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第一章 原子結構與性質
第2節 原子結構與元素的性質
答辯模版/畢業設計/學術報告/開題報告通用PPT
答辯人：Asoledad
導師：微魚
戰
門捷列夫周期表
1869年，門捷列夫發現，元素的性質按照相對原子質量（原子序數）遞增的順序將元素排列起來得到一個元素序列
按照這個序列排列的元素的性質呈現周期性變化
一、原子結構與元素周期表
元素周期律、元素周期系
1913年，英國物理學家莫塞萊證明原子序數不是相對原子質量而是核電荷數
元素周期系是元素按其原子核電荷數遞增排列的序列，
元素周期表是呈現元素周期系的表格。
戰
維爾納的特長式周期表
戰
玻爾元素周期表
比前一個原子新增加電子填入內層軌道（能及交錯，先排列4p能級，排滿之后在填充3d能級）
有4f 電子
有32種元素
價電子數相等
短周期
長周期
第1周期：2 種元素
第2周期：8 種元素
第3周期：8 種元素
第4周期：18 種元素
第5周期：18 種元素
第6周期：32 種元素
第7周期：32種元素
鑭57La – 镥71Lu 共15 種元素稱鑭系元素
錒89Ac – 鐒103Lr 共15 種元素稱錒系元素
周期序數 = 電子層數（能層數）
周期
（橫行）
【知識回顧】
元素周期表的結構
族
主族：
副族：
ⅠA , ⅡA , ⅢA , ⅣA ,ⅤA , ⅥA , ⅦA
稀有氣體元素
主族序數=最外層電子數=價電子數=最高正價數
（縱行）
零族：
ⅠB , ⅡB , ⅢB , ⅣB ,ⅤB , ⅥB , ⅦB,VIII
第VIII 族：三個縱行(8、9、10）
元素周期表結構：
ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB VIII ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0族
學以致用 提升關鍵能力 校本P13
1.下列說法錯誤的是( )
A.元素周期律揭示了元素性質隨核電荷數遞增而呈現周期性變化的規律
B.元素按其原子核電荷數遞增排列的序列稱為元素周期系
C.元素周期表是元素周期律的具體表現形式
D.元素周期表和元素周期系均有多種形式
D
原子結構
表中位置
元素性質
原子序數 = 核電荷數
周期數 = 電子層數
主族序數 = 最外層電子數
同位素－化學性質相同
相似性
遞變性（從上至下，金屬性增強，非金屬性減弱）
同周期
同主族
遞變性
（從左到右，金屬性減弱，非金屬性增強）
電子層數
最外層電子數
元素金屬性、
非金屬性強弱
（主族）最外層電子數 = 最高正價
最外層電子數－8 = 最低負價
構—位—性
ⅠA 0
1s1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 1s2
2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 2s22p5 2s22p6
3s1 3s2 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5 3s23p6
4s1 4s2 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 4s24p1 4s24p2 4s24p3 3s23p4 4s24p5 4s24p6
【思考】 每一個周期有什么規律？
二、構造原理與元素周期表
周期 ns→np 電子數 元素數目
一 1s
二 2s→2p
三 3s→ 3p
四 4s→ 3d→ 4p
五 5s→ 4d→ 5p
六 6s→ 4f→ 5d→ 6p
七 7s→ 5f→6d→7p
遞增的核電荷數（或電子數）= 元素個數
最高能層序數 = 元素的周期序數
【思考與討論】若以一個方格代表一種元素，每個周期排一橫排，并按s、p、d、f分段，左側對齊，可以得到如下元素周期表：
s
s
s
s
s
s
s
p
p
p
p
p
p
d
d
d
d
f
f
如何將其變成書末的元素周期表？
ⅠA 0
1s1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 1s2
2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 2s22p5 2s22p6
3s1 3s2 3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4 3s23p5 3s23p6
4s1 4s2 4s24p1 4s24p2 4s24p3 3s23p4 4s24p5 4s24p6
主族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
價電子構型
①主族：ns1→ns2np5，主族序數 = 最外層電子數 = 價層電子數
②0族：He為1s2，其他為ns2np6
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2
族序數 ⅢB ⅣB … ⅦB
價電子構型 …
Ⅷ ⅠB ⅡB
(n-1)d1ns2
(n-1)d2ns2
(n-1)d5ns2
(n-1)d6~9ns1~2
(n-1)d10ns1
(n-1)d10ns2
ⅢB ～ⅦB族和第Ⅷ族:
(n-1)d1-9ns1-2
ⅠB 、ⅡB族:
(鑭系、錒系除外)
(n-1)d10ns1-2
③副族
[(n-1)d軌道為全充滿狀態]
②主族序數=最外層電子數=價層電子數
①周期數 = 電子層數 = 最高能層序數
ns1→ns2np5
③0族：He為1s2，其他為ns2np6
族序數=價電子數
(n-1)d1-9ns1-2
列序數=價層電子數，
若價層電子數分別為8、9、10，則是第Ⅷ族的。
④ⅢB～ⅦB族
⑤ⅠB 、ⅡB族：族序數=最外層ns軌道上的電子數
⑤Ⅷ族：
★小結
【自我診斷】校本P13
（1）最外層電子排布式為 的基態原子對應元素一定位于元素周期表
中第ⅡA族( )
×
（2）元素的價層電子數一定等于其所在族的族序數( )
×
（3）最外層電子排布式為 的元素一定是金屬元素( )
×
（4）次外層全充滿而最外層有未成對電子的元素一定是主族元素( )
×
（5）基態原子的價層電子排布為 的元素一定是過渡元素
( )
√
校本P13
2.已知下列元素原子的最外層電子排布式,其中不一定能表示該元素為主族
元素的是( )
