原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)++第1課時(shí) 【 備課精講精研 】高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第1課時(shí)

原子結(jié)構(gòu)與元素周期表PART01PART02能夠從原子結(jié)構(gòu)的角度認(rèn)識(shí)元素周期表中區(qū)的劃分。熟知原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系，進(jìn)一步熟悉元素周期表的結(jié)構(gòu)。一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

1869年，門捷列夫發(fā)現(xiàn)，按相對(duì)原子質(zhì)量從小到大的順序?qū)⒃嘏帕衅饋恚玫揭粋€(gè)元素序列，并從最輕的元素氫開始進(jìn)行編號(hào)，稱為原子序數(shù)。這個(gè)序列中的元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)遞增發(fā)生周期性的重復(fù)，這一規(guī)律被門捷列夫稱作元素周期律。1913年，英國(guó)物理學(xué)家莫塞萊證明原子序數(shù)即原子核電荷數(shù)。隨后元素周期律表述為元素的性質(zhì)隨元素原子的核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性遞變。元素的這一按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列稱為元素周期系。元素周期表是呈現(xiàn)元素周期系的表格。元素周期系只有一個(gè)，元素周期表多種多樣。什么是元素周期律和元素周期系？你知道幾種形式的元素周期表？閱讀與思考②元素周期系：元素的性質(zhì)隨元素原子的核電荷數(shù)(原子序數(shù))遞增發(fā)生周期性遞變的規(guī)律。元素按其原子核電荷數(shù)遞增排列的序列③元素周期表：呈現(xiàn)元素周期系的表格原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)①元素周期律：1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

(1)含義：

(2)元素周期系形成原因：元素周期系的形成是由于元素的原子核外電子的排布發(fā)生周期性的重復(fù)。1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

規(guī)律：元素周期表中隨著核電荷數(shù)的遞增，每出現(xiàn)堿金屬元素就開始給一個(gè)新周期，并開啟一個(gè)新的能層，隨核電荷數(shù)增多，最后以稀有氣體結(jié)束，形成一個(gè)完整的周期。科學(xué)史話1869年，門捷列夫制作了歷史上第一張周期表，圖1-14是該表的修訂版，又稱短式周期表。門捷列夫周期表最重要的特征是從第四周期開始每個(gè)周期截成兩截，第1~7族分主副族，第八族稱為過渡元素（第八族是鐵、鈷、鎳等“三素組”)。至今，仍在使用主副族和第八族等名詞，但有些概念是不同的，如過渡元素等。（3）三張有重要?dú)v史意義的元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

①門捷列夫—短式周期表1905年，配位化學(xué)鼻祖維爾納制作了一張周期表，如圖1-15所示。維爾納周期表是特長(zhǎng)式周期表，每個(gè)周期一行，各族元素、過渡金屬、稀有氣體、繃系和鋼系，各有各的位置，同族元素上下對(duì)齊，盡管當(dāng)時(shí)銅系和鋼系的概念尚未形成，不知道它們有多少種元素。維爾納周期表前五個(gè)周期的元素種類被完全確定——2、8、8、18、18，但第六、第七周期因锎系和鋼系元素種類未知而未定?，F(xiàn)今的元素周期表與維爾納周期表相似，但也有差異，如維爾納周期表中Be

、Mg

的位置與現(xiàn)今周期表不同。1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

②維爾納—長(zhǎng)式周期表1922年，玻爾獲諾貝爾獎(jiǎng)時(shí)做了題為“原子結(jié)構(gòu)”(TheStructureoftheAtom）的報(bào)告，其中有一張周期表，如圖1-16所示。它是1895年湯姆孫周期表的改進(jìn)版。在玻爾所作的改進(jìn)中，特別重要之處是把21~28、39~46等元素用方框框起。這是因?yàn)椴栍迷咏Y(jié)構(gòu)來解釋周期系了，他已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，這些框內(nèi)元素的原子新增加的電子是填入內(nèi)層軌道的。玻爾已經(jīng)得知鑭(

La)后14種元素基態(tài)原子有4f電子，也用方框框起，而且第六周期為32種元素，但第七周期元素所知甚少。玻爾周期表還用直線連接前后周期的相關(guān)元素（同族元素），這是因?yàn)椴栆呀?jīng)知道，它們的價(jià)電子數(shù)相等。1.元素周期律、元素周期系和元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

③波爾元素周期表2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

規(guī)律1：除第一周期外，其余各周期從ns1開始，以ns2np6結(jié)束，即從堿金屬元素開始，以稀有氣體元素結(jié)束。（1）

根據(jù)構(gòu)造原理，除第一周期外，元素周期表中每一周期的第一個(gè)元素是什么元素?

