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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
［核心素养发展目标］ 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。2.认识周期表中各区及元素周期表的规律，培养学生的模型认知能力。
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
元素的性质随原子序数递增而呈周期性的变化，这个规律称作元素周期律。
(2)元素周期系
元素按原子序数(即核电荷数)递增排列的序列称为元素周期系。
(3)元素周期表——呈现元素周期系的表格。
(4)元素周期系与元素周期表的关系
2.构造原理和元素周期表
(1)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。例如：第一周期从1s1开始，以1s2结束；其余各周期总是从ns能级开始，以np能级结束，其间递增的核电荷数(或电子数)就等于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
(2)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)，这是同族元素性质相似的结构基础。
(3)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)的价层电子还包括部分内层电子。
1.过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。
提示 第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数(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族的价层电子数等于族序数加10。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)。
2.预言119号元素基态原子最外层电子排布，第八周期有多少种元素。
提示 119号元素基态原子最外层电子排布为8s1；第八周期应有50种元素。
1.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)基态原子的N能层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素 ( )
(5)原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素 ( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2.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
答案 A
解析 该原子的价层电子排布为4d15s2，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以该元素原子价层电子数为3，故A正确、B错误；该元素是金属元素，故C错误；N能层的电子排布为4s24p64d1，共有9个电子，故D错误。
3.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
答案 D
解析 由题意推知，该元素的价层电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。
(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)
③过渡元素(除镧系、锕系外，以第四周期为例)。
周期表中列数 族序数 价层电子排布
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)价层电子排布与元素的最高正价
①当主族元素失去全部价层电子后，表现出该元素的最高化合价，最高正价=主族序数(O、F除外)。
②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d轨道上的全部电子，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，所以第ⅠB族的族序数<最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数=最高正价。
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
2.原子结构与元素周期表的分区
按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区。除ds区外，一般来说，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
(1)s区：包括第ⅠA、ⅡA族元素，价层电子排布为ns1~2，最后一个电子填在ns能级上，除氢元素外均属于活泼金属元素。
(2)p区：包括第ⅢA~ⅦA族以及0族元素，价层电子排布为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。
(3)d区：包括第ⅢB~Ⅷ族元素(除镧系、锕系外)，价层电子排布为(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。
(4)ds区：包括第ⅠB、ⅡB族元素，价层电子排布为(n-1)d10ns1~2，可理解为先填满了(n-1)d能级而后再填充ns能级，为过渡金属元素。
(5)f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)在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。
(2)实例分析：
锂和镁的相似性
①锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li+O22Li2O、2Mg+O22MgO。
②锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
③锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。
④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。
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 。
(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。
答案 (1)①氢气 钝化 ②AlCl3+3H2O
Na［Al(OH)4］ BeCl2+2H2O Na2［Be(OH)4］ ④升华 (2)②2KBO2+3H2↑ K2SiO3+2H2↑
③水解
1.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~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
答案 C
解析 s区除H外均为金属元素，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。
2.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 族元素，位于元素周期表中第 周期第 族，属于 区元素。
(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。
