新版高中化学必修一《4.1 原子结构与元素周期表》教案、导学案、同步练习
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《4.1 原子结构与元素周期表》教案 课题 原子结构与元素周期表 学科 化学 年级 高一 宏观辨识与微观探析：从宏观上学习不同元素的原子结构，从微观上辨析不同元素原子结构的区别与相似点，体会微观粒子的变化对宏观物质的性质的影响。 证据推理与模型认知：通过物质分类的基本模型，理解不同元素的相似或不同教学目标 特点，通过结合理论与实际感知化学学习的魅力，为后续的化学知识的学习奠定坚实的方法基础。 科学探究与创新意识：熟悉原子核外电子数的递变规律，熟练掌握通过原子结构分析元素性质的能力，体会化学研究过程中的科学方法。 科学精神与社会责任：通过对元素原子结构的学习和理解，掌握更高效的学习方法，建立高效学习的科学精神。 重点难点 1．熟悉并掌握原子结构的概念。 2．熟悉并掌握原子核外电子数的规律。 3．学习并掌握核素与同位素的概念。 4．了解同位素在生活中的应用，根据知识点求解相关问题。 【教学过程】 【第一课时】 教学 教师活动 环节 导入 教师：丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组成新课 的。最初，人们通过分类整理的方法对元素之间的联系进行研究。随着元素周期表的建立和元素周期律的发现，特别是原子结构的奥秘被揭示，人们从微观角度探索元素之间的内在联系，进一步认识了元素性质及其递变规律，并通过研究粒子间的相互作用，认识化学反应的本质；逐步建立了结构决定性质的观念。 认真倾听老图文并茂，学生活动 设计意图 师的描述，适能够较快地当时候做好笔记。 在老师的带让学生进入本节课堂学习。 领下，对问题简单的思维进行思考。引训练能够让出本节课内容。 学生不害怕对本节课知 1 / 47 识点学习，感悟本节课的知识点。 教师：元素周期表揭示了元素间的内在联系，使元素构成了一个较为系统的体系。元素周期表的建立成为化学发展史上的重要的里程碑之一。 教师提问：20世纪初，原子结构的奥秘被揭示后，人们对元素周期表的认识更加完善。那么，原子结构与元素周期表之间有怎样的关系呢？ 教师：引出本节课学习内容 讲授教师利用多媒体设备向学生投影出下面 记录笔记，认通过书写和真倾听。 口述帮助学新课 【新课讲解】原子结构 教师：原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。 记录笔记，认生对知识点真倾听。 老师和同学进行记忆。 通过书写和一起讨论，思口述帮助学考问题。 老师和同学 【新课讲解】质量数 生对知识点进行记忆。 一起讨论，思通过讨论，考问题。 老师和同学帮助同学对知识点的掌一起讨论，思握。 2 / 47 【新课讲解】原子结构 教师：在含有多个电子的原子力，电子分别在能量不同的区域内运动。把不同的区域简化为不连续的考问题。 老师和同学通过讨论，加深对知识一起讨论，思点的印象。 通过讨论，加深对知识壳层，也称作电子层。（有人把这种电子层模型比拟考问题。 为洋葱式结构）。 老师和同学分别用n=1，2，3，4，5，6，7或K、L、M、N、O、一起讨论，思点的印象。 P、Q来表示从内到外的电子层。 【新课讲解】原子结构中的电子层 考问题。 通过讨论，记录笔记，认加深对知识真倾听。 点的印象。 记录笔记，认通过讨论，真倾听。 同学们在老 【思考讨论】教师：在多电子原子中，电子的能量是不相同的。那么在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是从内层排起，当一层充满后再填充下一层。那么，每个电子层最多可以排布多少个电子呢？ 答案：根据Na元素的核外电子排布，我们可以发现，K层最多可以排布2个电子，L层最多可以排布8个电子。 加深对知识点的印象。 师的引导下，通过书写和讨论。 学生自行思口述帮助学生对知识点考，完成课堂进行记忆。 练习。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过讨论，加深对知识点的印象。 通过对习题 【思考讨论】下表是稀有气体元素原子的电子层排布，根据表格回答问题。 的解答，加深对知识点的巩固。 3 / 47 （1）当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？ 答案：当K层为最外层时，最多能容纳2个电子数除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳8个电子数。 （2）次外层最多容纳的电子数是多少？ 答案：次外层最多容纳18个电子数。 （3）你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？ 4 / 47 答案：纵向观察数据，K层最多容纳2个电子，L层最多容纳8个电子，M层最多容纳18个电子，N层最多容纳32个电子……利用数学归纳法，可以总结出第n层最多能容纳2n2电子数。 （4）请你根据所归纳的规律，用原子结构示意图表示核电荷数为1，6，11，15，17号元素原子的核外电子排布。 【思维启迪】原子核外电子数的规律 原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n2。 无论原子有几个电子层，其最外层中的电子数最多只有8个。（K层只有2个） 原子最外电子层有8个电子（最外层为K层时，最多只有2个电子）的结构是相对稳定的结构。 【思维启迪】原子结构模型 教师：原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析，通过对原子结构的形象和描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。 【新课讲解】元素周期表 1869年，俄国化学家门捷列夫在前人研究的基础上，将元素按照相对原子质量由小到大依次排列，并将化学性质相似的元素放在一个纵列，制出了第一张元素周期表。 5 / 47 【思考讨论】按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。在发现原子的构成及结构之后，人们发现，原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系： 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 【课堂达标】 1．填写下列横线 原子由_______和________构成，原子核由____和____构成。原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做______。 解析：原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数。 2．下列关于原子结构的说法正确的是（ ） A．原子由原子核和核外电子构成 B．对于任何微粒，质子数等于核外电子数都成立 C．当微粒达到稳定结构时，最外层电子数一定是8 D．原子的质量等于原子核的质量 解析：选项A中，原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成，A项正确；选项B中，离子的质子数不等于核外电子数，B项错误；选项C 6 / 47 中，由第一周期元素可知，最外层电子数小于8，C项错误；选项D中，原子的质量主要集中在原子核上，D项错误。因此选A。 3．下列叙述不正确的是（ ） A．同一周期原子半径从左到右依次减小 B．同一周期元素最高化合价从左到右不一定增大 C．同一主族元素的化学性质相同 D．同一主族元素的化学性质相似 解析：选项A中，同一周期原子半径从左到右依次减小，故A错误；选项B中，同一周期元素最高化合价从左到右不一定增大，故B错误；选项C和D中，同一主族元素的化学性质相同，故D错误，因此选C。 4．短周期元素X、Y的原子序数相差2，下列有关叙述正确的是（ ） A．X与Y不可能位于同一主族 B．X与Y一定位于同一周期 C．X与Y可能形成共价化合物XY D．X与Y可能形成离子化合物XY 解析：选项A中，若短周期元素X、Y分别为Li与H时，原子序数相差2，二者位于同一主族，故A错误；选项B中，两种元素不一定处于同一周期，如钠元素和氟元素，故B错误；选项C中，短周期元素X、Y分别为C与O，可以形成共价化合物CO，故C正确。因此选C。 课堂原子结构：原子由原子核和核外电子构成，原子核学生和老师一起快速回顾本次课的学习内容。 通过对课堂学习知识的总结，帮助同学们加深小结 由质子和中子构成。 原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内 7 / 47 所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数。 