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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
［核心素養發展目標］　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。2.認識周期表中各區及元素周期表的規律，培養學生的模型認知能力。
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
元素的性質隨原子序數遞增而呈周期性的變化，這個規律稱作元素周期律。
(2)元素周期系
元素按原子序數(即核電荷數)遞增排列的序列稱為元素周期系。
(3)元素周期表——呈現元素周期系的表格。
(4)元素周期系與元素周期表的關系
2.構造原理和元素周期表
(1)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。例如：第一周期從1s1開始，以1s2結束；其余各周期總是從ns能級開始，以np能級結束，其間遞增的核電荷數(或電子數)就等于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
(2)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)，這是同族元素性質相似的結構基礎。
(3)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)的價層電子還包括部分內層電子。
1.過渡元素價層電子數跟它們的族序數有什么關系？寫出它們的價層電子排布通式。
提示　第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的價層電子數等于它們的族序數(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族的價層電子數等于族序數加10。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)。
2.預言119號元素基態原子最外層電子排布，第八周期有多少種元素。
提示　119號元素基態原子最外層電子排布為8s1；第八周期應有50種元素。
1.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)基態原子的N能層上只有一個電子的元素，一定是第ⅠA族元素 (　　)
(5)原子的價層電子排布為(n-1)d6~8ns2的元素一定是過渡元素 (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2.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
答案　A
解析　該原子的價層電子排布為4d15s2，該元素基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，該元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以該元素原子價層電子數為3，故A正確、B錯誤；該元素是金屬元素，故C錯誤；N能層的電子排布為4s24p64d1，共有9個電子，故D錯誤。
3.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
答案　D
解析　由題意推知，該元素的價層電子排布為4s2，故該元素位于第四周期第ⅡA族。
(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)
③過渡元素(除鑭系、錒系外，以第四周期為例)。
周期表中列數 族序數 價層電子排布
3 ⅢB (n-1)d1ns2
4 ⅣB (n-1)d2ns2
5 ⅤB (n-1)d3ns2
6 ⅥB (n-1)d5ns1
7 ⅦB (n-1)d5ns2
8~10 Ⅷ (n-1)d6~8ns2
11 ⅠB (n-1)d10ns1
12 ⅡB (n-1)d10ns2
(2)價層電子排布與元素的最高正價
①當主族元素失去全部價層電子后，表現出該元素的最高化合價，最高正價=主族序數(O、F除外)。
②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d軌道上的全部電子，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，所以第ⅠB族的族序數<最高正價，第ⅡB族只失去ns2電子，第ⅡB族的族序數=最高正價。
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
2.原子結構與元素周期表的分區
按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個區。除ds區外，一般來說，各區的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號。
(1)s區：包括第ⅠA、ⅡA族元素，價層電子排布為ns1~2，最后一個電子填在ns能級上，除氫元素外均屬于活潑金屬元素。
(2)p區：包括第ⅢA~ⅦA族以及0族元素，價層電子排布為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。
(3)d區：包括第ⅢB~Ⅷ族元素(除鑭系、錒系外)，價層電子排布為(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。
(4)ds區：包括第ⅠB、ⅡB族元素，價層電子排布為(n-1)d10ns1~2，可理解為先填滿了(n-1)d能級而后再填充ns能級，為過渡金屬元素。
(5)f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)在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素(如圖)的有些性質是相似的，這種相似性被稱為對角線規則。
(2)實例分析：
鋰和鎂的相似性
①鋰和鎂在氧氣中燃燒時只生成對應的氧化物，并且Li2O和MgO與水反應都十分緩慢。
4Li+O22Li2O、2Mg+O22MgO。
②鋰和鎂都能直接與氮氣反應生成相應的氮化物Li3N和Mg3N2。
③鋰和鎂的氫氧化物在加熱時，可分解為Li2O、H2O和MgO、H2O。
④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。
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　　　　。
(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。
答案　(1)①氫氣　鈍化　②AlCl3+3H2O
Na［Al(OH)4］　BeCl2+2H2O　Na2［Be(OH)4］　④升華　(2)②2KBO2+3H2↑　K2SiO3+2H2↑
③水解
1.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~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
答案　C
解析　s區除H外均為金屬元素，A項錯誤；He、Zn等雖然最外層電子數為2，但卻不是s區元素，B項錯誤；元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族為過渡元素，全部為金屬元素，C項正確。
