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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构优秀学案设计
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构优秀学案设计，共12页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，课前预习，课中探究，学生活动，对应训练，复习提问等内容，欢迎下载使用。
第一课时 原子结构与元素周期表
【学习目标】1. 知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期表的应用价值
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
【学习重点】元素的原子结构与元素周期表结构的关系
【学习难点】元素周期表的分区
【课前预习】
旧知回顾：
1、填写下面关于周期的表格：
2、 填写下面关于族的表格：
新知预习：
1、元素周期系：元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系
2、元素数的确定方法：
从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数
3、按照电子排布对元素周期表进行分区可以分为哪些区：s、p、d、ds、f共5个区
4、对角线规则：在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则
【课中探究】
情景导入：播放元素周期表背诵视频，导入新课。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
任务一、探究元素周期律、元素周期系和元素周期表的含义及关系
【学生活动】阅读教材P18第1自然段，回答下列问题：
1、元素周期律的含义？
元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律
2、元素周期系的含义？
元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系
3、元素周期表的含义？
元素周期表是呈现元素周期系的表格
4、元素周期表和元素周期系的关系？
元素周期系只有一个，元素周期表多种多样
【对应训练】下列叙述不正确的是（ ）
A.门捷列夫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
B.元素周期律是元素性质随着原子序数递增发生周期性重复的规律
C.元素周期表是呈现元素周期系的表格
D.元素周期表和元素周期系均只有一个
【答案】D
【解析】 元素周期表多种多样，元素周期系只有一个，D项错误。
二、构造原理与元素周期表
【复习提问】请同学们分组讨论，回顾元素周期表的结构，将课前预习中所填的表格展示出来，并回答相关问题
1、 电子层数与周期序数的关系？
电子层数=周期序数
2、主族元素族序数、主族元素的价电子数、主族元素的最高化合价、原子最外层电子数四者之间的关系？
主族元素族序数=主族元素的价电子数=主族元素的最高化合价（O、F除外）=原子最外层电子数
任务二、用构造原理解释元素周期系的基本结构
【学生活动】阅读教材P20第1自然段，回答下列问题：
1、各周期从 ns 能级开始、以 np 能级结束(第一周期从 1s1 能级开始，以从1s2 能级结束),中间按照 构造 原理依次排满各能级。
2、元素数的确定方法：
从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数
任务三、结合构造原理填写下列关于周期表的表格
【学生活动】小组合作探究，阅读教材P20第3、4自然段并结合书后元素周期表，回答下列表格：
【对应训练1】CCTV-1《焦点访谈》栏目中曾报道“铊中毒事件”,铊的相关信息如图所示。下列有关卡片信息解读不正确的是（ ）
A.铊的元素符号为Tl
B.铊的相对原子质量为204.4g/ml
C.铊位于第六周期第ⅢA族
D.铊原子的质子数为81
【答案】B
【解析】A铊的元素符号为Tl，A正确；B相对原子质量是一个比值，没有单位，B错误；C.根据铊的最外层电子排布是6s26p1可知Tl位于第六周期第IIIA族，C正确；D.铊原子的质子数为81，D正确。
【对应训练2】下列对元素周期表的认识正确的是（ ）
A.有9行7个周期
B.有16列16个族
C.有三个短周期四个长周期
D.非金属元素存在于主族与副族中
【答案】C
【解析】7行7周期，A错误；18列16个族，B错误；副族没有非金属元素。
【对应训练3】价电子排布式为4s24p1的元素，在周期表中的位置是（ ）
A.第四周期第IA族 B.第四周期第ⅢA族
C.第五周期第IA族 D.第五周期第ⅢA族
【答案】B
【解析】某基态原子的价电子排布式为4s24p1,该元素原子序数=2+8+18+3=31,为Ga元素，位于第四周期第ⅢA族，故合理选项是B。
任务四、探究按照电子排布对元素周期表进行分区
【学生活动】阅读教材P21探究“讨论”中的（2）和书下注解，结合书后元素周期表的内容，小组讨论合作，填写下列表格：
【对应训练1】下列各元素是主族元素还是副族元素?位于周期表中的第几周期和哪个族?属于哪个区?
