2022-2023学年苏教版选择性必修二 2-2-1 原子核外电子排布的周期性 学案

第二单元元素性质的递变规律第一课时原子核外电子排布的周期性学习目标学科素养1.巩固复习元素周期律。2．掌握原子核外电子排布的周期性。3．能根据元素原子的外围电子排布特征，对元素周期表进行分区。1.进一步丰富物质结构的知识，提高分析问题和解决问题的能力和想象能力。2.养成实事求是的科学态度和思辨的科学精神。课前篇·自主学习固基础[知识梳理]一、原子核外电子排布的周期性1.每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从________到________的周期性变化。每一周期元素的周期数都等于该周期元素原子的________；除第1周期元素最外层电子数从1个到2个，即1s1～1s2；其他周期元素最外层电子数都从________递增到________，即________。2.主族元素原子核外电子排布和元素性质的周期性变化二、原子核外电子排布与周期表结构的关系1.周期与________相同。2.主族元素的族序数等于该元素原子的________。对于过渡元素的原子(镧系、锕系除外)，外围电子排布为________。ⅢB～ⅦB族的外围电子数目与________相同。外围电子排布为________的三个族统称为Ⅷ族。ⅠB和ⅡB族则是根据ns轨道上是一个还是两个电子来划分的，外围电子排布为________。三、核外电子排布与周期表的分区1.s区：主要包括________和________，外围电子排布为ns1～2，容易失去最外层电子，形成________离子，除________外，这些元素都是________。2.p区：包括________和________族共六族元素，它们原子的外围电子排布为________(氦为________)。3.d区：包括________元素(镧系和锕系元素除外)，外围电子排布为________，由于它们的次外层都________电子，因此d轨道不同程度地参与化学键的形成。4.ds区：包括________族元素，它们的原子的d轨道为充满电子的轨道，外围电子排布为________。5.f区：包括________系、________系，原子的外围电子排布为________。答案：一、1.ns1ns2np6电子层数18ns1～ns2np62.从左到右，从上到下：ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5＋1＋2＋3＋4＋5＋6(O除外)＋7(F除外)－4－3－2－1最高正价＝主族序数(O、F除外)，最高正价＋|最低负价|＝8同一主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱；同一周期主族元素从左到右，金属性依次减弱非金属性依次增强同一主族元素从上到下，原子半径逐渐增大；同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小二、1.电子层数2.外围电子数(n－1)d1～10ns0～2族序数(n－1)d6～10ns0～2(n－1)d10ns1～2三、1.ⅠAⅡA族元素阳H金属元素2.ⅢA～ⅦA0ns2np1～61s23.ⅢB～ⅦB、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2(钯为4d10)未充满4.ⅠB、ⅡB(n－1)d10ns1～25.镧锕(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2[自我排查]判断正误(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个纵行是18个族()(3)所有主族元素的最高化合价都等于其外围电子数()(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ns2的元素一定是ⅡA族元素()(6)元素原子的外围电子一定是最外层电子()(7)有同学总结出如下规律：当某元素的eq\f(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)×课堂篇·重点难点要突破研习1元素周期律、元素周期表[重点讲解]1.元素周期律元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变称为元素周期律。2.元素周期表(1)元素周期表的结构(2)元素周期表中的周期与族①周期：周期表中的每一横行为一周期。周期序数＝电子层数(能层数)。②主族：由短周期和长周期元素共同组成的族。主族序数＝最外层电子数。③副族：仅由长周期元素组成的族。(1)除第一周期外，各周期从左到右元素原子的最外层电子数为1～8。(2)元素的外围电子数等于其所在族的族序数，这只对主族元素成立，部分过渡元素是不成立的。[研习经典][典例1]下列说法正确的是()A.第四、五、六周期的副族元素均为10个B.第三和第四周期的同主族元素的原子序数一定相差18C.元素周期表的形成是由原子的结构决定的D.