2.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　　　　族元素，位于元素周期表中第　　　　周期第　　　　族，屬于　　　　區元素。
(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。
(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。
(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。
答案　(1)主　三　ⅡA　s　(2)主　五　ⅣA　p　(3)副　四　ⅢB　d　(4)副　四　ⅠB　ds
解析　(1)最后一個電子填充在s軌道，屬于s區，為主族元素。族序數=ns的電子數，即族序數為2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一個電子填充在p軌道，屬于p區，為主族元素。族序數=(ns+np)的電子數，即族序數為2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一個電子填充在d軌道，且小于10，屬于d區，為副族元素。族序數=［(n-1)d+ns］的電子數，即族序數為1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n-1)d軌道電子數等于10，屬于ds區，為副族元素。族序數=ns的電子數，即族序數為1，位于第四周期第ⅠB族。
3.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。
(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　　　　。
(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　　　　。
(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。
答案　(1)球　(2)Fe2+：1s22s22p63s23p63d6、Fe3+：1s22s22p63s23p63d5　Fe3+　(3)3d104s2
(4) (5)f
解析　(1)s區為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其基態原子的電子排布式為1s22s2，價層電子的電子云輪廓圖為球形。
(2)d區為第ⅢB~ⅦB族(不包括鑭系、錒系)、第Ⅷ族，族序數最大且原子序數最小的元素為Fe，其常見離子為Fe2+、Fe3+，電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3+的3d能級為半充滿狀態，其穩定性大于Fe2+。
(3)符合條件的元素為Zn，其基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價層電子排布式為3d104s2。
(4)符合題意的元素為N，其價層電子的軌道表示式為。
(5)鈾和钚均為錒系元素，位于f區。
根據原子結構特征判斷元素在元素周期表中的位置
電子排布式價層電子排布式
課時對點練　［分值：100分］
(選擇題1~13題，每小題6分，共78分)
題組一　元素周期表的應用
1.價層電子排布為5s25p1的元素，在元素周期表中的位置是 (　　)
A.第四周期第ⅤA族 B.第五周期第ⅢA族
C.第五周期第ⅠA族 D.第四周期第ⅢA族
答案　B
解析　由價層電子排布知，該元素是主族元素。因為最高能層的序數=周期數，價層電子數=主族序數，所以該元素位于第五周期第ⅢA族。
2.元素周期表中鉍元素的數據如圖，下列說法正確的是 (　　)
A.基態鉍原子6p能級有一個未成對電子
B.鉍位于周期表第六周期第ⅤA族
C.鉍原子最外層有5個能量相同的電子
D.鉍位于周期表p區，其最高價氧化物為Bi2O3
答案　B
解析　基態鉍原子6p能級有3個未成對電子，A錯誤；根據鉍原子的價層電子排布6s26p3可知，其位于周期表中第六周期第ⅤA族，B正確；鉍原子最外層電子排布為6s26p3，6s能級2個電子與6p能級3個電子能量不同，C錯誤；根據價層電子排布可知，鉍元素位于p區，最高價為+5價，故最高價氧化物為Bi2O5，D錯誤。
3.(2023·長春高二月考)某基態元素原子的最外層電子排布為ns1 。下列關于該元素的說法正確的是 (　　)
A.價層電子數一定為1
B.一定位于第ⅠA族或第ⅠB族
C.元素的最高正化合價一定為+1價
D.元素周期表前36號元素中共有6種
答案　D
解析　基態時，某元素原子的最外層電子排布為ns1，該元素可能是第ⅠA族的元素，也可能是Cr、Cu等副族元素。當n=4時，該元素可能是Cr，位于第ⅥB族，故B錯誤；當n=4時，該元素可能是Cu，最高正化合價為+2價，故C錯誤；元素周期表前36號元素中符合條件的有H、Li、Na、K、Cr、Cu，共6種，故D正確。
4.港珠澳大橋采用高強度拉力鋼索。鋼索表面的合金保護層含有鋅、鋁和少量釩，下列說法錯誤的是 (　　)
A.鋅位于元素周期表的d區
B.基態Al原子的電子占據最高能級的電子云輪廓圖為啞鈴形
C.釩位于元素周期表中第四周期第ⅤB族
D.釩的價層電子排布為3d34s2
答案　A
解析　鋅的原子序數為30，在周期表中位于第四周期第ⅡB族，在ds區，故A錯誤；基態Al原子核外電子占據的最高能級為3p能級，電子云輪廓圖為啞鈴形，故B正確；釩的原子序數為23，在周期表中位于第四周期第ⅤB族，其基態原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2，則釩的價層電子排布為3d34s2，故C、D正確。
5.已知基態R2+的核外電子排布式為［Ar］3d7，則有關R元素的說法錯誤的是 (　　)
A.質子數為27
B.在周期表中位于第ⅡB族
C.在周期表中處于d區
D.屬于過渡金屬元素
答案　B
解析　基態R2+的核外電子排布式為［Ar］3d7，則基態原子R的核外電子排布式為［Ar］3d74s2，R為Co元素，則質子數為27，A正確；Co元素位于第四周期第Ⅷ族，處于d區，屬于過渡金屬元素，B錯誤，C、D正確。
題組二　元素周期表的分區
6.(2024·寧夏高二月考)下面元素周期表中全部是金屬元素的區域為 (　　)
A.只有s區 B.只有d區
C.s區、d區和ds區 D.d區和ds區
答案　D
解析　s區的氫為非金屬元素，d區和ds區全部為金屬元素，p區包含大多數非金屬元素。
7.前四周期元素中，基態原子的4s能級中只有1個電子且位于d區的元素共有 (　　)
A.0種 B.1種 C.2種 D.3種
答案　B
解析　基態原子的4s能級中只有1個電子，則該元素最外層僅有的一個電子位于4s能級，即4s1，該原子4s能級未填充滿，一是按照能級順序正常填充的結果：1s22s22p63s23p64s1，為19K元素，位于s區；二是按照洪特規則的特例填充的結果：1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，為24Cr和29Cu，29Cu位于ds區，位于d區的元素只有1種。
8.金屬鈦(22Ti)因具有密度小、強度大、無磁性等優良的機械性能，被廣泛地應用于軍事、醫學等領域。已知鈦有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列關于金屬鈦的敘述不正確的是 (　　)
A.上述鈦原子中，中子數不可能為22
B.鈦元素在元素周期表中處于第四周期
C.鈦的不同同位素在元素周期表中處于不同的位置
D.鈦元素是d區的過渡元素
