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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质第一课时导学案
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质第一课时导学案，共20页。
第二节 原子结构与元素的性质
第一课时 原子结构与元素周期表
[明确学习目标] 1.知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。2.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。
1．元素周期律、元素周期系和元素周期表
(1)原子序数：按相对原子质量由小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，并从最轻的元素氢开始进行编号得到的序数。
(2)元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变的规律。
(3)元素周期系和元素周期表
按元素原子的核电荷数递增排列的序列叫元素周期系。元素周期表是呈现元素周期系的表格。元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
2．构造原理与元素周期表
(1)核外电子排布与元素周期系的基本结构
①根据构造原理得出的核外电子排布可以解释元素周期系中每个周期的元素数。第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素。其余各周期总是从ns能级开始，以np结束，而从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。
②周期、能级组、元素种类的对应关系
周期
对应能级组
对应能级组最多所能容纳的电子数
周期中所含元素种类
1
1s
2
2
2
2s、2p
8
8
3
3s、3p
8
8
4
4s、3d、4p
18
18
5
5s、4d、5p
18
18
6
6s、4f、5d、6p
32
32
7
7s、5f、6d、7p
32
32
(2)核外电子排布与元素周期表的分区
按电子排布式中最后填入电子的能级的符号可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子可理解为先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如下图所示：
3．元素在周期表中的位置与元素原子的结构、性质间的关系
(1)在元素周期表中，同族元素价层电子数相同，是同族元素性质相似的结构基础。
(2)长周期比短周期多出的元素，其原子的最外层电子数始终不超过2(Pd除外)，所以它们全部是金属元素。
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)元素原子的价电子就是最外层电子。( )
(2)除氦外，0族价层电子排布式为ns2np6。( )
(3)最外层电子排布式为ns1或ns2的元素一定为金属元素。( )
(4)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素。( )
(5)在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素。( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
解析 (1)主族元素的最外层电子是价电子，过渡元素的价电子还可能包括次外层的电子或倒数第三层的电子。
(3)H的最外层电子排布式为1s1，He的最外层电子排布式为1s2，但它们均是非金属元素。
(5)s区的H为非金属元素，d区和ds区的元素包括副族和第Ⅷ族元素，副族和第Ⅷ族元素全部是金属元素。
2．价层电子排布式为3d104s2的元素在周期表中的位置是( )
A．第三周期ⅦB族 B．第三周期ⅡB族
C．第四周期ⅦB族 D．第四周期ⅡB族
答案 D
解析 该元素原子核外有4个电子层，应位于第四周期，3d和4s电子数之和为12，应在第12列，是ⅡB族元素。
3．(2019·扬州高二月考)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 C
解析 d区包括ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)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C正确。
4．某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系，完成下列各题：
(1)该元素处于元素周期表的第________周期，该周期的元素种数是________。
(2)该元素处于元素周期表的第________族，该族的非金属元素种数是________。
(3)试推测该元素处于元素周期表的________区，该区包含族的种类是________。
答案 (1)四 18 (2)ⅢA 1 (3)p ⅢA～ⅦA族、0族
解析 (1)根据该元素原子核外有4个电子层容纳了电子，可知该元素处于第四周期，该周期元素原子的核外电子排布式为[Ar]3d1～104s1～24p1～6，故共有18种元素。
(2)该元素位于第ⅢA族，该族只有一种非金属元素——硼。
(3)根据价电子排布式4s24p1可以确定该元素位于p区，该区所包括族的种类是ⅢA～ⅦA族、0族。
5．已知元素周期表中共有18个纵行，下图实线表示元素周期表的边界。按核外电子排布，可把元素周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
(1)请在上图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在________区。
(3)请在上述元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。
答案 (1)
(2)ds (3)见上图
解析 对于24号元素，若根据构造原理，其核外价电子排布应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵行归为ds区。所以有的同学认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。
知识点一 构造原理与元素周期表的结构
1．核外电子排布与周期的划分
(1)原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系
(2)每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为ns2np6。即最外层电子所在轨道的主量子数n与其对应的周期序数相等。
(3)周期数与电子层数的关系：周期数＝电子层数。
2．核外电子排布与族的划分
族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关，一般情况下，同族元素原子的价电子数目相同。具体地讲：
(1)主族元素原子的价电子全部排布在最外层的ns或nsnp轨道上；主族元素的族序数与该元素原子的价电子数相同，也与该元素的最高正化合价相一致(F、O除外)。
(2)过渡元素的原子，价电子排布为(n－1)d1～10ns1～2(镧系、锕系、钯除外)，由此可以看出，虽然同一副族元素的电子层数从上到下逐渐增加，但价电子排布却基本相同。
①ⅢB～ⅦB族元素原子的价电子数目等于族序数。
②Ⅷ族元素原子的价电子排布为(n－1)d6～9ns1～2(钯除外，为4d10)。
③ⅠB族和ⅡB族则是根据ns轨道上有1个还是2个电子来划分的。
(3)0族元素，除氦元素外，稀有气体元素原子的最外层电子排布均为ns2np6。这种全充满电子的结构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原因。
[解析] (1)13Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，其最大能层数为3，所以位于第三周期；由于电子最后填充p能级，所以是p区元素，其价电子排布式为3s23p1，价电子总数为3，所以位于ⅢA族。
(2)24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充d能级，所以是d区元素，其价电子排布式为3d54s1，价电子总数为6，所以位于ⅥB族。
