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第一节 原子结构与元素周期表
第四章 物质结构 元素周期律
第一课时 原子结构与元素周期表
1.知道原子的结构及构成原子的微粒间的关系；根据原子核外电子的排布规律，能画出1~20号元素的原子结构示意图。了解预测、假设、模型等方法在科学家研究原子结构中的作用。
2.知道质量数和 的含义，通过微观分析体会微观对宏观的影响。
3.通过了解元素周期表的结构，认识原子结构与元素在周期表中位置间的关系。
X
Z
A
新课导入 原子结构--原子弹的基石
为什么原子弹爆炸会产生如此巨大的能量呢？这节课我们一起来学习原子结构的奥秘。
科学史话
原子是不可再分的实心小球
道尔顿模型（1803年）
枣糕模型（ 1904年）
汤姆孙
道尔顿
原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。
科学史话
卢瑟福原子模型（1911年）
在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。
科学史话
玻尔原子结构模型
（1913年）
电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动
电子云模型（1926年）
奥地利物理学家薛定谔等以量子力学为基础提出电子云模型
科学史话
原子
原子核
核外电子
质子
中子
（正电）
不显
电性
（负电）
（正电）
（不带电）
分层排布
与物质化学性质密切相关
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
学生活动1：结合下图，归纳原子的结构
一、原子的构成
1.构成原子的粒子
原子结构
质子
质量 1.6726×10 27 kg
相对质量 ≈1.007
中子
质量 1.6749×10 27 kg
相对质量 ≈1.008
电子
质量数：
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。
质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
相对原子质量：
某原子的质量与一个12C原子质量的1/12的比值
【思考与讨论1】请将几种原子的质子数和中子数之和(质量数)填入下表,并将质量数与原子的相对原子质量作比较,你能得出什么结论
原子 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A) 相对原子质量
F 9 10 18.998
Na 11 12 22.990
Al 13 14 26.982
19
23
27
表1：几种原子的质子数、中子数、质量数和相对原子质量
质量数约等于相对原子质量
质量数（A）＝质子数（Z）+中子数（N）
质量数（A）：将核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值
质量数（A)
质子数（Z)
±a
化合价
x±
电荷数
b
原子数
+1
1+
2
D
随堂巩固1
巩固训练
粒子 符号 质子数 (Z) 质量数 (A) 中子数 (N） 电荷数 核外
电子数
Na+
11
23
23 12
1 10
Cl-
17
37
17 37 20
1 18
阳离子：核外电子数＝质子数-电荷数
阴离子：核外电子数＝质子数+电荷数
1、原子的质量主要由原子核决定。已知质量数为A的某阳离子Rn＋，核外有X个电子，则核内中子数为
A.A－X B.A－X－n C.A－X＋n D.A＋X－n
√
2、已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2＋中含有电子的物质的量为
√
原子的核外电子排布
如图所示，核外电子在原子核外的排布规律是用电子云来表示的，在高中阶段为了好理解，出现了最后一图排布方式。
6、电子层
在含有多电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。
(1)电子层的概念：
电子层结构示意图
(2)电子层的表示方法
电子层数(n) 1 2 3 4 5 6 7
电子层符号
离核远近 能量高低 K L M N O P Q
近 → 远
低 → 高
一、原子结构——电子层
原子核外电子排布
2、原子结构示意图
原子核
核内质子数或核电荷数
粒子符号
M层电子数
电子层
钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：
原子结构示意图中，核内质子数 = 核外电子数
原子核外电子排布
3、核外电子排布
电子一般总是先从内层排起，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？
核电核数 元素名称和符号 各电子层的电子数 K L M N O P
2 He(氦) 2
10 Ne(氖) 2 8
18 Ar(氩) 2 8 8
36 Kr(氪) 2 8 18 8
54 Xe(氙) 2 8 18 18 8
