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第二节　原子结构与元素的性质
第1课时　原子结构与元素周期表
第一章　原子结构与性质
利用STM观察原子
[学习目标]
1.通过辨识原子结构及价层电子排布与元素在周期表中的位置之间的
关系，形成“结构决定性质”的观念(重、难点)。
2.了解周期表的分区及元素周期表的规律，培养学生的模型认知能力
(重点)。
科学史话
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
元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变规律
(2)元素周期系
元素原子按核电荷数递增排列的序列
(3)元素周期表
呈现元素周期系的表格
核电荷数递增
碱金属
稀有气体
门捷列夫
莫塞莱
原子序数
核电荷数
(4)元素周期系与元素周期表的关系
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.构造原理和元素周期表
(1)元素形成元素周期系的根本原因：
元素的原子核外电子排布发生周期性的重复。
(2)根据构造原理得出的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。
例：第一周期1s1→1s2；其余各周期ns → np，
递增的核电荷数(或电子数)=每个周期里的元素数。
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
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，同族元素价层电子数相同(镧系、锕系、稀有气体元素除外)
(4)族序数和价层电子数的关系
主族元素：价层电子数＝最外层电子数；
副族(过渡元素)：价层电子还包括部分内层电子。
2.构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.过渡元素价层电子数跟他们的族序数关系是？写出他们的价层电子排布通式。
第ⅢB～第ⅦB族元素的价层电子数等于他们的族序数(除镧系、锕系外)；
第Ⅷ族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数；
第ⅠB族、第ⅡB族元素的价层电子数
等于族序数加10。
一、元素周期系和元素周期表
过渡元素的价层电子排布通式为(n－1)d1～10ns1～2(镧系和锕系除外)。
思考交流
2.正误判断
(1)价层电子一定是最外层电子
(2)元素的价层电子数一定等于其所在族的族序数
(3)同一族元素的价层电子数一定相同
(4)原子的价层电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是过渡元素
√
×
×
×
一、元素周期系和元素周期表
3.若某原子的价层电子排布为4d15s2，下列说法正确的是
A.该元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族
B.该元素原子价层电子数为2
C.该元素为非金属元素
D.该元素原子N能层共有8个电子
√
4.已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于
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)价层电子排布和元素周期表的关系
①原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数。
②主族元素原子的价层电子数＝该元素在周期表中的主族序数，
0族元素(除He外)原子的价层电子数为8。
族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
价层电 子排布 ns1 ns2 ns2 np1 ns2 np2 ns2 np3 ns2 np4 ns2 np5 ns2np6
(除He
为1s2外)
归纳总结
一、元素周期系和元素周期表
(1)价层电子排布和元素周期表的关系
③过渡元素(除镧系、锕系外，以第四周期为例)。
一、元素周期系和元素周期表
归纳总结
(2) 价层电子排布与元素的最高正价
①主族元素：最高正价＝主族序数(O、F除外)。
②第ⅢB～ⅦB族：最高正价＝族序数。
③第Ⅷ族：可失去最外层的s轨道上的电子和次外层的部分(n－1)d轨道上
的电子，所以最高正价低于族序数(8)，只有Ru和Os可表现正八价。
④第ⅠB族：可失去ns1电子和部分(n－1)d电子，所以其族序数＜最高正价；
第ⅡB族：只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数＝最高正价。
一、元素周期系和元素周期表
归纳总结
二、元素周期表的分区
1.根据元素的金属性和非金属性分区
非金属元素 22 种
2.原子结构与元素周期表的分区
按照电子排布分成5个区，除ds区外，各区名称为最后填入电子的能级符号。
ⅠA 0
1 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 p区 3 s区 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB 4 d 区 ds区 5 6 7 镧系 f 区
锕系
二、元素周期表的分区
2.原子结构与元素周期表的分区
①s区：第ⅠA、ⅡA族元素，价层电子排布ns1～2，最后一个电子填在ns能级上，
(除H外)均属于活泼金属元素。
②p区：第ⅢA～ⅦA族以及0族元素，价层电子排布ns2np1～6(除He)外，最后
一个电子填在np能级上，为非金属元素、稀有气体元素和少数金属元素。
③d区：第ⅢB～Ⅷ族元素(除镧系、锕系外)，价层电子排布 (n－1)d1～9ns1～2
(钯除外)，最后一个电子填在(n－1)d能级上，为过渡金属元素。
二、元素周期表的分区
2.原子结构与元素周期表的分区
④ds区：第ⅠB、ⅡB族元素，价层电子排布 (n－1)d10ns1～2，可理解为先填满
(n－1)d能级而后再填充ns能级，为过渡金属元素。
⑤f区：包括镧系和锕系元素，价层电子排布为(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2。
3.元素的对角线规则
(1) 周期表中，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。
二、元素周期表的分区
3.元素的对角线规则
(2)处于“对角线”位置的元素，他们的性质具有相似性。
(3)实例分析：锂和镁的相似性
