原子結構與元素周期表【核心素養(yǎng)提升+備課精講精研】 高二化學人教版（2019）選擇性必修2

第二節(jié)

原子結構與元素的性質

第1課時

原子結構與元素周期表選擇性必修二第一章原子結構與性質

1.通過探究原子結構與元素周期表的關系,能從微觀角度理解原子結構與元素周期表中位置的關系,能從原子價電子數(shù)目、價層電子排布的角度解釋元素周期表中元素的分區(qū)及周期和族的劃分。

2.通過原子結構和元素在周期表中的位置關系的學習,能分析推理其他元素的位置及性質。學習目標

隨著元素數(shù)目在十九世紀的增多，每一種元素都具有不同的特性，化學家們開始感到他們像是迷失在一座茂密的叢林中：自然界究竟有多少種元素？它們之間的內(nèi)在關系怎樣？有沒有規(guī)律？怎樣分類？

終于俄國化學家門捷列夫從雜亂無章的元素迷宮中理出了一個頭緒。門捷列夫為了研究元素的分類和規(guī)律，把當時已知的幾十種元素的主要性質和原子量寫在一張張的小卡片上，反復進行排列，比較它們的性質，探索它們之間的聯(lián)系。1869年，他正式提出元素周期律，它在周期表中排列了當時已經(jīng)知道的63種元素?？茖W史話1650-2017年發(fā)現(xiàn)元素的種類數(shù)元素的發(fā)現(xiàn)科學史話古代發(fā)現(xiàn)的元素截止到1789年新發(fā)現(xiàn)的元素截止到1869年門捷列夫提出元素周期表時新發(fā)現(xiàn)的元素截止到1923年新發(fā)現(xiàn)的元素截止到1945年新發(fā)現(xiàn)的元素截止到2000年新發(fā)現(xiàn)的元素至今為止新發(fā)現(xiàn)的元素元素周期表的內(nèi)涵？科學史話知識點一元素周期律、元素周期系和元素周期表1869年，門捷列夫發(fā)現(xiàn)，按相對原子質量從小到大的順序將元素排列起來，得到一個元素序列，并從最輕的元素氫開始進行編號，稱為原子序數(shù)。這個序列中的元素性質隨著原子序數(shù)遞增發(fā)生周期性的重復，這一規(guī)律被門捷列夫稱作元素周期律。1、元素周期律2、元素周期系1913年，英國物理學家莫塞萊證明原子序數(shù)即原子核電荷數(shù)。隨后元素周期律表述為元素的性質隨元素原子的核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性遞變。元素的這一按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列稱為元素周期系。原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質子數(shù)莫塞萊元素周期表是呈現(xiàn)元素周期系的表格。元素周期系只有一個，元素周期表多種多樣。3、元素周期表科學史話三張有重要歷史意義的周期表門捷列夫周期表維爾納的特長式周期表………H…HeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrYZrNbMo…RuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsBaLaCeNdPr……SmEuGdTbHoErTmYb……TaW…OsIrPtAuHgTlPbBi…………RaLaαTh……………U…………Ac………………………………PbαBiαTeα……確定了前五周期的元素種類-2、8、8、18、18，但第六、七周期因鑭系和錒系元素種類未知而未定。現(xiàn)今的元素周期表與維爾納周期表相似，但也有差異，Be、Mg的位置與現(xiàn)今周期表不同?？茖W史話玻爾元素周期表?玻爾周期表中用方框框起原子新增加的電子是填入內(nèi)層軌道的。?玻爾周期表中用直線連接前后周期相關元素(同族元素)，原因它們的價電子數(shù)相等科學史話構造原理與元素周期表知識點二1、原子核外電子排布與周期的劃分IA0第一周期共2種元素1s11s2IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0第二周期2s12s2共8種元素2s22p6元素在元素周期表中的位置原子結構解釋核外電子排布IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0第三周期3s13s2共8種元素3s23p6第四周期IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA04s14s23d14s2IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB3d104s24s24p6IAIIAIIIBIIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA0第六周期共32種元素6s4f5d6p2+14+10+6=32IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0第五周期5s15s24d15s2IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB4d105s25s25p6元素在元素周期表中的位置原子結構解釋核外電子排布（1）原子核外電子排布與周期本質聯(lián)系（2）根據(jù)構造原理，第一周期從1s1開始，以1s2結束，只有兩種元素；其余周期元素原子核外電子總是從

