化学 选择性必修2物质结构与性质 配人教版 为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同？ 中元素性质的递变规律决定的。在元素周期表中，同周期主 提示现行元素周期表包含118种元素，共有7个周 族元素从左到右非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱：同主 期。每个周期的开始元素最外层电子的排布通式为s',结 族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，结果 尾元素的最外层电子的排布通式为ns2np°（第一周期为 使元素周期表左下方区域内的元素主要表现出金属性，右上 1s2)。因为第一周期只有1s一个能级，最多可容纳2个电 角三角区域内的元素主要表现出非金属性。处于金属与非 子，而其他周期元素的最外层有ns、p两个能级，最多可排 金属分界线附近的元素既能表现出一定的金属性，又能表现 8个电子，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期 出一定的非金属性，故称为半金属或类金属。 不同。 5.根据核外电子排布对元素周期表的分区。 2.左侧对齐的周期表。 (1)按电子排布，把元素周期表里的元素划分成5个 若以一个方格代表一种元素，每个周期排成一个横行， 区，分别为s区、p区、d区、f区、ds区。 并按s、P、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表： (2)元素周期表共有16个族，其中s区包括IA ⅡA族，p区包括ⅢA~IA、0族，d区包括ⅢB~IB 族（镧系、钢系除外）及Ⅷ族，ds区包括IB、ⅡB族，f区 包括镧系元素和钢系元素。 p 预习检测 1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 pN (1)元素原子的价层电子不一定是最外层电子。 () (2)周期表中ⅢB族~ⅡB族为过渡元素，全部为金属 3.核外电子排布与族的划分。 元素。 () (1)族的划分依据：取决于原子的价层电子数目和价层 (3)s区元素都是金属元素，p区元素都是非金属元素。 电子排布。 (2)特点：在书末的元素周期表中，同族元素价层电子数 (4)价层电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素。 相同，这是同族元素性质相似的结构基础。 ( ①第IA族元素的基态原子最外层都只有一个电子，即 电子层数 价层电子排布式为n$↓；稀有气体元素的基态原子，除氨 (⑤5)当某元素的最外层电子数1时，该元素是金属元素。 (1s2)外，最外层都是8个电子，即价层电子排布式为 () ns2np。 答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)× ②从第四周期开始的长周期，比短周期多出的元素全部 2.某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出 是金属元素，这是因为它们的最外层电子数始终不超过 了以下观点：①元素周期表的形成是由原子的结构决定 2,即为ns2(Pd例外)。而第六、第七周期比第四、第五周 的：②元素周期表中第IA族元素统称为碱金属元素； 期多出14种元素的基态原子最外层也只有2个s电子， ③每一周期元素原子的价层电子排布均是从ns'开始至 所以也是金属元素。 ns2np结束；④元素周期表中每一周期元素的种类均相 ·放思考2。化学教科书末元素周期表中主族元素的 等：⑤基态原子核外电子排布为1s22s22p3和 主族序数与价层电子数有什么关系？ 1s22s22p3s23p3的两元素的原子位于同一周期：⑥周期序 提示主族元素的主族序数等于价层电子数。 数越大，该周期所含金属元素一般越多。你认为正确的是 4.根据元素的金属性和非金属性分区。 A.①⑥ B.①②③⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤ 答案A 解析①元素周期表的形成原因是核外电子排布呈周期 性变化，而核外电子排布是由原子的结构决定的，正确： ②第IA族元素除氢元素之外称为碱金属元素，错误； ③第一周期元素原子的价层电子排布从1s开始到1s2结 束，错误：④随着周期序数的增大，元素种类有增多的趋 势，错误：⑤1s22s22p3位于第二周期，而1s22s22p3s23p 元素周期表中的非金属三角区 位于第三周期，错误：⑥从元素周期表上不难看出，周期序 ·微思考3为什么在元素周期表中非金属主要集 数越大，该周期所含金属元素的种数一般越多，正确。 中在右上角三角区内？为什么处于金属与非金属分界线附 3.具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是()。 近的元素常被称为半金属或类金属？ A.最外层有一个电子的原子 提示这是由元素原子的价电子层结构和元素周期表 B.最外层电子排布式为ns2的原子 16