原子核外电子数的规律：①原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n2 。 ②无论原子有几个电子层，其最外层中的电子数最多只有8个。（K层只有2个） ③原子最外电子层有8个电子（最外层为K层时，最多只有2个电子）的结构是相对稳定的结构。 板书 学生在笔记本上对板书进行誊写。 印象。 方便学生课后回顾。 【第二课时】 导入新课 教师：你认识这幅图吗？ 在老师的带图文并茂，领下，对问题能够较快地进行思考。引让学生进入出本节课内容。 教师：这是元素周期表。你知道这些用不同颜色区分的化学元素都有着怎样的不同含义吗？这节课我们将一起来探讨这幅元素周期表中的秘密！ 教师：引出本节课学习内容 本节课堂学习。 讲授教师利用多媒体设备向学生投影出下面 老师和同学通过讨论，新课 【新课讲解】教师：观察下表并思考 一起讨论，思引导同学们考表格如何填写。 思考解题过程。 记录笔记，认通过书写和 8 / 47 真倾听。 口述帮助学记录笔记，认生对知识点真倾听。 【新课讲解】元素周期表 教师：周期表中，把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵列。 元素周期表有7个横行，18个纵行。每一个横行叫做一个周期，每一个纵列叫做一个族（8、9、10三个纵列共同组成第）Ⅷ族。 【新课讲解】周期表中元素的递变规率 进行记忆。 记录笔记，认通过书写和真倾听。 口述帮助学记录笔记，认生对知识点真倾听。 老师和同学进行记忆。 通过书写和一起讨论，思口述帮助学考问题。 生对知识点记录笔记，认进行记忆。 真倾听。 通过书写和记录笔记，认口述帮助学真倾听。 老师和同学生对知识点进行记忆。 一起讨论，思通过讨论， 教师：每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的电子层数。 【新课讲解】元素周期表中的族 教师：由短周期元素和长周期元素共同构成的族，叫做主族，族序数后标A；完全由长周期元素构成的族，叫做副族，族序数后标B（除第Ⅷ族）。 考问题。 帮助同学对记录笔记，认知识点的掌真倾听。 学生自行思握。 通过书写和考，完成课堂口述帮助学练习。 生对知识点进行记忆。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过讨论， 【思维启迪】元素周期表中元素的特点 加深对知识 9 / 47 ①元素周期表的第一周期最短，只有两种元素，第二、第三周期各有8种元素，前三周期称为短周期；其他周期称为长周期。 ②每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的的电子层数。 ③元素周期表中的族分为主族和副族。由短周期元素和长周期元素共同构成的族，叫做主族，族序数后标A；完全由长周期元素构成的族，叫做副族，族序数后标B（除第Ⅷ族）。 ④稀有气体元素的原子最外层电子数为8（第一周期的氦最外层电子数为2），元素的化学性质不活泼，通常难与其他物质发生化学反应，把它们的化合价定为0，叫做0族。 注意：周期表中有些族的元素有特别的名称，如第IA族（除了氢）叫做碱金属元素，第ⅧA族叫做卤族元素。 【新课讲解】元素的基本信息 元素周期表的每个方格中，都标有元素的基本信息，如原子序数、元素符号、元素名称和相对分子质量等。根据需要，有的周期表方格中还标有质量数等信息。 点的印象。 通过书写和口述帮助学生对知识点进行记忆。 通过对习题的解答，加深对知识点的巩固。 【新课讲解】原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成。原子的质量主要集中在原子核上。如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得数值叫做质量数。例如：H的质量数：1+1=2。 10 / 47 【思考讨论】为什么图中H的质量数有3个呢？ 答案：元素是具有相同质子数（核电荷数）的一类原子的总称。 同种元素原子的原子核中质子数是相同的。同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同，如氢元素的原子核。 【新课讲解】核素 概念：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。 【新课讲解】同位素 概念：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 【思考讨论】同位素中的“同位”是什么意思？ 答案：如图： 11 / 47 【思维启迪】元素周期表的发展 1789年，拉瓦锡在《化学概要》中提出第一个元素分类表，此后，人们对元素体系的研究不断深入。 1829年，德国化学家德贝赖纳提出了“三素组”的概念，对于探寻元素性质的规律具有启发性。 1867年，俄国化学家门捷列夫在研究中开始触及到元素进行分类。 1905年，瑞士化学家维尔纳制成了现代形式的元素周期表。 1913年，英国物理学家莫塞莱发现并证明了周期表元素的原子序数等于原子的核电荷数。 【课堂达标】 1．填写下列横线 把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做_____。 把______相同而______不同的_____元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 解析：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 12 / 47 3．下列说法中不正确的是( ) A．稀有气体元素的原子最外层电子数为8，把它们的化合价定为8，叫做8族 B．元素周期表中，第IA族（除了氢）叫做碱金属元素，第ⅧA族叫做卤族元素 C．元素周期表中的族分为主族和副族。主族的族序号标为A，副族的族序号标为B D．每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的的电子层数 解析：选项A中，稀有气体元素的原子最外层电子数为8（第一周期的氦最外层电子数为2），元素的化学性质不活泼，通常难与其他物质发生化学反应，把它们的化合价定为0，叫做0族。故A正确；选项B中，元素周期表中，第IA族（除了氢）叫做碱金属元素，第ⅧA族叫做卤族元素。故B错误；选项C中，元素周期表中的族分为主族和副族。主族的族序号标为A，副族的族序号标为B。故C错误；选项D中，每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的的电子层数。故D错误。因此选A。 4．下列各组中的元素用原子序数表示，其中都属于 13 / 47 主族的一组元素是（ ） A．2、4、6 B．19、20、21 C．1、3、5 D．8、16、18 解析：选项A中，2是He，是0族元素，4是Be，是第ⅡA的元素，6是C，是第ⅣA的元素，故A错误；选项B中，19、20、21 是第四周期的不同族的元素，21是副族元素，故B错误；选项C中，1、3是第IA主族的元素，5是第ⅢA主族的元素，同属于主族，故C正确；选项D中，8、16是第ⅥA的元素，18是0族元素，故D错误。因此选C。 课堂元素周期表中元素的特点：①元素周期表的第一周学生和老师一起快速回通过对课堂学习知识的总结，帮助同学们加深印象。 小结 期最短，只有两种元素，第二、第三周期各有8种元素，前三周期称为短周期；其他周期称为长周期。顾本次课的②每一周期中元素的电子层数相同，从左到右原子序数递增，周期的序数就是该周期元素所具有的的电子层数。③元素周期表中的族分为主族和副族。④稀有气体元素的原子最外层电子数为8（第一周期的氦最外层电子数为2），把它们的化合价定为0，叫做0族。 元素的基本信息：元素周期表的每个方格中，都标有元素的基本信息，如原子序数、元素符号、元素名称和相对分子质量等。根据需要，有的周期表方格中还标有质量数等信息。 核素和同位素：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。（即同一种元素的不同核素互称为同位素） 学习内容。 14 / 47 板书 学生在笔记本上对板书进行誊写。 方便学生课后回顾。 《4.1 原子结构与元素周期表》导学案 【学习目标与素养】 1．微观探析：认识原子结构。了解原子核外电子的排布。 2．宏观辨识与微观探析：能够正确书写1～20号元素的原子结构示意图。知道元素、核素的含义。认识原子结构以及元素在元素周期表中位置的关系。知道元素周期表的结构。体会元素周期表在学习元素及其化合物知识及科学研究中的重要作用。通过碱金属、卤素原子的结构特点，认识原子结构与元素性质的关系。 3．变化观念：能初步运用原子结构理论解释碱金属、卤素性质的相似性和递变性。 【学习重难点】 了解原子核外的电子排布；知道元素周期表的结构；知道元素、核素、同位素的含义。 