魯科版選修3 第1章第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表（第2課時(shí)） 學(xué)案.doc

第2課時(shí)核外電子排布與元素周期表、原子半徑學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解核外電子排布規(guī)律與元素周期表中周期、族劃分的關(guān)系，并能解釋它們之間的變化規(guī)律。2.了解原子半徑的意義及其測(cè)定方法，知道原子半徑與原子核外電子排布的關(guān)系，并能解釋原子半徑在周期表中的變化規(guī)律。一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1原子核外電子排布與周期的劃分(1)填寫(xiě)下表：周期價(jià)電子排布最外層最多容納電子數(shù)各周期增加能級(jí)元素種數(shù)a族0族11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s187s、5f、6d(未完)未完(2)觀察分析上表，討論原子核外電子排布與周期劃分的本質(zhì)聯(lián)系。根據(jù)能級(jí)能量的差異，可將能量相近的能級(jí)分為七個(gè)能級(jí)組，同一能級(jí)組內(nèi)，各能級(jí)能量相差較小，各能級(jí)組之間能量相差較大。每一個(gè)能級(jí)組對(duì)應(yīng)一個(gè)周期，且該能級(jí)組中最大的電子層數(shù)等于元素的周期序數(shù)。一個(gè)能級(jí)組最多容納的電子數(shù)等于對(duì)應(yīng)的周期所含的元素種數(shù)。2原子核外電子排布與族的劃分(1)將下列各主族元素的價(jià)電子數(shù)、價(jià)電子排布式填入表中：族數(shù)aaaaaaa價(jià)電子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5列數(shù)121314151617價(jià)電子數(shù)1234567(2)以第4周期副族元素為例，填寫(xiě)下表：副族元素21sc22ti23v24cr25mn29cu30zn族數(shù)bbbbbbb價(jià)電子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2價(jià)電子數(shù)目34567(3)依據(jù)上述表格，分析討論族的劃分與原子核外電子排布的關(guān)系。族的劃分依據(jù)與原子的價(jià)電子數(shù)目和價(jià)電子排布密切相關(guān)。同主族元素原子的價(jià)電子排布相同，價(jià)電子全部排布在最外層的ns或nsnp軌道上。族序數(shù)與價(jià)電子數(shù)相同。稀有氣體的價(jià)電子排布為1s2或ns2np6。過(guò)渡元素(副族和族)同一縱行原子的價(jià)電子排布基本相同。價(jià)電子排布式為(n1)d110ns12，bb族的族序數(shù)與價(jià)電子數(shù)相同，第b、b族的族序數(shù)ns軌道上的電子數(shù)，第族的價(jià)電子數(shù)分別為8、9、10。3原子核外電子排布與區(qū)的劃分分區(qū)族數(shù)價(jià)電子排布s區(qū)a、a、hens12p區(qū)a0族(he除外)ns2np16d區(qū)b(n1)d19ns12ds區(qū)b、b(n1)d10ns12f區(qū)b(n2)f014(n1)d02ns21.原子核外電子排布與周期的關(guān)系(1)周期序數(shù)電子層數(shù)；(2)周期元素?cái)?shù)目相應(yīng)能級(jí)組最多容納的電子數(shù)。2原子核外電子排布與族的關(guān)系族序數(shù)由該元素原子的價(jià)電子數(shù)決定。(1)主族(aa)的族序數(shù)價(jià)電子數(shù)原子最外層電子數(shù)。(2)0族：原子最外層電子數(shù)等于8或2。(3)b、b族：族序數(shù)原子最外層電子數(shù)。(4)bb族：族序數(shù)價(jià)電子數(shù)原子最外層ns電子數(shù)次外層(n1)d電子數(shù)最高正價(jià)。(5)族：原子最外層ns電子數(shù)次外層(n1)d電子數(shù)之和，分別為8、9、10。