答案　C
解析　題給三種同位素原子中，中子數最小為26，故A項正確；Ti位于第四周期第ⅣB族，屬于d區的過渡元素，故B、D項正確；同種元素的不同同位素在元素周期表中的位置相同，故C項錯誤。
9.元素周期表中共有18縱列，第1列為堿金屬元素(氫元素除外)，第18列為稀有氣體元素，則下列說法正確的是 (　　)
A.第9列元素中沒有非金屬元素
B.第15列元素原子的最外層電子排布是ns2np5
C.最外層電子排布為ns2的元素一定在第2列
D.第11、12列為d區元素
答案　A
解析　A項，第9列屬于第Ⅷ族，全部為金屬元素；B項，第15列為第ⅤA族，其元素原子的最外層電子排布為ns2np3；C項，He的最外層電子排布為1s2，在第18列；D項，第11、12列為ds區元素。
10.下列關于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的價層電子排布特點的有關敘述正確的是 (　　)
A.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，屬于ds區元素
B.O的基態原子中，2p能級為半充滿，屬于p區元素
C.最外層電子排布式為4s1，該元素一定位于第ⅠA族
D.最外層電子排布式為ns2np1，該元素可能位于第ⅢA族或第ⅢB族
答案　A
解析　氧元素的2p能級有4個電子，不是半充滿，故B錯誤；最外層電子排布式為4s1的元素不一定位于第ⅠA族，如銅原子的最外層電子排布式為4s1，但銅元素位于第ⅠB族，故C錯誤；最外層電子排布式為ns2np1的元素位于第ⅢA族，故D錯誤。
11.(2023·武漢高二檢測)某化學學習小組在學習元素周期系和周期的劃分時提出以下觀點：
①元素周期系的形成是由原子的結構決定的；
②元素周期系中第ⅠA族元素統稱為堿金屬元素；
③每一周期元素原子價層電子排布均是從ns1開始至ns2np6結束；
④元素周期系的每一周期元素的種類均相等；
⑤基態原子核外電子排布式為1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的兩元素位于同一周期；
⑥周期序數越大，該周期所含金屬元素一般越多。
你認為正確的是 (　　)
A.①⑥ B.①②③⑤⑥
C.①④⑥ D.②③⑤
答案　A
解析　第ⅠA族元素除H元素外統稱為堿金屬元素，②錯；第一周期元素原子價層電子排布從1s1開始至1s2結束，③錯；不同周期元素的種類不一定相等，④錯；⑤中的兩元素位于同一主族，⑤錯。
12.已知某基態原子X)的某能層的電子排布為ns2np6nd5，下列說法錯誤的是 (　　)
A.X必為d區元素
B.若n=3，則Z為24或25
C.若n=4，則X必為第五周期的過渡元素
D.若X 是第四周期元素，則具有ns2np6nd5排布的原子僅有2種
答案　D
解析　按照核外電子排布，可把元素周期表劃分為5個區，除ds區外，各區的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號，根據X的電子排布式可知，X必為d區元素，故A正確；若n=3，基態X原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d54s2，則Z為24或25，故B正確；若n=4，該原子有5個電子層，處于第五周期，故C正確；若X是第四周期元素，則具有ns2np6nd5排布的元素有Cr、Mn，但可能存在同位素，因此原子不止2種，故D錯誤。
13.(2023·天津南開高二期末)元素X、Y、Z在元素周期表中的相對位置如圖所示。已知Y原子的價層電子排布為nsn-1npn+1，則下列說法不正確的是 (　　)
A.基態Y原子的價層電子排布為4s24p4
B.Y在元素周期表的第三周期第ⅥA族 　
X
Y
Z
C.X所在周期中所含非金屬元素種數最多
D.基態Z原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案　A
解析　Y原子的價層電子排布為nsn-1npn+1，其中n-1=2，所以n=3，則Y是S，根據元素X、Y、Z在元素周期表中的相對位置可判斷X是F，Z是As，據此解答。基態S原子的價層電子排布為3s23p4，A錯誤；S在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族，B正確；F位于第二周期，該周期所含非金屬元素種數最多，C正確；As的原子序數是33，基態As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，D正確。
14.(10分)有A、B、C、D、E五種元素。其中A為第四周期主族元素，與D可形成原子個數比為1∶1和2∶1的化合物；B為第四周期過渡金屬元素，最高化合價為+7價；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價；D原子的價層電子排布為nsnnpn+2，E元素的基態原子核外有7個原子軌道填充了電子。
(1)寫出下面元素的元素符號：
A　　　、B　　　、C　　　、D　　　。
(2)寫出基態D2-的電子排布式：　　　　。
基態E原子的電子排布式：　　　　。
(3)B位于第　　　　　族，C位于第　　　　　族。
答案　(1)K　Mn　Br　O　(2)1s22s22p6　1s22s22p63s23p1　(3)ⅦB　ⅦA
解析　由B為第四周期過渡金屬元素，最高化合價為+7價可推出B是錳元素；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價，則C是溴元素；D原子的價層電子排布為nsnnpn+2，則D是氧元素；A與D可形成原子個數比為1∶1和2∶1的化合物，且為第四周期主族元素，則A是鉀元素。E元素的基態原子核外有7個原子軌道填充了電子，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，該元素應為Al。
15.(12分)現有五種前四周期元素，結構信息如表所示，回答下列問題。
元素 結構信息
A 基態原子有6個原子軌道填充滿電子，有3個未成對電子
B M層電子數比L層電子數少兩個
C 基態原子核外有17個不同運動狀態的電子
D 基態原子的價層電子排布為3dx4s2，在常見化合物中其最高正價為+7
E 基態原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有1個未成對電子
(1)A、B、C三種元素最高價氧化物對應的水化物酸性由強到弱的順序為　　　　　　　(用最高價氧化物對應的水化物的化學式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置為　　　　　　　，其基態原子的簡化核外電子排布式為　　　　。
(3)寫出基態B原子價層電子的軌道表示式：　　　　　　　。
(4)E位于元素周期表的　　　　　　　區，基態原子填有電子的軌道數為　　　　　　　。
答案　(1)HClO4>H2SO4>H3PO4
(2)第四周期第ⅦB族　［Ar］3d54s2
(3)
(4)ds　15
解析　分析可知，A為P，B為S，C為Cl；D的基態原子的價層電子排布為3d54s2，D為Mn；E的基態原子的價層電子排布為3d104s1，E為Cu，據此分析回答問題。
(1)由以上分析知，A為P，B為S，C為Cl。A、B、C三種元素最高價氧化物對應的水化物的酸性由強到弱的順序為HClO4>H2SO4>H3PO4。(2)D為錳元素，其在元素周期表中的位置為第四周期第ⅦB族，其基態原子的簡化核外電子排布式為［Ar］3d54s2。(4)E為銅元素，位于元素周期表的ds區，其基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，填有電子的軌道數為15。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
