高中化学第一章原子结构与性质第二节第1课时原子结构与元素周期表同步练习新人教版选修32 9页

第1课时　原子结构与元素周期表 ‎[明确学习目标]　1.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。2.能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。‎ 学生自主学习 一、元素周期系的形成 ‎1．各周期ⅠA族元素原子的电子排布式 ‎2．元素周期系的形成 ‎(1)随着元素原子核电荷数的递增，每一周期(第一周期除外)从碱金属元素开始到稀有气体元素结束，外围电子排布从ns1递增到ns2np6。‎ ‎(2)元素周期系形成的根本原因是元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。‎ ‎3．元素周期系的复杂性 由于随着核电荷数的递增，电子在能级里的填充顺序遵循构造原理，元素周期系的周期不是单调的，每一周期里元素的数目并不总是一样多，而是随周期序号的递增渐渐增多，同时，金属元素的数目也逐渐增多。‎ 二、元素周期表的分区 ‎1．按电子排布分区：按核外电子排布式中最后填入电子的能级的符号可将元素周期表(ⅠB族、ⅡB族除外)分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB族、ⅡB族这2个纵列的元素原子的核外电子可理解为先填充满(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。‎ ‎2．元素周期表分为5个区：s区、p区、d区、ds区、f区。‎ - 9 -‎ ‎1．每一周期都是从活泼金属开始以惰性气体结束吗？‎ 提示：不是。第一周期是从H开始的，它是非金属元素。‎ ‎2．“s区元素都是金属元素，p区元素都是非金属元素”，该说法正确吗？‎ 提示：不正确。s区元素有非金属元素H，其他均为金属元素；p区元素既包含金属元素，又包含非金属元素。‎ ‎3．副族元素和第Ⅷ族为什么又称为过渡元素？‎ 提示：第Ⅷ族元素是周期表中第8、9、10三个纵行中的元素，而副族元素是指在元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族(除去第Ⅷ族元素以外)的元素。由于副族元素和第Ⅷ族元素是从典型的金属元素(s区元素)过渡到非金属元素(p区元素)的中间元素，因而又被称为“过渡元素”。‎ 课堂互动探究 一、核外电子排布与周期、族的划分 ‎1．核外电子排布与周期的划分 根据构造原理，将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差较小，不同能级组之间能量相差较大。‎ ‎(1)每一能级组对应一个周期。‎ ‎(2)周期、能级组、元素数目的对应关系 - 9 -‎ ‎2．核外电子排布与族的划分 族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关，一般情况下，同族元素的价电子数目相同。‎ ‎(1)主族元素的价电子排布在最外层的ns或nsnp轨道上。主族元素的族序数等于该元素原子的价电子数，主族元素原子的价电子即最外层电子。‎ ‎(2)虽然同一副族内不同元素原子的电子层数不同，但价电子排布却基本相同(镧系、锕系元素除外)，而且ⅢB～ⅦB族元素(镧系、锕系元素除外)原子的价电子数目仍然与族序数相同。例如，金属锰的价电子排布式为3d54s2，价电子数为7，对应的族序数为ⅦB族。ⅠB族和ⅡB族元素的(n－1)d轨道是全充满状态，其族序数与最外层ns轨道上的电子数目相同。‎ ‎(3)Ⅷ族元素原子的价电子排布式为(n－1)d6～9ns1～2(钯除外，为4d10)。‎ ‎(4)0族元素原子的价电子排布式为ns2np6(He除外，为1s2)，为原子轨道全充满的稳定结构。‎ ‎[即时练]‎ ‎1．某元素的原子序数为29，试问：‎ ‎(1)此元素原子的电子总数是多少？‎ ‎(2)它有多少个电子层？有多少个能级？‎ ‎(3)它的外围电子排布式是什么？‎ ‎(4)它属于第几周期？第几族？主族还是副族？‎ ‎(5)它有多少个未成对电子？‎ 答案　(1)29　(2)4个电子层；7个能级　(3)3d104s1　(4)第四周期；ⅠB族；副族　(5)有1个未成对电子 解析　‎ - 9 -‎ ‎ ‎ ‎2．指出下列元素位于周期表中的周期数和族序数。‎ ‎(1)1s22s22p63s23p5____________________；‎ ‎(2)[Kr]4d105s25p2_____________________；‎ ‎(3)[Ar]3d34s2________________________；‎ ‎(4)[Ar]3d104s1________________________；‎ ‎(5)[Ar]4s1___________________________。‎ 答案　(1)第三周期ⅦA族　(2)第五周期ⅣA族 ‎(3)第四周期ⅤB族　(4)第四周期ⅠB族　‎ ‎(5)第四周期ⅠA族 解析　根据元素的周期数等于元素的最大能层数可知，这五种元素的周期数分别是第三周期、第五周期、第四周期、第四周期、第四周期；根据元素的价电子排布的特征知，(1)、(2)和(5)是主族元素，(3)和(4)是过渡元素，根据其族序数与价电子数的关系可知，这五种元素的族序数和名称分别是ⅦA族、ⅣA族、ⅤB族、ⅠB族和ⅠA族。‎ 规律方法 元素所在的族与元素的价电子数之间的关系：ⅠA、ⅡA族元素价电子排布为ns1、ns2；ⅢA～ⅦA族元素价电子排布为ns2np1～5；ⅢB～ⅦB族元素价电子排布为(n－1)d1～5ns1～2；Ⅷ族元素价电子排布为 ‎(n－1)d6～9ns1～2(钯除外)；ⅠB～ⅡB族元素价电子排布为(n－1)d10ns1～2。