2021-2022学年新教材人教版化学选择性必修第二册学案：第一章 第二节 第1课时 原子结构与元素周期表

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

新课程标准学业质量目标

1.进•步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之

1.宏观辨识与微观探析:通过辨识原子结构及价电子排布与元

间的关系。

素在周期相中的位置之间的关系•形成“结构决定性质”的观

2.知道最外层电子排布和价电子层的含义。

念。

3.认识周期表中各区及元素周期表的规律.

2.证据推理与模型认知:通过原子价电子排布特点与各区元素

1.知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关

化学性质关系•也/运用模型解释现象的本质和规律。

\系。

必备知识•自主学习

一、元素周期系

1.碱金属元素和稀有气体元素原子的价层电子排布

最左侧IA族兀最右侧稀白气体

周期价层电子排布价层电子排布

素百

—氢1S1氮1S2

锂2sl2s22P6

—钠3sl3s23P6

四钾4sl克14s24P6

五锄5sl银5s25P6

六艳6sl氨6s26P6

2.元素周期系的形成

⑴每一周期（第一周期除外）从碱金属元素开始到罹苴气体元素结束，

最外层电子排布从逆递增到直n止，但元素周期系的周期不是单调

的，每一周期里元素的数目不总是一样多。

⑵元素形成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。

⑶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。例如：第一周期从复开始，以筌结束;其余周期总是从皿能

级开始，以皿能级结束，其间递增的核电荷数（或电子数）就等于每个

周期里的元素数。

6s—»7s—»

2s—>3s—a4s----**3d5s—4

Is4f―>5f—►

2p3p---->4p4d---->5p

5cl—••6P6d—►7p

周期*二二四五七

元素数28818183232

/自主探索

⑴目前元素周期表有几个周期？元素在周期表中处于哪一周期主要

由原子结构中哪一部分决定的？

提示：有7个周期，周期序数=原子结构中的电子层数。

⑵每一周期元素第一个元素是碱金属，最后一个元素是哪类元素？

提示：每一周期从碱金属开始，以稀有气体元素结束。

⑶（情境思考）除了我们熟知的现行元素周期表，元素周期表还有许多

其他形式，其中一种如下图所示：

①元素周期表中周期和族的划分依据是什么？

提示：元素周期表中周期的划分依据是元素原子的电子层数（周期序

数=电子层数），而族的划分依据则是元素原子的价电子数。

②主族元素的原子结构与元素在周期表中的位置有什么关系？

提示：主族元素原子的电子层数即其周期序数,最外层电子数即其主

族序数。

二、元素周期表的分区

1.元素周期表的分区

按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区。除ds区外，区的

名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。

2.各区价层电子排布特点

分区价层电子排布

S区起~2

P区ns2npi~6(除He外)

d区(n-1川1~9、1~2(除钿外)

ds区(n-l)di°nsi~2

f区(n-2)f0~14(n-l)d°~2ns2

,自主探索

(l)s区都是金属元素。()

提示：X;S区中氢元素属于非金属。

⑵明确了元素所处周期序数和所处的族，该元素就一定能确定。

()

