鲁科版选修3 第1章第2节 原子结构与元素周期表（第2课时） 学案.doc

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.了解核外电子排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们之间的变化规律。2.了解原子半径的意义及其测定方法，知道原子半径与原子核外电子排布的关系，并能解释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的本质联系。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对应的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的关系。族的划分依据与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在最外层的ns或nsnp轨道上。族序数与价电子数相同。稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。过渡元素(副族和族)同一纵行原子的价电子排布基本相同。价电子排布式为(n1)d110ns12，bb族的族序数与价电子数相同，第b、b族的族序数ns轨道上的电子数，第族的价电子数分别为8、9、10。3原子核外电子排布与区的划分分区族数价电子排布s区a、a、hens12p区a0族(he除外)ns2np16d区b(n1)d19ns12ds区b、b(n1)d10ns12f区b(n2)f014(n1)d02ns21.原子核外电子排布与周期的关系(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。2原子核外电子排布与族的关系族序数由该元素原子的价电子数决定。(1)主族(aa)的族序数价电子数原子最外层电子数。(2)0族：原子最外层电子数等于8或2。(3)b、b族：族序数原子最外层电子数。(4)bb族：族序数价电子数原子最外层ns电子数次外层(n1)d电子数最高正价。(5)族：原子最外层ns电子数次外层(n1)d电子数之和，分别为8、9、10。3族序数与价电子排布(1)aa的价电子排布分别为ns1、ns2、ns2np1、ns2np2、ns2np3、ns2np4、ns2np5。(2)稀有气体的价电子排布式为1s2或ns2np6。(3)第4周期过渡元素的价电子排布为族序数bbbbb价电子排布3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s21下列各组原子中，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cx原子2p轨道、y原子的3p轨道上都有一个未成对电子，但没有空轨道d最外层都只有一个电子的x、y原子答案c解析a项，x为he，y为be，两者性质不相似；b项，x为mg，y原子4s轨道上有2个电子，可能为ca、fe等元素，但若为过渡元素，则由能量最低原则可知先排4s轨道，再排3d轨道，可能是fe、zn等，故化学性质不一定相似；c项，x原子核外电子排布式为1s22s22p5，为f原子，y原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为cl原子，为同一主族元素，化学性质相似； d项，最外层只有一个电子的原子有a族元素、cr、cu等，不一定是同主族元素；化学性质不一定相似。易错警示基态原子最外层电子数相等，价电子数不一定相等，其化学性质也不一定相似。2原子结构与元素周期表存在着内在联系。请回答：(1)判断下列元素在周期表中所存在的周期和族。1s22s22p63s23p1_；ar3d54s1_；ar3d64s2_；ar4s24p2_；ar3d104s24p1_；其原子最外层电子排布为nsnnp2n1_。(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出元素符号和价电子排布式。第4周期b族_；_；第5周期a族_；_；第6周期b族_；_。答案(1)第3周期a族第4周期b族第4周期族第4周期a族第4周期a族第2周期a族(2)ti3d24s2sb5s25p3au5d106s1解析(1)在原子核外电子排布式中，元素所在周期序数最大电子层数。和最外层的p轨道都有电子，在a族，在a族。元素的d轨道上均有电子，在b族，在第族，在第4周期a族，s轨道中最多只能排2个电子，故n2，则该元素电子排布式为1s22s22p5，为氟元素，位于第2周期a族。(2)价电子排布为3d24s2，为ti元素；价电子排布为5s25p3，为sb元素；au位于第6周期b族，价电子排布为5d106s1。方法规律已知核外电子排布推断元素位置，先根据最外层p轨道、d轨道上电子的填充情况来判断该元素属于主族元素还是过渡元素，再结合最高电子层以及价电子数确定其位置。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，填表：规律原因同主族元素(自上而下)原子半径逐渐增大核电荷增加对外层电子的吸引作用小于增加的电子间的排斥作用同周期元素(从左到右)原子半径逐渐减小(除稀有气体元素外)增加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同周期过渡元素(从左到右)原子半径逐渐减小，但变化幅度不大增加的电子都分布在(n1)d轨道上，它对外层电子的排斥作用与核电荷增加带来的核对电子的有效吸引作用大致相当比较微粒半径大小的规律(1)同周期从左到右，原子半径、最高价阳离子半径和最低价阴离子半径(稀有气体除外)，依次减小。(2)同主族从上到下，原子半径、高价态阳离子半径和阴离子半径依次增大。(3)同种元素形成的粒子半径阳离子半径原子半径阴离子半径，且阳离子价态越高，半径越小。(4)核外电子数相同的微粒，核电荷数(或原子序数)越小，微粒半径越大。(5)利用参照物比较核电荷数和电子数都不相同的微粒的半径。如比较al3和s2离子半径的大小，可找出与al3电子数相同，与s2同一主族的元素的o2来比较，因为al3o2，且o2s2，故al3nf比较。提醒由于稀有气体结构的特殊性，其原子半径的计算方法与其他元素的不同，则稀有气体原子半径与其他元素原子半径不作比较。