认识碱金属元素、卤族元素的性质与其在元素周期表中位置的关系；以碱金属元素和卤族元素为例，了解同主族元素性质的递变规律。 【学习过程】 【第一课时】 （一）基础知识填充 一、原子的构成 1．构成 15 / 47 质子相对质量近似为1，带1个单位正电荷）原子核中子（相对质量近似为1，不带电）（1）原子核外电子带1个单位负电荷 （2）关系：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数（电中性原子中）。 2．质量数 （1）概念：质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫作质量数。 （2）关系：质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）。 二、核外电子排布 1．电子层 （1）概念：在多电子原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。 （2）不同电子层的表示及能量关系 电子层数 1 各电子层由内到外 字母代号 K 离核远近 能量高低 2．电子分层排布 （1）能量最低原理 核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。 （2）电子层最多容纳的电子数 ①第n层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。 ②最外层电子数目最多不能超过8个（K层为最外层时不能超过2个）。 ③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。 3．（1）原子（离子）结构的表示方法，如下所示 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q 由近到远 由低到高 16 / 47 （2）原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。如： 阳离子：核外电子数小于核电荷数。 阴离子：核外电子数大于核电荷数。 微点拨：①电子层实质上是一个“区域”，或者说是一个“空间范围”，它与宏观上层的含义完全不同。②核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制。其原子结构示意图为，而不应该是（二）自学检测 。 1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”） （1）所有原子都由质子、中子和核外电子构成（ ） （2）某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17。（ ） （3）锂的原子结构示意图是。（ ） （4）某原子M层电子数为L层电子数的4倍。（ ） 答案：（1）×（2）√（3）×（4）× 2．下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是（ ） 答案：C 解析：A项不符合能量最低原理，应该先排满K层再排L层；B项不符合各层最多排2n2个电子，K层最多排2个电子；D项不符合最外层最多只能排8个电 17 / 47 子。 3．（1）A元素原子的核电荷数为8，其原子核内的质子数为______，该元素原子的二价阴离子中，核外电子数为______。 （2）B元素原子的一价阳离子的核外有18个电子，质量数为40，该元素原子的原子核内中子数为________。 解析：（1）核电荷数＝质子数，阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数＝10。（2）B元素质子数是18＋1＝19，质量数为40，该元素原子的中子数为40－19＝21。 答案：（1）8；10 （2）21 （三）重难点突破 重难点1：原子核外电子排布规律的应用 1．确定元素的种类 根据原子核外电子排布的某些特点可以确定元素的种类，注意1～20号元素原子结构的特殊关系。 特殊关系 最外层电子数等于次外层电子数的一半 最外层电子数等于次外层电子数 最外层电子数等于次外层电子数的2倍 最外层电子数等于次外层电子数的3倍 最外层电子数等于次外层电子数的4倍 最外层电子数等于电子层数 最外层有1个电子 最外层有2个电子 内层电子数之和是最外层电子数2倍的元素 电子总数为最外层电子数2倍的元素 2．推断元素的性质 元素 最外层电子数 得失电子能力 化学性质 主要化合价 元素 Li、Si Be、Ar C O Ne H、Be、Al H、Li、Na、K He、Be、Mg、Ca Li、P Be 18 / 47 稀有气体元素 （He为2）8 一般不易得失电子 易失电子 较稳定，一般不参与化学反应 金属性 － 只有正价，一般是＋1→＋3 既有正价又有负价 金属元素 ＜4 非金属元素 ≥4 易得电子 非金属性 特别提醒：通常把最外层有8个电子（K层为最外层时电子数是2个）的结构，称为相对稳定结构。稀有气体的原子就是上述结构，一般不与其他物质发生化学反应。当元素的原子最外层电子数小于8（K层小于2）时是不稳定结构。在化学反应中，不稳定结构总是通过各种方式如得失电子、共用电子等趋向达到相对稳定结构。 重难点2：“10电子”“18电子”的等电子粒子 1．利用元素排布寻找“10电子”微粒的方法 2．利用元素排布寻找“18电子”微粒的方法 3．与OH－具有相同质子数和电子数的粒子是（ ） A．H2O B．F－ C．Na＋ D．NH3 答案：B 解析：OH－具有9个质子，10个电子；H2O具有10个质子，10个电子；F－具有9个质子，10个电子；Na＋具有11个质子，10个电子；NH3具有10个质子，10个电子。 4．用A＋、B－、C2－、D、E、F和G分别表示含有18个电子的七种微粒（离子或分子），请回答： 19 / 47 （1）A元素是________，B元素是________，C元素是________（用元素符号表示）。 （2）D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是________。 解析：常见的18e－微粒有：阳离子：K＋、Ca2＋；阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。结合题目所给条件可确定答案。 答案：（1）K；Cl；S （2）HCl 【第二课时】 （一）基础知识填充 一、元素周期表的编排原则 1．元素周期表的出现与演变 2．原子序数 （1）含义：按照元素在周期表中的顺序给元素的编号。 （2）原子序数与原子结构的关系： 原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。 二、元素周期表的结构 1．编排原则 20 / 47 2．元素周期表的结构 3．常见族的别称 族 第ⅠA族（除氢外） 第ⅦA 0族 别名 碱金属元素 卤族元素 稀有气体元素 4．元素周期表中的方格中的符号的意义 思考：（1）元素周期表中所含元素种类最多的族是哪一族？ 提示：ⅢB族。 （2）最外层电子数是2的元素都是第ⅡA族吗？ 提示：不一定，0族的He原子最外层也是两个电子。 三、核素 1．核素 把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。 2．同位素 （1）定义：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。 21 / 47 即同一元素的不同核素之间互为同位素，如三种核素均是氢元素的同位素。 （2）实例——氢元素的同位素：1H、2H、3H 氢元素的原子核 质子数（Z） 1 1 1 （3）同位素的特征 ①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；物理性质略有差异。 ②在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率，即各种同位素所占的原子个数百分比是相同的。 （4）同位素的用途 ①14 6C在考古工作中用于测定文物的年代。 3②21H、1H用于制造氢弹。 中子数（N） 0 1 2 原子名称 氕 氘 氚 原子 符号（AZX） 112131H H或D H或T ③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。 14思考：（1）14 6C与 7N的质量数相等，是否互为同位素？ 提示：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。14 6C与14 7N的质量数相等，但质子数分别为6和7，属于不同的元素，故不是同位素。（2）核素种类与质子数、中子数和质量数有何关系？ 提示：核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，因此核素种类由质子数、中子数共同决定。