(1)1s22s22p63s23p5
(2)[Kr] 4d105s25p2
(3)[Ar]3d34s2
(4)[Ar]3d104s1
(5)[Ar]4s1
【答案】(1)第三周期 第VIIA族 P区
(2)第五周期 第IVA族 P区
(3)第四周期 第VB族 d区
(4)第四周期 第IB族 ds区
(5)第四周期 第IA族 s区
【解析】(1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，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，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，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)最后一个电子填充在s轨道，且(n-1)d轨道电子数等于10, 属于ds区，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。
【对应训练2】（多选）关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是（ ）
A.元素周期表的d区全部是副族元素
B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C.过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D.ds区元素不都是副族元素
【答案】AC
【解析】d区包括ⅢB~ⅦB族(系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素，ds区包括IB族和ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d区、f区、ds区的元素，故B项错误，AC项正确。
任务五、探究按照金属和非金属元素对元素周期表进行分区
【学生活动】结合教材P21图1-18及书后元素周期表，回答下列问题：
1、金属和非金属元素的分界线在哪里？
沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹、与铝、锗、锑、钋、之间画一条线，线的左边是金属元素(氢除外),线的右边是非金属元素
2、非金属元素主要集中在哪里？
非金属元素要集中在元素周期表右上角的三角区内
3、金属铝具有哪些区别于其他金属的化学性质？
金属铝可以与氢氧化钠溶液反应
4、单质硅都有哪些用途？
计算机芯片、太阳能电池、半导体材料
任务六、了解对角线规则
【学生活动】阅读教材P22思考与讨论，了解对角线规则
【对应训练1】下列说法中正确的是（ ）
A.所有金属元素都分布在d区和ds区
B.元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C.ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量
D.电子排布式(21Sc) 1s22s22p63s23p63d3违反了洪特规则
【答案】B
【解析】主族元素中也含有金属元素，故A错误；C项中，ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量，故C错误； D选项违反了能量最低原理 ，故D错误。
【对应训练2】下列有关元素周期表的说法正确的是（ ）
A.Li是最活泼金属，F是最活泼非金属
B.在周期表中金属与非金属的分界处，可找到作催化剂的材料
C.元素周期表有7个主族，7个副族，1个0族，1个第Ⅷ族，共16纵行
D.同一周期(第一周期除外)的元素，从左到右由金属元素逐渐过渡到稀有气体元素
【答案】D
【解析】A.最活泼的金属是Cs,最活泼的非金属是F,A错误；B.元素周期表中，在金属与非金属的分界线附近的元素既有金属的性质又有非金属的性质，能作半导体材料，而在过渡元素区可找到作催化剂的材料，B错误；C.元素周期表共有18纵行，其中7个主族，7个副族，1个0族，1个第Ⅷ族，一个第Ⅷ族占三个纵行，C错误；D.同一周期(第一周期除外)的元素，从左到右由金属元素逐渐过渡到稀有气体元素，D正确。
【思考与讨论】1950年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)推荐了一张元素周期表，书末的元素周期表就是参照其新版制作的。请问：怎样将图1-17变成书末的元素周期表？
答：将图1-17中第二到第七周期的所有p区与p区上下对齐(即第二到第五周期的p区右移，与第六、七周期的p区对齐)、d区与d区上下对齐(即第四、五周期的d区右移，与第六、七周期的d区对齐),第六、七周期的f区与f区上下对齐，且单列为两行放在主表的下方(即镧系和锕系),确保每列的价层电子数相同，再将电子排布式为1s2的He移到第一行最右边，即可得到书末的元素周期表。
【探究】(1)元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？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？
答：现行元素周期表包含118种元素，共有七个周期，每个周期包含的元素数目，分别是按照周期序数一二三四五六七，元素种类数依次为2、8、8、18、18、32、32。第一周期结尾元素(He)原子核外只有2个电子，根据构造原理，其电子排布式为1s2。与该元素同族的其他周期元素Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等，原子核外电子数依次增加了8、8、18、18、32。根据构造原理，它们的最外层电子排布通式为ns2np6。所以，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。
