高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 第2課時(shí)學(xué)案 魯科版選修3

1、第2課時(shí)核外電子排布與元素周期表、原子半徑學(xué)習(xí)目標(biāo)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(guān)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(cè)定方法，知道原子半徑與原子核外電子排布的關(guān)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(xiě)下表：周期價(jià)電子排布最外層最多容納電子數(shù)各周期增加能級(jí)元素種數(shù)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(zhì)聯(lián)系。根據(jù)能級(jí)能量的差異，可將能量相近的能級(jí)分為七個(gè)能級(jí)組，同一能級(jí)組內(nèi)，各能級(jí)能量相差較小，各能級(jí)組之間能量相差較大。每一個(gè)能級(jí)組對(duì)應(yīng)一個(gè)周期，且該能級(jí)組中最大的電子層數(shù)等于元素的周期序數(shù)。一個(gè)能級(jí)組最多容納的電子數(shù)等于對(duì)應(yīng)的周期所含的元素種數(shù)。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(jià)電子數(shù)、價(jià)電子排布式填入表中：族數(shù)aaaaaaa價(jià)電子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5列數(shù)121314151617價(jià)電子數(shù)1234567(2)以第4

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

4、價(jià)電子數(shù)相同，第b、b族的族序數(shù)ns軌道上的電子數(shù)，第族的價(jià)電子數(shù)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(shù)價(jià)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(guān)系原子的電子層數(shù)能級(jí)中最高能層序數(shù)周期序數(shù)主族元素原子的最外層電子數(shù)主族元素原子的價(jià)電子數(shù)主族序數(shù)(2)對(duì)價(jià)電子認(rèn)識(shí)的誤區(qū)提醒價(jià)電子不一定是最外層電子，只有主族元素的價(jià)電子才是最外層電子。對(duì)于過(guò)渡元素還包括部分內(nèi)層電子。元素的價(jià)電子數(shù)不一定等于其所在族的族序數(shù)。這只對(duì)主族

5、元素成立，對(duì)部分過(guò)渡元素是不成立的。同一族元素的價(jià)電子排布不一定相同，如過(guò)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(jià)電子排布也不相同。例1價(jià)電子排布式為5s25p3的元素是()a第5周期a族 b51號(hào)元素c非金屬元素 dte答案b解析5s25p3,5指的是電子層數(shù)，即屬于第5周期，價(jià)電子指的是最外層電子數(shù)，主族元素所在族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，即屬于第a族元素，屬于主族元素，又因?yàn)樽詈笠粋€(gè)電子填充在p能級(jí)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(gè)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(cuò)誤；mg的外圍電子排布式為3s2，屬于s區(qū)元素，b錯(cuò)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(cuò)誤。二、核外電子排布與原子半徑1由于原子并不是一個(gè)具有明確“邊界”的實(shí)體，人們便假定原子是一個(gè)球體，并采用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)測(cè)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(jià)陽(yáng)離子半徑、最低價(jià)陰離子半徑：隨著核電荷數(shù)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(jià)態(tài)陽(yáng)離子半徑和陰離子半徑：隨著核電荷數(shù)增多，都依次增大。(3)核

7、外電子排布(即電子層結(jié)構(gòu))相同的離子半徑：隨核電荷數(shù)增多，半徑依次減小。(4)同種元素形成的粒子半徑：陽(yáng)離子<中性原子<陰離子，且陽(yáng)離子價(jià)態(tài)越高，半徑越小。如：fe3<fe2<fe，cl<cl，h<h<h。(5)核電荷數(shù)和電子數(shù)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(shù)相同，與s2同一主族的元素o2來(lái)比較，因?yàn)閍l3<o2，且o2<s2，故al3<s2。“三看”比較微粒半徑的大小“一看”電子的能層數(shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)不同時(shí)，能層數(shù)越多，半徑越大?！岸础焙穗姾蓴?shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，半徑越小。

