鲁科版选修三 第1章 第2节 第2课时 核外电子排布与元素周期表、原子半径 学案.docx

第2课时核外电子排布与元素周期表、原子半径学习目标定位1.能进一步认识元素周期律的实质是核外电子排布的周期性变化，熟知元素周期表的结构和周期、族的划分。2.知道原子半径与原子核外电子排布的关系，知道原子半径在周期表中的变化规律。一原子结构与元素周期表1原子核外电子排布与周期的划分(1)填写下表：周期价电子排布最外层最多容纳电子数各周期增加能级元素种数a族0族11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s187s、5f、6d(未完)未完(2)观察分析上表，讨论原子核外电子排布与周期划分有怎样的关系？答案根据能级能量的差异，可将能量相近的能级分为七个能级组，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。每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所含的元素种数。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aaaaaaa价电子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5列数121314151617价电子数1234567(2)以第4周期副族元素为例，填写下表：副族元素21sc22ti23v24cr25mn29cu30zn族数bbbbbbb价电子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2价电子数目34567(3)依据上述表格，分析讨论族的划分与原子核外电子排布有怎样的关系？答案族的划分依据是原子的价层电子排布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。稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。过渡元素(副族和族)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。价电子排布式为(n1)d110ns12，bb族的价电子数与族序数相同，第b、b族和第族不相同。归纳总结1元素周期表中各族元素原子的价电子排布状况族价电子排布式价电子数ans11ans22b(n1)d1ns23b(n1)d2ns24b(n1)d3ns2或(n1)d4ns15b(n1)d4ns2或(n1)d5ns16b(n1)d5ns27族(n1)d6ns2或(n1)d7ns18(n1)d7ns2或(n1)d8ns19(n1)d8ns2或(n1)d10或(n1)d9ns110b(n1)d10ns111b(n1)d10ns212ans2np13ans2np24ans2np35ans2np46ans2np570族ns2np6(氦是1s2)8(氦是2)2.原子核外电子排布与元素周期表关系的规律(1)周期序数电子层数；(2)周期元素数目相应能级组最多容纳的电子数；(3)主族序数价电子数(最外层电子数)；(4)过渡元素的价电子数与次外层d电子(或次次外层f电子)有关。活学活用1某元素的原子序数为29，试回答：(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_周期第_族。(5)它有_个未成对电子。答案(1)29(2)47(3)3d104s1(4)4b(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。根据核外电子排布规律，该元素的核外电子排布式应为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4周期元素，价电子排布式为3d104s1，所以在b族。价电子的轨道表示式为，所以有1个未成对电子。2指出下列元素在元素周期表中的位置：(1)基态负一价离子的电子排布式为ne3s23p6的元素：_周期、_族。(2)基态原子的电子排布式为ar4s1的元素：第_周期、_族。(3)基态原子的电子排布式为ar3d34s2的元素：第_周期、_族。(4)基态原子的电子排布式为ar3d104s1的元素：第_周期、_族。(5)基态原子的电子排布式为kr4d105s25p2的元素：第_周期、_族。答案(1)3a(2)4a(3)4b(4)4b(5)5a解析(1)基态负一价离子的电子排布式为na3s23p6，则原子的电子排布式为ne3s23p5。价电子排布为3s23p5，该元素位于元素周期表的第3周期、a族。(2)基态的原子的电子排布式为ar4s1，价电子排布式为4s1，该元素位于元素周期表的第4周期、a族。(3)基态原子的电子排布式为ar3d34s2，价电子排布式为3d34s2，该元素位于元素周期表的第4周期、b族。(4)基态原子的电子排布式为ar3d104s1，价电子排布式为3d104s1，该元素位于元素周期表的第4周期、b族。(5)基态原子的电子排布式为kr4d105s25p2，价电子排布式为5s25p2，该元素位于元素周期表的第5周期、a族。二核外电子排布与原子半径1由于原子并不是一个具有明确“边界”的实体，人们便假定原子是一个球体，并采用统计的方法来测定它的半径。观察分析教材图1210主族元素的原子半径变化示意图，回答下列问题：(1)同一周期中从碱金属元素开始到卤族元素结束元素的原子半径怎样变化？为什么？答案同一周期中，从碱金属元素到卤族元素，随着原子序数的增大，元素的原子半径逐渐减小。同一周期中每增加一个电子，核电荷相应增加一个正电荷。由于增加的电子位于同一层上，所以增加的电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用，有效核电荷增加，结果使原子半径逐渐减小。