提示：X；每一周期的第vm族均有三种元素；而且15种镯系元素和

15种铜系元素均分别位于同一周期同一族。

关键能力•合作学习

知识点一核外电子排布与周期表的关系

1,周期、能级组和元素数目的对应关系

周期周期中所含兀素的数对应能级组对应能级组电子最大容量

—21S2

82s、2p8

—83s、3p8

四184s、3d、4p18

五185s、4d、5p18

7\326s、4f、5d、6p32

七327s、5f、6d、7p32

2.价层电子排布和周期表的关系

⑴原子的电子层数=能级中最高能层序数=周期序数。

⑵主族元素原子的价层电子数-该元素在周期表中的主族序数。

族序数IAHAHIAIVAVAVIAVHA0

价层电ns2ns2ns2ns2ns2ns2

ns1ns2

子排布np1np2np3n—p94np5np6

⑶过渡元素（除锢系、舸系外，以第四周期为例）

周期表中列数族序数价层电子排布

3IHB(n-l)dxns2

4IVB(n-l)d2ns2

5VB(n-l)d3ns2

6VIB(n-l)d5nsi

7VDB(n-l)d5ns2

8-10vm(n-l)d6~8ns2

11IB(n-ljd^ns1

12UB(n-l)d10ns2

3.价层电子排布与元素的最高正价数

⑴当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高化合价，最高

正价=主族序数(0、F除外)。

(2)niB~VHB族可失去ns和(n-l)d轨道上的全部电子，所以，最高

正价数二族序数。

⑶vm族可失去最外层的s电子和次外层的部分(n-l)d电子，所以最

高正价低于族序数⑻，只有Ru和0s可表现八价。

(4)IB族可失去ns1电子和部分(n-l)d电子，所以IB的族数(最高

正价，口B只失去ns2电子，□B的族序数=最高正价。

易错提醒、对价电子认识的误区

⑴价电子不一定是最外层电子，只有主族元素的价电子才是最外层电

子。对于过渡元素还包括部分内层电子。

⑵元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数，对部分过渡元素是

不成立的。

⑶同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的铺系元素和

铜系元素就不相同，在第vm族中部分元素的价电子排布也不相同。

」合作探究..

⑴价电子就是最外层电子吗？

提示：只有主族元素的价电子才是最外层电子，过渡元素还包括部分

内层电子。

⑵元素的价电子数一定等于其所在的族序数吗？

提示：这一关系只对主族元素成立，对于部分过渡元素不成立。

⑶同一族元素的价电子排布一定相同吗？为什么？

提示：过渡元素中的镯系和铜系元素不相同，在vm族中部分元素的价

电子排布也不相同。

2典例示范》

【典例】（2021•长沙高二检测）若某原子的价层电子排布式为4dl5s2,

则下列说法正确的是（）

A.该元素位于周期表中第五周期WB族

B.该元素原子价电子数为2个

C.该元素为非金属元素

D.该元素原子N能层共有8个电子

教师专用心【解题指南】通过价电子排布确定元素在周期表中位置的

思维流程为：

⑴原子序数的确定:原子序数=质子数=核外电子数=各能级上电子

数之和。

⑵周期数的确定：周期数=基态原子最高能层数。

⑶族的确定：

①主族元素：主族序数=最外层电子数=价层电子数；

②过渡元素：价层（n-l）d+ns的电子数=纵列数胸系、舸系除外）。

选A。该原子的价层电子排布式为4dl5s2，该元素基态原子的电子排

布式为Is22s22P63s23P63dl04s24P64dl5s2,与价层电子排布式为3dzs2

的Sc元素同族，位于周期表第mB族，所以该元素位于周期表中第

五周期IDB族，故A正确；该原子的价层电子排布式为4dl5s2，位于

周期表第WB族，所以该元素原子价电子数为3个，故B错误；该元

素位于周期表中第五周期DIB族，属于过渡元素，是副族，副族元素

均为金属元素，故C错误；第N层的电子排布为4s24P64dl，有9个

电子，故D错误。

【母题追问】该原子核内有多少个质子？最高正价是多少？

提示：原子序数=质子数=核外电子数=各能级上电子数之和=39,

最iW)正价为+3。

规律方法,由元素的价电子排布判断其在周期表中的位置的规律：

价电子排布x或y的取值周期表中位置

第n周期xA族(说明：书写时,x、

nsxx=l,2y应换成相应的罗马字母表示，

卜同)

