高中化学第1章第2节第2课时核外电子排布与元素周期表原子半径教案鲁科版选修3
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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：
周期 价电子排布
最外层最多容
纳电子数 各周期增加能级 元素种数 ⅠA族 0族
1 1s1 1s2 2 1s 2
2 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8
3 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8
4 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18
5 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18
6 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32
7
7s1 8 7s、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 ①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。
②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。
③一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 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
价电子排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 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 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB ⅠB ⅡB 2 价电子排布式 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d104s1 3d104s2
价电子数目 3 4 5 6 7
(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
①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。
②稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。
③过渡元素(副族和Ⅷ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(n－1)d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的价电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ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
ⅠA ns1 1
ⅡA ns2 2
ⅢB (n－1)d1ns2 3
ⅣB (n－1)d2ns2 4
ⅤB (n－1)d3ns2或(n－1)d4ns1 5
ⅥB (n－1)d4ns2或(n－1)d5ns1 6
ⅦB (n－1)d5ns2 7
Ⅷ族 (n－1)d6ns2或(n－1)d7ns1 8
(n－1)d7ns2或(n－1)d8ns1 9
(n－1)d8ns2或(n－1)d10或(n－1)d9ns1 10
ⅠB (n－1)d10ns1 11
ⅡB (n－1)d10ns2 12
ⅢA ns2np1 3
ⅣA ns2np2 4
ⅤA ns2np3 5
ⅥA ns2np4 6
ⅦA ns2np5 7
0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 3 (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，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)3d104s1 (4)4 ⅠB (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n＝4，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ⅠB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)基态负一价离子的电子排布式为[Ne]3s23p6的元素：________周期、________族。
(2)基态原子的电子排布式为[Ar]4s1的元素：第________周期、________族。
(3)基态原子的电子排布式为[Ar]3d34s2的元素：第________周期、________族。
(4)基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1的元素：第________周期、________族。
(5)基态原子的电子排布式为[Kr]4d105s25p2的元素：第________周期、________族。
答案 (1)3 ⅦA (2)4 ⅠA (3)4 ⅤB (4)4 ⅠB (5)5 ⅣA
解析 (1)基态负一价离子的电子排布式为[Na]3s23p6，则原子的电子排布式为[Ne]3s23p5。价电子排布为3s23p5，该元素位于元素周期表的第3周期、ⅦA族。
(2)基态的原子的电子排布式为[Ar]4s1，价电子排布式为4s1，该元素位于元素周期表的第4周期、ⅠA族。
(3)基态原子的电子排布式为[Ar]3d34s2，价电子排布式为3d34s2，该元素位于元素周期表的第4周期、ⅤB族。
(4)基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，价电子排布式为3d104s1，该元素位于元素周期表的第4周期、ⅠB族。
(5)基态原子的电子排布式为[Kr]4d105s25p2，价电子排布式为5s25p2，该元素位于元
素周期表的第5周期、ⅣA族。 4 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。观察分析教材图1－2－10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“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)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)Ba>Sr，同族元素，Ba比Sr多一电子层。 5 (2)Ca>Sc，同周期元素，Sc核电荷数大。
(3)S2－>S，同一元素，电子数越多，半径越大。
(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ⅡB族 B．第4周期第ⅡA族
C．第4周期第ⅤB族 D．第5周期第ⅡB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5个价电子，而且排在3d、4s轨道中，应为副族。所以为ⅤB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ⅡA族元素
B．一定是金属元素
C．不是ⅡA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ⅡA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( )
①基态X的原子结构示意图
②基态Y的价电子排布式3s23p5
③基态Z2－的轨道表示式
④W基态原子有2个能层，电子式为·W··
A．①>②>③>④ B．③>④>①>②
C．③>①>②>④ D．①>②>④>③
答案 C
解析 由题意可知：X、Y、Z2－、W分别为S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F粒子半径大
