2018-2019版高中化學(xué) 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第二單元 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 第1課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx

第二單元元素性質(zhì)的遞變規(guī)律第1課時(shí)原子核外電子排布的周期性學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.熟知原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系，進(jìn)一步熟悉元素周期表的結(jié)構(gòu)。2.能夠從原子結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)元素周期表中區(qū)的劃分。一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系1原子核外電子排布與周期的劃分(1)填寫下表周期外圍電子排布各周期增加的軌道類型元素種數(shù)A族0族最多可容納的外圍電子數(shù)11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s187s、5f、6d(未完)(未完)(2)觀察分析上表，討論原子核外電子排布與周期劃分的關(guān)系。最外層電子數(shù)目的變化除第1周期外，每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的最外層電子數(shù)重復(fù)出現(xiàn)從1逐漸遞增到8的變化，形成一個(gè)周期，循環(huán)往復(fù)形成周期表。外圍電子排布的變化第2、3周期從左到右，元素原子的外圍電子排布呈現(xiàn)從ns1到ns2np6的變化；從第4周期開始，從左到右，元素原子的外圍電子排布呈現(xiàn)從ns1經(jīng)過(guò)nd110ns12逐漸過(guò)渡到ns2np6。元素周期表形成的原因：元素原子核外電子排布的周期性變化。2原子核外電子排布與族的劃分(1)將下列各主族元素的外圍電子數(shù)、外圍電子排布式填入表中。族數(shù)AAAAAAA外圍電子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5列數(shù)121314151617外圍電子數(shù)1234567(2)以第4周期副族元素為例，填寫下表。副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn族數(shù)BBBBBBB外圍電子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2外圍電子數(shù)目34567(3)依據(jù)上述表格，討論族的劃分與原子核外電子排布的關(guān)系。族的劃分依據(jù)是原子的外圍電子排布。同主族元素原子的外圍電子排布完全相同，外圍電子全部排布在ns或nsnp軌道上。外圍電子數(shù)與族序數(shù)相同。稀有氣體的外圍電子排布為1s2或ns2np6。過(guò)渡元素(副族和族)同一縱行原子的外圍電子排布基本相同。外圍電子排布為(n1)d110ns12，BB族的外圍電子數(shù)與族序數(shù)相同，第B、B族和第族不相同。(1)最外層電子排布與周期表的關(guān)系原子的電子層數(shù)周期序數(shù)。主族元素原子的最外層電子數(shù)主族元素原子的外圍電子數(shù)主族序數(shù)。(2)對(duì)外圍電子認(rèn)識(shí)的誤區(qū)提醒外圍電子不一定是最外層電子，只有主族元素的外圍電子才是最外層電子。對(duì)于過(guò)渡元素還包括部分內(nèi)層電子。元素的外圍電子數(shù)不一定等于其所在族的族序數(shù)，這只對(duì)主族元素成立，部分過(guò)渡元素是不成立的。同一族元素的外圍電子排布不一定相同，如過(guò)渡元素中的鑭系元素和錒系元素就不相同，在第族中部分元素的外圍電子排布也不相同。例1外圍電子排布式為5s25p3的元素是()A第5周期A族B51號(hào)元素C非金屬元素DTe答案B解析5s25p3，5指的是電子層數(shù)，即屬于第5周期，主族元素外圍電子指的是最外層電子，主族元素所在族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，即屬于第A族元素，屬于主族元素，又因?yàn)樽詈笠粋€(gè)電子填充在p能級(jí)上，屬于p區(qū)，按照核外電子排布的規(guī)律，推出此元素是銻(Sb)，B正確。例2某元素的原子序數(shù)為29，試問：(1)此元素原子的電子總數(shù)是_個(gè)。(2)它有_個(gè)電子層。(3)它的外圍電子排布式是_。(4)它屬于第_周期_族。(5)它有_個(gè)未成對(duì)電子。