x=l,2,3,4,5第n周期(2+x)A族

nss-2n9p〜x

x=6第〃周期0族

x+y<7第n周期(x+y)B族

(n-l)dxnsy

7<x+y<10第n周期VID族

(n-l)d10nsxx=l,2第n周期xB族

方素养训练、

1.已知某元素+2价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P6,该元素在

周期表中属于（）

A.VB族B.IIB族

C.VID族D.IIA族

选Do由题意推知，该元素的价层电子排布式为4s2。故该元素位于

第四周期第HA族。

2.（2021•烟台高二检测）下列说法不正确的是（）

A.元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期系的根

本原因

B.周期序数越大，该周期所含金属元素越多

C.所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号

D.周期表共18个纵列，可分为7个主族8个副族（包括VID族）1个0

族

选Co除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的

符号。

3.元素的存在，与原子结构的稳定性，特别是与原子核的稳定性有

关。人们发现，原子序数大于83（锄之后）的元素，都是放射性元素，

而原子序数在92之后（超铀元素）的元素，全部是用人工方法合成的元

素（Np、Pu在自然界中也有，但含量极微）。目前已公布了112号元素

的合成方法。人们要问：新的人工合成的元素究竟还可以合成多少

种？

物理学家根据原子核结构理论计算，认为周期系最后可能出现的是原

子序数为175的元素。人工合成的元素，已完成第七周期（0族元素的

原子序数应为118），并进入第八周期，甚至第九周期。在未来的第八、

九周期中，原子中的电子依次填充新的能级5g能级和6g能级。依

照已有的规律，可以推知g能级最多能容纳18个电子。

能级：spdfg

电子数：26101418

⑴由此可以推测，第八、九周期各将有多少种元素？

⑵在这两个周期里，"超铜系''和"新超啊系”各有多少种元素？

提示：⑴第八、九周期都将有50种元素，是超长周期。

⑵"超婀系〃和"新超铜系〃为5g~6f和6g~7f内过渡系，各有33种元

素。

知识点二元素周期表的分区

1,各区元素化学性质及价电子排布特点

包括的属价电子排布化学性质

海~2（最后的除氢外，都是活泼金属元素（碱金属和

S区IA、nA族

电子填在ns上）碱土金属）

ns2npi~6

最外层电子参与反应，随着最外层电

niA~VHA、（除氨外，最后

P区子数目的增加，非金属性增强，金属

0族的电子填在

性减弱（0族除外）

叩上）

HIB-VIIB(n-l)d1~9ns1~2均为过渡金属，由于d轨道都未充满

d区（镯系、啊系［最后的电子填电子，因此d轨道上的电子可以不同

除外）、vm族在(n-l)d上］程度地参与化学键的形成

(n-l)d10ns1~2均为过渡金属，d轨道已充满电子，

ds区工B、HB族[(n-l)d全因此d轨道上的电子一般不再参与化

充满]学键的形成

镯系、(n-2)f0~14镯系兀素的化学性质非常相近；婀系

f区

铜系(n-l)d0~2ns2元素的化学性质也非常相近

2.根据原子结构确定元素分区的思路

,3■确定,人nq"“心"、确定

电子排布式一H介层电子排布式一-

1Az/zs1

-7ZS12s区

IIA：ns"

IIIA〜\||A(价电子数

=族序数）

——〃S2一〃p1-6P区一

族（排满）

元素的

分区

iB：(〃一l)d'A

("-1)d"'»sH2—►ds区

nB：(77-l)d107?S2

'IUB〜VIIB（价电子数

=族序数）

(n—l)dfd区f<

VIII（价电子数一

、8、9、10）

y合作探究

⑴最外层电子数相同的两种元素一定同族吗？举例说明。

提示:不一定，如IA和IB、HA和HB。

⑵同族元素的价层电子排布一定相同吗？举例说明。

提示：不一定，如He与同族元素。

/典例示范

【典例】（2021•武汉高二检测）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.原子的价层电子排布为ns2npi~6的元素一定是主族元素