8、“三看”核外電子數(shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時(shí)，核外電子數(shù)越多，半徑越大。例3下列微粒半徑大小比較錯(cuò)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(xiàng)正確；核外電子排布相同的微粒，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小，b項(xiàng)正確；c項(xiàng)應(yīng)該為f>na>mg2；d項(xiàng)可引入cl，順序?yàn)閏l>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(jié)構(gòu)，則下列敘述正確的是()a原子半徑：a>b>d>c

9、b原子序數(shù)：d>c>b>ac離子半徑：c3>d>b>a2d單質(zhì)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(jié)構(gòu)相同，其在周期表中的相對(duì)位置關(guān)系可表示為 cc3ddbbaa2因而四種元素的原子序數(shù)由大到小的順序?yàn)閍>b>d>c；元素原子半徑的大小順序?yàn)閞(b)>r(a)>r(c)>r(d)；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，陰離子半徑必大于陽(yáng)離子半徑，且?guī)ж?fù)電荷越多半徑越大，陽(yáng)離子帶正電荷越多半徑越小，故離子半徑由大到小的順序?yàn)閞(c3)>r(d)>r(b)>

10、;r(a2)；單質(zhì)中同周期的a、b為金屬，a原子序數(shù)大于b，故還原性應(yīng)為b>a，同周期非金屬元素c、d，c的原子序數(shù)小于d，c的還原性應(yīng)大于d。易錯(cuò)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(yáng)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(yáng)離子半徑。(2)并不是電子層數(shù)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(yáng))離子，然后再比較電子層數(shù)和電子數(shù)。1價(jià)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(shù)周期數(shù)，價(jià)電子數(shù)主

11、族元素的族序數(shù)，所以該元素位于第5周期a族。2具有以下結(jié)構(gòu)的原子，一定屬于主族元素的是()a最外層有1個(gè)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(gè)未成對(duì)電子的原子d次外層無(wú)未成對(duì)電子的原子答案c解析原子最外層有一個(gè)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(xiàng)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(xiàng)不正確；原子最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的元素，其原子最外層有5個(gè)電子，一定是主族元素，c項(xiàng)正確；原子次外層無(wú)未成對(duì)電子的有：全部主族元素、0族元素、b和b族元素，d項(xiàng)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(shí)可知a為磷原子，b為氮原子，c為氟原子，d為硫原子。根據(jù)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(shù)為2，價(jià)電子數(shù)為5，并且是同族中原子序數(shù)最小的元素，關(guān)于該元素的判斷錯(cuò)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(shù)為2，并且為同族元素中原子序數(shù)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(jià)電子數(shù)最外層電子數(shù)，可推出該元素并不是第2周期元素，應(yīng)為第4周期元素，價(jià)電子排布式為3d34s2，故為23號(hào)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(gè)電子，試推出：m原子的核外電子排布式為_(kāi)。m原子的最外層和最高能級(jí)組中電子數(shù)分別為_(kāi)、_。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(mǎn)，4p軌道肯定無(wú)電子。該元素原子失電子時(shí)，應(yīng)

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(gè)電子，即4s2，最高能級(jí)組為(4s、3d、4p)，共有7個(gè)電子。元素周期的劃分是以能級(jí)組的劃分為內(nèi)在依據(jù)，元素所在周期數(shù)等于核外最高能級(jí)電子所在的能級(jí)組數(shù)，故該元素屬于第4周期。對(duì)于bb族的價(jià)電子數(shù)與族序數(shù)相同，該元素m的價(jià)電子排布為3d54s2，價(jià)電子數(shù)為7，故m位于第b族。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組1核外電子排布與元素在周期表中的位置1價(jià)電子排布式為3d104s1的元素在周期表中應(yīng)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(jù)該元素的價(jià)電子排布式可知其電子層數(shù)

15、為4，因此它位于第4周期。由3d軌道為全滿(mǎn)結(jié)構(gòu)可知該元素位于ds區(qū)，由最外層4s軌道上有1個(gè)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(shù)，則原子序數(shù)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(shù)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(shù)相差1；所以原子序數(shù)為(n1)的元素位于第a或b族。3(2018·扶余市第一中學(xué)期末)根據(jù)電子排布的特點(diǎn)，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(hào)元素，核外電子排布式為1s2 2s22p63s23p63d10

