2018_2019学年高中化学第1章原子结构第2节第2课时核外电子排布与元素周期表、原子半径学案鲁科版选修3.docx

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1、1第 2课时 核外电子排布与元素周期表、原子半径学习目标定位 1.能进一步认识元素周期律的实质是核外电子排布的周期性变化，熟知元素周期表的结构和周期、族的划分。2.知道原子半径与原子核外电子排布的关系，知道原子半径在周期表中的变化规律。一 原子结构与元素周期表1原子核外电子排布与周期的划分(1)填写下表：价电子排布周期A 族 0族最外层最多容纳电子数各周期增加能级元素种数1 1s1 1s2 2 1s 22 2s1 2s22p6 8 2s、2p 83 3s1 3s23p6 8 3s、3p 84 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 185 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 186

2、 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 3277s1 87s、5f、6d(未完) 未完(2)观察分析上表，讨论原子核外电子排布与周期划分有怎样的关系？答案 根据能级能量的差异，可将能量相近的能级分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差较小，各能级组之间能量相差较大。每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所含的元素种数。2原子核外电子排布与族的划分(1)将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中：族数 A A A A A A A价电子排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns

3、2np4 ns2np5列数 1 2 13 14 15 16 17价电子数 1 2 3 4 5 6 7(2)以第 4周期副族元素为例，填写下表：副族元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 29Cu 30Zn族数 B B B B B B B2价电子排布式 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d104s1 3d104s2价电子数目 3 4 5 67(3)依据上述表格，分析讨论族的划分与原子核外电子排布有怎样的关系？答案 族的划分依据是原子的价层电子排布同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在 ns或 nsnp轨道上。价电子数与族序数相同

4、。稀有气体的价电子排布为 1s2或 ns2np6。过渡元素(副族和族)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。价电子排布式为(n1)d 110 ns12 ，BB 族的价电子数与族序数相同，第B、B 族和第族不相同。归纳总结1元素周期表中各族元素原子的价电子排布状况族 价电子排布式 价电子数A ns1 1A ns2 2B (n1)d 1ns2 3B (n1)d 2ns2 4B (n1)d 3ns2或( n1)d 4ns1 5B (n1)d 4ns2或( n1)d 5ns1 6B (n1)d 5ns2 7(n1)d 6ns2或( n1)d 7ns1 8(n1)d 7ns2或( n1)d 8ns1 9族

5、(n1)d 8ns2或( n1)d 10或( n1)d9ns110B (n1)d 10ns1 11B (n1)d 10ns2 12A ns2np1 3A ns2np2 4A ns2np3 5A ns2np4 6A ns2np5 730族 ns2np6(氦是 1s2) 8(氦是 2)2.原子核外电子排布与元素周期表关系的规律(1)周期序数电子层数；(2)周期元素数目相应能级组最多容纳的电子数；(3)主族序数价电子数(最外层电子数)；(4)过渡元素的价电子数与次外层 d电子(或次次外层 f电子)有关。活学活用1某元素的原子序数为 29，试回答：(1)此元素原子的电子总数是_个。(2)它有_个电子层

6、，有_个能级。(3)它的价电子排布式是_。(4)它属于第_周期第_族。(5)它有_个未成对电子。答案 (1)29 (2)4 7 (3)3d 104s1 (4)4 B (5)1解析 解答该题需掌握原子核外电子排布与元素周期表的关系和原子核外电子排布的规律。根据核外电子排布规律，该元素的核外电子排布式应为 1s22s22p63s23p63d104s1，共有 29个电子，故为 Cu元素。从核外电子排布式中可以得出 n4，有四个电子层，所以为第 4周期元素，价电子排布式为 3d104s1，所以在B 族。价电子的轨道表示式为，所以有 1个未成对电子。2指出下列元素在元素周期表中的位置：(1)基态负一价离