答案(1)29(2)4(3)3d104s1(4)4B(5)1解析解答該題需掌握原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系和原子核外電子排布的規(guī)律。根據(jù)核外電子排布原理，該元素的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d104s1，共有29個(gè)電子，故為Cu元素。從核外電子排布式中可以得出n4，有四個(gè)電子層，所以為第4周期元素，外圍電子排布為3d104s1，所以在B族。外圍電子的軌道表示式為所以有1個(gè)未成對(duì)電子。二、元素周期表的分區(qū)1根據(jù)元素原子的外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)。五個(gè)區(qū)的位置關(guān)系如下圖所示。2各區(qū)元素的外圍電子排布特點(diǎn)分區(qū)元素分布外圍電子排布式元素性質(zhì)特點(diǎn)s區(qū)A族、A族ns12除氫外都是活潑金屬元素p區(qū)A族A族、0族ns2np16除惰性氣體外，最外層電子參與反應(yīng)d區(qū)B族B族、族(n1)d19ns12d軌道不同程度地參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)B族、B族(n1)d10ns12金屬元素根據(jù)原子結(jié)構(gòu)特征判斷元素在元素周期表中的位置電子排布式外圍電子排布式例3 (2018扶余市第一中學(xué)期末)根據(jù)電子排布的特點(diǎn)，Cu在周期表屬于()Ads區(qū)Bp區(qū)Cd區(qū)D.s區(qū)答案A解析銅為29號(hào)元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。故Cu在元素周期表中屬于ds區(qū)。例4具有以下結(jié)構(gòu)的原子一定屬于p區(qū)元素的是()最外層有3個(gè)電子的原子最外層電子排布式為ns2的原子最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的原子最外層電子形成全滿結(jié)構(gòu)的原子ABCD答案B解析最外層有3個(gè)電子的原子，其最外層電子排布式為ns2np1，只能是第A族元素的原子，正確；最外層電子排布式為ns2的原子，既可能是第A族元素的原子，也可能是過(guò)渡元素的原子，還可能是He原子，錯(cuò)誤；最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的原子，其最外層電子排布式一定為ns2np3，位于第A族，正確；最外層電子形成全滿結(jié)構(gòu)的原子，包括ns2、ns2np6等結(jié)構(gòu)的原子及鈀原子，可能位于多個(gè)區(qū)，錯(cuò)誤。規(guī)律方法區(qū)的判斷方法：除ds區(qū)外，其他區(qū)的名稱均來(lái)自按能量最低原理最后填入的電子的原子軌道符號(hào)，B、B為ds區(qū)。核外電子排布與元素周期表的關(guān)系1下列說(shuō)法不正確的是()A元素原子的核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化是形成元素周期表的根本原因B周期序數(shù)越大，該周期所含金屬元素越多C所有區(qū)的名稱均來(lái)自按能量最低原理最后填入電子的原子軌道符號(hào)D周期表共18個(gè)縱列，可分為7個(gè)主族7個(gè)副族，1個(gè)族，1個(gè)0族答案C解析除ds區(qū)外，區(qū)的名稱均來(lái)自按能量最低原理最后填入電子的原子軌道符號(hào)。2電子排布為Ar3d54s2的元素位于()Ad區(qū)Bds區(qū)C主族元素Ds區(qū)答案A解析由電子排布Ar3d54s2可知該元素為錳元素。3如果n為第A族中某元素的原子序數(shù)，則原子序數(shù)為(n1)的元素可能位于()AA或BBACBDA答案A解析在元素周期表中，第2、3周期的第A族與第A族元素相鄰，其原子序數(shù)相差1；第4、5、6、7周期的第A族與第B族相鄰，其原子序數(shù)相差1；所以原子序數(shù)為(n1)的元素位于第A或B族。4某元素的最外層電子數(shù)為2，外圍電子數(shù)為5，并且是同族中原子序數(shù)最小的元素，關(guān)于該元素的判斷錯(cuò)誤的是()A電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2B該元素為VC該元素為A族元素D該元素位于d區(qū)答案C解析該元素的最外層電子數(shù)為2，并且為同族元素中原子序數(shù)最小的，所以該元素為第2周期或第4周期元素。又因其外圍電子數(shù)最外層電子數(shù)，可推出該元素并不是第2周期元素，應(yīng)為第4周期元素，外圍電子排布式為3d34s2，故為23號(hào)元素V，d區(qū)元素。