［核心素養發展目標］　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。2.認識周期表中各區及元素周期表的規律，培養學生的模型認知能力。
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　　　　遞增而呈周期性的變化，這個規律稱作元素周期律。
(2)元素周期系
元素按原子序數(即　　　　　　)遞增排列的序列稱為元素周期系。
(3)元素周期表——呈現___________________的表格。
(4)元素周期系與元素周期表的關系
2.構造原理和元素周期表
(1)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。例如：第一周期從　　　開始，以　　　結束；其余各周期總是從　　　能級開始，以　　　能級結束，其間遞增的核電荷數(或電子數)就等于每個周期里的　　　　。
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
(2)元素周期表中，同族元素價層電子數　　　(鑭系、錒系、稀有氣體元素除外)，這是同族元素性質相似的結構基礎。
(3)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)的價層電子還包括部分內層電子。
1.過渡元素價層電子數跟它們的族序數有什么關系？寫出它們的價層電子排布通式。
2.預言119號元素基態原子最外層電子排布，第八周期有多少種元素。
1.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)基態原子的N能層上只有一個電子的元素，一定是第ⅠA族元素 (　　)
(5)原子的價層電子排布為(n-1)d6~8ns2的元素一定是過渡元素 (　　)
2.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
3.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
(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)
③過渡元素(除鑭系、錒系外，以第四周期為例)。
周期表中列數 族序數 價層電子排布
3 ⅢB (n-1)d1ns2
4 ⅣB (n-1)d2ns2
5 ⅤB (n-1)d3ns2
6 ⅥB (n-1)d5ns1
7 ⅦB (n-1)d5ns2
8~10 Ⅷ (n-1)d6~8ns2
11 ⅠB (n-1)d10ns1
12 ⅡB (n-1)d10ns2
(2)價層電子排布與元素的最高正價
①當主族元素失去全部價層電子后，表現出該元素的最高化合價，最高正價=主族序數(O、F除外)。
②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d軌道上的全部電子，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，所以第ⅠB族的族序數<最高正價，第ⅡB族只失去ns2電子，第ⅡB族的族序數=最高正價。
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
2.原子結構與元素周期表的分區
按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個區。除ds區外，一般來說，各區的名稱來自按構造原理最后填入電子的　　　的符號。
(1)s區：包括第　　　　族元素，價層電子排布為　　　　，最后一個電子填在　　　能級上，除氫元素外均屬于活潑金屬元素。
(2)p區：包括第　　　　族以及　　族元素，價層電子排布為　　　　　　(除He)外，最后一個電子填在　　　能級上，為非金屬元素、稀有氣體元素和少數金屬元素。
(3)d區：包括第　　　　族元素(除鑭系、錒系外)，價層電子排布為　　　　　　　　(鈀除外)，最后一個電子填在 　
能級上，為過渡金屬元素。
(4)ds區：包括第　　　　族元素，價層電子排布為　　　　　　　　，可理解為先填滿了(n-1)d能級而后再填充　　　能級，為過渡金屬元素。
(5)f區：包括　　　　　　　　　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)在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素(如圖)的有些性質是相似的，這種相似性被稱為對角線規則。
(2)實例分析：
鋰和鎂的相似性
①鋰和鎂在氧氣中燃燒時只生成對應的氧化物，并且Li2O和MgO與水反應都十分緩慢。
4Li+O22Li2O、2Mg+O22MgO。
②鋰和鎂都能直接與氮氣反應生成相應的氮化物Li3N和Mg3N2。
③鋰和鎂的氫氧化物在加熱時，可分解為Li2O、H2O和MgO、H2O。
④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。
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____________________________________________________。
(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。
1.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~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
2.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　　　　族元素，位于元素周期表中第　　　　周期第　　　　　族，屬于　　　　區元素。
(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。
(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。
(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。
3.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。
(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　　　　。
(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____________。
(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。
根據原子結構特征判斷元素在元素周期表中的位置
電子排布式價層電子排布式
答案精析
一、
1.(1)原子序數　(2)核電荷數　(3)元素周期系
2.(1)1s1　1s2　ns　np　元素數　(2)相同
深度思考
1.第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的價層電子數等于它們的族序數(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族的價層電子數等于族序數加10。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)。
