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第3课时　原子结构与元素的性质
1.通过分析教材表格中的原子结构信息,知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点,能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律,能描述碱金属、卤素性质的相似性与递变性。2.通过认识典型金属与非金属元素的化学性质的相似性及递变性,能根据原子结构的特点,推测元素的化学性质,掌握结构与性质的内在联系,能设计实验方案探究同主族元素性质的递变性。
探究碱金属元素的性质递变
学习任务1
一、元素化学性质与原子最外层电子数的关系
1.金属性
金属元素的原子最外层电子一般少于 个,在化学反应中容易 电子,具有金属性。
2.非金属性
非金属元素的原子最外层电子一般多于 个,在化学反应中容易 电子,具有非金属性。
结论:原子结构特别是 决定元素的性质。
4
失去
4
得到
最外层电子数
二、碱金属元素
1.碱金属元素的原子结构
元素 名称 元素 符号 原子结构 示意图 原子半径/nm
锂 0.152
钠 0.186
Li
Na
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
K
Rb
Cs
由表可知:
相同点:碱金属元素的原子最外层电子数为 ,易 电子而具有较强的金属性。
递变性:随核电荷数的增加,电子层数逐渐 ,原子半径逐渐 。
1
失去
增多
增大
2.碱金属单质的化学性质
(1)锂、钠、钾都能与氧气反应。
2Li2O
Na2O2
(2)钠、钾与水反应: 、
。
通过大量的实验和研究,人们得出了如下结论:
①碱金属元素的化学性质相似。单质均可与氧气等非金属单质及水发生反应;产物中碱金属元素的化合价均为 价。
②碱金属元素的化学性质具有递变性。从锂到铯,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, 逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐 ,原子失去最外层电子的能力逐渐 ,金属性逐渐 。
+1
原子半径
减弱
增强
增强
3.碱金属单质的物理性质
(1)相似性: 色金属(Cs略带金色光泽),硬度 ,有 ,密度都比较小,熔点都比较 ,有良好的 性和 性。
(2)递变性:随着元素原子核电荷数的增加,碱金属单质的熔点和沸点逐渐
;密度逐渐 (K例外)。
银白
小
延展性
低
导电
导热
降低
增大
探究　碱金属元素性质递变规律
问题1:完成碱金属性质的探究实验。
实验 内容 钠、钾与氧气反应 钠、钾与水反应
实验 操作
实 验 现 象 相 同 点 都能在空气中燃烧 金属 在水面上,金属 成闪亮的小球,小球 ,发出 ,反应后的溶液呈 色
不 同 点 钠产生 火焰,钾产生 火焰(透过蓝色钴玻璃), 燃烧更剧烈 与水反应剧烈程度:K Na,钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧
实验 结论 金属的活泼性:K Na 浮
熔
四处游动
“嘶嘶”的响声
红
黄色
紫色
钾
>
>
问题2:根据实验讨论钠与钾的性质有什么相似性和差异性。
提示:相似性为都非常活泼,易与氧气和水反应;差异性为钾更活泼,反应时更剧烈。
问题3:Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题 如何保存单质钾
提示:说明Li、Na、K活泼性依次增强;钾保存在煤油中,以避免与空气中的O2、H2O反应。
问题4:通过以上实验分析比较,你能发现碱金属元素化学性质与它们的原子结构有什么关系吗 由此,你能推断出铷和铯与水反应的难易程度吗 钾比钠活泼,钾能否从NaCl溶液中置换出钠
提示:原子最外层电子数相等决定了其性质的相似性,随核电荷数增加,碱金属元素原子的电子层数增加,原子失电子能力逐渐增强,金属单质的活动性增强,体现出递变性;钾的反应比钠的剧烈,铷的反应和铯的反应更加剧烈,它们遇到空气都会立即反应,遇水甚至会爆炸;钠与溶液发生反应时,钠先与水发生反应,钾比钠活泼,钾遇NaCl溶液时先与水反应,不能置换出NaCl溶液中的钠。
归纳拓展
1.碱金属元素原子结构与性质的关系
归纳拓展
2.碱金属元素性质的递变性
归纳拓展
具体情况如下:
物质的性质 递变规律(Li→Cs)
单质 与O2 反应 反应越来越剧烈,产物越来越复杂,Li生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成K2O2和KO2等
与水 反应 反应越来越剧烈,Na与水剧烈反应,K能发生轻微爆炸;
Rb、Cs则遇水发生爆炸
最高价氧化物对应水化物的碱性 随着核电荷数的增加,碱性逐渐增强
1.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)
[A] Li与H2O反应最剧烈
[B] 碱金属元素的阳离子没有还原性,所以有强氧化性
[C] Rb比Na活泼,故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na
[D] 从Li到Cs都易失去最外层1个电子,且失电子能力逐渐增强
D
【解析】 A项,在碱金属元素中,Li是最不活泼的元素,错误;B项,碱金属元素的阳离子很稳定,不具有强氧化性,错误;C项,Rb先与水反应,不会置换出Na,错误;D项,碱金属元素均为第ⅠA族元素,同主族元素从上到下,失电子能力逐渐增强,正确。
2.下列说法正确的是(　　)
[A] 碱性:LiOH>NaOH>KOH>RbOH
[B] 金属性:Rb>K>Na>Li
[C] 碱金属与氧气均能反应,都能生成过氧化物
[D] Rb不易与水反应放出H2
B
【解析】 因为金属性:LiRbOH,A错误、B正确;Li与O2反应只生成Li2O,不能生成过氧化锂,C错误;Rb比K金属性强,更易与水反应,D错误。
3.(2024·山东滕州期中)据报道,我国科学家通过与多个国家进行科技合作,成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟,使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒,标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表第六周期第ⅠA族,根据铯在元素周期表中的位置,回答下列问题。
(1)铯的原子核外共有　　　　层电子,最外层电子数为　　　　,铯的原子序数为　　　　。
6
1
55
【解析】 (1)铯位于元素周期表第六周期第ⅠA族,铯原子核外共有6层电子,最外层电子数为1,铯的原子序数为55。
(2)铯单质与水剧烈反应,放出无色气体,同时使紫色石蕊溶液显　　　　色,因为　　　　　　　　　　　　　　　(写化学方程式)。
蓝
(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性　　　　(填“弱”或“强”)。
强
【解析】 (3)铯的电子层比金属钠的多,原子半径比钠大,最外层一个电子更容易失去,还原性更强。
元素金属性强弱的判断
(1)一般情况下,单质从水(或酸)中越易置换出氢气,对应元素的金属性越强。
(2)元素最高价氧化物对应水化物的碱性越强,元素的金属性越强。
(3)若金属甲能够从金属乙的盐溶液中把乙置换出来,则金属甲的金属性大于金属乙的。
规律方法
探究卤族元素的性质递变
学习任务2
1.卤素单质的物理性质
卤素单质 F2 Cl2 Br2 I2
颜色 (常态) 色 (气体) 色 (气体) 色 (液体) 色
(固体)
逐渐加深 密度 逐渐 熔、沸点 逐渐 溶解性 在水中溶解度小(F2与H2O反应),在有机溶剂中溶解度大 浅黄绿
黄绿
深红棕
紫黑
增大
升高
2.卤族元素的原子结构
元素名称 氟 氯
元素符号
原子结构 示意图
原子半径/nm 0.071 0.099
F
Cl
元素名称 溴 碘
元素符号
原子结构 示意图
原子半径/nm 0.114 0.133
Br
I
(1)相似性:最外层电子数都是 ,易 电子,具有较强的非金属性。
(2)递变性:F→I,核电荷数依次 ,电子层数依次 ,原子半径逐渐 。
7
得到
增大
增多
增大
3.卤素单质的化学性质
(1)与氢气反应。
卤素单质与氢气反应的条件及生成物的稳定性:
暗处
光照或点燃
较稳定
加热至一定温度
不如氯化氢稳定
不断加热
不稳定、易分解
(2)卤素单质间的置换反应。
实验操作 实验现象 离子方程式 结论 溶液颜色逐渐变深,比氯水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为 色 氧化性: Cl2>Br2 氧化性:
Cl2>Br2>I2
橙黄
溶液颜色逐渐变深,比氯水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为 色 氧化性: Cl2>I2
溶液颜色逐渐变深,比溴水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为 色 氧化性: Br2>I2 棕黄
棕褐
(3)结论。
①卤素原子都能 一个电子,具有较强的 性,能够与氢气等发生反应。
②递变性。
随着核电荷数的增加:a.卤素单质与H2反应越来越 ,对应氢化物的稳定性逐渐 ,卤素的非金属性逐渐 。b.卤素单质的氧化性逐渐减弱,卤素简单阴离子的还原性逐渐增强。
得到
非金属
难
减弱
减弱
卤族元素指周期表中第ⅦA族元素,包括氟、氯、溴、碘等元素。由于卤素可以和很多金属形成盐类,因此英文卤素(halogen)来源于希腊语halos(盐)和gennan(形成)两个词。在中文里,卤的原意是盐碱地。
探究　卤族元素性质递变规律及应用
问题1:根据卤素的原子结构,试推测氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出的相似性、递变性。
提示:卤素原子最外层电子数均为7,容易得到一个电子,表现较强的非金属性,化合价均可表现为-1价。随着核电荷数的递增,核外电子层数增多,原子半径增大,原子得到电子的能力减弱,非金属性减弱。
问题2:卤素与水反应的剧烈程度和卤素与氢气反应的剧烈程度有着相似的递变规律,请写出Br2与水反应的化学方程式,并比较Cl2、Br2、I2与水反应由易到难的顺序。氟的非金属性太强,在与水反应时F2只作氧化剂。试写出F2与水反应的化学方程式,并预测能否用F2与NaCl溶液反应置换Cl2。
问题3:一般情况下,元素的金属性、非金属性强弱也可以从它们的最高价氧化物对应的水化物的酸、碱性强弱来判断。试比较Li～Cs、Cl～I最高价氧化物对应的水化物的酸、碱性强弱。
提示:碱性LiOHHBrO4>HIO4。
问题4:通过对碱金属元素和卤族元素性质的探究,你认为探究物质性质的实验的基本步骤是什么
提示:预测性质,设计方案,实验验证,得出结论。
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,其次是原子半径。
归纳拓展
2.同主族元素性质的递变规律
归纳拓展
1.下列关于F、Cl、Br、I的比较正确的是(　　)
[A] 随核电荷数的增加,单质的密度逐渐减小
[B] 随核电荷数的增加,氢化物的稳定性逐渐增强
[C] 随核电荷数的增加,单质的颜色逐渐加深
C
2.(2025·陕西榆林月考)某化学小组为验证卤族元素的性质,进行了如下实验,分别取4 mL等浓度的KBr溶液和KI溶液于试管中,再分别滴加少量氯水(或溴水)。下列说法正确的是(　　)
C
[A] 实验Ⅰ中产生的现象为溶液由无色变为棕黄色
[C] 实验Ⅲ中溴水可用实验Ⅰ中反应后溶液代替
[D] 该实验证明卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
3.(2024·江苏锡山高级中学期末)溴是第四周期第ⅦA族元素,下列关于溴元素性质的推测正确的是(　　)
[A] 原子半径比氯元素小
[B] 常温、常压下,溴单质是固体
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性比氯的强
[D] 最高化合价为+7价
D
【解析】 同主族元素从上到下,原子半径依次增大,即溴原子的半径比氯原子的大,A错误;常温、常压下,溴单质是液体,B错误;由非金属性:Cl>Br,可知溴的最高价氧化物对应水化物的酸性比氯的弱,C错误;溴是第ⅦA族元素,最外层有7个电子,即最高化合价为+7价,D正确。
元素非金属性强弱的判断
(1)一般情况下,单质与氢气越易反应,形成的气态氢化物的稳定性越强,对应元素的非金属性越强。
(2)元素的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)若非金属甲能够从非金属乙的盐溶液中把乙置换出来,则非金属甲的非金属性大于非金属乙的。
规律方法
知识整合
某同学做同主族元素性质的相似性、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(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 实验现象
①将新制氯水滴入溴化钠溶液中,振荡,再加入适量CCl4溶液,振荡后静置 A.浮在水面上,熔成小球,快速游动,最后消失
②将一小块金属钠放入冷水中 B.分层,上层无色,下层紫红色
③将溴水滴入NaI溶液中,振荡,再加入适量CCl4溶液,振荡后静置 C.浮在水面上,熔成小球,快速游动,并伴有轻微的爆炸声,很快消失
④将一小块金属钾放入冷水中 D.分层,上层无色,下层橙红色
请回答下列问题。
(1)试根据以上实验说一下本实验的实验目的:
　 。
探究同主族元素性质的
相似性和递变性
【解析】 (1)该实验方案是某同学为了研究同主族元素性质的相似性、递变性而设计的,即本实验的目的是探究同主族元素性质的相似性和递变性。
(2)实验用品:
①仪器:　　　　、　　　　、　　　 　、试管夹、镊子、小刀、玻璃片砂纸等。
②试剂:金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 mol/L NaBr溶液、0.1 mol/L NaI溶液、CCl4溶液等。
试管
烧杯
胶头滴管
【解析】 (2)该实验涉及滴加溶液,即需胶头滴管,实验①③在试管中进行,实验②④在烧杯中进行,故所需仪器还缺少试管、烧杯、胶头滴管。
(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式):
实验方案 实验现象 化学方程式
① 　　　 　　　　　　　　　　　　
② 　　　 　　　　　　　　　　　　
③ 　　　 　　　　　　　　　　　　
④ 　　　 　　　　　　　　　　　　
D
A
B
C
(4)根据以上分析得出的实验结论是
　 。
同主族元素性质相似,从上到下元素
原子失去电子的能力增强,得到电子的能力减弱
【解析】 (4)根据实验①③和实验②④可得出结论:同主族元素性质相似,从上到下元素原子失去电子的能力增强,得到电子的能力减弱。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以同主族元素性质的相似性和递变性实验为素材,综合考查化学实验方案的设计、原子结构与元素性质的关系等。
素养立意:通过实验探究同主族元素性质的相似性和递变性,培养实验探究能力和严谨求实的科学探究精神,培养科学探究与创新意识、证据推理与模型认知素养。
思考点拨:预测同主族元素性质递变规律→设计实验方案→完成实验探究并得出实验结论→同主族元素性质的相似性和递变性规律。
(时间:30分钟　分值:58分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)碱金属元素
1.下列叙述正确的是(　　)
[A] Na在空气中燃烧会生成Na2O2,故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2
[B] 碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
[C] 在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁
[D] Li、Na、K都可以保存在煤油中
C
【解析】 Li在空气中燃烧只生成Li2O,A错误;碱金属元素是指第ⅠA族除氢外的金属元素,B错误;钠比镁金属性强,能在熔融状态下置换出氯化镁中的镁单质,C正确;Li的密度比煤油的小,不能保存在煤油中,D错误。
2.(2024·浙江丽水期末)下列有关碱金属元素及其化合物的说法不正确的是(　　)
[A] 锂的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳
[B] 氧化钠和过氧化钠都能与H2O发生化合反应
[C] 碱金属单质的熔点随着核电荷数的增大而降低
[D] 从锂到铯,原子失去最外层电子的能力逐渐增强
B
【解析】 锂的氧化物(Li2O)是碱性氧化物,暴露在空气中易吸收二氧化碳,A正确;Na2O能与H2O发生化合反应生成NaOH,Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,不属于化合反应,B不正确;碱金属元素随着原子序数的增大,金属的熔点和沸点降低,C正确;从锂到铯,电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,其失去最外层电子的能力逐渐增强,D正确。
3.(2025·海南国兴中学期末)门捷列夫曾预测周期表中铯下方存在元素“类铯”,即87号元素钫(Fr)。下列说法错误的是(　　)
[A] Fr是第七周期第ⅠA族元素,最外层只有 1个电子
[B] Fr的同位素原子都含有87个电子
[C] Fr是目前人类发现的金属性最弱的碱金属元素
[D] Fr2CO3易溶于水,且水溶液呈碱性
C
【解析】 Fr在铯下方,Fr是第七周期第ⅠA族元素,最外层只有1个电子,A正确;质子数等于电子数,Fr的质子数为87,则其同位素原子都含有 87个电子,B正确;同主族元素从上到下金属性逐渐增强,Fr是目前人类发现的金属性最强的碱金属元素,C错误;由Na2CO3、K2CO3均易溶于水且水溶液呈碱性可知,Fr2CO3易溶于水,且水溶液呈碱性,D正确。