5有A、B、C、D四種元素。其中A為第4周期主族元素，與D可形成原子個(gè)數(shù)比為11和12的化合物；B為第4周期d區(qū)元素，最高化合價(jià)為7；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價(jià)；D的外圍電子排布式為nsnnpn2。(1)試寫出四種元素的元素符號(hào)：A_、B_、C_、D_。(2)按原子半徑由大到小排列：_。答案(1)CaMnBrO(2)Ca>Mn>Br>O解析由B為第4周期d區(qū)元素，最高化合價(jià)為7可推出B是錳元素；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價(jià)，則C是溴元素；D的外圍電子排布式為nsnnpn2，D是氧元素；A與D可形成原子個(gè)數(shù)比為11和12的化合物，A是鈣元素。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組一原子核外電子排布與元素周期表1下列是某些元素基態(tài)原子的電子排布式，其中表示第3周期元素的是()A1s22s1B1s22s22p5C1s22s22p63s2D1s22s22p63s23p64s1答案C解析元素所在的周期與最高能層序數(shù)n有關(guān)，核外電子的最高能層序數(shù)為n時(shí)，該元素位于第n周期。故第3周期元素的最高能層序數(shù)為3，選C項(xiàng)。2已知某元素2價(jià)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p6，該元素在周期表中屬于()AB族BB族C族DA族答案D解析該元素的外圍電子排布為4s2。故該元素位于第4周期A族。3假設(shè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了第121號(hào)元素，則該元素原子的電子排布式正確的是(注：第7周期的稀有氣體元素符號(hào)假定為Abc)()AAbc5g18s2BAbc8s28p1CAbc7d18s2DAbc6f18s2答案D解析根據(jù)基態(tài)電子排布規(guī)律，第7周期的稀有氣體元素是118號(hào)，據(jù)核外電子排布軌道能量順序，故第121號(hào)元素的原子的基態(tài)電子排布式為Abc6f18s2，故選D。4前四周期元素的基態(tài)原子中，未成對(duì)電子數(shù)與其所在周期數(shù)相同的元素有()A3種B4種C5種D6種答案C解析當(dāng)原子位于第1周期時(shí)，其未成對(duì)電子數(shù)是1，只能是1s軌道上有1個(gè)電子，符合條件的為H元素；當(dāng)原子位于第2周期時(shí)，其未成對(duì)電子數(shù)是2，只能是2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，符合條件的為C、O元素；當(dāng)原子位于第3周期時(shí)，其未成對(duì)電子數(shù)是3，只能是3p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，符合條件的為P元素；當(dāng)原子位于第4周期時(shí)，其未成對(duì)電子數(shù)是4，只能是3d軌道上有4個(gè)未成對(duì)電子，符合條件的為Fe元素；通過(guò)以上分析知，符合條件的有5種元素，故選C。5具有下列電子層結(jié)構(gòu)的原子，其對(duì)應(yīng)的元素一定屬于同一周期的是()A兩種元素原子的電子層上全部都是s電子B3p軌道上只有1個(gè)空軌道的原子和3p軌道上只有1個(gè)未成對(duì)電子的原子C最外層電子排布為2s22p6的原子和最外層電子排布為2s22p6的離子D原子核外的M層上的s、p軌道上都填滿了電子而d軌道未排電子的兩種原子答案B解析兩種元素原子的電子層上全部都是s電子，即為1s1或1s2或1s22s1或1s22s2，對(duì)應(yīng)的分別是H、He、Li、Be，即兩種元素原子的電子層上全部都是s電子，可能屬于第1周期或第2周期。3p能級(jí)上只有1個(gè)空軌道的原子即：1s22s22p63s23p2是硅元素；3p能級(jí)上只有1個(gè)未成對(duì)電子的原子即：1s22s22p63s23p1是鋁元素或1s22s22p63s23p5是氯元素，都屬于第3周期。最外層電子排布為2s22p6的原子是氖元素，屬于第2周期元素；最外層電子排布為2s22p6的離子對(duì)應(yīng)的元素可能為氮、氧、氟、鈉、鎂、鋁等，很顯然不一定屬于同一周期。原子核外的M層上的s、p能級(jí)上都填滿了電子而d軌道未排電子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2，可能為Ar、K、Ca，很顯然不一定屬于同一周期。