3下列微粒半径大小比较错误的是()aknali bnamg2al3cmg2naf dclff答案c解析同主族，由上到下微粒半径逐渐增大，a项正确；核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，b项正确；c项应该为fnamg2；d项可引入cl，顺序为clclff，正确。方法规律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。4已知短周期元素的离子aa2、bb、cc3、dd都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()a原子半径：abdcb原子序数：dcbac离子半径：c3dba2d单质的还原性：abdc答案c解析aa2、bb、cc3、dd都是短周期元素的离子，电子层结构相同，其在周期表中的相对位置关系可表示为 cc3ddbbaa2因而四种元素的原子序数由大到小的顺序为abdc；元素原子半径的大小顺序为r(b)r(a)r(c)r(d)；电子层结构相同的离子，阴离子半径必大于阳离子半径，且带负电荷越多半径越大，阳离子带正电荷越多半径越小，故离子半径由大到小的顺序为r(c3)r(d)r(b)r(a2)。单质中同周期的a、b为金属，a原子序数大于b，故还原性应为ba；同周期非金属元素c、d，c的原子序数小于d，c的还原性应大于d。易错警示(1)同周期从左到右元素的离子半径并不是逐渐减小。同周期元素阳离子半径(或阴离子半径)从左到右逐渐减小，而阴离子半径大于阳离子半径。(2)并不是电子层数越多，原子半径越大，如锂原子半径大于氯原子半径。(3)比较微粒半径，首先分析是哪种微粒，是原子还是(阴、阳)离子，然后再比较电子层数和电子数。1价电子排布式为5s25p1的元素，位于周期表中()a第4周期第a族 b第5周期第a族c第5周期第a族 d第4周期第a族答案b解析电子层数周期数，价电子数主族元素的族序数，所以该元素位于第5周期第a族。2具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是()a最外层有1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答案c解析原子最外层有一个电子的原子可能是：a族、b族(如cr：3d54s1)、b族(如cu：3d104s1)元素的原子，不一定是主族元素，a项不正确；最外层电子排布式为ns2的原子有he，a族、bb族、b族元素的原子，b项不正确；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项正确；原子次外层无未成对电子的有：全部主族元素、0族元素、b和b族元素，d项不正确。3具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是()a1s22s22p63s23p3 b1s22s22p3c1s22s22p5 d1s22s22p63s23p4答案a解析由核外电子排布知识可知a为磷原子，b为氮原子，c为氟原子，d为硫原子。根据同周期从左到右原子半径逐渐减小，同主族原子半径由上到下逐渐增大，故原子半径最大的是磷原子。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b3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一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答案b解析元素原子的电子层上全部都是s电子，即1s1或1s2或1s22s1或1s22s2，对应的元素为h、he、li、be，它们可能属于第1周期或第2周期；3p能级上只有一个空轨道的原子即：1s22s22p63s23p2，是si元素；3p能级上只有1个未成对电子的原子即：1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，是al元素或cl元素，都属于第3周期；最外层电子排布为2s22p6的原子是ne原子，属于第2周期元素；最外层电子排布为2s22p6的离子可能为o2、f、n3、na、mg2、al3，不一定属于同一周期元素；原子核外m层上的s、p能级上都填满电子而d轨道未排电子的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2，为ar或k或ca，不一定属于同一周期。5某元素位于周期表中第4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项；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。6完成下列小题。(1)填表：原子电子排布式族周期区1s22s22p63s2kr4d105s25p2ar3d14s2ar3d104s1(2)某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子位于第3电子层d轨道，试回答：该元素核外电子排布式为_，价电子的轨道表示式为_。该元素的元素符号为_，在周期表中的位置为_，该元素最高正化合价为_价。(3)某元素m2的3d轨道上有5个电子，试推出：m原子的核外电子排布式为_。m原子的最外层和最高能级组中电子数分别为_、_。m元素在元素周期表中的位置为第_周期_族。答案(1)a3sa5pb4db4ds(2)1s22s22p63s23p63d14s2或ar3d14s2sc第4周期b族3(3)1s22s22p63s23p63d54s224b解析(1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区元素，为主族元素。族序数ns电子数，即为2，在第3周期第a族。最后一个电子填充在p轨道，属于p区元素，为主族元素。族序数nsnp电子数，即224，在第5周期第a族。最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区元素，为副族元素。族序数(n1)dns电子数，即123，在第4周期第b族。最后一个电子填充在d轨道，且等于10，属于ds区元素，为副族元素。族序数ns电子数，即为1，在第4周期b族。(2)因e