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第一章 原子结构与性质
第二节 原子结构与元素的性质
课时一 原子结构与元素周期表
学习目标
1.深入认识元素周期表的基本结构；
2.能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，促进对“位置”与“结构”关系的理解。
航天
药物
海洋
通讯
元素
知识回顾
元素周期表的结构
7个周期
（7横行）
短周期
长周期
第一周期
第二周期
第三周期
第四周期
第五周期
第六周期
第七周期
2 种元素
8 种元素
8 种元素
18 种元素
18 种元素
32 种元素
32 种元素
周期序数 = 电子层数(能层数)
知识回顾
元素周期表的结构
（18纵行）
16个族
7个主族
8个副族
零族
ⅠA , ⅡA , ⅢA , ⅣA ,ⅤA , ⅥA , ⅦA
8、9、10三个纵行
稀有气体元素
He Ne Ar Kr Xe Rn Og
主族序数=最外层电子数=最高正化合价数
（O、F除外）
元素周期律、元素周期系、元素周期表
01
元素周期律、元素周期系、元素周期表
1869年 门捷列夫元素周期表
按相对原子质量排序
01
元素周期律、元素周期系、元素周期表
按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，并从最轻的元素氢开始进行编号，称为原子序数。
1869年，门捷列夫发现，元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化，这个规律叫作元素周期律。
门捷列夫
原子序数
核电荷数
=
元素周期律为元素的性质随着元素核电荷数的递增而呈周期性变化。
我们把元素按照其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。
莫塞莱
=
质子数
=
核外电子数
01
元素周期律、元素周期系、元素周期表
三张有重要历史意义的周期表
门捷列夫短式周期表
从第四周期开始每个周期截成两截，第1-7族分主族副族，第八族称为过渡元素（第八族是铁、钴、镍等“三素组”）。
01
元素周期律、元素周期系、元素周期表
维尔纳的特长式周期表
每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系、锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐；前五个周期的元素种类被完全确定。表中的Be、Mg的位置与现今周期表不同。
01
元素周期律、元素周期系、元素周期表
玻尔元素周期表
把21～28、39～46等元素用 框起
方框
认识到
框内元素的原子新增加的电子是填入_____________的
内层轨道
他已经用原子结构解释元素周期系
确定了第六周期为_______种元素
说明
32
构造原理与元素周期表
02
构造原理与元素周期表
根据基态原子的价层电子排布式找规律。
【学习任务1】
第一周期：
从 开始，以 结束
1s1
1s2
1s1
2s1
3s1
4s1
1s2
2s2
3s2
4s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s2
4p6
2s2
2p1
2s2
2p2
2s2
2p3
2s2
2p4
2s2
2p5
3s2
3p1
3s2
3p2
3s2
3p3
3s2
3p4
3s2
3p5
4s2
4p1
4s2
4p2
4s2
4p3
4s2
4p4
4s2
4p5
3d1
4s2
3d2
4s2
3d3
4s2
3d5
4s1
3d5
4s2
3d6
4s2
3d7
4s2
3d8
4s2
3d10
4s1
3d10
4s2
其余各周期：
从 能级开始，以 能级结束
ns
np
（n=周期序数=电子层数）
写出12号、29号元素的基态原子的电子排布式，判断属于哪个周期？
周期序数=基态原子的能层数
02
构造原理与元素周期表
【学习任务2】
探究原子核外电子排布与周期的关系
周期 序数 电子 层数 价层电子 填入的能级 电子数 元素
种数
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
1s
2s→2p
3s → 3p
4s → 3d → 4p
5s → 4d → 5p
6s → 4f → 5d → 6p
7s → 5f → 6d → 7p
2
8
8
18
18
32
32
构造原理得出的核外电子排布
解释
元素周期系的基本结构
每周期的元素种数
＝
以ns开始、np结束递增的核电荷数（或电子数）
2
8
8
18
18
32
32
02
构造原理与元素周期表
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p
能级组之间能量相差较大，
能级组之内能量相差很小
能级组
能量相近的合并成一组
共七个能级组，也就形成了7个周期 。
02
构造原理与元素周期表
思考：若以一个方格代表一种元素，每个周期排一横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可以得到如下元素周期表：
p
f
d
s
s
p
s
d
p
f
s
d
p
d
s
p
p
s
s
02
构造原理与元素周期表
再探元素周期表
1、元素周期表共有几个周期？每个周期有多少种元素？
【探究】
为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？
2、元素周期表共有多少列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等
元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？
7 个
2，8，8，18，18，32，32
只有一个电子层，能级只有1s能级
18列
Ⅰ~ⅦA族、Ⅰ~ⅦB 和Ⅷ、0族
02
构造原理与元素周期表
原子核外电子排布与族的关系
ⅠA 原子 序数 周期 基态原子的电子排布 价层电子
排布
锂 3 二
钠 11 三
钾 19 四
铷 37 五
铯 55 六
2s1
6s1
4s1
5s1
3s1
ⅡA 原子 序数 周期 基态原子的电子排布 价层电子
排布
铍 4 二
镁 12 三
钙 20 四
锶 38 五
钡 56 六
2s2
6s2
4s2
5s2
3s2
第ⅠA族：
价层电子排布通式
第ⅡA族：
（n=周期序数=电子层数）
ns1
