高中化學 第1章 原子結構 第2節(jié) 原子結構與元素周期表 第2課時學案 魯科版選修3

1、第2課時核外電子排布與元素周期表、原子半徑學習目標定位1.了解核外電子排布規(guī)律與元素周期表中周期、族劃分的關系，并能解釋它們之間的變化規(guī)律。2.了解原子半徑的意義及其測定方法，知道原子半徑與原子核外電子排布的關系，并能解釋原子半徑在周期表中的變化規(guī)律。一、核外電子排布與元素周期表1原子核外電子排布與周期的劃分(1)填寫下表：周期價電子排布最外層最多容納電子數各周期增加能級元素種數a族0族11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5

2、d、6p3277s17s、5f、6d(未完)未完(2)觀察分析上表，討論原子核外電子排布與周期劃分的本質聯系。根據能級能量的差異，可將能量相近的能級分為七個能級組，同一能級組內，各能級能量相差較小，各能級組之間能量相差較大。每一個能級組對應一個周期，且該能級組中最大的電子層數等于元素的周期序數。一個能級組最多容納的電子數等于對應的周期所含的元素種數。2原子核外電子排布與族的劃分(1)將下列各主族元素的價電子數、價電子排布式填入表中：族數aaaaaaa價電子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5列數121314151617價電子數1234567(2)以第4

3、周期副族元素為例，填寫下表：副族元素21sc22ti23v24cr25mn29cu30zn族數bbbbbbb價電子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2價電子數目34567(3)依據上述表格，分析討論族的劃分與原子核外電子排布的關系。族的劃分依據與原子的價電子數目和價電子排布密切相關。同主族元素原子的價電子排布相同，價電子全部排布在最外層的ns或nsnp軌道上。族序數與價電子數相同。稀有氣體的價電子排布為1s2或ns2np6。過渡元素(副族和第族)同一縱行原子的價電子排布基本相同。價電子排布式為(n1)d110ns12，第bb族的族序數與

4、價電子數相同，第b、b族的族序數ns軌道上的電子數，第族的價電子數分別為8、9、10。3原子核外電子排布與區(qū)的劃分分區(qū)族數價電子排布s區(qū)a、a、hens12p區(qū)a0族(he除外)ns2np16d區(qū)b(n1)d19ns12ds區(qū)b、b(n1)d10ns12f區(qū)b(n2)f014(n1)d02ns2(1)最外層電子排布與周期表的關系原子的電子層數能級中最高能層序數周期序數主族元素原子的最外層電子數主族元素原子的價電子數主族序數(2)對價電子認識的誤區(qū)提醒價電子不一定是最外層電子，只有主族元素的價電子才是最外層電子。對于過渡元素還包括部分內層電子。元素的價電子數不一定等于其所在族的族序數。這只對主族

5、元素成立，對部分過渡元素是不成立的。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，在第族中部分元素的價電子排布也不相同。例1價電子排布式為5s25p3的元素是()a第5周期a族 b51號元素c非金屬元素 dte答案b解析5s25p3,5指的是電子層數，即屬于第5周期，價電子指的是最外層電子數，主族元素所在族序數等于最外層電子數，即屬于第a族元素，屬于主族元素，又因為最后一個電子填充在p能級上，屬于p區(qū)，按照核外電子排布的規(guī)律，推出此元素是銻(sb)，b正確。例2按電子排布，可以把周期表中的元素劃分為5個區(qū)，以下元素屬于p區(qū)的是()afe bmg cbr dcu答案

6、c解析fe的外圍電子排布式為3d64s2，屬于d區(qū)元素，a錯誤；mg的外圍電子排布式為3s2，屬于s區(qū)元素，b錯誤；br的外圍電子排布式為4s24p5，屬于p區(qū)元素，c正確；cu的外圍電子排布式為3d104s1，屬于ds區(qū)元素，d錯誤。二、核外電子排布與原子半徑1由于原子并不是一個具有明確“邊界”的實體，人們便假定原子是一個球體，并采用統(tǒng)計的方法來測定它的半徑。2微粒半徑大小的判斷方法規(guī)律(1)同周期元素的原子半徑、最高價陽離子半徑、最低價陰離子半徑：隨著核電荷數增多，都依次減小(稀有氣體除外)。(2)同主族元素的原子半徑、相同價態(tài)陽離子半徑和陰離子半徑：隨著核電荷數增多，都依次增大。(3)核