元素周期表中第四周期ⅤA族的元素与第三周期ⅡA族的元素核电荷数相差13答案：C解析：第四、五周期的副族元素均为7个，因第六周期含镧系元素，故该周期的副族元素超过了10个，A项错误；第三和第四周期的同主族元素位于周期表过渡元素左侧时原子序数相差8，如Na、K的原子序数相差8，B项错误；元素周期表的形成是元素原子核外电子排布呈周期性变化的结果，而核外电子排布是由原子的结构决定的，C项正确；第四周期ⅤA族的元素为As，原子序数为33，第三周期ⅡA族的元素为Mg，原子序数为12，则二者核电荷数相差21，D项错误。[举一反三]1.电子排布式为[Ar]3d54s2的元素是()A.稀有气体 B．过渡元素C.主族元素 D．卤族元素答案：B解析：由电子排布式可知该元素是25号元素锰，处于第四周期ⅦB族，因此属于过渡元素。2.外围电子排布式为5s25p1的元素，在周期表中的位置是()A.第四周期第ⅤA族 B．第五周期第ⅢA族C.第五周期第ⅠA族 D．第四周期第ⅢA族答案：B解析：由外围电子排布式知，该元素是主族元素。因为最高电子层的序数＝周期数，外围电子数＝主族序数，所以该元素位于第五周期第ⅢA族。3.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.周期序号越大，该周期所含金属元素越多C.最外层电子排布式为ns2的元素不一定在元素周期表的第2列D.元素周期表的第14列元素中未成对电子数是周期表元素中最多的答案：D解析：第七周期含30种金属元素，是各周期中最多的，B项正确；He的最外层电子排布式为1s2，在第18列，C项正确；第14列为第ⅣA族元素，最外层电子排布式为ns2np2，未成对电子数是2，而第四周期第ⅥB族元素原子的外围电子排布式为3d54s1，未成对电子数为6，D错误。研习2原子核外电子排布与周期表结构的关系一、原子核外电子排布与周期的关系[问题探讨]1.元素周期表共有几个周期？周期数与构造原理中的电子层有何关系？2.同一周期第1列(ⅠA族)和最后一列(0族)元素原子的电子排布通式是什么？3.除第一周期外，每一周期都是从ns能级开始，以np能级结束，每一周期中能级排列与该周期所含元素种数之间有何关系？试一一列出。依据上述排列规则，预测第八周期排满所含元素种数是多少？4.为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素不同？1.提示：元素周期表共有7个周期；周期数等于该元素基态原子的电子排布中的最高电子层数。2.提示：同一周期ⅠA族元素原子的电子排布式为ns1,0族元素原子(He除外，为1s2)的电子排布式为ns2np6。3.提示：每一周期从ns能级开始以np能级结束递增的核电荷数(或电子数)等于每个周期里的元素数目。具体数据如下：周期电子排布：起始→终止(ns→np)元素种数二2s→2p8三3s→3p8四4s→3d→4p18五5s→4d→5p18六6s→4f→5d→6p32七7s→5f→6d→7p32根据构造原理可知，第八周期(即第8电子层)起始(ⅠA族)为8s，终止(0族)为8p，其起始→终止的电子排布为8s→5g→6f→7d→8p。其中g为能级，含9个原子轨道，最多容纳18个电子。则第八周期排满时元素种数为2＋18＋14＋10＋6＝50(8s25g186f147d104.提示：第一周期元素的原子只有一个电子层，只有1s能级，无p能级，最多只能容纳2个电子，而其他周期结尾元素原子最外层有ns、np两个能级，最多可排8个电子，因此不相同。[重点讲解]1.能级组的划分将构造原理图进行适当调整后得到如下7个能级组，其中每个能级组对应一个周期。7s5f6d7p6s4f5d6p5s4d5p4s3d4p3s3p2s2p1s2.周期、能级组、元素数目对应关系周期对应能级组对应能级组电子最大容量周期中所含元素的数目一1s22二2s、2p88三3s、3p88四4s、3d、4p1818五5s、4d、5p1818六6s、4f、5d、6p3232七7s、5f、6d、7p32323.核外电子排布与周期的关系元素周期表中每一周期的第一个元素(除第一周期外)都是碱金属，最外层电子排布式为ns1；每一周期的最后一种元素都是稀有气体元素，这些元素的最外层电子排布式都是ns2np6(He除外，为1s2)。每一周期(除第一周期外)都是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。二、原子核外电子排布与族的关系[问题探讨]1.元素周期表共有多少列？多少个族？2.写出元素周期表中第1列和第17列的价电子排布通式，同列元素的价层电子数是否都相等？3.第ⅠA、ⅡA族的价电子排布通式是什么？第ⅢA～ⅦA族的价电子排布通式是什么？它们的族序数与价层电子数之间有何关系？4.除镧系、锕系外，副族元素的价电子排布的通式是什么？它们的族序数与价层电子数之间有何关系？1.提示：元素周期表共有18列，16个族，其中第8、9、10三列为Ⅷ族。2.提示：第1列的电子排布通式为ns1，第17列的电子排布通式为ns2np5。同列元素的价层电子数不一定相等，如He的价层电子数为2，其他同族元素的为8。3.提示：ⅠA、ⅡA族的价电子排布通式是ns1～2，第ⅢA～ⅦA族的价电子排布通式是ns2np1～5，主族元素的价电子数＝族序数。4.