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第二節　原子結構與元素的性質
第1課時　原子結構與元素周期表
第一章　原子結構與性質
利用STM觀察原子
[學習目標]
1.通過辨識原子結構及價層電子排布與元素在周期表中的位置之間的
關系，形成“結構決定性質”的觀念(重、難點)。
2.了解周期表的分區及元素周期表的規律，培養學生的模型認知能力
(重點)。
科學史話
一、元素周期系和元素周期表
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
(1)元素周期律
元素的性質隨元素原子的核電荷數遞增發生周期性遞變規律
(2)元素周期系
元素原子按核電荷數遞增排列的序列
(3)元素周期表
呈現元素周期系的表格
核電荷數遞增
堿金屬
稀有氣體
門捷列夫
莫塞萊
原子序數
核電荷數
(4)元素周期系與元素周期表的關系
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
一、元素周期系和元素周期表
2.構造原理和元素周期表
(1)元素形成元素周期系的根本原因：
元素的原子核外電子排布發生周期性的重復。
(2)根據構造原理得出的核外電子排布，可以解釋元素周期系的基本結構。
例：第一周期1s1→1s2；其余各周期ns → np，
遞增的核電荷數(或電子數)=每個周期里的元素數。
1s 2s→2p 3s→3p 4s→3d→4p 5s→4d→5p 6s→4f→5d→6p 7s→5f→6d→7p
周期 一 二 三 四 五 六 七
元素數 2 8 8 18 18 32 32
周期 ⅠA 0族
一 1s1 1s2
二 [He]2s1 [He]2s22p6
三 [Ne]3s1 [Ne]3s23p6
四 [Ar]4s1 [Ar]3d104s24p6
五 [Kr]5s1 [Kr]4d105s25p6
… … …
一、元素周期系和元素周期表
(3)元素周期表中，同族元素價層電子數相同(鑭系、錒系、稀有氣體元素除外)
(4)族序數和價層電子數的關系
主族元素：價層電子數＝最外層電子數；
副族(過渡元素)：價層電子還包括部分內層電子。
2.構造原理和元素周期表
一、元素周期系和元素周期表
思考交流
1.過渡元素價層電子數跟他們的族序數關系是？寫出他們的價層電子排布通式。
第ⅢB～第ⅦB族元素的價層電子數等于他們的族序數(除鑭系、錒系外)；
第Ⅷ族有3列元素，其族序數等于該族的第1列元素的價層電子數；
第ⅠB族、第ⅡB族元素的價層電子數
等于族序數加10。
一、元素周期系和元素周期表
過渡元素的價層電子排布通式為(n－1)d1～10ns1～2(鑭系和錒系除外)。
思考交流
2.正誤判斷
(1)價層電子一定是最外層電子
(2)元素的價層電子數一定等于其所在族的族序數
(3)同一族元素的價層電子數一定相同
(4)原子的價層電子排布為(n－1)d6～8ns2的元素一定是過渡元素
√
×
×
×
一、元素周期系和元素周期表
3.若某原子的價層電子排布為4d15s2，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ⅢB族
B.該元素原子價層電子數為2
C.該元素為非金屬元素
D.該元素原子N能層共有8個電子
√
4.已知某元素＋2價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p6，該元素在周期表中屬于
A.第ⅤB族 B.第ⅡB族 C.第Ⅷ族 D.第ⅡA族
√
一、元素周期系和元素周期表
(1)價層電子排布和元素周期表的關系
①原子的電子層數＝能級中最高能層序數＝周期序數。
②主族元素原子的價層電子數＝該元素在周期表中的主族序數，
0族元素(除He外)原子的價層電子數為8。
族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
價層電 子排布 ns1 ns2 ns2 np1 ns2 np2 ns2 np3 ns2 np4 ns2 np5 ns2np6
(除He
為1s2外)
歸納總結
一、元素周期系和元素周期表
(1)價層電子排布和元素周期表的關系
③過渡元素(除鑭系、錒系外，以第四周期為例)。
一、元素周期系和元素周期表
歸納總結
(2) 價層電子排布與元素的最高正價
①主族元素：最高正價＝主族序數(O、F除外)。
②第ⅢB～ⅦB族：最高正價＝族序數。
③第Ⅷ族：可失去最外層的s軌道上的電子和次外層的部分(n－1)d軌道上
的電子，所以最高正價低于族序數(8)，只有Ru和Os可表現正八價。
④第ⅠB族：可失去ns1電子和部分(n－1)d電子，所以其族序數＜最高正價；
第ⅡB族：只失去ns2電子，第ⅡB族的族序數＝最高正價。
一、元素周期系和元素周期表
歸納總結
二、元素周期表的分區
1.根據元素的金屬性和非金屬性分區
非金屬元素 22 種
2.原子結構與元素周期表的分區
按照電子排布分成5個區，除ds區外，各區名稱為最后填入電子的能級符號。
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
二、元素周期表的分區
2.原子結構與元素周期表的分區
①s區：第ⅠA、ⅡA族元素，價層電子排布ns1～2，最后一個電子填在ns能級上，
(除H外)均屬于活潑金屬元素。
②p區：第ⅢA～ⅦA族以及0族元素，價層電子排布ns2np1～6(除He)外，最后
一個電子填在np能級上，為非金屬元素、稀有氣體元素和少數金屬元素。
③d區：第ⅢB～Ⅷ族元素(除鑭系、錒系外)，價層電子排布 (n－1)d1～9ns1～2
(鈀除外)，最后一個電子填在(n－1)d能級上，為過渡金屬元素。
二、元素周期表的分區
2.原子結構與元素周期表的分區
④ds區：第ⅠB、ⅡB族元素，價層電子排布 (n－1)d10ns1～2，可理解為先填滿
(n－1)d能級而后再填充ns能級，為過渡金屬元素。
⑤f區：包括鑭系和錒系元素，價層電子排布為(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2。
3.元素的對角線規則