7、子的电子排布式为Ne3s 23p6的元素：_周期、_族。(2)基态原子的电子排布式为Ar4s 1的元素：第_周期、_族。(3)基态原子的电子排布式为Ar3d 34s2的元素：第_周期、_族。(4)基态原子的电子排布式为Ar3d 104s1的元素：第_周期、_族。(5)基态原子的电子排布式为Kr4d 105s25p2的元素：第_周期、_族。答案 (1)3 A (2)4 A (3)4 B (4)4 B (5)5 A解析 (1)基态负一价离子的电子排布式为Na3s 23p6，则原子的电子排布式为Ne3s23p5。价电子排布为 3s23p5，该元素位于元素周期表的第 3周期、A 族。(2)基态的原子的

8、电子排布式为Ar4s 1，价电子排布式为 4s1，该元素位于元素周期表的第 4周期、A 族。(3)基态原子的电子排布式为Ar3d 34s2，价电子排布式为 3d34s2，该元素位于元素周期表的第 4周期、B 族。(4)基态原子的电子排布式为Ar3d 104s1，价电子排布式为 3d104s1，该元素位于元素4周期表的第 4周期、B 族。(5)基态原子的电子排布式为Kr4d 105s25p2，价电子排布式为 5s25p2，该元素位于元素周期表的第 5周期、A 族。二 核外电子排布与原子半径1由于原子并不是一个具有明确“边界”的实体，人们便假定原子是一个球体，并采用统计的方法来测定它的半径。观察分

9、析教材图 1210 主族元素的原子半径变化示意图，回答下列问题：(1)同一周期中从碱金属元素开始到卤族元素结束元素的原子半径怎样变化？为什么？答案 同一周期中，从碱金属元素到卤族元素，随着原子序数的增大，元素的原子半径逐渐减小。同一周期中每增加一个电子，核电荷相应增加一个正电荷。由于增加的电子位于同一层上，所以增加的电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用，有效核电荷增加，结果使原子半径逐渐减小。(2)在同一主族中元素的原子半径怎样变化？为什么？答案 对同一主族元素的原子来说，随着原子序数的逐渐增大，原子半径自上而下逐渐增大。同一主族中每次增加的不是一个电子而是一个

10、“电子队伍” ，即每次增加一个电子层，正是因为电子层数依次增加，导致核对外层电子的吸引作用处于次要地位。2由以上分析可知，决定元素原子半径大小的因素有：(1)电子层数：电子层数越多，电子之间的负电排斥越大，使原子半径越大。(2)核电荷数：核电荷数越大，核对电子的引力也就越强，使原子半径越小(稀有气体元素除外)。(3)电子层数和核电荷数的综合结果使各种原子的半径发生周期性变化(同周期、同主族元素原子半径的变化规律)。归纳总结1比较微粒半径大小的方法(“三看”)“一看”电子层数：当电子层数不同时，一般电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层数相同时，一般核电荷数越大，半径越小(稀有气体元

11、素除外)。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。2判断微粒半径大小的规律(1)同周期，从左到右，原子半径依次减小(稀有气体除外)。(2)同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均逐渐增大。(3)阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径。(4)电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径逐渐减小。5(5)不同价态的同种元素的离子，核外电子数多的半径大。活学活用3比较判断下列各组微粒半径的大小，并说明原因。(1)BaSr，同族元素，Ba 比 Sr多一电子层。(2)CaSc，同周期元素，Sc 核电荷数大。(3)S2 S，同一元素，电子数越多，半

12、径越大。(4)Na Al3 ，具有相同的电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小。(5)Pb2 Sn2 ，同一族元素的离子，所带电荷相同，电子层数越多，半径越大。(6)Fe2 Fe3 ，同一元素的离子，核外电子数越少，半径越小。当堂检测1元素原子的核外电子排布决定了元素在元素周期表中的位置，已知某元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d34s2。该元素位于元素周期表( )A第 2周期第B 族 B第 4周期第A 族C第 4周期第B 族 D第 5周期第B 族答案 C解析 周期数等于电子层序数，族数等于价电子数。共有四个电子层，位于第 4周期，价电子排布式为 3d34s2，共

