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原子结构与元素周期表

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第二节 原子结构与元素的性质

第1课时 原子结构与元素周期表

[学习目标定位] 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。

一 原子结构与元素周期表的关系

1.原子核外电子排布与周期的划分

(1)填写下表

周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种数

ⅠA族 0族 最外层最多容纳电子数

一 1s1 1s2 2 1s 2

二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8

三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8

四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18

五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18

六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32

七 7s1 8 7s、5f、6d(未完) ……

(2)观察分析上表，讨论原子核外电子排布与周期划分的关系？

①元素周期系的形成过程

随着元素原子的核电荷数的递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子数逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体；形成一个周期，循环往复形成周期系。

②元素周期系形成的原因：元素原子核外电子排布的周期性变化。

③元素周期系中周期所含元素种类的变化规律：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逐渐增多，同时，金属元素的数目也逐渐增多。可以把元素周期系的周期发展形象地比喻成螺壳上的螺旋。

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)以第四周期副族元素为例，填写下表

副族元素 21Sc 22Ti 23V

24Cr 25Mn 29Cu 30Zn

族数 ⅢB ⅣB

ⅤB ⅥB

ⅦB ⅠB

ⅡB

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，讨论族的划分与原子核外电子排布的关系？

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]

[活学活用]

1.下列四种元素中，其单质氧化性最强的是( )

A.原子含有未成对电子最多的第二周期元素

B.位于周期表中第三周期ⅢA族的元素

C.原子最外电子层排布为2s22p4的元素

D.原子最外电子层排布为3s23p3的元素

答案 C 解析 原子含未成对电子最多的第二周期元素其最外层电子排布图为，故A应为氮元素，B应为铝元素，C应为氧元素，D应为磷元素。根据其在元素周期表中的相对位置知：单质氧化性最强的应为O2，故应选C。

2.某元素的原子序数为29，试问：

(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)它的外围电子排布式是________________。

(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)四 Ⅰ 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。根据核外电子排布原理，该元素的电子排布式应为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，所以为第四周期元素，外围电子排布为3d104s1，所以在 Ⅰ B族。外围电子的电子排布图为，所以有1个未成对电子。

二 元素周期表的分区

1.按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如下图所示。

2.各区元素的价电子排布特点

分区 元素分布 外围电子排布式 元素性质特点

s区 ⅠA族、ⅡA族 ns1～2 除氢外都是活泼金属元素

p区 ⅢA族～ⅦA族、0族 ns2np1～6 最外层电子参与反应 d区 ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2 d轨道不同程度地参与化学键的形成

ds区 ⅠB族、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2 金属元素

[归纳总结]

[活学活用]

3.具有以下结构的原子一定属于p区元素的是( )

①最外层有3个电子的原子 ②最外层电子排布式为ns2的原子 ③最外层有3个未成对电子的原子 ④最外层电子形成全满结构的原子

A.②③ B.①③ C.②④ D.①④

答案 B

解析 最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布式为ns2np1，只能是第ⅢA族元素的原子，①正确；最外层电子排布式为ns2的原子，既可能是第ⅡA族元素的原子，也可能是过渡元素的原子，还可能是He原子，②错误；最外层有3个未成对电子的原子，其最外层电子排布式一定为ns2np3，位于第ⅤA族，③正确；最外层电子形成全满结构的原子，包括ns2、ns2np6等结构的原子及钯原子，可能位于多个区，④错误。

4.下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是( )

A.基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA族元素

B.原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是副族元素

C.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区

D.基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y

答案 C

解析 基态原子的N层上只有一个电子的元素，是ⅠA族元素，也可能为铬元素或者铜元素，A错误；原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素是Ⅷ族元素，不是副族元素，B错误；基态原子的p能级上半充满的元素的基态原子价电子排布式为ns2np3，则一定属于p区元素，C正确；基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素的族序数可能为x＋y(x＋y≤7)、可能为第Ⅷ族(10≥x＋y>7)、还可能为y(x＝10)，D错误。

