1.2.1原子结构与元素周期表课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质第1课时

原子结构与元素周期表选修二核心素养了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系。能从核外电子排布角度，解释元素周期系的基本结构。通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，

培养学生的模型认知能力。#0070C0#00B0F0科学史话1869年，门捷列夫制作了历史上第一张周期表，门捷列夫周期表最重要的特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1~7族分主副族，第八族称为过渡元素（第八族是铁、钴、镍等“三素组”）。主副族和第八族的概念使用至今，但过渡元素的概念不同了。每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时镧系和锕系的概念尚未形成，不知道它们有多少种元素。维尔纳周期表前五个周期的元素种类被完全确定——2、8、8、18、18，但第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。现今的元素周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如维尔纳周期表中Be、Mg的位置与现今周期表不同。玻尔用原子结构来解释周期系，他认识到，21~28、39~46等元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的。玻尔得知镧（La）后14种元素基态原子有4f电子，也用方框框起，而且第六周期为32种元素，但第七周期元素所知甚少。玻尔周期表还用直线连接前后周期的相关元素（同族元素），这是因为玻尔已经知道，它们的价电子数相等。门捷列夫周期表维尔纳的特长式周期表玻尔周期表(1)门捷列夫周期表门捷列夫周期表又称

周期表，重要特征是______________________。短式从第四周期开始每个周期截成两截，第1～7族分主副族，第八族称为过渡元素(2)维尔纳周期表维尔纳周期表是

，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素

，它确定了前五个周期的元素种类。特长式周期表上下对齐1905年，配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表。维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时镧系和锕系的概念尚未形成，不知道它们有多少种元素。维尔纳周期表前五个周期的元素种类被完全确定——2、8、8、18、18，但第六、七周期因镧系和锕系元素种类未知而未定。现今的元素周期表与维尔纳周期表相似，但也有差异，如维尔纳周期表中Be、Mg的位置与现今周期表不同。(3)玻尔元素周期表玻尔元素周期表特别重要之处是把21～28、39～46等元素用

框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的电子是填入_______的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第六周期为

。方框内层轨道32种元素新增电子填入内层轨道镧系用直线连接前后周期相关元素（同族元素），原因它们的价电子数相等为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年，联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是A.表中数字代表元素的原子序数B.表中元素的排列依据是元素的原子结构C.推测表中“？＝70”指代的元素的最高

化合价为＋4D.每一纵列都对应现在常用的元素周期表

中的一族理解应用√相对原子质量相对原子质量的大小“？＝70”和C、Si在同一横排，属于同主族每一横行#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：

元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变

含义：元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。

这个序列中的元素性质随着核电荷数的递增发生周期性的重复。2.元素周期系3.元素周期表：

，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。呈现周期系的表格4.元素周期系和元素周期表的关系第一张元素周期表是由门捷列夫制作的元素周期系决定呈现元素周期表只有一种绘制若干种#0070C0#00B0F05.门捷列夫元素周期表结构周期短周期长周期第1周期：2种元素第2周期：8种元素第3周期：8种元素第4周期：18种元素第5周期：18种元素第6周期：32种元素第7周期：32种元素镧57La–镥71Lu共15种元素称镧系元素锕89Ac–铹103Lr共15种元素称锕系元素（7横行）周期序数=电子层数（能层数）#0070C0#00B0F0主族序数=最外层电子数=价电子数=最高正化合价数

族主族：副族：ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA第VIII族：稀有气体元素（18纵行）

零族：共7个主族ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB共7个副族三个纵行(8、9、10），位于ⅦB与ⅠB中间HeNeArKrXeRnOg#0070C0#00B0F0课堂练习1.下列对元素周期表的认识正确的是（）A.有9行7个周期 B.有16列16个族C.有三个短周期四个长周期 D.非金属元素存在于主族与副族中2.下列叙述中正确的是（）A.除0族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的

族序数B.除短周期外，其他周期均有18种元素C.副族元素中没有非金属元素D.碱金属元素是指第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书写1－36号元素的基态原子的价电子排布式→……→……2s22p13s23p1第五周期5s15s24d15s24d105s25s25p6→……5s25p1→……第六周期第七周期6s4f5d6p7s5f6d7p214106214106归纳总结：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电子排布发生周期性的重复。2根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。

1s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f→6d→7p周期一二三四五六七元素数28818183232二、构造原理与元素周期表#0070C0#00B0F0（1）原子核外电子排布与周期的关系第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素；其余各周期总是从ns能级开始，以nsnp结束；而从ns能级开始以nsnp结束递增的核电荷数（或电子数）就等于每个周期里的元素种数。ⅠA01s1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA1s22s12s22s22p12s22p22s22p32s22p42s22p52s22p63s13s2ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB3s23p13s23p23s23p33s23p43s23p53s23p64s14s23d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s24s24p14s24p24s24p33s23p44s24p54s24p6②特点:一般来说，同族元素原子的价电子数目相同。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。③规律●主族元素：主族序数=最外层电子数=价层电子数,价电子电子排布：ns1~2或ns2np1~5。(2)核外电子排布与族的关系族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子构型ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高正价(O、F除外)。同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。●

