高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质教课ppt课件

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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
1．通过对元素周期表发展史的了解，认识科学家对元素周期表经历的探索过程。2．通过对构造原理与元素周期表分区关系的分析，了解元素周期表是微观上原子核外电子排布的宏观表达方式，认识元素周期表的基本结构，了解元素周期律、元素周期系与元素周期表之间的关系。3．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周期、族、区的划分，促进对“位置”与“结构”关系的理解。
1．元素周期律1869年，门捷列夫发现，按_______________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。这个序列中的元素性质随着原子序数递增发生__________的重复，这一规律被门捷列夫称作元素周期律。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
2．元素周期系1913年，英国物理学家莫塞莱证明原子序数即_______________。随后元素周期律表述为元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。元素的这一按其___________________排列的序列称为元素周期系。
3．元素周期表元素周期表是呈现_____________的表格。元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
1．核外电子排布与周期的划分(1)电子排布与周期划分的本质联系
二、构造原理与元素周期表
(2)规律：①周期序数＝____________。②本周期包含的元素种数＝___________________________的2倍＝对应能级组最多容纳的电子数。
对应能级组所含原子轨道数
2．核外电子排布与族的划分(1)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：同族元素的价层电子数目和价层电子排布相同。(3)规律①对主族元素，同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价层电子全部排布在ns或ns、np轨道上(见下表)。价层电子数与族序数相同。
② ③稀有气体元素：价层电子排布为__________(He除外)。
1．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。( )2．周期序数越大，该周期所含金属元素越多。( )3．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。( )4．周期表共18个纵列，可分为7个主族8个副族(包括Ⅷ族)1个0族。( )
1．目前元素周期表有几个周期？元素在周期表中处于哪一周期主要由原子结构中哪一部分决定的？提示：有7个周期，周期序数＝原子结构中的电子层数。2．每一周期元素第一种元素是碱金属，最后一种元素是哪类元素？提示：每一周期从碱金属开始，以稀有气体元素结束。3．预言119号元素基态原子最外层电子排布，预言第八周期有多少种元素。提示：8s1，第八周期有50种元素。
1．原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为18，则该能层是( )A．K能层 B．L能层 C．O能层 D．M能层解析：根据泡利不相容原理可知，每一能层最多能容纳的电子数目为2n2，所以最多能容纳的电子数目为18的能层是第三能层即M层，故答案为D。
2．关于价电子排布式为3d54s2的元素的说法不正确的是( )A．原子序数为25 B．价电子数为7C．位于第四周期第ⅦB族 D．位于第四周期第ⅤB族解析：该元素的最大电子层数为4，应位于元素周期表第四周期，3d和4s能级电子数之和为7，应在第7列，位于第ⅦB族，价电子数为7，原子序数为25，故D错误。故选D。
3．某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族，则该元素的名称和价电子排布式均正确的是( )A．砷，4s24p3 B．溴，4s24p5C．磷，4s24p3 D．锑，5s25p3解析：元素位于周期表中第四周期第ⅤA族，所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，原子序数为33，名称为砷，价电子排布式为4s24p3，故合理选项是A。
4．根据下列微粒的最外层电子排布，能确定该元素在元素周期表中位置的是( )A．4s1 B．3d104snC．nsnnp3n D．ns2np3
解析：4s1的电子排布包括4s1(K)、3d54s1(Cr)、3d104s1(Cu)，无法确定元素种类，不能确定元素周期表中具体位置，故A错误；3d104sn的电子排布包括3d104s1(Cu)、3d104s2(Zn)，也无法确定元素种类，不能确定元素周期表中具体位置，故B错误；由于s轨道最多只能容纳2个电子，所以n小于等于2，又n＝1时，电子排布式错误，所以n＝2，则该微粒最外层电子排布为2s22p6，为氖元素，位于第二周期0族，故C正确；最外层电子排布式为ns2np3时，n可能为2、3、4、5、6、7，不能确定元素周期表中具体位置，故D错误。故选C。
28818183232
2．元素周期表的分区(1)根据核外电子排布根据核外电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区：s区、p区、______区、________区和______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。