(3)26Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充d能级，所以是d区元素，其价电子排布式为3d64s2，价电子总数为8，所以位于Ⅷ族。
(4)33As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充p能级，所以是p区元素，其价电子排布式为4s24p3，价电子总数为5，所以位于ⅤA族。
(5)30Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于Zn为ds区元素，其价电子排布式为3d104s2，价电子总数为12，所以位于元素周期表第12列，即ⅡB族。
[答案] (1)1s22s22p63s23p1 第三周期ⅢA族
(2)1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期ⅥB族
(3)1s22s22p63s23p63d64s2 第四周期Ⅷ族
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3 第四周期ⅤA族
(5)1s22s22p63s23p63d104s2 第四周期ⅡB族
[规律] 由元素的价电子排布判断其在周期表中的位置的规律
价电子排布
x或y的取值
周期表中位置
nsx
x＝1,2
第n周期xA族(说明：书写时，x、y应换成相应的罗马字母表示，下同)
ns2npx
x＝1,2,3,4,5
第n周期(2＋x)A族
x＝6
第n周期0族
(n－1)dxnsy
x＋y≤7
第n周期(x＋y)B族
7
(n－1)d10nsx
x＝1,2
第n周期xB族
易错警示
对价电子认识的误区
(1)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电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。
(2)元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数，对部分过渡元素是不成立的。
(3)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，在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。
[练1] 某元素＋3价离子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d5，则该元素在周期表中位于( )
A．ⅤB族 B．ⅢB族
C．Ⅷ族 D．ⅤA族
答案 C
解析 该元素原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2，根据族的划分方法，可知其价电子排布式为(n－1)d6ns2，所以该元素应位于Ⅷ族。
[练2] 已知M2＋的3d轨道上有5个电子，试推出：
(1)M原子的核外电子排布式为______________。
(2)M原子的最外层和最高能级组中的电子数分别为________________________。
(3)M元素在周期表中位于______________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s2 (2)2、7
(3)第四周期ⅦB族
解析 (1)3d轨道在第四能级组出现，M必定为第四周期元素，因3d未充满，4p轨道肯定无电子，故M的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2。
(2)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。
(3)元素M的价电子排布为3d54s2，则价电子数为7，故M属于ⅦB族元素。
知识点二 核外电子排布与周期表的分区及性质特点
按照核外电子排布，可把元素周期表分成5个区。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符号，其性质特点如下
分区
元素位置
价电子排布式
元素种类及性质特点
s区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
原子的价电子分布在s轨道上，属于活泼金属(H除外)，为碱金属和碱土金属
p区
ⅢA～ⅦA族及0族
ns2np1～6
原子的价电子最后填入np轨道上，为非金属和少数金属，随着最外层电子数目的增加，原子越来越难失去电子，越来越容易得到电子
续表
分区
元素位置
价电子排布式
元素种类及性质特点
d区
ⅢB～ⅦB族(镧系、锕系除外)及Ⅷ族
(n－1)d1～9ns1～2
(Pd除外)
(n－1)d轨道不同程度地参与化学键的形成，为过渡金属
ds区
ⅠB族、ⅡB族
(n－1)d10ns1～2
原子的(n－1)d轨道为充满电子的轨道，为过渡金属
f区
镧系和锕系
(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
镧系元素的化学性质相近；锕系元素的化学性质相近
[解析] 如果考虑放射性元素，最活泼的金属是Fr，如果不考虑放射性元素，最活泼的金属是Cs，而Cs和Fr都属于第ⅠA族元素，位于s区；最活泼的非金属是F，位于p区；常温下呈液态的金属为Hg，Hg属于过渡元素，其价电子排布为5d106s2，Hg属于第六周期第ⅡB族元素，位于ds区。
[答案] A
[方法] 根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
[练3] 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( )
A．Fe B．Mg
C．Br D．Cu
答案 C
解析 Fe的价层电子排布式为3d64s2，属于d区元素，A错误；Mg的价层电子排布式为3s2，属于s区元素，
B错误；Br的价层电子排布式为4s24p5，属于p区元素，C正确；Cu的价层电子排布式为3d104s1，属于ds区元素，D错误。
[练4] 在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起，据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的能级的符号作为该区的名称(除ds区外)，如下图所示。
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，它常见离子的电子排布式为__________________________。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的价电子排布图为______________________。
答案 (1)球形
(2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6；
Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5
(3)3d104s2
(4)
解析 (1)s区包括第ⅠA族和第ⅡA族元素，族序数最大、原子序数最小的元素应是第二周期第ⅡA族的Be，其电子排布式为1s22s2，价电子排布式为2s2，其电子云形状为球形。
(2)d区包括第ⅢB～第ⅦB族和第Ⅷ族元素，其中族序数最大、原子序数最小的元素是第四周期第Ⅷ族的Fe，Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe的常见离子为Fe2＋和Fe3＋。
(3)ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族元素，族序数最大、原子序数最小的元素是Zn，Zn原子的价电子排布式为3d104s2。
(4)在p区中，位于第二周期第ⅤA族的元素是N，N原子的价电子排布式为2s22p3，则价电子排布图为。
知识拓展
元素周期表中的对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的另一主族元素的某些性质是相似的，这称为对角线规则。常见的是下表中对角线上的元素：
具体地讲：
(1)锂和镁的相似性
①锂与镁的沸点较为接近：
元素
Li
Na
Be
Mg
沸点/℃
1341
881.4
2467
1100
②锂和镁在氧气中燃烧分别生成对应的氧化物：
4Li＋O22Li2O,2Mg＋O22MgO。
③锂和镁与水的反应都比钠与水的反应缓慢，并且生成的氢氧化物都难溶于水，覆盖在金属表面阻碍反应的继续进行。
④碱金属中只有锂在室温下能与氮气反应生成Li3N，同样镁也能与氮气发生反应生成Mg3N2。
⑤在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