16、4s1。按照構(gòu)造原理，價(jià)層電子排布式應(yīng)為3d94s2，當(dāng)3d處于半充滿(mǎn)或全充滿(mǎn)時(shí)，能量最低，最穩(wěn)定，所以cu的4s2上的一個(gè)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(gè)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(shuō)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(shù)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(lèi)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(xiàng)錯(cuò)誤；第15列為第a族元素，其最外層電子的排布式為ns2np3，b項(xiàng)正確；最外層電子數(shù)為ns2的元素除第a族(第2列)外，還有he以及部分過(guò)渡金屬元素，c項(xiàng)錯(cuò)誤；ds區(qū)元素是第11、12列元素，d項(xiàng)錯(cuò)誤。6已知某元素3價(jià)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(jià)電子排布式為3d64s2，因?yàn)榕挪荚赿、s軌道，且共有8個(gè)價(jià)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(yīng)大于分母的微粒半徑。a項(xiàng)中元素屬同周期關(guān)系，r(na)>r(mg)，比值小于1；b項(xiàng)中元素屬同周期關(guān)系，r(p)>r(cl)，比值大于1；c項(xiàng)中屬核外電子排布相同的兩種微粒，應(yīng)為r(na)>r(al3)，

19、比值小于1；d項(xiàng)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(jié)構(gòu)示意圖為基態(tài)y的價(jià)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(gè)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?yàn)閞(s2)>r(s)>r(cl)>r(f)，故c項(xiàng)正確。9下列關(guān)于微粒半徑的

20、說(shuō)法正確的是()a原子序數(shù)越大，原子半徑越大b核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核粒子，半徑相同c質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，電子數(shù)越多半徑越大d電子層數(shù)少的元素的原子半徑一定小于電子層數(shù)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(duì)于核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核離子和原子，半徑是不同的；質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑>陽(yáng)離子半徑；同周期主族元素，原子序數(shù)增大，原子半徑減小。題組3元素的“位構(gòu)性”之間的關(guān)系10下列四種元素中，其單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的是()a基態(tài)原

21、子含有未成對(duì)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(duì)電子數(shù)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(qiáng)。11下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)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(gè)電子的x原子與原子核外n層上僅有兩個(gè)電子的y原子c2p軌道上有一對(duì)成對(duì)電子的x原子和3p軌道上只有一對(duì)成對(duì)電子的y原子d最外層都只有一個(gè)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(shí)。a項(xiàng)，1s2結(jié)構(gòu)的原子為he,1s22s2結(jié)構(gòu)的原子為be，兩者性質(zhì)不相似；b項(xiàng)，x原子為mg，n層上有2個(gè)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(xué)性質(zhì)不一定相似；c項(xiàng)，p軌道有一對(duì)成對(duì)電子，應(yīng)是np4，為同主族的元素，化學(xué)性質(zhì)一定相似；d項(xiàng)，最外層只有1個(gè)電子的可以是第a族元素，過(guò)渡元素中也有很多最外層只有 1個(gè)電子的，故化學(xué)性質(zhì)不一定相似。12元素x、y、z在周期表中的相對(duì)位置如圖所示，已知y元素原子的價(jià)電子排布式為ns(n1)np(n1)，則下列說(shuō)法不正確的是()xyza.y元素原子的價(jià)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(jià)電子排布式為ns(n1)np(n1)，由n12可得n3，y元素原子的價(jià)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(jià)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(qiáng)化13x原子在第二電子層上只有一個(gè)空軌道，則x是_，其軌道表示式為_(kāi)；r原子的3p軌道上只有一個(gè)未成對(duì)電子，則r原子可能是_；y原子的核電荷數(shù)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(gè)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(gè)未成對(duì)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(shù)為33，根據(jù)構(gòu)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(shù)為4，且最外層有5個(gè)電子，在元素周期表中位于第4周期a族，最后一個(gè)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(jié)構(gòu)，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(shù)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(jié)構(gòu)，可將a、b、c、d在周期表中的位置關(guān)系表示如下：