高中化學(xué) 1.2.1 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表課件 新人教版選修3 .ppt

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第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第1課時 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表,一、元素周期系 1.堿金屬元素基態(tài)原子的核外電子排布：,1s22s22p63s1,[Ne]3s1,1s22s22p63s23p64s1,[Ar]4s1,1s22s22p63s23p63d104s24p65s1,[Kr]5s1,1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1,[Xe]6s1,2.稀有氣體元素基態(tài)原子的核外電子排布：,1s22s22p6,1s22s22p63s23p6,1s22s22p63s23p63d104s24p6,1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6,1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s2,5p65d106s26p6,3.周期系的形成： (1)隨著元素原子核電荷數(shù)的遞增，每到出現(xiàn)_______，就開 始建立一個新的電子層，隨后最外層上的電子逐漸增多，最 后達到8個電子，出現(xiàn)_________；然后又開始由_______到 _________，循環(huán)往復(fù)形成了_______。 (2)元素形成周期系的根本原因是_______________________ 發(fā)生周期性的重復(fù)。,堿金屬,稀有氣體,堿金屬,稀有氣體,周期系,元素的原子核外電子排布,二、元素周期表 1.結(jié)構(gòu)：,2.周期、族與分區(qū)： (1)周期：具有相同的_________的元素按照原子序數(shù)_____ 的順序排列成一橫行。,電子層數(shù),遞增,ⅠA,0,ns1,ns2np6,(2)族：周期表中，有___個縱列，除_________三個縱列叫 第Ⅷ族，其余15個縱列每一個縱列標作一個族。,18,8、9、10,(3)元素周期表的分區(qū)：按電子排布，可把元素周期表中元素 分為s、p、d、ds、f區(qū)。 ①s區(qū)：包括_________族元素，價電子排布式為_____，最后 一個電子填在___能級上，除氫元素外均屬于活潑金屬，為堿 金屬和堿土金屬； ②d區(qū)：包括________族元素，價電子排布式為______________ (鈀除外)，最后一個電子填在_______能級上，為過渡金屬；,ⅠA、ⅡA,ns1～2,ns,ⅢB～Ⅷ,(n-1)d1～9ns1～2,(n-1)d,③ds區(qū)：包括_________族元素，價電子排布式為 _____________，(n-1)d全充滿，最后的電子填在___能級 上，為過渡金屬(d區(qū)和ds區(qū)金屬均為過渡金屬)； ④p區(qū)：包括______________族元素，價電子排布式為 ________，最后一個電子填在___能級上，為非金屬和少數(shù) 金屬； ⑤f區(qū)：包括___________元素，價電子排布式為 (n-2)f0～14(n-1)d0～2ns2，稱為內(nèi)過渡元素或內(nèi)過渡系。,ⅠB、ⅡB,(n-1)d10ns1～2,ns,ⅢA～ⅦA以及0,ns2np1～6,np,鑭系和錒系,1.辨析下列說法的正誤： (1)直接由原子的核外電子排布確定元素所在的周期。( ) 分析：例如46號元素電子排布為4d10，最大能層為4，但是在第5周期。,×,(2)價電子數(shù)等于族序數(shù)。 ( ) 分析：對于主族元素，價電子數(shù)等于族序數(shù)，而對于過渡元素而言，價電子數(shù)不一定等于族序數(shù)，當(dāng)價電子數(shù)大于7而小于等于10時，即第Ⅷ族，而對于(n-1)d+ns的電子數(shù)大于10，族序數(shù)就等于ns電子數(shù)。,×,(3)非金屬元素都分布在p區(qū)。 ( ) 分析：非金屬元素分布在s區(qū)(氫元素)和p區(qū)。 (4)外圍電子數(shù)目決定元素所在的族。 ( ) 分析：外圍電子數(shù)決定元素所在的縱列數(shù)，根據(jù)縱列數(shù)進而確定元素所在的族序數(shù)。,×,√,2.某周期ⅡA族元素的原子序數(shù)為x，則同周期的ⅢA族元素的原子序數(shù)是 ( ) A.只有x+1 B.可能是x+8或x+18 C.可能是x+2 D.