A. B. C. D.
B
校本P13
3.若某原子的價層電子排布式為 ，則下列說法正確的是( )
A.該元素位于元素周期表中第五周期第Ⅲ 族
B.該元素基態原子的價層電子數為2
C.該元素為非金屬元素
D.該元素基態原子的 層共有8個電子
A
三、元素周期表的分區
根據元素的金屬性和非金屬性分區
按電子排布式中最后填入電子的能級符號可將元素周期表分為s、p、d、f、 ds 5個區(除ds區外區的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級符號)。仔細觀察周期表，你能劃分開嗎？這些區分別有幾個縱列？
ⅠA 0
1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 p區
3 s區 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
4 d區 ds區
5
6
7
鑭系 f區
錒系
元素周期表的分區簡圖
包括元素 價電子排布 元素分類
s區
p區
d區
ds區
f區
ⅠA、ⅡA族
ⅢA～零族
ⅢB～Ⅷ族
ⅠB、ⅡB族
鑭系和錒系
ns2np1～6
(n－1)d1～8ns2
(n－1)d10ns1～2
(n－2）f0～14ns2
活潑金屬
大多為非金屬
過渡元素
過渡元素
過渡元素
s區和p區的共同特點是：最后1個電子都排布在 ;除零族外，最外層電子的總數等于該元素的 。除零族外，s區和p區的元素都是主族元素。
最外層
族序數
ns1～2
【思考】1、為什么副族元素又稱為過渡元素？
2、為什么在元素周期表中非金屬元素主要集中 在右上角三角區內（如圖）？
3、為什么處于非金屬三角區邊緣的元素常被稱為半金屬或準金屬？
1、副族元素處于金屬元素向非金屬元素過渡的區域。
2、元素的價電子結構和元素周期表中元素性質遞變規律決定了非金屬集中在右上角三角區。
3、處于非金屬三角區邊緣的元素既能表現出一定的非金屬性，又能表現出一定的金屬性。
學以致用 提升關鍵能力 校本P14
1. 關于元素周期表的分區，下列說法正確的是( )
A.元素周期表的 區包括所有的第Ⅰ 族和第Ⅱ 族元素
B.元素周期表的 區包括所有的過渡元素
C.過渡元素包括p 區、 區、 區、 區的元素
D. 區元素不都是副族元素
A
校本P14
2.已知某元素 價離子的電子排布式為 ,該元素在元
素周期表中的位置和所屬分區是( )
A.第三周期第 族; 區 B.第三周期第Ⅲ 族; 區
C.第四周期第 族; 區 D.第五周期第Ⅲ 族; 區
C
校本P15
3.已知某元素 價離子的核外電子排布式為 ，該元
素在元素周期表中的位置及所屬分區是( )
A.第四周期第 族， 區 B.第六周期第Ⅴ 族， 區
C.第四周期第Ⅰ 族， 區 D.第四周期第Ⅴ 族， 區
C
1、對角線規則是從相關元素及其化合物的許多性質中總結出來的
經驗規則,不是定理。
對角線規則
在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質是相似的，這種相似性被稱為對角線規則
2、相似性
2、相似性：
①Li、Mg在空氣中燃燒的產物分別是Li2O和MgO
Li、Mg與氮氣反應生成Li3N、Mg3N2
②B、Si的含氧酸都是弱酸等