(2)根据元素金属性与非金属性①金属元素和非金属元素的分界线为沿________________________ 与______________________之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的__________位置，金属性较强的元素处于元素周期表的__________位置。
B、Si、As、Te、At
②处于d区、ds区和f区的元素全部是________元素。s区的元素除______外，也全部是金属元素。
1．价电子一定是最外层电子。( )2．元素的价电子数一定等于其所在族的族序数。( )3．同一族元素的价电子数一定相同。( )4．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA族元素。( )5．原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是过渡元素。( )6．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区。( )
7．p区元素价电子都是ns2np1～6。( )8．所有非金属元素都分布在p区。( )9．处于s区、d区、ds区和f区的元素全部是金属元素。( )10．0族价层电子排布式为ns2np6。( )
1．元素周期表的族序数有什么规律？提示：元素周期表有18列，大部分同列元素的价层电子数等于族序数(除了ⅢB、Ⅷ族和0族)。2．为什么副族元素又称为过渡元素？写出它们的价层电子排布通式。提示：由于副族元素是从典型的金属元素(s区元素)过渡到非金属元素(p区元素)的中间元素，因而又被称为过渡元素。d区元素的价层电子排布通式为(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)，ds区元素的价层电子排布通式为(n－1)d10ns1～2。
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：因为s区、d区和ds区元素的最外层电子数为1～2个。
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．元素周期表中ⅢB～ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素C．原子最外层电子数为2的元素都分布在s区D．s区均为金属元素解析：s区除氢元素外均为金属元素，f区中所有元素均为金属元素，故A错误；元素周期表中ⅢB～ⅡB族10个纵列的元素全部为金属元素，故B正确；Fe、Zn的基态原子的最外层电子数均为2，不属于s区，故C错误；s区的H为非金属元素，故D错误。故选B。
2．周期表中共有18个纵列，从左到右分别为1～18列，按这种规定，下列说法正确的是( )A．第1列是碱金属元素B．只有第2列的元素原子价电子排布为ns2C．第1列和第18列所含元素种数不同D．第8列没有非金属元素
解析：第1列为ⅠA族元素，其中H元素是非金属元素，Li、Na、K、Rb、Cs、Fr是碱金属元素，A项错误；原子价电子排布为ns2的并非只有ⅡA族元素，还有He元素，B项错误；第1列为ⅠA族元素，其含有H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr这7种元素；第18列为0族元素，其含有He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、Og这7种元素，故这两列所含元素种数相同，C项错误；第8列处于d区，全部是金属元素，D项正确。答案选D。
3．下列说法中正确的是( )A．所有非金属元素都分布在p区B．最外层电子数为2的元素都分布在s区C．同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化D．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素解析：H元素在s区，其他非金属元素都分布在p区，故A错误；s区、p区、d区、ds区的元素，最外层电子数都有可能是2个电子，故B错误；同一主族元素从上到下，金属性逐渐增强，不呈周期性变化，故C错误；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素，故D正确。故选D。
4．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中，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s区元素B．原子的价层电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定是ds区元素C．最外层有三个未成对电子的元素一定属于主族元素D．基态原子的价层电子排布式为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y
解析：基态原子的N层上只有一个电子的元素，其基态原子电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d104s1，即该元素可能在ⅠA族、ⅥB族或ⅠB族，不一定位于s区，故A错误；原子的价层电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素是第Ⅷ族元素，位于d区，故B错误；原子核外最外层有三个未成对电子的元素，其p能级为3个电子，一定属于主族元素，故C正确；基态原子的价层电子排布式为(n－1)dxnsy的元素，其族序数可能为x＋y(x＋y≤7)、也可能为y(x＝10，y＝1或2)，该元素还可能在第Ⅷ族(10≥x＋y>7)，故D错误。故选C。
解答与元素周期表分区相关的问题时，要特别注意：(1)主族元素的最外层电子即为价层电子，过渡元素的价层电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子。(2)s区元素原子的价层电子特征排布为ns1～2，价层电子数等于主族序数。(3)p区元素原子的价层电子特征排布为ns2np1～6(He除外)，价层电子总数等于主族序数(0族除外)除外。(4)s区(H除外)、d区、ds区和f区都是金属元素。