(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。
(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。
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)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，为主族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一个电子填充在p轨道，属于p区，为主族元素。族序数=(ns+np)的电子数，即族序数为2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区，为副族元素。族序数=［(n-1)d+ns］的电子数，即族序数为1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n-1)d轨道电子数等于10，属于ds区，为副族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为1，位于第四周期第ⅠB族。
3.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。
(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 。
(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 。
(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。
答案 (1)球 (2)Fe2+：1s22s22p63s23p63d6、Fe3+：1s22s22p63s23p63d5 Fe3+ (3)3d104s2
(4) (5)f
解析 (1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云轮廓图为球形。
(2)d区为第ⅢB~ⅦB族(不包括镧系、锕系)、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为Fe2+、Fe3+，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3+的3d能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2+。
(3)符合条件的元素为Zn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价层电子排布式为3d104s2。
(4)符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式价层电子排布式
课时对点练 ［分值：100分］
(选择题1~13题，每小题6分，共78分)
题组一 元素周期表的应用
1.价层电子排布为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 由价层电子排布知，该元素是主族元素。因为最高能层的序数=周期数，价层电子数=主族序数，所以该元素位于第五周期第ⅢA族。
2.元素周期表中铋元素的数据如图，下列说法正确的是 ( )
A.基态铋原子6p能级有一个未成对电子
B.铋位于周期表第六周期第ⅤA族
C.铋原子最外层有5个能量相同的电子
D.铋位于周期表p区，其最高价氧化物为Bi2O3
答案 B
解析 基态铋原子6p能级有3个未成对电子，A错误；根据铋原子的价层电子排布6s26p3可知，其位于周期表中第六周期第ⅤA族，B正确；铋原子最外层电子排布为6s26p3，6s能级2个电子与6p能级3个电子能量不同，C错误；根据价层电子排布可知，铋元素位于p区，最高价为+5价，故最高价氧化物为Bi2O5，D错误。
3.(2023·长春高二月考)某基态元素原子的最外层电子排布为ns1 。下列关于该元素的说法正确的是 ( )
A.价层电子数一定为1
B.一定位于第ⅠA族或第ⅠB族
C.元素的最高正化合价一定为+1价
D.元素周期表前36号元素中共有6种
答案 D
解析 基态时，某元素原子的最外层电子排布为ns1，该元素可能是第ⅠA族的元素，也可能是Cr、Cu等副族元素。当n=4时，该元素可能是Cr，位于第ⅥB族，故B错误；当n=4时，该元素可能是Cu，最高正化合价为+2价，故C错误；元素周期表前36号元素中符合条件的有H、Li、Na、K、Cr、Cu，共6种，故D正确。
4.港珠澳大桥采用高强度拉力钢索。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
答案 A
解析 锌的原子序数为30，在周期表中位于第四周期第ⅡB族，在ds区，故A错误；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；钒的原子序数为23，在周期表中位于第四周期第ⅤB族，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，则钒的价层电子排布为3d34s2，故C、D正确。
5.已知基态R2+的核外电子排布式为［Ar］3d7，则有关R元素的说法错误的是 ( )
A.质子数为27
B.在周期表中位于第ⅡB族
C.在周期表中处于d区
D.属于过渡金属元素
答案 B
解析 基态R2+的核外电子排布式为［Ar］3d7，则基态原子R的核外电子排布式为［Ar］3d74s2，R为Co元素，则质子数为27，A正确；Co元素位于第四周期第Ⅷ族，处于d区，属于过渡金属元素，B错误，C、D正确。
题组二 元素周期表的分区
6.(2024·宁夏高二月考)下面元素周期表中全部是金属元素的区域为 ( )
A.只有s区 B.只有d区
C.s区、d区和ds区 D.d区和ds区
答案 D
解析 s区的氢为非金属元素，d区和ds区全部为金属元素，p区包含大多数非金属元素。
7.前四周期元素中，基态原子的4s能级中只有1个电子且位于d区的元素共有 ( )
A.0种 B.1种 C.2种 D.3种
答案 B
解析 基态原子的4s能级中只有1个电子，则该元素最外层仅有的一个电子位于4s能级，即4s1，该原子4s能级未填充满，一是按照能级顺序正常填充的结果：1s22s22p63s23p64s1，为19K元素，位于s区；二是按照洪特规则的特例填充的结果：1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，为24Cr和29Cu，29Cu位于ds区，位于d区的元素只有1种。
8.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。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列关于金属钛的叙述不正确的是 ( )
A.上述钛原子中，中子数不可能为22
B.钛元素在元素周期表中处于第四周期
C.钛的不同同位素在元素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 题给三种同位素原子中，中子数最小为26，故A项正确；Ti位于第四周期第ⅣB族，属于d区的过渡元素，故B、D项正确；同种元素的不同同位素在元素周期表中的位置相同，故C项错误。
9.元素周期表中共有18纵列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是 ( )
A.第9列元素中没有非金属元素
B.第15列元素原子的最外层电子排布是ns2np5
C.最外层电子排布为ns2的元素一定在第2列