可能是x+1或x+11或x+25,【解析】選D。ⅡA族元素與ⅢA族元素原子序數(shù)差值：短周期同周期差1，第4、5周期差11(有過渡元素)，第6、7周期差25(有鑭系元素和錒系元素)，所以答案為D。,3.根據(jù)電子排布特點，銅元素在周期表中屬于 ( ) A.s區(qū) B.p區(qū) C.d區(qū) D.ds區(qū) 【解析】選D。銅為29號元素，屬于第ⅠB族元素，為ds區(qū)元素。,4.下列說法中錯誤的是 ( ) A.d區(qū)和ds區(qū)元素既有金屬元素也有非金屬元素 B.元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10個縱列的元素都是金屬元素 C.除氦以外的稀有氣體原子的最外層電子數(shù)都是8 D.同一元素的各種同位素的化學(xué)性質(zhì)一定相同 【解析】選A。d區(qū)和ds區(qū)元素全部為金屬元素，所以A錯誤。,5.俄美科學(xué)家聯(lián)合小組合成出114號元素的一種同位素，該同位素原子的質(zhì)量數(shù)為298。以下敘述不正確的是 ( ) A.該元素屬于第7周期 B.該元素位于第ⅢA族 C.該元素為金屬元素，其性質(zhì)與82Pb相似 D.該同位素原子含有114個電子，184個中子,【解析】選B。該元素的質(zhì)量數(shù)為298，質(zhì)子數(shù)為114，所以中子數(shù)為184，電子數(shù)為114，是第7周期第ⅣA族的金屬元素，其性質(zhì)與鉛元素相似。,6.下面元素周期表中全部是金屬元素的區(qū)域為 ( ) A.只有s區(qū) B.只有d區(qū) C.s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū) D.d區(qū)和ds區(qū) 【解析】選D。s區(qū)中的H不是金屬元素，過渡元素(d區(qū)和ds區(qū))全部是金屬元素。,一、原子結(jié)構(gòu)與元素位置的關(guān)系 1.核外電子排布與周期的劃分： (1)每一周期元素原子的外圍電子排布和元素種數(shù)。,(2)核外電子排布與周期劃分的關(guān)系。 ①根據(jù)構(gòu)造原理，將能量相近的能級分為一組，按能量由低到高可分為七個能級組，同一能級組內(nèi)，各能級能量相差較小，各能級組之間能量相差較大。 ②每一能級組對應(yīng)一個周期，且該能級組中最大的能層序數(shù)等于元素的周期序數(shù)。,2.核外電子排布與族的劃分：族的劃分依據(jù)是原子的價層電 子排布。 (1)同主族元素原子的價層電子排布完全相同，價電子全部排 布在ns或nsnp軌道上，價電子數(shù)與族序數(shù)相同。 (2)稀有氣體的價電子排布為1s2或ns2np6。 (3)過渡元素(副族和第Ⅷ族)同一縱列原子的價層電子排布基 本相同(鑭系、錒系元素除外)。價電子排布為(n-1)d1～10ns1～2， ⅢB～ⅦB族元素的價電子數(shù)與族序數(shù)相同。,【點撥】 原子核外電子排布與元素周期表中位置的關(guān)系 (1)由原子核外電子排布確定元素原子所在的位置。 最大能層序數(shù)為周期序數(shù)； 外圍電子數(shù)目決定族序數(shù)。 (2)元素所在位置確定元素原子核外電子排布。 元素所在的位置(周期、族)，確定原子序數(shù)(即核外電子數(shù)目)，根據(jù)構(gòu)造原理確定核外電子排布。,(3)在相互推導(dǎo)中特別注意特殊性的應(yīng)用。 ①核外電子排布是半滿、全滿和全空時能量最低。 ②特別注意ⅠB族和ⅡB族以及第Ⅷ族元素外圍電子數(shù)不等于族序數(shù)，而等于縱列數(shù)。,【微思考】 (1)元素周期表中共有七個周期，每一個周期開頭第一個元素和最后一個元素的最外層電子排布式是否相同？ 提示：不同，因為第1周期只排布s電子層，所以電子數(shù)ns1變?yōu)閚s2就達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而其余的均符合ns1到ns2np6的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。,(2)元素周期表共有18列，周期表中元素的外圍電子簡稱“價電子”，化合價與最外層電子總數(shù)什么關(guān)系？它們的化學(xué)性質(zhì)有何聯(lián)系？,提示：對于主族元素，價電子數(shù)就等于最外層電子數(shù)，也等于元素的最高正價(O、F除外)；對于副族元素，外圍電子不僅包括最外層電子，還包括部分內(nèi)層電子，所以價電子層有兩個甚至多個能級，價電子數(shù)等于外圍電子數(shù)，也等于最高正價(有例外，即ⅠB、ⅡB和Ⅷ族元素的外圍電子數(shù)等于縱列數(shù)而不等于最高正價)；化學(xué)性質(zhì)與價電子數(shù)相關(guān)(主族元素是最外層電子數(shù)，過渡元素為外圍電子中的價電子數(shù))。