第02课原子结构与元素周期表（原卷版）

第2课原子结构与元素周期表1．元素周期表、元素周期律。2．构造原理与元素周期律。3．对角线规则。一、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_________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。2、元素周期系（1）定义：元素按其原子_________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_________的递增发生周期性的重复。（2）特点:元素周期系周期性发展就像螺壳上的螺旋。（3）形成：（4）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_________的重复。3、元素周期表（1）含义：元素周期表是呈现元素周期系的表格。（2）元素周期系与元素周期表的关系：注：①门捷列夫提出的原子序数是按__________________从小到大的顺序对元素进行编号②原子序数是按照元素核电荷数由_________到_________的顺序给元素编号而得到的序数。③原子序数=_________数=_________数=_________数④元素周期_________只有一个，元素周期_________多种多样。4、元素周期表的结构：（1）周期（七横七周期，三短四长）从上到下类别各周期原子的电子层数各周期最多容纳的元素种类数同周期内原子序数变化规律第一周期短周期12依次递增依次递增左右第二周期28第三周期38第四周期长周期418第五周期518第六周期632（含镧系15种元素）第七周期732（含锕系15种元素）（2）族（十八纵行十六族，七主八副一0）列数123456789101112131415161718类别主族副族第VIII族副族主族0族名称IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIB第VIII族IBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA0族注：周期序数=_________数；主族元素族序数=原子__________________数二、构造原理与元素周期表1、根据构造原理得出的核外电子排布与周期中元素种类数的关系：（1）各周期总是从ns能级开始、以_________结束(第一周期除外，第一周期从1s1开始，以_________结束),中间按照构造原理依次排满各能级。而从ns能级开始以_________结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的_________数，具体数据如下：（2）能级组：_________相近的能级合并成一组，共_________个能级组，也就形成了_________个周期，特点：能级组之间能量相差较_________，能级组之内能量相差很_________。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ⅡAns22ⅢAns2np13IVAns2np24VAns2np35ⅥAns2np46ⅦAns2np57ⅢB副族(镧系、锕系除外)(n1)d110ns123价层电子数=族序数ⅣB4VB5VIB6VIIB7IB11（n1）d轨道为全充满状态，族序数=最外层ns轨道上的电子数ⅡB12ⅧⅧ族(n1)d610ns028Ⅷ族第1列元素的价电子数=族序数Ⅷ族第2列元素的价电子数为9Ⅷ族第3列元素的价电子数为1091000族1s2或ns2np6(n>1)2或8为原子轨道全充满的稳定结构小结：对于主族和0族元素而言，价层电子数=_________能级上的电子数或_________能级上的电子总数对于副族（镧系和锕系除外）和第VIII族而言，价层电子数=_________能级上的电子总数【思考与讨论p20】参考答案：将图117作如下调整即可：(1)第1行s区右边的小格移到最右端作为第18列；(2)将第2、3行p区的6个格平移到最右端作为第13~18列；(3)第4、5行不变；(4)将第6、7行f区的14个格放到一个格中。3、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(第IB族、第ⅡB族除外)分为_________4个区，而第IB族、第ⅡB族的元素原子的核外电子因先填满了(n1)d能级而后填充ns能级而得名_________区。这5个区的位置关系如图所示。②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ns12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ns2np16(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d区ⅢB~ⅦB族(镧系、锕系除外)以及Ⅷ族(n1)d19ns12(Pd除外)为过渡金属元素，原子的核外电子最后排布在(n1)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(n1)d10ns12为过渡金属元素，核外电子先填满(n1)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(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似（2）按金属元素与非金属元素分区①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_________元素(氢除外),线的右边是_________元素。非金属元素要集中在元素周期表_________角的三角区内(如图)。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分界线上的元素兼有_________的性质，位于此处的元素(如硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为_________金属或_________金属(一般可用作半导体材料)。【探究】再探元素周期表《问题》参考答案：(1)现行元素周期表含118种元素，共有七个周期，每个周期包含的元素数目如下：周期一二三四五六七数目28818183232第一周期结尾元素(He)原子核外只有2个电子，根据构造原理，其电子排布式为1s2。与该元素同族的其他周期元素Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等，原子核外电子数依次增加了8、8、18、18、32，根据构造原理，它们的最外层电子排布通式为ns2np6。所以，第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同。