③Be、Al兩元素具有兩性
校本P15
3.(2023·遼寧東北育才學校高二月考)鋰和鎂在元素周期表中有特殊“對角線”
關系，它們的性質相似。下列有關鋰及其化合物的敘述正確的是( )
A. 難溶于水
B. 與 反應的產物是
C. 易溶于水
D. 與 受熱都很難分解
B
校本P15
5.仔細觀察下圖，回答下列問題：
（1）B的原子結構示意圖為_ ______，B元素位于元素周期
表的第 ____ 周期第_____族。
二
ⅢA
（2）鈹的最高價氧化物對應的水化物是______（填“酸性”“堿性”或“兩性”）
化合物，證明這一結論的有關離子方程式是__________________________
____________________________ ________。
兩性
、
（3）根據 在空氣中的燃燒情況， 在空氣中燃燒生成的產物為______
______ _（用化學式表示）。
、
【知識回顧】
隨核電荷數的遞增，元素的性質周期性的變化。
元素
的性質
元素的金屬性和非金屬性
原子半徑
元素化合價
……
【思考】元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？應如何理解這種趨勢？
二、元素周期律
（一）原子半徑
（1）影響因素:
原子半徑大小
取決于
電子的能層數
核電荷數
電子能層數：電子的能層越多，電子之間排斥作用越大，原子半徑增大。
核電荷數：核電荷數越大，核對電子吸引作用也就越大，原子半徑減小。
二、元素周期律
（一）原子半徑
（2）一般規律：
①電子能層數不同時，電子層數越多，原子半徑越大；
②電子能層數相同時，核電荷數越大，原子半徑越小；
③電子層結構相同的微粒，核電荷數越大，半徑越小。
原子
半徑大
小規律
離子
半徑大
小規律
“Ne型”
“Ar型”
“序大—徑小”
同種元素的原子/離子
r(Si) r(O)
r(S2-) r(Na+)
r(Se2-) r(Cl-)
原子半徑依次減小
原子半徑依次增大
離子半徑依次增大
r（陰離子）>r（陽離子）
r（陰離子）>r（原子）>r（陽離子）
（3）粒子半徑比較的一般思路
“一層”：先看能層數，能層數越多，一般微粒半徑越大。
“二核”：若能層數相同，則看核電荷數，核電荷數越大，微粒半徑越小。
“三電子”：若能層數、核電荷數均相同，則看核外電子數，電子數多的半徑大。
【問題探究】校本P16
1.你能比較出下列原子的半徑大小嗎？
（1）C、 、 、 （2） 、C、 （3） 、 、 、
（1）
（2）
（3）
2.你能比較出下列離子的半徑大小嗎？
（1） 、 、 、 （2） 、 、
（1）
（2）
3.若短周期元素的離子 、 、 、 具有相同的能層結構。
那么這四種元素的原子序數從大到小的順序是什么？這四種離子的半徑從
大到小的順序是什么？
； 。
學以致用 提升關鍵能力 校本P17
1.下列微粒半徑依次增大的是( )
A.同一主族元素隨著原子序數遞增的原子
B.同一周期的主族元素隨著原子序數遞增的原子
C. 、 、 、
D. 、 、 、
A
校本P17
2.下列原子半徑最大的是( )
A.
B.
C.
D.
D
校本P17
3.下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是( )