在元素周期表中，某些主族元素与____________的主族元素的有些性质是_______的(如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)，这种相似性被称为对角线规则。(1)对角线规则是从相关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规则，不是定理。有可能出现不符合情况，尊重客观事实。
(2)相似性：例如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO；铍和铝的氢氧化物均为两性氢氧化物；B和Si的含氧酸都是弱酸。注意：化合价不同。如铝、铍两元素的性质相似性：写出对应的化学方程式
1．在元素周期表中，存在“对角线规则”，如下表。比如铍元素与铝元素的单质及其化合物的性质相似。下列说法正确的是( )A．Be的氯化物是共价化合物B．氧化铍的化学式为Be2O3，属于两性氧化物C．BeCl2与过量的NaOH溶液反应生成Be(OH)2D．Be(NO3)2溶液呈中性
解析：根据“对角线规则”，铍元素与铝元素的单质及其化合物的性质相似，对比铝的性质即可分析得到铍的性质。三氯化铝是共价化合物，所以Be的氯化物是共价化合物，故A正确；铍最外层含有2个电子，最高化合价为＋2价，氧化铍的化学式为BeO，故B错误；AlCl3与过量的NaOH溶液反应生成偏铝酸钠，所以BeCl2与过量的NaOH溶液反应生成Na2BeO2，故C错误；Al(NO3)3溶液呈弱酸性，所以Be(NO3)2溶液呈弱酸性，故D错误。故选A。
2．仔细观察如图，回答下列问题：(1)B的原子结构示意图为_______，B元素位于元素周期表的第_____周期第________族。(2)铍的最高价氧化物对应的水化物是_______化合物(填“酸性”“碱性”或“两性”)，证明这一结论的有关离子方程式是____________________________________________________________。
(3)根据周期律知识，硼酸酸性比碳酸______，理由是____________ __________。(4)根据Mg在空气中的燃烧情况，Li在空气中燃烧生成的产物为_______________(用化学式表示)。
1．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]3s23p4C．该元素为氧元素D．其轨道表示式为
2．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
解析：第三周期稀有气体的原子序数为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，ds区，故A错误；基态Al原子电子占据最高能级为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，其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2，则钒的价层电子排布为3d34s2，故D正确。
3．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是( )A．第三周期第Ⅷ族，p区B．第三周期第ⅤB族，ds区C．第四周期第Ⅷ族，d区D．第四周期第Ⅴ族，f区解析：＋3价离子的核外有23个电子，则原子核外有26个电子，26号元素是铁，位于第四周期第Ⅷ族，位于d区。
4．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；二是按照洪特规则的特例填充的结果：1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，为24Cr和29Cu,19K位于s区，29Cu位于ds区，位于d区只有1种Cr，所以只有1种符合。
5．X、Y、Z为主族元素，X原子的最外层电子排布为ns1；Y原子的M电子层有2个未成对电子；Z原子的最外层p轨道上只有一对成对电子，且Z原子的核外电子比Y原子少8个电子，由这三种元素组成的化合物的分子式不可能的是( )A．XYZ4 B．X2YZ4C．X2YZ3 D．X2Y2Z3
解析：X元素的原子最外层电子排布为ns1，为第ⅠA族元素，化合价为＋1价，Y原子的M电子层有2个未成对电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，为Si元素或S元素，化合价为＋4价或＋6价；Z原子的最外层p轨道上只有一对成对电子，且Z原子的核外电子比Y原子少8个电子，且Y和Z属于同一主族元素，所以Z元素是O元素，Y是S元素，由这三种元素组成的化合物中氧元素显－2价，Y显＋4价或＋6价，X显＋1价。Y的化合价为＋7价，不符合，故A选；Y的化合价为＋6价，符合，故B不选；Y的化合价为＋4价，符合，故C不选；Y的平均化合价为＋2价，如Na2S2O3，符合，故D不选。
6．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，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价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，原子的价电子排布式为____________。(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的轨道表示式为__________________。(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在______区中。
Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5