13、5个价电子，而且排在 3d、4s 轨道中，应为副族。所以为B族。2某元素基态原子的最外层电子排布式为 ns2，该元素( )A一定是A 族元素B一定是金属元素C不是A 族元素就是副族元素D可能是金属元素也可能是非金属元素答案 D解析 由于最外层电子排布式为 ns2，则该元素可能是 He元素、第A 族元素或是过渡金属元素，所以综合起来讲，可能是金属元素也可能是非金属元素，故答案选 D。3下列四种粒子中，半径按由大到小排列顺序正确的是( )基态 X的原子结构示意图6基态 Y的价电子排布式 3s23p5基态 Z2 的轨道表示式W 基态原子有 2个能层，电子式为 W A BC D答案 C解析 由题意可知

14、：X、Y、Z 2 、W 分别为 S、Cl、S 2 、F。S、Cl、S 2 、F 粒子半径大小排列顺序为 r(S2 )r(S)r(Cl)r(F)，故 C项正确。4某元素 M2 的 3d轨道上有 5个电子，则(1)M原子的核外电子排布式为_。(2)M元素在元素周期表中的位置为第_周期_族。答案 (1)1s 22s22p63s23p63d54s2 (2)4 B解析 M 2 的 3d轨道上有 5个电子则电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5。故 M原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2。该元素的价电子排布式为 3d54s2，所以该元素在周期表中的位置为第 4周期B

15、族。5有 A、B、C、D 四种元素。其中 A为第 4周期元素，与 D可形成 11 和 12 原子个数比的化合物；B 为第 4周期过渡元素，最高化合价为7；C 和 B是同周期的元素，具有相同的最高化合价；D 的价电子排布式为 nsnnpn2 。(1)试写出四种元素的元素符号：A_、B_、C_、D_。(2)按原子半径由大到小排列：_(填元素符号)。答案 (1)K Mn Br O(2)KMnBrO解析 由 B为第 4周期过渡元素，最高化合价为7 可推出 B是锰元素；C 和 B是同周期的元素，具有相同的最高化合价，则 C是溴元素；D 的价电子排布式为 nsnnpn2 ，D 是氧元素； A与 D可形成

16、11 和 12 原子个数比的化合物，A 是钾元素。40 分钟课时作业基础过关一、核外电子排布与元素周期表1根据下列微粒的最外层电子排布，能确定该元素在元素周期表中位置的是( )A4s 1 B3d 104snC nsnnp3n D ns2np3答案 C7解析 A 项，4s 1的电子排布包括 4s1、3d 54s1、3d 104s1，无法确定元素；B 项，3d 104sn的电子排布包括 3d104s1、3d 104s2等，也无法确定元素；D 项，由于 n无法确定，也无法确定元素；而 C项中 n必须为 2，即 2s22p6。2价电子排布式为 3d104s1的元素在周期表中应位于( )A第 4周期B

17、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 根据该元素的价电子排布式，得出其电子层数为 4，因此它位于第 4周期。由于 3d轨道上为全满结构，得出该元素位于 ds区，又因为最外层 4s轨道上有 1个电子，因此它位于第B 族。3下列说法中错误的是( )A原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数B过渡元素全部为金属元素C除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是 8D同一元素的各种同位素的物理性质不同，化学性质相同答案 A解析 原子的核外电子层数等于周期数，而离子的核外电子层数不一定等于周期数(如 Na )，选项 A不正确。4主族元素 A和 B可形成组成为 AB2

