2018-2019版高中化學 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課時學案 蘇教版選修3.docx
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第二單元元素性質(zhì)的遞變規(guī)律第1課時原子核外電子排布的周期性學習目標定位1.熟知原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關系,進一步熟悉元素周期表的結(jié)構(gòu)。2.能夠從原子結(jié)構(gòu)的角度認識元素周期表中區(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)重復出現(xiàn)從1逐漸遞增到8的變化,形成一個周期,循環(huán)往復形成周期表。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nd110ns12逐漸過渡到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)對外圍電子認識的誤區(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。對于過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),這只對主族元素成立,部分過渡元素是不成立的。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,又因為最后一個電子填充在p能級上,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。(2)它有_個電子層。(3)它的外圍電子排布式是_。(4)它屬于第_周期_族。(5)它有_個未成對電子。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為1s22s22p63s23p63d104s1,共有29個電子,故為Cu元素。從核外電子排布式中可以得出n4,有四個電子層,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個未成對電子。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區(qū)域:s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)。五個區(qū)的位置關系如下圖所示。2各區(qū)元素的外圍電子排布特點分區(qū)元素分布外圍電子排布式元素性質(zhì)特點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d區(qū)B族B族、族(n1)d19ns12d軌道不同程度地參與化學鍵的形成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扶余市第一中學期末)根據(jù)電子排布的特點,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個電子的原子最外層電子排布式為ns2的原子最外層有3個未成對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,也可能是過渡元素的原子,還可能是He原子,錯誤;最外層有3個未成對電子的原子,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,可能位于多個區(qū),錯誤。規(guī)律方法區(qū)的判斷方法:除ds區(qū)外,其他區(qū)的名稱均來自按能量最低原理最后填入的電子的原子軌道符號,B、B為ds區(qū)。核外電子排布與元素周期表的關系1下列說法不正確的是()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)的名稱均來自按能量最低原理最后填入電子的原子軌道符號D周期表共18個縱列,可分為7個主族7個副族,1個族,1個0族答案C解析除ds區(qū)外,區(qū)的名稱均來自按能量最低原理最后填入電子的原子軌道符號。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,關于該元素的判斷錯誤的是()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,應為第4周期元素,外圍電子排布式為3d34s2,故為23號元素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,最高化合價為7;C和B是同周期的元素,具有相同的最高化合價;D的外圍電子排布式為nsnnpn2。(1)試寫出四種元素的元素符號:A_、B_、C_、D_。(2)按原子半徑由大到小排列:_。答案(1)CaMnBrO(2)CaMnBrO解析由B為第4周期d區(qū)元素,最高化合價為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,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可形成原子個數(shù)比為11和12的化合物,A是鈣元素。對點訓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,核外電子的最高能層序數(shù)為n時,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。2已知某元素2價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假設已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了第121號元素,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,據(jù)核外電子排布軌道能量順序,故第121號元素的原子的基態(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解析當原子位于第1周期時,其未成對電子數(shù)是1,只能是1s軌道上有1個電子,符合條件的為H元素;當原子位于第2周期時,其未成對電子數(shù)是2,只能是2p軌道上有2個未成對電子,符合條件的為C、O元素;當原子位于第3周期時,其未成對電子數(shù)是3,只能是3p軌道上有3個未成對電子,符合條件的為P元素;當原子位于第4周期時,其未成對電子數(shù)是4,只能是3d軌道上有4個未成對電子,符合條件的為Fe元素;通過以上分析知,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,其對應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個空軌道的原子和3p軌道上只有1個未成對電子的原子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,對應的分別是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能級上只有1個空軌道的原子即:1s22s22p63s23p2是硅元素;3p能級上只有1個未成對電子的原子即: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的離子對應的元素可能為氮、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屬于過渡元素,位于ds區(qū)。8已知某元素的1價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錯誤;第B族元素的原子最外層電子數(shù)為2,在ds區(qū),C錯誤;元素周期表中從第B族到第B族10個縱行的元素都是金屬元素,D正確。題組三元素的“位構(gòu)性”之間的關系10下列四種元素中,其單質(zhì)氧化性最強的是()A原子含有未成對電子最多的第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。11下列各組原子中,彼此化學性質(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層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子C2p軌道上有一對成對電子的X原子和3p軌道上只有一對成對電子的Y原子D最外層都只有一個電子的X、Y原子答案C解析本題考查的是核外電子排布的知識。A項,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,X原子為Mg,Y原子N層上有2個電子的有多種元素,如第4周期中Ca、Fe等都符合,化學性質(zhì)不一定相似;C項,p軌道有一對成對電子,應是np4,為同主族的元素,化學性質(zhì)一定相似;D項,最外層只有1個電子的可以是第A族元素,過渡元素中也有很多最外層只有 1個電子的,故化學性質(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。則下列說法正確的是()AC的非金屬性最強,可與E元素形成共價化合物B元素D可形成三種價態(tài)的酸,且酸根離子均能促進水的電離C原子半徑由大到小的排列順序為EDBACDC、D元素形成的最簡單的氫化物的熱穩(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)合位置關系A為N,C為F,E2與D的簡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,可與Ca元素形成離子化合物,故A錯誤;S對應的酸有亞硫酸、硫酸、氫硫酸,硫酸根離子不能促進水的電離,故B錯誤;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為EDABC,故C錯誤;非金屬性:FS,形成的最簡單的氫化物的熱穩(wěn)定性:H2SHF,故D正確。綜合強化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?;鶓B(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,它們在元素周期表中的位置如下圖所示,試回答下列問題。(1)X元素單質(zhì)的化學式是_。(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三個主族,則可認定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)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入的電子的原子軌道符號。(1)請在圖中用實線畫出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)有的同學受這種劃分的啟發(fā),認為d區(qū)內(nèi)6、7縱行的部分元素可以排在另一區(qū),你認為應排在_區(qū)。(3)請在元素周期表中用元素符號標出4s軌道半充滿的元素。(4)請利用電子排布的相關知識解釋Fe3比Fe2穩(wěn)定的原因:_。(5)隨著科學技術的發(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),分別標在元素周期表中相應位置即可。(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)應為28818183232118。- 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