核外电子排布与元素周期表的关系

当堂检测

1.下列说法不正确的是( )

A.元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期系的根本原因

B.周期序数越大，该周期所含金属元素越多

C.所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号

D.周期表共18个纵列，可分为7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个0族

答案 C

解析 除ds区外，区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号。

2.某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是( )

A.电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2

B.该元素为V

C.该元素为ⅡA族元素

D.该元素位于d区

答案 C

解析 该元素的最外层电子数为2，并且为同族元素中原子序数最小的，所以该元素为第二周期或第四周期元素。又因其价电子数≠最外层电子数，可推出该元素并不是第二周期元素，应为第四周期元素，价电子排布式为3d34s2，故为23号元素V，d区元素。

3.下列说法中正确的是( )

A.主族元素的价电子全排布在最外层的ns或np轨道上

B.过渡元素的原子，价电子排布全部为(n－1)d1～10ns2

C.d轨道不可以参与化学键的形成 D.所有元素的共同特点是原子的价电子都排布在最外电子层上

答案 A

解析 主族元素的价电子全排布在ns或np轨道上，过渡元素Cr的价电子排布为3d54s1，B错；Fe的价电子为3d64s2，形成Fe3＋化合物时d轨道参与形成化学键，C错；过渡元素原子的价电子并不都排布在最外层ns上，有的排在(n－1)d上，D错。

4.第七周期为不完全周期，若将来发现的元素把这一周期全部排满，则下列有关第七周期元素的推论可能错误的是( )

A.第七周期排满时有32种元素，全部是放射性元素

B.第七周期排满时最后一种元素的单质常温常压下是气体

C.第七周期ⅦA族元素的原子序数为117，是一种金属元素

D.第七周期ⅢA族元素的氢氧化物与Al(OH)3具有相似的化学性质

答案 D

解析 A项，第七周期排满时有32种元素，原子序数起止量为87、118，全都是放射性元素；B项，第七周期最后一种是稀有气体元素；C项，117号元素位于第ⅦA族；D项，第七周期ⅢA族元素的氢氧化物应具有强碱性，而Al(OH)3是两性氢氧化物。

5.有A、B、C、D四种元素。其中A为第四周期主族元素，与D可形成原子个数比为1∶1和1∶2的化合物；B为第四周期d区元素，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的外围电子排布式为nsnnpn＋2。

(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：_____________________________________________。

答案 (1)Ca Mn Br O (2)Ca>Mn>Br>O

解析 由B为第四周期d区元素，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的外围电子排布式为nsnnpn＋2，D是氧元素；A与D可形成原子个数比为1∶1和1∶2的化合物，A是钙元素。

40分钟课时作业

[基础过关]

一、原子核外电子层结构

1.根据中学化学教材所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是( )

A.K层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等

B.L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等

C.L层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等

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元素周期表与原子结构

元素周期表与原子结构

元素周期表与原子结构

元素周期表是化学中最基础的工具之一，它对于了解和研究化学元素及其性质至关重要。元素周期表的排列方式和布局使得我们能够更好地理解元素之间的关系和趋势，以及原子的结构和性质。本文将介绍元素周期表的发展历程，解释元素周期表的组成和布局，以及探讨原子结构与元素周期表之间的联系。

1. 元素周期表的发展历程

元素周期表的发展始于19世纪，当时科学家通过对已知元素进行分类和归纳，试图找到元素之间的规律。随着研究的深入，多位科学家提出了各自的元素周期表模型。最终，在1869年，俄罗斯化学家门捷列夫以周期性表格的形式发布了第一个现代元素周期表。此后，元素周期表逐渐完善和扩展，新的元素被不断地发现和添加进表格中。