18、的离子化合物，则 A、B 两原子的最外层电子排布分别为( )A ns2np2和 ns2np4 B.ns2和 ns2np4C ns2和 ns2np5 D ns2和 ns2答案 C解析 由 A和 B为主族元素，且二者能形成 AB2型的离子化合物，知 A为第A 族元素，B为第A 族元素，故 A元素原子的最外层电子排布为 ns2，B 元素原子的最外层电子排布为 ns2np5。二、核外电子排布与微粒半径5关于同一种元素的原子或离子，下列叙述正确的是( )A原子半径比阴离子半径小B原子半径比阴离子半径大C原子半径比阳离子半径小D带正电荷多的阳离子比带正电荷少的阳离子半径大答案 A解析 同一元素微粒的半径大

19、小顺序为 r 阴 r 原 r 阳 ，价态高的阳离子半径小，所以选8A。6下列微粒半径大小比较错误的是( )AKNaLi BNa Mg2 Al3CMg 2 Na F DCl F F答案 C解析 同主族，由上到下微粒半径逐渐增大，所以 A对；核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，所以 B对；C 项应该为 F Na Mg2 ；D 可引入 Cl，顺序为 Cl ClF F，所以 D也对。7下列各组微粒半径之比大于 1的是( )A. B.rMgrNa rPrClC. D.rAl3 rNa rK rBr 答案 B解析 本题考查微粒半径大小的比较。比值大于 1，即比例式中分子的微粒半径应大于分母

20、的微粒半径。A 中元素属同周期关系， r(Na)r(Mg)，比值小于 1；B 中元素属同周期关系， r(P)r(Cl)，比值大于 1；C 中属核外电子排布相同的两种微粒，应为 r(Na )r(Al3 )，比值小于 1；D 中属同周期元素形成的不同离子，K 核外有 3层电子，Br 核外有 4层电子，显然， r(K )ba9C六种元素中，c 元素单质的化学性质最活泼Dc、e、f 的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强答案 D解析 a、b、c、d、e、f 分别是钠、镁、碳、氧、硫、氯。同一主族，氢化物的稳定性由上到下递减，H 2O(d)的稳定性比 H2S(e)强；同一周期原子半径从左到右递减，a、

21、b、e 三种元素的原子半径 abe；六种元素中最活泼的金属是 Na(a)，最活泼的非金属是氧(d)。则选项 A、B、C 均不正确。10具有相同电子层结构的微粒 An 、B n 、C，下列分析正确的是( )A原子序数关系 CBAB微粒半径关系 Bn CB；因 A的质子数大于 B，且 An 、B n 具有相同的电子层结构，故微粒半径Bn An ；因为 Bn 与 C具有相同的电子层结构，且具有稀有气体元素的电子层结构，C 只能为稀有气体元素；A 应处于 B的下一周期，故半径 AB。能力提升11A、B、C、D、E 代表 5种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有 3个未成对电子，次外层有 2个电

22、子，其元素符号为_。(2)B元素的负一价离子和 C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B 的元素符号为_，C 的元素符号为_。(3)D元素的正三价离子的 3d亚层为半充满，D 的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。(4)E元素基态原子的 M层全充满，N 层没有成对电子，只有一个未成对电子，E 的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。答案 (1)N (2)Cl K(3)Fe 1s 22s22p63s23p63d64s2(4)Cu 1s 22s22p63s23p63d104s1解析 (1)A 元素原子核外共有 7个电子，则核内为 7个质子，因此为 N元素。(2)B、C 分别为 17、

23、19 号元素即 Cl、K。(3)D 3 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5，可知 D为 26号元素，即 Fe，其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E 元素原子10核外共有 29个电子，即第 29号元素为 Cu，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。12金、银、铜、铁、铝和钛均是人类大量生产和使用的金属。试回答与上述金属原子结构有关的问题。(1)上述金属中属于主族元素的有_。(2)钛被称为继铁、铝之后的第三金属。基态钛原子价电子的轨道表示式为_。Ti 元素形成的化合物中，Ti 呈现的最高价态为_价。(3)基态金原子的

