原子结构与元素周期表 【新教材备课精研】高二化学 （人教版2019选择性必修2）

走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修2第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质原子核外的电子排布、原子轨道的能级与周期表之间有什么样的关系？阅读课本第18-22页，了解能级组与元素周期表的周期之间的对应关系，同一能级组和不同能级组间的能量关系。价电子的概念，主族元素和过渡元素的原子的价电子的组成，价电子的表示方法。原子核外的电子排布与周期表的周期划分的本质联系，周期与量子数n的关系。

学习

目标第1课时

原子结构与元素周期表PART01PART02能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。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。(1)含义：元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。这个序列中的元素性质随着核电荷数的递增发生周期性的重复。一.元素周期系碱金属原子序数周期电子排布式简化电子排布式稀有气体电子排布式Li3210NeNa11318ArK19436KrRb37554XeCs55686Rn1s22s1[He]2s1[Ne]3s1[Ar]4s1[Kr]5s1[Xe]6s11s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d104s24p65s24d105p66s11s22s22p63s23p63d104s24p65s11s22s22p61s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d104s24p61s22s22p63s23p63d104s24p65s14d105p61s22s22p63s23p63d104s24p65s14d105p66s24f145d106p6一、元素周期律、元素周期系和元素周期表元素周期律元素性质随着元素原子的核电荷数的递增发生周期性的递变。元素周期系按原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。元素周期系周期性发展就像螺壳上的螺旋。

形成原因：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。元素周期表元素周期系与元素周期表的关系问题：这张元素周期表是按什么规律排列的？三张重要历史意义的元素周期表1913年，卢瑟福的学生、英国物理学家莫塞莱证明：原子序数=核电荷数玻尔元素周期表玻尔周期表中用方框框起原子新增加的电子是填入内层轨道的。玻尔周期表中用直线连接前后周期相关元素（同族元素），原因它们的价电子数相等1922年，玻尔的改进版，开始用量子力学，原子结构解释元素周期表。周期ⅠA01HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe2LiBeBCNOFNe3NaMgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBAlSiPSClAr4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe6CsBa镧系HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn7FrRa锕系RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg镧系LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu锕系AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr维尔纳长式周期表美国化学家鲍林和鲍林能级图二.构造原理与元素周期表每个周期元素种类与能级和电子数目的关系周期一二三四五六七能级1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p电子2262621062106214106214106元素28818183232价电子：主族元素的价电子为该元素原子的最外层电子，如碱金属元素原子的价电子排布式为ns1。副族元素的价电子与其最外层电子和次外层电子有关，如铁元素原子的价电子排布式为3d64s2。【易错提醒】对价电子的错误认识(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,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。【典例1】某元素的原子序数为29，回答下列问题：(1)该元素原子的电子总数是________。(2)它有________个电子层，有________个能级。(3)它的价电子排布式是________。(4)它位于第________周期第________族。(5)它有________个未成对电子。【解析】【答案】(1)29

(2)4

7

(3)3d104s1

(4)四ⅠB

(5)1【典例2】现有X、R、Y三种元素,其结构特点如下:(1)X原子在L层上只有一个空轨道,则X是_______________;其电子排布图为________。

(2)R原子的3p轨道上只有一个未成对电子,则R原子可能是________。

(3)Y原子的核电荷数为33,其外围电子排布为________,其在元素周期表中的位置是________,是属于________区的元素。

【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则。(2)电子层数=周期数,主族元素的价电子数=主族序数。【解析】X原子在L层上只有一个空轨道,则其电子排布式为1s22s22p2,是碳元素,其电子排布图为。R原子的3p轨道上只有一个未成对电子,则其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,则R原子可能为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,在元素周期表中位于第4周期第ⅤA族,属于p区元素。答案:(1)C(或碳)

(2)Al或Cl(3)4s24p3第4周期第ⅤA族p【母题追问】(1)上题(1)中的元素在周期表中的哪个位置?提示:该元素为主族元素,为第2周期、第ⅣA族。(2)上题(2)题干改成“R原子的3p轨道上只有一个未成对电子且无空轨道”,则R是哪一种元素?提示:该元素为氯元素。【规律方法】(1)原子核外电子层数决定所在周期数:周期数=最大能层数(钯除外,46Pd:[Kr]4d10,最大能层数是4,但是Pd在第五周期)。(2)外围电子总数决定排布哪一族。如29Cu:3d104s1,10+1=11,尾数是1且有d轨道,所以是ⅠB族。(3)每周期起始元素和结束元素的价电子排布为ns1和ns2np6(第一周期为1s2)。【典例3】完成下列小题。(1)填表:原子电子排布式族周期区①1s22s22p63s2②[Kr]4d105s25p2③[Ar]3d14s2④[Ar]3d104s1(2)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。

【解题指南】解答本题需要注意理解以下三个方面:(1)根据电子排布式或简化电子排布式判断元素所在周期或族。(2)根据元素原子最后一个电子排入的轨道判断元素所在的区。(3)金属元素和非金属元素在元素周期表中的分布。【解析】(1)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,在第三周期第ⅡA族。②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=ns+np电子数,即2+2=4,在第五周期第ⅣA族。③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=(n-1)d+ns电子数,即1+2=3,在第四周期第ⅢB族。④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,在第四周期第ⅠB族。(2)由构造原理知E(4s)<E(3d),故3d上有一个电子时,4s上有2个电子,故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,为21号金属元素Sc。答案:(1)①ⅡA三s②ⅣA五p③ⅢB四d④ⅠB四ds

(2)①1s22s22p63s23p63d14s2②21

Sc第四周期第ⅢB族金属+3