质量数＝质子数＋中子数，故不同的核素也可能具14有相同的质量数，如14 6C和 7N，故核素种类与质量数无直接关系。 （3）结合核外电子排布讨论：互称同位素的不同核素为什么具有几乎完全相同的化学性质？ 提示：同种元素的不同核素核内质子数相同，具有完全相同的核外电子排布，因此化学性质几乎完全相同。 （二）自学检测 1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”） （1）现行元素周期表的编排依据是相对原子质量（ ） 22 / 47 （2）一个横行即是一个周期，一个纵列即是一个族（ ） （3）最外层电子数相同的元素一定是同族元素（ ） （4）每一周期都是碱金属元素开始，稀有气体元素结束（ ） 答案：（1）×（2）×（3）×（4）× 2．下列有关钯原子（106 46Pd）的说法错误的是（ ） A．原子序数为46 B．质子数为46 C．电子数为46 D．中子数为46 答案：D 解析：由106 46Pd可知，钯的原子序数为46，核外电子数＝原子序数＝质子数＝46；核内中子数为106－46＝60，D选项错误。 1423247143．在63Li、 7N、11Na、12Mg、3Li、 6C中： （1）________和________互为同位素。 （2）________和________质量数相等，但不能互称同位素。 （3）________和________的中子数相等，但质子数不相等，所以不是同一种元素。 解析：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故63Li141423与7但因质子数不同，不能互称同位素；3Li互为同位素； 7N与 6C质量数相等，11Na和2412Mg的中子数均是12，但质子数不相等，所以不是同一种元素。 7答案：（1）63Li；3Li 14（2）14 7N； 6C 24（3）2311Na；12Mg （三）重难点突破 重难点1：认识元素周期表 1．元素周期表的结构 （1）记忆口诀 23 / 47 横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七已排满。纵列称为族，共有十六族，一八依次现①，一零再一遍②。一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三纵算一族，占去8、9、10。镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB族。 说明：①指ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ； ②指ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0。 （2）列序数与族序数的关系 ①列序数＜8，主族和副族的族序数＝列序数； ②列序数＝8或9或10，为第Ⅷ族； ③列序数＞10，主族和副族的族序数＝列序数－10（0族除外）。 （3）过渡元素 元素周期表中从ⅢB到ⅡB共10个纵列，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多种元素，全部为金属元素，统称为过渡元素。 2．元素原子序数差的确定方法 （1）同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差 （2）同主族相邻两元素原子序数的差的情况 ①若为ⅠA、ⅡA族元素，则原子序数的差等于上周期元素所在周期的元素种类数。 ②若为ⅢA族至0族元素，则原子序数的差等于下周期元素所在周期的元素种类数。 典例：1869年，俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，成为化学史上的重要里程碑之一。下列有关元素周期表的说法正确的是（ ） A．元素周期表含元素最多的族是第ⅢB族 B．元素周期表有18个族 C．第ⅠA族的元素全部是金属元素 24 / 47 D．短周期是指第一、二、三、四周期 答案：A 解析：第ⅢB族中包含锕系与镧系元素，共有32种元素，A项正确；元素周期表中共有18个纵列，16个族，B项错误；第ⅠA族中H为非金属元素，C项错误；短周期包括第一、二、三周期，D项错误。 重难点2：元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系 1．区别 名称 内容 项目 本质 范畴 特性 质子数相同的一类原子的总称 同类原子 只有种类，没有个数 质子数、中子数都一定的原子 原子 化学反应中的最小微粒 质子数相同、中同种元素形成子数不同的核素 的不同单质 原子 单质 元素 核素 同位素 同素异形体 化学性质几乎完元素相同、性质全相同 不同 决定因素 质子数 举例 H、C、O三种元素 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构 113H、21H、1H三种核1123H、O2与O3互为同素1H、1H互称同素 位素 异形体 2．联系 特别提醒 （1）在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。 （2）同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。 （3）自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。 3．简单原子的原子结构可用下图形象地表示： 25 / 47 其中表示质子或电子，表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是（ ） A．①②③互为同素异形体 B．①②③互为同位素 C．①②③是三种化学性质不同的粒子 D．①②③具有相同的质量数 答案：B 解析：由题图可知三个原子的质子数、核外电子数相同，而中子数不同，所以应为同位素，同位素的化学性质相同。 4．下列说法错误的是（ ） 2＋A．11H、1H、H和H2是氢元素的四种不同粒子 42B．4020Ca和20Ca、石墨和金刚石均为同素异形体 2C．11H和1H是不同的核素 D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同 答案：B 解析：元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素2的四种不同粒子，11H和1H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互42为同位素，同理，4020Ca和20Ca互为同位素其物理性质不同但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。 【第三课时】 （一）基础知识填充 一、原子结构与元素性质的关系 1．金属元素：原子最外层电子一般少于4个，在化学反应中容易失去电子，具有金属性。 2．非金属元素：原子最外层电子一般多于4个，在化学反应中容易得到电子，具有非金属性。 26 / 47 二、碱金属元素 1．碱金属元素的原子结构 元素元素核电原子结构示意图 最外层电子原子半径名称 符号 荷数 锂 钠 钾 铷 铯 Li Na K Rb Cs 3 11 19 37 55 电子数 层数 /nm 1 1 1 1 2 3 4 5 0．152 0．186 0．227 0．248 碱金属元素 1 6 0．265 结论：碱金属元素原子结构的共同点是最外层电子数均为1，不同点是电子层数和原子半径不同，其变化规律是随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大 2．碱金属单质的化学性质 （1）钠、钾与氧气反应比较 ①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰（透过蓝色钴玻璃观察），钾产生紫色火焰，钾燃烧更剧烈。 △△②反应方程式：2Na＋O2=====Na2O2、K＋O2=====KO2。 （2）钠、钾与水反应比较 碱金属单质 钠 钾 实验操作 27 / 47 相同点：金属浮在水面上；熔成闪亮的小球；小球四处游动；发实验现象 出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色， 不同点：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧 实验原理 实验结论 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 与水反应剧烈程度：K＞Na； 金属的活泼性：K＞Na 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑ 3．