化 学 选择性必修2 物质结构与性质 配人教版 为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同? 提示 现行元素周期表包含118种元素,共有7个周 期。每个周期的开始元素最外层电子的排布通式为ns1,结 尾元素的最外层电子的排布通式为ns2np 6(第一周期为 1s2)。因为第一周期只有1s一个能级,最多可容纳2个电 子,而其他周期元素的最外层有ns、np两个能级,最多可排 8个电子,所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期 不同。 2.左侧对齐的周期表。 若以一个方格代表一种元素,每个周期排成一个横行, 并按s、p、d、f分段,左侧对齐,可得到如下元素周期表: 3.核外电子排布与族的划分。 (1)族的划分依据:取决于原子的价层电子数目和价层 电子排布。 (2)特点:在书末的元素周期表中,同族元素价层电子数 相同,这是同族元素性质相似的结构基础。 ①第ⅠA族元素的基态原子最外层都只有一个电子,即 价层电子排布式为 ns1 ;稀有气体元素的基态原子,除氦 (1s2)外,最 外 层 都 是 8 个 电 子,即 价 层 电 子 排 布 式 为 ns2np 6 。 ②从第四周期开始的长周期,比短周期多出的元素全部 是 金属 元素,这是因为它们的最外层电子数始终不超过 2,即为ns1~2(Pd例外)。而第六、第七周期比第四、第五周 期多出 14 种元素的基态原子最外层也只有2个s电子, 所以也是 金属 元素。 微思考 2 化学教科书末元素周期表中主族元素的 主族序数与价层电子数有什么关系? 提示 主族元素的主族序数等于价层电子数。 4.根据元素的金属性和非金属性分区。 元素周期表中的非金属三角区 微思考 3 为什么在元素周期表中非金属主要集 中在右上角三角区内? 为什么处于金属与非金属分界线附 近的元素常被称为半金属或类金属? 提示 这是由元素原子的价电子层结构和元素周期表 中元素性质的递变规律决定的。在元素周期表中,同周期主 族元素从左到右非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱;同主 族元素从上到下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,结果 使元素周期表左下方区域内的元素主要表现出金属性,右上 角三角区域内的元素主要表现出非金属性。处于金属与非 金属分界线附近的元素既能表现出一定的金属性,又能表现 出一定的非金属性,故称为半金属或类金属。 5.根据核外电子排布对元素周期表的分区。 (1)按电子排布,把元素周期表里的元素划分成 5 个 区,分别为 s 区、p 区、d 区、f 区、ds 区。 (2)元素周期表共有 16 个族,其中s区包括 ⅠA、 ⅡA 族,p区包括 ⅢA~ⅦA、0 族,d区包括 ⅢB~ⅦB 族(镧系、锕系除外)及 Ⅷ 族,ds区包括 ⅠB、ⅡB 族,f区 包括 镧系 元素和 锕系 元素。 预习检测 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)元素原子的价层电子不一定是最外层电子。 ( ) (2)周期表中ⅢB族~ⅡB 族为过渡元素,全部为金属 元素。 ( ) (3)s区元素都是金属元素,p区元素都是非金属元素。 ( ) (4)价层电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素。 ( ) (5)当某元素的 电子层数 最外层电子数≥1时,该元素是金属元素。 ( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× 2.某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出 了以下观点:①元素周期表的形成是由原子的结构决定 的;②元素周期表中第ⅠA 族元素统称为碱金属元素; ③每一周期元素原子的价层电子排布均是从ns1 开始至 ns2np 6 结束;④元素周期表中每一周期元素的种类均相 等;⑤ 基 态 原 子 核 外 电 子 排 布 为 1s22s22p 3 和 1s22s22p 63s23p 3 的两元素的原子位于同一周期;⑥周期序 数越大,该周期所含金属元素一般越多。你认为正确的是 ( )。 A.①⑥ B.①②③⑤⑥ C.①④⑥ D.②③⑤ 答案 A 解析 ①元素周期表的形成原因是核外电子排布呈周期 性变化,而核外电子排布是由原子的结构决定的,正确; ②第ⅠA 族元素除氢元素之外称为碱金属元素,错误; ③第一周期元素原子的价层电子排布从1s1 开始到1s2 结 束,错误;④随着周期序数的增大,元素种类有增多的趋 势,错误;⑤1s22s22p 3 位于第二周期,而1s22s22p 63s23p 3 位于第三周期,错误;⑥从元素周期表上不难看出,周期序 数越大,该周期所含金属元素的种数一般越多,正确。 3.具有以下结构的原子,一定属于主族元素的是( )。 A.最外层有一个电子的原子 B.最外层电子排布式为ns2 的原子 16
第一章原子结构与性质 C,最外层有3个未成对电子的原子 答案①第四周期第IA族②第五周期第ⅡB族 D.次外层无未成对电子的原子 ③第五周期第IA族④第四周期第Ⅷ族⑤p⑥ds 答案C ⑦s⑧d⑨非金属⑩金属①金属②金属 4.元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的 解析价层电子排布为4s24p,说明该元素原子核外共有 性质，下列说法正确的是()。 4个电子层，该元素位于第四周期，该元素原子核外最外 A同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性 层有7个电子，位于第ⅢA族，价层电子排布符合 B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数 ns2p6,故属于p区，位于金属元素与非金属元素分界 C.同一主族的元素原子最外层电子数相同，化学性质完 线的右边，属于非金属元素。 