【探究】(2)元素周期表共有多少个列？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？
答：元素周期表共有18个列。从左向右，第1~12列中，除第3列中的镧系和锕系以外，其他的价层电子数都等于列数；第13~18列中，除第18列中的氦以外，其他的价层电子数都等于列数减10。除了镧系、锕系和氦以外，同列元素价层电子数相等。元素周期表所划分的族及族序数，从左向右排列如下：IA族、ⅡA族；ⅢB族→ⅦB族；Ⅷ族；IB族、ⅡB族；ⅢA族→ⅦA族；0族。
【探究】(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（如图1-18）？
答：从原子结构方面来说，元素周期表中右上角三角区的元素，大多数的价层电子排布为ns2np1-6(He除外),价层电子数较大，得电子相对容易，失电子相对困难。从元素周期表中元素性质递变规律来说，同周期元素从左到右非金属性逐渐增强(不包括0族元素),同主族元素从下向上非金属性逐渐增强。综上可知，在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内。
【讨论】(1)为什么副族元素又称为过渡元素？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
答：副族元素介于s区元素(主要是金属元素)和p区元素(主要是非金属元素)之间，处于由金属元素向非金属元素过渡的区域，因此副族元素又称为过渡元素。过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系是：第ⅢB族到第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数；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族的族序数等于它们的最外层电子数。过渡元素的价层电子排布通式为(n-1)d1-10ns1-2(除镧系和锕系)。
【讨论】(2)按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图1-19所示。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。s区、d区和p区分别有几个列？为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金属元素？
答：s区有2列，d区有8列，p区有6列。s区元素的价层电子排布通式为ns1-2,d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1-9ns1-2,ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1-2,它们的最外层电子数均不超过2,在化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。
【讨论】(3)处于非金属与金属分界线附近的元素常被称为半金属或类金属，为什么？
答：由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，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。
【讨论】(4)在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？
答：Cr的价层电子排布式为3d54s1,Cu的价层电子排布式为3d104s1,不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构)。此外，Nb、M、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子排布均不符合构造原理。
【讨论】(5)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。
答：119号元素应位于第八周期第IA族，故基态原子最外层电子排布为8s1;周期分别为一、二、三、四、五、六、七，元素种数分别为2×12、2×22、2×22、2×32、2×32、2×42、2×42,以此预测第八周期元素种数为2×52=50(种)。
【课后巩固】1.（易）元素周期表中铋元素的数据见右图，下列说法中，正确的是（ ）
A.铋元素的质量数是209.0
B.铋原子的价层电子排布是6s26p3
C.铋原子的6p能级有一个未成对电子
D铋原子的最外层有5个能量相同的电子
【答案】B
【解析】Bi元素的相对原子质量为209.0，A错误；铋原子的价层电子排布为6s26p3,6p轨道的3个电子排布在3个不同的原子轨道，故有3个未成对电子，B正确，C错误；铋原子最外层有5个电子，6s轨道和6p轨道上电子的能量不同，D错误。
2.（易）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.元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素
D.第四周期的金属元素从左到右，元素的金属性依次减弱
【答案】C
【解析】除H元素外，其余非金属元素都分布在p区，H元素处于s区，A错误；最外层电子数为2的元素不一定分布在s区，如He在p区，Zn等过渡金属元素在ds区，B错误；第四周期主族金属元素从左到右，金属性依次减弱，但中间的过渡金属元素则不一定，D错误。
3.（易）下列关于金属铬的叙述中不正确的是（ ）
A.铬元素在周期表中处于第四周期第ⅥB族 B.铬原子的外围电子排布为3d44s2
C.铬原子中，质子数为24 D.铬元素位于元素周期表的d区，是过渡元素
【答案】B
