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1、1第第 2 2 课时课时 核外电子排布与元素周期表、原子半径核外电子排布与元素周期表、原子半径学习目标定位 1.了解核外电子排布规律与元素周期表中周期、族划分的关系，并能解释它们之间的变化规律。2.了解原子半径的意义及其测定方法，知道原子半径与原子核外电子排布的关系，并能解释原子半径在周期表中的变化规律。一、核外电子排布与元素周期表1原子核外电子排布与周期的划分(1)填写下表：价电子排布 周期 A 族0 族最外层最多容纳电子数各周期增加能级元素种数11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25
2、p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s17s、5f、6d(未完) 未完(2)观察分析上表，讨论原子核外电子排布与周期划分的本质联系。根据能级能量的差异，可将能量相近的能级分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差较小，各能级组之间能量相差较大。每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。一个能级组最多容纳的电子数等于对应的周期所含的元素种数。2原子核外电子排布与族的划分(1)将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中：族数AAAAAAA价电子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np
3、5列数121314151617价电子数12345672(2)以第 4 周期副族元素为例，填写下表：副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn族数BBBBBBB价电子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2价电子数目34567(3)依据上述表格，分析讨论族的划分与原子核外电子排布的关系。族的划分依据与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在最外层的ns 或nsnp 轨道上。族序数与价电子数相同。稀有气体的价电子排布为 1s2或ns2np6。过渡元素(副族和第族)同一纵行原子的价
4、电子排布基本相同。价电子排布式为(n1)d110ns12，第BB 族的族序数与价电子数相同，第B、B 族的族序数ns 轨道上的电子数，第族的价电子数分别为 8、9、10。3原子核外电子排布与区的划分分区族数价电子排布s 区A、A、Hens12p 区A0 族(He 除外)ns2np16d 区B(n1)d19ns12ds 区B、B(n1)d10ns12f 区B(n2)f014(n1)d02ns21最外层电子排布与周期表的关系原子的电子层数能级中最高能层序数周期序数主族元素原子的最外层电子数主族元素原子的价电子数主族序数2对价电子认识的误区提醒价电子不一定是最外层电子，只有主族元素的价电子才是最外层
5、电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数。这只对主族元素成立，对部分过渡元素是不成立的。同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同，在3第族中部分元素的价电子排布也不相同。例 1 价电子排布式为 5s25p3的元素是( )A第 5 周期A 族 B51 号元素C非金属元素 DTe答案 B解析 5s25p3,5 指的是电子层数，即属于第 5 周期，价电子指的是最外层电子数，主族元素所在族序数等于最外层电子数，即属于第A 族元素，属于主族元素，又因为最后一个电子填充在 p 能级上，属于 p 区，按照核外电子排布的规律，推出此元素是
6、锑(Sb)，B 正确。例 2 按电子排布，可以把周期表中的元素划分为 5 个区，以下元素属于 p 区的是( )AFe BMg CBr DCu答案 C解析 Fe 的外围电子排布式为 3d64s2，属于 d 区元素，A 错误；Mg 的外围电子排布式为3s2，属于 s 区元素，B 错误；Br 的外围电子排布式为 4s24p5，属于 p 区元素，C 正确；Cu的外围电子排布式为 3d104s1，属于 ds 区元素，D 错误。二、核外电子排布与原子半径1由于原子并不是一个具有明确“边界”的实体，人们便假定原子是一个球体，并采用统计的方法来测定它的半径。2微粒半径大小的判断方法规律(1)同周期元素的原子半