a.沸点较为接近：
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1 347 882.9 2 467 1 100
b.在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，且其氧化物与水反应都十分缓慢。
c. 都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
d.氢氧化物在加热时均可分解为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。
二、元素周期表的分区
思考交流
1.正误判断
(1)除短周期外，其他周期均有18种元素
(2)碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
(3)在元素周期表中，所有非金属元素都位于p区
(4)价层电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素
(5)次外层全充满而最外层有不成对电子的元素一定是主族元素
(6)元素周期表5个区中都有金属元素
√
×
×
×
×
×
二、元素周期表的分区
思考交流
2.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
√
二、元素周期表的分区
思考交流
3.根据对角线规则回答下列问题：
(1)铍和铝的相似性
①铍与铝都可与酸、碱反应放出______，并且铍在浓硝酸中也发生______。
②二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液，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的熔点和硬度都很高。
④BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易______。
氢气
钝化
AlCl3＋3H2O
NaAlO2＋2H2O
BeCl2＋2H2O
Na2BeO2＋2H2O
升华
二、元素周期表的分区
思考交流
二、元素周期表的分区
(2)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。
②B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：
2B＋2KOH＋2H2O===_____________，Si＋2KOH＋H2O===________________。
③硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易_______。
④硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。
2KBO2＋3H2↑
K2SiO3＋2H2↑
水解
自我测试
1.原子序数为83的元素位于：①第五周期　②第六周期　③第ⅣA族　
④第ⅤA族　⑤第ⅡB族，其中正确的组合是
A.①④ B.②③ C.②④ D.①⑤
√
2.下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是
A.基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素
B.原子的价层电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是d区元素
C.有三个未成对电子的原子一定属于主族元素
D.基态原子的价层电子排布为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y
√
自我测试
3.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是
A.Y元素原子的价层电子排布式为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属元素种数最多
D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
√
自我测试
4.指出下列元素是主族元素还是副族元素，在元素周期表中的什么位置？
(1)核外电子排布式为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，属于___区元素。
主
三
ⅡA
s
(2)核外电子排布式为[Kr]4d105s25p2的元素，是____族元素，位于元素周期表中第____周期第_____族，属于____区元素。
主
五
ⅣA
p
(3)核外电子排布式为[Ar]3d14s2的元素，是____族元素，位于元素周期表中第____周期第_____族，属于____区元素。
副
四
ⅢB
d
(4)核外电子排布式为[Ar]3d104s1的元素，是_____族元素，位于元素周期表中第____周期第_____族，属于____区元素。
副
四
ⅠB
ds
自我测试
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5个区，如图所示。
请回答下列问题：
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，
其原子的价层电子的电子云轮廓图为____形。
球
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其常见离子的电子排布式为___________________________________________，其中较稳定的是_____。
Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6、
Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5
Fe3
自我测试
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价层电子排布式为________。
3d104s2
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的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。
f
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
方法规律
电子排布式
价层电子排布式
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