碱金属单质的物理性质 元素 相同点 密度 熔、沸点 Li、Na、K、Pb、Cs（原子序数增大） 除铯外，其余都呈银白色，它们都比较软，有延展性，密度较小，熔点较低，导电、导热性强 逐渐增大（钠、钾反常） 逐渐降低 ①铯略带金属光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大 递变规律 个性特点 三、卤族元素 1．卤素单质的物理性质 颜色、 状态 密度 熔、沸点 2．卤素的原子结构特点 相同点 ①卤族元素位于周期表第ⅦA族； ②最外层上都有7个电子。 F2 Cl2 Br2 I2 淡黄绿 黄绿 深红棕 紫黑 色气体 色气体 色液体 色固体 逐渐增大 逐渐升高 递变性 从F→I核电荷数依次增大，电子层数依次增多，原子半径依次增大 3．卤素单质的化学性质 （1）卤素单质与氢气的反应 28 / 47 （2）卤素单质之间的置换反应 实验操作 实验现象 化学方程式 静置后，液体分层，上层接近无色，下Cl2＋2NaBr===2NaCl＋层呈橙红色 Br2 静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈紫红色 Cl2＋2KI===2KCl＋I2 静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈紫红色 结论 Br2＋2KI===2KBr＋I2 Cl2→I2氧化性逐渐减弱，相应卤素离子还原性逐渐增强 29 / 47 点拨：因为F2能与H2O发生反应（2F2＋2H2O===4HF＋O2），所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。 （二）自学检测 1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”） （1）碱金属元素即ⅠA元素（ ） （2）K比Na活泼，故K可以从钠盐溶液中置换出Na（ ） （3）卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示（ ） （4）HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强（ ） 答案：（1）×（2）×（3）×（4）× 2．下列金属与水反应最剧烈的是（ ） A．Li B．K C．Rb D．Cs 答案：D 解析：在碱金属中，随着元素原子电子层数的增多，碱金属的金属活动性增强，四个选项中与水反应最剧烈的应是Cs。 3．铯单质与水剧烈反应，放出________色气体，向溶液中滴入紫色石蕊溶液，显________色，因为_________________（写出化学方程式）。 答案：无；蓝；2Cs＋2H2O===2CsOH＋H2↑ （三）重难点突破 重难点1：碱金属元素性质的相似性和递变性 1．相似性（R表示碱金属元素） 原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。 2．递变性 随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。 （1） （2）与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O， 30 / 47 Na与O2反应还可以生成Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。 （3）与H2O的反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。 （4）最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。 典例：下列各组比较不正确的是（ ） A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈 B．还原性：K＞Na＞Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠 C．熔、沸点：Li＞Na＞K D．碱性：LiOH＜NaOH＜KOH 答案：B 解析：A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈；B中还原性，K＞Na＞Li，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应；C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs；D中从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH。 思考：（1）碱金属单质的化学性质为什么具有相似性？ 提示：结构决定性质，碱金属元素的原子结构相似，最外层均有一个电子，均易失电子，化学性质活泼，故他们的单质具有较强的还原性，能与氧气等非金属及水、酸反应。 （2）碱金属单质的化学性质为什么具有递变性？ 提示：碱金属原子结构存在递变性。从Li到Cs，随核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，元素金属性逐渐增强；故单质的还原性逐渐增强，离子的氧化性逐渐减弱。 重难点2：卤素的原子结构与化学性质的关系 1．相似性（X表示卤素元素） 卤素原子都容易得到一个电子使其最外层达到8个电子的稳定结构，它们的单质都是活泼的非金属单质，都具有较强的氧化性。 一定条件（1）与H2反应：X2＋H2========2HX。 点燃（2）与活泼金属（如Na）反应：2Na＋X2=====2NaX。 31 / 47 （3）与H2O反应 ①X2＋H2O===HX＋HXO（X＝Cl、Br、I）； ②2F2＋2H2O===4HF＋O2。 （4）与NaOH溶液反应 X2＋2NaOH===NaX＋NaXO＋H2O（X＝Cl、Br、I）。 2．递变性（X表示卤素元素） 随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，卤素原子得电子的能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。 （1） （2）与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，即：稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI。 （3）卤素单质与变价金属（如Fe）反应时，F2、Cl2、Br2生成高价卤化物（如FeX3），而I2只能生成低价卤化物（如FeI2）。 （4）氢化物都易溶于水，其水溶液酸性依次增强，氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高，HF的熔、沸点最高。 （5）最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。 3．卤素的特性 （1）氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。 （2）X2＋H2O===HX＋HXO而2F2＋2H2O===4HF＋O2。 （3）Br2在常温下是唯一的一种液态非金属单质。 （4）碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。 （5）氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。 【反馈检测】 第一课时 1．在化学变化过程中，原子中的下列粒子数可能发生改变的是（ ） A．质子数 B．中子数 C．质量数 D．电子数 答案：D 32 / 47 解析：化学反应中原子的种类不变，质子数、中子数、质量数不变，电子数可能改变。 2．下列叙述正确的是（ ） A．电子的能量越低，运动区域离核越远 B．核外电子的分层排布即是核外电子的分层运动 C．稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子 D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子 答案：B 解析：电子的能量越低，运动区域离核越近，A错误；氦最外层只有2个电子，C错误；当M层是最外层时，最多可排布8个电子，D错误。 3．核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有（ ） A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 答案：B 解析：在1号～18号元素中，符合题给要求的元素是Li和P。 4．下图微粒的结构示意图，正确的是（ ） 答案：A 解析：B中微粒结构示意图是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子结构示意图应为，D中K的原子结构示意图应为。 