2.119號元素基態原子最外層電子排布為8s1；第八周期應有50種元素。
應用體驗
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2.A　［該原子的價層電子排布為4d15s2，該元素基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，該元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以該元素原子價層電子數為3，故A正確、B錯誤；該元素是金屬元素，故C錯誤；N能層的電子排布為4s24p64d1，共有9個電子，故D錯誤。］
3.D　［由題意推知，該元素的價層電子排布為4s2，故該元素位于第四周期第ⅡA族。］
二、
2.能級　(1)ⅠA、ⅡA　ns1~2　ns　(2)ⅢA~ⅦA　0
ns2np1~6　np　(3)ⅢB~Ⅷ　(n-1)d1~9ns1~2　(n-1)d　(4)ⅠB、ⅡB　(n-1)d10ns1~2　ns　(5)鑭系和錒系
深度思考
(1)①氫氣　鈍化　②AlCl3+3H2O
Na［Al(OH)4］　BeCl2+2H2O　Na2［Be(OH)4］
④升華　(2)②2KBO2+3H2↑　K2SiO3+2H2↑
③水解
應用體驗
1.C　［s區除H外均為金屬元素，A項錯誤；He、Zn等雖然最外層電子數為2，但卻不是s區元素，B項錯誤；元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族為過渡元素，全部為金屬元素，C項正確。］
2.(1)主　三　ⅡA　s　(2)主　五　ⅣA　p
(3)副　四　ⅢB　d　(4)副　四　ⅠB　ds
解析　(1)最后一個電子填充在s軌道，屬于s區，為主族元素。族序數=ns的電子數，即族序數為2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一個電子填充在p軌道，屬于p區，為主族元素。族序數=(ns+np)的電子數，即族序數為2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一個電子填充在d軌道，且小于10，屬于d區，為副族元素。族序數=［(n-1)d+ns］的電子數，即族序數為1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n-1)d軌道電子數等于10，屬于ds區，為副族元素。族序數=ns的電子數，即族序數為1，位于第四周期第ⅠB族。
3.(1)球　(2)Fe2+：1s22s22p63s23p63d6、Fe3+：1s22s22p63s23p63d5　Fe3+　(3)3d104s2
(4) 　(5)f
解析　(1)s區為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其基態原子的電子排布式為1s22s2，價層電子的電子云輪廓圖為球形。
(2)d區為第ⅢB~ⅦB族(不包括鑭系、錒系)、第Ⅷ族，族序數最大且原子序數最小的元素為Fe，其常見離子為Fe2+、Fe3+，電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3+的3d能級為半充滿狀態，其穩定性大于Fe2+。
(3)符合條件的元素為Zn，其基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價層電子排布式為3d104s2。
(4)符合題意的元素為N，其價層電子的軌道表示式為。
(5)鈾和钚均為錒系元素，位于f區。(共77張PPT)
原子結構與元素周期表
　第1課時
第一章　第二節
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核心素養
發展目標
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。
2.認識周期表中各區及元素周期表的規律，培養學生的模型認知能力。
內容索引
一、元素周期系和元素周期表
二、元素周期表的分區
課時對點練
元素周期系和元素周期表
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一
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 遞增而呈周期性的變化，這個規律稱作元素周期律。
(2)元素周期系
元素按原子序數(即 )遞增排列的序列稱為元素周期系。
(3)元素周期表——呈現 的表格。
一、元素周期系和元素周期表
原子序數
核電荷數
元素周期系
(4)元素周期系與元素周期表的關系
2.構造原理和元素周期表
(1)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。例如：第一周期從 開始，以 結束；其余各周期總是從 能級開始，以 能級結束，其間遞增的核電荷數(或電子數)就等于每個周期里的 。
1s1
1s2
ns
np
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
(2)元素周期表中，同族元素價層電子數 (鑭系、錒系、稀有氣體元素除外)，這是同族元素性質相似的結構基礎。
(3)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)的價層電子還包括部分內層電子。
相同
1.過渡元素價層電子數跟它們的族序數有什么關系？寫出它們的價層電子排布通式。
深度思考
提示　第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的價層電子數等于它們的族序數(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族的價層電子數等于族序數加10。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)。
2.預言119號元素基態原子最外層電子排布，第八周期有多少種元素。
深度思考
提示　119號元素基態原子最外層電子排布為8s1；第八周期應有50種元素。
應用體驗
1.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)基態原子的N能層上只有一個電子的元素，一定是第ⅠA族元素
(5)原子的價層電子排布為(n-1)d6~8ns2的元素一定是過渡元素
×
√
×
×
×
應用體驗
2.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
√
應用體驗
該原子的價層電子排布為4d15s2，該元素基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，該元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以該元素原子價層電子數為3，故A正確、B錯誤；
該元素是金屬元素，故C錯誤；
N能層的電子排布為4s24p64d1，共有9個電子，故D錯誤。
應用體驗
3.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
√
由題意推知，該元素的價層電子排布為4s2，故該元素位于第四周期第ⅡA族。
歸納總結
(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