7、外電子排布(即電子層結構)相同的離子半徑：隨核電荷數增多，半徑依次減小。(4)同種元素形成的粒子半徑：陽離子<中性原子<陰離子，且陽離子價態(tài)越高，半徑越小。如：fe3<fe2<fe，cl<cl，h<h<h。(5)核電荷數和電子數都不同的粒子，一般要找參考物。如比較al3和s2，可找出與al3電子數相同，與s2同一主族的元素o2來比較，因為al3<o2，且o2<s2，故al3<s2?！叭础北容^微粒半徑的大小“一看”電子的能層數：當電子的能層數不同時，能層數越多，半徑越大?！岸础焙穗姾蓴担寒旊娮拥哪軐訑迪嗤瑫r，核電荷數越大，半徑越小。

8、“三看”核外電子數：當電子的能層數和核電荷數均相同時，核外電子數越多，半徑越大。例3下列微粒半徑大小比較錯誤的是()ak>na>li bna>mg2>al3cmg2>na>f dcl>f>f答案c解析同主族，由上到下微粒半徑逐漸增大，a項正確；核外電子排布相同的微粒，核電荷數越大，微粒半徑越小，b項正確；c項應該為f>na>mg2；d項可引入cl，順序為cl>cl>f>f，正確。例4已知短周期元素的離子aa2、bb、cc3、dd都具有相同的電子層結構，則下列敘述正確的是()a原子半徑：a>b>d>c

9、b原子序數：d>c>b>ac離子半徑：c3>d>b>a2d單質的還原性：a>b>d>c答案c解析aa2、bb、cc3、dd都是短周期元素的離子，電子層結構相同，其在周期表中的相對位置關系可表示為 cc3ddbbaa2因而四種元素的原子序數由大到小的順序為a>b>d>c；元素原子半徑的大小順序為r(b)>r(a)>r(c)>r(d)；電子層結構相同的離子，陰離子半徑必大于陽離子半徑，且?guī)ж撾姾稍蕉喟霃皆酱?，陽離子帶正電荷越多半徑越小，故離子半徑由大到小的順序為r(c3)>r(d)>r(b)>

10、;r(a2)；單質中同周期的a、b為金屬，a原子序數大于b，故還原性應為b>a，同周期非金屬元素c、d，c的原子序數小于d，c的還原性應大于d。易錯警示(1)同周期從左到右元素的離子半徑并不是逐漸減小。同周期元素陽離子半徑(或陰離子半徑)從左到右逐漸減小，而陰離子半徑大于陽離子半徑。(2)并不是電子層數越多，原子半徑越大，如鋰原子半徑大于氯原子半徑。(3)比較微粒半徑，首先分析是哪種微粒，是原子還是(陰、陽)離子，然后再比較電子層數和電子數。1價電子排布式為5s25p1的元素，位于周期表中()a第4周期a族 b第5周期a族c第5周期a族 d第4周期a族答案b解析電子層數周期數，價電子數主

11、族元素的族序數，所以該元素位于第5周期a族。2具有以下結構的原子，一定屬于主族元素的是()a最外層有1個電子的原子b最外層電子排布式為ns2的原子c最外層有3個未成對電子的原子d次外層無未成對電子的原子答案c解析原子最外層有一個電子的原子可能是a族、b族(如cr：3d54s1)、b族(如cu：3d104s1)元素的原子，不一定是主族元素，a項不正確；最外層電子排布式為ns2的原子有he，a族、bb族、b族元素的原子，b項不正確；原子最外層有3個未成對電子的元素，其原子最外層有5個電子，一定是主族元素，c項正確；原子次外層無未成對電子的有：全部主族元素、0族元素、b和b族元素，d項不正確。3具有

12、下列電子排布式的原子中，半徑最大的是()a1s22s22p63s23p3 b1s22s22p3c1s22s22p5 d1s22s22p63s23p4答案a解析由核外電子排布知識可知a為磷原子，b為氮原子，c為氟原子，d為硫原子。根據同周期從左到右原子半徑逐漸減小，同主族由上到下原子半徑逐漸增大，故原子半徑最大的是磷原子。4某元素的最外層電子數為2，價電子數為5，并且是同族中原子序數最小的元素，關于該元素的判斷錯誤的是()a電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2b該元素為vc該元素為a族元素d該元素位于d區(qū)答案c解析該元素的最外層電子數為2，并且為同族元素中原子序數最小的，所以該