(2)在同一主族中元素的原子半径怎样变化？为什么？答案对同一主族元素的原子来说，随着原子序数的逐渐增大，原子半径自上而下逐渐增大。同一主族中每次增加的不是一个电子而是一个“电子队伍”，即每次增加一个电子层，正是因为电子层数依次增加，导致核对外层电子的吸引作用处于次要地位。2由以上分析可知，决定元素原子半径大小的因素有：(1)电子层数：电子层数越多，电子之间的负电排斥越大，使原子半径越大。(2)核电荷数：核电荷数越大，核对电子的引力也就越强，使原子半径越小(稀有气体元素除外)。(3)电子层数和核电荷数的综合结果使各种原子的半径发生周期性变化(同周期、同主族元素原子半径的变化规律)。归纳总结1比较微粒半径大小的方法(“三看”)“一看”电子层数：当电子层数不同时，一般电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层数相同时，一般核电荷数越大，半径越小(稀有气体元素除外)。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。2判断微粒半径大小的规律(1)同周期，从左到右，原子半径依次减小(稀有气体除外)。(2)同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均逐渐增大。(3)阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径。(4)电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径逐渐减小。(5)不同价态的同种元素的离子，核外电子数多的半径大。活学活用3比较判断下列各组微粒半径的大小，并说明原因。(1)basr，同族元素，ba比sr多一电子层。(2)casc，同周期元素，sc核电荷数大。(3)s2s，同一元素，电子数越多，半径越大。(4)naal3，具有相同的电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小。(5)pb2sn2，同一族元素的离子，所带电荷相同，电子层数越多，半径越大。(6)fe2fe3，同一元素的离子，核外电子数越少，半径越小。当堂检测1元素原子的核外电子排布决定了元素在元素周期表中的位置，已知某元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2。该元素位于元素周期表()a第2周期第b族b第4周期第a族c第4周期第b族d第5周期第b族答案c解析周期数等于电子层序数，族数等于价电子数。共有四个电子层，位于第4周期，价电子排布式为3d34s2，共5个价电子，而且排在3d、4s轨道中，应为副族。所以为b族。2某元素基态原子的最外层电子排布式为ns2，该元素()a一定是a族元素b一定是金属元素c不是a族元素就是副族元素d可能是金属元素也可能是非金属元素答案d解析由于最外层电子排布式为ns2，则该元素可能是he元素、第a族元素或是过渡金属元素，所以综合起来讲，可能是金属元素也可能是非金属元素，故答案选d。3下列四种粒子中，半径按由大到小排列顺序正确的是()基态x的原子结构示意图基态y的价电子排布式3s23p5基态z2的轨道表示式w基态原子有2个能层，电子式为abcd答案c解析由题意可知：x、y、z2、w分别为s、cl、s2、f。s、cl、s2、f粒子半径大小排列顺序为r(s2)r(s)r(cl)r(f)，故c项正确。4某元素m2的3d轨道上有5个电子，则(1)m原子的核外电子排布式为_。(2)m元素在元素周期表中的位置为第_周期_族。答案(1)1s22s22p63s23p63d54s2(2)4b解析m2的3d轨道上有5个电子则电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。故m原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2。该元素的价电子排布式为3d54s2，所以该元素在周期表中的位置为第4周期b族。5有a、b、c、d四种元素。其中a为第4周期元素，与d可形成11和12原子个数比的化合物；b为第4周期过渡元素，最高化合价为7；c和b是同周期的元素，具有相同的最高化合价；d的价电子排布式为nsnnpn2。(1)试写出四种元素的元素符号：a_、b_、c_、d_。(2)按原子半径由大到小排列：_(填元素符号)。答案(1)kmnbro(2)kmnbro解析由b为第4周期过渡元素，最高化合价为7可推出b是锰元素；c和b是同周期的元素，具有相同的最高化合价，则c是溴元素；d的价电子排布式为nsnnpn2，d是氧元素；a与d可形成11和12原子个数比的化合物，a是钾元素。40分钟课时作业基础过关一、核外电子排布与元素周期表1根据下列微粒的最外层电子排布，能确定该元素在元素周期表中位置的是()a4s1b3d104sncnsnnp3ndns2np3答案c解析a项，4s1的电子排布包括4s1、3d54s1、3d104s1，无法确定元素；b项，3d104sn的电子排布包括3d104s1、3d104s2等，也无法确定元素；d项，由于n无法确定，也无法确定元素；而c项中n必须为2，即2s22p6。2价电子排布式为3d104s1的元素在周期表中应位于()a第4周期b族b第5周期b族c第4周期b族d第5周期b族答案a解析根据该元素的价电子排布式，得出其电子层数为4，因此它位于第4周期。由于3d轨道上为全满结构，得出该元素位于ds区，又因为最外层4s轨道上有1个电子，因此它位于第b族。3下列说法中错误的是()a原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数b过渡元素全部为金属元素c除氦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物理性质不同，化学性质相同答案a解析原子的核外电子层数等于周期数，而离子的核外电子层数不一定等于周期数(如na)，选项a不正确。