5．（1）某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图是________。 （2）已知某粒子的结构示意图为，试回答： ①当x－y＝10时，该粒子为________（填“原子”“阳离子”或“阴离 33 / 47 子”）。 ②当y＝8时，粒子可能为（填名称）________、________、________、________、________。 解析：（1）设：核电荷数＝质子数＝a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝3y/5。因原子的最外层电子数不超过8，即y为1～8的正整数，故仅当y＝5，x＝3合理，该元素的核电荷数为15。 （2）①当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子；②当y＝8时，应有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。 答案：（1） （2）①原子；②氩原子；氯离子；硫离子；钾离子；钙离子 第二课时 1．下列说法正确的是（ ） A．常用元素周期表中元素排序的依据是原子的核电荷数 B．元素周期表有十六个纵列，也就是十六个族 C．原子的最外层电子数相同的元素，一定属于同一族 D．电子层数相同的粒子，对应元素一定属于同一周期 答案：A 解析：元素周期表中有18个纵列，16个族，第Ⅷ族占三个纵列；Be和He的最外层电子数都是2，但不属于同一族；Ne和Na＋的电子层数都是2，但不属于同一周期。 2．下列各图若为元素周期表的一部分（表中数字代表原子序数），其中合理的是（ ） A B C D 34 / 47 答案：D 解析：本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素在周期表的最左端排除A、B、C三项。 3．俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素。下列有关叙述正确的是（ ） A．115号元素在第六周期 B．113号元素在第七周期ⅢA族 C．115号和113号元素都是非金属元素 D．镅元素和115号元素不在同一周期 答案：B 解析：95号元素镅、115号元素、113号元素，原子序数都大于86而小于118，所以都在第七周期；115号比118号原子序数少3，应在第ⅤA族，113号元素在第ⅢA族；113号元素和115号元素都是金属元素。 4．2010Ne是最早发现的Ne元素的稳定同位素，汤姆孙（J．J．Thomson）和阿斯通（F．W．Aston）在1913年发现了2210Ne。下列有关说法正确的是（ ） 20A．2210Ne和10Ne是同素异形体 20B．2210Ne和10Ne属于不同的核素 20C．2210Ne和10Ne的性质完全相同 20D．2210Ne转变为10Ne为化学变化 答案：B 2022解析：2210Ne和10Ne的质子数相同，中子数不同，互为同位素，A错误；10Ne和2010Ne的质子数相同，中子数不同，属于不同的核素，B正确；10Ne和10Ne的化学性222020质完全相同，物理性质不同，C错误；2210Ne转变为10Ne中没有新物质生成，不是化学变化，D错误。 5．据短周期元素的信息回答问题。 元素信息 A 第三周期第ⅥA族 35 / 47 B 族序数是周期数的3倍 C 原子序数是11 D D3＋与Ne电子数相同 （1）写出A、B的元素符号________、________，C、D元素的名称________、________。 （2）写出B、C单质在加热时的反应的化学方程式______________________________。 （3）从原子结构的角度分析A与B的____________相同，C与D的_____________相同。 解析：短周期是第一、二、三周期（前18号元素），据“周期序数＝电子层数，主族序数＝最外层电子数”“原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数”可推出A是硫，B是氧，C是钠，D3＋与Ne电子数相同，即D是13号元素铝。钠△与氧气在加热时的反应为2Na＋O2=====Na2O2，从原子结构的角度分析硫与氧的最 外层电子数相同，钠与铝的电子层数相同。 答案：（1）S；O；钠；铝 △（2）2Na＋O2=====Na2O2 （3）最外层电子数 电子层数相同 第三课时 1．我国西部地区蕴藏着丰富的锂资源，开发锂的用途是一个重要的科学课题。关于锂的叙述不正确的是（ ） A．锂是较轻的金属 B．LiOH的碱性比NaOH弱 C．锂的金属性比钠强 D．锂在空气中燃烧生成Li2O 答案：C 解析：锂比钠的活泼性弱，在空气中燃烧只生成Li2O，LiOH的碱性比NaOH弱，锂的金属性比钠弱，C项错误。 36 / 47 2．按氟、氯、溴、碘顺序，下列说法不正确的是（ ） A．它们的单质的熔、沸点逐渐升高 B．原子半径逐渐增大，单质氧化性逐渐增强 C．单质的颜色逐渐加深 D．它们气态氢化物的稳定性逐渐减弱 答案：B 解析：氟、氯、溴、碘的单质的熔、沸点逐渐升高，A正确；氟、氯、溴、碘同为第ⅦA族元素，同主族从上到下，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，因此单质氧化性逐渐减弱，B错误；氟、氯、溴、碘的单质的颜色逐渐加深，C正确；非金属性F＞Cl＞Br＞I，非金属性越强，氢化物越稳定，则它们气态氢化物的稳定性逐渐减弱，D正确。 3．下列有关碱金属元素的叙述正确的是（ ） A．碱金属单质均为银白色，密度均小于水 B．碱金属单质从Li到Cs，熔点依次升高 C．氢氧化铯碱性强于氢氧化钠 D．碱金属元素形成的阳离子，从Li＋到Cs＋氧化性依次增强 答案：C 解析：碱金属单质中除了Rb、Cs，其他的密度均小于水，Cs略带金属光泽，其他的都是银白色的，A错误；碱金属单质从Li到Cs，熔点依次降低，还原性依次增强，形成的阳离子的氧化性依次降低，对应的氢氧化物碱性依次增强，C正确，B、D错误。 4．向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量Cl2，充分反应后将溶液蒸干并灼烧所得物质，最后剩余的固体是（ ） A．NaCl和KI B．NaCl、KCl、I2 C．KCl和NaBr D．KCl和NaCl 答案：D 解析：过量的Cl2将I－、Br－从溶液中完全置换出来，在蒸干、灼烧过程中溴挥发、碘升华，所得固体为NaCl和KCl。此题也可利用Cl2、Br2、I2活泼性强弱用排除法选出D项。 37 / 47 5．（1）卤素氢化物中最不稳定的是________（写化学式）。 （2）下列两个元素族，单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是________（填序号）。 A．碱金属 B．卤素 （3）下列反应中，更剧烈的是________（填序号）。 A．钠与水反应 B．钾与水反应 （4）取下列溶液分装两试管，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是________(填序号)。 A．溴化钠溶液 B．碘化钾溶液 解析：卤素中碘元素的非金属性最弱，氢化物最不稳定的是HI；碱金属元素单质熔、沸点随原子序数递增而降低，卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高；钾比钠活泼，与水反应更剧烈；氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色。 答案：（1）HI （2）B （3）B （4）B 《4.1 原子结构与元素周期表》同步练习一 1．YBa2Cu8Ox(Y为钇元素)是悬浮列车中的重要超导材料，关于8939Y的说法不正确的是( ) A．钇元素的原子序数为39 B．质子数与中子数之差为50 C．原子的核外电子数是39 90D.8939Y和39Y是两种不同的核素 89解析：选B。由8939Y知，39Y的质子数为39，中子数为89－39＝50，由原子序数＝质子数＝核外电子数可知，A、C项正确；质子数与中子数之差应为11，B90项错误；8939Y和39Y是两种不同的核素，D项正确。 404040＋402＋－2．有六种微粒，它们分别是40、4019M、20N、18X、19Q、20Y17Z，它们所属元素的种类为( ) A．3种 B．4种 38 / 47 C．5种 D．6种 40＋40解析：选B。质子数决定元素的种类，4019M、19Q表示K元素形成的微粒；20N、402＋2040－－Y表示Ca元素形成的微粒；4018X 表示Ar原子；17Z表示Cl。 3．核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有( ) A．