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2.4　辨别物质的元素组成
1．知道元素的概念，认识元素种类由核内质子数决定。
2．了解元素符号表示的意义，学会元素符号的正确写法，逐步记住一些常见的元素符号。
3．知道单质、化合物、氧化物的概念及区别。
4．认识元素周期表，能找到指定元素和有关该元素的一些其他信息。
1．什么是元素
(1)概念：元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。
“元素”是描述某一类原子种类的概念。
①“相同质子”即元素的种类是由核电荷数(即核内质子数)决定的，与原子的中子数、电子数无关。同种元素的原子核内质子数一定相同，不同种元素的原子核内质子数一定不相同。
②“一类原子”是指一种元素可能不止一种原子。一方面包括质子数相同、中子数不同的原子，如氢元素有3氢原子——氕原子、氘原子、氚原子，它们的质子数都相同，但中子数不相同；另一方面也包括质子数相同，而核外电子数不同的原子和离子，如铁原子、亚铁离子、铁离子都属于铁元素。
元素概念的要点是“同质子、类原子”。①同质子：即质子数决定元素的种类。一种元素与另一种元素的根本区别在于原子的核内质子数不同。
②类原子：指元素是一类原子的总称，是一个抽象的宏观概念，只讲种类，不讲个数。
【例1—1】一种元素和另一种元素之间的本质区别是，它们原子的(　　)。
A．质子数不同
B．中子数和电子数不同
C．中子数不同
D．相对原子质量不同
解析：元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的同类原子的总称。不同类原子之间有很多差别，如含有的粒子数目、原子的质量等不同，但最本质的区别是核电荷数不同。
答案：A
(2)元素的种类与分布
①元素的种类
自然界的物质是形形色色、丰富多姿的，已知的达到了3
000多万种，它们都是由元素组成的。目前已发现的元素只有一百余种(如下图元素周期表中列出的元素)。
②元素的分布
元素在自然界里广泛的分布于大气、江海、河流、土壤、岩石以及生物体中，但并不均匀。例如，非洲多金矿，澳大利亚多铁矿，中国则富产钨、锌、汞、锡、铅和锑。
地壳中各种元素的含量如下图所示
地壳里各种元素的含量(质量分数)
其中地壳中含量居前四位的元素：
元素
氧
硅
铝
铁
质量分数/%
48.60
26.30
7.73
4.75
生物细胞中各种元素的含量：
元素
质量分数/%
氧
65
碳
18
氢
10
氮
3
钙
1.5
磷
1.0
钾
0.35
硫
0.25
氯
0.15
钠
0.15
镁
0.15
铜锌硒钼氟碘铬钴锰铁
共0.55
其他
痕量
其中生物细胞中含量居前四位的元素：
元素
氧
碳
氢
氮
质量分数/%
65
18
10
8
空气中含量最多的元素：氮。
海水中含量前四位的元素依次是氧、氢、氯、钠。
【例1—2】元素在自然界中分布并不均匀，如南非多金矿、澳大利亚多铁矿等，从整个地壳中元素含量的多少分析，最丰富的元素是(　　)。
A．氧　　B．硅　　C．铝　　D．铁
解析：由地壳中各种元素的含量可知含量最多的元素是氧元素。
答案：A
2．元素的名称和符号怎样表示
(1)元素的名称
元素的中文名称偏旁特点能反映元素的类别(如下图所示)：
【例2—1】我们可以把元素分为金属元素、非金属元素和稀有气体元素三种，下列各组元素中，都属于金属元素的是(　　)。
A．钾、磷、钠　　　B．钡、汞、银
C．银、钠、氦
D．铜、钙、氯
解析：
A
×
磷元素是固态非金属元素。
B
√
金属元素的中文名称常常带有“钅”字旁(汞除外)。汞是常温下唯一的一种液态金属。
C
×
氦元素是稀有气体元素。
D
×
氯元素是气态非金属元素。
答案：B
(2)元素符号
不同的国家和地区采用不同的名称或符号表示元素，给书写和学术交流带来了很大的不便。如下图所示。
为了书写和学术交流的方便，国际上采用统一的符号来表示各种元素——这就是元素符号。
①元素符号的规定：国际上统一采用的是元素的拉丁文名称的第一个大写字母(大写)来表示元素，如果几种元素拉丁文名称的第一个字母相同时，则再附加第二个字母(小写)来表示，如碳C、钙Ca、铜Cu、氯Cl。
可吸入颗粒物　可吸入颗粒物及其吸附的其他有毒物质，被吸入体内会聚集在呼吸系统中，引发多种疾病。2003年发生的SARS的一种重要传播体——患者的飞沫，就是带有SARS病毒的可吸入颗粒物。②书写方法：
由一个字母表示的元素要大写，如H、O、K等；
由两个字母表示的元素符号，第一个字母要大写，第二个字母小写，如Na、Co、Fe等。
你知道吗！书写元素符号要“一大二小，高低有序”。
【例2—2】某班同学学完元素的知识后，把作业中出现的错误，整理在下列的表格中，请你把错误改正过来。
名称
符号
改正
名称
符号
改正
铝
AL
锰
mn
碳
S
氯
