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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1课时　原子结构
【课标要求】1.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程，认识核外电子的运动特点，认识核外电子的运动特点。
2.知道原子核外电子的能级高低顺序。
【学业要求】1.能结合能量最低原理能画出1-20号元素的原子结构示意图。
【学习目标】1.知道原子的构成；
2.能画出1-20号元素的原子结构示意图；
3.知道质量数和ZAX的含义，知道元素、核素的含义。
一、原子结构
1．原子是由居于原子中心的 和核外 构成的。原子核是由带
和 构成。
2．原子内各种关系
（1）原子序数= = =
（2）质量数（A）= ＋
（3）阳离子：质子数=
（4）阴离子；质子数=
3．的含义
4．元素符号周围不同位置数字的含义
①号位：左下角 表示
②号位：左上角 表示
③号位：正上方 表示
④号位：右上角 表示
⑤号位：右下角 表示
5．原子的质量、相对原子质量、原子质量数之间的关系
①原子的质量：也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。原子的真实质量很小。例如：一种碳原子的真实质量为1.993×10-26Kg
②原子的相对质量：指的是某原子的绝对质量与原子质量的的 比值
③原子的质量数：原子核中所有质子和中子的相对质量的近似整数值加起来，所得数值叫质量数。
[思考题] （1）不同元素的原子，其什么必须不相同？什么可能相同？
（2）请分析Na+的质子数、中子数、质量数、电子数各为多少？
（3）请分析Cl-的质子数、中子数、质量数、电子数各为多少？
（4）已知某元素的阴离子Rn-的原子核中的中子数为（A-x+n），其中A为原子的质量数，则W克Rn-中的电子总数为多少？[NA为阿伏加德罗常数]
二、原子核外电子排布
1．电子运动的特点： 、 、
2．电子云：
电子云密度大的地方，表明
3．核外电子的排布
（1）电子层：电子按能量大小分别在离核不同远近区域里运动，把距核外不同远近的区域称为电子层。
电子层（n） 1 2 3 4 5 6 7
符 号 K L M N O P Q
离核远近 由近 到远
能量高低 由低 到高
（2）核外电子排布规律
①各电子层最多容纳 （n代表电子层）个电子。
②最外层电子数不超过 个（K层不超过 个）。
③次外层电子数不超过 个，倒数第三层不超过 个。
④核外电子总是最先排在能量最 的电子层里，然后依次排在能量较 的电子层里。
[思考题] （1）请写出氟原子、钠离子、硫离子的结构示意图。
（2）已知A2+离子和核电荷数为Z的Bn—离子具有相同的电子数。则A元素原子的核电荷数为 。
（3）今有A、B两种原子，A原子的的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层是A原子L层电子数的2倍。则A、B元素分别是 。
4、有关推导：
在1—18号元素的原子中，哪些元素的原子具有以下特征：
①、无中子的原子是 ； ②、最外层是2个电子的有 ；
③、最外层是次外层电子数2倍的是 ，3倍的是 ，4倍的是 ；
④、电子层数与最外层电子数相等的是 ；
⑤、电子总数是最外层电子数2倍的是 ，3倍的是 ；
⑥、次外层电子数是最外层电子数2倍的是 。
[思考]从电子得失来分析，有哪些离子的核外电子排布与He、Ne、Ar相同？
He： ； Ne： ；Ar： 。
[练习]你能找到哪些具有10个电子的粒子吗？
[练习]你能根据上述练习推导出具有18个电子的粒子吗？
第一节　原子结构与元素周期表
第2课时　原子结构　元素周期表　核素
课程解读
课标要点 学科素养
原子结构 通过对原子结构的认识，培养宏观辨识与微观探析的核心素养
元素周期表 通过了解元素周期表的发现史培养学生的科学探究与创新意识
核素 通过对原子核的深入辨识学习，培养宏观辨识与微观探析的核心素养
知识点二　元素周期表
1．元素周期表的历史
2．现行元素周期表的编排原则
(1)原子序数的含义
按照元素在__周期表__中的顺序给元素编号。
(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__。
(3)编排原则
横行原则：把__电子层数目__相同的元素，按__原子序数递增__的顺序从左到右排列。
纵列原则：把不同横行中__最外层电子数__相同的元素，按__电子层数递增__的顺序由上而下排列。
3．元素周期表的结构
(1)周期
元素周期表有__7__个横行，即有__7__个周期。短周期：第一、二、三周期，每周期所含元素的种类数分别为__2__、__8__、__8__。长周期：第四、五、六、七周期，每周期所含元素的种类数分别为__18__、__18__、__32__、__32__。
(2)族
元素周期表有__18__个纵列，但只有__16__个族。族的分类如图所示：
(3)注意事项
①元素位置与原子结构的关系
周期序数＝__电子层数__，主族序数＝__最外层电子数__。
②常见族的元素的特别名称
第ⅠA族(H除外)：__碱金属__元素。
第ⅦA族：__卤族__元素。
0族：__稀有气体__元素。
知识点三　核素　同位素
1．核素
(1)定义：具有一定数目__质子__和一定数目__中子__的一种原子。
(2)实例：氢元素的三种核素
原子名称 原子符号(AZX)
氢元素的原子核
质子数(Z) 中子数(N)
氕 __H__ __1__ __0__
氘 __H__或__D__ __1__ __1__
氚 __H__或__T__ __1__ __2__
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，即同一元素的不同核素互称为__同位素__。
(2)特点
①同位素的化学性质__几乎完全相同__，某些物理性质略有不同。
②天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。