【解析】铬原子的外围电子排布为3d54s1,B错误。
4.（易）(不定项)锂原子比镁原子少1个电子层，最外层电子数也比镁原子少1,在周期表中锂和镁的位置存在“对角线”关系，存在“对角线”关系的元素性质有相似性。下列关于锂的判断可能正确的是（ ）
A.Li能在空气中燃烧 B.Li2O熔点较低 C.Li2CO3易溶于水 D.LiOH受热时易分解
【答案】AD
【解析】A.Li与Mg的性质相似，可以在空气中燃烧生成Li2O,故A正确；B.MgO熔点很高，可以用作耐火材料，而MgO、Li2O都属于离子化合物，其熔点也应很高，故B错误；C.碳酸镁微溶于水，Li2CO3与碳酸镁性质相似，不易溶于水，故C错误；D.LiOH与Mg(OH)2性质相似，Mg(OH)2受热易分解，所以LiOH受热也易分解为氧化锂与水，故D正确。
5.（中）（不定项）关于周期表中各区元素的原子结构及性质的叙述正确的是（ ）
A.s区元素最外层电子数为1~2个，既有金属元素，也有非金属元素
B.金属元素全在d区、ds区
C.p区元素最外层电子数为1~6个，既有金属元素，也有非金属元素
D.过渡元素指d区和ds区元素，最外层电子数为1~2个，均为金属元素
【答案】AD
【解析】A中s区元素最外层电子数为1~2个，主要是金属元素，也有非金属元素，如氢；B中，金属元素在s和p区也存在；C中，p区元素最外层电子数从3开始；AD正确。
6.（中）下列叙述正确的是（ ）
A.可能存在基态核外电子排布为1s22s22p63s23p64s24p1的原子
B.在氢原子的电子云图中，小黑点的疏密程度表示电子在该区域出现的概率密度
C.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反
D.1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相同
【答案】B
【解析】 A中原子的核外电子排布应该为1s22s22p63s23p63d14s2;当电子排布在同一能级的不同轨道时，总优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同；一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反，所以A、C、D错误。
7.（中）下列各组中的X和Y两种微粒，化学性质一定相似的是 ( )
A.结构示意图：X为，Y为
B.X原子的核外电子排布式为1s2,Y原子的核外电子排布式为1s22s2
C.X原子的2p能级上有3个电子，Y原子的3p能级上有3个电子
D.X原子核外M层上仅有2个电子，Y原子核外N层上仅有2个电子
【答案】C
【解析】A.是Ne,属于稀有气体，性质稳定，Y是钠离子，较稳定，但是具有一定的氧化性，二者化学性质不相似，故A错误；B.X原子为He,性质稳定，Y原子为Be,性质较为活泼，二者化学性质不相似，故B错误；C.X原子为N,Y原子为P,二者位于同一主族，最外层电子数相同，化学性质相似，故C正确；D.X原子为Mg,Y原子可能为Ca、Sc、Ti等，二者化学性质不一定相似，故D错误。
8.（难）(不定项)有关元素X、Y、Z、W的信息如下：
下列说法不正确的是（ ）
A.原子半径：Y>W>X
B.Z3+的最外层电子排布式为3s23p63d5
C.Y的单质在X2气体中燃烧，所得生成物的阴、阳离子个数比为1:1
D.W的单质能溶于Y的最高价氧化物的水化物的水溶液中，若反应中转移0.3ml电子，则消耗氧化剂1.8g
【答案】CD
【解析】X所在主族序数与所在周期序数之差为4,则在第2周期时，在第ⅥA族，即X为O元素，在第3周期时，在第ⅦA族，即X为Cl元素；Y的最高价氧化物对应的水化物为强电解质，且能电离出电子数相等的阴、阳离子，即NaOH=Na++OH-,所以Y为Na元素；Z的单质是生活中常见的物质，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏，则Z为Fe元素；W基态原子核外5个能级上有电子，且最后的能级上只有一个电子，即1s22s22p63s23p1,则W为Al。A.电子层数越多，半径越大，电子层数相同，原子序数越大，半径越小，原子半径：Y>W>X,故A正确；B.铁为26号元素，Z3+的最外层电子排布式为3s23p63d5,故B正确；C.钠的单质在氧气或氯气中燃烧，所得生成物为过氧化钠或氯化钠，其中过氧化钠的阴、阳离子个数比为1:2,故C错误；D.W的单质能溶于Y的最高价氧化物的水化物的水溶液中，2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑,该反应的氧化剂为水，若反应中转移0.3ml电子，则消耗氧化剂H2O为0.3ml,质量为5.4g,故D错误。
9.（易）请根据已学的原子结构知识回答下列问题。
(1)具有(n-1)d10ns2电子排布的元素位于周期表中 区，第 族
(2)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：
(3)日常生活中广泛应用的某金属材料中的一种主要元素在元素周期表中与Fe位于同一周期，且为第IB族元素，该元素的名称为 ，其价电子排布式为
【答案】(1)ds ⅡB (2)Si或S (3)铜 3d104s1
【解析】(1)具有(n-1)d10ns2电子排布的元素位于元素周期表的ds区，属于副族元素，由最外层s能级上的电子数目决定其所在的族序数，即第ⅡB族。(2)3p轨道上有2个未成对电子的情况有两种：,其他轨道的电子排布式均是1s22s22p63s2,故符合要求的元素是Si或S(3)Fe位于第四周期，所以给出的元素是铜，第IB族元素原子的电子排布特征是内层电子全满，最外层s能级上有1个电子，故Cu的价电子排布式是3d104s1
10.（易）主族元素和副族元素的电子排布有什么不同的特征？主族元素的价电子层和副族元素的价电子层有何不同？
