高中化学 第一章 第二节 原子结构与元素的性质 第1课时 原子结构与元素周期表教案 新人教版选修3.docx
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高中化学第一章第二节原子结构与元素的性质第1课时原子结构与元素周期表教案新人教版选修3
第1课时 原子结构与元素周期表
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：
能从微观角度理解原子结构与元素周期表中位置的关系，能从原子价电子数目、价电子排布的角度解释元素周期表中元素的分区及周期和族的划分。
2.证据推理与模型认知：
通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，培养学生的模型认知能力。
一、元素周期系
1．碱金属与稀有气体的核外电子排布
周期
碱金属
原子序数
价电子排布
稀有气体
原子序数
价电子排布
元素种类
二
锂
3
2s1
氖
10
2s22p6
8
三
钠
11
3s1
氩
18
3s23p6
8
四
钾
19
4s1
氪
36
4s24p6
18
五
铷
37
5s1
氙
54
5s25p6
18
六
铯
55
6s1
氡
86
6s26p6
32
2.元素周期系的形成
（1）形成
（2）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。
（3）特点
①每一周期（除第一周期外）从碱金属元素开始到稀有气体元素结束，外围电子排布从ns1递增至ns2np6。
②元素周期系的周期不是单调的，每一周期里元素的数目并不总是一样多，而是随周期序号的递增逐渐增多；同时，金属元素的数目也逐渐增多。
每一周期元素数目与原子结构的关系
（1）第二周期比第一周期、第三周期比第二周期分别多了2s、2p和3s、3p能级。
（2）第四周期比第三周期、第五周期比第四周期分别多了3d、4s、4p和4d、5s、5p能级。
（3）第六周期比第五周期、第七周期比第六周期多了4f、5d、6s、6p和5f、6d、7s、7p能级。
s、p、d、f能级所能容纳的最多电子数分别为2、6、10、14，故元素周期表中，第一、二、三、四、五、六、七周期含有元素的数目分别是2、8、8、18、18、32、32。
例1
下列有关元素周期系的叙述正确的是（ ）
A．元素周期系中第ⅠA族元素又称为碱金属元素
B．元素周期系中每一周期元素的种类均相等
C．元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化
D．每一周期的元素最外层电子数均是1→8，周而复始
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 元素周期系的特点
答案 C
解析 第ⅠA族元素中氢元素不属于碱金属元素，A错误；周期表中每一周期元素数目不尽相同，第一至七周期元素数目分别是2、8、8、18、18、32、32，B错误；第一周期元素最外层电子数由1→2，D错误。
易错警示——元素周期系规律及其“特例”
因第一周期只有一个能层，故只有一个能级1s，所以是两电子稳定；元素周期表中的某些族有别称，如第ⅥA族又称氧族元素，第ⅦA族又称卤族元素，但ⅠA族不能称为碱金属元素，因为第ⅠA族还有氢元素。
二、元素周期表
1．元素周期表的结构
（1）周期
（2）族：
元素周期表中有18个纵列，除8、9、10三个纵列叫第Ⅷ族，其余15个纵列的每一个纵列为一族，故元素周期表中有7个主族，7个副族，一个Ⅷ族和一个0族。
2．元素周期表的分区
（1）根据核外电子的排布分区
按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了（n－1）d能级而后再填充ns能级而得名ds区。
5个区的位置关系如下图所示。
（2）根据元素的金属性和非金属性分区
（1）最外层电子排布与周期表的关系
①原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数。
②主族元素原子的最外层电子数＝主族元素原子的价电子数＝主族序数。
（2）对价电子认识的误区提醒
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，对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。
例2
（2018·哈尔滨检测）写出13Al、24Cr、26Fe、33As、30Zn等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。
（1）13Al：
__________________，____________________。
（2）24Cr：
__________________，____________________。
（3）26Fe：
__________________，____________________。
（4）33As：
__________________，____________________。
（5）30Zn：
__________________，____________________。
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 原子核外电子排布推导元素的位置
答案
（1）1s22s22p63s23p1 第三周期ⅢA族
（2）1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期ⅥB族
（3）1s22s22p63s23p63d64s2 第四周期Ⅷ族
（4）1s22s22p63s23p63d104s24p3 第四周期ⅤA族
（5）1s22s22p63s23p63d104s2 第四周期ⅡB族
解析
（1）13Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，其最大能层数为3，所以位于第三周期；由于电子最后填充p能级，所以是p区元素，其价电子排布式为3s23p1，价电子总数为3，所以位于ⅢA族。