(3)应用
①C在考古工作中用于测定一些文物的年代。
②U制造原子弹、核发电。
③H和H用于制造氢弹。
④放射性同位素释放的射线可用于育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)原子核都是由质子和中子构成的。(　×　)
(2)质子数不一定等于中子数。(　√　)
(3)He和He互为同位素。(　√　)
(4)H、H、H互为同位素，其物理性质不同，但化学性质几乎完全相同。(　√　)
(5)与元素化学性质关系密切的是原子的最外层电子数。(　√　)
(6)0族、第ⅡA族、第Ⅷ族中都既有短周期元素，又有长周期元素。(　×　)
(7)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族。(　×　)
(8)M2＋有两个电子层，则M在周期表中的位置是第三周期第ⅡA族。(　√　)
2．下列有关元素周期表的说法正确的是(　D　)
A．短周期是指第一、二、三、四周期
B．周期表中的第五列是第ⅤA族
C．元素周期表共有18个族
D．元素周期表中含元素种类最多的族是第ⅢB族
【解析】短周期包括第一、二、三周期，其余为长周期，A错误；元素周期表中的第五列是第ⅤB族，第15纵列是第ⅤA族，B错误；元素周期表共有18个纵列，除8、9、10三纵列为第ⅤⅢ族，其余每一个纵列为一族，共有16个族，C错误；元素周期表中第ⅢB族含有镧系和锕系(各含有15种元素)，第ⅢB族元素的种类最多，D正确。
3．金属钛对人体体液无毒且有惰性，能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关 Ti和Ti的说法中正确的是(　B　)
A．Ti和 Ti的质量数相同，互称同位素
B．　　　　　　Ti和 Ti的质子数相同，互称同位素
C．　　　　　　Ti和 Ti的质子数相同，是同一种原子
D．　　　　　　Ti和 Ti核外电子数相同，中子数不同，不能互称同位素
【解析】本题考查同位素的概念。互为同位素的原子质子数相同，中子数和质量数都不同，A项错误，B项正确；核素即为一种原子，Ti和Ti是两种不同的原子，C项错误；核外电子数等于质子数，二者质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项错误。
4．(1)写出质子数为8、质量数为16的过氧根离子。
(2)最外层电子数是2的原子一定为第ⅡA族的元素吗？同周期相邻主族元素的原子序数差一定是“1”吗？
(3)有下列粒子或物质：①Cl　②Cl　③Na　④Mg　⑤D2O　⑥H2O
上述6种物质中包含几种元素？属于同位素的是哪些粒子？
答：(1)O
(2)不一定。可能是第ⅡA族元素，也可能是稀有气体元素He，或过渡元素。
不一定。同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素原子序数差从第二周期到第七周期依次为1、1、11、11、25、25。
(3)5种；Cl与Cl。
(见学生用书P67)
角度1：原子的构成
1．原子的构成
2．构成原子的各种粒子及相互关系
(1)质子数＝核电荷数＝核外电子数。
(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(3)阳离子AZXm＋的电子数：N(e－)＝Z－m。
(4)阴离子AZXm－的电子数：N(e－)＝Z＋m。
3．符号baX、、Xd＋、Xe中各个字母的含义
(1)“a”表示元素X的质子数。
(2)“b”表示元素X的质量数。
(3)“＋c”表示元素X的化合价为＋c。
(4)“d＋”表示该离子带有d个单位的正电荷。
(5)“e”表示1个Xe分子中含有e个X原子。
镨(Pr)、钕(Nd)都属于稀土元素，在军事和国防工业上有广泛应用，下列有关说法中正确的是(　D　)
A．镨(Pr)和钕(Nd)可能互为同位素
B．　Pr是镨的一种新元素
C．　Pr核内有59个质子，核外有81个电子
D．　Pr质量数为140，原子序数为59，核内有81个中子
【解析】镨(Pr)原子和钕(Nd)原子的质子数不相等，二者不可能互为同位素，A错误；Pr是镨的一种核素，不是新元素，B错误；Pr的质子数为59，核外电子数也为59，C错误；原子符号左上角数字表示的是质量数，其值等于质子数与中子数之和，原子符号左下角数字表示的是质子数，质子数＝原子序数，故Pr核内中子数为81，D正确。
已知R元素的某种同位素能形成化合物AmRn，其中A的化合价为＋n价。该化合物中一个R粒子的核外电子数为a，核内中子数为b，则该同位素原子符号是(　D　)
A． R　　　　　　B． R
C． R D． R
【解析】由题意可知在化合物AmRn中R的化合价为－m，其离子符号为Rm－，已知一个Rm－的核外电子数是a，R的核外电子数为a－m，则其核内质子数为a－m，质量数＝质子数＋中子数＝a－m＋b，D项正确。
角度2：原子核外的电子排布
【讨论】
1．一个原子不容易得到电子，那么它一定易失去电子吗？
答：不一定。稀有气体既不容易得到电子也不容易失去电子。
2．元素的化学性质是由什么决定的？
答：原子的最外层电子数决定了元素的化学性质，一般最外层电子数小于4易失电子，最外层电子数大于4易得电子，最外层电子数等于4，既不易得电子也不易失电子。
3．元素的化合价与得到或失去的电子数的关系是什么？
答：失去的电子数＝正价的数值；得到的电子数＝负价的绝对值。
【总结】
1．核外电子排布规律的理解
核外电子排布规律中的各项是相互联系的，不能孤立地理解，电子总是先排布在能量较低的电子层里，即电子先排满K层，当K层排满再排L层，排满L层才排M层，但是不能继续向后推电子排满M层后，再排N层。如钾原子按这种排法，其原子结构如图1所示，虽然M层排9个电子并不超过最多18个，但是与最外层电子不能超过8个相矛盾，所以钾的核外电子排布结构如图2所示：
2．元素性质与原子核外电子排布的关系
(1)当原子最外层电子数达到8(只有一个电子层时为2)时，该原子处于稳定结构，化学性质较稳定。