86 Rn(氡) 2 8 18 32 18 8
从表中稀有气体的电子排布，你发现什么规律？
(1) 当K为最外层，最多能容纳多少电子？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？
(2)次外层最多容纳电子数是多少？
(3)你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？
原子核外电子排布
核电核数 元素名称和符号 各电子层的电子数 K L M N O P
2 He(氦) 2
10 Ne(氖) 2 8
18 Ar(氩) 2 8 8
36 Kr(氪) 2 8 18 8
54 Xe(氙) 2 8 18 18 8
86 Rn(氡) 2 8 18 32 18 8
核外电子排布的规律特点：(1)_____________________；(2)_____________________；(3)_____________________；(4)_____________________等。
原子核外电子分层排布
K层最多容纳电子数为2
最外层电子数不超过8个
L层最多排8个电子
每层最多容纳2n2个电子。最外层电子数目不超过8个，次外层电子数目不超过18个。核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。
原子核外电子排布
(4) 请你根据所归纳的规律，用原子结构示意图表示核电核数为1-20号元素原子的核外电子排布。
原子核外电子排布
特殊关系 对应元素
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
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
H、Be、Al
H、Li、Na
He、Be、Mg
Li、Si
Be、Ar
C
O
Ne
课堂练习
4、已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A(1)三种元素的元素符号：
A________；B________；C________。
(2)画出三种元素的原子结构示意图：
A________；B________；C_________。
C
Si
Cl
提出模型
修正模型
建构新模
3、探究原子的电子层排布规律
“10电子微粒”和“18电子微粒”
(1)10电子微粒
(2)18电子微粒
科学史话
门捷列夫与第一张元素周期表
纽兰兹在门捷列夫之前发现了元素性质的周期性。1865年他把当时已知元素按原子量的递增顺序排列,发现每隔7种元素便出现性质相似元素,如同音乐中的音阶一样,因此称为元素八音律。
探究课堂
【任务】阅读课本P98，了解元素周期表的发展历程
诞生
依据
意义
1869年，俄国化学家____________编制出第一张元素周期表
按相对原子质量由小到大排列，将化学性质相似的元素放在同一纵列
揭示了元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一
发展
元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满
现行
编排依据：相对原子质量 → ___________，形成现行的元素周期表
门捷列夫
核电荷数
短周期
长周期
主族（7个）
副族（7个用B）
副族：第VIII族
零族
周期三短四长；七主八副一零族。
3.元素周期表的结构
（1）周期
周期的分类
短周期
(3个)
长周期
(4个)
第4周期
第5周期
第6周期
第7周期
2 种元素
8 种元素
8 种元素
18 种元素
18 种元素
32 种元素
32 种元素
七个横行为七个周期
第1周期
第2周期
第3周期
表示方法：ⅠB 、ⅡB 、ⅢB 、ⅣB 、ⅤB、
ⅥB、 ⅦB
（2）族
由稀有气体元素构成
0族：
由8、9、10三个纵列构成
第Ⅷ族：
由长周期元素构成
副族：
由短周期元素和长周期元素
共同构成(稀有气体元素除外）
主族：
族
(7个)
(7个)
(1个)
(1个)
表示方法：ⅠA 、ⅡA 、ⅢA 、ⅣA 、ⅤA、 ⅥA、 ⅦA
过渡元素
18个纵列为16个族
探究课堂
氧
16.00
8
O
元素周期表中元素的信息
原子序数
元素符号
核电荷数
核内质子数
核外电子数
相对原子质量
元素名称
探究课堂
横行
纵列
把__________相同的元素，按___________递增顺序从左到右排列
把_______________相同的元素，按_____________递增的顺序由上而下排列
电子层数
原子序数
最外层电子数
电子层数
编排原则
电子层数 =
最外层电子数 =
主族的族序数
周期数
它们分别位于周期表的第几周期第几主族
已知碳元素、镁元素和溴元素的原子结构示意图：
碳元素：
镁元素：
溴元素：
第 2 周期 第 ⅣA 族
第 3 周期 第 ⅡA 族
第 4 周期 第 ⅦA 族
课堂练习
元素的位置与原子结构的互相推断
本方法常用于确定原子序数≤20的元素。
(1)三个等式
①周期序数＝电子层数
②主族序数＝最外层电子数