(二)卤族元素
4.下列关于卤族元素(X)及其化合物叙述错误的是(　　)
[A] 单质均有颜色,随原子序数递增颜色加深
[B] HX随卤素原子序数递增,稳定性逐渐减弱
[C] 单质均能与水反应生成HX和HXO
[D] 碘蒸气为紫色,碘水为黄褐色,碘的四氯化碳溶液呈紫红色
C
【解析】 卤素单质均有颜色,由F2到I2单质的颜色逐渐加深,A正确;由F到I,元素的非金属性逐渐减弱,则HX随着卤素原子序数递增,稳定性逐渐减弱,B正确;卤素单质中F2与水反应比较特殊,生成HF和O2,C错误;碘蒸气为紫色,I2在CCl4中的溶解度比在水中的大,故碘的CCl4溶液(紫红色)颜色比碘水(黄褐色)深,D正确。
5.(2025·上海三林中学期中)钛能与卤素单质发生反应,生成用途多样的卤化钛。卤族元素(F、Cl、Br、I)随着原子序数的递增,相关性质逐渐增强的是(　　)
[A] 单质的氧化性
[B] 简单离子的还原性
[C] 简单气态氢化物的热稳定性
[D] 最高价氧化物对应水化物的酸性
B
【解析】 同主族元素自上而下,单质的氧化性逐渐减弱,对应简单阴离子的还原性逐渐增强,元素非金属性逐渐减弱,简单气态氢化物的热稳定性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,A、C、D错误,B正确。
6.砹(At)是位于第六周期的卤族元素,根据卤族元素性质的递变性,下列对砹及其化合物的叙述,正确的是(　　)
[A] 与H2化合的能力: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] 砹易溶于水,难溶于四氯化碳
C
【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错误;从F到At,单质的颜色逐渐加深,常温下,I2是紫黑色固体,砹不可能为白色固体,B错误;卤族元素的原子,最外层上都有7个电子,C正确;由I2微溶于水、易溶于四氯化碳可知,At2微溶于水,易溶于四氯化碳,D错误。
7.下列关于碱金属元素和卤族元素的说法错误的是(　　)
[A] 由于钠和钾的原子结构极为相似,所以它们对应的碱都是强碱
[B] 通过钠与钾分别与水反应的剧烈程度可知,碱金属元素原子半径越大,失电子能力越强
[C] 碱金属元素的单质在氧气中燃烧均生成过氧化物
[D] 通过探究卤素单质与氢气反应条件的难易,可以判断氯的非金属性比溴的强
C
综合应用
【解析】 钠、钾原子的最外层都只有一个电子,原子结构极为相似,对应的碱(NaOH、KOH)都是强碱,A正确;碱金属元素原子半径越大,原子核对核外电子的吸引力越弱,越易失去最外层电子,B正确;金属Li在O2中燃烧只生成Li2O,C错误;元素的非金属性越强,越易与H2反应,通过探究卤素单质与H2反应条件的难易,可判断氯的非金属性比溴的强,D正确。
8.(2025·广东江门月考)如图为卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 单质①是最活泼的非金属单质
[B] 保存少量的单质③时加少量水进行水封
[C] 单质④的氢化物在卤素氢化物中热稳定性最强
[D] 单质②能使石蕊溶液先变红后褪色
C
【解析】 卤素单质的熔、沸点与其相对分子质量成正比,据题图可知,①为F2,②为Cl2,③为Br2,④为I2。单质活泼性最强的是F2,A正确;溴易挥发,在水中的溶解度较小,且密度比水大,为防止溴挥发,可用水液封,则单质③保存时可加少量水进行水封,B正确;由非金属性:F>Cl>Br>I可知,卤素氢化物中热稳定性最强的是HF,C不正确;Cl2和水反应生成HCl和HClO,HCl使溶液显酸性,HClO具有漂白性,即单质②能使石蕊溶液先变红后褪色,D正确。
9.下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　)
[A] 溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈
[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,氟原子得电子的能力最强
[C] 钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
[D] 随核电荷数的增加,碱金属元素单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低
D
【解析】 溴的非金属性强于碘的,故溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈,A正确;碱金属元素中,锂的金属性最弱,故锂原子失去最外层电子的能力最弱,卤素中,氟的非金属性最强,故氟原子得电子的能力最强,B正确;钾的金属性比钠的强,故钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈,C正确;随核电荷数的增加,碱金属元素单质的熔、沸点逐渐降低,卤素单质的熔、沸点逐渐升高,D错误。
10.下列关于铯及其化合物的说法不正确的是(　　)
[A] 氢氧化铯是一种强碱,比KOH的碱性强
[B] 铯与水或酸反应剧烈,都生成氢气
[C] Cs的还原性比Na的强,故Na+的氧化性大于Cs+的
[D] Cs与氧气反应只能生成Cs2O
D
【解析】 Cs的电子层数比K的多,即Cs的金属性比K的强,CsOH的碱性比KOH的强,A正确;Cs与Na性质相似,与水或酸反应更剧烈,都生成H2,B正确;
Cs的还原性比Na的强,所以Na+的得电子能力比Cs+的强,Na+的氧化性强于Cs+的,C正确;碱金属元素中只有Li与O2反应的产物为Li2O一种,其他与O2反应的产物更复杂,均至少有两种,D不正确。
11.已知常温下KClO3与HCl(浓)反应放出氯气,现按如图所示装置进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,下列对图中指定部位颜色描述正确的是(　　)
A
选项 ① ② ③ ④
[A] 黄绿色 橙色 蓝色 白色
[B] 无色 橙色 紫色 白色
[C] 黄绿色 橙色 蓝色 无色
[D] 黄绿色 无色 紫色 白色
【解析】 在锥形瓶中,KClO3与HCl(浓)反应产生Cl2,所以①处为黄绿色;Cl2在②处与Br-反应生成Br2,所以②处为橙色;Cl2(可能还有挥发的Br2)在③处与I-反应生成I2,淀粉遇I2变蓝,所以③处为蓝色;Cl2(可能还有挥发的Br2)全部被NaOH溶液吸收,所以④处是白色棉球的本色。综上分析,A正确。
12.(2024·山西大同期末)下列关于卤族元素(用X表示卤素原子)的叙述正确的是(　　)
①随核电荷数的增加,单质的氧化性增强
②随核电荷数的增加,单质的颜色加深
③随核电荷数的增加,气态氢化物的稳定性增强
④随核电荷数的增加,单质的沸点升高
⑤随核电荷数的增加,X-的半径逐渐增大,还原性逐渐减弱
⑦根据卤族元素性质的递变规律可知,单质砹易溶于CCl4
⑧F、Cl、Br的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8
[A] ②⑤⑥ [B] ②④⑦ [C] ②④⑤ [D] ①③⑧
B
13.(10分)(2025·北京顺义一中月考)已知铷是第37号元素,相对原子质量为85.5。回答下列问题。
(1)铷(Rb)在元素周期表的第　　　　周期第　　　　族。
五
ⅠA
【解析】 (1)由Rb的原子序数是37可推知,Rb位于元素周期表的第五周期第ⅠA族。
(2)下列关于铷的结构和性质判断正确的是　　　 　(填序号)。
①与水反应比钠与水反应剧烈　②原子半径比钠的小　③铷的氧化物暴露在空气中易吸收CO2　④它是还原剂　⑤它的阳离子最外层电子数与镁离子最外层电子数相同
①③④⑤
【解析】 (2)同主族从上到下,元素的金属性逐渐增强,即铷与水反应比钠与水反应剧烈,①正确;同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,即铷的原子半径比钠的大,②错误;由Na2O易吸收CO2可类推铷的氧化物暴露在空气中易吸收CO2,③正确;铷的金属性强于钠的,是还原剂,④正确;Rb+最外层电子数为8和Mg2+最外层电子数相同,⑤正确。综上分析,①③④⑤均符合题意。
(3)氢化铷与水反应可放出氢气,下列叙述正确的是　　　　(填字母,下同)。
A.氢化铷溶于水显酸性
B.氢化铷中的氢离子被还原为氢气
C.氢化铷与水反应时,水是氧化剂
D.氢化铷中氢离子最外层有两个电子
CD
(4)现有铷和另一种碱金属元素形成的合金的质量为6 g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气的体积为2.24 L,这种碱金属元素可能是　　　　。
A.Cs B.K C.Na D.Li
CD
14.(每空3分,共12分)为证明卤族元素的非金属性强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检查)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时,关闭活塞a。
Ⅳ.打开活塞b,将C中溶液滴入试管中并振荡、静置。
(1)验证Cl2的氧化性强于I2的实验现象是 　 。
湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
【解析】 (1)A中产生的气体是Cl2,Cl2具有氧化性,能把KI氧化,生成I2,淀粉遇碘显蓝色,故当看到湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝时,可验证Cl2的氧化性强于I2的。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是 　 。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程Ⅳ中试管中的现象是　 。
溶液变为褐色
【解析】 (3)C中有单质溴生成,要验证溴的氧化性强于碘的,操作为打开活塞b,将C中溶液滴入试管中并振荡、静置,可看到溶液变为褐色。
(4)试管B管口处塞有浸有NaOH溶液的棉花,目的是
　 。
吸收多余氯气,防止
污染空气
【解析】 (4)Cl2为有毒气体,试管B的管口处有浸有NaOH溶液的棉花,能吸收多余的Cl2,防止污染空气。第3课时　原子结构与元素的性质
[学习目标]　1.通过分析教材表格中的原子结构信息,知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点,能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律,能描述碱金属、卤素性质的相似性与递变性。2.通过认识典型金属与非金属元素的化学性质的相似性及递变性,能根据原子结构的特点,推测元素的化学性质,掌握结构与性质的内在联系,能设计实验方案探究同主族元素性质的递变性。
学习任务1　探究碱金属元素的性质递变
一、元素化学性质与原子最外层电子数的关系
1.金属性
金属元素的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.非金属性
非金属元素的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。
结论:原子结构特别是最外层电子数决定元素的性质。
二、碱金属元素
1.碱金属元素的原子结构
元素 名称 元素 符号 原子结构 示意图 原子 半径/nm
锂 Li 0.152
钠 Na 0.186
钾 K 0.227
铷 Rb 0.248
铯 Cs 0.265
由表可知:
相同点:碱金属元素的原子最外层电子数为1,易失去电子而具有较强的金属性。
递变性:随核电荷数的增加,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)锂、钠、钾都能与氧气反应。
4Li+O22Li2O、2Na+O2Na2O2、K+O2KO2。
(2)钠、钾与水反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2K+2H2O2KOH+H2↑。
通过大量的实验和研究,人们得出了如下结论:
①碱金属元素的化学性质相似。单质均可与氧气等非金属单质及水发生反应;产物中碱金属元素的化合价均为+1价。
②碱金属元素的化学性质具有递变性。从锂到铯,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,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子失去最外层电子的能力逐渐增强,金属性逐渐增强。
3.碱金属单质的物理性质
(1)相似性:银白色金属(Cs略带金色光泽),硬度小,有延展性,密度都比较小,熔点都比较低,有良好的导电性和导热性。
(2)递变性:随着元素原子核电荷数的增加,碱金属单质的熔点和沸点逐渐降低;密度逐渐增大(K例外)。
探究　碱金属元素性质递变规律
问题1:完成碱金属性质的探究实验。
实验 内容 钠、钾与氧气反应 钠、钾与水反应
实验 操作
实 验 现 象 相 同 点 都能在空气中燃烧 金属浮在水面上,金属熔成闪亮的小球,小球四处游动,发出“嘶嘶”的响声,反应后的溶液呈红色
不 同 点 钠产生黄色火焰,钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃),钾燃烧更剧烈 与水反应剧烈程度:K>Na,钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧
实验 结论 金属的活泼性:K>Na
问题2:根据实验讨论钠与钾的性质有什么相似性和差异性。
提示:相似性为都非常活泼,易与氧气和水反应;差异性为钾更活泼,反应时更剧烈。
问题3:Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题 如何保存单质钾
提示:说明Li、Na、K活泼性依次增强;钾保存在煤油中,以避免与空气中的O2、H2O反应。
问题4:通过以上实验分析比较,你能发现碱金属元素化学性质与它们的原子结构有什么关系吗 由此,你能推断出铷和铯与水反应的难易程度吗 钾比钠活泼,钾能否从NaCl溶液中置换出钠
提示:原子最外层电子数相等决定了其性质的相似性,随核电荷数增加,碱金属元素原子的电子层数增加,原子失电子能力逐渐增强,金属单质的活动性增强,体现出递变性;钾的反应比钠的剧烈,铷的反应和铯的反应更加剧烈,它们遇到空气都会立即反应,遇水甚至会爆炸;钠与溶液发生反应时,钠先与水发生反应,钾比钠活泼,钾遇NaCl溶液时先与水反应,不能置换出NaCl溶液中的钠。
1.碱金属元素原子结构与性质的关系
2.碱金属元素性质的递变性
具体情况如下:
物质的性质 递变规律(Li→Cs)
单质 与O2 反应 反应越来越剧烈,产物越来越复杂,Li生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成K2O2和KO2等
与水 反应 反应越来越剧烈,Na与水剧烈反应,K能发生轻微爆炸;Rb、Cs则遇水发生爆炸
最高价氧化物对应水化物的碱性 随着核电荷数的增加,碱性逐渐增强
1.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)
[A] Li与H2O反应最剧烈
[B] 碱金属元素的阳离子没有还原性,所以有强氧化性
[C] Rb比Na活泼,故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na
[D] 从Li到Cs都易失去最外层1个电子,且失电子能力逐渐增强
【答案】 D
【解析】 A项,在碱金属元素中,Li是最不活泼的元素,错误;B项,碱金属元素的阳离子很稳定,不具有强氧化性,错误;C项,Rb先与水反应,不会置换出Na,错误;D项,碱金属元素均为第ⅠA族元素,同主族元素从上到下,失电子能力逐渐增强,正确。
2.下列说法正确的是(　　)
[A] 碱性:LiOH>NaOH>KOH>RbOH
[B] 金属性:Rb>K>Na>Li
[C] 碱金属与氧气均能反应,都能生成过氧化物
[D] Rb不易与水反应放出H2
【答案】 B
【解析】 因为金属性:Li3.(2024·山东滕州期中)据报道,我国科学家通过与多个国家进行科技合作,成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟,使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒,标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表第六周期第ⅠA族,根据铯在元素周期表中的位置,回答下列问题。
(1)铯的原子核外共有　　　　层电子,最外层电子数为　　 　　,铯的原子序数为　　　　。
(2)铯单质与水剧烈反应,放出无色气体,同时使紫色石蕊溶液显　　　　色,因为　　　　　　　　　　　　　　　(写化学方程式)。
(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性　　　　(填“弱”或“强”)。
【答案】 (1)6　1　55
(2)蓝　2Cs+2H2O2CsOH+H2↑
(3)强
【解析】 (1)铯位于元素周期表第六周期第ⅠA族,铯原子核外共有6层电子,最外层电子数为1,铯的原子序数为55。
(2)同主族元素的单质,性质具有相似性,类似于钠与水的反应,单质Cs与水剧烈反应,生成CsOH和H2,化学方程式为2Cs+2H2O2CsOH+H2↑;反应生成碱性物质CsOH,使紫色石蕊溶液显蓝色。
(3)铯的电子层比金属钠的多,原子半径比钠大,最外层一个电子更容易失去,还原性更强。
元素金属性强弱的判断
(1)一般情况下,单质从水(或酸)中越易置换出氢气,对应元素的金属性越强。
(2)元素最高价氧化物对应水化物的碱性越强,元素的金属性越强。
