1.2.1 原子结构与元素周期表 课件 高二化学人教版（2019）选择性必修2

选择性必修2(人教版2019)2023-2024学年第一章

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原子核外的电子排布、原子轨道的能级与周期表之间有什么样的关系？阅读课本第18-22页，了解能级组与元素周期表的周期之间的对应关系，同一能级组和不同能级组间的能量关系。价电子的概念，主族元素和过渡元素的原子的价电子的组成，价电子的表示方法。原子核外的电子排布与周期表的周期划分的本质联系，周期与量子数n的关系。

学习

目标第1课时

原子结构与元素周期表PART01PART02能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。熟知原子结构与元素周期表的关系，进一步熟悉元素周期表的结构。什么是元素周期律和元素周期系？你知道几种形式的元素周期表？阅读与思考[任务一]认识元素周期系①元素周期律：原子序数＝核电荷数＝质子数=核外电子数元素性质随着元素原子的核电荷数的递增发生周期性的递变。1、元素周期律、元素周期系和元素周期表碱金属原子序数周期电子排布式简化电子排布式稀有气体电子排布式Li3210NeNa11318ArK19436KrRb37554XeCs55686Rn1s22s1[He]2s1[Ne]3s1[Ar]4s1[Kr]5s1[Xe]6s11s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d104s24p65s24d105p66s11s22s22p63s23p63d104s24p65s11s22s22p61s22s22p63s23p61s22s22p63s23p63d104s24p61s22s22p63s23p63d104s24p65s14d105p61s22s22p63s23p63d104s24p65s14d105p66s24f145d106p6②元素周期系按原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。元素周期系周期性发展就像螺壳上的螺旋。

原因：元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。元素周期表元素周期系与元素周期表的关系(2)元素周期系形成2.张重要历史意义的元素周期表①门捷列夫—短式周期表1869年，门捷列夫制作了历史上第一张周期表，图1-14是该表的修订版，又称短式周期表。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”)。至今，仍在使用主副族和第八族等名词，但有些概念是不同的，如过渡元素等。周期ⅠA01HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAHe2LiBeBCNOFNe3NaMgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBAlSiPSClAr4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr5RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe6CsBa镧系HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn7FrRa锕系RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg镧系LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu锕系AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr②维尔纳长式周期表1905年，配位化学鼻祖维尔纳制作了一张周期表，如图1-15所示。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、绷系和钢系，各有各的位置，同族元素上下对齐，尽管当时铜系和钢系的概念尚未形成，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、第七周期因锎系和钢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周期表中用方框框起原子新增加的电子是填入内层轨道的。玻尔周期表中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1922年，玻尔的改进版，开始用量子力学，原子结构解释元素周期表。1913年，卢瑟福的学生、英国物理学家莫塞莱证明：原子序数=核电荷数美国化学家鲍林和鲍林能级图[任务二]构造原理与元素周期表规律1：除第一周期外，其余各周期从ns1开始，以ns2np6结束，即从碱金属元素开始，以稀有气体元素结束。（1）

根据构造原理，除第一周期外，元素周期表中每一周期的第一个元素是什么元素?

最后一个元素是什么元素?最外层电子排布式有什么特点?1.构造原理与周期的关系周期1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p4f5d6p6s5f6d7p7s……一二三四五六七周期序数=最高能层序数(Pd除外)（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。例如，可以解释元素周期系中的每个周期的元素种类数，具体如下：1s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f

→6d→7p周期价电子排布各周期的能级对应能级组最多容纳电子数元素种类第ⅠA族0族一1s11s21s22二2s12s22p62s、2p88三3s13s23p63s、3p88四4s14s24p64s、3d、4p1818五5s15s25p65s、4d、5p1818六6s16s26p66s、4f、5d、6p3232七7s17s27p67s、5f、6d、7p3232从ns能级开始以np结束递增的核电荷数（或电子数）就等于每个周期里的元素数。规律2：（3）若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到怎样的元素周期表？左对齐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种)(8种)(8种)(18种)(18种)(32种)(32种)每个周期的元素数=增加的能级容纳的最多电子数主族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子排布式列数121314151617价电子数ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np51234567主族从IA～ⅦA族，价层电子全部排布在ns或nsnp能级上。

主族序数=价层电子数=最外层电子数将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中2。构造原理与族的关系副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn26Fe27Co28Ni族数价电子排布式价电子数

ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s23456以第四周期副族元素为例，填写下表7Ⅷ3d64s23d74s23d84s289101112过渡元素价层电子排布为(n－1)d1～10ns1～2。ⅢB～ⅦB族：价层电子数=族序数副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn26Fe27Co28Ni族数价电子排布式价电子数

ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s23456以第四周期副族元素为例，填写下表7Ⅷ3d64s23d74s23d84s289101112第Ⅷ族：族序数=该族的第1列元素的价层电子数第ⅠB、第ⅡB族：族序数=最外层(ns)电子数副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn26Fe27Co28Ni族数价电子排布式价电子数

列数ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s23456以第四周期副族元素为例，填写下表7Ⅷ3d64s23d74s23d84s2891011123456789101112过渡元素原子的价层电子数=纵列数(镧系、锕系除外)。1、主族元素原子的价层电子全部排布在ns或nsnp轨道上，即主族元素的价层电子数=最外层电子数=族序数。2、过渡元素原子的价层电子排布为(n－1)d1～10ns1～2(镧系、锕系、Pd除外)，价层电子数=纵列数(镧系、锕系除外)。核外电子排布与族的关系ⅠA0ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB(1)按电子排布分区ns2ns1s区p区ns2np1ns2np6d区(按构造原理最后填入电子的能级符号分为s、p、d、f区，第ⅠB、ⅡB族可理解为先填满(n-1)d能级，再填入ns能级而得名ds区)f区ds区f区2.元素周期表的分区金属元素区非金属元素区副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，又称为过渡元素。(2)根据元素的金属性和非金属性分区

【讨论】P21（1）为什么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有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。副族元素介于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，处于由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—第VIIB族元素:价层电子数=族序数；价层排布(n-1)d1-5ns1-2第VIII族有3列元素，其族序数=该族的第1列元素的价层电子数；

Ⅷ族价层排布(n-1)d6-10ns1-2第IB族—第IIB族元素：族序数=最外层电子数。价层排布(n-1)d10ns1-2。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）。探究【讨论】P21（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？图1-19元素周期表分区的简图s区有2列，d区有8列，p区有6列。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（除氢元素外）、d区和ds区的元素都是金属元素。(Pd除外)探究【讨论】P21（3）处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为什么？由于处于非金属与金属分界线上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类金属。（在后续电负性学习之后，我们会有更深的理解。）探究【讨论】P21（4）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？

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，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子均不符合构造原理。探究【讨论】P21（5）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。[Og]8s1[Og]

5g186f147d108s28p6(50种)

在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。它是一种经验规则。3.对角线规则锂与钠虽属同一主族，但锂与钠的性质相差较远，而锂的化学性质与镁更相似。如:①锂和镁在O2中燃烧，并不生成过氧化物，都只生成氧化物(Li2O、MgO)。②锂和镁都能直接与N2反应生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。③锂和镁的氢氧化物在加热时都可分解生成氧化物(Li2O、MgO)和H2O。④锂和镁的碳酸盐均不稳定，受热均能分解生成相应氧化物和CO2。⑤