1、第2课时核外电子排布与元素周期表发 展 目 标体 系 构 建1.通过了解同周期、同族的元素原子核外电子排布特征，认识元素周期表中分区、周期和族的划分依据。2.了解元素周期表的应用价值。一、核外电子排布与周期的划分1近似能级图与周期2原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系3周期数与电子层数的关系周期数最外层电子所在轨道所处的电子层数。二、核外电子排布与族的划分1划分依据族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。2特点一般来说，同族元素原子的价电子数目相同。3规律 (3)稀有气体最外层电子排布：ns2np6(He除外)。4核外电子排布与元素周期表的分区按核外电子排布式中最后填入电子
2、的能级符号可将元素周期表(B族、B族除外)分为s、p、d、f 4个区，而B族、B族这2个纵列的元素原子的核外电子因先填充满(n1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如图所示。5元素化合价与价电子排布的关系(1)除族、B族的某些元素和0族元素外，元素的最高化合价等于它所在族的序数。(2)非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8。(3)稀有气体元素原子的电子层结构是稳定结构，因此稀有气体元素的化合价在通常情况下为0。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)周期序数电子层数对应能级组数。()(2)同一能级组内能级之间的能量差较小，而相邻能级组之间的能量差
3、较大。()(3)主族元素的价电子数全部排布在最外层的ns轨道上。()(4)主族序数该元素原子价电子数。()(5)同一副族不同元素原子价电子排布完全相同。()2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s区全部是金属元素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区和ds区的元素Dp区元素都是非金属元素Cs区中的氢元素是一个特例，它属于非金属元素，故A项错误。d区包括BB族(镧系和锕系除外)元素和族元素，ds区包括IB族和B族元素，过渡元素包括所有的副族元素和族元素，即包括了d区、f区和ds区的元素，故B项错误，C项正确。p区包括AA族元素和0族元素，其中的铝、
4、铅等都是金属元素，故D项错误。3指出下列元素在周期表中的位置：(1)基态原子的电子排布式为Ar4s1的元素：第_周期、_族。(2)基态原子的电子排布式为Ar3d34s2的元素：第_周期、_族。(3)基态原子的电子排布式为Ar3d104s1的元素：第_周期、_族。(4)基态原子的电子排布式为Ne3s23p5的元素：第_周期、_族。解析由电子排布式(简化电子排布式、价电子排布式)判断元素在周期表中的位置时：周期数最高量子数，主族序数价电子数。答案(1)4A(2)4B(3)4B(4)3A核外电子排布与周期、族的关系(素养养成证据推理与模型认知)1从核外电子排布角度分析，为什么同属长周期的4、5、6、
5、7周期所包含的元素种类数为18、18、32、32。提示：第4、5周期元素包含的能级为ns、np、(n1)d，共有9个原子轨道，最多容纳18个电子，对应两周期中各有18种元素；而第6、7周期所含的能级除ns、np、(n1)d外，还有(n2)f，故多出7个原子轨道，14个电子，对应多出的14种元素，共32种元素 。2试分析21号元素Sc所在的周期。提示：21号元素Sc的价电子排布式为3d14s2，虽然电子先排在4s轨道，后排在3d轨道，但Sc元素原子的最外电子层是4s,4s电子的量子数(电子层数)是4，故Sc元素位于第4周期。1核外电子排布与周期的划分(1)每一周期元素原子的价电子排布和元素种数的
6、关系周期价电子排布对应能级组元素种数A族0族最外层最多容纳电子数11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s187s、5f、6d、7p32(2)核外电子排布与周期划分的关系将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级之间能量相差较小，不同能级组之间能量相差较大。每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。2核外电子排布与族的划分(1)价电子排布与族序数
7、之间的关系价电子排布与族序数之间的关系可以按照下列方法进行判断：按电子填充顺序，由最后一个电子所进入轨道的情况确定，一般来说具体情况如下：进入ns(ns12,1s除外)为A族、A族。进入np进入(n1)d进入(n2)fB族(2)有关规律由上可知：主族元素的最外层电子数，即价电子数，为其族序数；副族元素中BB族元素价电子数为其族序数；稀有气体单独列为0族。元素的位置与原子结构的关系(1)周期序数由该元素原子中电子的最大量子数(n)决定；(2)族序数由该元素原子的价电子数决定。【例1】具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是()A最外层有2个电子的原子B最外层电子排布为ns2的原子C最外层有3个未