(3)若金属甲能够从金属乙的盐溶液中把乙置换出来,则金属甲的金属性大于金属乙的。
学习任务2　探究卤族元素的性质递变
1.卤素单质的物理性质
卤素 单质 F2 Cl2 Br2 I2
颜色 (常态) 浅黄绿 色(气体) 黄绿色 (气体) 深红棕 色(液体) 紫黑色 (固体)
逐渐加深
密度 逐渐增大
熔、 沸点 逐渐升高
溶解性 在水中溶解度小(F2与H2O反应),在有机溶剂中溶解度大
2.卤族元素的原子结构
元素名称 氟 氯
元素符号 F Cl
原子结构 示意图
原子半径/nm 0.071 0.099
元素名称 溴 碘
元素符号 Br I
原子结构 示意图
原子半径/nm 0.114 0.133
(1)相似性:最外层电子数都是7,易得到电子,具有较强的非金属性。
(2)递变性:F→I,核电荷数依次增大,电子层数依次增多,原子半径逐渐增大。
3.卤素单质的化学性质
(1)与氢气反应。
卤素单质与氢气反应的条件及生成物的稳定性:
单质 反应条件 化学方程式 氢化物稳定性
F2 暗处 H2+F22HF 很稳定
Cl2 光照或点燃 H2+Cl2 2HCl 较稳定
Br2 加热至 一定温度 H2+Br22HBr 不如氯化 氢稳定
I2 不断加热 H2+I22HI 不稳定、 易分解
(2)卤素单质间的置换反应。
实验操作 实验现象 离子 方程式 结论
溶液颜色逐渐变深,比氯水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为橙黄色 2Br-+Cl2 Br2+2Cl- 氧化性: Cl2>Br2 氧化性: Cl2>Br2>I2
溶液颜色逐渐变深,比氯水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为棕黄色 2I-+Cl2I2+2Cl- 氧化性: Cl2>I2
溶液颜色逐渐变深,比溴水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为棕褐色 2I-+Br2I2+2Br- 氧化性: Br2>I2
(3)结论。
①卤素原子都能得到一个电子,具有较强的非金属性,能够与氢气等发生反应。
②递变性。
随着核电荷数的增加:a.卤素单质与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,卤素的非金属性逐渐减弱。b.卤素单质的氧化性逐渐减弱,卤素简单阴离子的还原性逐渐增强。
　　卤族元素指周期表中第ⅦA族元素,包括氟、氯、溴、碘等元素。由于卤素可以和很多金属形成盐类,因此英文卤素(halogen)来源于希腊语halos(盐)和gennan(形成)两个词。在中文里,卤的原意是盐碱地。
探究　卤族元素性质递变规律及应用
问题1:根据卤素的原子结构,试推测氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出的相似性、
递变性。
提示:卤素原子最外层电子数均为7,容易得到一个电子,表现较强的非金属性,化合价均可表现为-1价。随着核电荷数的递增,核外电子层数增多,原子半径增大,原子得到电子的能力减弱,非金属性减弱。
问题2:卤素与水反应的剧烈程度和卤素与氢气反应的剧烈程度有着相似的递变规律,请写出Br2与水反应的化学方程式,并比较Cl2、Br2、I2与水反应由易到难的顺序。氟的非金属性太强,在与水反应时F2只作氧化剂。试写出F2与水反应的化学方程式,并预测能否用F2与NaCl溶液反应置换Cl2。
提示:参照氯气与水的反应Cl2+H2OHCl+HClO,推测溴与水的反应为Br2+H2OHBr+HBrO;与水反应由易到难的顺序:Cl2>Br2>I2。F2与水的反应为2F2+2H2O4HF+O2,由于F2太活泼,所以与NaCl溶液反应时,F2先与H2O反应,无法置换出Cl2。
问题3:一般情况下,元素的金属性、非金属性强弱也可以从它们的最高价氧化物对应的水化物的酸、碱性强弱来判断。试比较Li～Cs、Cl～I最高价氧化物对应的水化物的酸、碱性强弱。
提示:碱性LiOHHBrO4>HIO4。
问题4:通过对碱金属元素和卤族元素性质的探究,你认为探究物质性质的实验的基本步骤是什么
提示:预测性质,设计方案,实验验证,得出结论。
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,其次是原子半径。
2.同主族元素性质的递变规律
1.下列关于F、Cl、Br、I的比较正确的是(　　)
[A] 随核电荷数的增加,单质的密度逐渐减小
[B] 随核电荷数的增加,氢化物的稳定性逐渐增强
[C] 随核电荷数的增加,单质的颜色逐渐加深
[D] 单质与水反应均可表示为X2+H2OHX+HXO
【答案】 C
【解析】 随核电荷数的增加,单质由气体变为液体、固体,密度逐渐增大,A错误;从F到I,元素的非金属性逐渐减弱,氢化物的稳定性逐渐减弱,B错误;从F到I,单质的颜色为淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色,即颜色逐渐加深,C正确;除单质F2外,其他单质与水反应均可表示为X2+H2OHX+HXO,F2与水反应生成HF和O2,D错误。
2.(2025·陕西榆林月考)某化学小组为验证卤族元素的性质,进行了如下实验,分别取4 mL等浓度的KBr溶液和KI溶液于试管中,再分别滴加少量氯水(或溴水)。下列说法正确的是(　　)
[A] 实验Ⅰ中产生的现象为溶液由无色变为棕黄色
[B] 实验Ⅱ中发生反应的离子方程式为Cl2+I-Cl-+I2
[C] 实验Ⅲ中溴水可用实验Ⅰ中反应后溶液代替
[D] 该实验证明卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
【答案】 C
【解析】 实验Ⅰ中氯单质置换出KBr中的单质溴,现象为溶液由无色变为橙黄色,A错误;实验Ⅱ反应的离子方程式为Cl2+2I-2Cl-+I2,B错误;实验Ⅰ中KBr溶液未反应完全,其中含单质溴,不含Cl2,则可用于实验Ⅲ,C正确;该实验未进行氟元素的性质实验,无法验证F2的氧化性强弱,D错误。
3.(2024·江苏锡山高级中学期末)溴是第四周期第ⅦA族元素,下列关于溴元素性质的推测正确的是(　　)
[A] 原子半径比氯元素小
[B] 常温、常压下,溴单质是固体
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性比氯的强
[D] 最高化合价为+7价
【答案】 D
【解析】 同主族元素从上到下,原子半径依次增大,即溴原子的半径比氯原子的大,A错误;常温、常压下,溴单质是液体,B错误;由非金属性:Cl>Br,可知溴的最高价氧化物对应水化物的酸性比氯的弱,C错误;溴是第ⅦA族元素,最外层有7个电子,即最高化合价为+7价,D正确。
元素非金属性强弱的判断
(1)一般情况下,单质与氢气越易反应,形成的气态氢化物的稳定性越强,对应元素的非金属性越强。
(2)元素的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)若非金属甲能够从非金属乙的盐溶液中把乙置换出来,则非金属甲的非金属性大于非金属乙的。
[footnoteRef:0]　某同学做同主族元素性质的相似性、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(表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以同主族元素性质的相似性和递变性实验为素材,综合考查化学实验方案的设计、原子结构与元素性质的关系等。
素养立意:通过实验探究同主族元素性质的相似性和递变性,培养实验探究能力和严谨求实的科学探究精神,培养科学探究与创新意识、证据推理与模型认知素养。
思考点拨:预测同主族元素性质递变规律→设计实验方案→完成实验探究并得出实验结论→同主族元素性质的相似性和递变性规律。]
实验方案 实验现象
①将新制氯水滴入溴化钠溶液中,振荡,再加入适量CCl4溶液,振荡后静置 A.浮在水面上,熔成小球,快速游动,最后消失
②将一小块金属钠放入冷水中 B.分层,上层无色,下层紫红色
③将溴水滴入NaI溶液中,振荡,再加入适量CCl4溶液,振荡后静置 C.浮在水面上,熔成小球,快速游动,并伴有轻微的爆炸声,很快消失
④将一小块金属钾放入冷水中 D.分层,上层无色,下层橙红色
请回答下列问题。
(1)试根据以上实验说一下本实验的实验目的:　 。
(2)实验用品:
①仪器:　　　　、　　　　、　　　　、试管夹、镊子、小刀、玻璃片砂纸等。
②试剂:金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 mol/L NaBr溶液、0.1 mol/L NaI溶液、CCl4溶液等。
(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式):
实验方案 实验现象 化学方程式
① 　　　 　　　　　　　　　　　　
② 　　　 　　　　　　　　　　　　
③ 　　　 　　　　　　　　　　　　
④ 　　　 　　　　　　　　　　　　
(4)根据以上分析得出的实验结论是 　 。
【答案】 (1)探究同主族元素性质的相似性和递变性
(2)①试管　烧杯　胶头滴管
(3)①D　Cl2+2NaBr2NaCl+Br2　②A　2Na+2H2O2NaOH+H2↑　③B　 Br2+2NaI2NaBr+I2　④C　2K+2H2O2KOH+H2↑
(4)同主族元素性质相似,从上到下元素原子失去电子的能力增强,得到电子的能力减弱
【解析】 (1)该实验方案是某同学为了研究同主族元素性质的相似性、递变性而设计的,即本实验的目的是探究同主族元素性质的相似性和递变性。
(2)该实验涉及滴加溶液,即需胶头滴管,实验①③在试管中进行,实验②④在烧杯中进行,故所需仪器还缺少试管、烧杯、胶头滴管。
(3)①新制氯水滴入NaBr溶液中发生反应Cl2+2NaBr2NaCl+Br2,加入CCl4溶液,振荡后静置,CCl4萃取Br2,且CCl4密度比水大、不溶于水,其现象为溶液分层,上层无色,下层橙红色,D正确。②Na投入冷水中发生反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑,反应时钠浮在水面上,熔成小球,快速游动,最后消失,A正确。③溴水滴入NaI溶液中发生反应Br2+2NaI2NaBr+I2,反应后加入适量CCl4溶液,振荡后静置,CCl4萃取I2,其现象为溶液分层,上层无色,下层紫红色,B正确。④一小块K投入冷水中发生反应2K+2H2O2KOH+H2↑,钾与水的反应与钠和水的反应相似,且反应更剧烈,伴有轻微的爆炸声,很快消失,C正确。
(4)根据实验①③和实验②④可得出结论:同主族元素性质相似,从上到下元素原子失去电子的能力增强,得到电子的能力减弱。
(时间:30分钟　分值:58分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)碱金属元素
1.下列叙述正确的是(　　)
[A] Na在空气中燃烧会生成Na2O2,故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2
[B] 碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
[C] 在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁
[D] Li、Na、K都可以保存在煤油中
【答案】 C
【解析】 Li在空气中燃烧只生成Li2O,A错误;碱金属元素是指第ⅠA族除氢外的金属元素,B错误;钠比镁金属性强,能在熔融状态下置换出氯化镁中的镁单质,C正确;Li的密度比煤油的小,不能保存在煤油中,D错误。
2.(2024·浙江丽水期末)下列有关碱金属元素及其化合物的说法不正确的是(　　)
[A] 锂的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳
[B] 氧化钠和过氧化钠都能与H2O发生化合反应
[C] 碱金属单质的熔点随着核电荷数的增大而降低
[D] 从锂到铯,原子失去最外层电子的能力逐渐增强
【答案】 B
【解析】 锂的氧化物(Li2O)是碱性氧化物,暴露在空气中易吸收二氧化碳,A正确;Na2O能与H2O发生化合反应生成NaOH,Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,不属于化合反应,B不正确;碱金属元素随着原子序数的增大,金属的熔点和沸点降低,C正确;从锂到铯,电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减小,其失去最外层电子的能力逐渐增强,D正确。
3.(2025·海南国兴中学期末)门捷列夫曾预测周期表中铯下方存在元素“类铯”,即87号元素钫(Fr)。下列说法错误的是(　　)
[A] Fr是第七周期第ⅠA族元素,最外层只有 1个电子
[B] Fr的同位素原子都含有87个电子
[C] Fr是目前人类发现的金属性最弱的碱金属元素
[D] Fr2CO3易溶于水,且水溶液呈碱性
【答案】 C
【解析】 Fr在铯下方,Fr是第七周期第ⅠA族元素,最外层只有1个电子,A正确;质子数等于电子数,Fr的质子数为87,则其同位素原子都含有 87个电子,B正确;同主族元素从上到下金属性逐渐增强,Fr是目前人类发现的金属性最强的碱金属元素,C错误;由Na2CO3、K2CO3均易溶于水且水溶液呈碱性可知,Fr2CO3易溶于水,且水溶液呈碱性,D正确。
(二)卤族元素
4.下列关于卤族元素(X)及其化合物叙述错误的是(　　)
[A] 单质均有颜色,随原子序数递增颜色加深
[B] HX随卤素原子序数递增,稳定性逐渐减弱
[C] 单质均能与水反应生成HX和HXO
[D] 碘蒸气为紫色,碘水为黄褐色,碘的四氯化碳溶液呈紫红色
【答案】 C
【解析】 卤素单质均有颜色,由F2到I2单质的颜色逐渐加深,A正确;由F到I,元素的非金属性逐渐减弱,则HX随着卤素原子序数递增,稳定性逐渐减弱,B正确;卤素单质中F2与水反应比较特殊,生成HF和O2,C错误;碘蒸气为紫色,I2在CCl4中的溶解度比在水中的大,故碘的CCl4溶液(紫红色)颜色比碘水(黄褐色)深,D正确。
5.(2025·上海三林中学期中)钛能与卤素单质发生反应,生成用途多样的卤化钛。卤族元素(F、Cl、Br、I)随着原子序数的递增,相关性质逐渐增强的是(　　)
[A] 单质的氧化性
[B] 简单离子的还原性
[C] 简单气态氢化物的热稳定性
[D] 最高价氧化物对应水化物的酸性
【答案】 B
【解析】 同主族元素自上而下,单质的氧化性逐渐减弱,对应简单阴离子的还原性逐渐增强,元素非金属性逐渐减弱,简单气态氢化物的热稳定性逐渐减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,A、C、D错误,B正确。
6.砹(At)是位于第六周期的卤族元素,根据卤族元素性质的递变性,下列对砹及其化合物的叙述,正确的是(　　)
[A] 与H2化合的能力: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] 砹易溶于水,难溶于四氯化碳
【答案】 C
【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错误;从F到At,单质的颜色逐渐加深,常温下,I2是紫黑色固体,砹不可能为白色固体,B错误;卤族元素的原子,最外层上都有7个电子,C正确;由I2微溶于水、易溶于四氯化碳可知,At2微溶于水,易溶于四氯化碳,D错误。
综合应用
7.下列关于碱金属元素和卤族元素的说法错误的是(　　)
[A] 由于钠和钾的原子结构极为相似,所以它们对应的碱都是强碱
[B] 通过钠与钾分别与水反应的剧烈程度可知,碱金属元素原子半径越大,失电子能力
越强
[C] 碱金属元素的单质在氧气中燃烧均生成过氧化物
[D] 通过探究卤素单质与氢气反应条件的难易,可以判断氯的非金属性比溴的强
【答案】 C
【解析】 钠、钾原子的最外层都只有一个电子,原子结构极为相似,对应的碱(NaOH、KOH)都是强碱,A正确;碱金属元素原子半径越大,原子核对核外电子的吸引力越弱,越易失去最外层电子,B正确;金属Li在O2中燃烧只生成Li2O,C错误;元素的非金属性越强,越易与H2反应,通过探究卤素单质与H2反应条件的难易,可判断氯的非金属性比溴的强,D正确。
8.(2025·广东江门月考)如图为卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 单质①是最活泼的非金属单质
[B] 保存少量的单质③时加少量水进行水封
[C] 单质④的氢化物在卤素氢化物中热稳定性最强
[D] 单质②能使石蕊溶液先变红后褪色
【答案】 C
【解析】 卤素单质的熔、沸点与其相对分子质量成正比,据题图可知,①为F2,②为Cl2,③为Br2,④为I2。单质活泼性最强的是F2,A正确;溴易挥发,在水中的溶解度较小,且密度比水大,为防止溴挥发,可用水液封,则单质③保存时可加少量水进行水封,B正确;由非金属性:F>Cl>Br>I可知,卤素氢化物中热稳定性最强的是HF,C不正确;Cl2和水反应生成HCl和HClO,HCl使溶液显酸性,HClO具有漂白性,即单质②能使石蕊溶液先变红后褪色,
D正确。
9.下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　)
[A] 溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈
[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,氟原子得电子的能力最强
[C] 钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
[D] 随核电荷数的增加,碱金属元素单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低
【答案】 D