全相同 价层电子排布为4d05s2,说明该元素原子核外共有5 D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属 个电子层，位于第五周期，价层电子排布符合 于过渡元素 (n-1)dns1-2,故属于ds区，且最外层有2个电子，位于 答案B 第ⅡB族，在金属元素与非金属元素分界线的左边，属于 解析处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素， 金属元素。 既表现金属性，又表现非金属性，A项错误。主族元素的 价层电子排布为5s',说明该元素原子核外共有5个 最高正化合价等于它所处的主族序数，也等于其最外层电 电子层，位于第五周期，价层电子排布符合ns12,故属于s 子数(O、F除外)，B项正确。同一主族的元素原子最外层 区，且最外层有1个电子，位于第IA族，在金属元素与非 电子数虽然相同，但是核电荷数、原子半径不同，化学性质 金属元素分界线的左边，属于金属元素。 不完全相同，C项错误。元素周期表中第3纵列到第12 价层电子排布为3d?4s2,说明该元素原子核外共有4 纵列的元素称为过渡元素，D项错误。 个电子层，位于第四周期，价层电子排布符合 5.写出下列价层电子排布所对应的元素在周期表中的位置 (n一1)d-°ns2,故属于d区，且价电子层的电子总数为 和所属的区，并指明属于金属元素还是非金属元素。 9,位于第Ⅷ族，在金属元素与非金属元素分界线的左边， 价层电 属于金属元素。 4s24p 4d105s2 5s 3d4s2 子排布 在周期表① ③ ④ 中的位置 所属的区⑤ ⑦ ⑧ 是金属元 素还是非⑨ ⑦ ① 金属元素 课堂 重难突破 探究原子结构与元素周期表的关系 续表 对应能级组最 周期中所含 重难归纳 周期 对应能级组 大容纳电子数 元素的数目 1.核外电子排布与周期的划分。 四 4s、3d、4p 18 18 根据构造原理，将能量相近的能级分为一组，按能量由 低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差 五 5s、4d、5p 18 18 较小，各能级组之间能量相差较大。 六 6s、4f、5d、6p 32 32 (1)每一能级组对应一个周期。 七 7s、5f、6d、7p 32 32 (2)周期、能级组、元素数目的对应关系： 2.核外电子排布与族的划分。 对应能级组最 周期中所含 (1)同主族元素原子的价层电子数完全相同，价层电子 周期 对应能级组 大容纳电子数 元素的数目 全部排布在ns或ns、np能级上，价电子数与族序数相等。 (2)稀有气体元素的价层电子排布为1s2或ns2np°。 ls 2 2 (3)过渡元素（镧系、锕系除外）同一纵列原子的价层电 二 2s、2p 8 8 子数相同，ⅢB~MB族的价层电子数与族序数相同，第 3s、3p 8 8 IB、ⅡB族和第Ⅷ族价层电子数与族序数不相同
第一章 原子结构与性质 C.最外层有3个未成对电子的原子 D.次外层无未成对电子的原子 答案 C 4.元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的 性质,下列说法正确的是( )。 A.同一元素不可能既表现金属性,又表现非金属性 B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数 C.同一主族的元素原子最外层电子数相同,化学性质完 全相同 D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属 于过渡元素 答案 B 解析 处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素, 既表现金属性,又表现非金属性,A 项错误。主族元素的 最高正化合价等于它所处的主族序数,也等于其最外层电 子数(O、F除外),B项正确。同一主族的元素原子最外层 电子数虽然相同,但是核电荷数、原子半径不同,化学性质 不完全相同,C项错误。元素周期表中第3纵列到第12 纵列的元素称为过渡元素,D项错误。 5.写出下列价层电子排布所对应的元素在周期表中的位置 和所属的区,并指明属于金属元素还是非金属元素。 价层电 子排布 4s 24p 5 4d 105s 2 5s 1 3d 74s 2 在周期表 中的位置 ① ② ③ ④ 所属的区 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 是金属元 素还是非 金属元素 ⑨ ⑩ 答案 ①第四周期第ⅦA族 ②第五周期第ⅡB族 ③第五周期第ⅠA族 ④第四周期第Ⅷ族 ⑤p ⑥ds ⑦s ⑧d ⑨非金属 ⑩金属 金属 金属 解析 价层电子排布为4s24p 5,说明该元素原子核外共有 4个电子层,该元素位于第四周期,该元素原子核外最外 层有 7 个 电 子,位 于 第 Ⅶ A 族,价 层 电 子 排 布 符 合 ns2np 1~6,故属于p区,位于金属元素与非金属元素分界 线的右边,属于非金属元素。 价层电子排布为4d105s2,说明该元素原子核外共有5 个电子层,位于第五周期,价层电子排布符合 (n-1)d10ns1~2,故属于ds区,且最外层有2个电子,位于 第ⅡB族,在金属元素与非金属元素分界线的左边,属于 金属元素。 价层电子排布为5s1,说明该元素原子核外共有5个 电子层,位于第五周期,价层电子排布符合ns1~2,故属于s 区,且最外层有1个电子,位于第ⅠA族,在金属元素与非 金属元素分界线的左边,属于金属元素。 价层电子排布为3d74s2,说明该元素原子核外共有4 个电 子 层,位 于 第 四 周 期,价 层 电 子 排 布 符 合 (n-1)d1~9ns1~2,故属于d区,且价电子层的电子总数为 9,位于第Ⅷ族,在金属元素与非金属元素分界线的左边, 属于金属元素。 