級開始，以

能級結束，遞增的核電荷數(shù)(或電子數(shù))等于該周期里的

。nsnsnp元素數(shù)（3）每一個能級組對應一個周期，其最高的能級對應的能層數(shù)

元素的周期序數(shù)。思考：元素周期表中周期的劃分與原子結構的哪部分有關？周期序數(shù)=電子層數(shù)等于

（4）若以一個方格代表一種元素，每個周期排一個橫排，并按s、p、d、f分段，左側對齊，可得到如下元素周期表左對齊的周期表一二三四五六七sssppssppddssppddff1s1[He]2s1

[Ne]3s11s2[He]2s22p6[Ne]3s23p6[Ar]4s1[Ar]

3d104s24p6[Kr]5s1[Kr]

4d105s25p6[Xe]6s1[Xe]

4f145d106s26p6[Rn]7s1[Rn]

5f146d107s27p6(2種)(8種)(8種)(18種)(18種)(32種)(32種)123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅣAⅤAⅥAⅦAⅢA0思考與討論1950年國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)推薦了一張元素周期表，書末的元素周期表就是參照其新版制作的。請問：怎樣將上圖變成書末的元素周期表？

按原子序數(shù)遞增的順序將電子能層相同的元素排成橫排，將價層電子數(shù)相同的元素排成縱列，得特長式周期表。然后將57－71號元素、89－103號元素抽出來單獨放在主表的下方（鑭系和錒系）作為副表，它們合在一起分別占據(jù)主表的57格和89格，得書末周期表。1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556577273747576777879808182838485868788891041051061071081091101111121131141151161171185758596061626364656667686970718990919293949596979899100101102103ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅡBⅣAⅤAⅥAⅦAⅢA0ⅠB結構科學合理的現(xiàn)代元素周期表（5）書末周期表中，同族元素價層電子數(shù)相同，這是同族元素性質相似的結構基礎。（6）長周期比短周期多出的元素全部是金屬元素，因為它們最外層電子數(shù)不超過2，即為ns1-2(Pd除外)；而鑭系和錒系最外層為s2，所以也全是金屬。原子的核外電子排布與族的劃分有什么關系？ⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBns2ns1ns2np1ns2np5思考討論ⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBns1ns2np5ns2np6ⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB過渡元素3d能級ⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB(n-1)d1ns22、原子核外電子排布與族的劃分（2）特點（1）劃分依據(jù)同族元素性質相似的結構基礎族的劃分與原子的價電子數(shù)目和價電子排布密切相關。一般來說，同族元素原子的價層電子數(shù)相同。主族數(shù)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA價電子排布式價電子數(shù)ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np51234567(3)規(guī)律①主族元素：主族元素族序數(shù)=最外層電子數(shù)＝價電子數(shù)價電子電子排布：ns1～2或ns2np1～5族價電子排布價層電子ⅢB3d14s23ⅣB3d24s24VB3d34s25VIB3d54s16VIIB3d54s27IB3d104s111ⅡB3d104s212Ⅷ3d64s283d74s293d84s21001s2或ns2np6(n>1)2或8②過渡元素價電子排布：(n－1)d1～10ns1～2(除鑭系和錒系）

ⅠB～ⅡB族序數(shù)＝ns電子數(shù)；

ⅢB～ⅦB族序數(shù)＝價電子數(shù)；Ⅷ族:第8列元素的價電子數(shù)=族序數(shù)；第9列元素的價電子數(shù)為9；第10列元素的價電子數(shù)為10③稀有氣體價電子排布：1s2或ns2np6再探元素周期表知識點三1、元素周期表的結構周期短周期長周期第1周期：2種元素第2周期：8種元素第3周期：8種元素第4周期：18種元素第5周期：18種元素第6周期：32種元素第7周期：32種元素鑭57La–镥71Lu共15種元素稱鑭系元素錒89Ac–鐒103Lr共15種元素稱錒系元素（7橫行）周期序數(shù)=電子層數(shù)（能層數(shù)）

