1.2.1原子結構與元素周期表課件高二下學期化學人教版選擇性必修2

第一章原子結構與性質第二節(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修二核心素養(yǎng)了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的關系。能從核外電子排布角度，解釋元素周期系的基本結構。通過原子結構和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性質，

培養(yǎng)學生的模型認知能力。#0070C0#00B0F0科學史話1869年，門捷列夫制作了歷史上第一張周期表，門捷列夫周期表最重要的特征是從第四周期開始每個周期截成兩截，第1~7族分主副族，第八族稱為過渡元素（第八族是鐵、鈷、鎳等“三素組”）。主副族和第八族的概念使用至今，但過渡元素的概念不同了。每個周期一行，各族元素、過渡金屬、稀有氣體、鑭系和錒系，各有各的位置，同族元素上下對齊，盡管當時鑭系和錒系的概念尚未形成，不知道它們有多少種元素。維爾納周期表前五個周期的元素種類被完全確定——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，如維爾納周期表中Be、Mg的位置與現(xiàn)今周期表不同。玻爾用原子結構來解釋周期系，他認識到，21~28、39~46等元素的原子新增加的電子是填入內(nèi)層軌道的。玻爾得知鑭（La）后14種元素基態(tài)原子有4f電子，也用方框框起，而且第六周期為32種元素，但第七周期元素所知甚少。玻爾周期表還用直線連接前后周期的相關元素（同族元素），這是因為玻爾已經(jīng)知道，它們的價電子數(shù)相等。門捷列夫周期表維爾納的特長式周期表玻爾周期表(1)門捷列夫周期表門捷列夫周期表又稱

周期表，重要特征是______________________。短式從第四周期開始每個周期截成兩截，第1～7族分主副族，第八族稱為過渡元素(2)維爾納周期表維爾納周期表是

，每個周期一行，各族元素、過渡金屬、稀有氣體、鑭系和錒系，各有各的位置，同族元素

，它確定了前五個周期的元素種類。特長式周期表上下對齊1905年，配位化學鼻祖維爾納制作了一張周期表。維爾納周期表是特長式周期表，每個周期一行，各族元素、過渡金屬、稀有氣體、鑭系和錒系，各有各的位置，同族元素上下對齊，盡管當時鑭系和錒系的概念尚未形成，不知道它們有多少種元素。維爾納周期表前五個周期的元素種類被完全確定——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?，F(xiàn)今的元素周期表與維爾納周期表相似，但也有差異，如維爾納周期表中Be、Mg的位置與現(xiàn)今周期表不同。(3)玻爾元素周期表玻爾元素周期表特別重要之處是把21～28、39～46等元素用

框起，這說明他已經(jīng)認識到，這些框內(nèi)元素的原子新增加的電子是填入_______的，他已經(jīng)用原子結構解釋元素周期系了，玻爾元素周期表確定了第六周期為

。方框內(nèi)層軌道32種元素新增電子填入內(nèi)層軌道鑭系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)相等為紀念門捷列夫發(fā)表第一張元素周期表(部分如下)150周年，聯(lián)合國宣布2019年為“國際化學元素周期表年”。關于下表的說法正確的是A.表中數(shù)字代表元素的原子序數(shù)B.表中元素的排列依據(jù)是元素的原子結構C.推測表中“？＝70”指代的元素的最高

化合價為＋4D.每一縱列都對應現(xiàn)在常用的元素周期表

中的一族理解應用√相對原子質量相對原子質量的大小“？＝70”和C、Si在同一橫排，屬于同主族每一橫行#0070C0#00B0F0一、元素周期律、元素周期系和元素周期表1.元素周期律：

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

含義：元素按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列稱為元素周期系。

這個序列中的元素性質隨著核電荷數(shù)的遞增發(fā)生周期性的重復。2.元素周期系3.元素周期表：

，元素周期系只有一個，元素周期表多種多樣。呈現(xiàn)周期系的表格4.元素周期系和元素周期表的關系第一張元素周期表是由門捷列夫制作的元素周期系決定呈現(xiàn)元素周期表只有一種繪制若干種#0070C0#00B0F05.門捷列夫元素周期表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)）#0070C0#00B0F0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)