題組二元素周期表的結(jié)構(gòu)與區(qū)的劃分6下列元素周期表族序數(shù)正確的是()A第3列為BB第18列為0AC第14列為AD第8列為B答案C解析元素周期表族與列的關(guān)系表由表分析可知，第3列為B族；第18列為0族；第14列為A族；第8列為第族。7最活潑的金屬單質(zhì)、最活潑的非金屬單質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的金屬單質(zhì)，其組成元素分別位于下列元素周期表中的()As區(qū)、p區(qū)、ds區(qū)Bs區(qū)、p區(qū)、d區(qū)Cf區(qū)、p區(qū)、ds區(qū)Ds區(qū)、f區(qū)、ds區(qū)答案A解析理論上最活潑的金屬單質(zhì)是Fr，但由于其具有放射性，故一般認(rèn)為最活潑的金屬單質(zhì)是Cs，而Cs和Fr都屬于第A族元素，位于s區(qū)；最活潑的非金屬單質(zhì)是F2，F(xiàn)位于p區(qū)；常溫下呈液態(tài)的金屬單質(zhì)為Hg，Hg屬于過(guò)渡元素，位于ds區(qū)。8已知某元素的1價(jià)離子的外圍電子排布式為nsn1np2n，則該元素在周期表中的位置正確的是()A第3周期A族，p區(qū)B第4周期B族，s區(qū)C第4周期族，d區(qū)D第4周期A族，s區(qū)答案D解析由于s軌道最多排2個(gè)電子，則n為3，該離子的外圍電子排布式為3s23p6，根據(jù)離子的外圍電子排布式可知原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，答案為D。9下列說(shuō)法正確的是()As區(qū)均為金屬B所有金屬元素都分布在d區(qū)和ds區(qū)C最外層電子數(shù)為2的元素都分布在s區(qū)D元素周期表從第B族到第B族10個(gè)縱行的元素都是金屬元素答案D解析s區(qū)的氫元素為非金屬元素，A錯(cuò)誤；s區(qū)除氫元素外，其他元素均為金屬元素，p區(qū)也有金屬元素，B錯(cuò)誤；第B族元素的原子最外層電子數(shù)為2，在ds區(qū)，C錯(cuò)誤；元素周期表中從第B族到第B族10個(gè)縱行的元素都是金屬元素，D正確。題組三元素的“位構(gòu)性”之間的關(guān)系10下列四種元素中，其單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的是()A原子含有未成對(duì)電子最多的第2周期元素B位于周期表第3周期A族的元素C原子最外電子層排布式為2s22p6的元素D原子最外電子層排布式為3s23p5的元素答案D解析A中第2周期含未成對(duì)電子數(shù)最多的是N原子；B為Al；C為稀有氣體Ne；D為Cl原子，N2、Al、Ne、Cl2中，Cl2的氧化性最強(qiáng)。11下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是()A原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子B原子核外M層上僅有兩個(gè)電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個(gè)電子的Y原子C2p軌道上有一對(duì)成對(duì)電子的X原子和3p軌道上只有一對(duì)成對(duì)電子的Y原子D最外層都只有一個(gè)電子的X、Y原子答案C解析本題考查的是核外電子排布的知識(shí)。A項(xiàng)，1s2結(jié)構(gòu)的原子為He,1s22s2結(jié)構(gòu)的原子為Be，兩者性質(zhì)不相似；B項(xiàng)，X原子為Mg，Y原子N層上有2個(gè)電子的有多種元素，如第4周期中Ca、Fe等都符合，化學(xué)性質(zhì)不一定相似；C項(xiàng)，p軌道有一對(duì)成對(duì)電子，應(yīng)是np4，為同主族的元素，化學(xué)性質(zhì)一定相似；D項(xiàng)，最外層只有1個(gè)電子的可以是第A族元素，過(guò)渡元素中也有很多最外層只有 1個(gè)電子的，故化學(xué)性質(zhì)不一定相似。12短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置如圖所示，E2與D的簡(jiǎn)單陰離子有相同的電子層結(jié)構(gòu)，D元素原子的次外層電子數(shù)等于其他層電子數(shù)之和。則下列說(shuō)法正確的是()AC的非金屬性最強(qiáng)，可與E元素形成共價(jià)化合物B元素D可形成三種價(jià)態(tài)的酸，且酸根離子均能促進(jìn)水的電離C原子半徑由大到小的排列順序?yàn)镋DBACDC、D元素形成的最簡(jiǎn)單的氫化物的熱穩(wěn)定性：DC答案D解析短周期元素A、B、C、D，D元素原子的次外層電子數(shù)等于其他層電子數(shù)之和，由位置可知D位于第3周期，則次外層電子數(shù)為8，M層電子數(shù)為826，則D為S，B為O，結(jié)合位置關(guān)系A(chǔ)為N，C為F，E2與D的簡(jiǎn)單陰離子有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則E為Ca。