D.第11、12列为d区元素
答案 A
解析 A项，第9列属于第Ⅷ族，全部为金属元素；B项，第15列为第ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布为ns2np3；C项，He的最外层电子排布为1s2，在第18列；D项，第11、12列为ds区元素。
10.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，该元素一定位于第ⅠA族
D.最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能位于第ⅢA族或第ⅢB族
答案 A
解析 氧元素的2p能级有4个电子，不是半充满，故B错误；最外层电子排布式为4s1的元素不一定位于第ⅠA族，如铜原子的最外层电子排布式为4s1，但铜元素位于第ⅠB族，故C错误；最外层电子排布式为ns2np1的元素位于第ⅢA族，故D错误。
11.(2023·武汉高二检测)某化学学习小组在学习元素周期系和周期的划分时提出以下观点：
①元素周期系的形成是由原子的结构决定的；
②元素周期系中第ⅠA族元素统称为碱金属元素；
③每一周期元素原子价层电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；
④元素周期系的每一周期元素的种类均相等；
⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素位于同一周期；
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 第ⅠA族元素除H元素外统称为碱金属元素，②错；第一周期元素原子价层电子排布从1s1开始至1s2结束，③错；不同周期元素的种类不一定相等，④错；⑤中的两元素位于同一主族，⑤错。
12.已知某基态原子X)的某能层的电子排布为ns2np6nd5，下列说法错误的是 ( )
A.X必为d区元素
B.若n=3，则Z为24或25
C.若n=4，则X必为第五周期的过渡元素
D.若X 是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的原子仅有2种
答案 D
解析 按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区，除ds区外，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号，根据X的电子排布式可知，X必为d区元素，故A正确；若n=3，基态X原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d54s2，则Z为24或25，故B正确；若n=4，该原子有5个电子层，处于第五周期，故C正确；若X是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的元素有Cr、Mn，但可能存在同位素，因此原子不止2种，故D错误。
13.(2023·天津南开高二期末)元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y原子的价层电子排布为nsn-1npn+1，则下列说法不正确的是 ( )
A.基态Y原子的价层电子排布为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属元素种数最多
D.基态Z原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案 A
解析 Y原子的价层电子排布为nsn-1npn+1，其中n-1=2，所以n=3，则Y是S，根据元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置可判断X是F，Z是As，据此解答。基态S原子的价层电子排布为3s23p4，A错误；S在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族，B正确；F位于第二周期，该周期所含非金属元素种数最多，C正确；As的原子序数是33，基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D正确。
14.(10分)有A、B、C、D、E五种元素。其中A为第四周期主族元素，与D可形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物；B为第四周期过渡金属元素，最高化合价为+7价；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价；D原子的价层电子排布为nsnnpn+2，E元素的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子。
(1)写出下面元素的元素符号：
A 、B 、C 、D 。
(2)写出基态D2-的电子排布式： 。
基态E原子的电子排布式： 。
(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为第四周期过渡金属元素，最高化合价为+7价可推出B是锰元素；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价，则C是溴元素；D原子的价层电子排布为nsnnpn+2，则D是氧元素；A与D可形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物，且为第四周期主族元素，则A是钾元素。E元素的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，该元素应为Al。
15.(12分)现有五种前四周期元素，结构信息如表所示，回答下列问题。
元素 结构信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子
B M层电子数比L层电子数少两个
C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子
D 基态原子的价层电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为+7
E 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子
(1)A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序为 (用最高价氧化物对应的水化物的化学式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置为 ，其基态原子的简化核外电子排布式为 。
(3)写出基态B原子价层电子的轨道表示式： 。
(4)E位于元素周期表的 区，基态原子填有电子的轨道数为 。
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为P，B为S，C为Cl；D的基态原子的价层电子排布为3d54s2，D为Mn；E的基态原子的价层电子排布为3d104s1，E为Cu，据此分析回答问题。
(1)由以上分析知，A为P，B为S，C为Cl。A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4。(2)D为锰元素，其在元素周期表中的位置为第四周期第ⅦB族，其基态原子的简化核外电子排布式为［Ar］3d54s2。(4)E为铜元素，位于元素周期表的ds区，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，填有电子的轨道数为15。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
