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第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第二课时 核素、原子结构与元素的性质
课前导入
氕
H
氢
你知道吗？ 氢元素有三种原子
氘
D
重氢
氚
T
超重氢
核素
H
——————元素符号
原子序数————
相对原子质量————1.008
——————元素名称
氢
1
1
2
3
———质量数
H的质量数为什么有3个呢？
我们知道，元素是具有相同质子数（核电荷数）的一类原子的总称。也就是说，同种原子的原子核中质子数是相同的。而精确的测定结果证明，同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同。
核素
氕 H
氘 D
氚 T
元素：具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。
核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素。
核素、同位素
①两同：质子数相同、元素相同；
②两不同：中子数不同、原子不同。
③位置：在周期表里占据同一位置。
④结构：质子数相同，中子数不同。
⑤性质：化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异。
⑥存在：天然存在的同位素，相互之间保持一定的比率。
元素、核素、同位素的关系
同位素的特点
碱金属元素
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
Ⅷ
ⅠB
ⅡB
碱金属
镧系、锕系
碱金属元素
元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数 原子半径（nm）
锂 0.152
钠 0.186
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
Li
Na
K
Rb
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
从上到下碱金属元素原子的电子层数逐渐增大，原子半径逐渐增大。
碱金属元素
碱金属元素原子的结构特点
最外层电子均为1，都具有较强的金属性；
相似性
递变性
原子半径增大，最外层电子更容易失去，金属性增强。
碱金属元素单质
碱金属元素
碱金属元素化学性质的递变性
碱金属元素
碱金属元素化学性质的递变性
碱金属元素
元素 条件 现象 产物 结论
Li
Na K Rb Cs 从Li到Cs，随电子层数的递增，还原性（金属性）逐渐增强。
加热
燃烧，较不剧烈
Li2O
接触空气不加热
剧烈
更复杂的氧化物
接触空气不加热
剧烈
更复杂的氧化物
总结：与氧气反应越来越剧烈，生成的氧化物越来越复杂。
加热
稍加热
燃烧，剧烈
燃烧，更剧烈
常温下生成Na2O，
加热生成Na2O2
常温下生成K2O2 ，加热可生成KO2及KO3
碱金属与氧气的反应比较
碱金属元素
Li
Na
K
Rb
Cs
与H2O反应
剧烈，生成H2
更剧烈，生成H2
轻微的爆炸，生成H2
遇水立即燃烧，爆炸
遇水立即燃烧，爆炸
2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑
2K + 2H2O ＝ 2KOH + H2↑
通式：2R +2H2O = 2ROH + H2↑
Na与水反应的方程式：
K与水反应的方程式：
随着核电荷数增加，碱金属的性质逐渐增强，与水反应越来越剧烈，生成氢气速率越来越快；
碱金属与水反应
碱金属元素
③最高价氧化物对应水化物均为强碱，且碱性逐渐增强。
即碱性：LiOH②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。
①与O2的反应越来越剧烈，产物越来越复杂，如Li与O2 反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等
元素金属性逐渐增强，单质还原性逐渐增强
碱金属性质的递变性总结
卤族元素
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
Ⅷ
ⅠB
ⅡB
卤族元素
镧系、锕系
卤族元素都位于周期表的第ⅦA族，化学性质很活泼，在自然界中都以化合态存在。
卤族元素
卤族元素元素单质
卤族元素
卤族元素化学性质的相似性和递变性
卤素单质 反应条件 化学方程式 产物稳定性
F2 暗处 H2＋F2=2HF 很稳定