【答案】主族元素和副族元素的电子排布不同的特征是主族元素原子倒数第二层一般是排满的，而副族元素原子的倒数第二层一般是没有排满的。主族元素的价电子层是ns或者nsnp，副族元素的价电子层是(n-1)dns或者(n-2)f(n-1)dns。
【解析】根据主族和副族元素的电子排布进行分析。
11.（易）门捷列夫按元素的相对原子质量大小排列，获得了元素周期律，但他发现钴和镍的相对原子质量顺序是颠倒的，这是什么原因？
【答案】Ni有多种同位素，最稳定的镍是含有30个中子的镍-58，占68%,其次是占26%的镍-60，镍元素的平均相对原子质量主要由它们决定，钴只有一种稳定同位素，就是含32个中子的钴-59。
【解析】根据同位素的相关知识分析
元素
信息
X
所在主族序数与所在周期序数之差为4
Y
最高价氧化物对应的水化物为强电解质，能电离出电子数相等的阴、阳离子
Z
单质是生活中常见的物质，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏
W
基态原子核外5个能级上有电子，且最后的能级上只有1个电子
第一课时 原子结构与元素周期表
【学习目标】1. 知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期表的应用价值
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
【学习重点】元素的原子结构与元素周期表结构的关系
【学习难点】元素周期表的分区
【课前预习】
旧知回顾：
1、填写下面关于周期的表格：
2、 填写下面关于族的表格：
新知预习：
1、元素周期系：元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系
2、元素数的确定方法：
从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数
3、按照电子排布对元素周期表进行分区可以分为哪些区：s、p、d、ds、f共5个区
4、对角线规则：在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则
【课中探究】
情景导入：播放元素周期表背诵视频，导入新课。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
任务一、探究元素周期律、元素周期系和元素周期表的含义及关系
【学生活动】阅读教材P18第1自然段，回答下列问题：
1、元素周期律的含义？
元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律
2、元素周期系的含义？
元素的这一按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系
3、元素周期表的含义？
元素周期表是呈现元素周期系的表格
4、元素周期表和元素周期系的关系？
元素周期系只有一个，元素周期表多种多样
【对应训练】下列叙述不正确的是（ ）
A.门捷列夫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
B.元素周期律是元素性质随着原子序数递增发生周期性重复的规律
C.元素周期表是呈现元素周期系的表格
D.元素周期表和元素周期系均只有一个
【答案】D
【解析】 元素周期表多种多样，元素周期系只有一个，D项错误。
二、构造原理与元素周期表
【复习提问】请同学们分组讨论，回顾元素周期表的结构，将课前预习中所填的表格展示出来，并回答相关问题
1、 电子层数与周期序数的关系？
电子层数=周期序数
2、主族元素族序数、主族元素的价电子数、主族元素的最高化合价、原子最外层电子数四者之间的关系？
主族元素族序数=主族元素的价电子数=主族元素的最高化合价（O、F除外）=原子最外层电子数
任务二、用构造原理解释元素周期系的基本结构
【学生活动】阅读教材P20第1自然段，回答下列问题：
1、各周期从 ns 能级开始、以 np 能级结束(第一周期从 1s1 能级开始，以从1s2 能级结束),中间按照 构造 原理依次排满各能级。
2、元素数的确定方法：
从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数
任务三、结合构造原理填写下列关于周期表的表格
【学生活动】小组合作探究，阅读教材P20第3、4自然段并结合书后元素周期表，回答下列表格：
【对应训练1】CCTV-1《焦点访谈》栏目中曾报道“铊中毒事件”,铊的相关信息如图所示。下列有关卡片信息解读不正确的是（ ）
A.铊的元素符号为Tl
B.铊的相对原子质量为204.4g/ml
C.铊位于第六周期第ⅢA族
D.铊原子的质子数为81
【答案】B
【解析】A铊的元素符号为Tl，A正确；B相对原子质量是一个比值，没有单位，B错误；C.根据铊的最外层电子排布是6s26p1可知Tl位于第六周期第IIIA族，C正确；D.铊原子的质子数为81，D正确。
【对应训练2】下列对元素周期表的认识正确的是（ ）
A.有9行7个周期
B.有16列16个族
C.有三个短周期四个长周期
D.非金属元素存在于主族与副族中
【答案】C
【解析】7行7周期，A错误；18列16个族，B错误；副族没有非金属元素。
【对应训练3】价电子排布式为4s24p1的元素，在周期表中的位置是（ ）
A.第四周期第IA族 B.第四周期第ⅢA族
C.第五周期第IA族 D.第五周期第ⅢA族
【答案】B
【解析】某基态原子的价电子排布式为4s24p1,该元素原子序数=2+8+18+3=31,为Ga元素，位于第四周期第ⅢA族，故合理选项是B。
任务四、探究按照电子排布对元素周期表进行分区
【学生活动】阅读教材P21探究“讨论”中的（2）和书下注解，结合书后元素周期表的内容，小组讨论合作，填写下列表格：
【对应训练1】下列各元素是主族元素还是副族元素?位于周期表中的第几周期和哪个族?属于哪个区?