③過渡元素(除鑭系、錒系外，以第四周期為例)。
周期表中列數 族序數 價層電子排布
3 ⅢB (n-1)d1ns2
4 ⅣB (n-1)d2ns2
5 ⅤB (n-1)d3ns2
6 ⅥB (n-1)d5ns1
歸納總結
周期表中列數 族序數 價層電子排布
7 ⅦB (n-1)d5ns2
8~10 Ⅷ (n-1)d6~8ns2
11 ⅠB (n-1)d10ns1
12 ⅡB (n-1)d10ns2
歸納總結
(2)價層電子排布與元素的最高正價
①當主族元素失去全部價層電子后，表現出該元素的最高化合價，最高正價=主族序數(O、F除外)。
②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d軌道上的全部電子，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，所以第ⅠB族的族序數<最高正價，第ⅡB族只失去ns2電子，第ⅡB族的族序數=最高正價。
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元素周期表的分區
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二
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
2.原子結構與元素周期表的分區
按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個區。除ds區外，一般來說，各區的名稱來自按構造原理最后填入電子的 的符號。
(1)s區：包括第 族元素，價層電子排布為 ，最后一個電子填在 能級上，除氫元素外均屬于活潑金屬元素。
(2)p區：包括第 族以及 族元素，價層電子排布為________
(除He)外，最后一個電子填在 能級上，為非金屬元素、稀有氣體元素和少數金屬元素。
能級
ⅠA、ⅡA
ns1~2
ns
ⅢA~ⅦA
0
ns2np1~6
np
(3)d區：包括第 族元素(除鑭系、錒系外)，價層電子排布為
(鈀除外)，最后一個電子填在 能級上，為過渡金屬元素。
(4)ds區：包括第 族元素，價層電子排布為 ，可理解為先填滿了(n-1)d能級而后再填充 能級，為過渡金屬元素。
(5)f區：包括 元素，價層電子排布為(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2。
ⅢB~Ⅷ
(n-1)d1~9ns1~2
(n-1)d
ⅠB、ⅡB
(n-1)d10ns1~2
ns
鑭系和錒系
3.元素的對角線規則
(1)在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素(如圖)的有些性質是相似的，這種相似性被稱為對角線規則。
(2)實例分析：
鋰和鎂的相似性
①鋰和鎂在氧氣中燃燒時只生成對應的氧化物，并且Li2O和MgO與水反應都十分緩慢。
4Li+O2 2Li2O、2Mg+O2 2MgO。
②鋰和鎂都能直接與氮氣反應生成相應的氮化物Li3N和Mg3N2。
③鋰和鎂的氫氧化物在加熱時，可分解為Li2O、H2O和MgO、H2O。
④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。
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===　 　　　 。
深度思考
氫氣
鈍化
AlCl3+3H2O
Na[Al(OH)4]
BeCl2+2H2O
Na2[Be(OH)4]
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　　　。
(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===　　　　 。
深度思考
升華
2KBO2+3H2↑
K2SiO3+2H2↑
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。
深度思考
水解
應用體驗
1.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~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
√
應用體驗
s區除H外均為金屬元素，A項錯誤；
He、Zn等雖然最外層電子數為2，但卻不是s區元素，B項錯誤；
元素周期表中第ⅢB族~第ⅡB族為過渡元素，全部為金屬元素，C項正確。
應用體驗
2.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　　　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
最后一個電子填充在s軌道，屬于s區，為主族元素。族序數=ns的電子數，即族序數為2，位于第三周期第ⅡA族。
應用體驗
(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
最后一個電子填充在p軌道，屬于p區，為主族元素。族序數=(ns+np)的電子數，即族序數為2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。
應用體驗
(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
最后一個電子填充在d軌道，且小于10，屬于d區，為副族元素。族序數=[(n-1)d+ns]的電子數，即族序數為1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。
應用體驗
(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
(n-1)d軌道電子數等于10，屬于ds區，為副族元素。族序數=ns的電子數，即族序數為1，位于第四周期第ⅠB族。
應用體驗
3.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
應用體驗
s區為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其基態原子的電子排布式為1s22s2，價層電子的電子云輪廓圖為球形。
應用體驗
(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+
應用體驗
d區為第ⅢB~ⅦB族(不包括鑭系、錒系)、第Ⅷ族，族序數最大且原子序數最小的元素為Fe，其常見離子為Fe2+、Fe3+，電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3+的3d能級為半充滿狀態，其穩定性大于Fe2+。
應用體驗
(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
符合條件的元素為Zn，其基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價層電子排布式為3d104s2。
應用體驗
(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　 　　　。
符合題意的元素為N，其價層電子的軌道表示式為 。
應用體驗
(5)當今常用于核能開發的元素是鈾和钚，
它們在　　區。
鈾和钚均為錒系元素，位于f區。
f
方法規律
根據原子結構特征判斷元素在元素周期表中的位置
電子排布式 價層電子排布式