24、价电子排布式为 5d106s1，试判断金在元素周期表中位于第_周期第_族。(4)请利用电子排布的相关知识解释 Fe3 比 Fe2 稳定的原因：_。答案 (1)铝 (2) 4(3)6 B(4)Fe的价电子排布为 3d64s2，Fe 2 为 3d6，Fe 3 为 3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d 5处于半充满状态，结构更稳定，故 Fe3比 Fe2 稳定解析 (1)铝属于主族元素，其余属于过渡元素。(2)钛位于第 4周期第B 族，价电子排布为 3d24s2。Ti的最高化合价数价电子数4(3)金元素基态原子的价电子排布为 5d106s1，应位于第 6周期第B

25、 族。(4)Fe3 符合洪特规则特例，3d 5为半满状态，结构稳定。13下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。请回答下列问题：(1)表中属于过渡元素的是_(填编号)。(2)表中元素的 6个原子与元素的 6个原子形成的某种环状物名称为_。(3)某元素的特征电子排布式为 nsnnpn1 ，该元素原子的最外层电子数为_。(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素与元素的氢氧化物有相似的性质。请写出元素的氢氧化物与 NaOH溶液反应的化学方程式_。答案 (1) (2)苯 (3)5(4)Be(OH)22NaOH= =Na2Be(OH)4解析 (1)为过渡元素。11(2)元素是

26、氢元素，元素是碳元素，依题意，形成的环状物是苯。(3)从 nsnnpn1 可知， n2，该元素为 N元素，最外层电子数为 5。(4)是 Al，是 Be，依对角线规则，两元素性质相似，仿照 Al(OH)3和碱反应的化学方程式写出 Be(OH)2与 NaOH反应的化学方程式。14假定元素周期表是有限的，根据已知的元素周期表的某些事实和理论可归纳出一些假说。(1)已知元素周期表中的各周期可容纳的元素种类如下：周期 1 2 3 4 5 6 7元素种类 2 8 8 18 18 32 32人们预测元素周期表第 8周期将来也会排满，那么该周期排满后的元素种类是_(填序号)。A18B32C50D无法判断(2)

27、根据每个周期最后一种金属元素出现的族序数，预测周期表中原子序数最大的金属元素将在第_周期_族(注：把 0族看作A 族，下同)。周期表中元素在填满第_周期后将结束。(3)根据周期表中每个周期非金属元素的种数(把稀有气体元素看为非金属元素)，预测周期表中应该有_种非金属元素，还有_种未发现。未发现的非金属元素处于第_周期_族。答案 (1)C (2)8 A 8 (3)23 1 7 A解析 (1)由已知可归纳出周期为 1、2、3、4、5、6、7，元素种数212、22 2、23 2、24 2，据此预测第 8周期元素种数为 25250(种)。(2)观察周期表可知：第 6周期倒数第三种元素为金属元素，第 7

28、周期倒数第二种元素为金属元素，第 8周期倒数第一种元素为金属元素。(3)前六周期非金属元素种数分别为 2、6、5、4、3、2 种，则可类推第 7、8 周期非金属元素种数分别为 1种、0 种。共计 23种，第 7周期未填满，有一种非金属元素未发现，将处在A 族。拓展探究15有 X、Y、Z、W 四种短周期元素，原子序数依次增大，其核电荷数总和为 38，Y 元素原子最外层电子数占核外电子总数的 3/4，W 元素原子最外层电子数比同周期 Z元素多 5个电子，且 W和 Y不属于同一主族。(1)写出元素符号：X_、Y_、Z_、W_；(2)Z、W 两元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的方程式是_；(3)这四种元素组成的一种化合物，化学式是_。12答案 (1)H O Mg Cl(2)Mg(OH)22HClO 4=Mg(ClO4)22H 2O(3)MgCl26H2O或 Mg(OH)Cl解析 Y 元素的原子结构示意图为 ，故为氧。W 元素原子最外层电子数比同周期 Z元素多 5个电子，且 W和 Y不属于同一主族，说明 Z位于A 族，W 位于A 族，又 W和 Y不属于同一主族，知 W为氯，Z 为镁。