ns2
[He]2s1
[Ne]3s1
[Ar]4s1
[Kr]5s1
[Xe]6s1
[He]2s2
[Ne]3s2
[Ar]4s2
[Kr]5s2
[Xe]6s2
02
构造原理与元素周期表
族 价层电子
排布通式
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
主族序数=价层电子数
原子核外电子排布与族的关系
02
构造原理与元素周期表
原子核外电子排布与族的关系
族 价层电子排布通式
Ⅰ B
Ⅱ B
Ⅲ B
Ⅳ B
Ⅴ B
Ⅵ B
Ⅶ B
Ⅷ
ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数
ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数
(n－1)d1ns2
(n－1)d3ns2
(n－1)d5ns1
(n－1)d5ns2
(n－1)d6～8ns2
(n－1)d10ns1
(n－1)d10ns2
(n－1)d2ns2
02
构造原理与元素周期表
2、元素周期表共有多少列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等
元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？
18列
ns1~2
ns2np1~6
(n－1)d1~10ns1~2
相等（除0族中的He）
再探元素周期表
【探究】
02
构造原理与元素周期表
【讨论】
1.为什么副族元素又称为过渡元素？
从金属元素过渡到非金属元素的中间元素
过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？
ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数
ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数
写出它们的价层电子排布通式。
(n－1)d1~10ns1~2
02
构造原理与元素周期表
s区
d区
ds区
p区
以最后填入的电子的能级符号作为该区的符号。
元素周期表可分为5个区。
2.s区、d区、ds区、 p区分别有几个列？
s区有2列，d区有8列，ds区有2列、 p区有6列。
【讨论】
02
构造原理与元素周期表
(2) 为什么s区(H除外)、d区、ds区的元素都是金属元素？
最外层电子数为1～2个( 始终不超过2 )，即为ns1-2（Pd例外），容易失去电子（H除外）
(3) 处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为什么？
处于非金属与金属分界线上的元素：
既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性
【讨论】
02
构造原理与元素周期表
【讨论】
(4) Cr和Cu的价层电子排布符合构造原理么？还有哪些不符合？
Nb、Mo、Ru、Pd、Ag、Pt、Au等
不符合；
(5) 预言119号元素基态原子最外层电子排布，并预测第八周期有多少种元素。
8s1
50 种
02
构造原理与元素周期表
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
元素数 2 8 8 18 18 32 32
预言第八周期有多少种元素？
【思考与讨论】
价层电子填入的能级顺序：
8s → 5g → 6f → 7d → 8p
元素个数为：
50 种
2 + 18 + 14 + 10 + 6 = 50 种
02
构造原理与元素周期表
【练习】下列各元素是主族元素还是副族元素？位于周期表的第几周期和哪个族？属于哪个区？（课本29页第9题）
（1）1s22s22p63s23p5
（2）[Kr]4d105s25p2
（3）[Ar]3d34s2
（4）[Ar]3d104s1
（5）[Ar]4s1
主族
主族
副族
主族
副族
第三周期第ⅦA族
p区
第五周期第ⅣA族
p区
第四周期第ⅤB族
d区
第四周期第ⅠB族
ds区
第四周期第ⅠA族
s区
02
构造原理与元素周期表
【深度思考】
1.s区、d区、ds区、 p区分别有几个列？
s区有两列，d区有8列，ds区有两列、 p区有6列。
02
构造原理与元素周期表
2.为什么s区(H除外)、d区、ds区的元素都是金属元素？
s区的最外层电子数为1～2个，容易失去电子（H除外），所以都是金属元素；
d区和ds区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个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。
【深度思考】
02
构造原理与元素周期表
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？
右上角三角区的p区元素，能层数少，容易得到电子达到相对稳定结构，呈现非金属性，属于非金属元素。
【深度思考】
02
构造原理与元素周期表
【深度思考】
4.处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为什么？
处于非金属与金属分界线上的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此这些元素常被称为半金属或类金属。
02
构造原理与元素周期表
【深度思考】
5.为什么副族元素又称为过渡元素？
由于副族元素是从典型的金属元素过渡到非金属元素的中间元素，因而又被称为过渡元素。
02
构造原理与元素周期表
1.已知Se的价层电子排布式为4s24p4，请分析Se元素所在的周期、族、分区、最高/最低化合价
2.预言119号元素基态原子核外电子排布式、价层电子排布式，并预测其位置、分区、最高化合价
第四周期、第ⅥA族、p区、最高化合价+6/最低化合价-2
[Og]8s1、8s1、第八周期第ⅠA族、s区、最高化合价+1
【总结提升】
对角线规则
03
对角线规则
【思考与讨论】
某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的。
锂和镁：
在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物
处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。
03
对角线规则