A. B. C. D.
B
（二）電離能
（1）概念：氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的能量叫做第一電離能。用符號Ｉ1表示，單位：kJ/mol。
從一價氣態基態正離子中再失去一個電子所需要的能量叫做第二電離能（Ｉ2），依次類推。
(2)意義：可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。
（第二電離能）
（第三電離能）
（第一電離能）
（二）電離能
(2)意義：可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。
第一電離能數值越小，原子越容易失去一個電子；
第一電離能數值越大，原子越難失去一個電子。
原子序數
第一電離能（kJ·mol-1）
①同周期：每個周期的第一種元素(氫或堿金屬)的第一電離能最小，最后一種元素(稀有氣體)的第一電離能最大；
a、同周期：從左到右，總體呈現增大趨勢(有個別反常)。
（3）第一電離能周期性變化規律
第一電離能（kJ·mol-1）
原子序數
2s22p1
3s23p1
3s23p4
2s22p3
3s23p3
2s22p4
3s2
2s2
①同周期：
b、ⅡA元素＞ ⅢA的元素；ⅤA元素＞ ⅥA元素
第一電離能（kJ·mol-1）
原子序數
②同主族：自上而下第一電離能逐漸減小 ,表明自上而下原子越來越易失去電子。
(1)堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯系？
(2)下表的數據從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能。
為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數據跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯系？
【思考與討論】教材P24
堿金屬電離能越小，能量越高，越活潑，越易失去電子。
①同一元素的逐級電離能是逐漸增大的：半徑變小，核電荷數未變而電子數變少，核對外層電子的吸引作用增強
②化合價數 ＝ 電離能突變前電離能組數
(2)為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數據跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯系？
（4）電離能的應用
①判斷元素的金屬性、非金屬性強弱
②確定元素原子核外電子的排布。
③確定元素在化合物中的化合價。
學以致用 提升關鍵能力 校本P18
1.下列各項中元素的第一電離能依次減小的是( )
A. 、 、 、
B. 、 、 、
C. 、 、 、
D. 、 、 、
A
校本P18
2.下圖中，能正確表示與 同周期部分主族元素的第三電離能 與原子
序數關系的是( )
A.&1& B.& C.&3 D.&4&
D
校本P20
4. 某元素 的逐級電離能如下圖所示，下列說法不正確的是( )
A. 元素原子核外最外層電子數為3
B. 為金屬元素
C. 為第五周期元素
D. 單質與氯氣反應時最可能生成的陽離子為
C
（三）電負性
（1）相關概念
①化學鍵：
元素相互化合，相鄰的原子之間產生的強烈的化學作用力
②鍵合電子：
原子中用于形成化學鍵的電子稱為鍵合電子
③電負性：
用來描述不同元素的原子對鍵合電子的吸引力的大小。
電負性越大，對鍵合電子的吸引力越大。
鮑林L.Pauling
選定氟的電負性為4.0和鋰的電負性為1.0作為相對標準，得出各元素的電負性。
電負性是相對值，沒單位。
①同周期：主族元素的電負性從左到右逐漸增大，表明其吸引電子的能力逐漸增強。
(2)電負性變化規律
②同主族：元素的電負性從上到下呈現減小趨勢，表明其吸引電子的能力逐漸減弱。
元素的電負性變化趨勢
[繪制變化圖]請利用圖1－23的數據制作第三周期元素、第ⅠA族和ⅦA族元素的電負性變化圖，并找出其變化趨勢。
[比較與分析]根據圖1－22，找出上述相關元素的第一電離能的變化趨勢，與電負性的變化趨勢有什么不同？并分析其原因。
【探究】教材P26
（3）電負性的應用
為金屬元素
為“類金屬”——位于非金屬三角區邊界
為非金屬元素
①判斷元素的金屬性和非金屬性強弱
電負性＜1.8
電負性≈1.8
電負性＞1.8
★金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；
非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑。
②利用電負性可以判斷化合物中元素化合價的正負；
③估計化學鍵的類型
電負性差越大，離子性越強，
電負性數值小的元素在化合物中吸引鍵合電子的能力弱，元素化合價為正值；電負性數值大的元素在化合物中吸引鍵合電子的能力強，元素的化合價為負值。
【自我診斷】校本P19
（1）元素電負性的大小反映了元素原子對鍵合電子吸引力的大小( )
√
（2）主族元素的電負性越大，元素原子的第一電離能一定越大( )
×
（3）在元素周期表中，元素電負性從左到右呈現遞增的趨勢( )
√
（4）形成化合物時，電負性越小的元素越容易顯示正價( )
√
（5）同一周期電負性最大的元素為堿金屬元素( )
×
學以致用 提升關鍵能力 校本P19
1.下列對電負性的理解不正確的是( )
A.電負性是人為規定的一個相對數值，不是絕對標準
B.電負性大于1.8的不一定為非金屬元素
C.一般來說，元素的電負性越小，元素的金屬性越強
D.元素的電負性是元素固有的性質，與原子結構無關
D
校本P19
2.已知下列元素的電負性數據，下列判斷不正確的是( )
元素 B C
電負性 1.0 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.2 3.0 1.8
A. 元素電負性的最小范圍為
B. 既具有金屬性，又具有非金屬性
C. 和 可形成共價鍵
D. 和 形成的化合物中 顯正價
A
校本P20
3.一般認為，如果兩個成鍵元素的電負性差值大于 ，它們通常形成離
子鍵；如果兩個成鍵元素的電負性差值小于 ，它們通常形成共價鍵。
查閱下列元素的電負性數值，判斷下列化合物是共價化合物還是離子化合
物：
（1）屬于共價化合物的是__________（填序號，下同）。
②③⑤⑥
（2）屬于離子化合物的是______。
元素 B C
電負性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0
元素
電負性 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8
①④

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