2. 元素周期表的组成和布局

元素周期表由一系列水平行和垂直列组成。水平行被称为周期，垂直列被称为族。元素周期表中的每个方格代表一个元素，包括该元素的原子序数、原子量和化学符号等信息。原子序数表示该元素的原子核中的质子数，也是元素在表格中的位置。原子量表示该元素的原子质量，化学符号则是该元素的简写。

根据元素周期表的布局，我们可以看到一些重要的趋势和规律。例如，同一周期内，原子半径随着原子序数的增加而减小；同一族内，原子半径随着原子序数的增加而增大。此外，元素周期表还展示了元素的化学性质和反应活性等信息，帮助科学家预测元素之间的反应和化学性质。

3. 原子结构与元素周期表的联系

元素周期表的排列方式与原子的电子结构密切相关。原子由质子、中子和电子组成，其中质子和中子位于原子核中心，而电子则环绕原子核。原子的电子结构决定了元素的化学性质和反应活性。

在元素周期表中，每个元素的位置可以告诉我们一些关于其电子结构的信息。例如，元素周期表中每个周期的数量对应了原子的电子壳层数。每个周期开始时，新的壳层被填充，直到填满并进入下一个周期。同一周期中的元素具有相同的最外层电子数，这决定了它们的化学性质。同一族中的元素具有相似的电子配置，因此它们通常具有相似的化学性质。

《原子结构与元素周期表》 知识清单

《原子结构与元素周期表》 知识清单

《原子结构与元素周期表》 知识清单

一、原子结构

1、 原子的组成

原子由原子核和核外电子构成。原子核又由质子和中子组成。质子带正电荷，中子不带电，电子带负电荷。原子中质子数等于电子数，因此原子整体呈电中性。

质子数决定了元素的种类，即不同元素的原子质子数不同。

2、 原子核

原子核的体积很小，但却集中了原子的绝大部分质量。质子和中子的质量大致相等，而电子的质量很小，几乎可以忽略不计。

3、 核外电子

核外电子围绕着原子核做高速运动。电子在原子核外的空间里按照一定的规律分布，这些规律被称为电子层。

电子层从内到外依次为 K、L、M、N、O、P、Q 等，离原子核越近的电子层能量越低，越远的电子层能量越高。

4、 电子排布规律

（1）能量最低原理：电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再依次排布在能量较高的电子层。 （2）每层最多容纳的电子数为 2n² 个（n 为电子层数）。

（3）最外层电子数不超过 8 个（K 层为最外层时不超过 2 个）。

（4）次外层电子数不超过 18 个。

二、元素周期表

1、 元素周期表的结构

元素周期表有 7 个横行，称为周期；18 个纵列，称为族。

周期分为短周期（1、2、3 周期）和长周期（4、5、6、7 周期）。

族分为主族（ⅠA 族～ⅦA 族）、副族（ⅠB 族～ⅦB 族）、第Ⅷ族（包含三个纵列）和 0 族（稀有气体元素）。

2、 周期的特点

（1）同一周期的元素，电子层数相同，从左到右原子序数递增，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。