【解析】 溴的非金属性强于碘的,故溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈,A正确;碱金属元素中,锂的金属性最弱,故锂原子失去最外层电子的能力最弱,卤素中,氟的非金属性最强,故氟原子得电子的能力最强,B正确;钾的金属性比钠的强,故钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈,C正确;随核电荷数的增加,碱金属元素单质的熔、沸点逐渐降低,卤素单质的熔、沸点逐渐升高,D错误。
10.下列关于铯及其化合物的说法不正确的是(　　)
[A] 氢氧化铯是一种强碱,比KOH的碱性强
[B] 铯与水或酸反应剧烈,都生成氢气
[C] Cs的还原性比Na的强,故Na+的氧化性大于Cs+的
[D] Cs与氧气反应只能生成Cs2O
【答案】 D
【解析】 Cs的电子层数比K的多,即Cs的金属性比K的强,CsOH的碱性比KOH的强,A正确;Cs与Na性质相似,与水或酸反应更剧烈,都生成H2,B正确;Cs的还原性比Na的强,所以Na+的得电子能力比Cs+的强,Na+的氧化性强于Cs+的,C正确;碱金属元素中只有Li与O2反应的产物为Li2O一种,其他与O2反应的产物更复杂,均至少有两种,D不正确。
11.已知常温下KClO3与HCl(浓)反应放出氯气,现按如图所示装置进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,下列对图中指定部位颜色描述正确的是(　　)
选项 ① ② ③ ④
[A] 黄绿色 橙色 蓝色 白色
[B] 无色 橙色 紫色 白色
[C] 黄绿色 橙色 蓝色 无色
[D] 黄绿色 无色 紫色 白色
【答案】 A
【解析】 在锥形瓶中,KClO3与HCl(浓)反应产生Cl2,所以①处为黄绿色;Cl2在②处与Br-反应生成Br2,所以②处为橙色;Cl2(可能还有挥发的Br2)在③处与I-反应生成I2,淀粉遇I2变蓝,所以③处为蓝色;Cl2(可能还有挥发的Br2)全部被NaOH溶液吸收,所以④处是白色棉球的本色。综上分析,A正确。
12.(2024·山西大同期末)下列关于卤族元素(用X表示卤素原子)的叙述正确的是(　　)
①随核电荷数的增加,单质的氧化性增强
②随核电荷数的增加,单质的颜色加深
③随核电荷数的增加,气态氢化物的稳定性增强
④随核电荷数的增加,单质的沸点升高
⑤随核电荷数的增加,X-的半径逐渐增大,还原性逐渐减弱
⑥单质与水反应均可表示为X2+H2OHX+HXO
⑦根据卤族元素性质的递变规律可知,单质砹易溶于CCl4
⑧F、Cl、Br的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8
[A] ②⑤⑥ [B] ②④⑦
[C] ②④⑤ [D] ①③⑧
【答案】 B
【解析】 随核电荷数的增加,卤素单质的氧化性减弱,颜色加深,单质的沸点逐渐升高,①错误、②④正确;卤素单质非金属性减弱,气态氢化物的稳定性减弱,③错误;单质的氧化性减弱,对应的阴离子的还原性逐渐增强,⑤错误;F2与水反应的方程式为2F2+2H2O4HF+O2,⑥错误;由溴、碘的单质易溶于有机溶剂可知,单质砹易溶于CCl4,⑦正确;氟原子次外层电子数是2,溴原子次外层电子数是18,⑧错误。综上分析,正确的是②④⑦,B正确。
13.(10分)(2025·北京顺义一中月考)已知铷是第37号元素,相对原子质量为85.5。回答下列问题。
(1)铷(Rb)在元素周期表的第　　　　周期第　　　　族。
(2)下列关于铷的结构和性质判断正确的是　　　　(填序号)。
①与水反应比钠与水反应剧烈　②原子半径比钠的小　③铷的氧化物暴露在空气中易吸收CO2　④它是还原剂　⑤它的阳离子最外层电子数与镁离子最外层电子数相同
(3)氢化铷与水反应可放出氢气,下列叙述正确的是　　　　(填字母,下同)。
A.氢化铷溶于水显酸性
B.氢化铷中的氢离子被还原为氢气
C.氢化铷与水反应时,水是氧化剂
D.氢化铷中氢离子最外层有两个电子
(4)现有铷和另一种碱金属元素形成的合金的质量为6 g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气的体积为2.24 L,这种碱金属元素可能是　　　　。
A.Cs B.K C.Na D.Li
【答案】 (1)五　ⅠA　(2)①③④⑤　(3)CD　(4)CD
【解析】 (1)由Rb的原子序数是37可推知,Rb位于元素周期表的第五周期第ⅠA族。
(2)同主族从上到下,元素的金属性逐渐增强,即铷与水反应比钠与水反应剧烈,①正确;同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,即铷的原子半径比钠的大,②错误;由Na2O易吸收CO2可类推铷的氧化物暴露在空气中易吸收CO2,③正确;铷的金属性强于钠的,是还原剂,④正确;Rb+最外层电子数为8和Mg2+最外层电子数相同,⑤正确。综上分析,①③④⑤均符合题意。
(3)RbH与水的反应为RbH+H2ORbOH+H2↑,溶液显碱性,A错误;水中H的化合价由+1 价降低为0价,水作氧化剂,而RbH中H的化合价由-1价升为0价,RbH作还原剂而被氧化,B错误,C正确;氢化铷中含H-,其最外层有2个电子,D正确。
(4)设该合金的平均相对原子质量为M,反应生成0.1 mol H2,根据得失电子守恒得×1=0.2 mol,解得M=30,因M(Rb)>30,则另一种碱金属的相对原子质量应小于30,可能为Li或Na,C、D正确。
14.(每空3分,共12分)为证明卤族元素的非金属性强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检查)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时,关闭活塞a。
Ⅳ.打开活塞b,将C中溶液滴入试管中并振荡、静置。
(1)验证Cl2的氧化性强于I2的实验现象是 　 。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是 　 。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程Ⅳ中试管中的现象是　 。
(4)试管B管口处塞有浸有NaOH溶液的棉花,目的是　 。
【答案】 (1)湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
(2)Cl2+2Br-2Cl-+Br2　(3)溶液变为褐色
(4)吸收多余氯气,防止污染空气
【解析】 (1)A中产生的气体是Cl2,Cl2具有氧化性,能把KI氧化,生成I2,淀粉遇碘显蓝色,故当看到湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝时,可验证Cl2的氧化性强于I2的。
(2)A中生成的Cl2与B中的NaBr发生置换反应,其离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2。
(3)C中有单质溴生成,要验证溴的氧化性强于碘的,操作为打开活塞b,将C中溶液滴入试管中并振荡、静置,可看到溶液变为褐色。
(4)Cl2为有毒气体,试管B的管口处有浸有NaOH溶液的棉花,能吸收多余的Cl2,防止污染
空气。课程标准要求 学科核心素养
1.能画出1～20号元素的原子结构示意图。能用原子结构知识解释元素性质及其递变规律,并能结合实验及事实进行说明。 2.能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构特征,分析、预测、比较元素及其化合物的性质。 3.能结合有关资料说明元素周期表对合成新物质、寻找新材料的指导作用。 4.能列举化学科学发展的重要事件,说明其对推动社会发展的贡献,能说出其中的创新点。 5.具有较强的问题意识,能提出化学探究问题,能做出预测和假设。能依据实验目的和假设,设计解决简单问题的实验方案,能对实验方案进行评价。能观察并如实记录实验现象和数据,进行分析和推理,得出合理的结论。 6.能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径,能对资源的开发利用进行评价。 1.宏观辨识与微观探析:深化对原子结构的认识,建立原子结构与元素性质、元素性质与物质性质之间的关系,从物质的微观结构说明同类物质具有相似性质的原因,解释同类物质的性质变化规律。 2.证据推理与模型认知:构建“位—构—性”关系认知模型;发展对元素及其化合物化学性质的认知模型,从“各类物质的一般性质—氧化性和还原性”二维模型发展到“各类物质的一般性质—氧化性和还原性—相似性和递变性”三维模型。 3.科学探究与创新意识:形成实验探究元素性质递变规律、比较物质性质的思路方法,发展物质分离、提纯实验的设计与实施能力,提高基于理论进行预测、提出假设的能力和基于实验事实概括、推理得出结论的能力。
第一节　原子结构与元素周期表
第1课时　原子结构、核素
[学习目标]　1.通过从微观角度认识原子的结构,能复述质量数的定义并判断其与质子数、中子数的关系。2.通过学习核外电子分层排布的规律,能画出1～20号元素的原子结构示意图,能根据原子结构特征确定元素。3.通过学习元素、核素、同位素等概念,能辨析并比较它们的不同,能说出 X的含义。
学习任务1　认识原子结构
一、原子结构
1.原子的构成
(1)
(2)关系:质子数=核外电子数=核电荷数(原子呈电中性)。
2.质量数
(1)概念: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。
(2)关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
二、原子核外电子排布
1.电子层
(1)概念:在含有多个电子的原子里,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。
(2)不同电子层的表示及能量关系。
各电子 层由内 到外　 电子 层数 1 2 3 4 5 6 7
字母 代号 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)符合能量最低原理,电子一般总是先从内层排起,当一层充满后再填充下一层,即按K→L→M……顺序排列。
(2)K层为最外层时最多容纳的电子数为2,除K层外,其他各层为最外层时,最多容纳的电子数为 8。
(3)K层为次外层时,所排电子数为2,除K层外,其他各层为次外层时,最多容纳的电子数为18(L层为次外层时为8)。
3.人类认识原子结构的历史——原子结构模型的演变
4.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
以钠的原子结构示意图为例:
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,二者不相等。
探究　归纳原子核外电子排布规律
　　电子层的名字起源于玻尔模型,玻尔经过大量研究,认为电子在核外空间的一定轨道上绕核运动。亨利·莫斯莱和巴克拉首次于X射线吸收研究的实验中发现电子层,并把它们称为K、L、M……电子层(与n=1、2、3……对应)。
问题1:原子核周围是否真实存在电子层
问题2:你能归纳出电子层中最多能容纳的电子数与电子层数(n)之间存在的关系吗 电子一般总是先从内层排起,钾的原子结构示意图为什么不能写成
问题3:当M层排布电子时,K、L层是否一定排满电子 当N层排布电子时,M层是否一定排满电子
问题4:原子形成阳离子或阴离子后,其电子层结构发生了哪些变化
问题5:离子和原子的核外电子排布有什么区别
原子核外电子排布规律的理解
(1)核外电子排布的规律是相互联系的,不能孤立地理解,如当M层不是最外层时,最多可以排布18个电子,而当它是最外层时,最多可以排布 8个电子。
(2)电子不一定排满M层才排N层,如K和Ca的核外电子排布。
(3)原子核外电子排布,符合能量最低原理。
题点一　原子结构中各粒子关系的判断
1.科学家用核反应得到115号和113号两种元素,其中113号元素原子的质量数是284,该原子的中子数与质子数之差是(　　)
[A] 171 [B] 113 [C] 58 [D] 60
2.(2025·江苏江阴长泾中学期中)有X、Y两种元素,已知元素X的质子数为a,且X3+与Yn-的核外电子排布完全相同,则元素Y的质子数为(　　)
[A] a+n+3 [B] a-n-3
[C] a+n-3 [D] a-n+3
题点二　核外电子排布规律
3.(2024·河北唐山月考)下列关于电子排布的说法正确的是(　　)
[A] 氧离子(O2-)的核电荷数与最外层电子数相等
[B] 在多电子的原子中,能量高的电子通常在离核近的区域内运动
[C] 核外电子总是先排在能量高的电子层上
[D] 某原子M层电子数为L层电子数的4倍
4.据报道,科学家们已大量制造出反物质中的反氢原子,认为反物质研究领域的前景“正前所未有的光明”。反原子原子核和核外电子电性与原子的电性刚好相反。假若发现反氯离子,请运用核外电子排布规律大胆设想反氯离子的结构示意图为(　　)
[A] [B] [C] [D]
题点三　根据电子排布推断元素
5.X、Y两种原子,X的L电子层比Y的M电子层少2个电子,Y的L电子层电子数恰好为X的L电子层电子数的2倍。X和Y分别是(　　)
[A] 硅原子和钠原子 [B] 硼原子和氦原子
[C] 碳原子和氯原子 [D] 碳原子和硫原子
6.(2024·山西太原月考)回答下列问题。
(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)A元素原子的L层上有6个电子,B元素比A元素原子核外电子层数多1,B元素原子的最外电子层上只有1个电子。A、B两元素的单质在加热条件下形成的化合物是　　　　　　　(填化学式),该化合物与CO2反应的化学方程式是　 　 。
(3)已知某粒子的结构示意图为 :
①当x-y=10时,该粒子为　　　　(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
②当y=8时,常见的粒子可能为Ar、　　　　　　　　(填四种粒子符号)。
③写出y=3与y=1的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)Na2O2　2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
(3)①原子　②Cl-、S2-、K+、Ca2+　③Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
(2)根据题意可知A为氧元素,B为钠元素,二者加热时形成的化合物为Na2O2,Na2O2与CO2的反应为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(3)①当x-y=10时,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,即有18个电子的粒子,可能为Ar、Cl-、S2-、K+、Ca2+。③y=3时为铝原子,最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3,y=1时为钠原子,最高价氧化物对应的水化物为NaOH,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-。
(1)简单离子中,质子数与核外电子数的关系:
阳离子(Rm+) 质子数> 核外电子数 质子数= 核外电子数+m
阴离子(Rm-) 质子数<核外电子数 质子数= 核外电子数-m
(2)与Ne电子层结构相同(即10电子粒子)的阳离子有Na+、Mg2+、Al3+;阴离子有F-、O2-、N3-等。
学习任务2　辨析元素、核素、同位素
1.元素
(1)概念:具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。
(2)决定元素种类的是质子数。
2.核素
(1)概念:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
(2)表示方法——原子符号。
如质子数为6、中子数为6的核素表示为C。
(3)决定核素(原子)种类的是质子数和中子数。如氢元素的三种核素:
原子符号 X) 原子名称 氢元素的原子核
质子数(Z) 中子数(N)
H 氕 1 0
H或D 氘 1 1
H或T 氚 1 2
3.同位素
(1)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(即同一元素的不同核素互称为同位素)。“同位”是指核素的质子数相同,在元素周期表中占有相同的位置。
(2)实例:①氧元素的三种核素OO 和O互为同位素;②碳元素的三种核素CC和C互为同位素;③铀元素的三种核素U、U互为同位素。
(3)同位素的特征。天然存在的同位素,相互间保持一定的比率,即每种核素在自然界中的含量是一定的。元素的相对原子质量,就是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值。
(4)常见同位素的用途(同位素与用途之间连线)。
　　重水在自然界天然水中的含量约占0.015%(质量分数),重水与普通水化学性质相似,密度、熔点、沸点都略高于普通水,主要用作核反应堆冷却剂和中子慢化剂(用量可达上百吨),还可作稳定同位素示踪物及制氘原料。
探究　辨析核素、同位素及其应用
问题1:重水和重氢“重”在哪里 你还知道同位素有哪些应用吗
问题2:普通氢原子和重氢原子在化学性质上是否有差异
相同。
问题3:你能找出重氢原子对应的图吗 写出图示氢原子结构微观示意图对应的符号,图中共有几种粒子,哪些粒子互为同位素
问题4:1H2和2H2互为同位素吗 16O2和16O3互为同位素吗 16O2和16O3二者间的转化是化学变化吗
1.一个信息丰富的符号解读
(1Xn+质子数为Z,中子数为A-Z,质量数为A,电子数为Z-n。
(2Xn-质子数为Z,中子数为A-Z,质量数为A,电子数为Z+n。
2.元素、核素、同位素、同素异形体的比较
项目 名称
元素 核素 同位素 同素异 形体
本质 质子数相 同的一类 原子的 总称 质子数、中子数都一定的原子 质子数相 同、中子 数不同 的核素 同种元素形成的不同单质