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課時對點練
題組一　元素周期表的應用
1.價層電子排布為5s25p1的元素，在元素周期表中的位置是
A.第四周期第ⅤA族 B.第五周期第ⅢA族
C.第五周期第ⅠA族 D.第四周期第ⅢA族
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由價層電子排布知，該元素是主族元素。因為最高能層的序數=周期數，價層電子數=主族序數，所以該元素位于第五周期第ⅢA族。
2.元素周期表中鉍元素的數據如圖，下列說法正確的是
A.基態鉍原子6p能級有一個未成對電子
B.鉍位于周期表第六周期第ⅤA族
C.鉍原子最外層有5個能量相同的電子
D.鉍位于周期表p區，其最高價氧化物為Bi2O3
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基態鉍原子6p能級有3個未成對電子，A錯誤；
根據鉍原子的價層電子排布6s26p3可知，其位于周期表中
第六周期第ⅤA族，B正確；
鉍原子最外層電子排布為6s26p3，6s能級2個電子與6p能級
3個電子能量不同，C錯誤；
根據價層電子排布可知，鉍元素位于p區，最高價為+5價，故最高價氧化物為Bi2O5，D錯誤。
3.(2023·長春高二月考)某基態元素原子的最外層電子排布為ns1 。下列關于該元素的說法正確的是
A.價層電子數一定為1
B.一定位于第ⅠA族或第ⅠB族
C.元素的最高正化合價一定為+1價
D.元素周期表前36號元素中共有6種
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基態時，某元素原子的最外層電子排布為ns1，該元素可能是第ⅠA族的元素，也可能是Cr、Cu等副族元素。當n=4時，該元素可能是Cr，位于第ⅥB族，故B錯誤；
當n=4時，該元素可能是Cu，最高正化合價為+2價，故C錯誤；
元素周期表前36號元素中符合條件的有H、Li、Na、K、Cr、Cu，共6種，故D正確。
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4.港珠澳大橋采用高強度拉力鋼索。鋼索表面的合金保護層含有鋅、鋁和少量釩，下列說法錯誤的是
A.鋅位于元素周期表的d區
B.基態Al原子的電子占據最高能級的電子云輪廓圖為啞鈴形
C.釩位于元素周期表中第四周期第ⅤB族
D.釩的價層電子排布為3d34s2
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鋅的原子序數為30，在周期表中位于第四周期第ⅡB族，在ds區，故A錯誤；
基態Al原子核外電子占據的最高能級為3p能級，電子云輪廓圖為啞鈴形，故B正確；
釩的原子序數為23，在周期表中位于第四周期第ⅤB族，其基態原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2，則釩的價層電子排布為3d34s2，故C、D正確。
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5.已知基態R2+的核外電子排布式為[Ar]3d7，則有關R元素的說法錯誤的是
A.質子數為27
B.在周期表中位于第ⅡB族
C.在周期表中處于d區
D.屬于過渡金屬元素
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基態R2+的核外電子排布式為[Ar]3d7，則基態原子R的核外電子排布式為[Ar]3d74s2，R為Co元素，則質子數為27，A正確；
Co元素位于第四周期第Ⅷ族，處于d區，屬于過渡金屬元素，B錯誤，C、D正確。
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題組二　元素周期表的分區
6.(2024·寧夏高二月考)下面元素周期表中全部是金屬元素的區域為
A.只有s區
B.只有d區
C.s區、d區和ds區
D.d區和ds區
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s區的氫為非金屬元素，d區和ds區全部為金屬元素，p區包含大多數非金屬元素。
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7.前四周期元素中，基態原子的4s能級中只有1個電子且位于d區的元素共有
A.0種 B.1種 C.2種 D.3種
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基態原子的4s能級中只有1個電子，則該元素最外層僅有的一個電子位于4s能級，即4s1，該原子4s能級未填充滿，一是按照能級順序正常填充的結果：1s22s22p63s23p64s1，為19K元素，位于s區；二是按照洪特規則的特例填充的結果：1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，為24Cr和29Cu，29Cu位于ds區，位于d區的元素只有1種。
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8.金屬鈦(22Ti)因具有密度小、強度大、無磁性等優良的機械性能，被廣泛地應用于軍事、醫學等領域。已知鈦有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列關于金屬鈦的敘述不正確的是
A.上述鈦原子中，中子數不可能為22
B.鈦元素在元素周期表中處于第四周期
C.鈦的不同同位素在元素周期表中處于不同的位置
D.鈦元素是d區的過渡元素
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題給三種同位素原子中，中子數最小為26，故A項正確；
Ti位于第四周期第ⅣB族，屬于d區的過渡元素，故B、D項正確；
同種元素的不同同位素在元素周期表中的位置相同，故C項錯誤。
9.元素周期表中共有18縱列，第1列為堿金屬元素(氫元素除外)，第18列為稀有氣體元素，則下列說法正確的是
A.第9列元素中沒有非金屬元素
B.第15列元素原子的最外層電子排布是ns2np5
C.最外層電子排布為ns2的元素一定在第2列
D.第11、12列為d區元素
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A項，第9列屬于第Ⅷ族，全部為金屬元素；
B項，第15列為第ⅤA族，其元素原子的最外層電子排布為ns2np3；
C項，He的最外層電子排布為1s2，在第18列；
D項，第11、12列為ds區元素。
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10.下列關于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的價層電子排布特點的有關敘述正確的是
A.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，屬于ds區元素
B.O的基態原子中，2p能級為半充滿，屬于p區元素
C.最外層電子排布式為4s1，該元素一定位于第ⅠA族
D.最外層電子排布式為ns2np1，該元素可能位于第ⅢA族或第ⅢB族
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氧元素的2p能級有4個電子，不是半充滿，故B錯誤；
最外層電子排布式為4s1的元素不一定位于第ⅠA族，如銅原子的最外層電子排布式為4s1，但銅元素位于第ⅠB族，故C錯誤；
最外層電子排布式為ns2np1的元素位于第ⅢA族，故D錯誤。