最后一個(gè)元素是什么元素?最外層電子排布式有什么特點(diǎn)?118Og（2）根據(jù)構(gòu)造原理得出的核外電子排布，可以解釋元素周期系的基本結(jié)構(gòu)。例如，可以解釋元素周期系中的每個(gè)周期的元素種類數(shù)，具體如下：1s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f

→6d→7p2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

周期價(jià)電子排布各周期的能級(jí)對(duì)應(yīng)能級(jí)組最多容納電子數(shù)元素種類第ⅠA族0族一1s11s21s22二2s12s22p62s、2p88三3s13s23p63s、3p88四4s14s24p64s、3d、4p1818五5s15s25p65s、4d、5p1818六6s16s26p66s、4f、5d、6p3232七7s17s27p67s、5f、6d、7p3232從ns能級(jí)開始以np結(jié)束遞增的核電荷數(shù)（或電子數(shù)）就等于每個(gè)周期里的元素?cái)?shù)。規(guī)律2：（3）若以一個(gè)方格代表一種元素，每個(gè)周期排一個(gè)橫排，并按s、p、d、f分段，左側(cè)對(duì)齊，可得到怎樣的元素周期表？左對(duì)齊的周期表一二三四五六七sssppssppddssppddff1s1[He]2s1

[Ne]3s11s2[He]2s22p6[Ne]3s23p6[Ar]4s1[Ar]

3d104s24p6[Kr]5s1[Kr]

4d105s25p6[Xe]6s1[Xe]

4f145d106s26p6[Rn]7s1[Rn]

5f146d107s27p6(2種)(8種)(8種)(18種)(18種)(32種)(32種)2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅣAⅤAⅥAⅦAⅢA0特長(zhǎng)式周期表

P201950年國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)推薦了一張?jiān)刂芷诒恚瑫┑脑刂芷诒砭褪菂⒄掌湫掳嬷谱鞯?。?qǐng)問：怎樣將上圖變成書末的元素周期表？

思考與討論按原子序數(shù)遞增的順序?qū)㈦娮幽軐酉嗤脑嘏懦蓹M排，

將價(jià)層電子數(shù)相同的元素排成縱列，得特長(zhǎng)式周期表。然后將57－71號(hào)元素、89－103號(hào)元素抽出來單獨(dú)放在主表的下方（鑭系和錒系）作為副表，它們合在一起分別占據(jù)主表的57格和89格，得書末周期表。2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的現(xiàn)代元素周期表2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

①書末周期表中，同族元素價(jià)層電子數(shù)相同，這是同族元素性質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。如，第ⅠA族元素原子最外層都只有一個(gè)電子，即ns1;

稀有氣體基態(tài)原子，最外層都是8電子ns2np6，即(氦1s2除外)。②長(zhǎng)周期比短周期多出的元素全部是金屬元素，因?yàn)樗鼈冏钔鈱与娮訑?shù)不超過2，即為ns1-2(Pd除外)；而鑭系和錒系最外層為ns2，所以也全是金屬。再探元素周期表[問題]仔細(xì)考察書末的元素周期表，你能提出哪些問題？例如：(1)元素周期表共有幾個(gè)周期？每個(gè)周期各有多少種元素？為什么第一周期結(jié)尾元素的電子排布跟同族的其他周期元素的不同？探究P21He只有2個(gè)電子，電子排布為1s2，排滿K層；其余周期結(jié)尾元素電子排布均為ns2np6，排滿最外層。2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

7個(gè)周期短周期長(zhǎng)周期第1周期：2種元素第2周期：8種元素第3周期：8種元素第4周期：18種元素第5周期：18種元素第6周期：32種元素第7周期：32種元素再探元素周期表[問題]仔細(xì)考察書末的元素周期表，你能提出哪些問題？例如：(2）元素周期表共有多少個(gè)列？各列的價(jià)層電子數(shù)各為多少？同列元素價(jià)層電子數(shù)是否相等？元素周期表可分為哪些族？族序有什么規(guī)律？2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