8、成对电子的原子D次外层无未成对电子的原子C在元素周期表中，凡s区、d区、ds区的元素，它们的最外层电子数均不超过2个，只有p区的最外层电子数可为38个，则最外层有2个电子的原子不一定是主族元素，故A项错误；最外层电子排布为ns2的原子除A族外，还有稀有气体元素氦和许多过渡元素，故B项错误；最外层有3个未成对电子的原子，其最外层有5个电子(ns2np3)，一定是主族元素，故C项正确；次外层无未成对电子的原子包括全部主族元素、0族元素及B、B族元素，故D项错误。原子最外层有1个未成对电子的元素包括第A、A、A族和B族元素；原子最外层有2个未成对电子的元素包括A族和A族；原子最外层有3个未成对电子的
9、元素在A族；原子最外层没有未成对电子的元素包括A族、0族和B族；B族元素的原子，次外层都有未成对电子。1(双选)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A族元素B基态原子的价电子排布式为(n1)d10ns2的元素一定是副族元素C基态原子的p能级半充满的元素一定位于p区D基态原子的价电子排布式为(n1)dxnsy的元素的族序数一定为xyBC基态原子的N层上只有一个电子的元素，可能为K、Cr或Cu，K为A族元素，Cr、Cu分别为B、B族元素，故A项错误；基态原子的价电子排布式为(n1)d10ns2的元素是B族元素，故B项正确；
10、基态原子的p能级半充满的元素，电子最后填充p能级，属于p区，故C项正确；基态原子的价电子排布式为(n1)dxnsy的元素，若是BB族及族第1列元素，其族序数为价电子排布式中d、s能级所含电子数目之和，族序数一定为xy，若是B、B族元素，其族序数等于价电子排布式中s能级所含电子数y，故D项错误。2(1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于第_周期_族；最高价氧化物的化学式为_，砷酸钠的化学式是_。(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们价电子排布式和元素符号：第4周期B族_、_；第5周期A族_、_。解析(1)砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，可知砷原子有4
11、个电子层，价电子数为5，由电子层数周期序数可知，砷元素在第4周期，由主族序数价电子数最高正价可知，砷元素位于A族，最高价氧化物为As2O5，砷酸钠的化学式为Na3AsO4。(2)根据元素在周期表中的位置与核外电子排布的关系分析。答案(1)4AAs2O5Na3AsO4(2)3d24s2Ti5s25p5I元素周期表的分区与价电子排布的关系(素养养成宏观辨识与微观探析)1s区、d区和p区分别有几列？提示：s区2列d区8列p区6列2.为什么s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素？提示：s区的价电子排布为ns12，d区的价电子排布为(n1)d19ns12，ds区的价电子排布为(n1)d10n
12、s12，最外层电子数均为12个，发生反应时易失去最外层电子d区、ds区的(n1)d电子也易失去，故s区(除氢元素外)、d区、ds区元素均为金属元素。分区元素位置价电子排布式元素种类及性质特点s区A族、A族ns12原子的核外电子最后排布在ns能级上，属于活泼金属(氢除外)，为碱金属和碱土金属p区AA族及0族元素ns2np16(He除外)原子的核外电子最后排布在np能级(He为s能级)上，为非金属和少数金属d区BB族(镧系、锕系除外) 以及族(n1)d19ns12(钯除外)为过渡金属，原子的核外电子最后排布在(n1)d能级上，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n1)d10ns1
13、2为过渡金属，核外电子先填满(n1)d能级而后再填充ns能级，由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成f区镧系和锕系元素(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近；锕系元素化学性质相近【例2】已知元素周期表中共有18个纵行，下图实线表示元素周期表的边界。按核外电子排布，可把元素周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。(1)请在上图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排
14、在_区。(3)请在上述元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。解析对于24号元素，其核外价电子排布根据构造原理应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵行归为ds区。所以有的同学认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。答案(1)见图(2)ds(3)见图1已知某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，该元素在周期表中的位置和区分别是()A第4周期B族；s区B第4周期B族；d区C第4