cL
钴
CO
银
Ag
解析：书写元素符号时一定要规范，要注意遵循“一大二小，高低有序”的书写原则。
答案：
名称
改正
名称
改正
铝
Al
锰
Mn
碳
C
氯
Cl
钴
Co
银
Ag
③元素符号表示的意义(如下图)：
元素符号表示什么意义
即元素符号表示：
表示一种元素(宏观意义)，
表示这种元素的一个原子(微观意义)。
【示例】“H”氢元素符号表示的意义(如下图所示)：
氢元素符号表示什么
宏观意义：氢元素
微观意义：一个氢原子
3Al表示什么意义呢？
3Al表示3个铝原子。
元素符号前面加上化学计量数(数字)，就只表示微观意义——表示几个原子。如2H只表示两个氢原子。
【例2—3】写出下列符号或符号所代表的含义：
(1)氧元素______；(2)一个镁原子______；(3)N________；________；(4)2Fe________；(5)3个钠原子______。
解析：元素符号表示两种意义，一是某种元素，二是这种元素的一个原子。但由于元素只有种类的概念，没有个数概念，所以当元素符号的前面加上化学计量数时，只表示微观意义某原子的个数。
答案：(1)O　(2)Mg　(3)氮元素　1个氮原子　(4)2个铁原子　(5)3Na
3．元素周期表
根据元素的原子结构和性质，把现已知的100多种元素按原子序数(核电荷数)科学有序地排列起来，这样得到的表叫元素周期表。
(1)元素周期表的结构：
①每一格(如下图所示)：在元素周期表中每一种元素均占一格。每一格内包含了原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量等内容。
②每一个横行(周期)：元素周期表共有7个横行，每一个横行叫做一个周期，即共有7个周期。
③每一个纵行(族)：元素周期表中共有18个纵行，每一个纵行叫做一个族(8、9、10三个纵行共同组成一个族)，共有16个族。
(2)元素周期表按照核电荷数递增的顺序给元素编了号，叫做原子序数。原子序数＝核电荷数＝质子数。
(3)元素周期表上对金属元素、非金属元素用不同的颜色做了区分。
【例3】如下图所示是元素周期表中某元素的信息示意图，从中获取的相关信息不正确的是(　　)。
A．元素名称是“硫”
B．元素符号“S”
C．相对原子质量是32.06
g
D．核电荷数是16
解析：在元素周期表的每一格内包含了原子
序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。硫的相对原子质量是32.06，不是32.06
g，因为相对原子质量单位是1，而不是质量单位“g”。
答案：C
4．单质和化合物有何不同
(1)单质：由同种元素组成的纯净物。如氧气(O2)、铁(Fe)等。
(2)化合物：由不同种元素组成的纯净物。如水(H2O)、二氧化碳(CO2)、氯酸钾(KClO3)等。
(3)氧化物：仅由两种元素组成且其中一种是氧元素的化合物。如水(H2O)、二氧化碳(CO2)等。
氧化物是化合物中的一种，它只由两种元素组成，且其中一种元素是氧元素。
【例4】下列物质中，前者是单质，后者是化合物的是(　　)。
A．干冰、石油　　　　B．水、啤酒
C．氢气、氯化钠
D．水银、石灰水
解析：统观四个选项的前项，A、B均为化合物，不符合题意；C的后项为化合物，符合题意。D的前项为单质，后项为混合物，不符合题意，答案为C。
答案：C
由同种元素组成的物质一定是单质吗？
由同种元素组成的物质不一定是单质，如氧气（O2）和臭氧（O3）都由氧元素组成，它们是不同的物质，混放在一起时，虽然只有一种元素，但为混合物，不属于单质。
5．元素与原子的区别与联系
项目
元素
原子
定义
具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。
化学变化中的最小粒子。
区别
含义
宏观概念，只表示种类不表示个数。
微观概念，既表示种类，也表示个数。
适用范围
常用于表示物质的宏观组成。如水(H2O)是由氢元素和氧元素组成的。
常用于表示物质的微观构成。如一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。
联系
具有相同核电荷数，(即核内质子数)的一类原子的总称为元素。原子是元素的最小单位，而元素则是原子的一个归类“集体”。
【例5】甲醛(CH2O)
是室内装潢时产生的主要污染物之一，其分子结构模型如下图所示，下列有关甲醛的说法正确的是(　　)。
A．甲醛由碳、氢、氧三种元素组成
B．甲醛由一个碳元素、二个氢元素、一个氧元素组成
C．甲醛由一个碳原子、二个氢原子、一个氧原子构成
D．甲醛由碳、氢气和氧气三种物质组成
解析：
A
√
由甲醛(CH2O)可知，它是由碳、氢、氧三种元素组成的。
B
×
元素只讲种类，不讲个数。
C
×
甲醛不是由一个碳原子、二个氢原子、一个氧原子直接构成，而是由甲醛分子构成的，且一个甲醛分子是由一个碳原子、二个氢原子、一个氧原子构成的。