提示：除镧系、锕系外，副族元素价电子排布通式为(n－1)d1～10ns1～2(钯为4d10)；其中第ⅢB～ⅦB族的价层电子数＝族序数；第ⅠB、ⅡB的族序数＝最外层ns能级上的电子数。[重点讲解]核外电子排布与族的关系[研习经典][典例2]具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是()A.两种原子的电子层上全部是s电子B.3p上只有一个空轨道的原子和3p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能级和p能级都充满了电子，而d能级上尚未有电子的两种原子答案：B解析：电子层上全部是s电子的原子有氢、氦、锂、铍，A错；3p能级上有一个空轨道的原子是硅，3p能级上只有一个未成对电子的原子为铝或氯，B对；最外层电子排布为2s22p6的原子是氖，最外层电子排布为2s22p6的离子有氟离子、钠离子、镁离子等，C错；M层上的s能级和p能级都填满电子，而d能级上尚未有电子的原子有氩、钾、钙，D错。[举一反三]1.在短周期元素中，原子最外层只有1个电子或2个电子的元素是()A.金属元素 B．稀有气体元素C.非金属元素 D．无法确定是哪一类元素答案：D2.X、Y、Z三种主族元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是()A.XYZ2B．X2YZ3C．X2YZ2D．XYZ答案：A解析：由X、Y、Z三元素的最外层电子排布可知X为IA族中的元素，在化合物中呈＋1价，Y为铝，在化合物中呈＋3价，Z为氧，在化合物中呈－2价，再由化合物中各元素的化合价代数和为0，可得出答案。3.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族答案：D解析：解该题一定应注意看清是“＋2价离子”的电子排布式，根据核外电子排布规律，可知该元素的原子最外层只有2个电子，而且应该排布在第4电子层上，该元素在周期表中的位置应该是第4周期第ⅡA族。4.已知下列元素原子的最外层电子排布式，其中不一定能表示该元素为主族元素的是()A.3s23p3B．4s24p1C．4s2D．3s23p答案：C5.下列元素一定是主族元素的是()A.原子核外N电子层上只有一个电子的元素B.原子核外M层电子数为偶数的元素C.原子核外M层电子数为小于或等于7的奇数的元素D.原子核外N层电子数为2的元素答案：C研习3核外电子排布与周期表的分区[问题探讨]1.按电子排布特征，可把元素周期表里的元素划分成几个区？并将各区的名称填入图中。除ds区外，各区的名称与最后填入电子的能级有何关系？2.s区、d区和p区分别有几个纵列？为什么s区、d区和ds区的元素都是金属(氢元素除外)？3.为什么副族元素和Ⅷ族元素称为过渡元素？4.为什么处于金属与非金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属？5.Li、Mg在元素周期表中的位置分别是什么？Mg在O2中的燃烧产物是什么？Li在O2中燃烧产物是什么？能否生成过氧化锂？1.提示：按电子排布特征，把元素周期表里的元素划分为5个区，分别为s区、d区、ds区、p区和f区，如图所示，除ds区外，区的名称来自构造原理最后填入电子的能级符号。2.提示：s区有2个纵列，d区有8个纵列，p区有6个纵列。s区、d区和ds区的元素原子最外层电子数为1～2(Pd除外)，反应中易失去电子，故都是金属元素(氢元素除外)。3.提示：副族元素和Ⅷ族元素位于s区元素(主要是金属元素)和p区元素(主要是非金属元素)之间，处于金属元素向非金属元素的过渡区域，因此把副族元素和Ⅷ族元素称为过渡元素。4.提示：处于金属与非金属分界线上的元素既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，故称为半金属或类金属。5.提示：Li位于第二周期第ⅠA族，Mg位于第三周期第ⅡA族；Mg在O2中燃烧生成MgO，Li在O2中燃烧生成Li2O，不能生成Li2O2。[重点讲解]1.元素周期表的分区(1)按电子排布分区①按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表(ⅠB族、ⅡB族除外)分为s、p、d、f4个区，而ⅠB族、ⅡB族这2个纵列的元素原子的核外电子因先填充满(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如图所示。②各区元素原子的价电子排布、元素的位置及类别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分区元素位置价电子排布式元素种类及性质特点p区ⅢA～ⅦA族及0族元素ns2np1～6(He为1s2)原子的核外电子最后排布在np能级(He为s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(钯为4d10)为过渡金属，原子的核外电子最后排布在(n－1)d能级上，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2为过渡金属，核外电子先填满(n－1)d能级而后再填充ns能级，由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成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(2)按金属元素与非金属元素分区①金属、非金属在元素周期表中的位置沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋之间画一条线，线的左边是金属元素(氢除外)，线的右边是非金属元素。