3族序數(shù)與價(jià)電子排布(1)aa的價(jià)電子排布分別為ns1、ns2、ns2np1、ns2np2、ns2np3、ns2np4、ns2np5。(2)稀有氣體的價(jià)電子排布式為1s2或ns2np6。(3)第4周期過(guò)渡元素的價(jià)電子排布為族序數(shù)bbbbb價(jià)電子排布3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s21下列各組原子中，化學(xué)性質(zhì)一定相似的是()a原子核外電子排布式為1s2的x原子與原子核外電子排布式為1s22s2的y原子b原子核外m層上僅有兩個(gè)電子的x原子與原子核外n層上僅有兩個(gè)電子的y原子cx原子2p軌道、y原子的3p軌道上都有一個(gè)未成對(duì)電子，但沒(méi)有空軌道d最外層都只有一個(gè)電子的x、y原子答案c解析a項(xiàng)，x為he，y為be，兩者性質(zhì)不相似；b項(xiàng)，x為mg，y原子4s軌道上有2個(gè)電子，可能為ca、fe等元素，但若為過(guò)渡元素，則由能量最低原則可知先排4s軌道，再排3d軌道，可能是fe、zn等，故化學(xué)性質(zhì)不一定相似；c項(xiàng)，x原子核外電子排布式為1s22s22p5，為f原子，y原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，為cl原子，為同一主族元素，化學(xué)性質(zhì)相似； d項(xiàng)，最外層只有一個(gè)電子的原子有a族元素、cr、cu等，不一定是同主族元素；化學(xué)性質(zhì)不一定相似。易錯(cuò)警示基態(tài)原子最外層電子數(shù)相等，價(jià)電子數(shù)不一定相等，其化學(xué)性質(zhì)也不一定相似。2原子結(jié)構(gòu)與元素周期表存在著內(nèi)在聯(lián)系。請(qǐng)回答：(1)判斷下列元素在周期表中所存在的周期和族。1s22s22p63s23p1_；ar3d54s1_；ar3d64s2_；ar4s24p2_；ar3d104s24p1_；其原子最外層電子排布為nsnnp2n1_。(2)已知下列元素在周期表中的位置，寫(xiě)出元素符號(hào)和價(jià)電子排布式。第4周期b族_；_；第5周期a族_；_；第6周期b族_；_。答案(1)第3周期a族第4周期b族第4周期族第4周期a族第4周期a族第2周期a族(2)ti3d24s2sb5s25p3au5d106s1解析(1)在原子核外電子排布式中，元素所在周期序數(shù)最大電子層數(shù)。和最外層的p軌道都有電子，在a族，在a族。元素的d軌道上均有電子，在b族，在第族，在第4周期a族，s軌道中最多只能排2個(gè)電子，故n2，則該元素電子排布式為1s22s22p5，為氟元素，位于第2周期a族。(2)價(jià)電子排布為3d24s2，為ti元素；價(jià)電子排布為5s25p3，為sb元素；au位于第6周期b族，價(jià)電子排布為5d106s1。方法規(guī)律已知核外電子排布推斷元素位置，先根據(jù)最外層p軌道、d軌道上電子的填充情況來(lái)判斷該元素屬于主族元素還是過(guò)渡元素，再結(jié)合最高電子層以及價(jià)電子數(shù)確定其位置。二、核外電子排布與原子半徑1由于原子并不是一個(gè)具有明確“邊界”的實(shí)體，人們便假定原子是一個(gè)球體，并采用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)測(cè)定它的半徑。觀察分析教材圖1210主族元素的原子半徑變化示意圖，填表：規(guī)律原因同主族元素(自上而下)原子半徑逐漸增大核電荷增加對(duì)外層電子的吸引作用小于增加的電子間的排斥作用同周期元素(從左到右)原子半徑逐漸減小(除稀有氣體元素外)增加電子產(chǎn)生的電子間的排斥作用小于核電荷增加導(dǎo)致的核對(duì)外層電子的吸引作用同周期過(guò)渡元素(從左到右)原子半徑逐漸減小，但變化幅度不大增加的電子都分布在(n1)d軌道上，它對(duì)外層電子的排斥作用與核電荷增加帶來(lái)的核對(duì)電子的有效吸引作用大致相當(dāng)比較微粒半徑大小的規(guī)律(1)同周期從左到右，原子半徑、最高價(jià)陽(yáng)離子半徑和最低價(jià)陰離子半徑(稀有氣體除外)，依次減小。(2)同主族從上到下，原子半徑、高價(jià)態(tài)陽(yáng)離子半徑和陰離子半徑依次增大。