的族与元素的价电子数之间的关系。第a、a族元素的价电子排布分别为ns1、ns2；第aa族元素的价电子排布为ns2np15；第bb族元素的价电子排布为(n1)d15ns12；第族元素的价电子排布为(n1)d610ns02；第bb族元素的价电子排布为(n1)d10ns12。3主族元素的价电子数主族序数，且主族元素的价电子只含s、p轨道上的电子。变式训练1某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子位于第三能层d轨道，试回答：(1)该元素核外电子排布式为_，价电子的电子排布图为_。(2)该元素的原子序数为_，元素符号为_，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。答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2(2)21sc第四周期第b族金属3解析由构造原理知e(4s)bac六种元素中，c元素单质的化学性质最活泼dc、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强答案d解析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(d)的稳定性比h2s(e)强；同一周期原子半径从左到右递减，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。6短周期元素r、t、q、w在元素周期表中的相对位置如右图所示，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：rwb最高价氧化物对应水化物的酸性：qqrd含t的盐溶液一定显酸性答案d解析t应为al、q为si、w为s、r为n，nh3的稳定性大于h2s、h2sio3酸性小于hclo4。alcl3溶液显酸性，而naalo2溶液显碱性。7右图是元素周期表短周期的一部分，若a原子最外层的电子数比次外层的电子数少3，则下列说法中正确的是 ()ad与c不能形成化合物bd的最高正价与b的最高正价相等ca、b、c的最高价氧化物对应的水化物酸性强弱的关系是cbad原子半径的大小顺序是cbad答案c解析a为p、b为s、c为cl、d为o。a项o和cl可形成clo2；原子半径：psclo。8外围电子构型为4f75d16s2的元素在周期表中位置应是()a第四周期第b族 b第五周期第b族c第六周期第b族 d第六周期第b族答案d解析最大能层数为6，所以在第六周期。由5d16s2知在第b族。9迄今为止，生成化合物的种类最多的元素位于()aa族 ba族 ca族 da族答案c能力提升题10x、y、z是第aa族的三种非金属元素，它们在元素周期表中的位置如右图所示，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)nas,2na(3)砷两z位于元素周期表中金属元素与非金属元素交界线附近4s24p3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a、a、a三个主族，则可认定x必为氟元素，y为硫元素，z为砷元素。11假定元素周期表是有限的，根据已知的元素周期表的某些事实和理论可归纳出一些假说。(1)已知元素周期表中的各周期可容纳的元素种类如下：周期一二三四五六七元素种类28818183232人们预测元素周期表第八周期将来也会排满，那么该周期排满后的元素种类是_。a18 b32 c50 d无法判断(2)根据每个周期最后一种金属元素出现的族序数，预测周期表中原子序数最大的金属元素将在第_周期_族(注：把0族看作a族，下同)。周期表中元素在填满第_周期后将结束。(3)根据周期表中每个周期非金属元素的种数(把稀有气体元素看为非金属元素)，预测周期表中应该有_种非金属元素，还有_种未发现。未发现的非金属元素处于第_周期_族。答案(1)c(2)八a八(3)231七a解析(1)由已知可归纳出周期为一、二、三、四、五、六、七，元素种数212、222、232、242，据此预测第八周期元素种类为25250(种)。(2)观察周期表可知：第六周期倒数第三种元素为金属元素，第七周期倒数第二种元素为金属元素，第八周期倒数第一种元素为金属元素。(3)前六周期非金属元素种数分别为2、6、5、4、3、2种，则可类推第七、八周期非金属元素种数分别为1种、0种。共计23种，第七周期未填满，有1种非金属元素未发现，将处在a族。12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a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。答案(1)球形(2)fe2：1s22s22p63s23p63d6，fe3：1s22s22p63s23p63d5fe3(3)3d104s2(4) (5)f解析(1)s区为第a族、第a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b族第b族、第族，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)该题中符合题意的为n，价电子排布图为：(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。13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)它的外围电子排布式是_。(4)它属于第_周期第_族。(5)它有_个未成对电子。答案(1)29(2)47(3)3d104s1(4)四b(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n4，有四个电子层，所以为第四周期元素，外围电子排布为3d104s1，所以在b族。外围电子的电子排布图为，所以有1个未成对电子。14下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。请回答下列问题：(1)表中属于d区的元素是_(填编号)。(2)表中元素的6个原子与元素的6个原子形成的某种环状物名称为_。(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn1，该元素原子的核外最外层电子数为_。答案(1)(2)苯(3)5解析(1)属于d区元素。(2)元素是氢元素，元素是碳元素，依题意，形成的环状物是苯。(3)从nsnnpn1可知，n2，该元素为n元素，最外层电子数为5。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)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。(4)请利用电子排布的相关知识解释fe3比fe2稳定的原因：_。(5)随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若把第七周期排满，则元素周期表共可以排布_种元素。答案(1)如图(2)ds(3)见上图(4)fe的外围电子排布为3d64s2，fe2为3d6，fe3为3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5处于半充满状态，结构更稳定，故fe3比fe2稳定(5)118解析(1)正确理解题意，明确按构造原理分区的含义即可，注意把握关键信息“最后填入的电子的能级符号”。(2)ds区外围电子排布为(n1)d10ns1和(n1)d10ns2，而d区内6纵行外围电子排布为(n1)d54s1，7