(2)铍和铝的相似性
①铍和铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且铍在浓硝酸中也发生钝化。
②BeO和Al2O3都是两性氧化物：BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O，BeO＋2KOH===K2BeO2＋H2O；BeO、Al2O3硬度大、熔点高；Be(OH)2和Al(OH)3都是两性氢氧化物。
③BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
④可溶性的铍、铝盐易水解：Be2＋＋2H2OBe(OH)2＋2H＋，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。
本课归纳总结
1．下列有关元素周期系的叙述正确的是( )
A．元素周期系中第ⅠA族元素又称为碱金属元素
B．元素周期系中每一周期元素的种类均相等
C．元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化
D．每一周期的元素最外层电子数均是1→8，周而复始
答案 C
解析 第ⅠA族元素中氢元素不属于碱金属元素，A错误；周期表中每一周期元素数目不尽相同，第一至七周期元素数目分别是2、8、8、18、18、32、32，B错误；第一周期元素最外层电子数由1→2，D错误。
2．某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点：①周期表的形成是由原子的结构决定的；②元素周期表中第ⅠA族元素统称为碱金属元素；③每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；④元素周期表的每一周期元素的种类均相等；⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素位于同一周期；⑥一般周期序数越大，该周期所含金属元素越多。你认为正确的是( )
A．①⑥ B．①②③⑤⑥
C．①④⑥ D．②③⑤
答案 A
解析 ①元素周期表的形成原因是核外电子排布呈周期性变化，而核外电子排布是由原子的结构决定的，正确；②第ⅠA族元素除氢元素之外称为碱金属元素，错误；③第一周期的元素原子价电子排布从1s1开始到1s2结束，错误；④随着周期数的增多，元素种类有增多的趋势，错误；⑤1s22s22p3位于第二周期，而1s22s22p63s23p3位于第三周期，错误；⑥从元素周期表上不难看出，一般随着周期数的增大，该周期所含金属元素的种数增多，正确。
3．根据下列基态原子的最外层电子排布，能确定该元素在元素周期表中位置的是( )
A．4s1 B．3sn
C．nsnnp3n D．ns2np3
答案 C
解析 A项中最外层为4s1的价电子排布包括4s1、3d54s1、3d104s1；B项中3sn的电子排布包括3s1、3s2；C项中n为2，即2s22p6；D项中n可能为2、3、4、5、6。
4．下列各组元素属于p区的是( )
A．原子序数为1、2、7的元素
B．S、O、P
C．Fe、Ar、Cl
D．Na、Li、Mg
答案 B
解析 A项中原子序数为1、2、7的元素分别为氢、氦、氮，所在区分别是s区、p区、p区；C项中Fe在d区，Ar、Cl均在p区；D项中元素均在s区。
5．价电子排布式为5s25p3的主族元素是( )
A．第五周期ⅢA族 B．51号元素
C．非金属元素 D．Te
答案 B
解析 5指的是电子层数，即属于第五周期，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ⅤA族元素，按照核外电子排布的规律，推出此元素是锑(Sb)，B正确。
6．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且该元素是同族中原子序数最小的元素，下列关于该元素的判断错误的是( )
A．该元素原子的电子排布式为[Ar]3d34s2
B．该元素为V
C．该元素属于ⅢA族元素
D．该元素属于过渡元素
答案 C
解析 主族元素的最外层电子数＝价电子数，而题给元素的最外层电子数为2，价电子数为5，所以该元素不属于主族元素，而属于过渡元素，又因其是同族中原子序数最小的元素，所以在第四周期，其价电子排布式为3d34s2，为ⅤB族元素V。
7．某元素原子共有三个价电子，其中一个价电子位于第三能层d能级。
(1)该原子的电子排布式为____________________。
(2)该元素的原子序数为________，在周期表中处于第________周期第________族，属于________区。该元素为________(填“金属”或“非金属”)元素，其最高化合价为________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d14s2
(2)21 四 ⅢB d 金属 ＋3
解析 解答此题的关键是根据外围电子排布写出核外电子排布式。有三个价电子，其中一个价电子在3d能级，则其他两个价电子必在4s能级上，价层电子排布式为3d14s2，原子序数是21，在第四周期第ⅢB族，处于d区，是金属元素，最高化合价是＋3。
课时作业
一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．原子的价电子排布式为3d104s1的元素在周期表中位于( )
A．第五周期ⅠB族 B．第五周期ⅡB族
C．第四周期ⅧB族 D．第四周期ⅠB族
答案 D
解析 该元素原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1，即该原子含有4个能层，位于第四周期，其价电子排布式为3d104s1，属于第ⅠB族元素，所以该元素位于第四周期ⅠB族，故选D。
2．根据电子排布的特点，Cu在周期表中属于( )
A．ds区 B．p区 C．d区 D．s区
答案 A
解析 铜为29号元素，核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1。按照构造原理，价层电子排布式应为3d94s2，当3d接近半满或全满时，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。
3．原子序数为83的元素位于：①第五周期；②第六周期；③ⅣA族；④ⅤA族；⑤ⅡB族，其中正确的组合是( )
A．①④ B．②③ C．②④ D．①⑤
答案 C
解析 根据元素的原子序数确定元素在周期表中的位置时，基本方法是依据原子结构示意图，根据电子层数确定其所在周期，根据最外层电子数确定其所在族，但用0族定位法较为方便，即根据与该元素原子序数最邻近的0族元素的位置来确定。与83号元素最邻近的0族元素为86号元素氡，83号元素比氡的原子序数小3，那么它在元素周期表中的位置应该是氡左移3个格，即第六周期ⅤA族。
4．元素周期表中共有18纵列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是( )
A．第9列元素中没有非金属元素
B．第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5
C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D．第11、12列为d区元素
答案 A
解析 A项，第9列为Ⅷ族元素，全部为金属元素；B项，第15列为ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3；C项，He的最外层电子排布式为1s2，在第18列；D项，第11、12列元素原子的价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，所以为ds区元素。
5．具有以下结构的原子，一定属于主族元素原子的是( )
①最外层有3个电子的原子 ②最外层电子排布为ns2的原子 ③最外层有3个未成对电子的原子 ④次外层无未成对电子的原子
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
答案 C
解析 最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布为ns2np1，属于第ⅢA族，①正确；如Fe的最外层电子排布为4s2，He为1s2，它们都不是主族元素，②错误；因最外层电子数最多不超过8个，故最外层有3个未成对电子的原子，其最外层电子排布应为ns2np3，该元素一定为主族元素，③正确；有些过渡元素的次外层也可以达到饱和状态，如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，④错误。