7、径、最高价阳离子半径、最低价阴离子半径：随着核电荷数增多，都依次减小(稀有气体除外)。(2)同主族元素的原子半径、相同价态阳离子半径和阴离子半径：随着核电荷数增多，都依次增大。(3)核外电子排布(即电子层结构)相同的离子半径：随核电荷数增多，半径依次减小。(4)同种元素形成的粒子半径：阳离子NaLi BNaMg2Al3CMg2NaF DClFF答案 C解析 同主族，由上到下微粒半径逐渐增大，A 项正确；核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，B 项正确；C 项应该为 FNaMg2；D 项可引入 Cl，顺序为ClClFF，正确。例 4 已知短周期元素的离子aA2、bB、cC3、dD都
8、具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )A原子半径：ABDCB原子序数：dcbaC离子半径：C3DBA2D单质的还原性：ABDC答案 C解析 aA2、bB、cC3、dD都是短周期元素的离子，电子层结构相同，其在周期表中的相对位置关系可表示为 cC3dDbBaA2因而四种元素的原子序数由大到小的顺序为abdc；元素原子半径的大小顺序为r(B)r(A)r(C)r(D)；电子层结构相同的离子，阴离子半径必大于阳离子半径，且带负电荷越多半径越大，阳离子带正电荷越多半径越小，故离子半径由大到小的顺序为r(C3)r(D)r(B)r(A2)；单质中同周期的 A、B 为金属，A 原子序数大于 B，故还原
9、性应为 BA，同周期非金属元素 C、D，C 的原子序数小于 D，C 的还原性应大于 D。易错警示(1)同周期从左到右元素的离子半径并不是逐渐减小。同周期元素阳离子半径(或阴离子半径)从左到右逐渐减小，而阴离子半径大于阳离子半径。(2)并不是电子层数越多，原子半径越大，如锂原子半径大于氯原子半径。(3)比较微粒半径，首先分析是哪种微粒，是原子还是(阴、阳)离子，然后再比较电子层数和电子数。51价电子排布式为 5s25p1的元素，位于周期表中( )A第 4 周期A 族 B第 5 周期A 族C第 5 周期A 族 D第 4 周期A 族答案 B解析 电子层数周期数，价电子数主族元素的族序数，所以该元素位
10、于第 5 周期A 族。2具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是( )A最外层有 1 个电子的原子B最外层电子排布式为ns2的原子C最外层有 3 个未成对电子的原子D次外层无未成对电子的原子答案 C解析 原子最外层有一个电子的原子可能是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 项不正确；最外层电子排布式为ns2的原子有 He，A 族、BB 族、B 族元素的原子，B 项不正确；原子最外层有 3 个未成对电子的元素，其原子最外层有 5 个电子，一定是主族元素，C 项正确；原子次外层无未成对电子的有：全部主族元素、0 族元素、B 和B
11、 族元素，D 项不正确。3具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是( )A1s22s22p63s23p3 B1s22s22p3C1s22s22p5 D1s22s22p63s23p4答案 A解析 由核外电子排布知识可知 A 为磷原子，B 为氮原子，C 为氟原子，D 为硫原子。根据同周期从左到右原子半径逐渐减小，同主族由上到下原子半径逐渐增大，故原子半径最大的是磷原子。4某元素的最外层电子数为 2，价电子数为 5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是( )6A电子排布式为 1s22s22p63s23p63d34s2B该元素为 VC该元素为A 族元素D该元素位于 d 区答案 C解
12、析 该元素的最外层电子数为 2，并且为同族元素中原子序数最小的，所以该元素为第 2周期或第 4 周期元素。又因其价电子数最外层电子数，可推出该元素并不是第 2 周期元素，应为第 4 周期元素，价电子排布式为 3d34s2，故为 23 号元素 V，d 区元素。5完成下列小题。(1)填表：原子电子排布式族周期区1s22s22p63s2Kr4d105s25p2Ar3d14s2(2)某元素 M2的 3d 轨道上有 5 个电子，试推出：M 原子的核外电子排布式为_。M 原子的最外层和最高能级组中电子数分别为_、_。M 元素在元素周期表中的位置为第_周期_族。答案 (1)A 3 s A 5 p B 4 d
13、(2)1s22s22p63s23p63d54s2 2 7 4 B解析 (2)因 M2的 3d 未充满，4p 轨道肯定无电子。该元素原子失电子时，应先失 4s 电子再失 3d 电子，故 M 的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2。M 原子最外层有 2 个电子，即 4s2，最高能级组为(4s、3d、4p)，共有 7 个电子。元素周期的划分是以能级组的划分为内在依据，元素所在周期数等于核外最高能级电子所在的能级组数，故该元素属于第4 周期。对于BB 族的价电子数与族序数相同，该元素 M 的价电子排布为 3d54s2，价电子数为 7，故 M 位于第B 族。对点训练题组 1 核外