b.在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1 341 881.4 2 467 1 100
1.锂和镁的相似性
a.锂与镁的沸点较为接近：
03
对角线规则
1.锂和镁的相似性
c. 能直接与氮气反应：
d. 锂和镁的氢氧化物加热分解：
生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
Li2O、H2O和MgO、H2O。
e. 在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：
只有锂盐是难溶于水的，
相应的镁盐也难溶于水。
03
对角线规则
2.铍和铝的相似性
2）都可与酸、碱反应放出氢气：
3）铍在浓硝酸中也发生钝化
1）二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高
03
对角线规则
2.铍和铝的相似性
4）氧化物和氢氧化物都具有两性：
既能溶于强酸又能溶于强碱溶液
Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O，
Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O
Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，
Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O
5）BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
03
对角线规则
3.硼和硅的相似性
1. 自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
2. B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：
2B＋2KOH＋2H2O = 2KBO2＋3H2↑，
Si＋2KOH＋H2O= K2SiO3＋2H2↑
04
课堂总结
原子结构与元素周期表
元素周期表、元素周期系、元素周期律
构造原理与元素周期表
对角线规则
原子序数
元素性质随着__________递增发生周期性的重复
元素按原子__________递增排列的序列
核电荷数
呈现元素周期系的表格
元素周期系只有一个，
元素周期表多种多样。
周期序数=基态原子的能层数
某些主族元素与其右下方的主族元素
有些性质是相似的。
ⅢB-ⅦB：族序数 = 价层电子数
ⅠB-ⅡB：族序数 = 最外层电子数
Ⅰ A-ⅦA：族序数 = 价层电子数
族序数
课堂练习
05
课堂练习
1.价层电子排布为4d55s1的元素在周期表中的位置是（ ）
A.第四周期第ⅠB族 B.第五周期第ⅠB族
C.第四周期第ⅥB族 D.第五周期第ⅥB族
D
由于该元素的最高能级为5s，所以处于第五周期，价层电子排布为4d55s1，所以位于第ⅥB族。
05
课堂练习
2.下列关于价层电子排布为3s23p4的粒子描述正确的是（ ）
A.该元素在元素周期表中位于p区
B.它的核外电子排布式为[Ne]3s23p4
C.该元素为氧元素
D.其轨道表示式为
A
该元素为硫元素，S元素在元素周期表中位于p区，故A正确、C错误；
S元素核外电子排布式为[Ne]3s23p4，故B错误；
05
课堂练习
2.下列关于价层电子排布为3s23p4的粒子描述正确的是（ ）
A.该元素在元素周期表中位于p区
B.它的核外电子排布式为[Ar]3s23p4
C.该元素为氧元素
D.其轨道表示式为
A
S原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则，其轨道
表示式为 ，故D错误。
05
课堂练习
3.下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的价层电子排布特点的有关叙述正确的是（ ）
A.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，属于ds区元素
B.O的基态原子中，2p能级为半充满，属于p区元素
C.最外层电子排布式为4s1，一定属于第ⅠA族
D.最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能是第ⅢA族或第ⅢB族
A
铜位于第四周期第ⅠB族，属于ds区元素，故A正确；
氧元素的2p能级有4个电子，不是半充满，故B错误；
05
课堂练习
最外层电子排布式为4s1，该元素不一定位于第ⅠA族，如铜的最外层电子排布式为4s1，但铜属于第ⅠB族，故C错误；
最外层电子排布式为ns2np1，该元素位于第ⅢA族，故D错误。
05
课堂练习
4.下列说法正确的是（ ）
A.所有金属元素都分布在d区和ds区
B.最外层电子数为2的元素都分布在s区
C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
D.基态原子的p能级上半充满的元素不一定位于p区
C
s区除H外均为金属元素，故A项错误；
He、Zn等虽然最外层电子数为2，但却不是s区元素，B项错误；
元素周期表中第ⅢB族～第ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素，C项正确。
05
课堂练习
5.世界瞩目的港珠澳大桥是世界上最长的斜拉桥，桥受力部件采用高强度拉力钢索(如图)。钢索表面的合金保护层含有锌、铝和少量钒，下列说法错误的是（ ）
A.锌位于元素周期表的d区
B.基态Al原子的电子占据最高能级的电子云 轮廓图为哑铃形
C.钒位于元素周期表中第四周期第ⅤB族
D.钒的价层电子排布为3d34s2
A
第三周期稀有气体元素的原子序数为18，锌的原子序数为30,30－18＝12，则锌在周期表中处于第四周期第ⅡB族，在ds区，故A错误；
05
课堂练习
基态Al原子核外电子占据的最高能级为3p能级，电子云轮廓图为哑铃形，故B正确；
第三周期稀有气体元素的原子序数为18，钒的原子序数为23，23－18＝5，则钒在周期表中处于第四周期第ⅤB族，故C正确；
钒的原子序数为23，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，则钒的价层电子排布为3d34s2，故D正确。
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