(2)元素化合价的数值与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关。例如：①钠原子最外层只有1个电子，容易失去这个电子而达到稳定结构，因此钠元素在化合物中通常显＋1价。②氯原子最外层有7个电子，只需得到1个电子便可达到稳定结构，因此氯元素在化合物中常显－1价。
3．1～18号元素原子核外电子排布的特点
(1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na。
(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。
(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。
(4)最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。
(5)内层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。
(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S。
下列粒子结构示意图中，属于阳离子的是(　D　)
　　　A.　　　　　B.　　　　　C.　　　　　D.
【解析】阳离子的质子数(Z)大于核外电子总数，阴离子的质子数(Z)小于核外电子总数。A、B、C、D选项的4种粒子中，只有选项D中粒子的质子数大于核外电子总数，属于阳离子，选项D正确。
有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，A和B分别是(　C　)
A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氢原子
C．碳原子和铝原子 D．氮原子和氧原子
【解析】A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明A、B分别为第二、第三周期元素；L层最多排8个电子，B原子的L层电子数恰为A原子的L层电子数的2倍，说明B原子的L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝。
1．据中央电视台焦点访谈报道，在黑龙江省哈尔滨市的一个居民小区，同住一栋楼的两家人相继得上一种怪病：红细胞、白细胞、血小板严重偏低。经黑龙江省辐射监督管理站的专家检测，发现是放射性物质铱 192在作怪。则铱(Ir)原子的中子数与质子数之差为(　B　)
A．115 B．38
C．269 D．154
【解析】Ir原子中，质子数为77，中子数为(192－77)，则中子数与质子数之差为(192－77)－77＝38，B正确。
2．已知R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则W g R2＋所含电子的物质的量是(　C　)
A． mol
B． mol
C．(m－n－2) mol
D．(m－n＋2) mol
【解析】R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则质子数为m－n，所以R2＋的核外电子数为m－n－2，则W g R2＋所含电子的物质的量是(m－n－2) mol，C正确。
3．下列叙述正确的是(　C　)
A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．两种原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．原子最外层电子数为6的元素，其最高化合价一定为＋6价
【解析】核外电子排布完全相同的粒子可能是不同的离子，如F－和Na＋，二者的化学性质不相同，A项错误；H＋不具有稀有气体元素原子的核外电子排布，B项错误；两种原子，如果核外电子排布相同，则它们的质子数一定相同，所以一定属于同种元素，C项正确；O元素原子的最外层电子数是6，但O元素没有＋6价，D项错误。
4．有几种元素的粒子的电子层结构如图所示：。其中：
(1)某电中性粒子X一般不与其他元素的原子反应，X的化学符号是__Ar__。
(2)某粒子Y的盐溶液，加入AgNO3溶液时会出现白色沉淀，则这种粒子的化学符号是__Cl－__。
(3)某粒子Z氧化性很弱，但得到电子后成为一种还原性强的中性原子，且这种原子有一个单电子，这种粒子的化学符号是__K＋__。
(4)某粒子M具有还原性，且这种粒子失去2个电子即变为原子，这种粒子的化学符号是__S2－__。
【解析】(1)电中性粒子中质子数和核外电子数相同，所以x＝2＋8＋8＝18，为氩原子。(2)Cl－能够和Ag＋反应生成白色沉淀。(3)由题意知，Z得到1个电子后成为一种还原性强的原子，所以Z的原子序数为19，该粒子为K＋。(4)M失去2个电子即变为原子，则其原子序数为18－2＝16，该粒子为S2－。
角度1：元素周期表的结构
周期
短周期
第一周期 2种元素
第二周期 8种元素
第三周期 8种元素
长周期
第四周期 18种元素
第五周期 18种元素
第六周期 32种元素
第七周期 32种元素 电子层数相同的原子，按原子序数递增的顺序，从左到右排成横行，形成周期
周期序数＝该周期元素的电子层数
续表
族
主族 第ⅠA～ⅦA族 由长周期和短周期元素共同构成
0族 第18纵列的元素
副族
第ⅠB～ⅦB族 只由长周期元素构成
第Ⅷ族 有三纵列元素(8、9、10三个纵列) 不同横行中原子最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序自上而下排成纵列，形成族
主族序数＝该主族元素的最外层电子数
下列关于元素周期表的说法正确的是(　B　)
A．元素周期表中一共有16个纵列
B．除0族元素外，非金属元素全都是主族元素
C．同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差不可能为25
D．同主族上下相邻两种元素的原子序数之差不可能为32