(1) 周期表中，某些主族元素與其右下方的主族元素(如圖)的有些性質是相似的。
二、元素周期表的分區
3.元素的對角線規則
(2)處于“對角線”位置的元素，他們的性質具有相似性。
(3)實例分析：鋰和鎂的相似性
a.沸點較為接近：
元素 Li Na Be Mg
沸點/℃ 1 347 882.9 2 467 1 100
b.在氧氣中燃燒時只生成對應的氧化物，且其氧化物與水反應都十分緩慢。
c. 都能直接與氮氣反應生成相應的氮化物Li3N和Mg3N2。
d.氫氧化物在加熱時均可分解為Li2O、H2O和MgO、H2O。
e.在堿金屬的氟化物、碳酸鹽和磷酸鹽中，只有鋰鹽是難溶于水的，相應的鎂鹽也難溶于水。
二、元素周期表的分區
思考交流
1.正誤判斷
(1)除短周期外，其他周期均有18種元素
(2)堿金屬元素是指第ⅠA族的所有元素
(3)在元素周期表中，所有非金屬元素都位于p區
(4)價層電子數與最高化合價相等的元素一定是主族元素
(5)次外層全充滿而最外層有不成對電子的元素一定是主族元素
(6)元素周期表5個區中都有金屬元素
√
×
×
×
×
×
二、元素周期表的分區
思考交流
2.下列說法正確的是
A.所有金屬元素都分布在d區和ds區
B.最外層電子數為2的元素都分布在s區
C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10個縱列的元素都是金屬元素
D.基態原子的p能級上半充滿的元素不一定位于p區
√
二、元素周期表的分區
思考交流
3.根據對角線規則回答下列問題：
(1)鈹和鋁的相似性
①鈹與鋁都可與酸、堿反應放出______，并且鈹在濃硝酸中也發生______。
②二者的氧化物和氫氧化物都既能溶于強酸又能溶于強堿溶液，如
Al(OH)3＋3HCl===______________，Al(OH)3＋NaOH===_______________；
Be(OH)2＋2HCl===______________，Be(OH)2＋2NaOH===________________。
③二者的氧化物Al2O3和BeO的熔點和硬度都很高。
④BeCl2和AlCl3都是共價化合物，易______。
氫氣
鈍化
AlCl3＋3H2O
NaAlO2＋2H2O
BeCl2＋2H2O
Na2BeO2＋2H2O
升華
二、元素周期表的分區
思考交流
二、元素周期表的分區
(2)硼和硅的相似性
①自然界中B與Si均以化合物的形式存在。
②B與Si的單質都易與強堿反應，且不與稀酸反應：
2B＋2KOH＋2H2O===_____________，Si＋2KOH＋H2O===________________。
③硼烷和硅烷的穩定性都比較差，且都易_______。
④硼和硅的鹵化物的熔、沸點比較低，易揮發，易水解。
2KBO2＋3H2↑
K2SiO3＋2H2↑
水解
自我測試
1.原子序數為83的元素位于：①第五周期?、诘诹芷凇、鄣冖鬉族　
④第ⅤA族　⑤第ⅡB族，其中正確的組合是
A.①④ B.②③ C.②④ D.①⑤
√
2.下列關于原子核外電子排布與元素在周期表中位置關系的表述正確的是
A.基態原子的N層上只有一個電子的元素，一定是第ⅠA族元素
B.原子的價層電子排布為(n－1)d6～8ns2的元素一定是d區元素
C.有三個未成對電子的原子一定屬于主族元素
D.基態原子的價層電子排布為(n－1)dxnsy的元素的族序數一定為x＋y
√
自我測試
3.元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示。已知Y元素原子的價層電子排布式為nsn－1npn＋1，則下列說法不正確的是
A.Y元素原子的價層電子排布式為4s24p4
B.Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族
C.X元素所在周期中所含非金屬元素種數最多
D.Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3
√
自我測試
4.指出下列元素是主族元素還是副族元素，在元素周期表中的什么位置？
(1)核外電子排布式為1s22s22p63s2的元素，是____(填“主”或“副”，下同)族元素，位于元素周期表中第____周期第_____族，屬于___區元素。
主
三
ⅡA
s
(2)核外電子排布式為[Kr]4d105s25p2的元素，是____族元素，位于元素周期表中第____周期第_____族，屬于____區元素。
主
五
ⅣA
p
(3)核外電子排布式為[Ar]3d14s2的元素，是____族元素，位于元素周期表中第____周期第_____族，屬于____區元素。
副
四
ⅢB
d
(4)核外電子排布式為[Ar]3d104s1的元素，是_____族元素，位于元素周期表中第____周期第_____族，屬于____區元素。
副
四
ⅠB
ds
自我測試
5.在研究原子核外電子排布與元素周期表的關系時，人們發現價層電子排布相似的元素集中在一起。據此，人們將元素周期表分為5個區，如圖所示。
請回答下列問題：
(1)在s區中，族序數最大、原子序數最小的元素，
其原子的價層電子的電子云輪廓圖為____形。
球
(2)在d區中，族序數最大、原子序數最小的元素，其常見離子的電子排布式為___________________________________________，其中較穩定的是_____。
Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6、
Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5
Fe3
自我測試
(3)在ds區中，族序數最大、原子序數最小的元素，其原子的價層電子排布式為________。
3d104s2
(4)在p區中，第二周期第ⅤA族元素原子的價層電子的軌道表示式為_____________________。
(5)當今常用于核能開發的元素是鈾和钚，它們在____區。
f
根據原子結構特征判斷元素在元素周期表中的位置
方法規律
電子排布式
價層電子排布式
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