(2)元素周期表共有18个列。从左向右，第1一12列中，除第3列中的镧系和锕系以外，其他的价层电子数都等于列数；第13~18列中，除第18列中的氦以外，其他的价层电子数都等于列数减10。除了镧系、锕系和氨以外，同列元素价层电子数相等。元素周期表所划分的族及族序数，从左向右排列如下：IA族、ⅡA族；ⅢB族→IB族；Ⅷ族；IB族、ⅡB族；ⅢA族→IA族；0族。(3)从原子结构方面来说，元素周期表中右上角三角区的元素，大多数的价层电子排布为ns2np1~6(He除外)，价层电子数较多，得电子相对容易，失电子相对困难。从元素周期表中元素性质递变规律来说，同周期元素从左到右非金属性逐渐增强（不包括0族元素)，同主族元素从下向上非金属性逐渐增强。综上可知，在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内。【探究】再探元素周期表《讨论》参考答案：(1)从原子核外电子排布来看，随着原子序数的递增，第IA族和第ⅡA族元素的最后一个电子填充在了最外电子层的s能级，第ⅢA族~第ⅦA族元素的最后一个电子填充在了最外电子层的p能级，而副族元素的最后一个电子填充在了次外电子层的d能级或倒数第三个电子层的f能级。从元素性质来看，第IA族（除氢外)和第ⅡA族元素大多数是活泼金属元素：第ⅢA族~第ⅦA族元素大多数是非金属元素，有些还是活泼的非金属元素。综合上述可知，处在第ⅡA族与第ⅢA族之间的副族元素（这里未包括第Ⅷ族元素，下同)，应称之为过渡元素。过渡元素价层电子跟它们的族序数的关系是第ⅢB族~第ⅦB族，价层电子数等于族序数：第IB族和第ⅡB族，价层电子数等于族序数加10。过渡元素的价层电子排布通式：第ⅢB族~第IB族，除镧系和锕系以外，其余都是(n1)d1~5ns1~2;第IB族和第ⅡB族是(n1)d10ns1~2。(2)s区有2个纵列，d区有8个纵列，p区有6个纵列。s区元素的价层电子排布通式为nsl2，d区元素的价层电子排布通式为(n1)d19ns12，ds区元素的价层电子排布通式为(n1)d10ns12，它们的最外层电子数均不超过2，化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。(3)由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，处于非金属与金属分界线上的元素，基态原子的最外层电子数范围是3~7（只有At是7），总体上比金属元素基态原子最外层电子数多，比非金属元素基态原子最外层电子数少，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，所以它们常被称为半金属或类金属。(4)Cr:3d54s(非3d44s2):Cu:3d104s1(非3d94s2)它们的电子排布不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构），不符合构造原理的还有Ag(4d105s1)、Au(5d106s1)等。(5)119号元素应位于第八周期第IA族，故基态原子最外层电子排布为8s1；周期分别为一、二、三四、五、六、七，元素种数分别为2×12、2×22、2×22、2×32、2×32、2×42、2×42,以此预测第八周期元素种数为2×52=50（种）。三、对角线规则1.概念：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是_________的（如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种_________性被称为对角线规则，如图所示。【特别提醒】对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则,不是定理。2.锂和镁的相似性(1)锂与镁的沸点较为_________：元素LiNaBeMg沸点/℃134124671100(2)在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是_________，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。4Li＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Li2O、2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO(3)能直接与_________反应：生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。(4)锂和镁的氢氧化物加热分解：分别生成Li2O、H2O和MgO、H2O。(5)在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：只有锂盐是________溶于水的，相应的镁盐也________溶于水。3、铍和铝的相似性(1)二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很_________；(2)都可与酸、碱反应放出_________；(3)铍在浓硝酸中也发生钝化；(4)氧化物和氢氧化物都具有_________，既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O；(5)BeCl2和AlCl3都是_________化合物，易升华。4、硼和硅的相似性(1)自然界中B与Si均以_________的形式存在。(2)B与Si的单质都易与强_________反应，且不与稀酸反应：Si＋2KOH＋H2O=K2SiO3＋2H2↑，2B＋2KOH＋2H2O=2KBO2＋3H2↑。【思考与讨论p22】参考答案：(1)首先，这种对角线规则是有一定理论支撑的。如Li和Mg,以Na为参照，根据元素金属性递变规律，金属性LiNa,Mg<Na,则Li和Mg金属性相似。其次，这种对角线规则是一种经验规则，也就是说从理论上来说它并不是很严谨，所以它在实用方面有一定的局限性，应慎重使用。(2)Li、Mg的电负性分别为、；Be、A1的电负性分别为、；B、Si的电负性分别为、。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，它们表现出的性质相似，如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO;Be(OH)2、Al(OH)3均属于难溶的两性氢氧化物；B、Si的含氧酸都是弱酸等。►问题一元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系【典例1】下列说法错误的是A．