（2）24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充d能级，所以是d区元素，其价电子排布式为3d54s1，价电子总数为6，所以位于ⅥB族。
（3）26Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充d能级，所以是d区元素，其价电子排布式为3d64s2，价电子总数为8，所以位于Ⅷ族。
（4）33As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充p能级，所以是p区元素，其价电子排布式为4s24p3，价电子总数为5，所以位于ⅤA族。
（5）30Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于Zn为ds区元素，其价电子排布式为3d104s2，价电子总数为12，所以位于元素周期表第12列，即ⅡB族。
例3
（2018·扶余市第一中学期末）根据电子排布的特点，Cu在周期表中属于（ ）
A．ds区B．p区C．d区D．s区
【考点】 元素周期表的结构
【题点】 元素周期表的分区
答案 A
解析 铜为29号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
按照构造原理，价层电子排布式应为3d94s2，当3d接近半满或全满时，能量最低，最稳定，所以Cu的4s2上的一个电子将填充在3d上，故Cu在元素周期表中属于ds区。
方法规律——根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式
价电子排布式
1．正误判断
（1）元素原子的价电子不一定是最外层电子（ √ ）
（2）价电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素（ × ）
（3）除短周期外，其他周期都有18种元素（ × ）
（4）周期表中ⅢB～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素（ √ ）
（5）s区都是金属元素，p区元素都是非金属元素（ × ）
（6）元素周期中5个区中都有金属元素（ √ ）
2．（2019·成都高二月考）下列是某些元素基态原子的电子排布式，其中表示第三周期元素的是（ ）
A．1s22s1B．1s22s22p5
C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s23p64s1
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 由原子核外电子排布推断元素的位置
答案 C
3．根据下列基态原子的最外层电子排布，能确定该元素在元素周期表中位置的是（ ）
A．4s1B．3d104sn
C．nsnnp3nD．ns2np3
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 由原子核外电子排布推断元素的位置
答案 C
解析 A项中最外层为4s1的价电子排布包括4s1、3d54s1、3d104s1；B项中3d104sn的电子排布包括3d104s1、3d104s2等；C项中n为2，即2s22p6；D项中n可能为2、3、4、5、6。
4．按电子排布，可以把周期表中的元素划分为5个区，以下元素属于p区的是（ ）
A．FeB．MgC．BrD．Cu
【考点】 元素周期表的结构
【题点】 元素周期表的分区
答案 C
解析 Fe的外围电子排布式为3d64s2，属于d区元素，A错误；Mg的外围电子排布式为3s2，属于s区元素，B错误；Br的外围电子排布式为4s24p5，属于p区元素，C正确；Cu的外围电子排布式为3d104s1，属于ds区元素，D错误。
5．价电子排布式为5s25p3的主族元素是（ ）
A．第五周期ⅢA族B．51号元素
C．非金属元素D．Te
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 原子结构与元素周期表的综合考查
答案 B
解析 5s25p3,5指的是电子层数，即属于第五周期，价电子指的是最外层电子数，主族元素所在族序数等于最外层电子数，即属于第ⅤA族元素，按照核外电子排布的规律，推出此元素是锑（Sb），B正确。
6．X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是_________________________________，
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R原子可能是____________________________________________________________________；
Y原子的核电荷数为33，其外围电子排布式是________，其在元素周期表中的位置是________，属于________区的元素。
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 原子结构与元素周期表的综合考查
答案 C（或碳）
Al或Cl 4s24p3 第四周期ⅤA族 p
解析 X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则其电子排布式为1s22s22p2，则X是碳，其电子排布图为
。
R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，则R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，电子层数为4，且最外层有5个电子，在元素周期表中位于第四周期ⅤA族，最后一个电子填充在4p轨道上，故属于p区元素。
题组一 核外电子排布与元素周期表
1．原子的价电子排布式为3d104s1的元素在周期表中位于（ ）
A．第五周期ⅠB族B．第五周期ⅡB族
C．第四周期ⅧB族D．第四周期ⅠB族
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 由核外电子排布推断元素的位置
答案 D