6．具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是( )
A．两种原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子
C．最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d能级上尚未排有电子的两种原子
答案 B
解析 第一周期的氢、氦和第二周期的锂、铍原子的电子层上全是s电子，显然它们属于不同周期，故A错误；3p能级上只有一个空轨道的原子是硅，3p能级上有一个未成对电子的原子是铝或氯，同在第三周期，故B正确；最外层电子排布式为2s22p6的原子是第二周期的氖，而最外层电子排布式为2s22p6的离子可能是第二周期的氧离子、氟离子，也可能是第三周期的钠离子、镁离子、铝离子，故C错误；原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子；而d能级上尚未排有电子的原子可能是第三周期的氩，也可能是第四周期的钾、钙，故D错误。
7．已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第三周期Ⅷ族，p区 B．第三周期ⅤB族，d区
C．第四周期ⅤB族，f区 D．第四周期ⅠB族，ds区
答案 D
解析 题给＋2价离子的核外有27个电子，则该元素原子核外有29个电子，29号元素是铜，位于第四周期ⅠB族，位于ds区。
8．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．最外层电子数为2的元素都分布在s区
C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
D．s区均为金属元素
答案 C
解析 s区除H外均为金属元素，A、D错误；He、Zn等虽然最外层电子数为2但却不是s区元素，B错误；周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素，C正确。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
9．具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一族的是( )
A．3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子
B．3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子
C．最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为(n＋1)s2的原子
D．最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为(n＋1)s2(n＋1)p6的原子
答案 B
解析 A项中前者为Si或S，后者为Ge或Se，不一定在同一主族；B项中前者为Si，后者为Ge，在同一主族；C项，当n＝3时，最外层电子排布式为3s2的为Mg，最外层电子排布式为4s2的可能为Ca、Zn或Ti等，不一定在同一族，错误；D项所述两者的最外层电子排布式不同，一般不属于同一族，只有当n＝1时，两种原子分别为He和Ne，二者都属于0族。
10．(2019·福建三明一中月考)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二周期元素
B．位于元素周期表中第三周期ⅢA族的元素
C．基态原子最外层电子排布式为2s22p6的元素
D．基态原子最外层电子排布式为3s23p5的元素
答案 D
解析 单质氧化性最强的元素应为非金属性最强的元素。A项，原子的价电子排布式为2s22p3，为N；B项为Al，其金属性较强，非金属性很弱；C项为0族元素，性质不活泼；D项为Cl，在四种元素中非金属性最强。
11．已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是( )
A．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价
C．某元素原子的最外层上电子数为6
D．某元素原子的价层电子排布式为5s25p1
答案 D
解析 A项，只能说明该元素的L层有8个电子，无法确定其在周期表中的位置；B项，仅通过化合价无法确定元素在周期表中的位置；C项，根据最外层电子数只能确定族序数，无法确定周期数；D项，可确定该元素在第五周期第ⅢA族。
12．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是( )
A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素
B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅧB族
D．基态原子的N层上只有4个电子的元素一定是主族元素
答案 BD
解析 0族元素原子的价电子排布式为1s2(氦)或ns2np6，故A错误；基态原子的p能级上有5个电子的元素的价电子排布式为ns2np5，一定是第ⅦA族元素，故B正确；原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C错误；基态原子的N层上只有4个电子的元素的价电子排布式为4s24p2，位于p区，一定是主族元素，故D正确。
三、非选择题(本题共3小题)
13．已知几种元素原子的核外原子结构或核外电子排布或价电子排布情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。
元素
元素符号
原子序数
区
周期
族
A
1s22s22p63s1
B
C
3d104s1
D
[Ne]3s23p4
E
答案 A：Na 11 s 三 ⅠA
B：Fe 26 d 四 Ⅷ
C：Cu 29 ds 四 ⅠB
D：S 16 p 三 ⅥA
E：Cl 17 p 三 ⅦA
解析 由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x＝26，B为26号元素Fe；由价电子排布式判断C为29号元素Cu；由核外电子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的电子排布图判断E为17号元素Cl。再根据最大能层序数等于周期序数确定元素所处的周期；元素A、D、E为主族元素，主族元素的价电子总数等于主族序数；C元素的价电子排布式为3d104s1，s能级电子数为1，应为ds区的第ⅠB族。
14．X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是________，其电子排布图为______________________；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，其价层电子排布式是________，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
第四周期ⅤA族 p
解析 X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则其电子排布式为1s22s22p2，则X是碳，其电子排布图为。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四周期ⅤA族，最后一个电子填充在4p轨道上，故属于p区元素。
15．(2019·镇江高二调研)下图所示为元素周期表的大致框架：
(1)在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
(2)鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反应呈黄色。在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
(4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
答案 (1)如下图所示
(2)ⅣA
(3)如上图所示
(4)AB
解析 (2)分析元素周期表中各族化合价特点知，ⅣA族中元素最高正化合价等于最低负化合价的绝对值，故根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到周期表中的ⅣA族。
(3)甲元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；乙元素的焰色反应呈黄色，则乙为Na元素。