元素周期表和元素周期系均有多种形式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【解题必备】元素周期表是呈现元素周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。【变式11】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【变式12】下列叙述不正确的是A．门捷列夫元素周期表是按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来B．元素周期律是元素性质随着原子序数递增发生周期性重复的规律C．元素周期表是呈现元素周期系的表格D．元素周期表和元素周期系均只有一个►问题二构造原理与元素周期表的关系【典例2】元素周期表从左到右共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11、12列为d区元素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ns1的元素一定在主族D．第9列元素中没有非金属元素【解题必备】1.周期序数=基态原子的能层数，族序数：ⅠAⅦA：族序数=价层电子数；ⅢBⅦB：族序数=价层电子数；BⅡB：族序数=最外层电子数。2.s区有2个纵列，d区有8个纵列，p区有6个纵列。s区元素的价层电子排布通式为nsl2，d区元素的价层电子排布通式为(n1)d19ns12，ds区元素的价层电子排布通式为(n1)d10ns12，它们的最外层电子数均不超过2，化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。【变式21】元素周期表是学习化学的重要工具。下列说法正确的是A．周期表中s区、d区、ds区都是金属元素B．周期表中p区元素均为主族元素C．同周期的第ⅠA族元素与第ⅢA族元素原子序数一定相差2D．价电子排布式为5s25p2的元素在周期表第五周期第ⅣA族【变式22】元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。下列说法正确的是A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价B．按元素原子的外围电子排布，可把周期表划分成5个区，Zn元素属于d区C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素►问题三对角线规则的应用【典例3】元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是A．Li在中燃烧生成B．氧化铍的化学式为C．既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液D．硼酸受热易分解【解题必备】某些主族元素与其右下方的主族元素有些性质是相似的：【变式31】下列物质性质相似与“对角线”规则无关的是A．能与反应，也能与反应B．微溶于水，也微溶于水C．单质硼的熔点高，晶体硅的熔点也高D．氯气能与水反应，氟气也能与水反应【变式32】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是相似，这种相似性称为对角线规则，如和、和等。下列有关说法正确的是A．属于离子化合物B．基态铝原子最高能层符号为C．在过量氧气中燃烧生成D．镁元素在焰色试验中无特殊颜色，是因其发射光谱的波长不在可见光的范围之内1．已知某些元素在周期表中的位置如图所示，下列说法不正确的是A．元素②和⑤位于同一区B．s区(除元素①外)、d区和ds区的元素都是金属元素C．与元素④具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区D．元素③的基态原子中，价层电子的轨道表示式为：

2．下列元素符号中都表示金属元素的组是A．Fe、Mg、Cu B．He、Mg、Ca C．Ca、Na、N D．H、C、O3．元素周期表是指导化学学习的工具，下列说法正确的是A．IA族元素全部是金属元素，称为碱金属元素B．元素周期表纵向看，由16个纵列构成，共16个族C．元素周期表中元素种类最多的族是第ⅢB族D．原子最外层有2个电子的元素都在ⅡA族4．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、ds区的元素D．ds区元素不都是副族元素5．下列有关元素周期表分区的说法正确的是A．s区全是金属元素 B．p区全是非金属元素C．d区和区全是金属元素 D．d区有10个纵行6．下列有关元素周期表及其分区的理解不正确的是A．元素周期表的每个周期中最后一种元素是稀有气体元素B．基态原子最外层电子排布为ns2的元素都位于周期表第IIA族C．主族元素处于元素周期表的s区和p区D．电负性最大的元素位于周期表的右上角(稀有气体除外)7．原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请你回答下列问题：(1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置：周期族。(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是；其轨道表示式为。(3)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价电子排布式为：。(4)写出原子序数最小的Ⅷ族元素原子的核外电子排布式：。(5)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素符号：。(6)日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素的价电子排布式为3d54s1，该元素的名称为：。8．1869年，俄国化学家门捷列夫提出了元素周期律，并在此基础上发表了第一张元素周期表。为了纪念元素周期表诞生150年，联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”，并认为元素周期表是“科学共同的语言”。(1)认识元素周期表的结构：①在元素周期表中，第ⅠB、ⅡB元素属于区。②2017年5月9日我国发布了113号Nh、115号Mc、117号Ts、118号Og四种元素的中文名称，分别为“（nǐ）”“镆（mò）”“（tián）”“（ào）”，则下列说法正确的是（填字母序号）。号元素在周期表中的位置是第七周期VB族号元素Ts位于金属与非金属分界线上，属于准金属，可能是半导体c.这四种元素都是主族元素d.最高价氧化物的水化物的碱性：Nh＞Mc(2)认识原子结构与元素周期表的关系：见表中元素G的信息，其中“3d64s2”称为该元素原子的，该元素M能层上具有种不同运动状态的电子。1．下列有关元素周期表及元素周期律的说法错误的是A．N能层的能级数最多为3个 B．Na元素在元素周期表的s区C．F元素在