课堂·重难突破 一 探究原子结构与元素周期表的关系 重难归纳 1.核外电子排布与周期的划分。 根据构造原理,将能量相近的能级分为一组,按能量由 低到高可分为七个能级组,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。 (1)每一能级组对应一个周期。 (2)周期、能级组、元素数目的对应关系: 周期 对应能级组 对应能级组最 大容纳电子数 周期中所含 元素的数目 一 1s 2 2 二 2s、2p 8 8 三 3s、3p 8 8 续表 周期 对应能级组 对应能级组最 大容纳电子数 周期中所含 元素的数目 四 4s、3d、4p 18 18 五 5s、4d、5p 18 18 六 6s、4f、5d、6p 32 32 七 7s、5f、6d、7p 32 32 2.核外电子排布与族的划分。 (1)同主族元素原子的价层电子数完全相同,价层电子 全部排布在ns或ns、np能级上,价电子数与族序数相等。 (2)稀有气体元素的价层电子排布为1s2 或ns2np 6。 (3)过渡元素(镧系、锕系除外)同一纵列原子的价层电 子数相同,ⅢB~ⅦB 族的价层电子数与族序数相同,第 ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族价层电子数与族序数不相同。 17
化学 选择性必修2 物质结构与性质 配人教版 学思考发现 素原子的价层电子排布为4s2,故该元素位于第四周期第 ⅡA族。 从门捷列夫发现元素周期律，到化学教科书末的元素周 2.具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于 期表，一直以来人们都在思考这样一个问题：元素周期表的 同一周期的是()。 终点在哪里？科学家发现：随着原子序数的增加，元素的寿 A.两种元素原子的电子层上全部都是s电子 命一种比一种短。100号元素锁的寿命为82天，到了105 B.3p能级上只有1个空轨道的原子和3p能级上只有1 号，最多能存在34秒，107号寿命更短，只能存在2毫秒。 个未成对电子的原子 难道元素周期表快到尽头了吗？科学总是极其富有生命力 C.最外层电子排布为2s22p°的原子和最外层电子排布 的！109号元素存在了5毫秒。尽管它寿命短，但比107号 为2s22p°的离子 元素存在的时间长，再往后的元素寿命可能会回升。 D.原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d (1)你能预言119号元素基态原子的价层电子排布吗？ 轨道未排电子的两种原子 你能预言第八周期有多少种元素吗？ 答案B 提示119号元素基态原子的价层电子排布为8s。预 解析两种元素原子的电子层上全部都是$电子，其电 测第八周期有50种元素。 (2)推测119号元素在元素周期表中的位置及其性质。 子排布可能为1s2或1s2或1s22s或1s22s2,对应的分别是 H、He、Li、Be,即两种元素原子的电子层上全部都是s电子， 提示119号元素位于第八周期第IA族，属于碱金属 可能属于第一周期或第二周期，A项不符合题意。3印能级 元素，具有碱金属元素的通性，且金属性强于其他的碱金属 上只有1个空轨道的原子，其电子排布式为 元素。 1s22s22p3s23p2,其对应的元素为硅元素。3p能级上只有1 典例剖析 个未成对电子的原子，其电子排布式可能为 1s22s22p3s23p,其对应的元素为铝元素；其电子排布式还 某元素的原子序数为29，请回答下列问题 可能为1s22s22p3s23p,其对应的元素为氯元素，都属于第 (1)此元素原子的电子总数是 个。 三周期，B项符合题意。最外层电子排布为2s22°的原子其 (2)此元素原子有 个能层，有 个能级。 对应的元素是氖元素，属于第二周期元素：最外层电子排布 (3)此元素原子的价层电子排布式是 为2s22印°的离子对应的元素可能为氨、氧、氟、钠、铁、铝，很 (4)此元素原子属于第 周期第 族。 显然不一定属于同一周期，C项不符合题意。原子核外的M (5)此元素原子有 个未成对电子。 层上的s、P能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种 答案(1)29(2)47(3)3d4s(4)四IB 原子的核外电子排布为1s22s22p3s23p或 (5)1 1s22s22p3s23p4s或1s22s22p3s23p4s2,可能为Ar、K、 解析解答该题需掌握原子核外电子排布与元素周期 C,很显然不一定属于同一周期，D项不符合题意。 表的关系和原子核外电子排布的规律。根据核外电子排布 探究原子结构与元素周期表的分区 原理，该元素原子的电子排布式应为 1s22s22p°3s23p3d04s,共有29个电子，故为Cu元素。从 重难归纳 核外电子排布式中可以得出n=4,有四个能层，所以为第四 周期元素，价层电子排布式为3d°4s,位于第IB族。价层 1.根据核外电子的排布分区。 3d 45 按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区，以 电子的轨道表示式为回日丽田田口：有1个未成对 按构造原理最后填入电子的能级符号命名s、P、d、f4个区， 而第IB族、第ⅡB族这2个纵列的元素因其原子的核外电 电子。 子可理解为先填满了（一1）d能级而后再填充ns能级而得 规律总结」最外层电子排布与周期表的关系： 名ds区。5个区的位置关系如下图所示： ①原子的能层数=能级中最高能层序数=周期序数 IA 0 (Pd除外)。 ②主族元素原子的最外层电子数=主族元素原子的 价层电子数=主族序数。 IIBIVBVBVBVIB IBIB 学以致用 d☒ ds 1.已知某元素十2价离子的电子排布式为 1s22s22p3s23p°，该元素在周期表中位于()。 A.第VB族 B.第ⅡB族 C.第Ⅷ族 D.第ⅡA族 答案D 元素周期表的分区 解析根据该元素十2价离子的电子排布式可知该元 18