范畴 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类,没有个数 化学反应 中的最小 粒子 化学性质 几乎完全 相同,物 理性质 不同 元素相同,性质不同
决定因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构
举例 H、C、O 三种元素 CC、 C三种 核素 CC、 C互为 同位素 金刚石与 石墨互为 同素异 形体
联系
1.(2025·江苏苏州星海实验高级中学期中)硫同位素作示踪剂在化学、地球化学、农业科学和环境科学研究中都有广泛的应用。下列说法正确的是(　　)
[A] 中子数为20的硫原子S
[B] 32S、34S、36S的性质完全相同
[C] 34S与36S2-的质子数之差为2
[D] 中子数为18的硫离子的结构示意图:
2.(2024·上海南洋中学期末)已知R2+核外有 a个电子,核内有b个中子。下列能正确表示R的原子符号的是(　　)
[A]R [B] R
[C]R [D] R
3.现有下列9种粒子HHCCN、Fe2+、Fe3+、O2O3。按要求回答以下问题。
(1HHH分别是氢元素的一种　　　　,它们互称为　　　　。
(2O2和 O3互为　　　　　　。
(3)Fe2+的中子数为　　　　,核外电子数为　　　　。
(4)上述9种粒子中有　　　　种元素。
(3)30　24　(4)5
同位素的“六同”“三不同”
六同
三不同
[footnoteRef:0]　某化合物由W、X、Y、Z四种前18号元素组成,且原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X、Z原子最外层电子数相同;Y元素的阴离子核外电子排布和氖原子的相同,Y原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等。 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以元素推断为素材,考查原子的核外电子排布及其表示方法、18电子粒子、核素与同位素、同位素百分含量的计算等知识的综合应用。
素养立意:通过对核外电子排布和核素、同位素的考查,培养证据推理与模型认知及应用模型解决问题的能力。通过从微观角度认识原子的构成,判断18电子粒子,初步形成粒子观,促进宏观辨识与微观探析化学核心素养的发展。
思考点拨:结合题干信息→完成元素推断→原子结构模型的认知→同位素与核素→同位素百分含量的计算→原子结构的表示方法→双幻数的理解]
(1)下图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙的观点的是　 　　　(填字母)。
A.①②③ B.③①② C.③②① D.②①③
(2)X的离子结构示意图是　　　　,Y的元素名称是　　　　。
(3)含Z元素的18电子粒子有　　　　(写两种)。
(4)科学家发现:具有2、8、20、28、50、82、114、126等数目的质子或中子的原子核具有特别的稳定性,并将这些数称为“幻数”,而具有双幻数的 Ni、Sn、Pb等尤为稳定,写出W、X、Y、Z中质子数为“幻数”元素的最稳定的核素　　　　。
(5)下列关于X、Z及其化合物的说法错误的是　　　　(填字母)。
A.X和Z两元素形成的化合物只有一种
B.X和Z都没有简单阳离子
C.氢元素和X、Z形成的酸可能是强酸
D.铜元素和X、Z形成的化合物之一是常见的干燥剂
(6)已知铜有63Cu与65Cu两种核素,铜元素的近似相对原子质量为63.5,则在铜元素中,核素65Cu的质量百分数约为　　　　(保留三位有效数字)。
(1)卢瑟福的观点是有核原子结构模型,道尔顿的观点为实心球模型,汤姆孙的观点为葡萄干面包模型,则依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙的观点的是③①②,B正确。
(2)X的离子即O2-,其结构示意图是,Y的元素名称是氟。
(3)含硫元素的18电子粒子有S2-、H2S、HS-。
(4)由题意可知O的质子数和中子数均为8,是具有双幻数的稳定的核素,故四种元素中质子数为“幻数”元素的最稳定的核素为O。
(5)O、S形成的化合物有SO2、SO3,A错误;O、S均能形成简单阴离子,不能形成阳离子,B正确;H、O、S形成的化合物H2SO4是二元强酸,C正确;Cu、O、S形成的化合物CuSO4不能吸收空气中的水蒸气,CuSO4能与水形成CuSO4·5H2O,但不是干燥剂,D错误。
(6)设63Cu与65Cu的原子个数百分比依次为x、y,则有63x+65y=63.5(x+y),得x∶y=3∶1,在铜元素中,核素65Cu的质量百分数约为×100%≈25.6%。
(时间:30分钟　分值:76分)
(选择题1～14题,每小题3分,共42分)
(一)原子结构
1.下列关于核外电子层结构的说法错误的是(　　)
[A] N层为最外层时,最多只可容纳8个电子
[B] N层为最外层时,最多只可容纳18个电子
[C] 不管L层是否是最外层,最多可容纳8个电子
[D] K层最多只可容纳2个电子
2.某元素的原子,L层上的电子数是M层上电子数的4倍,该元素是(　　)
[A] K [B] O [C] Mg [D] S
3.(2024·江苏连云港七校期中)有aXn+和bYm-两种元素的简单离子。若它们的电子层结构相同,则下列关系正确的是(　　)
[A] b-a=n+m [B] a-b=n+m
[C] 核电荷数Y=X [D] 核电荷数Y>X
4.X、Y两种原子,X的L电子层比Y的M电子层少3个电子,Y的L电子层的电子数恰为X的L电子层的电子数的2倍。X和Y分别是(　　)
[A] 硅原子和钠原子 [B] 硼原子和氦原子
[C] 碳原子和氯原子 [D] 碳原子和铝原子
(二)核素、同位素
5.(2025·北京161中学月考)铈(Ce)属于稀土元素,广泛应用于医药、玻璃、纺织等工业。下列关于Ce和Ce的说法正确的是(　　)
[A] Ce和Ce含有不同的质子数
[B] Ce和Ce都含有58个中子
[C] Ce和Ce含有不同的电子数
[D] Ce和Ce互为同位素
6.下列说法错误的是(　　)
①同位素的化学性质基本相同　②质子数相同的粒子一定是同种元素　③电子数相同的微观粒子不一定是同一种原子　④某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数
[A] ①③ [B] ③④
[C] ①② [D] ②④
7.某大学科研团队首次成功合成了两种全新的碳分子材料——芳香性环型碳C10和C14(如图所示)。下列说法不正确的是(　　)
[A]C与C互为同位素
[B] C10和C14互为同素异形体
[C] C10和C14的性质完全相同
[D] 由含碳化合物合成芳香性环型碳属于化学变化
8.(2025·江苏西安交大苏州附中月考)下列说法一定不正确的是(　　)
[A] 某些花岗石产生氡Rn),从而对人体造成伤害Rn的质量数是222
[B] Se是人体必需的微量元素Se和 Se互为同位素
[C] C-NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析,C的中子数为6
[D] 原子结构示意图 可以表示16O,也可以表示18O
综合应用
9.(2025·四川雅安月考)CaH2是一种储氢材料,与水反应释放氢气CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2↑。设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　　)
[A] 1H、2H、3H都属于氢元素
[B] 标准状况下,体积均为2.24 L的H2O和NH3含有的电子数目都为NA
[C] Ca(OH)2的电离方程式:Ca(OH)2Ca2++2OH-
[D] H-的结构示意图为
10.核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为2a+1。下列有关元素X的说法不正确的是(　　)
[A] 元素X的原子核内质子数可能为2a2-1
[B] 元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂
[C] 元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2(n表示电子层数)
[D] 由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌、消毒的作用
11.(2025·云南昆明期中)我国科研人员利用激光操控方法,从Ca原子束流中直接俘获 Ca,实现了对同位素 Ca的灵敏检测。下列说法正确的是(　　)
[A] Ca的原子核内中子数为41
[B] Ca的核电荷数为21
[C] Ca的核外电子数为20
[D] 一个 Ca的质量为41 g
12.(2025·山东临沂期中)已知X、Y、Z、W四种元素中,X元素原子核内没有中子;Y元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍;Z元素原子失去1个电子后的电子层结构与氖原子相同,W元素原子得到1个电子后的电子层结构与氩原子相同。下列说法正确的是(　　)
[A] X元素的原子不存在同位素
[B] Y的单质具有强氧化性
[C] Z的单质和W的单质反应产生白色烟雾
[D] W元素在自然界以游离态形式存在
13.科学家合成了一种新型分子“O4”,它由4个氧原子构成。液化后能量、密度都比普通氧分子高得多。下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)
[A] 摩尔质量是64
[B] 1个O4的质量为 g
[C] O4和O2互为同位素
[D] 等质量的O4含有的质子数是O2的2倍
14.(2025·云南大理月考)已知X、Y、Z、W、R五种元素,X是核电荷数最小的元素;Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍;Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个;W元素原子的K层和M层电子总数比L层电子数多1个;R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X2Z2常温下为液态
[B] R与Z只能形成一种化合物
[C] Y的一种核素可用于考古测文物的年代
[D] W的一种氧化物可用作自来水消毒剂
15.(16分)X、Y、W、Z是四种元素的原子,质子数都小于20。X原子与Y原子的最外层电子数相同,Y原子与W原子的核外电子层数相同,0.2 mol W 单质与足量稀硫酸反应时放出H2的体积为6.72 L(标准状况),X原子最外层上的电子数比次外层上的电子数多5,W原子与Z原子的质子数之和为32。
(1)X、Y、W、Z的元素符号分别为　　　　　、　　　　　　、　　　　　　、
　　　　　　。
(2)X的离子结构示意图为　　　　　,W的原子结构示意图为　　　　　　　　　　。
(3)W的硫酸盐的化学式为　　 　　　,W单质与稀硫酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2) 　
(3)Al2(SO4)3　2Al+6H+2Al3++3H2↑
16.(18分)(1)用 表示原子。
①中性原子的中子数:N=　　　　。
②阳离子的中子数:AXn+共有x个电子,则N=　　　　。
③阴离子的中子数:AXn-共有x个电子,则N=　　　　。
④中性分子或原子团的中子数:12C16O2中,N=　　　　。
(2)已知氢有3种常见原子H、H、H(或H、D、T),氯有2种常见原子:35Cl、37Cl,氯气与氢气形成的氯化氢分子的相对分子质量有　　　　种。
(3)质量相同的O和O所含质子数之比为　　　　,中子数之比为　　　　,两物质分解产生的氢气在同温、同压下体积之比为　　　　,质量之比为　　　　。
(2)5　(3)10∶9　8∶9　10∶9　5∶9
(2)氯化氢有H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl,相对分子质量依次为36、38、37、39、38、40,其中H37Cl 与T35Cl的相对分子质量相同,所以相对分子质量有5种。
(3)设质量都为1 g,O与O的质子数之比为(×10)∶(×10)=10∶9,中子数之比为(×8)∶(×10)=8∶9,电解产生的氢气在同温、同压下的体积之比,即物质的量之比为∶=10∶9,质量之比为(×2)∶(×4)=5∶9。第2课时　元素周期表
[学习目标]　1.通过了解元素周期表的发现史,能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则。2.通过学习元素周期表的编排原则及结构,能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的相互推导。
学习任务1　认识元素周期表
一、元素周期表
1.元素周期表的发展历程
2.元素周期表的编排原则
(1)原子序数:将元素按照核电荷数由小到大排列,然后按照元素在周期表中的顺序给元素编的序号,即原子序数。原子序数与元素的原子结构之间存在如下关系:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(2)横行: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。
(3)纵列: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。
二、元素周期表的结构
1.元素周期表的结构
(1)周期(7个横行→7个周期)。
周期分类 短周期 长周期
周期序数 1 2 3 4 5 6 7
元素种类 2 8 8 18 18 32 32
周期序数 与原子结 构的关系 周期序数=电子层数
(2)族(18个纵列→16个族)。
族 主族(7个) 0族 副族(8个)
构成 周期 由长周期元素和短周期元素共同构成 仅由长周期 元素构成
列序 1,2,13,14, 15,16,17 18 3,4,5,6, 7,11,12 8,9, 10
族序数 ⅠA,ⅡA,ⅢA, ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA 0 ⅢB,ⅣB, ⅤB,ⅥB, ⅦB,ⅠB, ⅡB Ⅷ
族序数 与原子 结构的 关系 主族序数=原子最外层电子数 —
2.常见族的元素的特征名称
第ⅠA族 (除氢) 第ⅣA族 第ⅥA族 第ⅦA族 0族
碱金属 元素 碳族 元素 氧族 元素 卤族 元素 稀有气 体元素
3.过渡元素
元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族共10个纵列,包括了全部副族元素,共60多种元素,全部为金属元素,所以又称为过渡金属元素。
4.元素周期表中的元素信息
探究　探究元素周期表的结构
　观察现行长式元素周期表回答下列问题。
问题1:Fe最外层有2个电子,它位于第ⅡA族吗
提示:第ⅡA族的元素最外层一定有2个电子,但最外层有2个电子的元素不一定位于第ⅡA族。Fe属于Ⅷ族元素,也是过渡元素。
问题2:同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差值一定是1吗
提示:不一定。同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数第二、三周期差1,第四、五周期差11,原因是中间隔 10列过渡元素,第六、七周期差25,原因是中间隔 10列过渡元素,且第ⅢB族镧系、锕系均有15种元素。
问题3:观察每一周期的元素种数及相应周期内的 0族元素,原子核外电子排布与其上一周期的0族元素原子对比,你能发现什么规律
提示:每一周期容纳的元素种数为本周期与上一周期0族元素原子序数之差,与“多出”的电子层容纳的电子数相等。
问题4:含有元素种类最多的族是哪一族 含有元素种类最多的周期是哪个周期 形成化合物的种类最多的元素位于哪一族
提示:第ⅢB族共含32种元素,是含有元素种类最多的族;第六、七周期均含32种元素,是含有元素种类最多的周期;碳元素是形成化合物种类最多的元素,第ⅣA族是形成化合物的种类最多的族。
元素周期表结构记忆简图
1.下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族的所有元素都是碱金属元素
[B] 元素周期表共有7个周期、18个族
[C] 原子的最外层电子数为2的元素,一定是第ⅡA族元素
[D] 元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
【答案】 D
【解析】 第ⅠA族元素除氢元素外都是碱金属元素,A错误;元素周期表共有7个周期、16个族,其中第8、9、10列为一个族,B错误;原子的最外层电子数为2的元素,不一定是第ⅡA族元素,如第ⅡB族元素原子的最外层电子数也是2,C错误;从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素均为过渡元素,过渡元素全部是金属元素,D正确。
2.下列有关元素周期表的说法正确的是(　　)
[A] 同周期第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差一定为1
[B] 除短周期外,其他周期均为18种元素
[C] 在元素周期表中,第14列元素所形成的化合物种类最多
[D] 主族元素原子的最外层电子数为奇数,其族序数不一定为奇数
【答案】 C
【解析】 长周期中,第四、五周期有过渡元素,第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差为11,第六、七周期有镧系、锕系,第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差为25,A错误;第六、七周期元素是32种,B错误;元素周期表中,第14列元素包含碳元素,碳元素是形成化合物种类最多的元素,C正确;主族序数=最外层电子数,主族元素原子的最外层电子数为奇数,其族序数一定为奇数,D错误。
3.如图所示,E、F、M、N、Q是元素周期表中的5种主族元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] E、Q原子序数之差可能为2