B.基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是VHA族元素

C.原子的价层电子排布为（n-l）d6~8ns2的元素一定位于族

D.基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素

教师专用》【解题指南】解+析有关元素周期表分区问题的思维流程如

下：

⑴熟记元素周期表分区简图；

⑵区的名称来自按照构造原理最后填充的能级的符号（除ds区外）。

选Bo0族元素价层电子排布也符合ns2npi~6,所以不一定是主族元

素，故A错误；基态原子的p能级上有5个电子的元素价层电子排布

为ns2np5的元素，一定位于VHA族，故B正确；原子的价层电子排布

为（n-l）d6-8ns2的元素为VID族元素,不是位于DIB~VHB族，故C错

误；基态原子的N层上只有1个电子的元素，可能为K、Cr或Cu,K

为主族元素，Cr、Cu为副族元素，故D错误。

【母题追问】⑴最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列

吗？

提示：元素周期表第2列为HA族，而最外层电子数为ns2的元素可

能为He、IIA族元素或一些过渡元素。

⑵已知某元素+3价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d5,该元素

位于周期表中什么位置？哪个区？

提示：该元素+3价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d5,则该元

素原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P63d64s2,处于第四周期第Vin

族位置,属于d区。

规律方淙元素周期表中各族元素的分布特点

包括兀素价电子排布元素分类

S区IA、IIA族ns\ns2活泼金属

P区LHA~。族ns2npi~6大多为非金属

d区LUB~vin族(n-l)d1~9ns1~2过渡元素

ds区IB、IIB族(n-ljd^ns1"2过渡元素

f区铺系和啊系(n-2)f°~14(n-l)d°~2ns2过渡元素

2素养训练

1.（2021长沙高二检测）闪烁着银白色光泽的金属钛（221）因具有密度

小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛应用于军事、医学等

领域，号称"崛起的第三金属已知钛有48「、4力、50刀等核素，下

列关于金属钛的叙述中不正确的是（）

A.上述钛原子中，中子数不可能为22

B.钛元素在周期表中处于第四周期

c.钛的不同核素在周期表中处于不同的位置

D.钛元素是d区的过渡元素

选C。481、49「、50「等核素的中子数分别为26、27、28,A正确；

22口的价电子排布式为3d24s2，因此钛是d区第四周期的过渡元素,B、

D正确；元素在周期表中的位置由其质子数决定，钛的同位素原子的

质子数相同，在周期表中的同一位置，C不正确。

2.下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价层电子排

布特点的有关叙述正确的是（）

A.Cu位于元素周期表中第四周期IB族，属于ds区元素

B.0的基态原子中，2p能级为半充满，属于p区元素

C.最外层电子排布式为4sl,一定属于IA族

D.最外层电子排布式为ns2npi,该元素可能是IDA族或WB族

选Ao铜位于第四周期第IB族，故A正确；N元素，氧元素的2p

能级有四个电子，不是半充满，故B错误；最外层电子排布式为4sl,

该元素不一定位于第IA族，如铜的最外层电子排布式为4s1，但铜

属于第IB,故C错误；最外层电子排布式为ns2npi,该元素位于HlA

族，故D错误。

3.在元素周期表中，同周期的元素从左到右非金属性渐强，同主族

元素从上到下非金属性渐弱，结果使元素周期表右上角的元素主要呈

现非金属性。因此，在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三

角区内（如图）。

处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属，为什么？

提示：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，因此，这些元素常被称为半金属或准金属。

---------------课堂小结---------------

核周期性变化/周期：序数=最高能层'/

元

外

*序数1素

电

价层电子排布族：取决于价电子数）-结构<周

子

期

排

表

布最后填入电子，区:与价电子层的能级）

的能级符号-1符号有关广

（除ds区）

,三言两语话重点上