③原子序数＝核电荷数＝质子数＝原子的核外电子数
例：①X元素是第三周期第ⅠA族元素
则该元素原子有___个电子层，最外层电子数是___，即___为元素。
②Y元素的原子序数是16，则该元素的原子结构示意图是
其在周期表中的位置是_____________________。
3
1
钠
第三周期第ⅥA族
(2)利用“阴上阳下”推断原子序数的关系
具有相同电子层结构的离子，如aX(n＋1)＋、bYn＋、cZ(n＋1)－、dMn－的电子层结构相同，在周期表中位置关系为
…
…
bY
aX
cZ
dM
a-(n+1)=b-n=c+(n+1)=d+n
则它们的原子序数关系为a>b>d>c
(3) 根据原子序数确定元素在周期表中位置的方法——0族定位法
0族元素的周期序数和原子序数
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
周期序数 一 二 三 四 五 六 七
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
①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，那么该元素就和原子序数大的0族元素处于同一周期。如64号元素，54<64<86，其应在第六周期。
②求差值定族数
a．若某元素的原子序数比相邻近的0族元素多1或2，则该元素应处在0族元素所在周期的下一个周期的第ⅠA族或第ⅡA族。如88号元素，88－86＝2，则其应在第七周期第ⅡA族。
b．若某元素的原子序数比相邻近的0族元素少1～5时，则该元素应处在0族元素同周期的第ⅦA～第ⅢA族。如84号元素，86－84＝2，应在第六周期第ⅥA族。
注意
(1)短周期中因无副族元素，故所得差值即为主族序数；
(2)11～17纵列数的个位数与族序数相等。
例2：下列各图为元素周期表的一部分，表中的数字为原子序数，其中M为37的是(　　)
35
37
38
27
【解析】已知M的原子序数为37，比稀有气体36号元素多1，则位于周期表中第五周期第ⅠA族。
A项17号、53号元素为第ⅦA族元素，则图中M为稀有气体Kr，错误；B项19号、55号元素处于第ⅠA族，则图中M应处于第ⅡA族，错误；C项20号、56号元素处于第ⅡA族，20号元素为钙元素，处于第四周期第ⅡA族，则M位于周期表中第五周期第ⅠA族，正确；D项26号、28号元素为第Ⅷ族元素，图中M处于第Ⅷ族，错误。
(1)同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差
第二、三周期元素，原子序数差为1
第四、五周期元素，原子序数差为11
第六、七周期元素，原子序数差为25
(2)同主族相邻两元素原子序数差
2
8
8
18
18
32
8
8
18
18
32
32
包括元素种数
2种
8种
8种
18种
18种
32种
32种
(2)同主族相邻两元素原子序数差
①若为ⅠA、ⅡA族元素，
则原子序数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，
则原子序数差等于下周期元素所在周期的元素种类数。
8
8
18
18
18
32
32
例3. 有关元素周期表中的原子序数之差错误的是（ ）
A．同周期的第ⅠA族和0族元素的原子序数之差可能为17
B．同主族两相邻元素的原子序数之差为2、8、18、32
C．两粒子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．同周期第ⅡA、ⅢA族元素原子序数之差可能为25
C
例4.在元素周期表中前四周期的五种元素的位置关系如图所示。若B元素的核电荷数为Z，则五种元素的原子序数之和为(　　)
A.5Z B.5Z＋18 C.5Z＋10 D.5Z＋8
例5.原子序数为31的元素R，在周期表中的位置为（ ）
A.第三周期ⅤA族 B.第四周期ⅢA族 C.第五周期ⅢA族 D.第四周期ⅤA族
例6.短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示，回答下列问题。
(1)元素X的单质分子是________(写化学式)。
(2)Y位于元素周期表中的第______周期________族。
(3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是________。
C
B
He
二　 ⅦA　
34
归纳总结
元素在周期表中的位置与原子结构的相互推断
(1)元素的位置与原子结构的关系
(2)由元素的原子序数推断元素在周期表中的位置
常用0族元素定位法：
比大小定周期
求差值定族数
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
所在周期序数 1 2 3 4 5 6 7
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
下节课见！

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