(3)同種元素形成的粒子半徑陽(yáng)離子半徑原子半徑陰離子半徑，且陽(yáng)離子價(jià)態(tài)越高，半徑越小。(4)核外電子數(shù)相同的微粒，核電荷數(shù)(或原子序數(shù))越小，微粒半徑越大。(5)利用參照物比較核電荷數(shù)和電子數(shù)都不相同的微粒的半徑。如比較al3和s2離子半徑的大小，可找出與al3電子數(shù)相同，與s2同一主族的元素的o2來(lái)比較，因?yàn)閍l3o2，且o2s2，故al3nf比較。提醒由于稀有氣體結(jié)構(gòu)的特殊性，其原子半徑的計(jì)算方法與其他元素的不同，則稀有氣體原子半徑與其他元素原子半徑不作比較。3下列微粒半徑大小比較錯(cuò)誤的是()aknali bnamg2al3cmg2naf dclff答案c解析同主族，由上到下微粒半徑逐漸增大，a項(xiàng)正確；核外電子排布相同的微粒，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小，b項(xiàng)正確；c項(xiàng)應(yīng)該為fnamg2；d項(xiàng)可引入cl，順序?yàn)閏lclff，正確。方法規(guī)律比較微粒半徑大小的方法(“三看”)“一看”電子層數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)不同時(shí)，一般電子層數(shù)越多，半徑越大?！岸础焙穗姾蓴?shù)：當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí)，一般核電荷數(shù)越大，半徑越小(稀有氣體元素除外)。“三看”核外電子數(shù)：當(dāng)電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時(shí)，核外電子數(shù)越多，半徑越大。4已知短周期元素的離子aa2、bb、cc3、dd都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述正確的是()a原子半徑：abdcb原子序數(shù)：dcbac離子半徑：c3dba2d單質(zhì)的還原性：abdc答案c解析aa2、bb、cc3、dd都是短周期元素的離子，電子層結(jié)構(gòu)相同，其在周期表中的相對(duì)位置關(guān)系可表示為 cc3ddbbaa2因而四種元素的原子序數(shù)由大到小的順序?yàn)閍bdc；元素原子半徑的大小順序?yàn)閞(b)r(a)r(c)r(d)；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，陰離子半徑必大于陽(yáng)離子半徑，且?guī)ж?fù)電荷越多半徑越大，陽(yáng)離子帶正電荷越多半徑越小，故離子半徑由大到小的順序?yàn)閞(c3)r(d)r(b)r(a2)。單質(zhì)中同周期的a、b為金屬，a原子序數(shù)大于b，故還原性應(yīng)為ba；同周期非金屬元素c、d，c的原子序數(shù)小于d，c的還原性應(yīng)大于d。易錯(cuò)警示(1)同周期從左到右元素的離子半徑并不是逐漸減小。同周期元素陽(yáng)離子半徑(或陰離子半徑)從左到右逐漸減小，而陰離子半徑大于陽(yáng)離子半徑。(2)并不是電子層數(shù)越多，原子半徑越大，如鋰原子半徑大于氯原子半徑。(3)比較微粒半徑，首先分析是哪種微粒，是原子還是(陰、陽(yáng))離子，然后再比較電子層數(shù)和電子數(shù)。1價(jià)電子排布式為5s25p1的元素，位于周期表中()a第4周期第a族 b第5周期第a族c第5周期第a族 d第4周期第a族答案b解析電子層數(shù)周期數(shù)，價(jià)電子數(shù)主族元素的族序數(shù)，所以該元素位于第5周期第a族。2具有以下結(jié)構(gòu)的原子，一定屬于主族元素的是()a最外層有1個(gè)電子的原子b最外層電子排布式為ns2的原子c最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的原子d次外層無(wú)未成對(duì)電子的原子答案c解析原子最外層有一個(gè)電子的原子可能是：a族、b族(如cr：3d54s1)、b族(如cu：3d104s1)元素的原子，不一定是主族元素，a項(xiàng)不正確；最外層電子排布式為ns2的原子有he，a族、bb族、b族元素的原子，b項(xiàng)不正確；原子最外層有3個(gè)未成對(duì)電子的元素，其原子最外層有5個(gè)電子，一定是主族元素，c項(xiàng)正確；原子次外層無(wú)未成對(duì)電子的有：全部主族元素、0族元素、b和b族元素，d項(xiàng)不正確。