1种 C．3种 B．2种 D．4种 解析：选B。在1～18号元素中，符合要求的元素原子的核外电子排布依次为2、1和2、8、5。 4．在自然界中，锗有70Ge、72Ge等多种稳定的核素。下列有关说法中正确的是( ) A．70Ge、72Ge互称同素异形体 B．70Ge、72Ge互称同位素 C．70Ge、72Ge的核外电子排布不同 D．70Ge、72Ge的质子数、质量数、核外电子数相等 解析：选B。70Ge、72Ge是同种元素的不同核素，互称为同位素，不是同素异形体，A错，B正确；70Ge、72Ge的质子数、核外电子数相等，故核外电子排布相同，而核内中子数不同，质量数不相等，C、D错。 5．甲、乙两元素原子的第二层电子数都是其他层电子总数的2倍。下列推断正确的是( ) A．甲与乙处于同一周期 B．甲与乙处于同一主族 C．甲与乙指的是碳和铝 D．甲与乙的原子序数之和是偶数 解析：选D。L层最多可有8个电子，当其他层共有4个电子时符合题意，根据核外电子排布规律，镁符合条件；当L层未填满电子时，K层的2个电子已填入，此时L层应有4个电子，碳符合条件。则甲、乙指的是碳和镁，D项符合题意。 6．下列说法中错误的是( ) A．原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数 39 / 47 B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素 C．除氦外的稀有气体原子的最外层电子数均是8 D．第一周期元素、第ⅦA族元素和稀有气体元素都是非金属元素 解析：选A。原子的核外电子层数等于该元素所在的周期数，但离子的核外电子层数不一定等于该元素所在的周期数，大多数金属阳离子，如Na＋、Mg2＋、Al3＋、K＋等，其核外电子层数不等于该元素所在的周期数。 7．A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示，已知B、C两元素在周期表中族序数之和是A元素族序数的2倍；B、C元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则A、B、C符合的一组是( ) A．Be、Na、Al C．O、P、Cl B．B、Mg、Si D．C、Al、P 解析：选C。解答本题首先确定三种元素在元素周期表中的相对位置，再根据元素周期表中结构的关系列式求解。由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的图中位置看，A只能处在第二周期，而B、C处在第三周期。设A的原子序数为x，则B的原子序数为(x＋8－1)＝x＋7，C的原子序数为(x＋8＋1)＝x＋9，则(x＋7)＋(x＋9)＝4x，x＝8。所以，A、B、C的原子序数分别为8、15、17，对应的元素分别为O、P、Cl，代入族序数关系：5＋7＝2×6成立。 8．已知R2－的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则m g R2－含有电子的物质的量为( ) m（M－n）A. mol Mm（M－n－2）C. mol M2－M－n－2B. mol Mmm（M－n＋2）D. mol M2－m解析：选D。R含有的电子数为(M－n＋2)，m g R的物质的量为 mol，Mm（M－n＋2）则m g R中含有的电子的物质的量为 mol。 M2－9．按要求填空。 (1)某元素原子K层和M层电子数相同，该元素的元素符号是________。 (2)某元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，该元素的元素名称是____________。 40 / 47 (3)某元素原子的核电荷数是核外电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图为____________________。 解析：(1)K层最多容纳2个电子，M层的电子数和K层相同，则M层上也有2个电子。该元素的原子结构示意图为，为镁元素。 (2)最外层电子不超过8个，则最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的元素名称是碳。 (3)设元素原子的核电荷数＝质子数＝a，核外电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝3y。因原子的最外层电子数不能5超过8，即y＝1～8(取正整数)，通过讨论可知仅当y＝5，x＝3时合理，则该元素原子的核电荷数为15，其原子结构示意图为。 答案：(1)Mg (2)碳 (3) 10．Ⅰ.杨振宁和李政道提出弱相互作用中宇称不守恒原理，并由吴健雄用6027Co放射源进行了实验验证。次年，杨振宁、李政道两人因此获得诺贝尔物理奖。 6027A0Co的衰变方程式为 60其中υe是反中微子，它的电荷为零，27Co===ZNi＋－1e＋υe，静止质量可以为零。 (1)下列关于 6027Co的叙述中，错误的是________。 A．质子数是27 C．质量数是27 (2)不同种类元素的本质区别是________。 A．质子数不同 C．电子数不同 B．中子数不同 D．质量数不同 B．电子数是27 D．中子数是60 Ⅱ.近年来，科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了6个非常罕见的26Fe原子，接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到，这6个原子中有4个发生了衰变，这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式，即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题： (1)4526Fe原子的核内中子数为________，该原子的核外电子数为________。 45 41 / 47 (2)以下关于4526Fe的叙述正确的是________。 56A.4526Fe与26Fe是两种核素 B．科学家获得了一种新元素 C.4526Fe的衰变不是化学变化 D．这种铁原子衰变放出两个质子后变成4326Fe (3)某同学认为4526Fe在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是 ________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.(1)6027Co的质子数为27，质量数为60，中子数为60－27＝33。 (2)元素是具有相同核电荷数(质子数)的一类原子的总称。 Ⅱ.(1)4526Fe的中子数＝质量数－质子数＝45－26＝19，核外电子数＝质子数＝26。 56(2)4526Fe与26Fe的质子数相同，属于同一元素Fe元素，但中子数不同，是两种不同的核素；Fe元素不是一种新元素，4526Fe衰变放出两个质子后变为质子数为24的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质。 答案：Ⅰ.(1)CD (2)A 56Ⅱ.(1)19 26 (2)AC (3)4526Fe与26Fe的核外电子数相同，化学性质几乎相同 《4.1 原子结构与元素周期表》同步练习二 1．下列有关碱金属元素的说法中，正确的是( ) A．在实验室里，碱金属元素的单质均保存在煤油中 B．在自然界中碱金属元素均以化合态存在 C．碱金属元素的单质在空气中加热反应生成物质的化学式均可表示为R2O D．随着核电荷数的递增，碱金属元素的单质与水反应的剧烈程度逐渐减弱 解析：选B。Li的密度比煤油小，会浮在煤油上面，Li应保存在固体石蜡中，A错误；碱金属元素的金属性都很强，在自然界中均以化合态存在，B正确；Na、K等在空气中加热反应会生成更复杂的产物，C错误；随着核电荷数的递增， 42 / 47 碱金属元素单质的还原性增强，与水反应的剧烈程度逐渐增强，D错误。 2．下列关于卤族元素在周期表中由上到下性质发生递变的叙述中，正确的是( ) ①单质的氧化性增强 ②单质的颜色加深 ③气态氢化物的稳定性增强 ④单质的沸点升高 ⑤阴离子的还原性增强 A．①②③ C．②④⑤ B．②③④ D．①③⑤ 解析：选C。F2、Cl2、Br2、I2的氧化性依次减弱，其对应的阴离子F－、Cl－、Br、I的还原性依次增强，故①错，⑤正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色，逐渐加深，②正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③错误；F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化为气→液→固，所以沸点逐渐升高，④正确。 3．下列有关碱金属的说法不正确的是( ) A．