(1)1s22s22p63s23p5
(2)[Kr] 4d105s25p2
(3)[Ar]3d34s2
(4)[Ar]3d104s1
(5)[Ar]4s1
【答案】(1)第三周期 第VIIA族 P区
(2)第五周期 第IVA族 P区
(3)第四周期 第VB族 d区
(4)第四周期 第IB族 ds区
(5)第四周期 第IA族 s区
【解析】(1)最后一个电子填充在s轨道，属于s区，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，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，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)最后一个电子填充在s轨道，且(n-1)d轨道电子数等于10, 属于ds区，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。
【对应训练2】（多选）关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是（ ）
A.元素周期表的d区全部是副族元素
B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C.过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D.ds区元素不都是副族元素
【答案】AC
【解析】d区包括ⅢB~ⅦB族(系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素，ds区包括IB族和ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d区、f区、ds区的元素，故B项错误，AC项正确。
任务五、探究按照金属和非金属元素对元素周期表进行分区
【学生活动】结合教材P21图1-18及书后元素周期表，回答下列问题：
1、金属和非金属元素的分界线在哪里？
沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹、与铝、锗、锑、钋、之间画一条线，线的左边是金属元素(氢除外),线的右边是非金属元素
2、非金属元素主要集中在哪里？
非金属元素要集中在元素周期表右上角的三角区内
3、金属铝具有哪些区别于其他金属的化学性质？
金属铝可以与氢氧化钠溶液反应
4、单质硅都有哪些用途？
计算机芯片、太阳能电池、半导体材料
任务六、了解对角线规则
【学生活动】阅读教材P22思考与讨论，了解对角线规则
【对应训练1】下列说法中正确的是（ ）
A.所有金属元素都分布在d区和ds区
B.元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C.ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量
D.电子排布式(21Sc) 1s22s22p63s23p63d3违反了洪特规则
【答案】B
【解析】主族元素中也含有金属元素，故A错误；C项中，ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量，故C错误； D选项违反了能量最低原理 ，故D错误。
【对应训练2】下列有关元素周期表的说法正确的是（ ）
A.Li是最活泼金属，F是最活泼非金属
B.在周期表中金属与非金属的分界处，可找到作催化剂的材料
C.元素周期表有7个主族，7个副族，1个0族，1个第Ⅷ族，共16纵行
D.同一周期(第一周期除外)的元素，从左到右由金属元素逐渐过渡到稀有气体元素
【答案】D
【解析】A.最活泼的金属是Cs,最活泼的非金属是F,A错误；B.元素周期表中，在金属与非金属的分界线附近的元素既有金属的性质又有非金属的性质，能作半导体材料，而在过渡元素区可找到作催化剂的材料，B错误；C.元素周期表共有18纵行，其中7个主族，7个副族，1个0族，1个第Ⅷ族，一个第Ⅷ族占三个纵行，C错误；D.同一周期(第一周期除外)的元素，从左到右由金属元素逐渐过渡到稀有气体元素，D正确。
【思考与讨论】1950年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)推荐了一张元素周期表，书末的元素周期表就是参照其新版制作的。请问：怎样将图1-17变成书末的元素周期表？
答：将图1-17中第二到第七周期的所有p区与p区上下对齐(即第二到第五周期的p区右移，与第六、七周期的p区对齐)、d区与d区上下对齐(即第四、五周期的d区右移，与第六、七周期的d区对齐),第六、七周期的f区与f区上下对齐，且单列为两行放在主表的下方(即镧系和锕系),确保每列的价层电子数相同，再将电子排布式为1s2的He移到第一行最右边，即可得到书末的元素周期表。
【探究】(1)元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？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？
答：现行元素周期表包含118种元素，共有七个周期，每个周期包含的元素数目，分别是按照周期序数一二三四五六七，元素种类数依次为2、8、8、18、18、32、32。第一周期结尾元素(He)原子核外只有2个电子，根据构造原理，其电子排布式为1s2。与该元素同族的其他周期元素Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等，原子核外电子数依次增加了8、8、18、18、32。根据构造原理，它们的最外层电子排布通式为ns2np6。所以，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。
【探究】(2)元素周期表共有多少个列？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？
答：元素周期表共有18个列。从左向右，第1~12列中，除第3列中的镧系和锕系以外，其他的价层电子数都等于列数；第13~18列中，除第18列中的氦以外，其他的价层电子数都等于列数减10。除了镧系、锕系和氦以外，同列元素价层电子数相等。元素周期表所划分的族及族序数，从左向右排列如下：IA族、ⅡA族；ⅢB族→ⅦB族；Ⅷ族；IB族、ⅡB族；ⅢA族→ⅦA族；0族。