3具有下列電子排布式的原子中，半徑最大的是()a1s22s22p63s23p3 b1s22s22p3c1s22s22p5 d1s22s22p63s23p4答案a解析由核外電子排布知識(shí)可知a為磷原子，b為氮原子，c為氟原子，d為硫原子。根據(jù)同周期從左到右原子半徑逐漸減小，同主族原子半徑由上到下逐漸增大，故原子半徑最大的是磷原子。4具有下列電子層結(jié)構(gòu)的原子，其對(duì)應(yīng)的元素一定屬于同一周期的是()a兩種元素原子的電子層上全部都是s電子b3p能級(jí)上只有一個(gè)空軌道的原子和3p能級(jí)上只有一個(gè)未成對(duì)電子的原子c最外層電子排布為2s22p6的原子和最外層電子排布為2s22p6的離子d原子核外的m層上的s、p能級(jí)上都填滿了電子，而d軌道未排電子的兩種原子答案b解析元素原子的電子層上全部都是s電子，即1s1或1s2或1s22s1或1s22s2，對(duì)應(yīng)的元素為h、he、li、be，它們可能屬于第1周期或第2周期；3p能級(jí)上只有一個(gè)空軌道的原子即：1s22s22p63s23p2，是si元素；3p能級(jí)上只有1個(gè)未成對(duì)電子的原子即：1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，是al元素或cl元素，都屬于第3周期；最外層電子排布為2s22p6的原子是ne原子，屬于第2周期元素；最外層電子排布為2s22p6的離子可能為o2、f、n3、na、mg2、al3，不一定屬于同一周期元素；原子核外m層上的s、p能級(jí)上都填滿電子而d軌道未排電子的原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2，為ar或k或ca，不一定屬于同一周期。5某元素位于周期表中第4周期a族，則該元素的名稱和價(jià)電子排布式均正確的是()a砷，4s24p3 b溴，4s24p5c磷，4s24p3 d銻，5s25p3答案a解析由于該元素為主族元素，價(jià)電子數(shù)主族序數(shù)，故價(jià)電子數(shù)為5，排除b項(xiàng)；又因周期數(shù)電子層數(shù)，排除d項(xiàng)；由元素在周期表中的位置可知：元素的價(jià)電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，為33號(hào)元素砷，故a項(xiàng)正確。6完成下列小題。(1)填表：原子電子排布式族周期區(qū)1s22s22p63s2kr4d105s25p2ar3d14s2ar3d104s1(2)某元素原子共有3個(gè)價(jià)電子，其中一個(gè)價(jià)電子位于第3電子層d軌道，試回答：該元素核外電子排布式為_(kāi)，價(jià)電子的軌道表示式為_(kāi)。該元素的元素符號(hào)為_(kāi)，在周期表中的位置為_(kāi)，該元素最高正化合價(jià)為_(kāi)價(jià)。(3)某元素m2的3d軌道上有5個(gè)電子，試推出：m原子的核外電子排布式為_(kāi)。m原子的最外層和最高能級(jí)組中電子數(shù)分別為_(kāi)、_。m元素在元素周期表中的位置為第_周期_族。答案(1)a3sa5pb4db4ds(2)1s22s22p63s23p63d14s2或ar3d14s2sc第4周期b族3(3)1s22s22p63s23p63d54s224b解析(1)最后一個(gè)電子填充在s軌道，屬于s區(qū)元素，為主族元素。族序數(shù)ns電子數(shù)，即為2，在第3周期第a族。最后一個(gè)電子填充在p軌道，屬于p區(qū)元素，為主族元素。族序數(shù)nsnp電子數(shù)，即224，在第5周期第a族。最后一個(gè)電子填充在d軌道，且小于10，屬于d區(qū)元素，為副族元素。族序數(shù)(n1)dns電子數(shù)，即123，在第4周期第b族。最后一個(gè)電子填充在d軌道，且等于10，屬于ds區(qū)元素，為副族元素。族序數(shù)ns電子數(shù)，即為1，在第4周期b族。(2)因e