(4)铊元素位于第六周期ⅢA族，与Al同主族，在周期表中位于Al的下方，金属性比Al强，属于p区元素，A错误，C、D、E正确。204.4是铊元素的相对原子质量，铊原子的质量数不一定是204，B错误。
第二节 原子结构与元素的性质
第一课时 原子结构与元素周期表
[明确学习目标] 1.知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。2.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。
1．元素周期律、元素周期系和元素周期表
(1)原子序数：按相对原子质量由小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，并从最轻的元素氢开始进行编号得到的序数。
(2)元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变的规律。
(3)元素周期系和元素周期表
按元素原子的核电荷数递增排列的序列叫元素周期系。元素周期表是呈现元素周期系的表格。元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
2．构造原理与元素周期表
(1)核外电子排布与元素周期系的基本结构
①根据构造原理得出的核外电子排布可以解释元素周期系中每个周期的元素数。第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素。其余各周期总是从ns能级开始，以np结束，而从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。
②周期、能级组、元素种类的对应关系
周期
对应能级组
对应能级组最多所能容纳的电子数
周期中所含元素种类
1
1s
2
2
2
2s、2p
8
8
3
3s、3p
8
8
4
4s、3d、4p
18
18
5
5s、4d、5p
18
18
6
6s、4f、5d、6p
32
32
7
7s、5f、6d、7p
32
32
(2)核外电子排布与元素周期表的分区
按电子排布式中最后填入电子的能级的符号可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子可理解为先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如下图所示：
3．元素在周期表中的位置与元素原子的结构、性质间的关系
(1)在元素周期表中，同族元素价层电子数相同，是同族元素性质相似的结构基础。
(2)长周期比短周期多出的元素，其原子的最外层电子数始终不超过2(Pd除外)，所以它们全部是金属元素。
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)元素原子的价电子就是最外层电子。( )
(2)除氦外，0族价层电子排布式为ns2np6。( )
(3)最外层电子排布式为ns1或ns2的元素一定为金属元素。( )
(4)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素。( )
(5)在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素。( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
解析 (1)主族元素的最外层电子是价电子，过渡元素的价电子还可能包括次外层的电子或倒数第三层的电子。
(3)H的最外层电子排布式为1s1，He的最外层电子排布式为1s2，但它们均是非金属元素。
(5)s区的H为非金属元素，d区和ds区的元素包括副族和第Ⅷ族元素，副族和第Ⅷ族元素全部是金属元素。
2．价层电子排布式为3d104s2的元素在周期表中的位置是( )
A．第三周期ⅦB族 B．第三周期ⅡB族
C．第四周期ⅦB族 D．第四周期ⅡB族
答案 D
解析 该元素原子核外有4个电子层，应位于第四周期，3d和4s电子数之和为12，应在第12列，是ⅡB族元素。
3．(2019·扬州高二月考)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 C
解析 d区包括ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)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C正确。
4．某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系，完成下列各题：
(1)该元素处于元素周期表的第________周期，该周期的元素种数是________。
(2)该元素处于元素周期表的第________族，该族的非金属元素种数是________。
(3)试推测该元素处于元素周期表的________区，该区包含族的种类是________。
答案 (1)四 18 (2)ⅢA 1 (3)p ⅢA～ⅦA族、0族
解析 (1)根据该元素原子核外有4个电子层容纳了电子，可知该元素处于第四周期，该周期元素原子的核外电子排布式为[Ar]3d1～104s1～24p1～6，故共有18种元素。
(2)该元素位于第ⅢA族，该族只有一种非金属元素——硼。
(3)根据价电子排布式4s24p1可以确定该元素位于p区，该区所包括族的种类是ⅢA～ⅦA族、0族。
5．已知元素周期表中共有18个纵行，下图实线表示元素周期表的边界。按核外电子排布，可把元素周期表里的元素划分为s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
(1)请在上图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在________区。
(3)请在上述元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。
答案 (1)
(2)ds (3)见上图
解析 对于24号元素，若根据构造原理，其核外价电子排布应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵行归为ds区。所以有的同学认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。
知识点一 构造原理与元素周期表的结构
1．核外电子排布与周期的划分
(1)原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的本质联系
(2)每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为ns2np6。即最外层电子所在轨道的主量子数n与其对应的周期序数相等。
(3)周期数与电子层数的关系：周期数＝电子层数。
2．核外电子排布与族的划分
族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关，一般情况下，同族元素原子的价电子数目相同。具体地讲：
(1)主族元素原子的价电子全部排布在最外层的ns或nsnp轨道上；主族元素的族序数与该元素原子的价电子数相同，也与该元素的最高正化合价相一致(F、O除外)。
(2)过渡元素的原子，价电子排布为(n－1)d1～10ns1～2(镧系、锕系、钯除外)，由此可以看出，虽然同一副族元素的电子层数从上到下逐渐增加，但价电子排布却基本相同。
①ⅢB～ⅦB族元素原子的价电子数目等于族序数。
②Ⅷ族元素原子的价电子排布为(n－1)d6～9ns1～2(钯除外，为4d10)。
③ⅠB族和ⅡB族则是根据ns轨道上有1个还是2个电子来划分的。
(3)0族元素，除氦元素外，稀有气体元素原子的最外层电子排布均为ns2np6。这种全充满电子的结构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原因。
[解析] (1)13Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，其最大能层数为3，所以位于第三周期；由于电子最后填充p能级，所以是p区元素，其价电子排布式为3s23p1，价电子总数为3，所以位于ⅢA族。
(2)24Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充d能级，所以是d区元素，其价电子排布式为3d54s1，价电子总数为6，所以位于ⅥB族。
(3)26Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充d能级，所以是d区元素，其价电子排布式为3d64s2，价电子总数为8，所以位于Ⅷ族。
