学年人教版选修3 第1章第2节 原子结构与元素的性质第1课时 学案文档格式.docx
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氩
18
1s22s22p63s23p6
氪
36
氙
54
4s24p64d105s25p6
氡
86
4d104f145s25p65d106s26p6
3.元素周期系的形成
（1）随着元素原子的核电荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体；
然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复形成了元素周期系。
（2）元素周期系形成的根本原因是元素的原子核外电子排布发生周期性的重复。
1．元素周期表的结构与原子结构有着紧密的联系，把握它们之间的关系，就好比拿到一把开启元素大门的钥匙。
下列说法中不正确的是（ ）
A．同一周期中，各元素原子核外的电子层数相等
B．同一周期中，从左到右元素原子中的质子数及中子数依次增加
C．同一主族中，各元素原子的最外层电子数相等
D．同一主族中，从上到下元素原子的核外电子层数依次增加
答案：
B
2．下列说法中错误的是（ ）
A．所有周期第一种元素都是从碱金属开始
B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C．除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8
D．同一元素的各种同位素的化学性质相同，物理性质不相同
A
1．核外电子排布与周期的划分
（1）每一周期元素原子的外围电子排布和元素种数
外围电子排布
各周期增
加的能级
元素种数
ⅠA族
0族
最外层最多
容纳电子数
1s1
1s
2s1
2s22p6
8
2s、2p
3s1
3s23p6
3s、3p
4s1
4s24p6
4s、3d、4p
5s1
5s25p6
5s、4d、5p
6s1
6s26p6
6s、4f、5d、6p
32
七
7s1
7s27p6
7s、5f、
6d、7p
（2）核外电子排布与周期划分的关系
周期的划分取决于元素原子的能层数（电子层数），同一周期元素原子的能层数（电子层数）相同。
2．核外电子排布与族的划分
（1）对主族元素，同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或ns、np轨道上（见下表）。
价电子数与族序数相同。
族序数
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
价电子
排布
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
（2）稀有气体元素的价电子排布为1s2或ns2np6。
（3）过渡元素（副族和Ⅷ族）同一纵列原子的价层电子排布基本相同，价电子排布为（n－1）d1～10ns1～2。
第ⅢB～ⅦB族的价电子数与族序数相同，第ⅠB族、ⅡB族和第Ⅷ族价电子数与族序数不相同。
下列说法正确的是（ ）
A．最外层电子排布式为ns2的基态原子对应元素一定位于ⅡA族
B．最外层电子排布式为ns1的基态原子对应元素一定是金属元素
C．最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为（n＋1）s2的原子不一定属于同一族
D．最外层电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素
[解析] 最外层电子排布式为ns2的基态原子对应元素可能是He（1s2），也可能是ⅡB族元素[（n－1）d10ns2]等，不一定是ⅡA族元素，故A错误。
最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素中最特殊的是H，H不是金属元素，其他最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素都是金属元素，故B错误。
最外层电子排布式符合nsnnpn的元素只有n＝2这一种情况，该元素的价电子排布式为2s22p2，是碳元素，是非金属元素，故D错误。
[答案] C
（1）最外层电子数不超过2的元素一定为金属元素吗？
说明理由。
（2）同一周期元素，按原子序数递增的顺序，最外层电子都是从1个逐渐增加到8个吗？
（1）不一定。
如H的最外层电子数为1，He的最外层电子数为2，二者均不是金属元素。
（2）不是。
第一周期只有K层，当K层为最外层时，最多只能容纳2个电子。
原子结构与元素周期表的关系
1．下列说法正确的是（ ）
A．常温常压下，只有一种元素的单质呈液态
B．周期表中所有元素都是从自然界中发现的
C．过渡元素不全是金属元素
D．常温常压下，气态单质的分子都是由非金属元素的原子形成的
解析：
选D。
常温常压下，溴、汞的单质都呈液态；
周期表中有的元素是人工合成的；
过渡元素全是金属元素；
常温常压下，气态单质全是由非金属元素（稀有气体、F、Cl、O、N、H等）的原子形成的。
2．下列说法正确的是（ ）
A．元素周期表有7个主族、7个副族、1个0族、1个Ⅷ族，共有16个纵列
B．X2＋的核外电子数目为18，则X位于第四周期ⅡA族
C．Li是最活泼的金属，F是最活泼的非金属
D．NaOH的碱性比KOH的碱性强
选B。
A项，元素周期表共有18个纵列，错误；
C项，最活泼的金属是Cs（放射性元素除外），错误；
D项，Na与K为同主族元素，钾的金属性比钠的强，故NaOH的碱性比KOH的弱，错误。