均为第ⅠA族元素，最外层均有1个电子 B．单质的还原性：Li＞Na＞K＞Rb＞Cs C．碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH D．由Li到Cs，核电荷数依次增加，电子层数、原子半径依次增大 解析：选B。碱金属位于周期表第ⅠA族，主族序数等于原子最外层电子数，最外层电子数为1，故A正确；同主族电子层数依次增加，失电子能力越来越强，还原性增强，单质的还原性Li＜Na＜K＜Rb＜Cs，故B错误；元素金属性越强，形成的碱的碱性越强，即碱性LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH，故C正确；同一主族，从上到下，电子层数、原子半径依次增大，故D正确。 4．下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是( ) A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示 B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强 C．卤素单质的颜色从F2→I2按相对分子质量增大而加深 D．X－的还原性强弱依次为F－－－－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来
解析：选C。A项，F2与H2O的反应为2F2＋2H2O===4HF＋O2，不可用X2＋H2O===HXO＋HX表示；B项，HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱；D项，F2性质极为活
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泼，遇盐溶液先和水反应，故不能将相对分子质量大的卤素从它的盐溶液里置换出来。
5．下列叙述中，能说明金属a的活泼性肯定比金属b的活泼性强的是( ) A．a原子的最外层电子数比b原子的最外层电子数少 B．a原子的电子层数比b原子的电子层数多
C．1 mol a从酸中置换H＋生成的H2比1 mol b从酸中置换H＋生成的H2多 D．常温时，a能从水中置换出氢，而b不能 答案：D
6．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是( )
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多 B．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来 C．X的单质比Y的单质更容易与氢气反应
D．同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强
解析：选C。A项因X、Y是元素周期表第ⅦA族中的元素，若X的电子层数多，则说明X比Y的非金属性弱，错误；B项事实说明Y比X更活泼，错误；C项根据单质与H2化合的难易判断，X2与H2化合更容易，说明氧化性X2＞Y2，则非金属性X＞Y，正确；D项判断依据错误，应根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱判断，错误。
7．砹(At)原子序数为85，与F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是( )
A．砹是有色固体 B．非金属性：At＜I C．HAt非常稳定
D．I2能从砹的可溶性盐溶液中置换出At2
解析：选C。同主族从上到下，元素的单质状态变化为气态→液态→固态，且颜色加深，则砹是有色固体，故A正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数增大而减小，所以非金属性At＜I，故B正确；同一主族元素，其非金属性随着原子序数增大而减小，则其相应氢化物的稳定性逐渐减弱，所以HAt很不稳定，故C错误；同一主族元素，其单质的氧化性随着原子序数增大而减弱，所以
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I2可以把砹从砹的可溶性盐溶液中置换出来，故D正确。
8．可能存在的第119号未知元素，位于第ⅠA族，有人称为“类钫”。根据周期表中同族元素的相似性，下列有关“类钫”的预测中不正确的是( )
A．“类钫”原子半径大于铯 B．“类钫”单质有较高的熔点
C．“类钫”在自然界中没有单质，在化合物中显＋1价 D．“类钫”与水反应比Na与水反应更剧烈
解析：选B。“类钫”位于第ⅠA族，在化合物中的化合价为＋1价，C项正确；同主族元素随着核电荷数的增加，金属性逐渐增强，与水反应的剧烈程度增加，D项正确；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，A项正确；碱金属元素，同主族自上而下，熔点呈降低趋势，“类钫”不可能有较高的熔点，B项错误。
9．据报道，德国科学家实现了铷原子气体超流体态与绝缘态的可逆转换，该成果将给量子计算机的研究带来重大突破。已知铷是37号元素。根据相关知识回答下列问题：
(1)铷(Rb)位于元素周期表的第______周期______族。 (2)关于铷的结构和性质判断正确的是________(填序号)。
①与水反应比钠剧烈 ②原子半径比钠小 ③氧化物暴露在空气中易吸收CO2 ④阳离子最外层电子数和镁原子相同 ⑤是还原剂
(3)现有铷和另一种碱金属形成的合金50 g，当它与足量水反应时，放出标准状况下的氢气22.4 L，这种碱金属可能是________(填字母)。
a．Li c．K
b．Na d．Cs
解析：(1)由Rb的原子序数是37可推知Rb位于第五周期ⅠA族。(2)由Rb的原子结构示意图可知②④不正确；又因Na和Rb同主族，根据同主族元素性质的递变规律知，Rb的金属性比Na强，故①③⑤正确。(3)设该合金的平均相对原子质量为M，则根据得失电子守恒得
50 g22.4 L
×2，M＝－1×1＝
M g·mol22.4 L·mol－1
25，因Ar(Rb) >25，则另一种碱金属的相对原子质量应小于25，可能为Li或Na。
答案：(1)五 ⅠA (2)①③⑤ (3)ab
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10．某同学做同主族元素性质相似性、递变性实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(见下表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。
实验方案
①将氯水滴加到溴化钠溶液中，振荡，静置
②将一小块金属钠放入冷水中
实验现象
A.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，随之消失 B.溶液呈浅紫色
③将溴水滴加到NaI溶液中，振荡，C.浮在水面上，熔成小球，不定向移动，静置
④将一小块金属钾放入冷水中
并伴有轻微的爆炸声，很快消失 D.溶液呈橙色
请你帮助该同学整理并完成实验报告。 (1)实验目的：
___________________________________________________________。
(2)实验用品
①试剂：金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 mol·L－1 NaBr溶液、0.1 mol·L－1 NaI溶液等；
②仪器：__________、__________、________、镊子、小刀、玻璃片等。 (3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的标号和化学方程式)：
实验方案 实验现象 化学方程式 ① ② ③ ④
(4)实验结论：
______________________________________________________________。
答案：(1)探究同主族元素性质的相似性和递变性 (2)试管 胶头滴管 烧杯(培养皿)
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(3) 实验方案 ① ② ③ ④
实验现象 化学方程式 D A B C
Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ Br2＋2NaI===2NaBr＋I2 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
(4)同主族元素性质相似；同主族元素自上而下原子失电子能力增强，得电子能力减弱
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