［核心素养发展目标］ 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。2.认识周期表中各区及元素周期表的规律，培养学生的模型认知能力。
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
元素的性质随 递增而呈周期性的变化，这个规律称作元素周期律。
(2)元素周期系
元素按原子序数(即 )递增排列的序列称为元素周期系。
(3)元素周期表——呈现___________________的表格。
(4)元素周期系与元素周期表的关系
2.构造原理和元素周期表
(1)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。例如：第一周期从 开始，以 结束；其余各周期总是从 能级开始，以 能级结束，其间递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的 。
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
元素数 2 8 8 18 18 32 32
(2)元素周期表中，同族元素价层电子数 (镧系、锕系、稀有气体元素除外)，这是同族元素性质相似的结构基础。
(3)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)的价层电子还包括部分内层电子。
1.过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。
2.预言119号元素基态原子最外层电子排布，第八周期有多少种元素。
1.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)基态原子的N能层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素 ( )
(5)原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素 ( )
2.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
3.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
(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)
③过渡元素(除镧系、锕系外，以第四周期为例)。
周期表中列数 族序数 价层电子排布
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)价层电子排布与元素的最高正价
①当主族元素失去全部价层电子后，表现出该元素的最高化合价，最高正价=主族序数(O、F除外)。
②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d轨道上的全部电子，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，所以第ⅠB族的族序数<最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数=最高正价。
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
2.原子结构与元素周期表的分区
按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区。除ds区外，一般来说，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的 的符号。
(1)s区：包括第 族元素，价层电子排布为 ，最后一个电子填在 能级上，除氢元素外均属于活泼金属元素。
(2)p区：包括第 族以及 族元素，价层电子排布为 (除He)外，最后一个电子填在 能级上，为非金属元素、稀有气体元素和少数金属元素。
(3)d区：包括第 族元素(除镧系、锕系外)，价层电子排布为 (钯除外)，最后一个电子填在
能级上，为过渡金属元素。
(4)ds区：包括第 族元素，价层电子排布为 ，可理解为先填满了(n-1)d能级而后再填充 能级，为过渡金属元素。
(5)f区：包括 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)在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。
(2)实例分析：
锂和镁的相似性
①锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li+O22Li2O、2Mg+O22MgO。
②锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
③锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。
④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。
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____________________________________________________。
(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。
1.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~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
2.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 族元素，位于元素周期表中第 周期第 族，属于 区元素。
(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。
(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。
(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。
3.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。
(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 。
(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____________。
(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。
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式价层电子排布式
答案精析
一、
1.(1)原子序数 (2)核电荷数 (3)元素周期系
2.(1)1s1 1s2 ns np 元素数 (2)相同
深度思考
1.第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数(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族的价层电子数等于族序数加10。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)。
2.119号元素基态原子最外层电子排布为8s1；第八周期应有50种元素。