3．几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表。
分析判断下列说法正确的是（ ）
元素
代号
D
E
G
H
I
J
化合价
－1
－2
＋4、－4
＋5、－3
＋3
＋2
＋1
原子半径/nm
0.071
0.074
0.077
0.099
0.110
0.143
0.160
0.186
A.A的单质能将E单质从HE3的溶液中置换出来
B．A、H、J的离子半径由大到小顺序是A＞J＞H
C．G元素的单质不存在同素异形体
D．I在DB2中燃烧生成两种化合物
根据元素的化合价，结合其原子半径的大小，可推出A是氟、B是氧、D是碳、E是氯、G是磷、H是铝、I是镁、J是钠。
分析可知，A的单质与水剧烈反应，不能将E单质（Cl2）从HE3（AlCl3）的溶液中置换出来；
G（磷）存在同素异形体（白磷、红磷）；
I（镁）在DB2（CO2）中燃烧生成一种化合物和一种单质。
则选项A、C、D均不正确。
元素周期表的分区[学生用书P9]
一、元素周期表的结构
二、元素周期表的分区
1．根据核外电子排布
根据核外电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区：
s区、p区、d区、ds区和f区。
除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
2．根据元素金属性与非金属性
三、金属元素与非金属元素在元素周期表中的位置
1．金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。
2．处于d区、ds区和f区的元素全部是金属元素。
s区的元素除氢外，也全部是金属元素。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×
”）。
（1）除零族外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数。
（ ）
（2）除短周期外，其他周期均有18种元素。
（3）碱金属元素是指ⅠA族的所有元素。
（4）价电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素。
（5）次外层全充满而最外层有未成对电子的元素一定是主族元素。
（6）元素周期表5个区中都有金属元素。
（1）×
（2）×
（3）×
（4）×
（5）×
（6）√
2．元素周期表中，非金属元素存在的区域为（ ）
A．只有s区 B．只有p区
C．s区、d区和ds区D．s区和p区
s区存在非金属元素H，大部分非金属元素存在于p区，而d区、ds区及f区的元素全部为金属元素。
3．（2017·
河北衡水中学调研）某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是（ ）
A．电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2
B．该元素为V
C．元素为ⅢB族元素
D．该元素属于过渡元素
选C。
某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，最外层电子数和价电子数不相等，应存在d能级电子，并且是同族中原子序数最小的元素，则价电子排布式为3d34s2，电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，为第四周期ⅤB族元素，为V元素，属于过渡元素，故A、B、D正确，C错误。
1．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能级上）
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能级上）
随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱
d区
ⅢB～ⅦB（镧系、锕
系除外）、Ⅷ族
（n－1）d1～9ns1～2（除钯外）[最后的电子填在（n－1）d能级上]
均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子（除钯外），因此d轨道上的电子可以不同程度地参与化学键的形成
ds区
ⅠB、ⅡB族
（n－1）d10ns1～2[（n－1）d全充满，最后的电子填在ns能级上]
均为过渡金属，d轨道均充满电子
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
2.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区和f区。
①d区中[（n－1）d＋ns]的电子数＝族序数（第Ⅷ族部分元素除外）。
②当8≤[（n－1）d＋ns]的电子数≤10时，则为第Ⅷ族元素。
③ds区中（n－1）d全充满，ns的电子数＝族序数。
3．根据原子结构特征判断元素在元素周期表的位置
电子排布式
外围电子排布式
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，原子的价电子排布式为________。
（4）在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价电子排布图为__________________。
（5）当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在______区中。
[解析]