化 学 选择性必修2 物质结构与性质 配人教版 从门捷列夫发现元素周期律,到化学教科书末的元素周 期表,一直以来人们都在思考这样一个问题:元素周期表的 终点在哪里? 科学家发现:随着原子序数的增加,元素的寿 命一种比一种短。100号元素镄的寿命为82天,到了105 号,最多能存在34秒,107号寿命更短,只能存在2毫秒。 难道元素周期表快到尽头了吗? 科学总是极其富有生命力 的! 109号元素存在了5毫秒。尽管它寿命短,但比107号 元素存在的时间长,再往后的元素寿命可能会回升。 (1)你能预言119号元素基态原子的价层电子排布吗? 你能预言第八周期有多少种元素吗? 提示 119号元素基态原子的价层电子排布为8s1。预 测第八周期有50种元素。 (2)推测119号元素在元素周期表中的位置及其性质。 提示 119号元素位于第八周期第ⅠA族,属于碱金属 元素,具有碱金属元素的通性,且金属性强于其他的碱金属 元素。 典例剖析 某元素的原子序数为29,请回答下列问题。 (1)此元素原子的电子总数是 个。 (2)此元素原子有 个能层,有 个能级。 (3)此元素原子的价层电子排布式是 。 (4)此元素原子属于第 周期第 族。 (5)此元素原子有 个未成对电子。 答案 (1)29 (2)4 7 (3)3d104s1 (4)四 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 原理,该元素原子的电子排布式应为 1s22s22p 63s23p 63d104s1,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,有四个能层,所以为第四 周期元素,价层电子排布式为3d104s1,位于第ⅠB族。价层 电子的轨道表示式为 ,有1个未成对 电子。 最外层电子排布与周期表的关系: ①原子的能层数=能级中最高能层序数=周期序数 (Pd除外)。 ②主族元素原子的最外层电子数=主族元素原子的 价层电子数=主族序数。 学以致用 1.已 知 某 元 素 + 2 价 离 子 的 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s23p 6,该元素在周期表中位于( )。 A.第ⅤB族 B.第ⅡB族 C.第Ⅷ族 D.第ⅡA族 答案 D 解析 根据该元素+2价离子的电子排布式可知该元 素原子的价层电子排布为4s2,故该元素位于第四周期第 ⅡA族。 2.具有下列电子层结构的原子,其对应的元素一定属于 同一周期的是( )。 A.两种元素原子的电子层上全部都是s电子 B.3p能级上只有1个空轨道的原子和3p能级上只有1 个未成对电子的原子 C.最外层电子排布为2s22p 6 的原子和最外层电子排布 为2s22p 6 的离子 D.原子核外的 M 层上的s、p能级上都填满了电子而d 轨道未排电子的两种原子 答案 B 解析 两种元素原子的电子层上全部都是s电子,其电 子排布可能为1s1 或1s2 或1s22s1 或1s22s2,对应的分别是 H、He、Li、Be,即两种元素原子的电子层上全部都是s电子, 可能属于第一周期或第二周期,A 项不符合题意。3p能级 上 只 有 1 个 空 轨 道 的 原 子,其 电 子 排 布 式 为 1s22s22p 63s23p 2,其对应的元素为硅元素。3p能级上只有1 个 未 成 对 电 子 的 原 子,其 电 子 排 布 式 可 能 为 1s22s22p 63s23p 1,其对应的元素为铝元素;其电子排布式还 可能为1s22s22p 63s23p 5,其对应的元素为氯元素,都属于第 三周期,B项符合题意。最外层电子排布为2s22p 6 的原子其 对应的元素是氖元素,属于第二周期元素;最外层电子排布 为2s22p 6 的离子对应的元素可能为氮、氧、氟、钠、镁、铝,很 显然不一定属于同一周期,C项不符合题意。原子核外的 M 层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种 原子的核外电子排布为1s22s22p 63s23p 6 或 1s22s22p 63s23p 64s1 或 1s22s22p 63s23p 64s2,可 能 为 Ar、K、 Ca,很显然不一定属于同一周期,D项不符合题意。 二 探究原子结构与元素周期表的分区 重难归纳 1.根据核外电子的排布分区。 按照核外电子排布,可把元素周期表划分为5个区,以 按构造原理最后填入电子的能级符号命名s、p、d、f4个区, 而第ⅠB族、第ⅡB族这2个纵列的元素因其原子的核外电 子可理解为先填满了(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: 元素周期表的分区 18