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HeNeArKrXeRnOg#0070C0#00B0F0課堂練習1.下列對元素周期表的認識正確的是（）A.有9行7個周期 B.有16列16個族C.有三個短周期四個長周期 D.非金屬元素存在于主族與副族中2.下列敘述中正確的是（）A.除0族元素外，短周期元素的最高化合價在數(shù)值上都等于該元素所屬的

族序數(shù)B.除短周期外，其他周期均有18種元素C.副族元素中沒有非金屬元素D.堿金屬元素是指第ⅠA族的所有元素CC第二周期2s12s22s22p6第三周期3s13s23s23p6第一周期1s11s2第四周期4s14s24s24p13d104s2→……3d14s2→……4s24p6ⅠA01s1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA1s22s12s22s22p12s22p22s22p32s22p42s22p52s22p63s13s2ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB3s23p13s23p23s23p33s23p43s23p53s23p64s14s23d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s24s24p14s24p24s24p33s23p44s24p54s24p6書寫1－36號元素的基態(tài)原子的價電子排布式→……→……2s22p13s23p1第五周期5s15s24d15s24d105s25s25p6→……5s25p1→……第六周期第七周期6s4f5d6p7s5f6d7p214106214106歸納總結：第二周期2s12s22s22p6第三周期3s13s23s23p6第一周期1s11s2第四周期4s14s24s24p13d104s2→……3d14s2→……4s24p6→……→……2s22p13s23p11元素形成元素周期系的根本原因是元素的原子核外電子排布發(fā)生周期性的重復。2根據(jù)構造原理得出的核外電子排布，可以解釋元素周期系的基本結構。

1s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f→6d→7p周期一二三四五六七元素數(shù)28818183232二、構造原理與元素周期表#0070C0#00B0F0（1）原子核外電子排布與周期的關系第一周期從1s1開始，以1s2結束，只有兩種元素；其余各周期總是從ns能級開始，以nsnp結束；而從ns能級開始以nsnp結束遞增的核電荷數(shù)（或電子數(shù)）就等于每個周期里的元素種數(shù)。ⅠA01s1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA1s22s12s22s22p12s22p22s22p32s22p42s22p52s22p63s13s2ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB3s23p13s23p23s23p33s23p43s23p53s23p64s14s23d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s24s24p14s24p24s24p33s23p44s24p54s24p6②特點:一般來說，同族元素原子的價電子數(shù)目相同。①劃分依據(jù)：族的劃分與原子的價電子數(shù)目和價電子排布密切相關。③規(guī)律●主族元素：主族序數(shù)=最外層電子數(shù)=價層電子數(shù),價電子電子排布：ns1~2或ns2np1~5。(2)核外電子排布與族的關系族序數(shù)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA價電子構型ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5當主族元素失去全部價電子后，表現(xiàn)出該元素的最高正價(O、F除外)。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?！?/p>