【解析】元素周期表中一共有18个纵列，其中8、9、10三个纵列为第Ⅷ族，即共有16个族，A错误；除0族元素外非金属元素全都是主族元素，B正确；若是相同短周期，第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差为1；第四、五周期中由于中间有副族和第Ⅷ族元素存在，故同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差为11；第六、七周期，由于有镧系、锕系元素的存在，同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差为25，C错误；第一、二、三、四、五、六周期元素种数分别为2、8、8、18、18、32，且第ⅠA、ⅡA族相邻周期同主族元素原子序数差等于上一周期的元素种数，第ⅢA～ⅦA族相邻周期同主族元素，原子序数差等于下一周期的元素种数，故相邻的同一主族元素的核外电子数之差为2、8、18或32，D错误。
角度2：元素位置的确定
1．根据原子结构
周期数＝核外电子层数
主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－│最低负价│
质子数＝原子序数＝核外电子数
2．根据原子序数确定元素位置的方法——稀有气体定位法
(1)明确0族元素信息
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
所在周期序数 一 二 三 四 五 六 七
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
(2)比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
(3)求差值定族数
①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的第ⅠA 族或第ⅡA 族。
②若比相应的0族元素少5～1时，则应处在同周期的第ⅢA～ⅦA族。
③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。
据国外有关资料报道，在“独居石”(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nd等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表中的(　B　)
A．第六周期第ⅣA族
B．第七周期第ⅥA族
C．第七周期第ⅦA族
D．第八周期第ⅥA族
【解析】第七周期118号元素为0族元素，则116号元素位于从0族开始向左第三纵列，故应为第七周期第ⅥA族元素，故选B。
1．2003年， TUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)推荐原子序数为110的元素的符号为Ds，以纪念该元素的发现地(Darmstadt，德国)。下列关于Ds的说法不正确的是(　D　)
A．Ds原子的电子层数为7
B．Ds位于第Ⅷ族
C．Ds为金属元素
D．Ds原子的质量数为110
【解析】110号元素在118号元素之前8个纵列，可确定它位于第七周期第Ⅷ族，B项正确；Ds处于第七周期，则Ds原子的电子层数为7，A项正确；第Ⅷ族元素均为金属元素，故Ds为金属元素，C项正确；Ds元素的原子序数为110，其质子数为110，质量数不为110，D项错误。
2．下列关于元素周期表的描述正确的是(　C　)
A．有7个周期，18个族
B．第ⅠA族元素也称为碱金属元素
C．元素种类最多的族为第ⅢB族
D．元素周期表中每个周期均从金属元素开始，以非金属元素结束
【解析】元素周期表有7个周期、16个族，A项错误；第ⅠA族包含碱金属与氢元素，除氢之外的其他元素属于碱金属，B项错误；元素周期表中第ⅢB族含有镧系和锕系，则第ⅢB族元素的种类最多，C项正确；第一周期元素，由氢开始，到氦结束，均为非金属元素，D项错误。
3．如果n为第ⅡA族某元素的原子序数，则原子序数为(n＋1)的元素可能位于(　A　)
A．第ⅢA族或第ⅢB族
B．第ⅣA族
C．第ⅠB族
D．第ⅠA族
【解析】在元素周期表中，短周期第ⅡA族与第ⅢA族元素原子序数相差1，在长周期元素中，第ⅡA族与第ⅢB族相邻，故原子序数为(n＋1)的元素位于第ⅢA族或第ⅢB族，A正确。
1．原子核外电子是分层排布的，下列关于L层与M层的比较不正确的是(　D　)
A．L层比M层离核近
B．电子在M层上运动时所具有的能量高于L层
C．当L层上的电子数为奇数时，M层上不可能有电子
D．当L层上的电子数为偶数时，M层上一定有电子
【解析】L层比M层离核近，A正确；M层离核的距离大于L层离核的距离，离核越远，电子能量越高，B正确；L层最多可容纳8个电子，当L层上的电子数为奇数时，说明L层上电子未填满，M层上不可能有电子，C正确；L层上电子数为偶数时，M层上不一定有电子，如氖原子的L层上有8个电子而其M层上无电子，D错误。
2．I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中I的含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关I的叙述中错误的是(　B　)
A． I的化学性质与I相同
B． I与I是同一种核素
C． I的中子数为78
D． I与I互为同位素
【解析】I与I质子数相同，中子数不同，二者为不同的核素，互为同位素，核外电子数相同，化学性质相同，故A、D正确，B错误；I的中子数为131－53＝78，故C正确。
3．下列关于元素周期表结构的叙述不正确的是(　C　)
A．短周期元素是指1～18号元素
B．副族元素中没有非金属元素
C．元素周期表中的第三列是第ⅢA族
D．第四、五、六、七周期含有的元素种类分别为18、18、32、32种
【解析】短周期元素是指第一、二、三周期的1～18号元素，A正确；副族元素均为金属元素，无非金属元素，B正确；元素周期表中的第三列为第ⅢB族，C不正确；第四、五、六、七周期含有的元素种数分别为18、18、32、32种，D正确。