F的非金屬性最強(qiáng)，可與Ca元素形成離子化合物，故A錯(cuò)誤；S對(duì)應(yīng)的酸有亞硫酸、硫酸、氫硫酸，硫酸根離子不能促進(jìn)水的電離，故B錯(cuò)誤；電子層越多，半徑越大，同周期從左向右原子半徑逐漸減小，則原子半徑由大到小的排列順序?yàn)镋DABC，故C錯(cuò)誤；非金屬性：FS，形成的最簡(jiǎn)單的氫化物的熱穩(wěn)定性：H2SHF，故D正確。綜合強(qiáng)化13金、銀、銅、鐵、鋁和鈦均是人類大量生產(chǎn)和使用的金屬。試回答與上述金屬原子結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題。(1)上述金屬中屬于主族元素的有_。(2)鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬。基態(tài)鈦原子外圍電子的軌道表示式為_。(3)基態(tài)金原子的外圍電子排布式為5d106s1，試判斷金在元素周期表中位于第_周期_族。(4)已知Ag與Cu位于同一族，則Ag在元素周期表中位于_(填“s”“p”“d”“f”或“ds”)區(qū)。答案(1)鋁(3)6B(4)ds14.X、Y、Z是第AA族的三種非金屬元素，它們?cè)谠刂芷诒碇械奈恢萌缦聢D所示，試回答下列問題。(1)X元素單質(zhì)的化學(xué)式是_。(2)Y元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖是_，Y與Na所形成化合物的電子式為_。(3)Z元素的名稱是_，從元素原子得失電子的角度看，Z元素具有_性；若從Z元素在元素周期表中所處位置看，它具有這種性質(zhì)的原因是_，其外圍電子排布式為_。答案(1)F2(2)(3)砷兩Z位于元素周期表中金屬元素與非金屬元素交界線附近4s24p3解析在元素周期表中，非金屬元素位于元素周期表中右上方，三種元素均為非金屬元素，必位于第A、A、A三個(gè)主族，則可認(rèn)定X必為氟元素，Y為硫元素，Z為砷元素。15已知元素周期表中共有18縱行，如圖實(shí)線表示元素周期表的邊界。按電子排布，可把周期表里的元素劃分為幾個(gè)區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)等。除ds區(qū)外，其他區(qū)的名稱來(lái)自按構(gòu)造原理最后填入的電子的原子軌道符號(hào)。(1)請(qǐng)?jiān)趫D中用實(shí)線畫出s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)的邊界線，并分別用陰影和表示d區(qū)和ds區(qū)。(2)有的同學(xué)受這種劃分的啟發(fā)，認(rèn)為d區(qū)內(nèi)6、7縱行的部分元素可以排在另一區(qū)，你認(rèn)為應(yīng)排在_區(qū)。(3)請(qǐng)?jiān)谠刂芷诒碇杏迷胤?hào)標(biāo)出4s軌道半充滿的元素。(4)請(qǐng)利用電子排布的相關(guān)知識(shí)解釋Fe3比Fe2穩(wěn)定的原因：_。(5)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷有新的元素被發(fā)現(xiàn)。若把第7周期排滿，則元素周期表共可以排布_種元素。答案(1)如圖(2)ds(3)見上圖(4)Fe的外圍電子排布為3d64s2，F(xiàn)e2為3d6，F(xiàn)e3為3d5，依據(jù)“能量相同的軌道處于全空、全充滿和半充滿時(shí)能量最低”的原則，3d5處于半充滿狀態(tài)，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，故Fe3比Fe2穩(wěn)定(5)118解析(2)ds區(qū)外圍電子排布為(n1)d10ns1和(n1)d10ns2，而d區(qū)內(nèi)6縱行外圍電子排布為(n1)d5ns1,7縱行外圍電子排布為(n1)d5ns2，因此類比可以放在ds區(qū)。(3)4s軌道半充滿，即為4s1，根據(jù)構(gòu)造原理和能量最低原理、洪特規(guī)則，該元素原子的電子排布式可能為1s22s22p63s23p64s1(K)或1s22s22p63s23p63d54s1(Cr)或1s22s22p63s23p63d104s1(Cu)，分別標(biāo)在元素周期表中相應(yīng)位置即可。(4)Fe的外圍電子排布為3d64s2，F(xiàn)e2為3d6，F(xiàn)e3為3d5，F(xiàn)e3為半充滿狀態(tài)較穩(wěn)定。(5)根據(jù)0族元素原子序數(shù)知，第7周期排滿，其0族元素的原子序數(shù)應(yīng)為28818183232118。