過渡元素(副族和Ⅷ族)：(n-1)d1～10ns0～2

(除鑭系和錒系）副族序數(shù)ⅢBⅣBⅤBVIBⅦB價電子排布副族序數(shù)ⅧⅠBⅡB價電子排布(n-1)d1ns2(n-1)d2ns2(n-1)d3ns2鈮4d45s1(n-1)d5ns1鎢5d46s2(n-1)d5ns2(n-1)d6ns2釕4d75s1(n-1)d7ns2銠4d85s1(n-1)d8ns2鈀4d10鉑5d96s1(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2同一縱行原子的價層電子排布基本相同ⅠB~ⅡB:族序數(shù)＝最外層ns電子數(shù)=最外層電子數(shù)ⅢB~ⅦB:族序數(shù)＝價電子數(shù)，即(n-1)d+ns能級的電子數(shù)，●稀有氣體價電子排布式為1s2或ns2np6(鑭系和錒系除外)(n-1)d10ns1-2[(n-1)d軌道為全充滿狀態(tài)](n-1)d+ns能級的電子數(shù)之和，若分別為8、9、10，則分別是第Ⅷ族的列序數(shù)。Ⅷ族：(n-1)d1-9ns1-2(Pd：4d10除外)(鑭系和錒系除外)【易錯提醒】對價電子的錯誤認識：(1)主族元素：價電子數(shù)=最外層電子數(shù)。副族和第Ⅷ族元素（過渡元素）的價電子還包括部分內(nèi)層電子(2)同一族元素的價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Ⅷ族中部分元素的價電子排布也不相同。#0070C0#00B0F01按金屬元素與非金屬元素分區(qū)金屬與非金屬交界處元素的性質特點：在元素周期表中位于金屬和非金屬分界線上的元素兼有金屬和非金屬的性質，位于此處的元素（如硼、硅、鍺、砷、銻等）常被稱為半金屬、準金屬或類金屬（一般可用作半導體材料）。三、元素周期表的分區(qū)【注意：不能叫兩性元素】非金屬三角區(qū)邊緣的元素#0070C0#00B0F02按電子排布分區(qū)（除ds區(qū)外,各區(qū)的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號）ns1－2ns2np1－61s2He:唯一沒有p軌道的p區(qū)元素(n－1)d1－9ns1－2(n－1)d10ns1－2d軌道不滿(鈀除外)d軌道全滿→s區(qū)、p區(qū)均為主族元素和稀有氣體元素，且除H外，所有非金屬元素都位于p區(qū)；副族元素全部位于d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)Pd4d10(n－2)f0－14(n－1)d0－2ns2？1：為什么過渡元素都是金屬元素？最外層電子不超過2，ns1-2？2：為什么處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素常被稱為半金屬或準金屬？處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素既能表現(xiàn)出一定的非金屬性，又能表現(xiàn)出一定的金屬性。#0070C0#00B0F03各區(qū)元素的價電子排布特點分區(qū)元素分布外圍電子排布式元素性質特點s區(qū)p區(qū)d區(qū)ds區(qū)f區(qū)ⅠA族、ⅡA族ns1～2除氫外都是活潑金屬元素ⅢA族～ⅦA族0族ns2np1～6(n－1)d1～9ns1～2ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族ⅠB族、ⅡB族鑭系、錒系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2(n－1)d10ns1～2過渡金屬元素鑭系元素化學性質相近，錒系元素化學性質相近d軌道也不同程度地參與化學鍵的形成最外層電子參與反應(稀有氣體除外)(鈀除外)（He除外）（鑭系、錒系除外）dspdsf除H外，其余為活潑金屬除H外，所有非金屬元素都在p區(qū)均為金屬元素，性質相似均為金屬元素均為金屬元素，結構相似#0070C0#00B0F0（1）為什么副族元素又稱為過渡元素？過渡元素的價層電子數(shù)跟它們的族序數(shù)有什么關系？寫出它們的價層電子排布通式?！居懻摗?/p>

副族元素處于s區(qū)元素（主要是金屬元素）和p區(qū)元素（主要是非金屬元素）之間，處于金屬元素向非金屬元素過渡的區(qū)域，因此，副族元素又稱為過渡元素。

過渡元素價層電子數(shù)跟它們的族序數(shù)的關系是:第ⅢB族到第ⅦB族元素的價層電子數(shù)等于它們的族序數(shù)；第Ⅷ族有3列元素,其族序數(shù)等于該族的第1列元素的價層電子數(shù)；第IB族、第ⅡB族的族序數(shù)等于它們的最外層電子數(shù)。過渡元素的價層電子排布通式為（n-1)d1~10ns1~2(除鑭系和錒系)。

s區(qū)有2列,d區(qū)有8列,p區(qū)有6列。#0070C0#00B0F0（2）按照核外電子排布,可把元素周期表劃分成5個區(qū),如圖1-19所示。除ds區(qū)外,各區(qū)的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號。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?