第一章原子结构与性质 2.元素周期表中族和分区的关系。 (I)主族：s区和p区。电子排布式中最后两个能级 典例剖析 (ns十np)的电子数=族序数。 已知某些元素在周期表中的位置如图所示： (2)0族：p区。电子排布式中最后两个能级(ns十np)的 电子数=8(He为2)。 (3)副族：d区、ds区和f区。 ①d区中电子排布式中最后两个能级[(n一l)d十ns]的 电子数=族序数（第Ⅷ族元素除外）。 ②当8≤电子排布式中最后两个能级[(m一1)d十ms]的 电子数≤10时，则为第Ⅲ族元素。 ③ds区中电子排布式中最后两个能级(n-I)d的电子 下列说法正确的是()。 数为10，ns的电子数=族序数。 A.表中五种元素位于5个不同的区 3.各区元素的位置、价层电子排布、元素种类及性质特 B.元素4的基态原子的价层电子排布式为3d°4s2,与 点之间的关系。 它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区 元素种类及 分区元素的位置 价层电子排布 C.元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1： 性质特点 3:5 价层电子最后排布在ns能 D.元素5的原子结构示意图为 IA族、 @}》),其属于 级上，属于活泼金属（氢除 s区 ns1-2 ⅡA族 外)，为碱金属元素和碱土 半金属 金属元素 答案D ⅢA~IA 价层电子最后排布在np能级 解析元素2和元素5均位于p区，A项错误。元素4 p区族及0族 ns'np6 (He 上，为非金属元素、稀有气体 为锌，其基态原子的价层电子排布式为3d°4s2,最外层电子 元素 除外) 元素和少数金属元素 数为2的元素还包括s区的Be、Mg等，d区的Ti、Mn、Fe 等，p区的He等，B项错误。元素1、2、3分别是H、O、Mn, ⅢB~MB 价层电子最后排布在 它们的基态原子的价层电子排布式分别为1s、2s22p、 族（镧系、(n一1)d~9ms1~2 d区 3d4s2,故其未成对电子数之比为1：2：5，C项错误。元素 钢系除外)(Pd除外) (n一1)d能级上，为过渡 元素 5位于第四周期第ⅣA族，原子结构示意图正确，由于其周 以及Ⅲ族 期序数等于主族序数，故为半金属，D项正确。 可理解为价层电子先填满 IB族、 ds☒ (n-1)dns1-2 (n一1)d能级，而后再填充 规律总结根据原子结构特征判新元素在元素周期表 ⅡB族 ns能级，为过渡元素 中的位置： 电子排布式确突价层电子排布式确定无素的分区 镧系和铜(n一2)-“(n 镧系元素化学性质相近：锕 f区 (IA族：ns 系元素 -1)d2ns3 系元素化学性质相近 ns2→s区 ⅡA族：ns2(He除外) ”思考发现 ⅢA~IA族（价电子 ns2np-6→p区 数=族序数) (1)Fe处于周期表中的哪个区？Fe+、Fe+的电子排布 0族（排满） 式怎样书写？两种离子更稳定的是哪种？为什么？ IB族： 提示Fe位于d区。Fe2+、Fe3+的电子排布式分别为 (n-1)dns2→ds区 (n-1)dons 1s22s22p3s23p3d,1s22s22p3s23p3d。由离子的电子排 ⅡB族： 布式可知Fe3+的3d轨道“半充满”，其稳定性强于Fe2+。 (n-1)dons2 (2)某元素原子的电子排布式为 (n-1)dl-ns1-2→ 1s22s22p3s23p3d4s2,据此判断该元素位于周期表中的哪 ⅢB~IB族（价电子数= 个区？是何种元素？ d区→ 族序数) 提示该元素为Zn,位于ds区。 Ⅷ族 (3)为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金 属元素？ 学以致用 提示s区（除氢元素）、d区和ds区的元素原子最外层 1.最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈 电子数为1~2个(Pd除外)，在反应中易失去电子，故都是 液态的金属单质，其组成元素分别位于下列元素周期表中的 金属元素。 ()。 19
第一章 原子结构与性质 2.元素周期表中族和分区的关系。 (1)主族:s区和 p区。电子排布式中最后两个能级 (ns+np)的电子数=族序数。 (2)0族:p区。电子排布式中最后两个能级(ns+np)的 电子数=8(He为2)。 (3)副族:d区、ds区和f区。 ①d区中电子排布式中最后两个能级[(n-1)d+ns]的 电子数=族序数(第Ⅷ族元素除外)。 ②当8≤电子排布式中最后两个能级[(n-1)d+ns]的 电子数≤10时,则为第Ⅷ族元素。 ③ds区中电子排布式中最后两个能级(n-1)d的电子 数为10,ns的电子数=族序数。 3.各区元素的位置、价层电子排布、元素种类及性质特 点之间的关系。 分区 元素的位置 价层电子排布 元素种类及 性质特点 s区 ⅠA族、 ⅡA族 ns 1~2 价层电子最后排布在ns能 级上,属于活泼金属(氢除 外),为碱金属元素和碱土 金属元素 p区 ⅢA~ⅦA 族及 0 族 元素 ns 2np 1~6(He 除外) 价层电子最后排布在np能级 上,为非金属元素、稀有气体 元素和少数金属元素 d区 ⅢB~ⅦB 族 (镧 系、 锕系除外) 以及Ⅷ族 (n-1)d1~9ns1~2 (Pd除外) 价层电子最后排布在 (n-1)d能级上,为过 渡 元素 ds区 ⅠB族、 ⅡB族 (n-1)d 10ns 1~2 可理解为价层电子先填满 (n-1)d能级,而后再填充 ns能级,为过渡元素 f区 镧系 和 锕 系元素 (n-2)f 0~14 (n -1)d 0~2ns 2 镧系元素化学性质相近;锕 系元素化学性质相近 (1)Fe处于周期表中的哪个区? Fe2+ 、Fe3+ 的电子排布 式怎样书写? 两种离子更稳定的是哪种? 为什么? 提示 Fe位于d区。Fe2+ 、Fe3+ 的电子排布式分别为 1s22s22p 63s23p 63d6、1s22s22p 63s23p 63d5。由离子的电子排 布式可知Fe3+ 的3d轨道“半充满”,其稳定性强于Fe2+ 。 (2)某元素原子的电子排布式为 1s22s22p 63s23p 63d104s2,据此判断该元素位于周期表中的哪 个区? 