【探究】(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（如图1-18）？
答：从原子结构方面来说，元素周期表中右上角三角区的元素，大多数的价层电子排布为ns2np1-6(He除外),价层电子数较大，得电子相对容易，失电子相对困难。从元素周期表中元素性质递变规律来说，同周期元素从左到右非金属性逐渐增强(不包括0族元素),同主族元素从下向上非金属性逐渐增强。综上可知，在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内。
【讨论】(1)为什么副族元素又称为过渡元素？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
答：副族元素介于s区元素(主要是金属元素)和p区元素(主要是非金属元素)之间，处于由金属元素向非金属元素过渡的区域，因此副族元素又称为过渡元素。过渡元素价层电子数跟它们的族序数的关系是：第ⅢB族到第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数；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族的族序数等于它们的最外层电子数。过渡元素的价层电子排布通式为(n-1)d1-10ns1-2(除镧系和锕系)。
【讨论】(2)按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图1-19所示。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。s区、d区和p区分别有几个列？为什么s区（除氢元素）、d区和ds区的元素都是金属元素？
答：s区有2列，d区有8列，p区有6列。s区元素的价层电子排布通式为ns1-2,d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1-9ns1-2,ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1-2,它们的最外层电子数均不超过2,在化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。
【讨论】(3)处于非金属与金属分界线附近的元素常被称为半金属或类金属，为什么？
答：由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，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。
【讨论】(4)在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗？此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理？
答：Cr的价层电子排布式为3d54s1,Cu的价层电子排布式为3d104s1,不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构)。此外，Nb、M、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子排布均不符合构造原理。
【讨论】(5)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。
答：119号元素应位于第八周期第IA族，故基态原子最外层电子排布为8s1;周期分别为一、二、三、四、五、六、七，元素种数分别为2×12、2×22、2×22、2×32、2×32、2×42、2×42,以此预测第八周期元素种数为2×52=50(种)。
【课后巩固】1.（易）元素周期表中铋元素的数据见右图，下列说法中，正确的是（ ）
A.铋元素的质量数是209.0
B.铋原子的价层电子排布是6s26p3
C.铋原子的6p能级有一个未成对电子
D铋原子的最外层有5个能量相同的电子
【答案】B
【解析】Bi元素的相对原子质量为209.0，A错误；铋原子的价层电子排布为6s26p3,6p轨道的3个电子排布在3个不同的原子轨道，故有3个未成对电子，B正确，C错误；铋原子最外层有5个电子，6s轨道和6p轨道上电子的能量不同，D错误。
2.（易）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.元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素
D.第四周期的金属元素从左到右，元素的金属性依次减弱
【答案】C
【解析】除H元素外，其余非金属元素都分布在p区，H元素处于s区，A错误；最外层电子数为2的元素不一定分布在s区，如He在p区，Zn等过渡金属元素在ds区，B错误；第四周期主族金属元素从左到右，金属性依次减弱，但中间的过渡金属元素则不一定，D错误。
3.（易）下列关于金属铬的叙述中不正确的是（ ）
A.铬元素在周期表中处于第四周期第ⅥB族 B.铬原子的外围电子排布为3d44s2
C.铬原子中，质子数为24 D.铬元素位于元素周期表的d区，是过渡元素
【答案】B
【解析】铬原子的外围电子排布为3d54s1,B错误。
4.（易）(不定项)锂原子比镁原子少1个电子层，最外层电子数也比镁原子少1,在周期表中锂和镁的位置存在“对角线”关系，存在“对角线”关系的元素性质有相似性。下列关于锂的判断可能正确的是（ ）
A.Li能在空气中燃烧 B.Li2O熔点较低 C.Li2CO3易溶于水 D.LiOH受热时易分解
【答案】AD
【解析】A.Li与Mg的性质相似，可以在空气中燃烧生成Li2O,故A正确；B.MgO熔点很高，可以用作耐火材料，而MgO、Li2O都属于离子化合物，其熔点也应很高，故B错误；C.碳酸镁微溶于水，Li2CO3与碳酸镁性质相似，不易溶于水，故C错误；D.LiOH与Mg(OH)2性质相似，Mg(OH)2受热易分解，所以LiOH受热也易分解为氧化锂与水，故D正确。