（1）s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形；
（2）d区为第ⅢB族～第ⅦB族、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式为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区符合条件的元素为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2；
（4）该题中符合题意的元素为N，其价电子排布图为
（5）铀和钚均为锕系元素，位于f区。
[答案]
（1）球形
（2）Fe2＋：
1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋：
1s22s22p63s23p63d5
Fe3＋ （3）3d104s2 （4）
（5）f
根据周期表分区的依据，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
则p区元素价电子都是ns2np1～6吗？
价电子为ns1～2的元素一定都在s区吗？
都不是。
p区He元素的价电子为2s2，可作为这两个问题的特例。
元素周期表的分区
1．下面的元素周期表中全都是金属元素的区域为（ ）
A．只有s区B．只有d区
C．s区、d区和ds区D．d区和ds区
s区中的H不是金属元素，过渡元素（d区和ds区）全部是金属元素。
2．某元素原子价电子排布为3d54s2，其应在（ ）
A．第四周期ⅡA族B．第四周期ⅡB族
C．第四周期ⅦA族D．第四周期ⅦB族
价电子排布为3d54s2的元素原子最大能层序数为4，故该元素在第四周期，外围电子数＝5＋2＝7，故该元素在第7纵列，即第ⅦB族。
元素“位—构—性”的关系
3．下表是元素周期表的一部分，有关说法正确的是（ ）
族
周期
c
d
a
b
e
f
A.e的氢化物比d的氢化物稳定
B．a、b、e三种元素的原子半径：
e>
b>
C．六种元素中，c元素单质的化学性质最活泼
D．c、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强
a、b、c、d、e、f分别是钠、镁、碳、氧、硫、氯。
同一主族，氢化物的稳定性由上到下递减，H2O的稳定性比H2S强；
同一周期原子半径从左到右依次递减，a、b、e三种元素的原子半径：
a>
e；
六种元素中最活泼的金属是Na（a），最活泼的非金属是氧（d）。
则选项A、B、C均不正确。
4.
短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。
下列判断不正确的是（ ）
A．最简单气态氢化物的热稳定性：
R>
Q
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：
Q<
W
C．原子半径：
T>
Q>
R
D．含T的盐溶液一定显酸性
T为Al、Q为Si、W为S、R为N。
NH3的稳定性大于SiH4；
H2SiO3酸性小于H2SO4；
AlCl3溶液显酸性，而NaAlO2溶液显碱性。
重难易错提炼
1.同周期ⅡA族和ⅢA族元素原子序数之间的关系
（1）前三周期的所有元素中相邻主族元素的原子序数差值均为1（原因：
前三周期中无副族和Ⅷ族元素）。
（2）第四、五周期的差值为11。
（3）第六、七周期的差值为25。
2.同主族的相邻周期元素原子序数之间的关系
（1）若为ⅠA族、ⅡA族的元素，则原子序数的差值等于上一周期元素所在周期所能够排列的元素种数。
（2）若为第ⅢA族至0族的元素，则原子序数的差值等于下一周期元素所在周期所能够排列的元素种数。
3.位于相邻周期的同主族元素的原子序数差可能相同（如第二、三周期同主族元素的原子序数差均为8），也可能不相同（如Rb和Cs相差18，I和At相差32）。
课后达标检测[学生用书P57（单独成册）]
[基础巩固]
1．关于元素周期表的下列说法中正确的是（ ）
A．目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被发现
B．根据原子的电子排布，可将周期表分为s、d、ds、p、f五个分区
C．俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献
D．周期表中，元素所在的族序数等于原子的最外层电子数
2．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素组成的化合物是（ ）
A．半导体材料砷化镓 B．储氢材料镧镍合金
C．光学材料硒化锌D．超导材料K3C60
A、D项中组成化合物的元素均为主族元素，B项中组成化合物的元素均为副族元素。
3．下列元素一定是主族元素的是（ ）
A．原子核外N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的元素
D．原子核外N层电子数为2的元素
A项和D项都是第四周期元素，其中过渡元素原子的最外层（N层）既有1个电子的，也有2个电子的，故A、D项错误；
B项，第三、四周期的0族元素Ar、Kr的M层分别有8、18个电子，第四周期过渡元素中也有一些原子核外M层电子数为偶数，如Ti、Fe等，故B项错误。
4．外围电子排布为3d104s2的元素在周期表中的位置是（ ）
A．第三周期ⅦB族B．第三周期ⅡB族
C．第四周期ⅦB族D．第四周期ⅡB族
该元素的最大能层数为4，应位于第四周期，3d和4s电子数之和为12，应在第12列，是ⅡB族。
5．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s区的是（ ）