(4)33As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于电子最后填充p能级，所以是p区元素，其价电子排布式为4s24p3，价电子总数为5，所以位于ⅤA族。
(5)30Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，其最大能层数为4，所以位于第四周期；由于Zn为ds区元素，其价电子排布式为3d104s2，价电子总数为12，所以位于元素周期表第12列，即ⅡB族。
[答案] (1)1s22s22p63s23p1 第三周期ⅢA族
(2)1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期ⅥB族
(3)1s22s22p63s23p63d64s2 第四周期Ⅷ族
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3 第四周期ⅤA族
(5)1s22s22p63s23p63d104s2 第四周期ⅡB族
[规律] 由元素的价电子排布判断其在周期表中的位置的规律
价电子排布
x或y的取值
周期表中位置
nsx
x＝1,2
第n周期xA族(说明：书写时，x、y应换成相应的罗马字母表示，下同)
ns2npx
x＝1,2,3,4,5
第n周期(2＋x)A族
x＝6
第n周期0族
(n－1)dxnsy
x＋y≤7
第n周期(x＋y)B族
7
(n－1)d10nsx
x＝1,2
第n周期xB族
易错警示
对价电子认识的误区
(1)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电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。
(2)元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数，对部分过渡元素是不成立的。
(3)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，在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。
[练1] 某元素＋3价离子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d5，则该元素在周期表中位于( )
A．ⅤB族 B．ⅢB族
C．Ⅷ族 D．ⅤA族
答案 C
解析 该元素原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2，根据族的划分方法，可知其价电子排布式为(n－1)d6ns2，所以该元素应位于Ⅷ族。
[练2] 已知M2＋的3d轨道上有5个电子，试推出：
(1)M原子的核外电子排布式为______________。
(2)M原子的最外层和最高能级组中的电子数分别为________________________。
(3)M元素在周期表中位于______________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d54s2 (2)2、7
(3)第四周期ⅦB族
解析 (1)3d轨道在第四能级组出现，M必定为第四周期元素，因3d未充满，4p轨道肯定无电子，故M的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2。
(2)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。
(3)元素M的价电子排布为3d54s2，则价电子数为7，故M属于ⅦB族元素。
知识点二 核外电子排布与周期表的分区及性质特点
按照核外电子排布，可把元素周期表分成5个区。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符号，其性质特点如下
分区
元素位置
价电子排布式
元素种类及性质特点
s区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
原子的价电子分布在s轨道上，属于活泼金属(H除外)，为碱金属和碱土金属
p区
ⅢA～ⅦA族及0族
ns2np1～6
原子的价电子最后填入np轨道上，为非金属和少数金属，随着最外层电子数目的增加，原子越来越难失去电子，越来越容易得到电子
续表
分区
元素位置
价电子排布式
元素种类及性质特点
d区
ⅢB～ⅦB族(镧系、锕系除外)及Ⅷ族
(n－1)d1～9ns1～2
(Pd除外)
(n－1)d轨道不同程度地参与化学键的形成，为过渡金属
ds区
ⅠB族、ⅡB族
(n－1)d10ns1～2
原子的(n－1)d轨道为充满电子的轨道，为过渡金属
f区
镧系和锕系
(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
镧系元素的化学性质相近；锕系元素的化学性质相近
[解析] 如果考虑放射性元素，最活泼的金属是Fr，如果不考虑放射性元素，最活泼的金属是Cs，而Cs和Fr都属于第ⅠA族元素，位于s区；最活泼的非金属是F，位于p区；常温下呈液态的金属为Hg，Hg属于过渡元素，其价电子排布为5d106s2，Hg属于第六周期第ⅡB族元素，位于ds区。
[答案] A
[方法] 根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
[练3] 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( )
A．Fe B．Mg
C．Br D．Cu
答案 C
解析 Fe的价层电子排布式为3d64s2，属于d区元素，A错误；Mg的价层电子排布式为3s2，属于s区元素，
B错误；Br的价层电子排布式为4s24p5，属于p区元素，C正确；Cu的价层电子排布式为3d104s1，属于ds区元素，D错误。
[练4] 在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起，据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的能级的符号作为该区的名称(除ds区外)，如下图所示。
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，它常见离子的电子排布式为__________________________。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的价电子排布图为______________________。
答案 (1)球形
(2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6；
Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5
(3)3d104s2
(4)
解析 (1)s区包括第ⅠA族和第ⅡA族元素，族序数最大、原子序数最小的元素应是第二周期第ⅡA族的Be，其电子排布式为1s22s2，价电子排布式为2s2，其电子云形状为球形。
(2)d区包括第ⅢB～第ⅦB族和第Ⅷ族元素，其中族序数最大、原子序数最小的元素是第四周期第Ⅷ族的Fe，Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe的常见离子为Fe2＋和Fe3＋。
(3)ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族元素，族序数最大、原子序数最小的元素是Zn，Zn原子的价电子排布式为3d104s2。
(4)在p区中，位于第二周期第ⅤA族的元素是N，N原子的价电子排布式为2s22p3，则价电子排布图为。
知识拓展
元素周期表中的对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的另一主族元素的某些性质是相似的，这称为对角线规则。常见的是下表中对角线上的元素：
具体地讲：
(1)锂和镁的相似性
①锂与镁的沸点较为接近：
元素
Li
Na
Be
Mg
沸点/℃
1341
881.4
2467
1100
②锂和镁在氧气中燃烧分别生成对应的氧化物：
4Li＋O22Li2O,2Mg＋O22MgO。
③锂和镁与水的反应都比钠与水的反应缓慢，并且生成的氢氧化物都难溶于水，覆盖在金属表面阻碍反应的继续进行。
④碱金属中只有锂在室温下能与氮气反应生成Li3N，同样镁也能与氮气发生反应生成Mg3N2。
⑤在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
(2)铍和铝的相似性
①铍和铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且铍在浓硝酸中也发生钝化。