15、周期族；d区D第4周期族；ds区C由原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2可知共有4个电子层，为第4周期元素，价电子排布式为3d84s2，为d区元素，位于第4周期族，故选C。2已知某元素3价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素在元素周期表中的位置是()A第3周期族，p区B第3周期B族，ds区C第4周期族，d区D第4周期B族，f区C该3价离子的核外有23个电子，则基态原子核外有26个电子，26号元素是铁，其位于第4周期族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于d区。如图所示，是一种塔式元素周期表。1塔式周期表中，周期
16、是如何划分的？提示：周期数层数，从上到下依次为第1至第7周期。2在此表中，第二层、第三层元素在价电子排布上有什么特点？提示：从左到右依次为ns1、ns2、ns2np1、ns2np2、ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6。3在此表中He属于哪个族，其分类依据是什么？提示：A族，因为He的电子排布式为1s2，A族中元素原子价电子排布式均为ns2。通过本情境素材中对塔式元素周期表的结构的认知，提升了“证据推理与模型认知”的化学学科素养。1价电子排布式为3d104s1的原子对应的元素在元素周期表中应位于()A第5周期B族B第5周期B族C第4周期B族D第4周期B族D该元素基态原子核外电
17、子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，根据电子排布式知，该原子含有4个电子层，所以位于第4周期，其价电子排布式为3d104s1，属于B族元素，所以该元素位于第4周期B族，D正确。2下列说法不正确的是()A某基态原子外围电子排布式为4f75d16s2，该元素位于周期表中第6周期B族B在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素C当碳原子的核外电子排布由转变为时，释放能量，由激发态转化成基态D非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8B由基态原子外围电子排布式为4f75d16s2，判断此元素位于周期表中第6周期B族，故A正确；s区的H为非金属元素，d区
18、和ds区元素包括副族和族元素，副族和族元素全部是金属元素，故B错误；基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，当核外电子排布式为1s22s12p3时，该原子处于激发态，所以碳原子的核外电子排布由转变为时，释放能量，由激发态变为基态，故C正确；非金属元素形成的共价化合物中，如PCl5中P原子不满足最外层电子数为2或8，故D正确。3(素养题)最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈液态的金属单质，其组成元素分别位于下列元素周期表中的()As区、p区、ds区Bs区、p区、d区Cf区、p区、ds区Ds区、f区、ds区A理论上最活泼的金属单质是Fr，但由于其具有放射性，故一般认为最活泼的金属
19、单质是Cs，而Cs和Fr都属于A族元素，位于s区；最活泼的非金属单质是F2，F位于p区；常温下呈液态的金属单质为Hg，Hg属于过渡元素，位于ds区。4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B3p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最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为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B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，对应的元素分别是H、He、Li、Be，即两种元素
20、原子的电子层上全部都是s电子，可能属于第1周期或第2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(铝元素)或1s22s22p63s23p5(氯元素)，都属于第3周期。最外层电子排布为2s22p6的原子是氖元素，属于第2周期元素；最外层电子排布式为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1s22s
21、22p63s23p64s2，可能为Ar、K、Ca，很显然不一定属于同一周期。5甲元素原子的L电子层上只有一个空原子轨道；乙元素原子的核电荷数为33。根据甲、乙两元素的信息，回答有关问题：(1)甲的元素符号是_；其轨道表示式为_。(2)乙元素原子的最外层电子排布式为_，其在元素周期表中的位置是_。(3)甲属于_区元素，乙属于_区元素。解析(1)甲元素原子的L电子层上只有一个空原子轨道，则其电子排布式为1s22s22p2，是碳元素，其轨道表示式为。(2)乙元素原子的核电荷数为33，则乙元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，在元素周期表中位于第4周期A族。(3)甲为C，乙为As(砷)，均属于p区元素。答案(1)C(2)4s24p3第4周期A族(3)pp
