學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精第2課時核外電子排布與元素周期表、原子半徑[學習目標定位］1.了解核外電子排布規律與元素周期表中周期、族劃分的關系，并能解釋它們之間的變化規律。2。了解原子半徑的意義及其測定方法，知道原子半徑與原子核外電子排布的關系，并能解釋原子半徑在周期表中的變化規律.一、核外電子排布與元素周期表1．原子核外電子排布與周期的劃分(1)填寫下表：周期價電子排布最外層最多容納電子數各周期增加能級元素種數ⅠA族0族11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p844s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s17s、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聯系。①根據能級能量的差異，可將能量相近的能級分為七個能級組，同一能級組內，各能級能量相差較小，各能級組之間能量相差較大。②每一個能級組對應一個周期，且該能級組中最大的電子層數等于元素的周期序數。③一個能級組最多容納的電子數等于對應的周期所含的元素種數.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電子數、價電子排布式填入表中:族數ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA價電子排布式ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5列數121314151617價電子數1234567(2)以第4周期副族元素為例，填寫下表：副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn族數ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB價電子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2價電子數目34567(3)依據上述表格，分析討論族的劃分與原子核外電子排布的關系。族的劃分依據與原子的價電子數目和價電子排布密切相關.①同主族元素原子的價電子排布相同，價電子全部排布在最外層的ns或nsnp軌道上。族序數與價電子數相同。②稀有氣體的價電子排布為1s2或ns2np6。③過渡元素(副族和第Ⅷ族)同一縱行原子的價電子排布基本相同。價電子排布式為(n－1）d1~10ns1～2，第ⅢB~ⅦB族的族序數與價電子數相同，第ⅠB、ⅡB族的族序數＝ns軌道上的電子數，第Ⅷ族的價電子數分別為8、9、10。3．原子核外電子排布與區的劃分分區族數價電子排布s區ⅠA、ⅡA、Hens1～2p區ⅢA～0族（He除外)ns2np1～6d區ⅢB~Ⅷ（n－1）d1～9ns1～2ds區ⅠB、ⅡB(n－1）d10ns1~2f區ⅢB(n－2）f0～14(n－1)d0～2ns21最外層電子排布與周期表的關系①原子的電子層數＝能級中最高能層序數＝周期序數②主族元素原子的最外層電子數＝主族元素原子的價電子數＝主族序數2對價電子認識的誤區提醒①價電子不一定是最外層電子，只有主族元素的價電子才是最外層電子。對于過渡元素還包括部分內層電子。②元素的價電子數不一定等于其所在族的族序數.這只對主族元素成立,對部分過渡元素是不成立的。③同一族元素的價電子排布不一定相同，如過渡元素中的鑭系元素和錒系元素就不相同,在第Ⅷ族中部分元素的價電子排布也不相同。例1價電子排布式為5s25p3的元素是（）A．第5周期ⅢA族 B．51號元素C．非金屬元素 D．Te答案B解析5s25p3，5指的是電子層數,即屬于第5周期，價電子指的是最外層電子數，主族元素所在族序數等于最外層電子數，即屬于第ⅤA族元素，屬于主族元素，又因為最后一個電子填充在p能級上，屬于p區，按照核外電子排布的規律,推出此元素是銻(Sb），B正確。例2按電子排布，可以把周期表中的元素劃分為5個區，以下元素屬于p區的是(）A．FeB．MgC．BrD．Cu答案C解析Fe的外圍電子排布式為3d64s2，屬于d區元素，A錯誤;Mg的外圍電子排布式為3s2，屬于s區元素，B錯誤；Br的外圍電子排布式為4s24p5,屬于p區元素,C正確;Cu的外圍電子排布式為3d104s1,屬于ds區元素，D錯誤.二、核外電子排布與原子半徑1．由于原子并不是一個具有明確“邊界”的實體，人們便假定原子是一個球體,并采用統計的方法來測定它的半徑.2．微粒半徑大小的判斷方法規律（1）同周期元素的原子半徑、最高價陽離子半徑、最低價陰離子半徑:隨著核電荷數增多,都依次減小(稀有氣體除外）。(2）同主族元素的原子半徑、相同價態陽離子半徑和陰離子半徑：隨著核電荷數增多，都依次增大。（3)核外電子排布(即電子層結構)相同的離子半徑：隨核電荷數增多，半徑依次減小。