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11.(2023·武漢高二檢測)某化學學習小組在學習元素周期系和周期的劃分時提出以下觀點：
①元素周期系的形成是由原子的結構決定的；②元素周期系中第ⅠA族元素統稱為堿金屬元素；③每一周期元素原子價層電子排布均是從ns1開始至ns2np6結束；④元素周期系的每一周期元素的種類均相等；⑤基態原子核外電子排布式為1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的兩元素位于同一周期；⑥周期序數越大，該周期所含金屬元素一般越多。
你認為正確的是
A.①⑥ B.①②③⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤
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第ⅠA族元素除H元素外統稱為堿金屬元素，②錯；
第一周期元素原子價層電子排布從1s1開始至1s2結束，③錯；
不同周期元素的種類不一定相等，④錯；
⑤中的兩元素位于同一主族，⑤錯。
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12.已知某基態原子()的某能層的電子排布為ns2np6nd5，下列說法錯誤的是
A.X必為d區元素
B.若n=3，則Z為24或25
C.若n=4，則X必為第五周期的過渡元素
D.若X 是第四周期元素，則具有ns2np6nd5排布的原子僅有2種
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按照核外電子排布，可把元素周期表劃分為5個區，除ds區外，各區的名稱來自按構造原理最后填入電子的能級的符號，根據X的電子排布式可知，X必為d區元素，故A正確；
若n=3，基態X原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d54s2，則Z為24或25，故B正確；
若n=4，該原子有5個電子層，處于第五周期，故C正確；
若X是第四周期元素，則具有ns2np6nd5排布的元素有Cr、Mn，但可能存在同位素，因此原子不止2種，故D錯誤。
13.(2023·天津南開高二期末)元素X、Y、Z在元素周期表中的相對位置如圖所示。已知Y原子的價層電子排布為nsn-1npn+1，則下列說法不正確的是
A.基態Y原子的價層電子排布為4s24p4
B.Y在元素周期表的第三周期第ⅥA族 　
C.X所在周期中所含非金屬元素種數最多
D.基態Z原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3
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X
Y
Z
Y原子的價層電子排布為nsn-1npn+1，其中n-1=2，所以
n=3，則Y是S，根據元素X、Y、Z在元素周期表中的
相對位置可判斷X是F，Z是As，據此解答。基態S原
子的價層電子排布為3s23p4，A錯誤；
S在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族，B正確；
F位于第二周期，該周期所含非金屬元素種數最多，C正確；
As的原子序數是33，基態As原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，D正確。
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X
Y
Z
14.有A、B、C、D、E五種元素。其中A為第四周期主族元素，與D可形成原子個數比為1∶1和2∶1的化合物；B為第四周期過渡金屬元素，最高化合價為+7價；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價；D原子的價層電子排布為nsnnpn+2，E元素的基態原子核外有7個原子軌道填充了電子。
(1)寫出下面元素的元素符號：
A　　　、B　　　、C　　　、D　　　。
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K
Mn
Br
O
(2)寫出基態D2-的電子排布式：　　　 　。
基態E原子的電子排布式：　　　 　。
(3)B位于第　　　族，C位于第　　　族。
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1s22s22p6
1s22s22p63s23p1
ⅦB
ⅦA
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由B為第四周期過渡金屬元素，最高化合價為+7價可推出B是錳元素；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合價，則C是溴元素；D原子的價層電子排布為nsnnpn+2，則D是氧元素；A與D可形成原子個數比為1∶1和2∶1的化合物，且為第四周期主族元素，則A是鉀元素。E元素的基態原子核外有7個原子軌道填充了電子，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，該元素應為Al。
15.現有五種前四周期元素，結構信息如表所示，回答下列問題。
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元素 結構信息
A 基態原子有6個原子軌道填充滿電子，有3個未成對電子
B M層電子數比L層電子數少兩個
C 基態原子核外有17個不同運動狀態的電子
D 基態原子的價層電子排布為3dx4s2，在常見化合物中其最高正價為+7
E 基態原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有1個未成對電子
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(1)A、B、C三種元素最高價氧化物對應的水化物酸性由強到弱的順序為
　　　　　 　　(用最高價氧化物對應的水化物的化學式表示)。
HClO4>H2SO4>H3PO4
分析可知，A為P，B為S，C為Cl；D的基態原子的價層電子排布為3d54s2，D為Mn；E的基態原子的價層電子排布為3d104s1，E為Cu，據此分析回答問題。
由以上分析知，A為P，B為S，C為Cl。A、B、C三種元素最高價氧化物對應的水化物的酸性由強到弱的順序為HClO4>H2SO4>H3PO4。
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(2)D在元素周期表中的位置為　　　　　 　　，其基態原子的簡化核外電子排布式為　　　 　。
第四周期第ⅦB族
D為錳元素，其在元素周期表中的位置為第四周期第ⅦB族，其基態原子的簡化核外電子排布式為[Ar]3d54s2。
[Ar]3d54s2
(3)寫出基態B原子價層電子的軌道表示式：　　　　　　　 。
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(4)E位于元素周期表的　 　區，基態原子填有電子的軌道數為　 　。
ds
E為銅元素，位于元素周期表的ds區，其基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，填有電子的軌道數為15。
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