13、元素為第2周期或第4周期元素。又因其價電子數最外層電子數，可推出該元素并不是第2周期元素，應為第4周期元素，價電子排布式為3d34s2，故為23號元素v，d區(qū)元素。5完成下列小題。(1)填表：原子電子排布式族周期區(qū)1s22s22p63s2kr4d105s25p2ar3d14s2(2)某元素m2的3d軌道上有5個電子，試推出：m原子的核外電子排布式為_。m原子的最外層和最高能級組中電子數分別為_、_。m元素在元素周期表中的位置為第_周期_族。答案(1)a3sa5pb4d(2)1s22s22p63s23p63d54s2274b解析(2)因m2的3d未充滿，4p軌道肯定無電子。該元素原子失電子時，應

14、先失4s電子再失3d電子，故m的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2。m原子最外層有2個電子，即4s2，最高能級組為(4s、3d、4p)，共有7個電子。元素周期的劃分是以能級組的劃分為內在依據，元素所在周期數等于核外最高能級電子所在的能級組數，故該元素屬于第4周期。對于bb族的價電子數與族序數相同，該元素m的價電子排布為3d54s2，價電子數為7，故m位于第b族。對點訓練題組1核外電子排布與元素在周期表中的位置1價電子排布式為3d104s1的元素在周期表中應位于()a第4周期b族 b第5周期b族c第4周期b族 d第5周期b族答案a解析根據該元素的價電子排布式可知其電子層數

15、為4，因此它位于第4周期。由3d軌道為全滿結構可知該元素位于ds區(qū)，由最外層4s軌道上有1個電子可知它位于第b族。2如果n為第a族中某元素的原子序數，則原子序數為(n1)的元素可能位于()aa或b bacb da答案a解析在元素周期表中，第2、3周期的第a族與第a族元素相鄰，其原子序數相差1；第四、五、六、七周期的第a族與第b族相鄰，其原子序數相差1；所以原子序數為(n1)的元素位于第a或b族。3(2018·扶余市第一中學期末)根據電子排布的特點，cu在周期表中屬于()ads區(qū) bp區(qū) cd區(qū) ds區(qū)答案a解析銅為29號元素，核外電子排布式為1s2 2s22p63s23p63d10

16、4s1。按照構造原理，價層電子排布式應為3d94s2，當3d處于半充滿或全充滿時，能量最低，最穩(wěn)定，所以cu的4s2上的一個電子將填充在3d上，故cu在元素周期表中屬于ds區(qū)。4主族元素a和b可形成組成為ab2的離子化合物，則a、b兩原子的最外層電子排布分別為()ans2np2和ns2np4 bns2和ns2np4cns2和ns2np5 dns2和ns2答案c解析由a和b為主族元素，且二者能形成ab2型的離子化合物，知a為第a族元素，b為第a族元素，故a元素原子的最外層電子排布為ns2，b元素原子的最外層電子排布為ns2np5。5元素周期表共有18個縱行，從左到右排為118列，即堿金屬是第1列

17、，稀有氣體是第18列。按這種規(guī)定，下列說法正確的是()a第9列元素中不完全是金屬元素b第15列元素的原子最外層電子的排布式為ns2np3c最外層電子數為ns2的元素都在第2列d第10、11列為ds區(qū)的元素，形成化合物種類最多的元素在第14列答案b解析第9列元素為第族元素，全部屬于金屬元素，a項錯誤；第15列為第a族元素，其最外層電子的排布式為ns2np3，b項正確；最外層電子數為ns2的元素除第a族(第2列)外，還有he以及部分過渡金屬元素，c項錯誤；ds區(qū)元素是第11、12列元素，d項錯誤。6已知某元素3價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，該元素在周期表中的位置是()a

18、第3周期族 b第4周期b族c第4周期族 d第4周期b族答案 c解析由離子的電子排布式可推出原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價電子排布式為3d64s2，因為排布在d、s軌道，且共有8個價電子，所以為族元素。題組2核外電子排布與微粒半徑比較7下列各組微粒半徑之比大于1的是()a. b.c. d.答案b解析微粒半徑比值大于1，即比例式中分子的微粒半徑應大于分母的微粒半徑。a項中元素屬同周期關系，r(na)>r(mg)，比值小于1；b項中元素屬同周期關系，r(p)>r(cl)，比值大于1；c項中屬核外電子排布相同的兩種微粒，應為r(na)>r(al3)，