应用体验
1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2.A ［该原子的价层电子排布为4d15s2，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以该元素原子价层电子数为3，故A正确、B错误；该元素是金属元素，故C错误；N能层的电子排布为4s24p64d1，共有9个电子，故D错误。］
3.D ［由题意推知，该元素的价层电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。］
二、
2.能级 (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)镧系和锕系
深度思考
(1)①氢气 钝化 ②AlCl3+3H2O
Na［Al(OH)4］ BeCl2+2H2O Na2［Be(OH)4］
④升华 (2)②2KBO2+3H2↑ K2SiO3+2H2↑
③水解
应用体验
1.C ［s区除H外均为金属元素，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。］
2.(1)主 三 ⅡA s (2)主 五 ⅣA p
(3)副 四 ⅢB d (4)副 四 ⅠB ds
解析 (1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，为主族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为2，位于第三周期第ⅡA族。(2)最后一个电子填充在p轨道，属于p区，为主族元素。族序数=(ns+np)的电子数，即族序数为2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。(3)最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区，为副族元素。族序数=［(n-1)d+ns］的电子数，即族序数为1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。(4)(n-1)d轨道电子数等于10，属于ds区，为副族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为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区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云轮廓图为球形。
(2)d区为第ⅢB~ⅦB族(不包括镧系、锕系)、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为Fe2+、Fe3+，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3+的3d能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2+。
(3)符合条件的元素为Zn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价层电子排布式为3d104s2。
(4)符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。(共77张PPT)
原子结构与元素周期表
第1课时
第一章 第二节
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核心素养
发展目标
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。
2.认识周期表中各区及元素周期表的规律，培养学生的模型认知能力。
内容索引
一、元素周期系和元素周期表
二、元素周期表的分区
课时对点练
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
元素的性质随 递增而呈周期性的变化，这个规律称作元素周期律。
(2)元素周期系
元素按原子序数(即 )递增排列的序列称为元素周期系。
(3)元素周期表——呈现 的表格。
一、元素周期系和元素周期表
原子序数
核电荷数
元素周期系
(4)元素周期系与元素周期表的关系
2.构造原理和元素周期表
(1)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。例如：第一周期从 开始，以 结束；其余各周期总是从 能级开始，以 能级结束，其间递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的 。
1s1
1s2
ns
np
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
(2)元素周期表中，同族元素价层电子数 (镧系、锕系、稀有气体元素除外)，这是同族元素性质相似的结构基础。
(3)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)的价层电子还包括部分内层电子。
相同
1.过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。
深度思考
提示 第ⅢB族元素~第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数(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族的价层电子数等于族序数加10。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)。
2.预言119号元素基态原子最外层电子排布，第八周期有多少种元素。
深度思考
提示 119号元素基态原子最外层电子排布为8s1；第八周期应有50种元素。
应用体验
1.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)基态原子的N能层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素
(5)原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素
×
√
×
×
×
应用体验
2.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
√
应用体验
该原子的价层电子排布为4d15s2，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，该元素位于元素周期表中第五周期第ⅢB族，所以该元素原子价层电子数为3，故A正确、B错误；
该元素是金属元素，故C错误；
N能层的电子排布为4s24p64d1，共有9个电子，故D错误。
应用体验
3.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
√
由题意推知，该元素的价层电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。
归纳总结
(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
③过渡元素(除镧系、锕系外，以第四周期为例)。
周期表中列数 族序数 价层电子排布
3 ⅢB (n-1)d1ns2
4 ⅣB (n-1)d2ns2
5 ⅤB (n-1)d3ns2
6 ⅥB (n-1)d5ns1
归纳总结
周期表中列数 族序数 价层电子排布
7 ⅦB (n-1)d5ns2
8~10 Ⅷ (n-1)d6~8ns2