是何种元素? 提示 该元素为Zn,位于ds区。 (3)为什么s区(除氢元素)、d区和ds区的元素都是金 属元素? 提示 s区(除氢元素)、d区和ds区的元素原子最外层 电子数为1~2个(Pd除外),在反应中易失去电子,故都是 金属元素。 典例剖析 已知某些元素在周期表中的位置如图所示: 下列说法正确的是( )。 A.表中五种元素位于5个不同的区 B.元素4的基态原子的价层电子排布式为3d104s2,与 它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区 C.元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数之比为1∶ 3∶5 D.元素5的原子结构示意图为 ○+32 ◝ 2 ◞ ◝ 8 ◞ ◝ 18 ◞ ◝ 4 ◞ ,其属于 半金属 答案 D 解析 元素2和元素5均位于p区,A项错误。元素4 为锌,其基态原子的价层电子排布式为3d104s2,最外层电子 数为2的元素还包括s区的 Be、Mg等,d区的 Ti、Mn、Fe 等,p区的 He等,B项错误。元素1、2、3分别是 H、O、Mn, 它们的基态原子的价层电子排布式分别为 1s1、2s22p 4、 3d54s2,故其未成对电子数之比为1∶2∶5,C项错误。元素 5位于第四周期第ⅣA 族,原子结构示意图正确,由于其周 期序数等于主族序数,故为半金属,D项正确。 根据原子结构特征判断元素在元素周期表 中的位置: 电子排布式 确定 →价层电子排布式 确定 →元素的分区 ns1~2→s区 → ⅠA族:ns1 ⅡA族:ns2(He除外) ns2np 1~6→p区 → ⅢA~ⅦA族(价电子 数=族序数) 0族(排满) (n-1)d10ns1~2→ds区→ ⅠB族: (n-1)d10ns1 ⅡB族: (n-1)d10ns2 (n-1)d1~9ns1~2→ d区→ ⅢB~ⅦB族(价电子数= 族序数) Ⅷ族 学以致用 1.最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈 液态的金属单质,其组成元素分别位于下列元素周期表中的 ( )。 19
化学■ 选择性必修2物质结构与性质 配人教版 2.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 d A.②③ B.①③ C.②④ D.①④ 答案B A.s区、p区、ds☒ B.s区、p区、d☒ 解析最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布式 Cf区、p区、ds区 D.s区、f区、ds☒ 为ns2p,只能是第ⅢA族元素的原子，①符合题意：最外 答案A 层电子排布式为ns2的原子，既可能是第ⅡA族元素的原 解析理论上最活泼的金属单质是F,但由于其具有 子，也可能是过渡元素的原子，还可能是He,②不符合题意： 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 放射性，故一般认为最活泼的金属单质是Cs,而Cs和Fr都 为ns2p3,位于第VA族，③符合题意：最外层电子形成全 属于第IA族元素，位于s区：最活泼的非金属单质是F2,F 满结构的原子，包括ns2、ns2np等结构的原子及钯原子，可 位于p区：常温下呈液态的金属单质为Hg,Hg属于过渡元 素，位于ds区。 能位于多个区，④不符合题意。 随堂训练 1.下列说法不正确的是()。 A.该元素原子的简化电子排布式为[Ar]3d4s A.元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素 B.该元素为V 周期系的根本原因 C.该元素属于ⅡA族元素 B.周期序数越大，该周期所含金属元素越多 D.该元素属于过渡元素 C,所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级 答案C 符号 解析某元素原子的最外层电子数为2，价层电子数为5， D.化学教科书末的元素周期表共18个纵列，可分为五个 属于过渡元素，因为该元素是同族中原子序数最小的元 区，即s区、d区、ds区、p区、f区 素，应处于第四周期，元素原子的价层电子排布式为 答案C 3d4s2,该元素原子的简化电子排布式为[A]3d4s2,该元 解析除s区外，区的名称均来自按构造原理最后填入 素为V元素，A,B,D项正确。该元素处于第VB族，故C 电子的能级符号。 项错误。 2.闪烁着银白色光泽的金属钛(2T)因具有密度小、强度 5.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发 大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学 现价层电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元 等领域，号称“崛起的第三金属”。已知钛有8Ti、9Ti、0Ti 素周期表分为五个区，如图所示。 等同位素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是( A.上述钛原子中，中子数不可能为22 B.钛元素在周期表中处于第四周期 C.钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置 0 D.钛元素是d区的过渡元素 答案C 解析钛是第四周期第ⅣB族元素，其质子数为22。