4．短周期元素A、B、C在周期表中的位置如图所示。已知B、C两元素所在族数之和是A元素族数的2倍，B、C两元素的原子序数之和是A元素的4倍，则A、B、C分别是(　C　)
A．Be、Na、Al B．B、Mg、Si
C．O、P、Cl D．C、Al、P
【解析】由题意可知，A为第二周期元素，B、C为第三周期元素。设A的原子序数为x，B、C的原子序数分别为x＋7和x＋9。依题意得4x＝(x＋7)＋(x＋9)，x＝8。所以A为O，B为P，C为Cl。
5．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素。
表中所列元素中：
(1)属于短周期元素的有__a、b、c、f、h、i、j、l、m__
(填字母，下同)。
(2)属于主族元素的有__a、b、c、d、f、g、h、i、j、k、l__。
(3)c元素在元素周期表中的位置是第__三__周期第__ⅡA__族。
(4)k元素在元素周期表中的位置是第__四__周期第__ⅥA__族。
【解析】第一、二、三周期为短周期，故b、h、j、a、c、f、i、l、m为短周期元素。b、a为第ⅠA族，c、d为第ⅡA族，f为第ⅢA族，h、g为第ⅣA族，i为第ⅤA族，j、k为第ⅥA族，l为第ⅦA族。c元素位于元素周期表第三周期第ⅡA族，k元素位于元素周期表第四周期第ⅥA族。
第3课时　原子结构与元素的性质
课程解读
课标要点 学科素养
碱金属元素、卤族元素 能够认识碱金属元素、卤族元素的原子结构异同点，以及碱金属元素、卤族元素的规律性和差异性
主族元素性质的递变规律 能根据同主族元素原子结构的异同点，分析同主族元素性质的规律和差异性的原因
1．碱金属元素
(1)原子结构特点：碱金属元素原子的__最外层电子数__相同，都为__1__。从Li到Cs，碱金属元素的原子结构中，__电子层数__依次增多，原子半径依次__增大__。
(2)碱金属单质的物理性质
(3)碱金属单质与水反应
相似性 递变性
与水反应 均为活泼金属，还原性强，易与H2O反应，ROH为强碱 还原性逐渐增强，与水反应剧烈程度增强，ROH碱性逐渐增强
结论 金属性逐渐__增强__，单质还原性逐渐__增强__
2．卤族元素
(1)原子结构特点
卤族元素原子的__最外层电子数__相同，都为__7__。从F到I，卤族元素原子的__电子层数__依次增多，原子半径依次__增大__。
(2)卤素单质的物理性质
单质的颜色逐渐__加深__，熔、沸点逐渐__升高__。
(3)卤素单质与氢气的反应
①与氢气反应的难易程度：__由易到难__。
②生成的氢化物的稳定性：__稳定性逐渐减弱__。
③卤素的非金属性强弱：__非金属性逐渐减弱__。
(4)卤素单质间的置换反应
实验操作,实验现象,化学方程式,结论
,静置后，液体分层，上层__无色__，下层__橙色__,2KBr＋Cl2===
__2KCl＋Br2__
,静置后，液体分层，上层__无色__，下层__紫红色__,2KI＋Cl2===
__2KCl＋I2__
,静置后液体分层，上层__无色__，下层__紫红色__,2KI＋Br2===2KBr＋I2,,,Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐__减弱__3．同主族元素的性质与原子结构的关系
(1)元素性质的影响因素
元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与__最外层电子数__有关。
(2)同主族元素性质的递变规律
同主族元素从上到下原子核外电子层数__增多__，原子半径__增大__，失电子能力__增强__，得电子能力__减弱__，金属性__增强__，非金属性__减弱__。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8个。(　×　)
(2)化合物中碱金属元素的化合价都为＋1。(　√　)
(3)Li在空气中加热生成Li2O2。(　×　)
(4)卤族元素随核电荷数增加，单质熔、沸点降低。(　×　)
(5)随核电荷数增加，卤族元素气态氢化物稳定性逐渐增强。(　×　)
(6)同主族元素，从上到下金属性、非金属性均逐渐减弱。(　×　)
2．(1)卤素(F、Cl、Br、I)的氢化物中最不稳定的是__HI__(填化学式)。
(2)下列单质的熔、沸点随原子序数递增而升高的是__B__(填字母，下同)。
A．碱金属元素　　　　B．卤族元素
(3)下列反应中，更剧烈的是__B__。
A．钠与水反应　　　　B．钾与水反应
(4)取下列溶液分别加入两试管中，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__B__。
A．溴化钠溶液　　　　B．碘化钾溶液
【解析】(1)卤素(F、Cl、Br、I)中碘元素的非金属性最弱，其氢化物最不稳定。(2)碱金属元素单质的熔、沸点随原子序数的增大而降低，卤素单质的熔、沸点随原子序数的增大而升高。(3)钾比钠活泼，其与水反应更剧烈。(4)氯水与NaBr、KI溶液反应分别生成Br2、I2，二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色。
3．(1)试根据碱金属元素原子结构的相似性解释化学性质的相似性。
(2)请结合碱金属元素原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。
(3)试比较F、Cl、Br、I对应氢化物的稳定性，据此，能否判断F、Cl、Br、I非金属性的强弱？
(4)请结合卤族元素原子结构的相似性与递变性探讨其化学性质的相似性与递变性。
答：(1)元素的性质与元素的原子结构有关，特别是与原子的最外层电子数有关。碱金属元素的原子最外层都只有一个电子，在化学反应中都很容易失去电子，表现很强的还原性。
(2)碱金属元素原子的最外层电子数都相等，但从Li到Cs，随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对核外电子的吸引能力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。