探究P215ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅡBⅣAⅤAⅥAⅦAⅢA0ⅠB(3)為什么在元素周期表中非金屬主要集中在右上角三角區(qū)內(nèi)（如圖1-18)?右上角三角區(qū)元素原子最外層電子數(shù)≥4，所以為非金屬元素。2.構(gòu)造原理與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

3.元素周期表的分區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

(1)根據(jù)核外電子的排布分區(qū)按核外電子排布和構(gòu)造原理最后填入電子的

，可將元素周期表分為s、p、d、f4個(gè)區(qū)，而第ⅠB、第ⅡB族這2個(gè)縱列的元素的核外電子因先填滿了

能級(jí)而后再填充

能級(jí)而得名ds區(qū)。5個(gè)區(qū)的位置關(guān)系如圖所示。能級(jí)符號(hào)(n－1)dns(Pd除外)3.元素周期表的分區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

(2)根據(jù)元素的金屬性和非金屬性分區(qū)

【討論】P21（1）為什么副族元素又稱為過渡元素？過渡元素價(jià)層電子數(shù)跟它們的族序數(shù)有什么關(guān)系？寫出它們的價(jià)層電子排布通式。副族元素介于s區(qū)元素（主要是金屬元素）和p區(qū)元素（主要是非金屬元素）之間，處于由金屬元素向非金屬元素過渡的區(qū)域，因此副族元素又稱為過渡元素。過渡元素價(jià)層電子數(shù)跟它們的族序數(shù)的關(guān)系是：第IIIB族—第VIIB族元素:價(jià)層電子數(shù)=族序數(shù)；價(jià)層排布(n-1)d1-5ns1-2第VIII族有3列元素，其族序數(shù)=該族的第1列元素的價(jià)層電子數(shù)；

Ⅷ族價(jià)層排布(n-1)d6-10ns1-2第IB族—第IIB族元素：族序數(shù)=最外層電子數(shù)。價(jià)層排布(n-1)d10ns1-2。過渡元素的價(jià)層電子排布通式為(n－1)d1～10ns1～2（除鑭系和錒系）。3.元素周期表的分區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

探究【討論】P21（2）按照核外電子排布，可把元素周期表劃分成5個(gè)區(qū)，如圖1-19所示。除ds區(qū)外，各區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級(jí)的符號(hào)。s區(qū)、d區(qū)和p區(qū)分別有幾個(gè)列？為什么s區(qū)（除氫元素）、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素？圖1-19元素周期表分區(qū)的簡(jiǎn)圖s區(qū)有2列，d區(qū)有8列，p區(qū)有6列。s區(qū)元素的價(jià)層電子排布通式為ns1～2，d區(qū)元素的價(jià)層電子排布通式為(n－1)d1～9ns1～2，ds區(qū)元素的價(jià)層電子排布通式為(n－1)d10ns1～2，它們的最外層電子數(shù)均不超過2，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，所以s區(qū)（除氫元素外）、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素。3.元素周期表的分區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

(Pd除外)探究【討論】P21（3）處于非金屬與金屬分界線上的元素常被稱為半金屬或類金屬，為什么？由于處于非金屬與金屬分界線上的元素既能表現(xiàn)出一定的非金屬性，又能表現(xiàn)出一定的金屬性，因此這些元素常被稱為半金屬或類金屬。（在后續(xù)電負(fù)性學(xué)習(xí)之后，我們會(huì)有更深的理解。）3.元素周期表的分區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

探究【討論】P21（4）在周期表里找出Cr和Cu的價(jià)層電子。它們的電子排布符合構(gòu)造原理嗎？此外還有哪些元素的基態(tài)原子電子排布不符合構(gòu)造原理？

Cr的價(jià)層電子排布式為3d54s1，Cu的價(jià)層電子排布式為3d104s1，不符合構(gòu)造原理（它們的3d軌道達(dá)到半充滿或全充滿結(jié)構(gòu)，是一種能量較低的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)）。此外，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基態(tài)原子電子均不符合構(gòu)造原理。3.元素周期表的分區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

