鲁科版高中化学选择性必修2第1章第2节第2课时核外电子排布与元素周期表基础课课件

第2课时核外电子排布与元素周期表(基础课)第1章原子结构与元素性质第2节原子结构与元素周期表素养目标1．通过了解同周期、同族的元素原子核外电子排布特征，认识元素周期表中分区、周期和族的划分依据。2．了解元素周期表的应用价值。能根据元素周期表与核外电子排布变化规律的认知模型，解释化学现象，揭示现象的本质和规律。旧知回顾1．元素周期表的编排原则(1)横行：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行，称为周期。7个横行分别称为7个周期。(2)纵列：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵列，称为族。共18列，分为16个族。旧知回顾2．周期(1)特点：每一周期中元素的电子层数相同，即周期序数＝电子层数。(2)分类：短周期和长周期。3．族(1)主族：共7个，主族的序数＝最外层电子数。(2)Ⅷ族：占据元素周期表的第8、9、10共3个纵列。(3)0族：在元素周期表的第18纵列。必备知识自主预习一、核外电子排布与周期的划分1．近似能级图与周期2．原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系3．周期数与电子层数的关系周期数＝最外层电子所在轨道所处的

。电子层数判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)周期数＝电子层数＝对应能级组数。 (

)(2)同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差较大。 (

)√√二、核外电子排布与族的划分1．划分依据族的划分与原子的价电子____和价电子____密切相关。2．特点一般来说，同族元素原子的价电子数目____。数目排布相同3．规律(3)稀有气体→最外层电子排布：ns2np6(He除外)。4．核外电子排布与元素周期表的分区(1)元素周期表的分区(2)分区与价电子排布的关系分区元素分布价电子排布s区ⅠA族、ⅡA族ns1～2p区ⅢA～ⅦA族，0族ns2np1～6(He除外)d区ⅢB～ⅦB族(镧系、锕系除外)，Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2想一想最活泼的金属元素、最活泼的非金属元素、常温下呈液态的金属(价电子排布为5d106s2)元素分别位于元素周期表中的哪个分区？提示：最活泼的金属元素在ⅠA族，s区；最活泼的非金属元素(是氟)在ⅦA族，p区；汞的价电子排布为5d106s2，在ⅡB族，ds区。5．元素化合价与价电子排布的关系(1)除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素和0族元素外，元素的最高化合价等于__________序数。(2)非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于__(H、O、F除外)。(3)稀有气体元素原子的电子层结构是稳定结构，因此稀有气体元素的化合价在通常情况下为__。它所在族的80判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)主族序数＝该元素原子价电子数。 (

)(2)同一副族不同元素原子价电子排布完全相同。 (

)(3)元素周期表中的d区全部是金属元素。 (

)(4)最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族。 (

)√×√×关键能力情境探究[问题探究]1．从核外电子排布角度分析，为什么同属长周期的4、5、6、7周期所包含的元素种类数为18、18、32、32。探究核外电子排布与周期、族的关系提示：第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n－1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各有18种元素；而第6、7周期所含的能级除ns、np、(n－1)d外，还有(n－2)f，故多出7个原子轨道，14个电子，对应多出的14种元素，共32种元素。2．试分析21号元素Sc所在的周期。提示：21号元素Sc的价电子排布式为3d14s2，虽然电子先排在4s轨道，后排在3d轨道，但Sc元素原子的最外层电子排布在4s轨道上，4s电子的电子层数是4，故Sc元素位于第4周期。[归纳总结]1．核外电子排布与周期的划分(1)每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的关系周期价电子排布对应能级组元素种数ⅠA族0族最外层最多容纳电子数11s11s221s222s12s22p682s、2p8周期价电子排布对应能级组元素种数ⅠA族0族最外层最多容纳电子数33s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p18周期价电子排布对应能级组元素种数ⅠA族0族最外层最多容纳电子数66s16s26p686s、4f、5d、6p3277s1－87s、5f、6d、7p32(2)核外电子排布与周期划分的关系①能级组中n的最大值等于周期数。②能级组中最多容纳的电子数等于该周期所容纳的元素种数。2．各族价电子排布特点(1)价电子排布与族序数之间的关系族序数价电子排布关系ⅠA、ⅡAns1～2(除1s2)族序数＝最外层电子数＝价电子数ⅢA～ⅦAns2np1～50族1s2、ns2np6价电子数＝2(He)或8ⅠB、ⅡB(n－1)d10ns1～2族序数＝ns的电子数族序数价电子排布关系ⅢB～ⅦB(n－1)d1～5ns1～2族序数＝价电子数Ⅷ族(除Pd、Pt)(n－1)d6～8ns1～2价电子总数＝8、9、10镧系、锕系(ⅢB)(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2—(2)有关规律①主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；②副族元素中ⅢB～ⅦB族元素价电子数为其族序数；③稀有气体单独列为0族。[能力达成]1．下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第3周期元素原子的是(