‎ 二、各区元素原子的价电子排布、元素的位置及类别 - 9 -‎ ‎　 　　　　　　 ‎ - 9 -‎ ‎ [即时练]‎ ‎3．下列说法正确的是(　　)‎ A．最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族 B．最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素一定是金属元素 C．d区元素的原子一定都有d轨道电子 D．基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素 答案　C 解析　最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素可能是He(1s2)，也可能是ⅡB 族元素[(n－1)d10ns2]等，不一定是ⅡA族元素，故A错误；最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素中最特殊的是H，H不是金属元素，其他最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素都是金属元素，B错误；d区元素原子的价电子排布式为(n－1)d1～9ns1～2(钯为4d10)，一定有d轨道电子，故C正确；价电子排布式符合nsnnpn的元素只有n＝2这一种情况，该元素的价电子排布式为2s22p2，是碳元素，是非金属元素，D错误。‎ ‎4．已知元素周期表中共有18纵列，下图中实线表示元素周期表的边界。按原子的核外电子排布，可将元素在元素周期表里的位置划分为s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。‎ ‎(1)在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。‎ ‎(2)在元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。‎ ‎(3)利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因。‎ 答案　(1)‎ ‎(2)见上表　‎ ‎(3)Fe的价电子排布式为3d64s2，Fe2＋的价电子排布式为3d6，Fe3＋的价电子排布式为3d5，依据能量相同的轨道处于全空、全充满或半充满状态时能量最低的原则可知Fe3＋中3d轨道处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋稳定。‎ - 9 -‎ 解析　(1)依据按构造原理最后填入电子的能级符号将元素周期表划分为几个区。具体情况见答案。‎ ‎(2)4s轨道处于半充满状态的元素有3种：K、Cr、Cu。‎ 规律方法 s区有2个纵列，d区有8个纵列，ds区有2个纵列；从元素原子的价电子排布可以看出，d区、ds区的元素在发生化学反应时容易失去最外层电子甚至次外层的d电子，呈现金属性，所以d区、ds区元素都是金属元素。‎ 本课归纳总结 核外电子排布与元素周期表的关系 学习效果检测 ‎1．某元素的原子最外层电子排布式是5s25p1，该元素或其单质不可能具有的性质是(　　)‎ A．该元素的金属性比铝元素的强 B．该元素的单质在一定条件下能与盐酸反应 C．该元素位于第五周期ⅢA族 D．该元素的最高化合价为＋5‎ 答案　D 解析　某元素的原子最外层电子排布式是5s25p1，处于p区，位于第五周期ⅢA族，同主族元素自上而下金属性逐渐增强，故金属性比Al元素的强，A、C正确；该元素的金属性比Al元素的强，该元素的单质在一定条件下能与盐酸反应置换出氢气，B正确；该元素为主族元素且原子最外层电子数为3，故最高化合价为＋3，D错误。‎ ‎2．下列各组元素属于p区的是(　　)‎ A．原子序数为1、2、7的元素 　 B．S、O、P C．Fe、Ar、Cl 　 D．Na、Li、Mg 答案　B 解析　‎ - 9 -‎ A项中原子序数为1、2、7的元素分别为氢、氦、氮，所在区分别是s区、p区、p区；C项中Fe在d区，Ar、Cl均在p区；D项中元素均在s区。‎ ‎3．周期表共有18个纵列，从左到右排为1～18列，即氢、碱金属元素为第1列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是(　　)‎ A．第14列元素中未成对电子数是同周期元素中最多的 B．只有第2列的元素原子最外层电子排布为ns2‎ C．第四周期第8列元素是铁元素 D．第15列元素原子的价电子排布为ns2np5‎ 答案　C 解析　A中，第14列是碳族元素，价电子排布为ns2np2，未成对电子数为2，不如第15列(氮族元素)未成对电子数多。B中，周期表中第12列(即第ⅡB族)最外层电子排布也为ns2。D中，第15列元素原子价电子排布为ns2np3。‎ ‎4．甲元素原子的L能层上只有一个空原子轨道；乙元素原子的核电荷数为33。根据甲、乙两元素的信息，回答有关问题：‎ ‎(1)甲的元素符号是________；其轨道表示式为__________________。‎ ‎(2)乙元素原子的最外层电子排布式为____________，其在元素周期表中的位置是________________。‎ ‎(3)甲属于________区元素，乙属于________区元素。‎ 答案　(1)C　‎ ‎(2)4s24p3　第四周期第ⅤA族　(3)p　p 解析　(1)甲元素原子的L能层上只有一个空原子轨道，则其电子排布式为1s22s22p2，是碳元素，其轨道表示式为。‎ ‎(2)乙元素原子的核电荷数为33，则乙原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，在元素周期表中位于第四周期第ⅤA族。‎ ‎(3)甲为C，乙为As(砷)，均属于p区元素。‎ - 9 -‎ - 9 -‎