（2）第一周期只有 2 种元素，第二、三周期各有 8 种元素，称为短周期；第四、五周期各有 18 种元素，第六周期有 32 种元素，第七周期目前尚未排满。

3、 族的特点

（1）主族元素的族序数等于最外层电子数。

（2）副族元素的族序数与最外层电子数和次外层电子数有关。 4、 元素周期表中的分区

根据元素的性质，可以将元素周期表分为 s 区、p 区、d 区、ds 区和 f 区。

原子的结构与元素周期表

原子的结构与元素周期表

原子的结构与元素周期表

原子是构成物质的最基本单位，它的结构对于理解元素的性质和元素周期表的组织至关重要。本文将介绍原子的结构以及元素周期表的相关知识。

一、原子的结构

原子由三种基本粒子组成：质子、中子和电子。质子和中子位于原子核中心，而电子则绕核运动。

1.1 原子核

原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。它们共同维持原子的稳定性和核的性质。

1.2 电子云

电子云是电子在原子周围的分布区域，它根据不同的能级和轨道分布。电子的数量与原子的核中质子的数量相等，保持了原子的电中性。

二、元素周期表

元素周期表是由化学元素按照一定规律排列的表格，反映了元素的物理和化学性质。

2.1 元素周期表的结构

元素周期表按照原子序数的大小从小到大排列。每个元素的方格中通常包含元素的化学符号、原子序数、相对原子质量等信息。 2.2 元素周期表的分组

元素周期表根据元素的性质划分为若干个不同的分组，主要包括主族元素和过渡元素两大类。

2.3 元素周期表的周期性规律

元素周期表中元素的排列具有周期性规律，即元素的性质和特征在周期表中呈现出周期性的重复性。这是由于元素的结构和电子排布导致的。

三、原子的结构与元素周期表的关系

原子的结构和元素周期表密切相关，元素周期表的排列顺序反映了原子的核电荷以及电子排布的规律。

3.1 元素周期表中的周期

元素周期表中的水平行称为周期，每个周期包含了一个新能级的填充。随着周期数的增加，原子的电子层数也增加。

3.2 元素周期表中的族

元素周期表中的垂直列称为族，同一族元素具有相似的化学性质，这是由于它们外层电子的数目相同。

3.3 电子排布规则

根据电子排布规则，每个原子的最内层能容纳2个电子，第二层能容纳8个电子，第三层能容纳18个电子，以此类推。电子填充原则为"2, 8, 18, 32"。 3.4 原子结构与元素性质的关系

原子的结构决定了元素的性质。例如，原子的电子层数和电子的分布情况决定了原子的尺寸、电离能和电负性等物理性质。

原子结构与元素周期表的关系解析

原子结构与元素周期表的关系解析

原子结构与元素周期表的关系解析

原子结构是描述原子内部组成的理论模型，而元素周期表则是对所有已知元素进行系统分类和整理的表格。原子结构和元素周期表之间存在着紧密的关系，本文将对这一关系进行深入解析。

一、原子结构的基本组成

原子是由质子、中子和电子组成的基本粒子。质子具有正电荷，质量接近于1个原子质量单位（amu），位于原子核中心；中子无电荷，质量与质子相近，也位于原子核中心；电子具有负电荷，质量极轻，约为1/1836 amu，以环绕在原子核外部的轨道上。

二、元素周期表的组织结构

元素周期表按照原子序数的大小排列，同一列上的元素具有相似的化学性质。每个元素都由一个原子核和相应数量的电子构成。元素周期表的主要组成部分有周期数、族数、元素符号、相对原子质量等。

三、原子结构与周期表的关系

1. 原子序数与周期表：原子序数即为元素在周期表中的位置，它反映了原子核中质子的数目，也决定了元素的化学性质。原子序数从左至右递增，与周期表的周期数对应。每个周期的最后一个元素一般为惰性气体，即具有稳定的电子配置，不易参与化学反应。

2. 原子质量与周期表：原子质量是指元素中质子和中子的总质量。原子质量与周期表中的相对原子质量相对应。一般来说，相对原子质量越大，元素的原子质量也越大。周期表中的元素按照相对原子质量的递增顺序排列。

3. 电子结构与周期表：原子的电子结构决定了元素的化学性质。元素周期表中的每个周期代表了主量子数的变化，而每个组则代表了元素的价电子层数目。根据元素的电子结构，可以预测元素的化合价以及各种化学反应的倾向性。

四、元素周期表的应用

元素周期表对化学、物理等领域具有重大的意义和应用价值。

1. 元素周期表为化学元素的分类与整理提供了基本框架，有助于系统地研究元素的性质和相互关系。

2. 元素周期表为了预测和解释元素的化学性质提供了便利，有助于合成新的化合物以及开发材料科学的领域。

3. 元素周期表通过列出元素的物理特性和化学性质，为教学和研究提供了重要的参考和学习工具。