19、比值小于1；d項中屬同周期元素形成的不同離子，k核外有3層電子，br核外有4層電子，顯然，r(k)<r(br)，比值小于1。8下列四種粒子中，半徑按由大到小排列順序正確的是()基態(tài)x的原子結構示意圖為基態(tài)y的價電子排布式為3s23p5基態(tài)z2的軌道表示式為w基態(tài)原子有2個電子層，電子式為a>>> b>>>c>>> d>>>答案c解析由題意可知：x、y、z2、w分別為s、cl、s2、f。s、cl、s2、f粒子半徑大小排列順序為r(s2)>r(s)>r(cl)>r(f)，故c項正確。9下列關于微粒半徑的

20、說法正確的是()a原子序數越大，原子半徑越大b核外電子層結構相同的單核粒子，半徑相同c質子數相同的不同單核粒子，電子數越多半徑越大d電子層數少的元素的原子半徑一定小于電子層數多的元素的原子半徑答案c解析由于同周期主族元素原子半徑從左到右逐漸減小，故a族的原子半徑不一定比上一周期a族元素原子半徑大，如r(li)>r(s)>r(cl)；對于核外電子層結構相同的單核離子和原子，半徑是不同的；質子數相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑>陽離子半徑；同周期主族元素，原子序數增大，原子半徑減小。題組3元素的“位構性”之間的關系10下列四種元素中，其單質氧化性最強的是()a基態(tài)原

21、子含有未成對電子最多的第2周期元素b位于周期表第3周期a族的元素c原子最外電子層排布式為2s22p6的元素d原子最外電子層排布式為3s23p5的元素答案d解析第2周期含未成對電子數最多的是n原子；b為al；c為稀有氣體ne；d為cl。n2、al、ne、cl2中，cl2的氧化性最強。11下列各組原子中，彼此化學性質一定相似的是()a原子核外電子排布式為1s2的x原子與原子核外電子排布式為1s22s2的y原子b原子核外m層上僅有兩個電子的x原子與原子核外n層上僅有兩個電子的y原子c2p軌道上有一對成對電子的x原子和3p軌道上只有一對成對電子的y原子d最外層都只有一個電子的x、y原子答案c解析本題考

22、查的是核外電子排布的知識。a項，1s2結構的原子為he,1s22s2結構的原子為be，兩者性質不相似；b項，x原子為mg，n層上有2個電子的y原子有多種元素，如第4周期中ca、fe等都符合，化學性質不一定相似；c項，p軌道有一對成對電子，應是np4，為同主族的元素，化學性質一定相似；d項，最外層只有1個電子的可以是第a族元素，過渡元素中也有很多最外層只有 1個電子的，故化學性質不一定相似。12元素x、y、z在周期表中的相對位置如圖所示，已知y元素原子的價電子排布式為ns(n1)np(n1)，則下列說法不正確的是()xyza.y元素原子的價電子排布式為4s24p4by元素在周期表的第3周期a族c

23、x元素位于元素周期表的p區(qū)dz元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3答案a解析y元素原子的價電子排布式為ns(n1)np(n1)，由n12可得n3，y元素原子的價電子排布式為3s23p4，則y元素位于第3周期a族，z位于第4周期a族，價電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。x、y、z最外層電子均填充在p軌道上，故x、y、z均位于p區(qū)。綜合強化13x原子在第二電子層上只有一個空軌道，則x是_，其軌道表示式為_；r原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則r原子可能是_；y原子的核電荷數為33，其外圍電子排布式是

24、_，其在元素周期表中的位置是_，屬于_區(qū)的元素。答案c(或碳)al或cl4s24p3第4周期a族p解析x原子在第二電子層上只有一個空軌道，則其電子排布式為1s22s22p2，則x是碳，其軌道表示式為。r原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，則r可能為al或cl。y原子的核電荷數為33，根據構造原理和核外電子排布規(guī)則可知，y原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，電子層數為4，且最外層有5個電子，在元素周期表中位于第4周期a族，最后一個電子填充在4p軌道上，故屬于p區(qū)元素。14已知an、b(n1)、cn、d(n1)都具有相同的電子層結構，則a、b、c、d的原子半徑由大到小的順序是_，離子半徑由大到小的順序是_，原子序數由大到小的順序是_。答案a>b>d>cd(n1)>cn>an>b(n1)b>a>c>d解析因an、b(n1)、cn、d(n1)都具有相同的電子層結構，可將a、b、c、d在周期表中的位置關系表示如下：