(4）同種元素形成的粒子半徑：陽離子<中性原子<陰離子，且陽離子價態越高，半徑越小.如：Fe3＋<Fe2＋<Fe,Cl〈Cl－,H＋<H〈H－。(5)核電荷數和電子數都不同的粒子，一般要找參考物.如比較Al3＋和S2－，可找出與Al3＋電子數相同,與S2－同一主族的元素O2－來比較，因為Al3＋〈O2－，且O2－<S2－，故Al3＋<S2－。“三看”比較微粒半徑的大小“一看”電子的能層數：當電子的能層數不同時，能層數越多，半徑越大.“二看"核電荷數:當電子的能層數相同時,核電荷數越大，半徑越小.“三看”核外電子數：當電子的能層數和核電荷數均相同時，核外電子數越多,半徑越大。例3下列微粒半徑大小比較錯誤的是()A．K>Na〉Li B．Na＋〉Mg2＋>Al3＋C．Mg2＋〉Na＋>F－ D．Cl－>F－〉F答案C解析同主族，由上到下微粒半徑逐漸增大，A項正確；核外電子排布相同的微粒，核電荷數越大，微粒半徑越小，B項正確;C項應該為F－>Na＋〉Mg2＋；D項可引入Cl，順序為Cl－>Cl>F－>F,正確。例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構，則下列敘述正確的是（)A．原子半徑:A〉B>D〉CB．原子序數:d〉c>b〉aC．離子半徑：C3－>D－>B＋>A2＋D．單質的還原性：A〉B>D〉C答案C解析aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都是短周期元素的離子，電子層結構相同，其在周期表中的相對位置關系可表示為…cC3－dD－bB＋aA2＋…因而四種元素的原子序數由大到小的順序為a>b〉d〉c;元素原子半徑的大小順序為r(B）>r（A）〉r(C)〉r（D);電子層結構相同的離子，陰離子半徑必大于陽離子半徑,且帶負電荷越多半徑越大，陽離子帶正電荷越多半徑越小,故離子半徑由大到小的順序為r（C3－)〉r(D－)〉r(B＋）>r（A2＋）；單質中同周期的A、B為金屬,A原子序數大于B,故還原性應為B〉A,同周期非金屬元素C、D，C的原子序數小于D，C的還原性應大于D。易錯警示(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離子半徑。（2)并不是電子層數越多，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）離子,然后再比較電子層數和電子數。1．價電子排布式為5s25p1的元素，位于周期表中（)A．第4周期ⅤA族 B．第5周期ⅢA族C．第5周期ⅠA族 D．第4周期ⅢA族答案B解析電子層數＝周期數，價電子數＝主族元素的族序數，所以該元素位于第5周期ⅢA族。2．具有以下結構的原子,一定屬于主族元素的是（)A．最外層有1個電子的原子B．最外層電子排布式為ns2的原子C．最外層有3個未成對電子的原子D．次外層無未成對電子的原子答案C解析原子最外層有一個電子的原子可能是ⅠA族、ⅥB族(如Cr：3d54s1）、ⅠB族(如Cu：3d104s1)元素的原子，不一定是主族元素,A項不正確;最外層電子排布式為ns2的原子有He，ⅡA族、ⅢB～ⅦB族、ⅡB族元素的原子,B項不正確；原子最外層有3個未成對電子的元素，其原子最外層有5個電子,一定是主族元素，C項正確；原子次外層無未成對電子的有：全部主族元素、0族元素、ⅠB和ⅡB族元素，D項不正確。3．具有下列電子排布式的原子中，半徑最大的是（）A．1s22s22p63s23p3 B．1s22s22p3C．1s22s22p5 D．1s22s22p63s23p4答案A解析由核外電子排布知識可知A為磷原子,B為氮原子，C為氟原子，D為硫原子.根據同周期從左到右原子半徑逐漸減小，同主族由上到下原子半徑逐漸增大，故原子半徑最大的是磷原子。4．某元素的最外層電子數為2，價電子數為5,并且是同族中原子序數最小的元素，關于該元素的判斷錯誤的是()A．電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2B．該元素為VC．該元素為ⅡA族元素D．該元素位于d區答案C解析該元素的最外層電子數為2，并且為同族元素中原子序數最小的，所以該元素為第2周期或第4周期元素。又因其價電子數≠最外層電子數，可推出該元素并不是第2周期元素，應為第4周期元素，價電子排布式為3d34s2，故為23號元素V，d區元素。5．完成下列小題。（1）填表：原子電子排布式族周期區①1s22s22p63s2②［Kr]4d105s25p2③［Ar]3d14s2(2）某元素M2＋的3d軌道上有5個電子，試推出：①M原子的核外電子排布式為___________________________________________。②M原子的最外層和最高能級組中電子數分別為____________、____________。③M元素在元素周期表中的位置為第______周期______族。