14、电子排布与元素在周期表中的位置1价电子排布式为 3d104s1的元素在周期表中应位于( )A第 4 周期B 族 B第 5 周期B 族7C第 4 周期B 族 D第 5 周期B 族答案 A解析 根据该元素的价电子排布式可知其电子层数为 4，因此它位于第 4 周期。由 3d 轨道为全满结构可知该元素位于 ds 区，由最外层 4s 轨道上有 1 个电子可知它位于第B 族。2如果n为第A 族中某元素的原子序数，则原子序数为(n1)的元素可能位于( )AA 或B BACB DA答案 A解析 在元素周期表中，第 2、3 周期的第A 族与第A 族元素相邻，其原子序数相差 1；第四、五、六、七周期的第A 族与第
15、B 族相邻，其原子序数相差 1；所以原子序数为(n1)的元素位于第A 或B 族。3(2018扶余市第一中学期末)根据电子排布的特点，Cu 在周期表中属于( )Ads 区 Bp 区 Cd 区 Ds 区答案 A解析 铜为 29 号元素，核外电子排布式为 1s2 2s22p63s23p63d10 4s1。按照构造原理，价层电子排布式应为 3d94s2，当 3d 处于半充满或全充满时，能量最低，最稳定，所以 Cu 的 4s2上的一个电子将填充在 3d 上，故 Cu 在元素周期表中属于 ds 区。4主族元素 A 和 B 可形成组成为 AB2的离子化合物，则 A、B 两原子的最外层电子排布分别为( )An
16、s2np2和ns2np4 Bns2和ns2np4Cns2和ns2np5 Dns2和ns2答案 C解析 由 A 和 B 为主族元素，且二者能形成 AB2型的离子化合物，知 A 为第A 族元素，B为第A 族元素，故 A 元素原子的最外层电子排布为ns2，B 元素原子的最外层电子排布为ns2np5。5元素周期表共有 18 个纵行，从左到右排为 118 列，即碱金属是第 1 列，稀有气体是第18 列。按这种规定，下列说法正确的是( )A第 9 列元素中不完全是金属元素B第 15 列元素的原子最外层电子的排布式为ns2np3C最外层电子数为ns2的元素都在第 2 列D第 10、11 列为 ds 区的元素
17、，形成化合物种类最多的元素在第 14 列答案 B解析 第 9 列元素为第族元素，全部属于金属元素，A 项错误；第 15 列为第A 族元素，其最外层电子的排布式为ns2np3，B 项正确；最外层电子数为ns2的元素除第A 族(第 2 列)外，8还有 He 以及部分过渡金属元素，C 项错误；ds 区元素是第 11、12 列元素，D 项错误。6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 3 周期族 B第 4 周期B 族C第 4 周期族 D第 4 周期B 族答案 C解析 由离子的电子排布式可推出原子的电子排布式为 1s22s22p63s
18、23p63d64s2，价电子排布式为 3d64s2，因为排布在 d、s 轨道，且共有 8 个价电子，所以为族元素。题组 2 核外电子排布与微粒半径比较7下列各组微粒半径之比大于 1 的是( )A. B.rMgrNarPrClC. D.rAl3rNarKrBr答案 B解析 微粒半径比值大于 1，即比例式中分子的微粒半径应大于分母的微粒半径。A 项中元素属同周期关系，r(Na)r(Mg)，比值小于 1；B 项中元素属同周期关系，r(P)r(Cl)，比值大于 1；C 项中属核外电子排布相同的两种微粒，应为r(Na)r(Al3)，比值小于 1；D 项中属同周期元素形成的不同离子，K核外有 3 层电子，
19、Br核外有 4 层电子，显然，r(K) BC D答案 C解析 由题意可知：X、Y、Z2、W 分别为 S、Cl、S2、F。S、Cl、S2、F 粒子半径大小排列顺序为r(S2)r(S)r(Cl)r(F)，故 C 项正确。9下列关于微粒半径的说法正确的是( )A原子序数越大，原子半径越大B核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同9C质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大D电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径答案 C解析 由于同周期主族元素原子半径从左到右逐渐减小，故A 族的原子半径不一定比上一周期A 族元素原子半径大，如r(Li)r(S)r(Cl)；对于核外电子层结构相同
20、的单核离子和原子，半径是不同的；质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径原子半径阳离子半径；同周期主族元素，原子序数增大，原子半径减小。题组 3 元素的“位构性”之间的关系10下列四种元素中，其单质氧化性最强的是( )A基态原子含有未成对电子最多的第 2 周期元素B位于周期表第 3 周期A 族的元素C原子最外电子层排布式为 2s22p6的元素D原子最外电子层排布式为 3s23p5的元素答案 D解析 第 2 周期含未成对电子数最多的是 N 原子；B 为 Al；C 为稀有气体 Ne；D 为Cl。N2、Al、Ne、Cl2中，Cl2的氧化性最强。11下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( )A原子核外