A．FeB．Mg
C．AlD．La
周期表在分区时，依据最后一个电子所进入的能级来分（ds区除外），若最后一个电子进入s轨道则为s区。
A项Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为d区；
B项Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，为s区；
C项Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1，为p区；
D项La为镧系元素，属于f区。
6．下列说法中错误的是（ ）
A．所有的非金属元素都分布在p区
B．3p能级上只有一个空轨道的原子和4p能级上只有一个空轨道的原子一定属于同一族
C．除氦以外的稀有气体元素原子的最外层电子数都是8
D．同一元素的各种同位素的化学性质一定相同
选A。
氢元素位于s区，故A错。
7．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．4s24p1
C．4s2D．3s23p5
由元素原子的最外层电子排布式可知，3s23p3、4s24p1、3s23p5表示的元素分别属于第ⅤA、ⅢA、ⅦA族元素，都属于主族元素；
最外层电子排布式为4s2的元素可能是主族元素Ca，也可能是第四周期除Cr、Cu以外的过渡元素。
8．闪烁着银白色光泽的金属钛（22Ti）因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。
已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等核素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是（ ）
A．上述钛原子中，中子数不可能为22
B．钛元素在元素周期表中处于第四周期
C．钛的不同核素在元素周期表中处于不同的位置
D．钛元素是d区的过渡元素
22Ti的原子序数为22，位于第四周期第ⅣB族，属于d区的过渡元素；
根据三种核素的相对原子质量可知，其中子数最小为26；
钛的三种核素的质子数均为22，故位于元素周期表中同一位置。
9．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．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价
C．某元素的原子最外层电子数为6
D．某元素的原子外围电子排布式为5s25p1
A中只能说明该元素的L层有8个电子，无法确定其在周期表中的位置；
B中某些非金属元素有多种化合价，＋4价不一定是其最高化合价，无法确定其在周期表中的位置；
C中根据最外层电子数只能确定族序数，无法确定周期数；
D中可确定该元素在第五周期ⅢA族。
10．金、银、铜、铁、铝和钛均是人类生产和生活中大量使用的金属。
请回答与上述金属原子结构有关的问题：
（1）上述金属元素中属于主族元素的是________。
（2）钛被称为继铁、铝之后的“第三金属”。
基态钛原子外围电子排布图为________________________________________________________________________。
（3）基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，试判断金在元素周期表中位于第________周期第________族。
（4）已知Ag与Cu位于同一族，则Ag在元素周期表中位于________（填“s”“p”“d”“f”或“ds”）区。
（1）铝属于主族元素，其余均属于过渡元素。
（2）钛位于第四周期第ⅣB族，外围电子排布式为3d24s2。
（3）金原子的外围电子排布式为5d106s1，应位于第六周期第ⅠB族。
（4）Ag位于第五周期第ⅠB族，外围电子排布式为4d105s1，位于ds区。
（1）铝
（2）
（3）六 ⅠB
（4）ds
11．某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系，完成下列各题：
（1）该元素处于元素周期表的第________周期，该周期中元素种数是________。
（2）该元素处于元素周期表的第________族，该族的非金属元素种数是________。
（3）试推测该元素处于周期表的________区，该区包括的族有______________________。
（1）根据元素原子有4个电子层容纳了电子知，该元素处于第四周期，该周期元素原子的电子排布式为[Ar]3d1～104s1～24p1～6，故共有18种元素。
（2）根据轨道能量顺序和族的相对顺序可以确定该元素位于第ⅢA族，本族元素只有一种非金属元素——硼。
（3）根据价层电子的电子排布式4s24p1可以确定该元素位于p区，由该区元素的价层电子的电子排布式为ns2np1～6，可以确定所包括的族的种类是第ⅢA～ⅦA族、0族。
（1）四 18
（2）ⅢA 1 （3）p ⅢA～ⅦA族、0族
[能力提升]
12．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是（ ）
A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA族元素
B．原子的价电子排布为（n－1）d6～8ns2的元素一定是副族元素
C．基态原子的p能级上半充
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