答案(1）①ⅡA3s②ⅣA5p③ⅢB4d(2）①1s22s22p63s23p63d54s2②27③4ⅦB解析(2）①因M2＋的3d未充滿，4p軌道肯定無電子。該元素原子失電子時，應先失4s電子再失3d電子，故M的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2.②M原子最外層有2個電子，即4s2，最高能級組為(4s、3d、4p）,共有7個電子.③元素周期的劃分是以能級組的劃分為內在依據,元素所在周期數等于核外最高能級電子所在的能級組數，故該元素屬于第4周期。對于ⅢB～ⅦB族的價電子數與族序數相同,該元素M的價電子排布為3d54s2,價電子數為7,故M位于第ⅦB族。［對點訓練]題組1核外電子排布與元素在周期表中的位置1．價電子排布式為3d104s1的元素在周期表中應位于（)A．第4周期ⅠB族 B．第5周期ⅡB族C．第4周期ⅦB族 D．第5周期ⅢB族答案A解析根據該元素的價電子排布式可知其電子層數為4,因此它位于第4周期。由3d軌道為全滿結構可知該元素位于ds區，由最外層4s軌道上有1個電子可知它位于第ⅠB族。2．如果n為第ⅡA族中某元素的原子序數，則原子序數為(n＋1)的元素可能位于(）A．ⅢA或ⅢB B．ⅣAC．ⅠB D．ⅠA答案A解析在元素周期表中，第2、3周期的第ⅡA族與第ⅢA族元素相鄰，其原子序數相差1；第四、五、六、七周期的第ⅡA族與第ⅢB族相鄰，其原子序數相差1；所以原子序數為（n＋1）的元素位于第ⅢA或ⅢB族。3．(2018·扶余市第一中學期末）根據電子排布的特點,Cu在周期表中屬于()A．ds區B．p區C．d區D．s區答案A解析銅為29號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。按照構造原理，價層電子排布式應為3d94s2，當3d處于半充滿或全充滿時,能量最低，最穩定，所以Cu的4s2上的一個電子將填充在3d上，故Cu在元素周期表中屬于ds區。4．主族元素A和B可形成組成為AB2的離子化合物，則A、B兩原子的最外層電子排布分別為(）A．ns2np2和ns2np4 B．ns2和ns2np4C．ns2和ns2np5 D．ns2和ns2答案C解析由A和B為主族元素,且二者能形成AB2型的離子化合物,知A為第ⅡA族元素，B為第ⅦA族元素,故A元素原子的最外層電子排布為ns2，B元素原子的最外層電子排布為ns2np5。5．元素周期表共有18個縱行,從左到右排為1～18列，即堿金屬是第1列，稀有氣體是第18列。按這種規定，下列說法正確的是（)A．第9列元素中不完全是金屬元素B．第15列元素的原子最外層電子的排布式為ns2np3C．最外層電子數為ns2的元素都在第2列D．第10、11列為ds區的元素,形成化合物種類最多的元素在第14列答案B解析第9列元素為第Ⅷ族元素,全部屬于金屬元素,A項錯誤；第15列為第ⅤA族元素，其最外層電子的排布式為ns2np3,B項正確;最外層電子數為ns2的元素除第ⅡA族(第2列）外，還有He以及部分過渡金屬元素，C項錯誤；ds區元素是第11、12列元素，D項錯誤。6．已知某元素＋3價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，該元素在周期表中的位置是（）A．第3周期Ⅷ族 B．第4周期ⅢB族C．第4周期Ⅷ族 D．第4周期ⅤB族答案C解析由離子的電子排布式可推出原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價電子排布式為3d64s2，因為排布在d、s軌道,且共有8個價電子,所以為Ⅷ族元素.題組2核外電子排布與微粒半徑比較7．下列各組微粒半徑之比大于1的是（)A。eq\f（rMg,rNa） B.eq\f(rP,rCl）C。eq\f（rAl3＋,rNa＋) D.eq\f(rK＋,rBr－)答案B解析微粒半徑比值大于1，即比例式中分子的微粒半徑應大于分母的微粒半徑。A項中元素屬同周期關系，r（Na)〉r(Mg），比值小于1；B項中元素屬同周期關系，r(P）>r(Cl），比值大于1;C項中屬核外電子排布相同的兩種微粒,應為r（Na＋)>r(Al3＋），比值小于1；D項中屬同周期元素形成的不同離子，K＋核外有3層電子，Br－核外有4層電子,顯然，r（K＋)<r（Br－),比值小于1。8．下列四種粒子中，半徑按由大到小排列順序正確的是（）①基態X的原子結構示意圖為②基態Y的價電子排布式為3s23p5③基態Z2－的軌道表示式為④W基態原子有2個電子層，電子式為eq\a\vs4\al\co1（·）eq\o(W，\s\up6（）,\s\do4（)）eq\o\al(·,·）A．①>②>③>④ B．③〉④>①〉②C．③〉①>②〉④ D．①〉②>④>③答案C解析由題意可知：X、Y、Z2－、W分別為S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F粒子半徑大小排列順序為r(S2－）〉r(S)>r(Cl)>r(F)，故C項正確。