,【典題訓(xùn)練】(2014·聊城高二檢測)X、Y、Z是3種短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z位于同一周期，X原子的最大能層的電子數(shù)是能層數(shù)的3倍，Z原子的核外電子數(shù)比Y原子少1。下列說法不正確的是 ( ) A.三種元素都處于p區(qū) B.Y元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式可表示為H2YO4 C.X、Y、Z的氣態(tài)氫化物在標準狀況下的狀態(tài)相同 D.原子半徑由大到小排列順序為ZYX,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下3點： (1)由核外電子排布推導(dǎo)元素在周期表中的位置。 (2)元素分區(qū)與核外電子的關(guān)系。 (3)元素周期表中的規(guī)律變化。,【解析】選C。X、Y、Z都是短周期元素，X原子的最大能層電子數(shù)是能層數(shù)的3倍，則X有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，故X為氧元素；X、Y位于同一主族，故Y為硫元素；Y、Z位于同一周期，Z原子的核外電子數(shù)比Y原子少1，故Z為磷元素。所以三種元素都處于p區(qū)，故A正確；Y為硫元素，最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式可表示為H2SO4，故B正確；氫化物分別為H2O、H2S、PH3，其中只有H2O標準狀況下不是氣態(tài)，其余為氣態(tài)，故C錯誤；同周期自左而右原子半徑減小，同主族自上而下原子半徑增大，所以原子半徑PSO，即ZYX，故D正確。,【方法規(guī)律】元素位置和結(jié)構(gòu)的互推方法 1.原子結(jié)構(gòu)和元素在周期表中的位置的互推： (1)電子層數(shù)=周期數(shù)。 (2)主族元素的最外層電子數(shù)=族序數(shù)。 (3)主族元素的最高正價(O、F除外)=族序數(shù)=8-|最低負價|。 2.依據(jù)元素的原子序數(shù)推斷元素在周期表中的位置：依據(jù)核外每個電子層最多排布電子規(guī)律、每個周期元素種數(shù)，推出稀有氣體的原子序數(shù)，結(jié)合周期表中各縱行的排列規(guī)律，確定未知元素所在的周期及族。,【變式訓(xùn)練】(2014·綿陽高二檢測)以下是一些元素原子的外圍電子排布，其中屬于主族元素的是 ( ) A.4f126s2 B.3d64s2 C.4s24p6 D.5s2,【解析】選D。主族元素的外圍電子排布為nsy(y為1～2)或ns2npx(x為1～5)。外圍電子排布為4f126s2，為鑭系元素，屬于副族元素，故A不符合；外圍電子排布為3d64s2，為Ⅷ族元素，屬于過渡元素，故B不符合；外圍電子排布為4s24p6，為0族元素，故C不符合；外圍電子排布為5s2，處于ⅡA族，屬于主族元素，故D符合。,【加固訓(xùn)練】(2014·泰安高二檢測)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表存在著內(nèi)在聯(lián)系。根據(jù)已學(xué)原子結(jié)構(gòu)及晶體知識，請回答下列問題： (1)具有(n-1)d10ns2電子構(gòu)型的元素位于周期表中 族。 (2)被譽為“21世紀的金屬”的鈦(Ti)元素原子的價電子排布式為 。,(3)寫出鋁元素原子的核外電子排布式 。 (4)寫出3p軌道上有2個未成對電子的元素的符號： 。 (5)請寫出鉻元素基態(tài)原子的核外電子排布式： 。,【解析】具有(n-1)d10ns2電子構(gòu)型的元素為ds區(qū)的第ⅡB族；鈦元素為22號元素，所以價電子排布為3d24s2；金屬鋁為13號元素，則電子排布式為1s22s22p63s23p1；3p軌道上有兩個未成對電子，則一定為第3周期元素，由于有兩個未成對電子，則可能只有兩個p電子，或者有四個p電子，即為Si或S；鉻元素(24號)基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。 答案：(1)ⅡB (2)3d24s2 (3)1s22s22p63s23p1 (4)Si(或S) (5)1s22s22p63s23p63d54s1,二、元素周期表的分區(qū) 1.周期表的分區(qū)：按電子排布，可把元素周期表分為5個區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)。,2.金屬和非金屬元素的劃分：,3.