s區(qū)元素的價層電子排布通式為ns1~2,d區(qū)元素的價層電子排布通式為(n-1)d1~9ns1~2，ds區(qū)元素的價層電子排布通式為(n-1)d10ns1~2，它們的最外層電子數(shù)均不超過2,在化學反應中容易失去電子,所以s區(qū)(除H外)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素。

Cr的價層電子排布式為3d54s1,Cu的價層電子排布式為3d104s1,不符合構造原理(它們的3d軌道達到半充滿或全充滿結構,是一種能量較低的穩(wěn)定結構)。此外,Mo、Ag、Au、Ru、Pd、Nb、Pt、Rh、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基態(tài)原子電子排布均不符合構造原理。#0070C0#00B0F0（3）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?（4）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。119號元素的基態(tài)原子最外層電子排布為8s1。第八周期應有50種元素。#0070C0#00B0F0根據(jù)原子結構特征判斷元素在元素周期表中的位置電子排布式價電子排布式確定確定元素分區(qū)ns1－

2s區(qū)ⅠA：ns1ⅡA：ns2ns2np1－

6p區(qū)ⅢA-ⅦA（外圍電子數(shù)=族序數(shù)）0族（排滿）(n-1)d10ns1－

2ds區(qū)ⅠB：(n-1)d10ns1ⅡB：(n-1)d10ns2(n-1)d1－

9ns1－

2d區(qū)ⅢB-ⅦB（外圍電子數(shù)=族序數(shù)）Ⅷ方法規(guī)律#0070C0#00B0F0練一練已知某元素基態(tài)原子的價電子排布為(n-1)dansb(a、b均為大于0的正整數(shù)),下列有關說法正確的是(

)A.該元素一定位于元素周期表中的d區(qū)B.該元素一定位于元素周期表中的ds區(qū)C.該元素的族序數(shù)為a+b

D.該元素一定為金屬元素D解析該元素基態(tài)原子的價電子排布為(n-1)dansb,該元素為過渡元素,該元素可能位于周期表中的d區(qū)或ds區(qū)。若該元素處于第ⅢB~ⅦB族,原子的價電子數(shù)等于族序數(shù),即族序數(shù)為a+b,否則不存在這一關系。#0070C0#00B0F0四、元素的對角線規(guī)則1概念:在元素周期表中,某些主族元素與其右下方的主族元素(如圖)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。2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,不是定理。元素LiNaBeMg沸點/℃1341881.4246711003性質的相似性：實例分析：①鋰和鎂的相似性a.鋰與鎂的沸點較為接近：b.鋰和鎂在氧氣中燃燒時只生成對應的氧化物：c.鋰和鎂與水的反應都十分緩慢，并且生成的氫氧化物難溶于水，附著于金屬表面阻礙反應的進行。d.鋰和鎂都能直接與氮氣反應:4Li＋O22Li2O3Mg＋N2Mg3N26Li+N22Li3N2Mg＋O22MgOe.在堿金屬的氟化物、碳酸鹽和磷酸鹽中，只有鋰鹽是難溶于水的，相應的鎂鹽也難溶于水。Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2OBe(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O實例分析：②鈹和鋁的相似性a.二者的單質、氧化物和氫氧化物都既能溶于強酸又能溶于強堿溶液：b.二者的氧化物Al2O3和BeO的熔點和硬度都很高。d.BeCl2和AlCl3都是共價化合物，易升華。c.常溫下，鈹在濃硝酸中也發(fā)生鈍化。2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑Be＋2NaOH

=Na2BeO2＋

H2↑f.鋰和鎂的氫氧化物在加熱時，可分解為Li2O、H2O和MgO、H2O。與酸反應與堿反應單質氧化物氫氧化物如鈹、鋁兩元素的性質相似性c.硼烷(BH3)和硅烷(SiH4)的穩(wěn)定性都比較差，且都易水解。實例分析：③硼和硅