9．下列關于微粒半徑的說法正確的是（）A．原子序數越大，原子半徑越大B．核外電子層結構相同的單核粒子，半徑相同C．質子數相同的不同單核粒子，電子數越多半徑越大D．電子層數少的元素的原子半徑一定小于電子層數多的元素的原子半徑答案C解析由于同周期主族元素原子半徑從左到右逐漸減小，故ⅦA族的原子半徑不一定比上一周期ⅠA族元素原子半徑大，如r（Li）〉r(S）>r(Cl）；對于核外電子層結構相同的單核離子和原子，半徑是不同的；質子數相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑〉陽離子半徑；同周期主族元素，原子序數增大,原子半徑減小。題組3元素的“位—構—性"之間的關系10．下列四種元素中,其單質氧化性最強的是（）A．基態原子含有未成對電子最多的第2周期元素B．位于周期表第3周期ⅢA族的元素C．原子最外電子層排布式為2s22p6的元素D．原子最外電子層排布式為3s23p5的元素答案D解析第2周期含未成對電子數最多的是N原子；B為Al；C為稀有氣體Ne；D為Cl.N2、Al、Ne、Cl2中,Cl2的氧化性最強。11．下列各組原子中，彼此化學性質一定相似的是（)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層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子C．2p軌道上有一對成對電子的X原子和3p軌道上只有一對成對電子的Y原子D．最外層都只有一個電子的X、Y原子答案C解析本題考查的是核外電子排布的知識.A項,1s2結構的原子為He，1s22s2結構的原子為Be，兩者性質不相似；B項，X原子為Mg，N層上有2個電子的Y原子有多種元素，如第4周期中Ca、Fe等都符合，化學性質不一定相似；C項，p軌道有一對成對電子,應是np4，為同主族的元素，化學性質一定相似；D項，最外層只有1個電子的可以是第ⅠA族元素，過渡元素中也有很多最外層只有1個電子的，故化學性質不一定相似。12．元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示，已知Y元素原子的價電子排布式為ns（n－1)np（n＋1），則下列說法不正確的是(）XYZA。Y元素原子的價電子排布式為4s24p4B．Y元素在周期表的第3周期ⅥA族C．X元素位于元素周期表的p區D．Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3答案A解析Y元素原子的價電子排布式為ns(n－1)np（n＋1),由n－1＝2可得n＝3，Y元素原子的價電子排布式為3s23p4，則Y元素位于第3周期ⅥA族，Z位于第4周期ⅤA族，價電子排布式為4s24p3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z最外層電子均填充在p軌道上，故X、Y、Z均位于p區。［綜合強化］13．X原子在第二電子層上只有一個空軌道，則X是___________________________________,其軌道表示式為________；R原子的3p軌道上只有一個未成對電子，則R原子可能是________；Y原子的核電荷數為33,其外圍電子排布式是________，其在元素周期表中的位置是________，屬于________區的元素。答案C(或碳）Al或Cl4s24p3第4周期ⅤA族p解析X原子在第二電子層上只有一個空軌道,則其電子排布式為1s22s22p2，則X是碳，其軌道表示式為.R原子的3p軌道上只有一個未成對電子,則其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，則R可能為Al或Cl。Y原子的核電荷數為33，根據構造原理和核外電子排布規則可知，Y原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，電子層數為4，且最外層有5個電子,在元素周期表中位于第4周期ⅤA族，最后一個電子填充在4p軌道上,故屬于p區元素.14．已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1）－都具有相同的電子層結構，則A、B、C、D的原子半徑由大到小的順序是________________________________________________________________________,離子半徑由大到小的順序是_______________________________________________,原子序數由大到小的順序是________________________________________________.答案A〉B>D