Cl2 光照或点燃 H2＋Cl2 = 2HCl 较稳定
Br2 加热 H2＋Br2 =2HBr 不如氯化氢稳定
I2 不断加热 H2＋I2 =2HI 不稳定
结论 从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐升高，反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性依次减弱 卤族元素
卤族元素
卤族元素化学性质的相似性和递变性
实验操作 实验现象 化学方程式
静置后，液体呈橙色 2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2
静置后，液体呈红棕色 Cl2＋2KI===2KCl＋I2
静置后，液体呈褐色 Br2＋2KI===2KBr＋I2
结论 Cl2→I2氧化性逐渐减弱，卤素离子还原性逐渐增强
滴加氯水
KBr溶液
滴加氯水
KI溶液
滴加溴水
KI溶液
卤族元素
F
Cl
Br
I
卤族元素原子结构特点：随着原子的核电荷数递增，核外电子层数逐渐增加，但是最外层电子数都是7个
卤族元素化学性质的相似性和递变性：随着核电荷数递增，卤族元素的原子电子层增加，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子得电子的能力逐渐减弱，即由氟到碘，非金属性逐渐减弱。
随堂训练
1、铋（Bi）在医药方面有重要应用。下列关于 和 的说法正确的是（ ）
A. 和 都含有83个中子
B. 和 互为同位素
C. 和 的核外电子数不同
D. 和 分别含有126和127个质子
B
随堂训练
2.下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是( )
① 金属性最强的是锂
② 形成的离子中，氧化性最强的是锂离子
③ 在自然界中均以化合态形式存在
④ Na在空气中久置后，成分为Na2CO3
⑤ 均可与水反应，产物均为MOH和H2
⑥ 它们在氧气中燃烧的产物都有M2O和M2O2两种形式
⑦ 粒子半径：Rb+>K+>Na+，Cs>Cs+
A. ①②③④⑤ B. ③④⑤⑥⑦
C. ①②④⑥⑦ D. ②③④⑤⑦
D
随堂训练
3.以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是（ ）
①氢氧化物中碱性最强的是CsOH ②单质熔点最高的是铯
③它们的密度依次增大 ④其单质的还原性依次增强
⑤它们对应离子的氧化性依次增强 ⑥单质与水反应的剧烈程度依次增强
⑦单质与相同浓度、相同体积的盐酸反应的剧烈程度依次增强
A.①⑤⑦ B.②⑥ C.②③⑤ D.②③④
C
随堂训练
4.1940年,意大利化学家西格雷发现了第85号元素,它被命名为“砹(At)”。砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素,推测砹的结构和性质正确的是 (　　)
A.与H2化合的能力:At2>I2
B.砹在常温下是白色固体
C.砹原子的最外层上有7个电子
D.砹易溶于水
C
随堂训练
5.下列有关碱金属、卤素原子结构和性质的描述正确的是 (　　)
A.随着核电荷数的增加,碱金属单质熔、沸点依次降低,密度依次减小
B.碱金属单质(R)均易与氧气发生反应,加热时生成氧化物R2O
C.根据同主族元素性质的递变规律推测At与H2化合较难
D.根据F、Cl、Br、I的非金属性依次减弱,可推出HF、HCl、HBr、HI的还原性及热稳定性依次减弱
C
随堂训练
6.科学家推算,宇宙中可能存在第119号未知元素,位于第ⅠA族,有人称为“类钫”。根据元素周期表中同主族元素性质的相似性和递变性,下列有关“类钫”的预测中正确的是(　　)
A.其原子半径小于铯的原子半径
B.其形成的单质有较高的熔点
C.“类钫”与钫互为同位素
D.其形成的单质能与水剧烈反应
D
随堂训练
7.下列关于F、Cl、Br、I的比较，不正确的是(　　)
A.卤素单质与水反应均可用X2＋H2O = HXO＋HX表示
B.虽然Cl的非金属性比Br的强，但盐酸的酸性比氢溴酸的酸性弱
C.卤素单质的密度从F2→I2，随相对分子质量增大而增大
D.卤素原子半径越小，对应的氢化物越稳定
A
随堂训练
8.根据原子结构和元素性质，下列推断正确的是(　　)
A.碱金属单质的熔、沸点随原子序数的增加而升高
B.砹(At2)为白色固体，AgAt难溶于水也不溶于稀硝酸
C.在氧气中，铷(Rb)的燃烧产物比钠的燃烧产物更复杂
D.0.1 mol·L－1 溶液的酸性：HIO4＞HBrO4
C
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