11 ⅠB (n-1)d10ns1
12 ⅡB (n-1)d10ns2
归纳总结
(2)价层电子排布与元素的最高正价
①当主族元素失去全部价层电子后，表现出该元素的最高化合价，最高正价=主族序数(O、F除外)。
②第ⅢB~ⅦB族可失去ns和(n-1)d轨道上的全部电子，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，所以第ⅠB族的族序数<最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数=最高正价。
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元素周期表的分区
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二
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
2.原子结构与元素周期表的分区
按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区。除ds区外，一般来说，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的 的符号。
(1)s区：包括第 族元素，价层电子排布为 ，最后一个电子填在 能级上，除氢元素外均属于活泼金属元素。
(2)p区：包括第 族以及 族元素，价层电子排布为________
(除He)外，最后一个电子填在 能级上，为非金属元素、稀有气体元素和少数金属元素。
能级
ⅠA、ⅡA
ns1~2
ns
ⅢA~ⅦA
0
ns2np1~6
np
(3)d区：包括第 族元素(除镧系、锕系外)，价层电子排布为
(钯除外)，最后一个电子填在 能级上，为过渡金属元素。
(4)ds区：包括第 族元素，价层电子排布为 ，可理解为先填满了(n-1)d能级而后再填充 能级，为过渡金属元素。
(5)f区：包括 元素，价层电子排布为(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
镧系和锕系
3.元素的对角线规则
(1)在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。
(2)实例分析：
锂和镁的相似性
①锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li+O2 2Li2O、2Mg+O2 2MgO。
②锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
③锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。
④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。
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=== 。
深度思考
氢气
钝化
AlCl3+3H2O
Na[Al(OH)4]
BeCl2+2H2O
Na2[Be(OH)4]
③二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。
④BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易 。
(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=== 。
深度思考
升华
2KBO2+3H2↑
K2SiO3+2H2↑
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。
深度思考
水解
应用体验
1.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~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
√
应用体验
s区除H外均为金属元素，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。
应用体验
2.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 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
最后一个电子填充在s轨道，属于s区，为主族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为2，位于第三周期第ⅡA族。
应用体验
(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
最后一个电子填充在p轨道，属于p区，为主族元素。族序数=(ns+np)的电子数，即族序数为2+2=4，位于第五周期第ⅣA族。
应用体验
(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
最后一个电子填充在d轨道，且小于10，属于d区，为副族元素。族序数=[(n-1)d+ns]的电子数，即族序数为1+2=3，位于第四周期第ⅢB族。
应用体验
(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
(n-1)d轨道电子数等于10，属于ds区，为副族元素。族序数=ns的电子数，即族序数为1，位于第四周期第ⅠB族。
应用体验
3.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
应用体验
s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其基态原子的电子排布式为1s22s2，价层电子的电子云轮廓图为球形。
应用体验
(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+
应用体验
d区为第ⅢB~ⅦB族(不包括镧系、锕系)、第Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为Fe2+、Fe3+，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3+的3d能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2+。
应用体验
(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
符合条件的元素为Zn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价层电子排布式为3d104s2。
应用体验
(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 。
符合题意的元素为N，其价层电子的轨道表示式为 。
应用体验
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，
它们在 区。
铀和钚均为锕系元素，位于f区。
f
方法规律
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 价层电子排布式
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课时对点练
题组一 元素周期表的应用
1.价层电子排布为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
√
1