②BeO和Al2O3都是两性氧化物：BeO＋2HCl===BeCl2＋H2O，BeO＋2KOH===K2BeO2＋H2O；BeO、Al2O3硬度大、熔点高；Be(OH)2和Al(OH)3都是两性氢氧化物。
③BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
④可溶性的铍、铝盐易水解：Be2＋＋2H2OBe(OH)2＋2H＋，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋。
本课归纳总结
1．下列有关元素周期系的叙述正确的是( )
A．元素周期系中第ⅠA族元素又称为碱金属元素
B．元素周期系中每一周期元素的种类均相等
C．元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化
D．每一周期的元素最外层电子数均是1→8，周而复始
答案 C
解析 第ⅠA族元素中氢元素不属于碱金属元素，A错误；周期表中每一周期元素数目不尽相同，第一至七周期元素数目分别是2、8、8、18、18、32、32，B错误；第一周期元素最外层电子数由1→2，D错误。
2．某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点：①周期表的形成是由原子的结构决定的；②元素周期表中第ⅠA族元素统称为碱金属元素；③每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；④元素周期表的每一周期元素的种类均相等；⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素位于同一周期；⑥一般周期序数越大，该周期所含金属元素越多。你认为正确的是( )
A．①⑥ B．①②③⑤⑥
C．①④⑥ D．②③⑤
答案 A
解析 ①元素周期表的形成原因是核外电子排布呈周期性变化，而核外电子排布是由原子的结构决定的，正确；②第ⅠA族元素除氢元素之外称为碱金属元素，错误；③第一周期的元素原子价电子排布从1s1开始到1s2结束，错误；④随着周期数的增多，元素种类有增多的趋势，错误；⑤1s22s22p3位于第二周期，而1s22s22p63s23p3位于第三周期，错误；⑥从元素周期表上不难看出，一般随着周期数的增大，该周期所含金属元素的种数增多，正确。
3．根据下列基态原子的最外层电子排布，能确定该元素在元素周期表中位置的是( )
A．4s1 B．3sn
C．nsnnp3n D．ns2np3
答案 C
解析 A项中最外层为4s1的价电子排布包括4s1、3d54s1、3d104s1；B项中3sn的电子排布包括3s1、3s2；C项中n为2，即2s22p6；D项中n可能为2、3、4、5、6。
4．下列各组元素属于p区的是( )
A．原子序数为1、2、7的元素
B．S、O、P
C．Fe、Ar、Cl
D．Na、Li、Mg
答案 B
解析 A项中原子序数为1、2、7的元素分别为氢、氦、氮，所在区分别是s区、p区、p区；C项中Fe在d区，Ar、Cl均在p区；D项中元素均在s区。
5．价电子排布式为5s25p3的主族元素是( )
A．第五周期ⅢA族 B．51号元素
C．非金属元素 D．Te
答案 B
解析 5指的是电子层数，即属于第五周期，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ⅤA族元素，按照核外电子排布的规律，推出此元素是锑(Sb)，B正确。
6．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且该元素是同族中原子序数最小的元素，下列关于该元素的判断错误的是( )
A．该元素原子的电子排布式为[Ar]3d34s2
B．该元素为V
C．该元素属于ⅢA族元素
D．该元素属于过渡元素
答案 C
解析 主族元素的最外层电子数＝价电子数，而题给元素的最外层电子数为2，价电子数为5，所以该元素不属于主族元素，而属于过渡元素，又因其是同族中原子序数最小的元素，所以在第四周期，其价电子排布式为3d34s2，为ⅤB族元素V。
7．某元素原子共有三个价电子，其中一个价电子位于第三能层d能级。
(1)该原子的电子排布式为____________________。
(2)该元素的原子序数为________，在周期表中处于第________周期第________族，属于________区。该元素为________(填“金属”或“非金属”)元素，其最高化合价为________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d14s2
(2)21 四 ⅢB d 金属 ＋3
解析 解答此题的关键是根据外围电子排布写出核外电子排布式。有三个价电子，其中一个价电子在3d能级，则其他两个价电子必在4s能级上，价层电子排布式为3d14s2，原子序数是21，在第四周期第ⅢB族，处于d区，是金属元素，最高化合价是＋3。
课时作业
一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．原子的价电子排布式为3d104s1的元素在周期表中位于( )
A．第五周期ⅠB族 B．第五周期ⅡB族
C．第四周期ⅧB族 D．第四周期ⅠB族
答案 D
解析 该元素原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1，即该原子含有4个能层，位于第四周期，其价电子排布式为3d104s1，属于第ⅠB族元素，所以该元素位于第四周期ⅠB族，故选D。
2．根据电子排布的特点，Cu在周期表中属于( )
A．ds区 B．p区 C．d区 D．s区
答案 A
解析 铜为29号元素，核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s1。按照构造原理，价层电子排布式应为3d94s2，当3d接近半满或全满时，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。
3．原子序数为83的元素位于：①第五周期；②第六周期；③ⅣA族；④ⅤA族；⑤ⅡB族，其中正确的组合是( )
A．①④ B．②③ C．②④ D．①⑤
答案 C
解析 根据元素的原子序数确定元素在周期表中的位置时，基本方法是依据原子结构示意图，根据电子层数确定其所在周期，根据最外层电子数确定其所在族，但用0族定位法较为方便，即根据与该元素原子序数最邻近的0族元素的位置来确定。与83号元素最邻近的0族元素为86号元素氡，83号元素比氡的原子序数小3，那么它在元素周期表中的位置应该是氡左移3个格，即第六周期ⅤA族。
4．元素周期表中共有18纵列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是( )
A．第9列元素中没有非金属元素
B．第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5
C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D．第11、12列为d区元素
答案 A
解析 A项，第9列为Ⅷ族元素，全部为金属元素；B项，第15列为ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3；C项，He的最外层电子排布式为1s2，在第18列；D项，第11、12列元素原子的价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，所以为ds区元素。
5．具有以下结构的原子，一定属于主族元素原子的是( )
①最外层有3个电子的原子 ②最外层电子排布为ns2的原子 ③最外层有3个未成对电子的原子 ④次外层无未成对电子的原子
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
答案 C
解析 最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布为ns2np1，属于第ⅢA族，①正确；如Fe的最外层电子排布为4s2，He为1s2，它们都不是主族元素，②错误；因最外层电子数最多不超过8个，故最外层有3个未成对电子的原子，其最外层电子排布应为ns2np3，该元素一定为主族元素，③正确；有些过渡元素的次外层也可以达到饱和状态，如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，④错误。
6．具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是( )
A．两种原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子