质子 (1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，基态原 数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素， 子的价层电子的电子云形状为 它们在周期表中位于同一位置。 (2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见基 3.根据电子排布的特点，Cu在周期表中位于( )。 态离子的电子排布式为 A.ds区 B.p区 ,其中较稳定的是 (填离子符号)。 C.d区 D.s区 (3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，基态原 答案A 子的价层电子排布式为 解析铜为29号元素，基态Cu原子的核外电子排布式为 (4)在P区中，第二周期第VA族元素基态原子价层电子 1s22s22p°3s23p°3d4s,Cu在元素周期表中属于ds区。 的轨道表示式为 4.某元素原子的最外层电子数为2，价层电子数为5，并且该 (5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在 元素是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错 区中。 误的是()。 答案(1)球形(2)Fe2+:1s22s22p3s23p3d,Fe+: 20
化 学 选择性必修2 物质结构与性质 配人教版 A.s区、p区、ds区 B.s区、p区、d区 C.f区、p区、ds区 D.s区、f区、ds区 答案 A 解析 理论上最活泼的金属单质是 Fr,但由于其具有 放射性,故一般认为最活泼的金属单质是Cs,而Cs和Fr都 属于第ⅠA族元素,位于s区;最活泼的非金属单质是F2,F 位于p区;常温下呈液态的金属单质为 Hg,Hg属于过渡元 素,位于ds区。 2.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ns2np 1,只能是第ⅢA 族元素的原子,①符合题意;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,②不符合题意; 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ns2np 3,位于第ⅤA 族,③符合题意;最外层电子形成全 满结构的原子,包括ns2、ns2np 6 等结构的原子及钯原子,可 能位于多个区,④不符合题意。 随堂训练 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.化学教科书末的元素周期表共18个纵列,可分为五个 区,即s区、d区、ds区、p区、f区 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.闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度 大、无磁性等优良的机械性能,被广泛地应用于军事、医学 等领域,号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti 等同位素,下列关于金属钛的叙述中不正确的是( )。 A.上述钛原子中,中子数不可能为22 B.钛元素在周期表中处于第四周期 C.钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置 D.钛元素是d区的过渡元素 答案 C 解析 钛是第四周期第ⅣB族元素,其质子数为22。质子 数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素, 它们在周期表中位于同一位置。 3.根据电子排布的特点,Cu在周期表中位于( )。 A.ds区 B.p区 C.d区 D.s区 答案 A 解析 铜为29号元素,基态Cu原子的核外电子排布式为 1s22s22p 63s23p 63d104s1,Cu在元素周期表中属于ds区。 4.某元素原子的最外层电子数为2,价层电子数为5,并且该 元素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.该元素原子的简化电子排布式为[Ar]3d34s2 B.该元素为 V C.该元素属于ⅡA族元素 D.该元素属于过渡元素 答案 C 解析 某元素原子的最外层电子数为2,价层电子数为5, 属于过渡元素,因为该元素是同族中原子序数最小的元 素,应处于第四周期,元素原子的价层电子排布式为 3d34s2,该元素原子的简化电子排布式为[Ar]3d34s2,该元 素为 V元素,A、B、D项正确。该元素处于第ⅤB族,故C 项错误。 5.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们发 现价层电子排布相似的元素集中在一起。据此,人们将元 素周期表分为五个区,如图所示。 (1)在s区中,族序数最大、原子序数最小的元素,基态原 子的价层电子的电子云形状为 。 (2)在d区中,族序数最大、原子序数最小的元素,常见基 态离子的电子排布式为 ,其中较稳定的是 (填离子符号)。 (3)在ds区中,族序数最大、原子序数最小的元素,基态原 子的价层电子排布式为 。 (4)在p区中,第二周期第ⅤA族元素基态原子价层电子 的轨道表示式为 。 (5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们在 区中。 答案 (1)球 形 (2)Fe2+ :1s22s22p 63s23p 63d6,Fe3+ : 20