(3)稳定性：HF>HCl>HBr>HI；氢化物的稳定性越强，则对应元素的非金属性越强，即非金属性的强弱顺序为F>Cl>Br>I。
(4)①卤族元素原子最外层都有7个电子，都易得1个电子达到8电子稳定结构，所以在化学反应中都表现很强的氧化性；②随着原子序数的增加，电子层数依次增多，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，得电子能力依次减弱，氧化性依次减弱。
角度1：碱金属元素的性质规律
1．碱金属的相似性(用R表示碱金属元素单质)
2．碱金属的递变性
(1)与O2反应
从Li→Cs，与O2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。
(2)与H2O(或酸)的反应
从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb和Cs遇水发生剧烈爆炸。
(3)最高价氧化物对应水化物的碱性
碱性：LiOH下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是(　C　)
A．碱金属元素原子最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去
B．碱金属单质都是强还原剂
C．碱金属单质都能在氧气中燃烧生成过氧化物
D．碱金属单质都能与水反应生成碱
【解析】同一主族元素最外层电子数相同，碱金属元素原子最外层电子数均为1，在化学反应中很容易失去最外层的1个电子，还原性很强，A、B正确；Li与O2反应只生成Li2O，Na在O2中点燃生成Na2O2，K在O2中可生成KO2，C错误；碱金属元素的单质都能与水反应生成碱和氢气，D正确。
角度2：卤族元素的性质规律
1．相似性
(1)与H2反应：X2＋H22HX
(2)与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X22NaX
(3)与H2O反应
X2＋H2O===HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)
2F2＋2H2O===4HF＋O2
2．递变性
(1)氧化性与还原性
(2)卤素单质与H2反应的难易程度及对应氢化物稳定性(由F2→I2)
卤素单质与H2反应越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，氧化性逐渐减弱。
(3)卤素单质与变价金属(如Fe)反应
2Fe＋3X2===2FeX3(X＝F、Cl、Br)
Fe＋I2===FeI2
3．特殊性
(1)溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。
(2)卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，液溴易挥发，保存时要加一些水进行“水封”。碘可升华，淀粉溶液遇碘变蓝(检验I2)。碘的氧化性较其他卤素弱，与变价金属铁反应生成FeI2而不是FeI3。
(3)氟是最活泼的非金属，单质氧化性最强。氟元素在化合物中的化合价只有－1价，无正价，常温下氟气与水剧烈反应且不同于其他卤素，不能从其他卤化物的水溶液中置换出其他卤素(先与水发生置换反应)。
(4)氢氟酸为弱酸，有剧毒，能腐蚀玻璃，实验室中常用铅制或塑料容器保存氢氟酸。
砹是第六周期卤族元素，根据卤素性质的递变规律，下列对砹及其化合物的叙述正确的是(　C　)
A．与H2化合能力：At2>I2
B．砹在常温下为白色固体
C．砹原子的最外电子层上有7个电子
D．砹能从NaCl溶液中置换出氯单质
【解析】从F到At，元素的非金属性逐渐减弱，单质与H2化合的能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到I2，单质的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，B项不正确；卤族元素的原子最外层上都有7个电子，C项正确；因氧化性：Cl2>At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。
1．下列有关卤素的说法正确的是(　C　)
A．根据Cl2与H2O的反应：Cl2＋H2O===HCl＋HClO，可推出F2与H2O的反应：F2＋H2O===HF＋HFO
B．由HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
C．淀粉碘化钾在空气中变蓝，发生了反应：
4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－
D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性都依次增强
【解析】F2的氧化性非常强，其与水反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2，故A错误；F、Cl、Br、I的非金属性递减，故B错误；淀粉碘化钾在空气中变蓝，是因为碘离子被氧气氧化，发生了反应：4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－，故C正确； F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱，故HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱；微粒半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，故还原性依次增强，故D错误。
2．下列说法不符合第ⅦA族元素性质特征的是(　A　)
A．从上到下原子半径逐渐减小
B．易形成－1价离子
C．最高价氧化物的水化物显酸性
D．从上到下氢化物的稳定性依次减弱