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3
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5
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由价层电子排布知，该元素是主族元素。因为最高能层的序数=周期数，价层电子数=主族序数，所以该元素位于第五周期第ⅢA族。
2.元素周期表中铋元素的数据如图，下列说法正确的是
A.基态铋原子6p能级有一个未成对电子
B.铋位于周期表第六周期第ⅤA族
C.铋原子最外层有5个能量相同的电子
D.铋位于周期表p区，其最高价氧化物为Bi2O3
√
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1
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6
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9
10
11
12
13
14
15
基态铋原子6p能级有3个未成对电子，A错误；
根据铋原子的价层电子排布6s26p3可知，其位于周期表中
第六周期第ⅤA族，B正确；
铋原子最外层电子排布为6s26p3，6s能级2个电子与6p能级
3个电子能量不同，C错误；
根据价层电子排布可知，铋元素位于p区，最高价为+5价，故最高价氧化物为Bi2O5，D错误。
3.(2023·长春高二月考)某基态元素原子的最外层电子排布为ns1 。下列关于该元素的说法正确的是
A.价层电子数一定为1
B.一定位于第ⅠA族或第ⅠB族
C.元素的最高正化合价一定为+1价
D.元素周期表前36号元素中共有6种
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基态时，某元素原子的最外层电子排布为ns1，该元素可能是第ⅠA族的元素，也可能是Cr、Cu等副族元素。当n=4时，该元素可能是Cr，位于第ⅥB族，故B错误；
当n=4时，该元素可能是Cu，最高正化合价为+2价，故C错误；
元素周期表前36号元素中符合条件的有H、Li、Na、K、Cr、Cu，共6种，故D正确。
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4.港珠澳大桥采用高强度拉力钢索。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
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锌的原子序数为30，在周期表中位于第四周期第ⅡB族，在ds区，故A错误；
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；
钒的原子序数为23，在周期表中位于第四周期第ⅤB族，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，则钒的价层电子排布为3d34s2，故C、D正确。
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5.已知基态R2+的核外电子排布式为[Ar]3d7，则有关R元素的说法错误的是
A.质子数为27
B.在周期表中位于第ⅡB族
C.在周期表中处于d区
D.属于过渡金属元素
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基态R2+的核外电子排布式为[Ar]3d7，则基态原子R的核外电子排布式为[Ar]3d74s2，R为Co元素，则质子数为27，A正确；
Co元素位于第四周期第Ⅷ族，处于d区，属于过渡金属元素，B错误，C、D正确。
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题组二 元素周期表的分区
6.(2024·宁夏高二月考)下面元素周期表中全部是金属元素的区域为
A.只有s区
B.只有d区
C.s区、d区和ds区
D.d区和ds区
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s区的氢为非金属元素，d区和ds区全部为金属元素，p区包含大多数非金属元素。
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7.前四周期元素中，基态原子的4s能级中只有1个电子且位于d区的元素共有
A.0种 B.1种 C.2种 D.3种
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基态原子的4s能级中只有1个电子，则该元素最外层仅有的一个电子位于4s能级，即4s1，该原子4s能级未填充满，一是按照能级顺序正常填充的结果：1s22s22p63s23p64s1，为19K元素，位于s区；二是按照洪特规则的特例填充的结果：1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，为24Cr和29Cu，29Cu位于ds区，位于d区的元素只有1种。
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8.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。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列关于金属钛的叙述不正确的是
A.上述钛原子中，中子数不可能为22
B.钛元素在元素周期表中处于第四周期
C.钛的不同同位素在元素周期表中处于不同的位置
D.钛元素是d区的过渡元素
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题给三种同位素原子中，中子数最小为26，故A项正确；
Ti位于第四周期第ⅣB族，属于d区的过渡元素，故B、D项正确；
同种元素的不同同位素在元素周期表中的位置相同，故C项错误。
9.元素周期表中共有18纵列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是
A.第9列元素中没有非金属元素
B.第15列元素原子的最外层电子排布是ns2np5
C.最外层电子排布为ns2的元素一定在第2列
D.第11、12列为d区元素
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A项，第9列属于第Ⅷ族，全部为金属元素；
B项，第15列为第ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布为ns2np3；
C项，He的最外层电子排布为1s2，在第18列；
D项，第11、12列为ds区元素。
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10.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，该元素一定位于第ⅠA族
D.最外层电子排布式为ns2np1，该元素可能位于第ⅢA族或第ⅢB族
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氧元素的2p能级有4个电子，不是半充满，故B错误；
最外层电子排布式为4s1的元素不一定位于第ⅠA族，如铜原子的最外层电子排布式为4s1，但铜元素位于第ⅠB族，故C错误；
最外层电子排布式为ns2np1的元素位于第ⅢA族，故D错误。
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11.(2023·武汉高二检测)某化学学习小组在学习元素周期系和周期的划分时提出以下观点：