解析 该元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，即该原子含有4个能层，位于第四周期，其价电子排布式为3d104s1，属于第ⅠB族元素，所以该元素位于第四周期ⅠB族，故选D。
2．（2019·郑州高二检测）原子序数为83的元素位于：
①第五周期；②第六周期；③ⅣA族；④ⅤA族；⑤ⅡB族，其中正确的组合是（ ）
A．①④B．②③C．②④D．①⑤
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 由核外电子排布推断元素的位置
答案 C
解析 根据元素的原子序数确定元素在周期表中的位置时，基本方法是依据原子结构示意图，根据电子层数确定其所在周期，根据最外层电子数确定其所在族，但用0族定位法较为方便，即根据与该元素原子序数最邻近的0族元素的位置来确定。
与83号元素最邻近的0族元素为86号元素氡，83号元素比氡的原子序数小3，那么它在元素周期表中的位置应该是氡左移3个格，即第六周期ⅤA族。
3．具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于同一周期的是（ ）
A．两种元素原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有1个空轨道的原子和3p能级上只有1个未成对电子的原子
C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 由核外电子排布推断元素的位置
答案 B
解析 两种元素原子的电子层上全部都是s电子，即为1s1或1s2或1s22s1或1s22s2，对应的分别是H、He、Li、Be，即两种元素原子的电子层上全部都是s电子，可能属于第一周期或第二周期。
3p能级上只有1个空轨道的原子：
1s22s22p63s23p2，是硅元素；3p能级上只有1个未成对电子的原子：
1s22s22p63s23p1，是铝元素或1s22s22p63s23p5，是氯元素，都属于第三周期。
最外层电子排布为2s22p6的原子是氖元素，属于第二周期元素；最外层电子排布为2s22p6的离子对应的元素可能为氮、氧、氟、钠、镁、铝等，很显然不一定属于同一周期。
原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2，可能为Ar、K、Ca，很显然不一定属于同一周期。
4．（2018·太原五中模拟）对应下列叙述的微粒M和N，肯定属于同主族元素且化学性质相似的是（ ）
A．原子核外电子排布式：
M为1s22s2，N为1s2
B．结构示意图：
M为
，N为
C．M原子基态2p轨道上有一对成对电子，N原子基态3p轨道上有一对成对电子
D．M原子基态2p轨道上有1个未成对电子，N原子基态3p轨道上有1个未成对电子
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 由核外电子排布推断元素的位置
答案 C
解析 A项，M为Be，N为He，二者不属于同主族元素，错误；B项，前者属于原子，后者属于离子，性质不相似，错误；C项，M为O，N为S，二者属于同主族元素，化学性质相似，正确；D项，M可能为B或F，N可能为Al或Cl，二者不一定属于同主族元素，错误。
5．（2018·江西宜春校级第二次模拟）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正确的是（ ）
A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素
B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C．原子的价电子排布式为（n－1）d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅧB族
D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 原子结构与元素周期表关系的综合
答案 B
解析 0族元素原子的价电子排布式为1s2（氦）或ns2np6，故A项错误；原子的价电子排布式为（n－1）d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C项错误；基态原子的N层上只有1个电子的元素除了主族元素外，还有部分副族元素，如Cu、Cr，故D项错误。
题组二 元素周期表的结构与分区
6．已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在元素周期表中的位置是（ ）
A．第三周期Ⅷ族，p区B．第三周期ⅤB族，d区
C．第四周期ⅠB族，ds区D．第四周期ⅤB族，f区
【考点】 元素周期表的结构
【题点】 元素周期表的分区
答案 C
解析 题给＋2价离子的核外有27个电子，则该元素原子核外有29个电子，29号元素是铜，位于第四周期ⅠB族，位于ds区。
7．（2019·长春高二月考）关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是（ ）
A．元素周期表的d区全部是副族元素
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
【考点】 元素周期表的结构
【题点】 元素周期表的分区
答案 C
解析 d区包括ⅢB～ⅦB族（镧系和锕系除外）元素和Ⅷ族元素，ds区包括ⅠB族和ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d区、f区、ds区的元素，故B项错误，C项正确。
8．下列元素一定是主族元素的是（ ）
A．原子核外N电子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的奇数的元素
D．原子核外N层电子数为2的元素
【考点】 元素周期表的结构
【题点】 元素周期中族的判断
答案 C
解析 A项和D项描述的都是第四周期元素，其中过渡元素最外层既有1个电子的，也有2个电子的，过渡元素是副族元素，错误；B项，M层电子数为偶数的元素中有过渡元素、主族元素和0族元素，错误。
9．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ns2np5