4主族元素a和b可形成组成为ab2的离子化合物，则a、b两原子的最外层电子排布分别为()ans2np2和ns2np4b.ns2和ns2np4cns2和ns2np5dns2和ns2答案c解析由a和b为主族元素，且二者能形成ab2型的离子化合物，知a为第a族元素，b为第a族元素，故a元素原子的最外层电子排布为ns2，b元素原子的最外层电子排布为ns2np5。二、核外电子排布与微粒半径5关于同一种元素的原子或离子，下列叙述正确的是()a原子半径比阴离子半径小b原子半径比阴离子半径大c原子半径比阳离子半径小d带正电荷多的阳离子比带正电荷少的阳离子半径大答案a解析同一元素微粒的半径大小顺序为r阴r原r阳，价态高的阳离子半径小，所以选a。6下列微粒半径大小比较错误的是()aknali bnamg2al3cmg2nafdclff答案c解析同主族，由上到下微粒半径逐渐增大，所以a对；核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，所以b对；c项应该为fnamg2；d可引入cl，顺序为clclff，所以d也对。7下列各组微粒半径之比大于1的是()a.b.c.d.答案b解析本题考查微粒半径大小的比较。比值大于1，即比例式中分子的微粒半径应大于分母的微粒半径。a中元素属同周期关系，r(na)r(mg)，比值小于1；b中元素属同周期关系，r(p)r(cl)，比值大于1；c中属核外电子排布相同的两种微粒，应为r(na)r(al3)，比值小于1；d中属同周期元素形成的不同离子，k核外有3层电子，br核外有4层电子，显然，r(k)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。10具有相同电子层结构的微粒an、bn、c，下列分析正确的是()a原子序数关系cbab微粒半径关系bnancc一定是稀有气体元素的原子d原子半径关系为acb；因a的质子数大于b，且an、bn具有相同的电子层结构，故微粒半径bnan；因为bn与c具有相同的电子层结构，且具有稀有气体元素的电子层结构，c只能为稀有气体元素；a应处于b的下一周期，故半径ab。能力提升11a、b、c、d、e代表5种元素。请填空：(1)a元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_。(2)b元素的负一价离子和c元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，b的元素符号为_，c的元素符号为_。(3)d元素的正三价离子的3d亚层为半充满，d的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。(4)e元素基态原子的m层全充满，n层没有成对电子，只有一个未成对电子，e的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。答案(1)n(2)clk(3)fe1s22s22p63s23p63d64s2(4)cu1s22s22p63s23p63d104s1解析(1)a元素原子核外共有7个电子，则核内为7个质子，因此为n元素。(2)b、c分别为17、19号元素即cl、k。(3)d3的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，可知d为26号元素，即fe，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)e元素原子核外共有29个电子，即第29号元素为cu，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。12金、银、铜、铁、铝和钛均是人类大量生产和使用的金属。试回答与上述金属原子结构有关的问题。(1)上述金属中属于主族元素的有_。(2)钛被称为继铁、铝之后的第三金属。基态钛原子价电子的轨道表示式为_。ti元素形成的化合物中，ti呈现的最高价态为_价。(3)基态金原子的价电子排布式为5d106s1，试判断金在元素周期表中位于第_周期第_族。(4)请利用电子排布的相关知识解释fe3比fe2稳定的原因：_。答案(1)铝(2)4(3)6b(4)fe的价电子排布为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稳定解析(1)铝属于主族元素，其余属于过渡元素。(2)钛位于第4周期第b族，价电子排布为3d24s2。ti的最高化合价数价电子数4(3)金元素基态原子的价电子排布为5d106s1，应位于第6周期第b族。(4)fe3符合洪特规则特例，3d5为半满状态，结构稳定。13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)表中属于过渡元素的是_(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，该元素原子的最外层电子数为_。(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素与元素的氢氧化物有相似的性质。请写出元素的氢氧化物与naoh溶液反应的化学方程式_。答案(1)(2)苯(3)5(4)be(oh)22naoh=na2be(oh)4解析(1)为过渡元素。(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。(4)是al，是be，依对角线规则，两元素性质相似，仿照al(oh)3和碱反应的化学方程式写出be(oh)2与naoh反应的化学方程式。14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1234567元素种类28818183232人