【解析】同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，A项错误；第ⅦA族元素容易得到1个电子达到8电子稳定结构，因此易形成－1价离子，B项正确；第ⅦA族元素的最高价氧化物的水化物显酸性，C项正确；从上到下第ⅦA族元素的非金属性逐渐减弱，则其氢化物的稳定性依次减弱，D项正确。
3．下列说法中不正确的是(　B　)
A．钾与水反应比钠与水反应剧烈
B．还原性：K>Na>Li，故Na可以从LiCl溶液中置换出金属锂
C．密度：LiD．原子半径：Li【解析】Na的化学性质很活泼，与LiCl溶液反应时，Na与H2O先反应，不能置换出Li。
4．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　D　)
A．K与水反应最剧烈
B．Rb比Na活泼，故Rb可以从Na的盐溶液中置换出Na
C．碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性
D．从Li到Cs都易失去最外层一个电子，且失电子能力逐渐增强
【解析】碱金属元素单质的金属性随着原子序数增大而增强，元素的金属性越强，其单质与水反应越剧烈，所以Cs与水反应比K剧烈，A错误；Rb在溶液中先与水反应生成碱和氢气，不会置换出钠，B错误；碱金属的阳离子没有还原性，有弱氧化性，C错误；碱金属元素从Li到Cs，原子的失电子能力逐渐增强，D正确。
1．元素金属性强弱的判断
(1)根据元素周期表判断
同一主族，从上到下元素的金属性逐渐增强。
(2)据金属活动性顺序表判断
(3)根据单质及其化合物的性质判断
①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素的金属性越强。
②最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素的金属性越强。
(4)金属单质间的置换反应
较活泼的金属将较不活泼的金属从其盐溶液中置换出来，如Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，则金属性：Zn>Cu。
(5)根据简单阳离子的氧化性强弱判断
金属阳离子的氧化性越弱，元素的金属性越强，如氧化性：Cu2＋>Fe2＋，则金属性：Cu2．元素非金属性强弱的判断
(1)根据元素周期表判断
同一主族，从上到下元素的非金属性逐渐减弱。
(2)根据单质及其化合物的性质判断
①单质与氢气化合越容易(或生成的氢化物越稳定)，元素的非金属性越强。
②最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。
(3)非金属单质间的置换反应
活泼的非金属将较不活泼的非金属从其盐溶液中置换出来，如Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，则非金属性：Cl>Br。
(4)根据简单阴离子的还原性强弱判断
非金属阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱，如还原性：Cl－I。
甲、乙两种非金属：①甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应的水化物酸性强；②甲比乙更容易与氢气化合；③甲单质能与乙的简单阴离子发生置换反应；④与金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；⑤甲单质的熔、沸点比乙的低。能说明甲比乙的非金属性强的是(　C　)
A．①②④　　　　　　　　B．①②③④
C．①②③ D．②③④⑤
【解析】元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强，①正确；元素对应单质越容易与H2化合，则非金属性越强，②正确；甲单质能与乙的简单阴离子发生置换反应，则甲的非金属性比乙强，③正确；得电子数目的多少与非金属性强弱无关，④错误；单质的熔、沸点与非金属性强弱无关，⑤错误；C项正确。
下列事实与推论相符的是(　D　)
选项 实验事实 推论
A. H2O的沸点比H2S的沸点高 非金属性：O>S
B． 盐酸的酸性比H2SO3的酸性强 非金属性：Cl>S
C． 钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈 金属性：Na>K
D． HF的热稳定性比HCl的强 非金属性：F>Cl
　　【解析】H2O常温下是液体，H2S常温下是气体，沸点：H2O>H2S，但沸点高低是物理性质，与元素的非金属性强弱无关，A项错误；盐酸是无氧酸，H2SO3不是S元素的最高价含氧酸，两者都不属于最高价氧化物的水化物，虽然盐酸比H2SO3酸性强，但不能证明非金属性：Cl>S，B项错误；元素的金属性越强，其单质与水或酸发生反应产生氢气就越容易，钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，则金属性：K>Na，C项错误；元素的非金属性越强，其相应氢化物的热稳定性越强，热稳定性：HF>HCl，则非金属性：F>Cl，D项正确。
1．下列说法错误的是(　B　)
A．通过钠和镁分别与冷水反应，判断金属性强弱
B．将铁和钠分别投入CuSO4溶液中，根据是否能置换出铜，判断钠与铁的金属性强弱
C．根据酸性：H2CO3D．通过Br2与I2分别与足量的H2反应，判断溴与碘的非金属性强弱
【解析】根据金属与水反应的剧烈程度可以判断金属性强弱，A项正确；因Na的金属性很强，与CuSO4溶液反应时会先与H2O反应，不能置换出Cu，B项错误；H2CO3、H2SO4分别是C、S的最高价含氧酸，由它们的酸性强弱可以推知硫的非金属性比碳强，C项正确；根据非金属单质与H2反应的难易可以判断元素的非金属性强弱，D项正确。
2．下列说法正确的是(　B　)
A．碱性：LiOH＞NaOH＞KOH＞RbOH
B．金属性：Rb＞K＞Na＞Li
C．和酸反应时Fe能失去2个电子，Na失去1个电子，所以Fe的金属性强于Na
D．Rb不易与水反应放出H2