C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D．第11、12列为d区元素
【考点】 元素周期表的结构
【题点】 元素周期表结构的综合
答案 A
解析 A项，第9列为Ⅷ族，全部为金属元素；B项，第15列为ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3；C项，He的最外层电子排布式为1s2，却在第18列；D项，第11、12列元素原子的价电子排布式为（n－1）d10ns1～2，所以为ds区元素。
题组三 元素“位一构一性”的综合考查
10．R元素有如下反应：
RO
＋5R－＋6H＋===3R2＋3H2O，下列说法正确的是（ ）
A．R元素位于周期表中第ⅤA族
B．RO
中的R只能被还原
C．R2在常温常压下一定是气体
D．R元素一定位于周期表中的p区
答案 D
解析 根据题给反应知R元素可形成R－，可知R元素原子最外层有7个电子，位于周期表中第ⅦA族，A项错误；R元素位于周期表中第ⅦA族，最高正价为＋7，RO
中R元素的化合价为＋5，为R元素的中间价态，则RO
中的R既能被还原又能被氧化，B项错误；R2可以是溴单质或碘单质，而溴单质常温常压下是液态，碘单质常温常压下为固态，C项错误；第ⅦA族都位于周期表中的p区，D项正确。
11．（2018·江西抚州临川区校级期末）元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。
已知Y元素原子的外围电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是（ ）
X
Y
Z
A.Y元素原子的价电子排布式为4s24p4
B．Y元素在元素周期表的第三周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 A
解析 因为Y元素原子的价电子排布式中出现了np能级，故其ns能级已经充满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布式为3s23p4，故A项错误，B项正确；Y为S元素，X为F元素，第二周期所含非金属元素最多，故C项正确；Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
12．现在含有元素硒（Se）的保健品已经进入市场。
已知硒与氧元素同族，与钾元素同周期。
下列关于硒的说法不正确的是（ ）
A．原子最外层电子排布式为4s24p4
B．最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO4
C．Br的非金属性比Se弱
D．O和Se为p区元素，K为s区元素
【考点】原子结构与元素周期表的综合
【题点】原子结构与元素周期表的综合
答案 C
解析 由题给信息可知，Se位于第四周期ⅥA族，主族元素原子最外层电子数与其族序数相等，故Se原子最外层电子数是6，最外层电子排布式为4s24p4，A项正确；Se元素的最高正化合价为＋6，则其最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO4，B项正确；同周期元素，元素的非金属性随原子序数的增大而增强，Br和Se属于同周期元素，且原子序数：
Br>Se，所以Br的非金属性比Se强，C项错误；根据O、Se、K在周期表中的位置可知，D项正确。
13．已知几种元素原子的核外原子结构或核外电子排布或价电子排布情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。
元素
元素符号
原子序数
区
周期
族
A
1s22s22p63s1
B
C
3d104s1
D
[Ne]3s23p4
E
【考点】 原子结构与元素周期表的关系
【题点】 由核外电子排布推断元素位置
答案 A：
Na 11 s 三 ⅠA
B：
Fe 26 d 四 Ⅷ
C：
Cu 29 ds 四 ⅠB
D：
S 16 p 三 ⅥA
E：
Cl 17 p 三 ⅦA
解析 由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x＝26，B为26号元素Fe；由价电子排布式判断C为29号元素Cu；由原子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的电子排布图判断E为17号元素Cl。
再根据最大能层序数等于周期序数确定元素所处的周期；元素A、D、E为主族元素，主族元素的价电子总数等于主族序数；C元素的价电子排布式为3d104s1，s能级电子数为1，应为ds区的第ⅠB族。
14．（2019·石家庄高二调研）下图所示为元素周期表的大致框架：
（1）在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
（2）鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到ⅦA族。
根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
（3）现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反应呈黄色。
①在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
②甲元素与硫元素相比，非金属性较强的是________（填元素名称），写出可以验证该结论的一个化学方程式：
________________________________________________________________。
（4）近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。
铊元素的相关信息如下图所示。
下列叙述不正确的是________（填字母）。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
【考点】 元素周期表的结构
【题点】 元素周期表的结构综合考查
答案
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