)A．1s22s1

B．1s22s22p5C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s23p64s1C

[A项表示第2周期元素原子；B项表示第2周期元素原子；C项表示第3周期元素原子；D项表示第4周期元素原子。]√2．(双选)已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是(

)A．某元素原子的最外层电子层轨道表示式为B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价C．某元素原子的最外层电子数为6D．某元素原子的价电子排布式为5s25p1√√AD

[A项，该元素为Ne，在第2周期0族；B项，SO2中S元素为＋4价，CO2中C元素为＋4价；C项，只能确定该元素在第几族，不能确定在第几周期。]3．(1)基态砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第________周期________族；最高价氧化物的化学式为__________，砷酸钠的化学式是___________。(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：①第4周期ⅣB族__________、____________；②第5周期ⅦA族____________、______________。4ⅤA

As2O5Na3AsO43d24s2Ti5s25p5I[解析]

(1)基态砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4个电子层，价电子数为5，由电子层数＝周期数可知，砷元素在第4周期，由主族序数＝价电子数＝最高正价可知，砷元素位于ⅤA族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。[情境探究]矿泉水按特征组分主要分为九大类：①偏硅酸矿泉水；②锶矿泉水；③锌矿泉水；④锂矿泉水；⑤硒矿泉水；⑥溴矿泉水；⑦碘矿泉水；⑧碳酸矿泉水；⑨盐类矿泉水。界限指标包括锂、锶、锌、硒、溴化物、碘化物、偏硅酸、游离二氧化碳和溶解性总固体，矿泉水中必须有一项或一项以上达到界限指标的要求，其要求含量分别为(单位：mg·L-1)锂、锌、碘化物均≥0.2，硒≥0.01，溴化物≥1.0，偏硅酸≥25，游离二氧化碳≥250和溶解性总固体≥1000。探究元素周期表的分区与价电子排布的关系1．填写下表中元素的价电子排布式及分区。元素名称价电子排布式分区硅

锶

锂

硒

溴

碘

碳

提示：元素名称价电子排布式分区硅3s23p2p锶5s2s锂2s1s硒4s24p4p溴4s24p5p碘5s25p5p碳2s22p2p2．从上表中可看出，元素周期表分区的依据是什么？提示：最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号。[归纳总结]各区元素化学性质及原子价电子排布特点

包括的元素价电子排布化学性质s区ⅠA、ⅡA族ns1～2(最后的电子填在ns上)除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属)p区ⅢA～ⅦA、0族ns2np1～6(除氦外，最后的电子填在np上)最外层电子参与反应，随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱(0族除外)包括的元素价电子排布化学性质d区ⅢB～ⅦB(镧系、锕系除外)、Ⅷ族(Pd除外)(n－1)d1～9ns1～2[最后的电子填在(n－1)d上]均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子，因此d轨道上的电子可以不同程度参与化学键的形成

包括的元素价电子排布化学性质ds区ⅠB、ⅡB族(n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满]均为过渡金属，d轨道已充满电子，因此d轨道上的电子一般不再参与化学键的形成f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素的化学性质非常相近；锕系元素的化学性质也非常相近方法技巧元素周期表中族和分区的关系(1)主族：s区和p区。(ns＋np)的电子数＝族序数。(2)0族：p区。(ns＋np)的电子数＝8(或2)。(3)副族：d区＋ds区＋f区。d区中[(n－1)d＋ns]的电子数＝族序数(Ⅷ族部分元素除外)。[能力达成]1．已知某元素＋3价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素在元素周期表中的位置是(