C．最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d能级上尚未排有电子的两种原子
答案 B
解析 第一周期的氢、氦和第二周期的锂、铍原子的电子层上全是s电子，显然它们属于不同周期，故A错误；3p能级上只有一个空轨道的原子是硅，3p能级上有一个未成对电子的原子是铝或氯，同在第三周期，故B正确；最外层电子排布式为2s22p6的原子是第二周期的氖，而最外层电子排布式为2s22p6的离子可能是第二周期的氧离子、氟离子，也可能是第三周期的钠离子、镁离子、铝离子，故C错误；原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子；而d能级上尚未排有电子的原子可能是第三周期的氩，也可能是第四周期的钾、钙，故D错误。
7．已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第三周期Ⅷ族，p区 B．第三周期ⅤB族，d区
C．第四周期ⅤB族，f区 D．第四周期ⅠB族，ds区
答案 D
解析 题给＋2价离子的核外有27个电子，则该元素原子核外有29个电子，29号元素是铜，位于第四周期ⅠB族，位于ds区。
8．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．最外层电子数为2的元素都分布在s区
C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
D．s区均为金属元素
答案 C
解析 s区除H外均为金属元素，A、D错误；He、Zn等虽然最外层电子数为2但却不是s区元素，B错误；周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素，C正确。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
9．具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一族的是( )
A．3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子
B．3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子
C．最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为(n＋1)s2的原子
D．最外层电子排布式为ns2的原子和最外层电子排布式为(n＋1)s2(n＋1)p6的原子
答案 B
解析 A项中前者为Si或S，后者为Ge或Se，不一定在同一主族；B项中前者为Si，后者为Ge，在同一主族；C项，当n＝3时，最外层电子排布式为3s2的为Mg，最外层电子排布式为4s2的可能为Ca、Zn或Ti等，不一定在同一族，错误；D项所述两者的最外层电子排布式不同，一般不属于同一族，只有当n＝1时，两种原子分别为He和Ne，二者都属于0族。
10．(2019·福建三明一中月考)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二周期元素
B．位于元素周期表中第三周期ⅢA族的元素
C．基态原子最外层电子排布式为2s22p6的元素
D．基态原子最外层电子排布式为3s23p5的元素
答案 D
解析 单质氧化性最强的元素应为非金属性最强的元素。A项，原子的价电子排布式为2s22p3，为N；B项为Al，其金属性较强，非金属性很弱；C项为0族元素，性质不活泼；D项为Cl，在四种元素中非金属性最强。
11．已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是( )
A．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价
C．某元素原子的最外层上电子数为6
D．某元素原子的价层电子排布式为5s25p1
答案 D
解析 A项，只能说明该元素的L层有8个电子，无法确定其在周期表中的位置；B项，仅通过化合价无法确定元素在周期表中的位置；C项，根据最外层电子数只能确定族序数，无法确定周期数；D项，可确定该元素在第五周期第ⅢA族。
12．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是( )
A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素
B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅧB族
D．基态原子的N层上只有4个电子的元素一定是主族元素
答案 BD
解析 0族元素原子的价电子排布式为1s2(氦)或ns2np6，故A错误；基态原子的p能级上有5个电子的元素的价电子排布式为ns2np5，一定是第ⅦA族元素，故B正确；原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C错误；基态原子的N层上只有4个电子的元素的价电子排布式为4s24p2，位于p区，一定是主族元素，故D正确。
三、非选择题(本题共3小题)
13．已知几种元素原子的核外原子结构或核外电子排布或价电子排布情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。
元素
元素符号
原子序数
区
周期
族
A
1s22s22p63s1
B
C
3d104s1
D
[Ne]3s23p4
E
答案 A：Na 11 s 三 ⅠA
B：Fe 26 d 四 Ⅷ
C：Cu 29 ds 四 ⅠB
D：S 16 p 三 ⅥA
E：Cl 17 p 三 ⅦA
解析 由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x＝26，B为26号元素Fe；由价电子排布式判断C为29号元素Cu；由核外电子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的电子排布图判断E为17号元素Cl。再根据最大能层序数等于周期序数确定元素所处的周期；元素A、D、E为主族元素，主族元素的价电子总数等于主族序数；C元素的价电子排布式为3d104s1，s能级电子数为1，应为ds区的第ⅠB族。
14．X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是________，其电子排布图为______________________；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，其价层电子排布式是________，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
第四周期ⅤA族 p
解析 X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则其电子排布式为1s22s22p2，则X是碳，其电子排布图为。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四周期ⅤA族，最后一个电子填充在4p轨道上，故属于p区元素。
15．(2019·镇江高二调研)下图所示为元素周期表的大致框架：
(1)在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
(2)鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反应呈黄色。在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
(4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
答案 (1)如下图所示
(2)ⅣA
(3)如上图所示
(4)AB
解析 (2)分析元素周期表中各族化合价特点知，ⅣA族中元素最高正化合价等于最低负化合价的绝对值，故根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到周期表中的ⅣA族。
(3)甲元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；乙元素的焰色反应呈黄色，则乙为Na元素。
(4)铊元素位于第六周期ⅢA族，与Al同主族，在周期表中位于Al的下方，金属性比Al强，属于p区元素，A错误，C、D、E正确。204.4是铊元素的相对原子质量，铊原子的质量数不一定是204，B错误。
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