[B] N、Q原子序数之差可能为18或32
[C] F、M原子序数之差一定是2
[D] F、N原子序数之差大于8
【答案】 A
【解析】 由元素在周期表中的位置可知,E不是第一周期元素,只有当E是H时,E、Q原子序数之差才为2,A错误;E、Q、N可能为第ⅣA、ⅤA或ⅥA族元素,以第ⅥA族元素O、S、Se、Te、Po为例,相邻元素原子序数之差可能为8、18、18和32,B正确;F、M之间仅隔Q元素,即F、M原子序数之差一定为2,C正确;由N、Q原子序数之差可能为8或18或32,且F的原子序数比Q小1,故F、N原子序数之差应大于8,D正确。
学习任务2　掌握元素在周期表中位置的推断方法
1.根据原子结构
原子序数=质子数=核电荷数=原子核外电子数;
周期序数=核外电子层数;主族序数=最外层电子数。
2.根据0族元素原子序数推断
(1)明确0族各元素的原子序数及所处的周期。
元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
周期 序数 1 2 3 4 5 6 7
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,找出与其相近的0族元素,该元素就和原子序数大的0族元素处于同一周期。
(3)求差值定族数。
①若某元素的原子序数比相应0族元素的多1或2,则该元素应位于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0族元素的原子序数少1～5,则应位于同周期的第ⅦA族～第ⅢA族。
③若差值为其他数,则由相应差数找出相应的族。
3.推断的几个突破口
(1)最外层电子数等于或大于3(小于8)的一定是主族元素。
(2)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。
(3)某元素的阴离子最外层电子数与次外层电子数相同,则该元素位于第三周期;若为阳离子,则位于第四周期。
　　从18世纪后半叶开始,新的实验手段和方法的发展大大促进了化学元素的发现,化学家们想方设法获得元素的单质,探索其性质,测得元素的相对原子质量,随之展开对元素的分类研究,并最终编制和完善了元素周期表。
探究　寻找元素在周期表位置推断的方法
问题1:溴元素的原子结构示意图及其在元素周期表中的信息如图所示,推断n的数值及溴元素在周期表中的位置。
提示:n的数值为35-2-8-18=7;溴元素位于第四周期第ⅦA族(周期序数=电子层数,主族序数=最外层电子数)。
问题2:若未来发现120号元素,则该元素应该排在元素周期表中的什么位置 其最外层电子数是多少
提示:第八周期第ⅡA族;最外层电子数为2(第七周期最后一种元素是118号,故120号元素位于第八周期第ⅡA族)。
问题3:最外层电子数是2的元素一定为第ⅡA族的元素吗 最外层电子数是3的元素一定为第ⅢA族的元素吗
提示:不一定,可能是第ⅡA族,也可能是0族(He)或副族元素;一定。
1.根据元素的原子结构示意图,可确定其在周期表中的位置
如,原子核外有3个电子层,最外层有4个电子,则硅元素位于第三周期第ⅣA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
… cZ dM
bY aX …
则它们的原子序数关系为a>b>d>c。
1.有短周期元素X、Y、Z,其中X、Y同周期,Y、Z同主族,且最外层电子数之和为17,核电荷数之和为31,则X、Y、Z为(　　)
[A] C、N、Si [B] N、P、O
[C] N、O、S [D] C、Si、S
【答案】 C
【解析】 Y、Z同主族,即最外层电子数相同,观察四个选项,只有C项中的后两种元素同主族,O、S最外层电子数均为6,核电荷数之和为8+16=24,则X元素最外层电子数为17-6×2=5,核电荷数为31-24=7,故X为N,C正确。
2.0.1 mol某金属单质与足量的盐酸反应,放出 1.12 L H2(标准状况下),并转变为具有Ar的电子层结构的离子,该金属元素在元素周期表中的位置是(　　)
[A] 第三周期第ⅠA族
[B] 第四周期第ⅠA族
[C] 第三周期第ⅡA族
[D] 第四周期第ⅡA族
【答案】 B
【解析】 设金属元素在氯化物中的化合价为x价,结合题中数据,由得失电子守恒可得
0.1 mol×(x-0)=×2×(1-0),解得x=+1,金属原子反应后转变为具有Ar的电子层结构的离子,则其质子数为18+1=19,该金属元素为K,位于元素周期表中第四周期第ⅠA族,故B项符合题意。
3.填写符合条件的短周期元素符号。
(1)族序数等于周期序数的元素有　 。
(2)族序数是周期序数2倍的元素有　　　　。
(3)族序数是周期序数3倍的元素是　　　　。
(4)周期序数是族序数2倍的元素是　　　　。
(5)周期序数是族序数3倍的元素是　　　　。
【答案】 (1)H、Be、Al　(2)C、S　(3)O　(4)Li　(5)Na
元素位置与原子结构推断的思维模型
[footnoteRef:2]　如图为某品牌食盐的外包装,看一看其中提到哪些元素。 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中最常见的食盐为素材,考查对元素周期表的结构,碱金属、卤族元素位置、原子结构及原子结构示意图,物质氧化性、还原性的掌握。
素养立意:通过对元素周期表的结构及碱金属、卤族元素位置的考查,培养科学探究与创新意识及应用模型解决问题的能力。通过从微观角度认识原子的构成,判断18电子粒子,初步形成粒子观,促进宏观辨识与微观探析化学核心素养的发展。
思维建模:
]
品名:精制食用盐
配料表:精制盐、亚铁氰化钾
精制盐(以NaCl计):≥99.1 g/100 g
碘含量:<5 mg/kg
亚铁氰化钾{以[Fe(CN)6]4-计}≤10.0 mg/kg
(1)请在下表中画出元素周期表的轮廓,并标出族序数。
(2)在表中找到该食盐中含有的元素的位置并标出。
(3)某同学在画出食盐中某种元素的一种单核粒子的结构示意图时,忘记在圆圈内标出其质子数,该粒子可能是　　　　(填化学符号)。
(4)在表中用阴影表示出碱金属元素的位置。
(5)将前四周期卤族元素的元素符号填入表中适当的位置。
(6)在表中写出各周期元素的种类数。
(7)在表中写出稀有气体元素的原子序数。
(8)亚铁氰化钾通常作为抗结剂加入食盐中,其用量有严格限定,根据所含元素的化合价,预测这种物质还可能具有的性质:　 。
(9)同主族相邻两种元素的原子序数相差的数值可能有　 。
【答案】 (1)(2)(4)(5)(6)(7)
(3)Cl-或K+　(8)还原性　(9)2、8、18、32
【解析】 由题图知该食盐中含有C、N、Na、Cl、K、Fe、I等元素。在画元素周期表轮廓时要注意短周期元素的边界。卤族元素前四周期包含三种元素,除氯外还有氟和溴。确定元素种类数和稀有气体原子序数时要和原子核外电子排布规则结合,不可机械记忆。亚铁氰化钾中铁元素的化合价为+2价,有还原性。
(时间:30分钟　分值:72分)
(选择题1～15题,每小题3分,共45分)
(一)元素周期表
1.(2025·江苏部分学校测试)下列有关元素周期表的叙述正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族元素称为碱金属元素
[B] 短周期元素只包括主族元素,不包括副族元素
[C] 最外层有2个电子的元素一定是同一族
[D] 电子层数相同的元素一定排在同一周期
【答案】 D
【解析】 除氢元素外的第ⅠA族元素称为碱金属元素,A错误;短周期元素包括15种主族元素和3种0族元素,B错误;最外层有2个电子的元素不一定是同一族,如氦元素和镁元素,C错误;电子层数相同的元素一定排在同一周期,D正确。
2.(2025·吉林长春调研)我国科学家利用月壤制取水的研究取得重大进展,月壤中Ca、Ti、Fe、H、O等元素含量丰富。下列元素不属于主族元素的是(　　)
[A] H [B] Fe [C] O [D] Ca
【答案】 B
【解析】 Fe位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,不是主族元素;而H、O、Ca均为主族元素。
3.下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
[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
【答案】 B
【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;相同短周期中第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数差为1,第四、第五周期中由于中间有副族元素存在,故同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差为11,第六、第七周期,其中由于有镧系、锕系元素的存在,故同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差为25,C错误;前六周期元素种数分别为2、8、8、18、18、32,且第ⅠA、第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,故同主族上下相邻两种元素的原子序数之差可能为32,D错误。
4.(2025·河南南阳月考)如果n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为n+1的元素位于(　　)
①第ⅢA族　②第ⅣA族　③第ⅠA族 ④第ⅢB族
[A] ①④ [B] ①② [C] ①③ [D] ②③
【答案】 A
【解析】 元素周期表中,在第二、三周期中,若n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为n+1 的元素位于第ⅢA族;从第四周期往后,若n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为n+1 的元素位于第ⅢB族。综上分析,A正确。
(二)元素在周期表中位置的推断
5.下列各选项均为元素周期表的一部分(图中数字为原子序数),其中正确的是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 D
【解析】 本题考查元素周期表的结构,要求熟记1～18号元素在元素周期表中的具体位置。解题时,可根据稀有气体2号、10号元素在周期表的最右端,排除A、B、C选项,
D正确。
6.科学家用含20个质子的钙元素的一种原子轰击含95个质子的镅原子,结果成功合成4个第115号元素的原子,中文名为“镆”,读音是“mò”。这4个原子在生成数微秒后衰变成第113号元素,中文名为“”,读音是“nǐ”。下列有关叙述不正确的是(　　)
[A] 115号元素在第七周期
[B] 113号元素在第七周期第ⅤA族
[C] 115号和113号元素都是金属元素
[D] 镅元素和115号元素在同一周期
【答案】 B
【解析】 95号元素镅、115号元素镆和113号元素,原子序数都大于86且小于118,所以都在第七周期,A、D正确;113号元素在第ⅢA族,B错误;113号元素和115号元素都是金属元素,C正确。
7.X、Y、Z均为短周期元素,它们在周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z三种元素的质子数之和为32,则X、Y、Z分别是(　　)
[A] N、O、Si [B] B、C、Mg
[C] C、N、Al [D] O、F、P
【答案】 D
【解析】 由短周期元素X、Y、Z在周期表中的相对位置可知,X、Y位于第二周期,Z位于第三周期,设X的原子序数为a,则Y、Z的原子序数分别为a+1、a+7,由题意得a+(a+1)+
(a+7)=32,解得 a=8,故X、Y、Z分别为O、F、P,D正确。
8.(2025·天津第四十七中学月考)已知X、Y、Z三种主族元素在周期表中的位置如图所示。设X的原子序数为n,则Y与Z的原子序数之和不可能为(　　)
[A] 2n+10 [B] 2n+14
[C] 2n+16 [D] 2n
【答案】 C
【解析】 根据三种元素均为主族元素,结合元素周期表可知,三种元素只能是第ⅢA～第ⅦA族的元素,且三种元素不可能都在短周期。①若分别在第二、三、四周期,则Y、Z的原子序数分别为n-7和n+17,二者原子序数之和为2n+10,A可能;②若分别在第三、四、五周期,则Y、Z的原子序数分别为n-17和n+17,二者原子序数之和为2n,D可能;③若分别在第四、五、六周期,则Y、Z的原子序数分别为n-17和n+31,二者原子序数之和为2n+14,B可能;④若分别在第五、六、七周期,则Y、Z的原子序数分别为n-31和n+31,二者原子序数之和为2n,D可能。故不可能出现2n+16,C符合题意。
综合应用
9.(2025·辽宁七校协作体月考)下列说法错误的是　(　　)
[A] 元素周期表中有7个横行、18个纵列
[B] 稀有气体元素原子的最外层电子数均为8
[C] 当L层上的电子数为奇数时,M层上不可能有电子
[D] 同一周期中,第ⅡA与第ⅢA族元素原子的核电荷数不一定相差1
【答案】 B
【解析】 元素周期表有7个横行、18个纵列,A正确;稀有气体氦原子的最外层只有2个电子,其他稀有气体元素原子的最外层电子数为8,B错误;当L层上的电子数为奇数时,说明L层电子没有排满,M层上不可能有电子,C正确;同一周期中,第ⅡA与第ⅢA族元素原子的核电荷数:第二、三周期相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25,D正确。
10.87号钫元素的某一原子的质量数为223。下列判断不正确的是(　　)
[A] 该原子中子数为136
[B] 该原子核外有87个电子
[C] 该原子的摩尔质量为223
[D] 该元素位于第七周期第ⅠA族
【答案】 C
【解析】 题给原子的中子数为223-87=136,A正确;核外电子数=质子数=87,所以该原子核外有87个电子,B正确;摩尔质量在以g/mol为单位时,在数值上等于粒子的相对原子质量,该原子的摩尔质量为223 g/mol,C错误;该元素的核电荷数为87,位于第七周期第ⅠA族,D正确。
11.短周期元素M、E、Q在周期表的位置如图所示。已知三种元素最外层电子数之和为17,则下列说法错误的是(　　)
[A] M、E两种元素处在周期表的第15列
[B] Q元素所在主族所有元素都是非金属元素
[C] E元素同主族的下一周期元素次外层含有18个电子
[D] Q元素所在主族的第五周期元素的原子序数为54
【答案】 D
【解析】 设M、E最外层电子数为x,Q最外层电子数为x+2,则2x+x+2=17,解得x=5,即M为N,E为P,Q为Cl。N、P位于第ⅤA族,即处在周期表的第15列,A正确;Cl位于第ⅦA族,第ⅦA族元素都是非金属元素,B正确;与P同主族的下一周期的元素为As,砷原子次外层含有 18个电子,C正确;Cl所在主族的第五周期元素为I,其原子序数为53,D错误。
12.下列有关元素周期表的说法错误的是(　　)
[A] 原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期序数
[B] 元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
[C] 除He外的稀有气体元素原子的最外层电子数都是8
[D] 第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着10个纵列
【答案】 A
【解析】 简单的阴离子如F-、Cl-及相应原子F、Cl的核外电子层数等于元素所在的周期序数,但像Na+、Mg2+、Al3+等阳离子的核外电子层数等于元素所在周期的上一周期的周期序数,A项错误;从第ⅢB族到第ⅡB族共10个纵列的元素全部都是金属元素,B项正确;除He的最外层有2个电子外,其他稀有气体元素原子的最外层电子数都是8,C项正确;第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着7个副族和一个第Ⅷ族(3个纵列),共10个纵列,D项正确。
13.X、Y、Z是周期表中相邻的三种短周期元素,X和Y同周期,Y和Z同主族,三种元素原子的核内质子数之和为39。则X、Y、Z是(　　)
[A] C、Na、Si [B] C、Mg、Al
[C] N、O、S [D] P、S、O
【答案】 D
【解析】 若X、Y、Z是C、Na、Si,则C、Na不同周期,且不相邻,Na、Si也不是同一主族元素,A错误;若X、Y、Z是C、Mg、Al,C、Mg不同周期,且不相邻,而Mg、Al是同一周期,相邻但不同主族,B错误;若X、Y、Z是N、O、S,则N、O是同周期相邻元素,O、S是同主族元素,但三种元素的原子的核内质子数之和为31,C错误;若X、Y、Z是P、S、O,则P、S是同周期相邻元素,O、S是同主族元素,且三种元素的原子序数(即质子数)之和是39,D正确。
14.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
【答案】 C
【解析】 根据题给周期表中的部分元素的位置关系可知,d、b、e应分别位于第二、三、四周期;根据相邻元素原子序数的关系,可知原子序数分别为a(Z-1)、c(Z+1)、d(Z-8)、e(Z+18),因此这五种元素原子序数之和为5Z+10。
15.(2025·江苏常州期中)已知X、Y、Z三种元素,X是质子数最少的元素;Y元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4;Z元素原子最外层有 1个电子,其阳离子与Y的阴离子原子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X、Z形成的化合物中X的化合价是+1价
[B] Y的单质存在同素异形体
[C] X2Y常温下为液态
[D] X、Y、Z形成的化合物具有较强腐蚀性
【答案】 A