5.（中）（不定项）关于周期表中各区元素的原子结构及性质的叙述正确的是（ ）
A.s区元素最外层电子数为1~2个，既有金属元素，也有非金属元素
B.金属元素全在d区、ds区
C.p区元素最外层电子数为1~6个，既有金属元素，也有非金属元素
D.过渡元素指d区和ds区元素，最外层电子数为1~2个，均为金属元素
【答案】AD
【解析】A中s区元素最外层电子数为1~2个，主要是金属元素，也有非金属元素，如氢；B中，金属元素在s和p区也存在；C中，p区元素最外层电子数从3开始；AD正确。
6.（中）下列叙述正确的是（ ）
A.可能存在基态核外电子排布为1s22s22p63s23p64s24p1的原子
B.在氢原子的电子云图中，小黑点的疏密程度表示电子在该区域出现的概率密度
C.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反
D.1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相同
【答案】B
【解析】 A中原子的核外电子排布应该为1s22s22p63s23p63d14s2;当电子排布在同一能级的不同轨道时，总优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同；一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反，所以A、C、D错误。
7.（中）下列各组中的X和Y两种微粒，化学性质一定相似的是 ( )
A.结构示意图：X为，Y为
B.X原子的核外电子排布式为1s2,Y原子的核外电子排布式为1s22s2
C.X原子的2p能级上有3个电子，Y原子的3p能级上有3个电子
D.X原子核外M层上仅有2个电子，Y原子核外N层上仅有2个电子
【答案】C
【解析】A.是Ne,属于稀有气体，性质稳定，Y是钠离子，较稳定，但是具有一定的氧化性，二者化学性质不相似，故A错误；B.X原子为He,性质稳定，Y原子为Be,性质较为活泼，二者化学性质不相似，故B错误；C.X原子为N,Y原子为P,二者位于同一主族，最外层电子数相同，化学性质相似，故C正确；D.X原子为Mg,Y原子可能为Ca、Sc、Ti等，二者化学性质不一定相似，故D错误。
8.（难）(不定项)有关元素X、Y、Z、W的信息如下：
下列说法不正确的是（ ）
A.原子半径：Y>W>X
B.Z3+的最外层电子排布式为3s23p63d5
C.Y的单质在X2气体中燃烧，所得生成物的阴、阳离子个数比为1:1
D.W的单质能溶于Y的最高价氧化物的水化物的水溶液中，若反应中转移0.3ml电子，则消耗氧化剂1.8g
【答案】CD
【解析】X所在主族序数与所在周期序数之差为4,则在第2周期时，在第ⅥA族，即X为O元素，在第3周期时，在第ⅦA族，即X为Cl元素；Y的最高价氧化物对应的水化物为强电解质，且能电离出电子数相等的阴、阳离子，即NaOH=Na++OH-,所以Y为Na元素；Z的单质是生活中常见的物质，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏，则Z为Fe元素；W基态原子核外5个能级上有电子，且最后的能级上只有一个电子，即1s22s22p63s23p1,则W为Al。A.电子层数越多，半径越大，电子层数相同，原子序数越大，半径越小，原子半径：Y>W>X,故A正确；B.铁为26号元素，Z3+的最外层电子排布式为3s23p63d5,故B正确；C.钠的单质在氧气或氯气中燃烧，所得生成物为过氧化钠或氯化钠，其中过氧化钠的阴、阳离子个数比为1:2,故C错误；D.W的单质能溶于Y的最高价氧化物的水化物的水溶液中，2Al+2NaOH+2H2O=2NaA1O2+3H2↑,该反应的氧化剂为水，若反应中转移0.3ml电子，则消耗氧化剂H2O为0.3ml,质量为5.4g,故D错误。
9.（易）请根据已学的原子结构知识回答下列问题。
(1)具有(n-1)d10ns2电子排布的元素位于周期表中 区，第 族
(2)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：
(3)日常生活中广泛应用的某金属材料中的一种主要元素在元素周期表中与Fe位于同一周期，且为第IB族元素，该元素的名称为 ，其价电子排布式为
【答案】(1)ds ⅡB (2)Si或S (3)铜 3d104s1
【解析】(1)具有(n-1)d10ns2电子排布的元素位于元素周期表的ds区，属于副族元素，由最外层s能级上的电子数目决定其所在的族序数，即第ⅡB族。(2)3p轨道上有2个未成对电子的情况有两种：,其他轨道的电子排布式均是1s22s22p63s2,故符合要求的元素是Si或S(3)Fe位于第四周期，所以给出的元素是铜，第IB族元素原子的电子排布特征是内层电子全满，最外层s能级上有1个电子，故Cu的价电子排布式是3d104s1
10.（易）主族元素和副族元素的电子排布有什么不同的特征？主族元素的价电子层和副族元素的价电子层有何不同？
【答案】主族元素和副族元素的电子排布不同的特征是主族元素原子倒数第二层一般是排满的，而副族元素原子的倒数第二层一般是没有排满的。主族元素的价电子层是ns或者nsnp，副族元素的价电子层是(n-1)dns或者(n-2)f(n-1)dns。
【解析】根据主族和副族元素的电子排布进行分析。
11.（易）门捷列夫按元素的相对原子质量大小排列，获得了元素周期律，但他发现钴和镍的相对原子质量顺序是颠倒的，这是什么原因？
【答案】Ni有多种同位素，最稳定的镍是含有30个中子的镍-58，占68%,其次是占26%的镍-60，镍元素的平均相对原子质量主要由它们决定，钴只有一种稳定同位素，就是含32个中子的钴-59。
【解析】根据同位素的相关知识分析
元素
信息
X
所在主族序数与所在周期序数之差为4
Y
最高价氧化物对应的水化物为强电解质，能电离出电子数相等的阴、阳离子
Z
单质是生活中常见的物质，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏
W
基态原子核外5个能级上有电子，且最后的能级上只有1个电子
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