【知识解析】原子结构与元素周期表

元素周期律、元素周期系和元素周期表温故（1）原子序数是按照元素核电荷数由小到大的顺序给元素编号而得到的序数。（2）原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数注意：门捷列夫提出的原子序数是按相对原子质量从小到大的顺序对元素进行编号。元素周期律、元素周期系和元素周期表（1）元素周期律①定义：元素的性质随原子的核电荷数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律。②实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。元素周期律、元素周期系和元素周期表（2）元素周期系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。②特点循环往复形成最外层电子数递增标志着标志着ns1ns2np6（He：1s2）出现氢元素或碱金属元素出现稀有气体元素新电子层开始该电子层结束元素周期系元素周期律、元素周期系和元素周期表注意：根据元素原子核电荷数递增把元素分成若干序列，这样的排列形式必须遵循元素周期律，因而不能轻易改变，故元素周期系只有一种。元素周期律、元素周期系和元素周期表（3）元素周期表元素周期表是呈现元素周期系的表格。元素周期系与元素周期表的关系如下：元素周期系呈现决定元素周期表若干种绘制只有一种注意：从1869年门捷列夫制作出历史上第一张元素周期表至今，人们根据元素周期系绘制出的元素周期表有几十种（如教材中介绍的几种形式及教材最后给出的最常见的元素周期表）。构造原理与元素周期表温故元素周期表的结构元素周期表短周期第一周期：2种元素第二周期：8种元素第三周期：8种元素第四周期：18种元素第五周期：18种元素第六周期：32种元素第七周期：32种元素长周期7个横行→7个周期18个纵列→16个族7个主族：由短周期元素和长周期元素共同构成的族（ⅠA～ⅦA）8个副族：完全由长周期元素构成的族（ⅠB～ⅦB）；Ⅷ族（8、9、10三个纵列），Fe、Co、Ni等12种元素0族：稀有气体元素构造原理与元素周期表（1）原子核外电子排布与周期的关系①根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。构造原理与元素周期表名师提醒（1）元素周期表中每个周期包含的元素数与由构造原理得出的核外电子排布密切相关，所以构造原理及核外电子排布规律能够很好地解释许多宏观、微观的事实。（2）各周期元素原子的核外电子排布都是从ns1开始、以np6结束（第一周期除外），中间按照构造原理依次排满各能级。构造原理与元素周期表名师提醒（3）第四、五周期的元素数均为18，原因是电子在排满该层的s能级后，电子依次进入次外层的d能级（最多可容纳10个电子），当d能级排满后，电子再进入p能级。同理可解释第六、七周期的元素数均为32，镧系和锕系中的14种元素即倒数第三层f能级所能容纳的最多电子数。（4）构造原理解释了副族、第Ⅷ族元素都是金属元素及它们的最外层电子数不超过2，即为ns1～2（Pd例外），主族元素原子的价层电子即最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素原子的价层电子包括最外层电子、次外层d能级的电子、甚至倒数第三层f能级的电子。构造原理与元素周期表②若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横行，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如图所示元素周期表：左侧对齐的周期表（一周期一行）构造原理与元素周期表名师提醒（1）上述元素周期表中每个分段的元素数为相应能级容纳的最多电子数。（2）将该周期表中各段对齐，并将f段单独放在该周期表的下方，即得（教材）书末的元素周期表。构造原理与元素周期表（2）原子核外电子排布与族的关系族按族分类价层电子排布式价层电子数特点ⅠA主族ns11族序数＝最外层电子数＝价层电子数ⅡAns22ⅢAns2np13ⅣAns2np24ⅤAns2np35ⅥAns2np46ⅦAns2np57构造原理与元素周期表族按族分类价层电子排布式价层电子数特点ⅢB副族（Ⅷ族、镧系、锕系除外）（n－1）d1～10ns1～23价层电子数＝族序数ⅣB4ⅤB5ⅥB6ⅦB7ⅠB11（n－1）d轨道为全充满状态，族序数＝最外层ns轨道上的电子数ⅡB12续表构造原理与元素周期表族按族分类价层电子排布式价层电子数特点Ⅷ副族（n－1）d6～10ns0～28Ⅷ族第1列元素的价电子数＝族序数91000族1s2或ns2np6（n＞1）2或8为原子轨道全充满的稳定结构续表构造原理与元素周期表（3）元素周期表的分区①按电子排布分区a．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（第ⅠB族、第ⅡB族除外）分为s、p、d、f4个区，而第ⅠB族、第ⅡB族的元素原子的核外电子因先填满了（n－1）d能级而后填充ns能级而得名ds区。这5个区的位置关系如图所示。构造原理与元素周期表元素周期表的分区构造原理与元素周期表b．各区元素原子的价层电子排布、元素的位置及类别分区元素位置价层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，属于活泼金属元素（H除外），为碱金属元素和碱土金属元素p区ⅢA～ⅦA族及0族ns2np1～6（He除外）原子的核外电子最后排布在np能级（He为s能级）上，为非金属元素和少数金属元素构造原理与元素周期表分区元素位置价层电子排布式元素种类及性质特点d区ⅢB～ⅦB族（镧系、锕系除外）以及Ⅷ族（n－1）d1～9ns1～2（Pd除外）为过渡金属元素，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为过渡金属元素，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（n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似构造原理与元素周期表②按金属元素与非金属元素分区a．金属元素、非金属元素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）。钅立