元素周期表結(jié)構(gòu)記憶口訣：七橫十八縱、三短加四長，七主分兩邊，七副中間站，零族排末尾，八族括三縱；鑭錒單獨列，每系占一格。 4.元素周期表中族和分區(qū)的關(guān)系： (1)主族：s區(qū)和p區(qū)。(ns+np)的電子數(shù)=族序數(shù)。 (2)0族：p區(qū)。(ns+np)的電子數(shù)=8(或2)。,(3)副族：d區(qū)+ds區(qū)+f區(qū)。 ①d區(qū)中[(n-1)d+ns]的電子數(shù)=族序數(shù)(第Ⅷ族部分元素除外)。 ②當(dāng)8≤[(n-1)d+ns]的電子數(shù)≤10時，則為第Ⅷ族元素。 ③ds區(qū)中(n-1)d全充滿，ns的電子數(shù)=族序數(shù)。,【警示】 價電子數(shù)≠外圍電子數(shù) (1)主族元素：族序數(shù)=原子的最外層電子數(shù)=價電子數(shù)。 (2)副族元素：大多數(shù)族序數(shù)=(n-1)d+ns的電子數(shù)=價電子數(shù)。 而在d區(qū)的第Ⅷ族和ds區(qū)中，外圍電子數(shù)目等于縱列數(shù)，不等于價電子數(shù)。 (3)0族元素，外圍電子數(shù)：He為1s2，其他稀有氣體為ns2np6，價電子數(shù)為0。,【微思考】 為什么s區(qū)(除氫外)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素？ 提示：s區(qū)有2個縱列(1和2)，d區(qū)有8個縱列，ds區(qū)有2個縱列，從元素價電子層結(jié)構(gòu)可以看出：s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時容易失去最外層電子及倒數(shù)第二層的d電子，呈現(xiàn)金屬性，所以s區(qū)(除氫外)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素。,【典題訓(xùn)練】(2014·西安高二檢測)在研究原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系時，人們發(fā)現(xiàn)價電子排布相似的元素集中在一起。據(jù)此，人們將元素周期表分為五個區(qū)，并以最后填入電子的能級符號作為該區(qū)的符號，如圖所示。,(1)在s區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價電子的電子云形狀為 。 (2)在d區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，常見離子的電子排布式為 ，其中較穩(wěn)定的是 。 (3)在ds區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價電子排布式為 。,(4)在p區(qū)中，第2周期第ⅤA族元素原子的價電子排布圖為 。 (5)當(dāng)今常用于核能開發(fā)的元素是鈾和钚，它們在 區(qū)中。,【解析】(1)s區(qū)為ⅠA族、ⅡA族，符合條件的元素為Be，其電子排布式為1s22s2，價電子的電子云形狀為球形。 (2)d區(qū)為ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族，族序數(shù)最大且原子序數(shù)最小的為Fe，常見離子為Fe2+、Fe3+，電子排布式為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3+的3d軌道“半滿”，其穩(wěn)定性大于Fe2+。,(3)ds區(qū)符合條件的為Zn，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價電子排布式為3d104s2。 (4)該題中符合題意的為N，電子排布圖為(5)鈾和钚均為錒系元素，位于f區(qū)。 答案：(1)球形 (2)Fe2+：1s22s22p63s23p63d6， Fe3+：1s22s22p63s23p63d5 Fe3+ (3)3d104s2 (4) (5)f,【互動探究】 (1)p區(qū)共有幾個縱列？所有元素都有p電子嗎？ 提示：p區(qū)共有6個縱列(13～18)，其中氦元素只有2個1s電子，無p電子。 (2)d區(qū)中原子序數(shù)最小的、價電子層的軌道都處于半滿狀態(tài)的是哪種元素？ 提示：24號鉻元素。價電子排布為3d54s1。,【變式訓(xùn)練】某元素簡化電子排布式為[Xe]4f46s2，其應(yīng)在 ( ) A.s區(qū) B.p區(qū) C.d區(qū) D.f區(qū) 【解析】選D。元素在周期表中的分區(qū)，取決于元素原子的最后一個電子所進入的能級，因最后一個電子進入f能級，所以該元素為f區(qū)元素。,