过渡元素(副族和Ⅷ族)：(n-1)d1～10ns0～2

(除镧系和锕系）副族序数ⅢBⅣBⅤBVIBⅦB价电子排布副族序数ⅧⅠBⅡB价电子排布(n-1)d1ns2(n-1)d2ns2(n-1)d3ns2铌4d45s1(n-1)d5ns1钨5d46s2(n-1)d5ns2(n-1)d6ns2钌4d75s1(n-1)d7ns2铑4d85s1(n-1)d8ns2钯4d10铂5d96s1(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2同一纵行原子的价层电子排布基本相同ⅠB~ⅡB:族序数＝最外层ns电子数=最外层电子数ⅢB~ⅦB:族序数＝价电子数，即(n-1)d+ns能级的电子数，●稀有气体价电子排布式为1s2或ns2np6(镧系和锕系除外)(n-1)d10ns1-2[(n-1)d轨道为全充满状态](n-1)d+ns能级的电子数之和，若分别为8、9、10，则分别是第Ⅷ族的列序数。Ⅷ族：(n-1)d1-9ns1-2(Pd：4d10除外)(镧系和锕系除外)【易错提醒】对价电子的错误认识：(1)主族元素：价电子数=最外层电子数。副族和第Ⅷ族元素（过渡元素）的价电子还包括部分内层电子(2)同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。#0070C0#00B0F01按金属元素与非金属元素分区金属与非金属交界处元素的性质特点：在元素周期表中位于金属和非金属分界线上的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素（如硼、硅、锗、砷、锑等）常被称为半金属、准金属或类金属（一般可用作半导体材料）。三、元素周期表的分区【注意：不能叫两性元素】非金属三角区边缘的元素#0070C0#00B0F02按电子排布分区（除ds区外,各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号）ns1－2ns2np1－61s2He:唯一没有p轨道的p区元素(n－1)d1－9ns1－2(n－1)d10ns1－2d轨道不满(钯除外)d轨道全满→s区、p区均为主族元素和稀有气体元素，且除H外，所有非金属元素都位于p区；副族元素全部位于d区、ds区和f区Pd4d10(n－2)f0－14(n－1)d0－2ns2？1：为什么过渡元素都是金属元素？最外层电子不超过2，ns1-2？2：为什么处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属？处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性。#0070C0#00B0F03各区元素的价电子排布特点分区元素分布外围电子排布式元素性质特点s区p区d区ds区f区ⅠA族、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素ⅢA族～ⅦA族0族ns2np1～6(n－1)d1～9ns1～2ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族ⅠB族、ⅡB族镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2(n－1)d10ns1～2过渡金属元素镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近d轨道也不同程度地参与化学键的形成最外层电子参与反应(稀有气体除外)(钯除外)（He除外）（镧系、锕系除外）dspdsf除H外，其余为活泼金属除H外，所有非金属元素都在p区均为金属元素，性质相似均为金属元素均为金属元素，结构相似#0070C0#00B0F0（1）为什么副族元素又称为过渡元素？过渡元素的价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。【讨论】

副族元素处于s区元素（主要是金属元素）和p区元素（主要是非金属元素）之间，处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，副族元素又称为过渡元素。

过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系是:第ⅢB族到第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数；第Ⅷ族有3列元素,其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数；第IB族、第ⅡB族的族序数等于它们的最外层电子数。过渡元素的价层电子排布通式为（n-1)d1~10ns1~2(除镧系和锕系)。

s区有2列,d区有8列,p区有6列。#0070C0#00B0F0（2）按照核外电子排布,可把元素周期表划分成5个区,如图1-19所示。除ds区外,各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区、d区和p区分别有几个列?为什么s区(除氢元素)、d区和ds区的元素都是金属元素?

s区元素的价层电子排布通式为ns1~2,d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1~9ns1~2，ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1~2，它们的最外层电子数均不超过2,在化学反应中容易失去电子,所以s区(除H外)、d区和ds区的元素都是金属元素。

Cr的价层电子排布式为3d54s1,Cu的价层电子排布式为3d104s1,不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构,是一种能量较低的稳定结构)。此外,Mo、Ag、Au、Ru、Pd、Nb、Pt、Rh、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子排布均不符合构造原理。#0070C0#00B0F0（3）在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗?此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理?（4）预言119号元素基态原子最外层电子排布;预言第八周期有多少种元素。119号元素的基态原子最外层电子排布为8s1。第八周期应有50种元素。#0070C0#00B0F0根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置电子排布式价电子排布式确定确定元素分区ns1－

2s区ⅠA：ns1ⅡA：ns2ns2np1－

6p区ⅢA-ⅦA（外围电子数=族序数）0族（排满）(n-1)d10ns1－

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

9ns1－

2d区ⅢB-ⅦB（外围电子数=族序数）Ⅷ方法规律#0070C0#00B0F0练一练已知某元素基态原子的价电子排布为(n-1)dansb(a、b均为大于0的正整数),下列有关说法正确的是(

)A.该元素一定位于元素周期表中的d区B.该元素一定位于元素周期表中的ds区C.该元素的族序数为a+b

D.该元素一定为金属元素D解析该元素基态原子的价电子排布为(n-1)dansb,该元素为过渡元素,该元素可能位于周期表中的d区或ds区。若该元素处于第ⅢB~ⅦB族,原子的价电子数等于族序数,即族序数为a+b,否则不存在这一关系。#0070C0#00B0F0四、元素的对角线规则1概念:在元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物,而不是过氧化物),这种相似性被称为对角线规则。2对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则,不是定理。元素LiNaBeMg沸点/℃1341881.4246711003性质的相似性：实例分析：①锂和镁的相似性a.锂与镁的沸点较为接近：b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物：c.锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反应的进行。d.锂和镁都能直接与氮气反应:4Li＋O22Li2O3Mg＋N2Mg3N26Li+N22Li3N2Mg＋O22MgOe.在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2OBe(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O实例分析：②铍和铝的相似性a.二者的单质、氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：b.二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。d.BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。c.常温下，铍在浓硝酸中也发生钝化。2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑Be＋2NaOH

=Na2BeO2＋

H2↑f.锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。与酸反应与碱反应单质氧化物氢氧化物如铍、铝两元素的性质相似性c.硼烷(BH3)和硅烷(SiH4)的稳定性都比较差，且都易水解。实例分析：③硼和硅