21、电子排布式为 1s2的 X 原子与原子核外电子排布式为 1s22s2的 Y 原子B原子核外 M 层上仅有两个电子的 X 原子与原子核外 N 层上仅有两个电子的 Y 原子C2p 轨道上有一对成对电子的 X 原子和 3p 轨道上只有一对成对电子的 Y 原子D最外层都只有一个电子的 X、Y 原子答案 C解析 本题考查的是核外电子排布的知识。A 项，1s2结构的原子为 He,1s22s2结构的原子为Be，两者性质不相似；B 项，X 原子为 Mg，N 层上有 2 个电子的 Y 原子有多种元素，如第 4周期中 Ca、Fe 等都符合，化学性质不一定相似；C 项，p 轨道有一对成对电子，应是np4，为同主族的
22、元素，化学性质一定相似；D 项，最外层只有 1 个电子的可以是第A 族元素，过渡元素中也有很多最外层只有 1 个电子的，故化学性质不一定相似。12元素 X、Y、Z 在周期表中的相对位置如图所示，已知 Y 元素原子的价电子排布式为ns(n1)np(n1)，则下列说法不正确的是( )XYZA.Y 元素原子的价电子排布式为 4s24p410BY 元素在周期表的第 3 周期A 族CX 元素位于元素周期表的 p 区DZ 元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3答案 A解析 Y 元素原子的价电子排布式为ns(n1)np(n1)，由n12 可得n3，Y 元素原子的价电子
23、排布式为 3s23p4，则 Y 元素位于第 3 周期A 族，Z 位于第 4 周期A 族，价电子排布式为 4s24p3，电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z 最外层电子均填充在 p 轨道上，故 X、Y、Z 均位于 p 区。综合强化13X 原子在第二电子层上只有一个空轨道，则 X 是_，其轨道表示式为_；R 原子的 3p 轨道上只有一个未成对电子，则 R 原子可能是_；Y 原子的核电荷数为 33，其外围电子排布式是_，其在元素周期表中的位置是_，属于_区的元素。答案 C(或碳) Al 或 Cl 4s24p3 第 4 周期A 族 p解析 X 原子在第二电子层上
24、只有一个空轨道，则其电子排布式为 1s22s22p2，则 X 是碳，其轨道表示式为。R 原子的 3p 轨道上只有一个未成对电子，则其原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p1或 1s22s22p63s23p5，则 R 可能为 Al 或 Cl。Y 原子的核电荷数为 33，根据构造原理和核外电子排布规则可知，Y 原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，电子层数为 4，且最外层有 5 个电子，在元素周期表中位于第 4周期A 族，最后一个电子填充在 4p 轨道上，故属于 p 区元素。14已知 An、B(n1)、Cn、D(n1)都具有相同的电子层结构，则 A
25、、B、C、D 的原子半径由大到小的顺序是_，离子半径由大到小的顺序是_，原子序数由大到小的顺序是_。答案 ABDC D(n1)CnAnB(n1)BACD解析 因 An、B(n1)、Cn、D(n1)都具有相同的电子层结构，可将 A、B、C、D 在周期表中的位置关系表示如下：DCAB11从上图不难判断 A、B、C、D 的原子半径由大到小的顺序是 ABDC；因四种离子的核外电子层结构相同，核电荷数小的离子半径大，因此可以判断离子半径从大到小的顺序是 D(n1)CnAnB(n1)；原子序数由大到小的顺序是 BACD。15有 A、B、C、D、E 五种元素。其中 A 为第 4 周期元素，与 D 可形成 1
26、1 和 21 原子个数比的化合物；B 为第 4 周期过渡元素，最高化合价为7；C 和 B 是同周期的元素，具有相同的最高化合价；D 的价电子排布式为nsnnpn2，E 元素的基态原子核外有 7 个原子轨道填充了电子。(1)试写出下面三种元素的元素符号：A_、B_、C_。(2)写出 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 (2)1s22s22p6 1s22s22p63s23p1 (3)B A解析 由 B 为第 4 周期过渡元素，最高化合价为7 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 的价电子排布式为 nsnnpn2，D 是氧元 素；A 为第 4 周期元素，与 D 可形成 11 和 21 原子个数比的化合物，A 是钾元素；B 位于第 4 周期，最高价为7 价，根据族序数等于价电子数可知 B 位于第B 族，Br 原子 最外层也是 7 个电子，属于主族元素，位于第A 族；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。