探究【討論】P21（5）預(yù)言119號(hào)元素基態(tài)原子最外層電子排布；預(yù)言第八周期有多少種元素。

119號(hào)元素的基態(tài)原子最外層電子排布為8s1。第八周期應(yīng)有50種元素。[Og]8s1[Og]

5g186f147d108s28p6(50種)3.元素周期表的分區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

(1)定義:在元素周期表中,某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的(如鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒均生成正常氧化物,而不是過氧化物),這種相似性被稱為對(duì)角線規(guī)則。（2）對(duì)角線規(guī)則是從相關(guān)元素及其化合物的許多性質(zhì)中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，不是定理。4.對(duì)角線規(guī)則一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

鋰與鈉雖屬同一主族，但鋰與鈉的性質(zhì)相差較遠(yuǎn)，而鋰的化學(xué)性質(zhì)與鎂更相似。如:①鋰和鎂在O2中燃燒，并不生成過氧化物，都只生成氧化物(Li2O、MgO)。②鋰和鎂都能直接與N2反應(yīng)生成氮化物(Li3N、Mg3N2)。③鋰和鎂的氫氧化物在加熱時(shí)都可分解生成氧化物(Li2O、MgO)和H2O。④鋰和鎂的碳酸鹽均不穩(wěn)定，受熱均能分解生成相應(yīng)氧化物和CO2。⑤含鋰和鎂的某些鹽，如碳酸鹽、磷酸鹽等均難溶于水。(3)處于“對(duì)角線”位置的元素，它們的性質(zhì)具相似性：一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表4.對(duì)角線規(guī)則實(shí)例分析：鋰與鎂的相似性

實(shí)例分析：鈹和鋁的相似性a.二者的單質(zhì)、氧化物和氫氧化物都既能溶于強(qiáng)酸又能溶于強(qiáng)堿溶液：b.二者的氧化物Al2O3和BeO的熔點(diǎn)和硬度都很高。d.BeCl2和AlCl3都是共價(jià)化合物，易升華。c.常溫下，鈹在濃硝酸中也發(fā)生鈍化。(3)處于“對(duì)角線”位置的元素，它們的性質(zhì)具相似性：一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表4.對(duì)角線規(guī)則

小結(jié)1：元素周期系元素周期表構(gòu)造原理呈現(xiàn)的表格7橫行七周期ss→ps→d→p一周期二、三周期四、五周期六、七周期s→f→d→p18縱列七主族七副族一Ⅷ族一零族同族元素價(jià)層電子數(shù)相等分區(qū)電子填入的最后能級(jí)s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表分區(qū)元素分布價(jià)層電子排布元素性質(zhì)特點(diǎn)s區(qū)ⅠA族、ⅡA族p區(qū)ⅢA族~ⅦA族、0族d區(qū)ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族ds區(qū)ⅠB族、ⅡB族f區(qū)鑭系、錒系小結(jié)2：ns1~2ns2np1~6(He除外)(n-1)d1~9ns1~2(Pd除外)(n-1)d10ns1~2(n-2)f0~14

(n-1)d0~2ns2除氫外都是活潑金屬元素最外層電子參與成鍵(0族元素一般不考慮)次外層d能級(jí)中的電子不同程度地參與化學(xué)鍵的形成金屬元素鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相近；錒系元素化學(xué)性質(zhì)相近一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表應(yīng)用體驗(yàn)1.下列說法正確的是()A.所有金屬元素都分布在d區(qū)和ds區(qū)B.最外層電子數(shù)為2的元素都分布在s區(qū)C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10個(gè)縱列的元素都是金屬元素D.基態(tài)原子的p能級(jí)上半充滿的元素不一定位于p區(qū)C一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表2.下列關(guān)于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的價(jià)層電子排布特點(diǎn)的有關(guān)敘述正確的是A.Cu位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，屬于ds區(qū)元素B.O的基態(tài)原子中，2p能級(jí)為半充滿，屬于p區(qū)元素C.最外層電子排布式為4s1，一定屬于第ⅠA族D.最外層電子排布式為ns2np1，該元素可能是第ⅢA族或第ⅢB族A一、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表3.仔細(xì)觀察下圖，回答下列問題：(1)B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_______，B元