非金属元素主要集中在元素周期表右上角的三角区内(如图所示)。②金属与非金属交界处元素的性质特点在元素周期表中位于金属和非金属交界处的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素(如硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为半金属或类金属(一般可用作半导体材料)。2.对角线规则(1)对角线规则：在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的电负性接近，性质相似，被称为“对角线规则”。如：(2)“对角线规则”示例锂与镁锂和钠虽属同一主族，但与钠的性质相差较远，而锂的化学性质与镁更相似，如：①锂和镁在O2中燃烧，并不生成过氧化物，都只生成氧化物(Li2O、MgO)。②锂和镁都能直接与N2反应生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。③锂和镁的氢氧化物在加热时都可分解生成氧化物(Li2O、MgO)和H2O。④锂和镁的碳酸盐均不稳定，受热均能分解生成相应氧化物和CO2。⑤含锂和镁的某些盐，如碳酸盐、磷酸盐等均难溶于水。(1)外围电子排布与元素最高正价的关系①当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高化合价。最高正价＝主族序数(O、F除外)。②第ⅢB～ⅦB族可失去ns2和(n－1)d轨道上的全部电子，所以，最高正价数＝族序数。③Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分d电子，所以最高正价低于族序数(8)，只有Ru和Os可表现＋8价。④第ⅠB族可失去ns1电子和部分次外层d电子，所以ⅠB的族数＜最高正价，ⅡB族只失去ns2电子，ⅡB族的族序数＝最高正价。(2)处于对角线位置的元素，其单质和化合物的性质相似。因此，可用一种物质及其化合物的性质，推测处于对角线位置的元素单质及其化合物的性质。如可用Al、Al2O3、Al(OH)3、NaAlO2的性质推测Be、BeO、Be(OH)2、Na2BeO2的性质。[研习经典][典例3]关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是()A.元素周期表的s区全部是金属元素B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素C.过渡元素包括d区、f区和ds区的元素D.p区元素都是非金属元素答案：C解析：s区中的H是一个特例，它属于非金属元素，故A项错误。d区包括ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素，ds区包括ⅠB族和ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d区、f区和ds区的元素，故B项错误，C项正确。p区包括ⅢA～ⅦA族元素和0族元素，其中的铝、铅等都是金属元素，故D项错误。[举一反三]1.按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，以下元素属于p区的是()A.FeB．MgC．PD．Zn答案：C2.下面元素周期表中全部是金属元素的区域为()A.只有s区 B．d区和p区C.s区、d区和ds区 D．d区、f区和ds区答案：D3.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.①②B．①③C．①④D．③④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，即可能是第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。4.电子排布为[Ar]3d54s2的元素位于()A.d区B．ds区C．主族元素D．s区答案：A解析：由电子排布[Ar]3d54s2可知该元素为锰元素。演习篇·学业测试速达标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表的根本原因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原子轨道符号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原子轨道符号。2.第3周期元素的原子中，未成对电子不可能有()A.4个B．3个C.2个D．1个答案：A解析：第3周期元素中，外围电子排布为3sx3py，电子个数从1～8个，由洪特规则，未成对电子依次