①元素周期系的形成是由原子的结构决定的；②元素周期系中第ⅠA族元素统称为碱金属元素；③每一周期元素原子价层电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；④元素周期系的每一周期元素的种类均相等；⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素位于同一周期；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
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第ⅠA族元素除H元素外统称为碱金属元素，②错；
第一周期元素原子价层电子排布从1s1开始至1s2结束，③错；
不同周期元素的种类不一定相等，④错；
⑤中的两元素位于同一主族，⑤错。
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12.已知某基态原子()的某能层的电子排布为ns2np6nd5，下列说法错误的是
A.X必为d区元素
B.若n=3，则Z为24或25
C.若n=4，则X必为第五周期的过渡元素
D.若X 是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的原子仅有2种
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按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区，除ds区外，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号，根据X的电子排布式可知，X必为d区元素，故A正确；
若n=3，基态X原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d54s2，则Z为24或25，故B正确；
若n=4，该原子有5个电子层，处于第五周期，故C正确；
若X是第四周期元素，则具有ns2np6nd5排布的元素有Cr、Mn，但可能存在同位素，因此原子不止2种，故D错误。
13.(2023·天津南开高二期末)元素X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示。已知Y原子的价层电子排布为nsn-1npn+1，则下列说法不正确的是
A.基态Y原子的价层电子排布为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属元素种数最多
D.基态Z原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
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X
Y
Z
Y原子的价层电子排布为nsn-1npn+1，其中n-1=2，所以
n=3，则Y是S，根据元素X、Y、Z在元素周期表中的
相对位置可判断X是F，Z是As，据此解答。基态S原
子的价层电子排布为3s23p4，A错误；
S在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族，B正确；
F位于第二周期，该周期所含非金属元素种数最多，C正确；
As的原子序数是33，基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D正确。
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X
Y
Z
14.有A、B、C、D、E五种元素。其中A为第四周期主族元素，与D可形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物；B为第四周期过渡金属元素，最高化合价为+7价；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价；D原子的价层电子排布为nsnnpn+2，E元素的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子。
(1)写出下面元素的元素符号：
A 、B 、C 、D 。
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K
Mn
Br
O
(2)写出基态D2-的电子排布式： 。
基态E原子的电子排布式： 。
(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为第四周期过渡金属元素，最高化合价为+7价可推出B是锰元素；C和B是同周期的元素，具有相同的最高化合价，则C是溴元素；D原子的价层电子排布为nsnnpn+2，则D是氧元素；A与D可形成原子个数比为1∶1和2∶1的化合物，且为第四周期主族元素，则A是钾元素。E元素的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，该元素应为Al。
15.现有五种前四周期元素，结构信息如表所示，回答下列问题。
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元素 结构信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子
B M层电子数比L层电子数少两个
C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子
D 基态原子的价层电子排布为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为+7
E 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子
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(1)A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序为
(用最高价氧化物对应的水化物的化学式表示)。
HClO4>H2SO4>H3PO4
分析可知，A为P，B为S，C为Cl；D的基态原子的价层电子排布为3d54s2，D为Mn；E的基态原子的价层电子排布为3d104s1，E为Cu，据此分析回答问题。
由以上分析知，A为P，B为S，C为Cl。A、B、C三种元素最高价氧化物对应的水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4。
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(2)D在元素周期表中的位置为 ，其基态原子的简化核外电子排布式为 。
第四周期第ⅦB族
D为锰元素，其在元素周期表中的位置为第四周期第ⅦB族，其基态原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d54s2。
[Ar]3d54s2
(3)写出基态B原子价层电子的轨道表示式： 。
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(4)E位于元素周期表的 区，基态原子填有电子的轨道数为 。
ds
E为铜元素，位于元素周期表的ds区，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，填有电子的轨道数为15。
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