族主族副族ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA第VIII族稀有氣體元素（18縱行）

零族共7個主族ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB共7個副族三個縱行(8、9、10），位于ⅦB與ⅠB中間主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=價電子數(shù)=最高正化合價數(shù)HeNeArKrXeRnOg十八縱行七橫行,七主七副0和Ⅷ三長三短一不全,鑭系錒系排下邊ⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBs區(qū)p區(qū)d區(qū)ds區(qū)f區(qū)ns1～2電子填充的最后一個能級是s能級電子填充的最后一個能級是p能級電子填充的最后一個能級是d能級思考討論按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個區(qū)，如圖所示。s

區(qū)、d區(qū)和p

區(qū)分別有幾個列？為什么s

區(qū)（除氫元素）、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素？2、元素周期表的分區(qū)按照電子排布，可把周期表劃分為5個區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)。（2）區(qū)的名稱（1）劃分區(qū)的依據(jù)原子的價電子排布按構造原理最后填充的能級的符號劃分(ds區(qū)除外)①s區(qū):包括ⅠA、ⅡA族元素，價電子排布式為ns1～2，除氫元素外均屬于活潑金屬元素。

(3)各區(qū)元素的價電子排布特點②p區(qū):包括ⅢA～ⅦA族以及0族元素，價電子排布式為ns2np1～6(除He外)，最后一個電子填在np能級上，為非金屬元素和少數(shù)金屬元素，最外層電子參與反應。③d區(qū):金屬元素包括ⅢB～Ⅷ族元素(除鑭系、錒系外)，價電子排布式為(n-1)d1～9ns1～2(鈀除外)，d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成，④ds區(qū):包括ⅠB、ⅡB族元素，價電子排布式為(n-1)d10ns1～2。由于d軌道已填滿電子，因此d軌道一般不參與化學鍵的形成，金屬元素

⑤f區(qū):鑭系和錒系元素，價電子排布式為(n-2)f0～14(n-1)d0～2ns2。

按照元素的金屬性和非金屬性分區(qū)2、元素周期表的分區(qū)①金屬元素和非金屬元素的分界線為沿

___________________與

_____

__________

之間所畫的一條連線，非金屬性較強的元素處于元素周期表的

________

位置，金屬性較強的元素處于元素周期表的

________

位置。②處于d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素全部是

________元素。s區(qū)的元素除______外，也全部是金屬元素。思考討論(1)處于非金屬與金屬分界線附近的元素常被稱為半金屬或類金屬，為什么？(2)在周期表里找出Cr

和

Cu的價層電子。它們的電子排布符合構造原理嗎？此外還有哪些元素的基態(tài)原子電子排布不符合構造原理？(3)預言119號元素基態(tài)原子最外層電子排布；預言第八周期有多少種元素。它們既表現(xiàn)出一定的金屬性又表現(xiàn)出一定的非金屬性，所以叫類(半)金屬。Cr3d54s1Cu3d104s1不符合構造原理。還有Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au等元素不符合構造原理。

8s1

32+18＝50[Og]8s1[Og]

5g186f147d108s28p6(50種)(1)對角線規(guī)則是從相關元素及其化合物的許多性質中總結出來的經(jīng)驗規(guī)則。在科學研究中，你對類似對角線規(guī)則這樣的經(jīng)驗規(guī)則有何看法？體現(xiàn)對角線規(guī)則的相關元素圖1-20LiBeBMgAlSi≡≡≡在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質是相似的（如鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒均生成正常氧化物，而不是過氧化物），這種相似性被稱為對角線規(guī)則。3、對角線規(guī)則

Li、Mg的電負性分別為1.0、1.2；Be、Al的電負性分別為1.5、1.5；B、Si的電負性分別為2.0、1.8。它們的電負性接近，說明它們對鍵合電子的吸引力相當，它們表現(xiàn)出的性質相似。如Li、Mg在空氣中燃燒的產(chǎn)物分別是Li2O和MgO；Li、Mg與氮氣反應生成Li3N、Mg3N2;Be(OH)2、Al(