D
×
甲醛是纯净物，不含碳、氢气和氧气三种物质。
答案：A
若题目只出现了某物质的名称，是指要从整体上(宏观)描述该物质的组成，应从元素的角度进行回答，它是由某元素和某元素组成的。若题目中出现名称的同时，名称后面跟有“分子”，则是要从微观的方面描述该分子的构成，应从原子的角度进行回答，它的一个分子是由几个某原子构成的。
6．物质的简单分类
单质概念中强调“同种元素”和“纯净物”；化合物概念中强调“不同种元素”和“纯净物”。一种物质是单质或化合物的前提条件是纯净物。
从物质分类的角度认识物质是化学学习中的一种重要方法。物质的分类要有一定的原则，我们依据不同的原则可以对物质从多角度进行分类。
从微观角度分析，由分子构成的物质，若只含有一种分子，则该物质是纯净物；若至少含有两种分子，则该物质为混合物。如空气里含有氧分子、氮分子、二氧化碳分子等，属于混合物；液氧中只含有氧分子，属于纯净物。
对于以模型图的形式来考查物质的分类的题目，解题时要明确图中含有几种分子，分子由几种原子构成。
①只含有一种分子，若由同种原子构成，则是单质；若由不同种原子构成，则是化合物。
②含有不同种的分子，一定是混合物。
【例6—1】某化学兴趣小组的同学学习完物质的分类知识后，对下列物质从不同角度进行了分类，他们将①氧气　②二氧化碳　③五氧化二磷　④铝　⑤红磷　⑥四氧化三铁等六种物质分成了两组，并写出了分类依据。你能写出它们的分类和分类依据吗？
第一组：______，分类依据是_____________________________________________；
第二组：______，分类依据是_____________________________________________。
解析：氧气、铝、红磷都是由一种元素组成的纯净物，属于单质。二氧化碳、五氧化二磷、四氧化三铁都是由不同种元素组成的纯净物，属于化合物。另外本题还有其他的分类依据，答案开放。
答案：①④⑤　单质　②③⑥　化合物(其他合理答案均可)
【例6—2】如下图所示，图中“”和“”分别表示两种质子数不同的原子，其中有可能表示氧化物的是(　　)。
解析：
故A为单质；B、C为混合物；D为化合物，可能为氧化物。
答案：D
7．元素周期表的应用
元素周期表是我们学习和研究化学知识的重要工具，它为寻找新元素提供了理论依据，可以启发人们在一定区域寻找新物质。每一周期开头的元素大部分为金属元素，靠近尾部的为非金属元素，最后为稀有气体元素。元素周期表中，元素是按原子序数递增顺序呈周期性排列的。
元素周期表隐含着化学知识的许多规律。从元素周期表中得出一般规律，通常采用对比的方法，即横向、纵向比较每种原子的核电荷数(即质子数)、电子层数、最外层电子数、所属元素类别等，找出相同点(普遍规律)和不同点(递变规律)。
【例7】元素周期表是化学学习和研究的重要工具。下表是元素周期表的一部分，根据表中信息回答下列问题。
(1)12号元素的元素符号为______；地壳中含量最多的元素的相对原子质量为________。
(2)质子数为16的属于______(填“金属”或“非金属”)元素。
(3)表中不同种元素最本质的区别是(　　)。
A．质子数不同　B．相对原子质量不同　C．中子数不同
(4)探究下列规律：①第二周期与第三周期同一族元素中质子数之差均为______；
②每一周期中元素从左到右的排列规律是_______________________________________。
解析：由元素周期表可以查出12号元素的元素符号、质子数为16的元素。可以通过对比，横向比较，找出它们的相同点。
答案：(1)Mg　16.00　(2)非金属　(3)A　(4)①8　②核电荷数依次增大
8．对构成物质的微粒的认识
宏观物质是由许许多多的微观粒子构成，构成物质的微观粒子有三种：分子、原子和离子。
(1)有些物质如氢气、氧气等非金属元素单质以及水、二氧化碳等非金属元素的化合物一般是由分子构成的。
(2)金属单质、稀有气体单质及碳等固态非金属单质一般是由原子直接构成的，如铁、氦气、硫等是由原子直接构成的。
(3)NaCl等由金属元素和非金属元素形成的化合物一般是由离子构成的。
【例8】下列各组物质中，都是由分子构成的是(　　)。
A．水、二氧化硫　　　　B．氧气、红磷
C．铜、银
D．氯化钾、氢气
解析：
A
√
水、二氧化硫分别是由水分子、二氧化硫分子构成的。
B
×
红磷是固态非金属单质，是由磷原子直接构成的。
C
×
铜、银属于金属单质，由原子直接构成的。
D
×
氯化钾是由金属元素和非金属元素形成的化合物，是由离子构成的。
答案：A
解题时首先从宏观上明确物质所属类别及其组成元素，然后根据物质构成的一般规律，确定构成物质的微粒。

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