构造原理与元素周期表b．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分界线上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）。体现对角线规则的相关元素（4）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有些性质相似，这种相似性被称为对角线规则，如图所示。构造原理与元素周期表如铍、铝两元素的性质相似性：与酸反应与碱反应单质2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑Be＋2H＋===Be2＋＋H2↑氧化物Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OBeO＋2H＋===Be2＋＋H2O氢氧化物Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2OBe（OH）2＋2H＋===Be2＋＋2H2O典例详析例1－1下列说法错误的是（）A．元素周期律揭示元素性质随核电荷数递增而呈现周期性变化的规律B．元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系C．元素周期表是元素周期律的具体表现形式D．元素周期表和元素周期系均有多种形式D解析：元素周期系只有一种形式，元素周期表却有多种形式，故D项错误。典例详析例1－2下列说法正确的是（）A．第四、五、六周期的副族元素均为10种B．第三周期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第ⅤA族的元素与第三周期第ⅡA族的元素核电荷数相差13C典例详析解析：第四、五周期的副族元素均为10种，因第六周期含镧系元素，故该周期的副族元素超过了10种，A项错误；第三周期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；第四周期第ⅤA族的元素为As，原子序数为33，第三周期第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。典例详析例1－3（2020河北衡水月考）具有下列电子层结构的原子或离子，其对应元素一定属于同一周期的是（）A．两原子核外N层上都有1个s电子，一个原子有d电子，另一个原子无d电子B．最外层电子排布式均为2s22p6的原子和离子C．原子核外M能层上的s、p能级都充满电子，而d能级上没有电子的两种原子D．两原子核外全部是s电子A典例详析解析：原子核外N能层上有1个s电子的原子[Ar]3d54s1或[Ar]3d104s1（有d电子）Cr或Cu[Ar]4s1（无d电子）K都位于第四周期，A项正确；典例详析解析：最外层电子排布式为2s22p6原子Ne离子O2－、Na＋等不一定位于同一周期，B项错误；原子核外M能层上的s、p能级都充满电子，而d能级上没有电子的原子不一定位于同一周期，C项错误；1s22s22p63s23p6

Ar1s22s22p63s23p64s1

K1s22s22p63s23p64s2

Ca典例详析解析：核外全部是s电子的原子不一定位于同一周期，D项错误。1s1

H1s2

He1s22s1

Li1s22s2

Be点评：熟练掌握前四周期元素原子核外电子排布式和轨道表示式是解决元素在周期表中的位置及元素性质的基础。典例详析例1－4元素周期表中共有18纵列，从左到右排为18列，第1列为碱金属元素（氢元素除外），第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是（）A．第9列元素中没有非金属元素B．第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列D．第14列元素原子的未成对电子数是同周期元素中最多的A典例详析解析：元素周期表中，第9列为第Ⅷ族，全部为金属元素，A项正确。第15列为第ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3，B项错误。He的最外层电子排布式为1s2，却在第18列，C项错误。第14列（碳族）元素原子的价层电子排布式为ns2np2，未成对电子数为2，第15列（氮族）元素原子的价层电子排布式为ns2np3，未成对电子数为3，D项错误。点评：应从元素周期表的对称性掌握其结构，Ⅷ族左边是Ⅰ～Ⅶ族，右边也是Ⅰ～Ⅶ族，但要注意分清主副族。典例详析例1－5（2020江苏苏州期中）写出基态13Al、24Cr、26Fe、33As、30Zn各元素原子的核外电子排布式，并判断它们在元素周期表中的位置和分区。（1）13Al：________，________，________。（2）24Cr：________，________，________。（3）26Fe：________，________，________。（4）33As：________，________，________。（5）30Zn：________，________，________。典例详析解析：基态原子核外电子排布式能层数电子最后填入的能级分区价层电子排布式13Al1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p13pp3s23p124Cr1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s14dd3d54s126Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s24dd3d64s2典例详析解析：基态原子核外电子排布式能层数电子最后填入的能级分区价层电子排布式33As1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]4s24p34pp4s24p330Zn1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s24—ds3d104s2典例详析答案：（1）1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1

第三周期第ⅢA族

p区（2）1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1

第四周期第ⅥB族

d区（3）1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2

第四周期第Ⅷ族

d区（4）1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]4s24p3

第四周期第ⅤA族p区（5）1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2

第四周期第ⅡB族

ds区典例详析例1－6（2020陕西咸阳百灵学校月考）关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是（）A．元素周期表中的s区全部是金属元素B．元素周期表中的d区包含所有的