【解析】 X是质子数最少的元素,则X为H;Y元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4,则Y为O;Z元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Y的阴离子原子核外电子总数相同,则Z为Na。NaH中钠元素的化合价为+1价,氢元素的化合价为-1价,A错误;氧元素形成的O2、O3互为同素异形体,B正确;X2Y为H2O,常温下为液态,C正确;X、Y、Z形成的化合物NaOH为强碱,具有较强腐蚀性,D正确。
16.(12分)结合元素周期表回答下列问题。
(1)如图中的实线是元素周期表的部分边界,请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)(每空1分,共6分)元素周期表中所列元素a～i,属于短周期元素的有　　　　　种,属于主族元素的有　　　　种;g元素位于第　　　　周期　　　　族;i元素位于第　　　　周期第　　　　族。
(3)(每空1分,共4分)f元素位于第　　　 　周期第　 　　　族,原子结构示意图为　　　　　　　　　,请在如图所示的方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。
【答案】
(1)
(2)7　6　三　0　四　ⅡB
(3)三　ⅥA　
【解析】 由各元素在元素周期表中的相对位置可知,a为氢元素、b为碳元素、c为钠元素、d为镁元素、e为铝元素、f为硫元素、g为氩元素、h为钛元素、i为锌元素。
(2)从题给元素周期表中各元素的相对位置可知,属于短周期元素的有a、b、c、d、e、f、g,共7种;属于主族元素的有a、b、c、d、e、f,共6种;g元素位于第三周期0族;i元素位于第四周期第ⅡB族。
(3)f元素为硫元素,元素符号为S,位于元素周期表第三周期第ⅥA族,原子序数是16,相对原子质量近似为32,原子结构示意图为 ,在周期表中的相关信息如图所示。
17.(15分)(2025·北京顺义区月考)Ⅰ.元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有重要的作用。下表列出①～⑨九种短周期元素在周期表中的位置。请用化学用语回答下列问题。
(1)(每空1分)写出下列序号的元素符号:
①　　　　,③　　　　,⑤　　　　, ⑧　　　　。
(2)写出元素④与⑥形成物质的化学式:　　　　;该物质与足量稀盐酸反应的离子方程式是　 。
Ⅱ.X、Y、Z均为短周期元素,它们在周期表中的相对位置如图所示。
已知:X、Y、Z三种元素原子的质子数之和为40。请回答下列问题。
(3)(每空1分)写出X、Y、Z三种元素的元素符号:X　　　　,Y　　　　,Z　　　　。
(4)(1分)写出Y在周期表中的位置:　　　　　　　　　　　　。
(5)(每空1分)Z有两种核素,中子数分别为18和20,核素符号分别为　　　　、　　　　,
二者互为　　　　。
【答案】 (1)H　N　Na　S　(2)MgO　MgO+2H+Mg2++H2O　(3)N　S　Cl
(4)第三周期第ⅥA族　(5Cl Cl　同位素
【解析】 (1)从元素所在周期表中的位置,可确定①②③④⑤⑥⑦⑧⑨分别为H、C、N、O、Na、Mg、Al、S、Cl。
(2)元素④与⑥分别为O和Mg,二者形成物质的化学式为MgO;该物质与足量稀盐酸反应的离子方程式是MgO+2H+Mg2++H2O。
(3)设X的原子序数是a,则与X同一主族的下一周期元素的原子序数是a+8,Y的原子序数是a+9,Z的原子序数是a+10。X、Y、Z三种元素原子的质子数之和为40,则a+a+9+a+10=40,解得a=7。故X是N,Y是S,Z是Cl。
(4)硫元素原子核外有3个电子层,最外层有6个电子,其在周期表中的位置是第三周期第
ⅥA族。
(5)Z有两种核素,中子数分别为18和20,即Cl的核素的质量数分别为35和37,可表示为 Cl和Cl,二者互为同位素。第2课时　元素周期表
[学习目标]　1.通过了解元素周期表的发现史,能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则。2.通过学习元素周期表的编排原则及结构,能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的相互推导。
学习任务1　认识元素周期表
一、元素周期表
1.元素周期表的发展历程
2.元素周期表的编排原则
(1)原子序数:将元素按照核电荷数由小到大排列,然后按照元素在周期表中的顺序给元素编的序号,即原子序数。原子序数与元素的原子结构之间存在如下关系:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(2)横行: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。
(3)纵列: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。
二、元素周期表的结构
1.元素周期表的结构
(1)周期(7个横行→7个周期)。
周期分类 短周期 长周期
周期序数 1 2 3 4 5 6 7
元素种类 2 8 8 18 18 32 32
周期序数 与原子结 构的关系 周期序数=电子层数
(2)族(18个纵列→16个族)。
族 主族(7个) 0族 副族(8个)
构成 周期 由长周期元素和短周期元素共同构成 仅由长周期 元素构成
列序 1,2,13,14, 15,16,17 18 3,4,5,6, 7,11,12 8,9, 10
族序数 ⅠA,ⅡA,ⅢA, ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA 0 ⅢB,ⅣB, ⅤB,ⅥB, ⅦB,ⅠB, ⅡB Ⅷ
族序数 与原子 结构的 关系 主族序数=原子最外层电子数 —
2.常见族的元素的特征名称
第ⅠA族 (除氢) 第ⅣA族 第ⅥA族 第ⅦA族 0族
碱金属 元素 碳族 元素 氧族 元素 卤族 元素 稀有气 体元素
3.过渡元素
元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族共10个纵列,包括了全部副族元素,共60多种元素,全部为金属元素,所以又称为过渡金属元素。
4.元素周期表中的元素信息
探究　探究元素周期表的结构
　观察现行长式元素周期表回答下列问题。
问题1:Fe最外层有2个电子,它位于第ⅡA族吗
问题2:同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差值一定是1吗
问题3:观察每一周期的元素种数及相应周期内的 0族元素,原子核外电子排布与其上一周期的0族元素原子对比,你能发现什么规律
问题4:含有元素种类最多的族是哪一族 含有元素种类最多的周期是哪个周期 形成化合物的种类最多的元素位于哪一族
元素周期表结构记忆简图
1.下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族的所有元素都是碱金属元素
[B] 元素周期表共有7个周期、18个族
[C] 原子的最外层电子数为2的元素,一定是第ⅡA族元素
[D] 元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
2.下列有关元素周期表的说法正确的是(　　)
[A] 同周期第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差一定为1
[B] 除短周期外,其他周期均为18种元素
[C] 在元素周期表中,第14列元素所形成的化合物种类最多
[D] 主族元素原子的最外层电子数为奇数,其族序数不一定为奇数
3.如图所示,E、F、M、N、Q是元素周期表中的5种主族元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] E、Q原子序数之差可能为2
[B] N、Q原子序数之差可能为18或32
[C] F、M原子序数之差一定是2
[D] F、N原子序数之差大于8
学习任务2　掌握元素在周期表中位置的推断方法
1.根据原子结构
原子序数=质子数=核电荷数=原子核外电子数;
周期序数=核外电子层数;主族序数=最外层电子数。
2.根据0族元素原子序数推断
(1)明确0族各元素的原子序数及所处的周期。
元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
周期 序数 1 2 3 4 5 6 7
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,找出与其相近的0族元素,该元素就和原子序数大的0族元素处于同一周期。
(3)求差值定族数。
①若某元素的原子序数比相应0族元素的多1或2,则该元素应位于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0族元素的原子序数少1～5,则应位于同周期的第ⅦA族～第ⅢA族。
③若差值为其他数,则由相应差数找出相应的族。
3.推断的几个突破口
(1)最外层电子数等于或大于3(小于8)的一定是主族元素。
(2)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。
(3)某元素的阴离子最外层电子数与次外层电子数相同,则该元素位于第三周期;若为阳离子,则位于第四周期。
　　从18世纪后半叶开始,新的实验手段和方法的发展大大促进了化学元素的发现,化学家们想方设法获得元素的单质,探索其性质,测得元素的相对原子质量,随之展开对元素的分类研究,并最终编制和完善了元素周期表。
探究　寻找元素在周期表位置推断的方法
问题1:溴元素的原子结构示意图及其在元素周期表中的信息如图所示,推断n的数值及溴元素在周期表中的位置。
问题2:若未来发现120号元素,则该元素应该排在元素周期表中的什么位置 其最外层电子数是多少
问题3:最外层电子数是2的元素一定为第ⅡA族的元素吗 最外层电子数是3的元素一定为第ⅢA族的元素吗
1.根据元素的原子结构示意图,可确定其在周期表中的位置
如,原子核外有3个电子层,最外层有4个电子,则硅元素位于第三周期第ⅣA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
… cZ dM
bY aX …
则它们的原子序数关系为a>b>d>c。
1.有短周期元素X、Y、Z,其中X、Y同周期,Y、Z同主族,且最外层电子数之和为17,核电荷数之和为31,则X、Y、Z为(　　)
[A] C、N、Si [B] N、P、O
[C] N、O、S [D] C、Si、S
2.0.1 mol某金属单质与足量的盐酸反应,放出 1.12 L H2(标准状况下),并转变为具有Ar的电子层结构的离子,该金属元素在元素周期表中的位置是(　　)
[A] 第三周期第ⅠA族
[B] 第四周期第ⅠA族
[C] 第三周期第ⅡA族
[D] 第四周期第ⅡA族
0.1 mol×(x-0)=×2×(1-0),解得x=+1,金属原子反应后转变为具有Ar的电子层结构的离子,则其质子数为18+1=19,该金属元素为K,位于元素周期表中第四周期第ⅠA族,故B项符合题意。
3.填写符合条件的短周期元素符号。
(1)族序数等于周期序数的元素有　 。
(2)族序数是周期序数2倍的元素有　　　　。
(3)族序数是周期序数3倍的元素是　　　　。
(4)周期序数是族序数2倍的元素是　　　　。
(5)周期序数是族序数3倍的元素是　　　　。
元素位置与原子结构推断的思维模型
[footnoteRef:0]　如图为某品牌食盐的外包装,看一看其中提到哪些元素。 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中最常见的食盐为素材,考查对元素周期表的结构,碱金属、卤族元素位置、原子结构及原子结构示意图,物质氧化性、还原性的掌握。
素养立意:通过对元素周期表的结构及碱金属、卤族元素位置的考查,培养科学探究与创新意识及应用模型解决问题的能力。通过从微观角度认识原子的构成,判断18电子粒子,初步形成粒子观,促进宏观辨识与微观探析化学核心素养的发展。
思维建模:
]
品名:精制食用盐
配料表:精制盐、亚铁氰化钾
精制盐(以NaCl计):≥99.1 g/100 g
碘含量:<5 mg/kg
亚铁氰化钾{以[Fe(CN)6]4-计}≤10.0 mg/kg
(1)请在下表中画出元素周期表的轮廓,并标出族序数。
(2)在表中找到该食盐中含有的元素的位置并标出。
(3)某同学在画出食盐中某种元素的一种单核粒子的结构示意图时,忘记在圆圈内标出其质子数,该粒子可能是　　　　(填化学符号)。
(4)在表中用阴影表示出碱金属元素的位置。
(5)将前四周期卤族元素的元素符号填入表中适当的位置。
(6)在表中写出各周期元素的种类数。
(7)在表中写出稀有气体元素的原子序数。
(8)亚铁氰化钾通常作为抗结剂加入食盐中,其用量有严格限定,根据所含元素的化合价,预测这种物质还可能具有的性质:　 。
(9)同主族相邻两种元素的原子序数相差的数值可能有　 。
(3)Cl-或K+　(8)还原性　(9)2、8、18、32
(时间:30分钟　分值:72分)
(选择题1～15题,每小题3分,共45分)
(一)元素周期表
1.(2025·江苏部分学校测试)下列有关元素周期表的叙述正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族元素称为碱金属元素
[B] 短周期元素只包括主族元素,不包括副族元素
[C] 最外层有2个电子的元素一定是同一族
[D] 电子层数相同的元素一定排在同一周期
2.(2025·吉林长春调研)我国科学家利用月壤制取水的研究取得重大进展,月壤中Ca、Ti、Fe、H、O等元素含量丰富。下列元素不属于主族元素的是(　　)
[A] H [B] Fe [C] O [D] Ca
3.下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
[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
4.(2025·河南南阳月考)如果n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为n+1的元素位于(　　)
①第ⅢA族　②第ⅣA族　③第ⅠA族 ④第ⅢB族
[A] ①④ [B] ①② [C] ①③ [D] ②③
(二)元素在周期表中位置的推断
5.下列各选项均为元素周期表的一部分(图中数字为原子序数),其中正确的是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
D正确。
6.科学家用含20个质子的钙元素的一种原子轰击含95个质子的镅原子,结果成功合成4个第115号元素的原子,中文名为“镆”,读音是“mò”。这4个原子在生成数微秒后衰变成第113号元素,中文名为“”,读音是“nǐ”。下列有关叙述不正确的是(　　)
[A] 115号元素在第七周期
[B] 113号元素在第七周期第ⅤA族
[C] 115号和113号元素都是金属元素
[D] 镅元素和115号元素在同一周期
7.X、Y、Z均为短周期元素,它们在周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z三种元素的质子数之和为32,则X、Y、Z分别是(　　)
[A] N、O、Si [B] B、C、Mg
[C] C、N、Al [D] O、F、P
(a+7)=32,解得 a=8,故X、Y、Z分别为O、F、P,D正确。
8.(2025·天津第四十七中学月考)已知X、Y、Z三种主族元素在周期表中的位置如图所示。设X的原子序数为n,则Y与Z的原子序数之和不可能为(　　)
[A] 2n+10 [B] 2n+14
[C] 2n+16 [D] 2n
综合应用
9.(2025·辽宁七校协作体月考)下列说法错误的是　(　　)
[A] 元素周期表中有7个横行、18个纵列
[B] 稀有气体元素原子的最外层电子数均为8
[C] 当L层上的电子数为奇数时,M层上不可能有电子
[D] 同一周期中,第ⅡA与第ⅢA族元素原子的核电荷数不一定相差1
10.87号钫元素的某一原子的质量数为223。下列判断不正确的是(　　)
[A] 该原子中子数为136
[B] 该原子核外有87个电子
[C] 该原子的摩尔质量为223
[D] 该元素位于第七周期第ⅠA族
11.短周期元素M、E、Q在周期表的位置如图所示。已知三种元素最外层电子数之和为17,则下列说法错误的是(　　)
[A] M、E两种元素处在周期表的第15列
[B] Q元素所在主族所有元素都是非金属元素
[C] E元素同主族的下一周期元素次外层含有18个电子
[D] Q元素所在主族的第五周期元素的原子序数为54
12.下列有关元素周期表的说法错误的是(　　)
[A] 原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期序数
[B] 元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
[C] 除He外的稀有气体元素原子的最外层电子数都是8
[D] 第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着10个纵列
13.X、Y、Z是周期表中相邻的三种短周期元素,X和Y同周期,Y和Z同主族,三种元素原子的核内质子数之和为39。则X、Y、Z是(　　)
[A] C、Na、Si [B] C、Mg、Al
[C] N、O、S [D] P、S、O
14.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
15.(2025·江苏常州期中)已知X、Y、Z三种元素,X是质子数最少的元素;Y元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4;Z元素原子最外层有 1个电子,其阳离子与Y的阴离子原子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X、Z形成的化合物中X的化合价是+1价
[B] Y的单质存在同素异形体
[C] X2Y常温下为液态
[D] X、Y、Z形成的化合物具有较强腐蚀性
16.(12分)结合元素周期表回答下列问题。