)A．第3周期Ⅷ族，p区B．第3周期ⅤB族，ds区C．第4周期Ⅷ族，d区D．第4周期ⅤB族，f区C

[该＋3价离子的核外有23个电子，则基态原子核外有26个电子，26号元素是Fe，其位于第4周期Ⅷ族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于d区。]√2．(双选)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区元素全部是金属元素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区元素都是副族元素√√3．已知元素周期表中共有18个纵列，如图实线表示元素周期表的边界。按核外电子排布，可把元素周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。(1)请在上图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影

和

表示d区和ds区。(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内第6、7纵列的部分元素可以排在另一区，你认为应排在________区。(3)请在上述元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。见图

ds见图[解析]对于24号元素，其核外价电子排布根据构造原理应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵列归为ds区。所以有的同学认为d区内第6、7纵列的部分元素可以排在ds区是有道理的。[教材链接][教材拓展视野]在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为________。(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为______________________________________________，其中较稳定的是________。(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素基态原子的价电子排布式为____________。球形Fe2+：1s22s22p63s23p63d6，Fe3+：1s22s22p63s23p63d5Fe3+3d104s2(4)在p区中，第2周期ⅤA族元素基态原子价电子轨道表示式为________________________。(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。f[解析]

(1)s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子核外电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。(2)d区族序数最大且原子序数最小的为Fe，常见离子为Fe2+、Fe3+，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3+的3d轨道半充满，其稳定性强于Fe2+。(3)ds区符合条件的为Zn，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。(4)该题中符合题意的为N，基态原子价电子轨道表示式为

。(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。学习效果随堂评估1．(双选)下列叙述正确的是(

)A．所有的非金属元素都在p区B．价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族，是p区元素C．2p和3p轨道电子云图空间取向相同，能量不相等D．基态氮原子的最外层电子轨道表示式为243题号1√√BC

[s区还有氢元素，A项错误；根据价电子排布式4s24p3可知，该元素共有四个电子层，位于第4周期，最外层有5个电子，位于ⅤA族，在周期表中位于p区，B项正确；2p和3p轨道电子云图空间取向相同，离原子核越远，能量越高，因此2p轨道能量小于3p轨道能量，C项正确；D项所给基态氮原子的最外层电子轨道表示式违背了洪特规则，正确的最外层电子轨道表示式为

，D项错误。]243题号12．已知某些元素在元素周期表中的位置如图所示。23题号14下列说法正确的是(

)A．表中五种元素位于5个不同的区B．元素5的原子结构示意图为

，其属于金属元素C．元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1∶3∶4D．元素4的基态原子的价电子排布式为3d104s2，与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区23题号14√B

[根据元素在周期表中的位置可知：1为H元素，2为O元素，3为Fe元素，4为Zn元素，5为Ge元素。H元素基态原子的价电子排布式为1s1，O元素基态原子的价电子排布式为2s22p4，Fe元素基态原子的价电子排布式为3d64s2，Zn元素基态原子的价电子排布式为3d104s2，Ge元素基态原子的价电子排布式为4s24p2，分别属于s、p、d、ds、p区，共4个不同的区，A错误；元素5为Ge元素，原子序数为32，分布在4个电子层上，电子数分别为2、8、23题号1418、4，原子结构示意图为

，属于金属元素，B正确；元素1、2、3的基态原子价电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d64s2，未成对电子数之比为1∶2∶4，C错误；元素4为Zn的最外层电子数为2，最外层电子数为2的元素有He等，所以最外层电子数为2的元素可能处于s区，D错误。]23题号143．(双选)元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素基态原子的价电子排布式为nsn-1npn+1，则下列说法不正确的是(

)A．Y元素基态原子的价电子排布式为4s24p4B．Y元素在周期表中的第3周期ⅥA族C．X元素所在周期中所含非金属元素最多D．Z元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23