【解析】碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH，故A错误；同主族元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，金属性：Rb＞K＞Na＞Li，故B正确；金属性的强弱与失电子的难易有关，而与失电子的多少无关，故C错误；金属性：Rb＞Na，由钠与水反应的性质可推知Rb能与水发生剧烈反应，故D错误。
3．X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素。下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是(　D　)
①X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
②X的氢化物比Y的氢化物稳定
③Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
④X在暗处可与H2反应，Y在加热条件下才能与H2反应
A．①②　　B．②③　　C．①③　　D．②④
【解析】X原子比Y原子的电子层数多，X在Y的下方，则非金属性X比Y弱，①不正确；卤族元素氢化物越稳定，其非金属性越强，②正确；Y能置换NaX中的X，则非金属性X比Y弱，③不正确；单质与H2化合越容易，其非金属性越强，④正确。
1．下列有关碱金属单质的性质的说法错误的是(　B　)
A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B．K比Na活泼，故K可以从NaCl溶液中置换出Na
C．熔、沸点：Li＞Na＞K
D．碱性：LiOH【解析】锂的金属性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确；K和NaCl溶液混合后，K首先和水反应而不是置换出金属钠，B错误；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而逐渐降低，C正确；从锂到铯，碱金属元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的碱性依次增强，D正确。
2．下列关于碱金属元素和卤素的说法中，错误的是(　D　)
A．随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的原子半径都逐渐增大
B．碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟原子得电子能力最强
C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D．溴单质与水的反应比氯单质与水的反应更剧烈
【解析】随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的电子层数逐渐增大，所以原子半径都逐渐增大，A正确；碱金属元素中，锂元素的金属性最弱，则锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟元素的非金属性最强，则氟原子得电子能力最强，B正确；钾的金属性强于钠，所以钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，C正确；氯元素的非金属性强于溴，则氯单质与水的反应比溴单质与水的反应更剧烈，D错误。
3．下列叙述中能说明A金属比B金属活泼性强的是(　D　)
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能从水中置换出氢气，而B不能
【解析】比较金属的活泼性不能根据最外层电子数的多少，如Li的最外层电子数比Ca少，但不如Ca活泼，故A错误；比较金属的活泼性不能根据原子电子层数的多少，如Na的电子层数比Cu少，但Na比Cu活泼，故B错误；比较金属的活泼性不能根据生成氢气的多少来判断，例如1 mol Al从酸中置换H＋生成的H2比1 mol Mg从酸中置换H＋生成的H2多，但Mg的活泼性强，故C错误；常温时，A能从水中置换出氢，而B不能，说明A易失去电子，则A的活泼性肯定比B的活泼性强，故D正确。
4．下列说法正确的是(　C　)
A．F、Cl、Br原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8
B．At是第六周期第ⅦA族元素，其单质在常温下呈气态或液态
C．卤素按F、Cl、Br、I的顺序，其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数的增加电子层数增多起主要作用
D．根据卤素性质的递变规律，砹易溶于水，难溶于CCl4
【解析】F的次外层电子数为2，Br的次外层电子数为18，A项错误；卤素单质从F2→At2，熔、沸点逐渐升高，I2在常温下呈固态，故At2在常温下呈固态，B项错误；由碘微溶于水、易溶于四氯化碳可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D项错误。
5．下列说法中，不符合第ⅦA族元素性质特征的是　　(　A　)
A．从上到下元素的非金属性增强
B．原子易形成－1价阴离子
C．从上到下最高价氧化物的水化物酸性减弱(F除外)
D．从上到下氢化物的还原性依次增强
【解析】卤族元素从上到下元素的非金属性减弱，选项A错误；第ⅦA族元素原子最外层有7个电子，易得1个电子形成－1价阴离子，选项B正确；卤族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱，选项C正确；卤族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以氢化物的还原性依次增强，选项D正确。
x
③
②
④
①
⑤

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