1•周期表结构中几个等式：最高能层序数二周期序数，价层电子数

=族序数，最高正价=族序数（。、F除外）。

2.分区与价层电子排布的对应关系：

分区价电子排布

S区ns1™2

P区ns2npi~6

d区(n-1)49nsi~2

ds区(n-l)di°nsi~2

f区(n-2)f0~14(n-l)d°~2ns2

课堂检测•素养达标

1,下列关于价层电子排布为3s23P4的粒子描述正确的是（）

A.该元素在元素周期表中位于p区

B.它的核外电子排布式为[Ar]3s23P,

C.该元素为氧元素

Is2s2p3s3p

D.其轨道表示式为血Gfl画皿迎EED

选该元素为硫元素，元素在元素周期表中位于区，故正确；

AoSpA

S元素核外电子排布式为[Ne]3s23P4,故B错误；价电子排布为3s23P，

的粒子其基态原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P4,其核外电子数

为16,为S元素，故C错误；S原子核外电子排布遵循能量最低原理、

泡利原理、洪特规则，其轨道表示式为用旧嘤,故D错误。

2.（202L德州高二检测）世界瞩目的港珠澳大桥是世界上最长的斜拉

桥，桥受力部件采用高强度拉力钢索（如图）。钢索表面的合金保护层

含有锌、铝和少量钢，下列说法错误的是（）

A.锌位于元素周期表的d区

B.基态AI原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃形

C.钢位于元素周期表中第四周期VB族

D.钢的价层电子排布为3d34s2

选第三周期稀有气体的原子序数为锌的原子序数为

Ao18,30,30

-18=12,则锌在周期表中处于第四周期IIB族，ds区，故A错误；

基态AI原子电子占据最高能级为3p能级，电子云轮廓图为哑铃形，

故B正确；第三周期稀有气体的原子序数为18，机的原子序数为23,

23-18=5,则钢在周期表中处于第四周期VB族，故C正确；钢的

原子序数为23,其核外电子排布为Is22s22P63s23P63d34s2,则钢的价

层电子排布为3d34s2,故D正确。

3.（2021•黄冈高二检测）根据下列基态原子的最外层电子排布,能确

定该元素在元素周期表中位置的是（）

A.4s1B.3d104sn

C.nsnnp3nD.ns2np3

选C。A项中最外层为4s1的价电子排布包括4式3d54s\3矛。4#；

B项中3d104sn的电子排布包括3d104s\3d】。4s2等;C项中n为2,即

2s22P6；D项中n可能为2、3、4、5、6O

4.（2021铜陵高二检测）已知某元素+3价离子的电子排布式为

Is22s22P63s23P63d5,该元素在周期表中的位置是（）

A.第三周期VUI族，p区B.第三周期VB族,ds区

C.第四周期vn族，d区D.第四周期v族,f区

选C。+3价离子的核外有23个电子，则原子核外有26个电子，26

号元素是铁，位于第四周期恤族，位于d区。

5.（2021•南京|W）二检测）前四周期兀素中,基态原子的4s能级中只有

1个电子且位于d区的元素共有（）

A.0种B.1种C.2种D.3种

选Bo基态原子的4s能级中只有1个电子，则该元素最外层仅有的

一个电子位于4s能级，即4s1，该原子4s能级未填充满，一是按照

能级顺序正常填充的结果：Is22s22P63s23P64s】，为19K元素；二是按

照洪特规则的特例填充的结果：is22s22P63s23P63d54s】、

Is22s22P63s23P63cli04si,为24Cr和2gCu,29C11位于ds区，位于d区只

有1种Cr,所以只有1种符合。

6.（2021・广州高二检测）X、Y、Z为主族元素，X原子的最外层电子排

布为ns1；Y原子的M电子层有2个未成对电子；Z原子的最外层p

轨道上只有一对成对电子目Z原子的核外电子比Y原子少8个电子,

由这三种元素组成的化合物的分子式不可能的是（）

A.XYZ4B.X2YZ4C.X2YZ3D.X2Y2Z3

选A。X元素的原子最外层电子排布为nsI，为第IA族元素，化合价

为+1价，Y原子的M电子层有2个未成对电子其电子排布式为

Is22s22P63s23P2或Is22s22P63s23P4,为Si元素或S元素，化合价为+4

价或+6价；Z原子的最外层p轨道上只有一对成对电子，且Z原子

的核外电子比Y原子少8个电子，且Y和Z属于同一主族元素，所以

Z元素是。元素，丫是S元素，由这三种元素组成的化合物中氧元素

显-2价，Y显+4价或+6价，X显+1价，Y的化合价为+7价，不

符合，故A选；Y的化合价为+6价，符合，故B不选；丫的化合价

为+4价，符合，故C不选；Y的平均化合价为+2价，如Na2s2O3,

符合，故D不选。

7.（2021・宁德高二检测）在核电荷数为1~36的元素中，原子的最外

层电子排布满足ns1的元素共有（）

A.3种