(1)如图中的实线是元素周期表的部分边界,请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)(每空1分,共6分)元素周期表中所列元素a～i,属于短周期元素的有　　　　　种,属于主族元素的有　　　　种;g元素位于第　　　　周期　　　　族;i元素位于第　　　　周期第　　　　族。
(3)(每空1分,共4分)f元素位于第　　　 　周期第　 　　　族,原子结构示意图为　　　　　　　　　,请在如图所示的方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。
(1)
(2)7　6　三　0　四　ⅡB
(3)三　ⅥA　
(2)从题给元素周期表中各元素的相对位置可知,属于短周期元素的有a、b、c、d、e、f、g,共7种;属于主族元素的有a、b、c、d、e、f,共6种;g元素位于第三周期0族;i元素位于第四周期第ⅡB族。
(3)f元素为硫元素,元素符号为S,位于元素周期表第三周期第ⅥA族,原子序数是16,相对原子质量近似为32,原子结构示意图为 ,在周期表中的相关信息如图所示。
17.(15分)(2025·北京顺义区月考)Ⅰ.元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有重要的作用。下表列出①～⑨九种短周期元素在周期表中的位置。请用化学用语回答下列问题。
(1)(每空1分)写出下列序号的元素符号:
①　　　　,③　　　　,⑤　　　　, ⑧　　　　。
(2)写出元素④与⑥形成物质的化学式:　　　　;该物质与足量稀盐酸反应的离子方程式是　 。
Ⅱ.X、Y、Z均为短周期元素,它们在周期表中的相对位置如图所示。
已知:X、Y、Z三种元素原子的质子数之和为40。请回答下列问题。
(3)(每空1分)写出X、Y、Z三种元素的元素符号:X　　　　,Y　　　　,Z　　　　。
(4)(1分)写出Y在周期表中的位置:　　　　　　　　　　　　。
(5)(每空1分)Z有两种核素,中子数分别为18和20,核素符号分别为　　　　、　　　　,
二者互为　　　　。
(4)第三周期第ⅥA族　(5Cl Cl　同位素
(2)元素④与⑥分别为O和Mg,二者形成物质的化学式为MgO;该物质与足量稀盐酸反应的离子方程式是MgO+2H+Mg2++H2O。
(3)设X的原子序数是a,则与X同一主族的下一周期元素的原子序数是a+8,Y的原子序数是a+9,Z的原子序数是a+10。X、Y、Z三种元素原子的质子数之和为40,则a+a+9+a+10=40,解得a=7。故X是N,Y是S,Z是Cl。
(4)硫元素原子核外有3个电子层,最外层有6个电子,其在周期表中的位置是第三周期第
ⅥA族。
(5)Z有两种核素,中子数分别为18和20,即Cl的核素的质量数分别为35和37,可表示为 Cl和Cl,二者互为同位素。(共87张PPT)
第2课时　元素周期表
1.通过了解元素周期表的发现史,能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则。2.通过学习元素周期表的编排原则及结构,能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的相互推导。
认识元素周期表
学习任务1
一、元素周期表
1.元素周期表的发展历程
门捷列夫
化学性质相似
核电荷数
2.元素周期表的编排原则
(1)原子序数:将元素按照 由小到大排列,然后按照元素
给元素编的序号,即原子序数。原子序数与元素的原子结构之间存在如下关系:原子序数= = = 。
(2)横行:把 相同的元素,按 的顺序从左到右排成横行。
(3)纵列:把不同横行中 相同的元素,按 的顺序由上而下排成纵列。
核电荷数
在周期表中的顺序
核电荷数
质子数
核外电子数
电子层数目
原子序数递增
最外层电子数
电子层数递增
二、元素周期表的结构
1.元素周期表的结构
(1)周期( 个横行→ 个周期)。
7
7
周期分类 短周期 长周期 周期序数 1 2 3 4 5 6 7
元素种类 2
周期序数与原子结构的关系 周期序数= 8
8
18
18
32
32
电子层数
(2)族( 个纵列→ 个族)。
族 主族(7个) 0族 副族(8个) 构成周期 由长周期元素和短周期元素共同构成 仅由长周期元素构成 列序 1,2,13,14,15,16,17 18 3,4,5,6,7,11,12
族序数 0 Ⅷ
族序数与原子 结构的关系 主族序数=原子最外层电子数 — 18
16
ⅠA,ⅡA,ⅢA,
ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA
8,9,10
ⅢB,ⅣB,
ⅤB,ⅥB,
ⅦB,ⅠB,ⅡB
2.常见族的元素的特征名称
第ⅠA族 (除氢) 第 族 第 族 第ⅦA族 0族
元素 碳族 元素 氧族 元素 元素 元素
ⅣA
ⅥA
碱金属
卤族
稀有气体
3.过渡元素
元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族共10个纵列,包括了全部副族元素,共60多种元素,全部为金属元素,所以又称为过渡金属元素。
4.元素周期表中的元素信息
原子序数
相对原子质量
元素符号
元素名称
探究　探究元素周期表的结构
观察现行长式元素周期表回答下列问题。
问题1:Fe最外层有2个电子,它位于第ⅡA族吗
提示:第ⅡA族的元素最外层一定有2个电子,但最外层有2个电子的元素不一定位于第ⅡA族。Fe属于Ⅷ族元素,也是过渡元素。
提示:不一定。同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数第二、三周期差1,第四、五周期差11,原因是中间隔 10列过渡元素,第六、七周期差25,原因是中间隔 10列过渡元素,且第ⅢB族镧系、锕系均有15种元素。
问题2:同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差值一定是1吗
问题3:观察每一周期的元素种数及相应周期内的 0族元素,原子核外电子排布与其上一周期的0族元素原子对比,你能发现什么规律
提示:每一周期容纳的元素种数为本周期与上一周期0族元素原子序数之差,与“多出”的电子层容纳的电子数相等。
问题4:含有元素种类最多的族是哪一族 含有元素种类最多的周期是哪个周期 形成化合物的种类最多的元素位于哪一族
提示:第ⅢB族共含32种元素,是含有元素种类最多的族;第六、七周期均含32种元素,是含有元素种类最多的周期;碳元素是形成化合物种类最多的元素,第ⅣA族是形成化合物的种类最多的族。
归纳拓展
元素周期表结构记忆简图
1.下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族的所有元素都是碱金属元素
[B] 元素周期表共有7个周期、18个族
[C] 原子的最外层电子数为2的元素,一定是第ⅡA族元素
[D] 元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
D
【解析】 第ⅠA族元素除氢元素外都是碱金属元素,A错误;元素周期表共有7个周期、16个族,其中第8、9、10列为一个族,B错误;原子的最外层电子数为2的元素,不一定是第ⅡA族元素,如第ⅡB族元素原子的最外层电子数也是2,C错误;从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素均为过渡元素,过渡元素全部是金属元素,D正确。
2.下列有关元素周期表的说法正确的是(　　)
[A] 同周期第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差一定为1
[B] 除短周期外,其他周期均为18种元素
[C] 在元素周期表中,第14列元素所形成的化合物种类最多
[D] 主族元素原子的最外层电子数为奇数,其族序数不一定为奇数
C
【解析】 长周期中,第四、五周期有过渡元素,第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差为11,第六、七周期有镧系、锕系,第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差为25,A错误;第六、七周期元素是32种,B错误;元素周期表中,第14列元素包含碳元素,碳元素是形成化合物种类最多的元素,C正确;主族序数=最外层电子数,主族元素原子的最外层电子数为奇数,其族序数一定为奇数,D错误。
3.如图所示,E、F、M、N、Q是元素周期表中的5种主族元素。下列说法不正确的是(　　)
[A] E、Q原子序数之差可能为2
[B] N、Q原子序数之差可能为18或32
[C] F、M原子序数之差一定是2
[D] F、N原子序数之差大于8
A
【解析】 由元素在周期表中的位置可知,E不是第一周期元素,只有当E是H时,E、Q原子序数之差才为2,A错误;E、Q、N可能为第ⅣA、ⅤA或ⅥA族元素,以第ⅥA族元素O、S、Se、Te、Po为例,相邻元素原子序数之差可能为8、18、18和32,B正确;F、M之间仅隔Q元素,即F、M原子序数之差一定为2,C正确;由N、Q原子序数之差可能为8或18或32,且F的原子序数比Q小1,故F、N原子序数之差应大于8,D正确。
掌握元素在周期表中位置的推断方法
学习任务2
1.根据原子结构
原子序数= =核电荷数=原子核外电子数;
周期序数=核外 ;主族序数= 电子数。
质子数
电子层数
最外层
2.根据0族元素原子序数推断
(1)明确0族各元素的原子序数及所处的周期。
元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
周期 序数 1 2 3 4 5 6 7
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,找出与其相近的0族元素,该元素就和原子序数大的0族元素处于同一周期。
(3)求差值定族数。
①若某元素的原子序数比相应0族元素的多1或2,则该元素应位于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0族元素的原子序数少1～5,则应位于同周期的第ⅦA族～第ⅢA族。
③若差值为其他数,则由相应差数找出相应的族。
3.推断的几个突破口
(1)最外层电子数等于或大于3(小于8)的一定是主族元素。
(2)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。
(3)某元素的阴离子最外层电子数与次外层电子数相同,则该元素位于第三周期;若为阳离子,则位于第四周期。
从18世纪后半叶开始,新的实验手段和方法的发展大大促进了化学元素的发现,化学家们想方设法获得元素的单质,探索其性质,测得元素的相对原子质量,随之展开对元素的分类研究,并最终编制和完善了元素周期表。
探究　寻找元素在周期表位置推断的方法
问题1:溴元素的原子结构示意图及其在元素周期表中的信息如图所示,推断n的数值及溴元素在周期表中的位置。
提示:n的数值为35-2-8-18=7;溴元素位于第四周期第ⅦA族(周期序数=电子层数,主族序数=最外层电子数)。
问题2:若未来发现120号元素,则该元素应该排在元素周期表中的什么位置 其最外层电子数是多少
提示:第八周期第ⅡA族;最外层电子数为2(第七周期最后一种元素是118号,故120号元素位于第八周期第ⅡA族)。
问题3:最外层电子数是2的元素一定为第ⅡA族的元素吗 最外层电子数是3的元素一定为第ⅢA族的元素吗
提示:不一定,可能是第ⅡA族,也可能是0族(He)或副族元素;一定。
1.根据元素的原子结构示意图,可确定其在周期表中的位置
归纳拓展
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
归纳拓展
… cZ dM
bY aX …
则它们的原子序数关系为a>b>d>c。
1.有短周期元素X、Y、Z,其中X、Y同周期,Y、Z同主族,且最外层电子数之和为17,核电荷数之和为31,则X、Y、Z为(　　)
[A] C、N、Si [B] N、P、O
[C] N、O、S [D] C、Si、S
C
【解析】 Y、Z同主族,即最外层电子数相同,观察四个选项,只有C项中的后两种元素同主族,O、S最外层电子数均为6,核电荷数之和为8+16=24,则X元素最外层电子数为17-6×2=5,核电荷数为31-24=7,故X为N,C正确。
2.0.1 mol某金属单质与足量的盐酸反应,放出 1.12 L H2(标准状况下),并转变为具有Ar的电子层结构的离子,该金属元素在元素周期表中的位置是(　　)
[A] 第三周期第ⅠA族
[B] 第四周期第ⅠA族
[C] 第三周期第ⅡA族
[D] 第四周期第ⅡA族
B
3.填写符合条件的短周期元素符号。
(1)族序数等于周期序数的元素有　 。
(2)族序数是周期序数2倍的元素有　　　　。
(3)族序数是周期序数3倍的元素是　　　　。
(4)周期序数是族序数2倍的元素是　　　　。
(5)周期序数是族序数3倍的元素是　　　　。
H、Be、Al
C、S
O
Li
Na
元素位置与原子结构推断的思维模型
思维建模
知识整合
如图为某品牌食盐的外包装,看一看其中提到哪些元素。
品名:精制食用盐
配料表:精制盐、亚铁氰化钾
精制盐(以NaCl计):≥99.1 g/100 g
碘含量:<5 mg/kg
亚铁氰化钾{以[Fe(CN)6]4-计}≤10.0 mg/kg
(1)请在下表中画出元素周期表的轮廓,并标出族序数。
(2)在表中找到该食盐中含有的元素的位置并标出。
(3)某同学在画出食盐中某种元素的一种单核粒子的结构示意图时,忘记在圆圈内标出其质子数,该粒子可能是　　 　　(填化学符号)。
(4)在表中用阴影表示出碱金属元素的位置。
(5)将前四周期卤族元素的元素符号填入表中适当的位置。
(6)在表中写出各周期元素的种类数。
(7)在表中写出稀有气体元素的原子序数。
(8)亚铁氰化钾通常作为抗结剂加入食盐中,其用量有严格限定,根据所含元素的化合价,预测这种物质还可能具有的性质:　 。
(9)同主族相邻两种元素的原子序数相差的数值可能有　 。
Cl-或K+　
还原性　
2、8、18、32
【答案】 (1)(2)(4)(5)(6)(7)
【解析】 由题图知该食盐中含有C、N、Na、Cl、K、Fe、I等元素。在画元素周期表轮廓时要注意短周期元素的边界。卤族元素前四周期包含三种元素,除氯外还有氟和溴。确定元素种类数和稀有气体原子序数时要和原子核外电子排布规则结合,不可机械记忆。亚铁氰化钾中铁元素的化合价为+2价,有还原性。
命题解密与解题指导
情境解读:本题以生活中最常见的食盐为素材,考查对元素周期表的结构,碱金属、卤族元素位置、原子结构及原子结构示意图,物质氧化性、还原性的掌握。
素养立意:通过对元素周期表的结构及碱金属、卤族元素位置的考查,培养科学探究与创新意识及应用模型解决问题的能力。通过从微观角度认识原子的构成,判断18电子粒子,初步形成粒子观,促进宏观辨识与微观探析化学核心素养的发展。
思维建模:
(时间:30分钟　分值:72分)
(选择题1～15题,每小题3分,共45分)
(一)元素周期表
1.(2025·江苏部分学校测试)下列有关元素周期表的叙述正确的是(　　)
[A] 第ⅠA族元素称为碱金属元素
[B] 短周期元素只包括主族元素,不包括副族元素
[C] 最外层有2个电子的元素一定是同一族
[D] 电子层数相同的元素一定排在同一周期
D
【解析】 除氢元素外的第ⅠA族元素称为碱金属元素,A错误;短周期元素包括15种主族元素和3种0族元素,B错误;最外层有2个电子的元素不一定是同一族,如氦元素和镁元素,C错误;电子层数相同的元素一定排在同一周期,D正确。
2.(2025·吉林长春调研)我国科学家利用月壤制取水的研究取得重大进展,月壤中Ca、Ti、Fe、H、O等元素含量丰富。下列元素不属于主族元素的是(　　)
[A] H [B] Fe [C] O [D] Ca
B
【解析】 Fe位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,不是主族元素;而H、O、Ca均为主族元素。
3.下列关于元素周期表的说法正确的是(　　)
[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
B
【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;相同短周期中第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数差为1,第四、第五周期中由于中间有副族元素存在,故同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差为11,第六、第七周期,其中由于有镧系、锕系元素的存在,故同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数之差为25,C错误;前六周期元素种数分别为2、8、8、18、18、32,且第ⅠA、第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,故同主族上下相邻两种元素的原子序数之差可能为32,D错误。
4.(2025·河南南阳月考)如果n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为n+1的元素位于(　　)
①第ⅢA族　②第ⅣA族　③第ⅠA族 ④第ⅢB族
[A] ①④ [B] ①② [C] ①③ [D] ②③
A
【解析】 元素周期表中,在第二、三周期中,若n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为n+1 的元素位于第ⅢA族;从第四周期往后,若n为第ⅡA族中某元素的原子序数,则原子序数为n+1 的元素位于第ⅢB族。综上分析,
A正确。
(二)元素在周期表中位置的推断
5.下列各选项均为元素周期表的一部分(图中数字为原子序数),其中正确的是(　　)
D
[A] [B] [C] [D]
【解析】 本题考查元素周期表的结构,要求熟记1～18号元素在元素周期表中的具体位置。解题时,可根据稀有气体2号、10号元素在周期表的最右端,排除A、B、C选项,D正确。
B
[A] 115号元素在第七周期
[B] 113号元素在第七周期第ⅤA族
[C] 115号和113号元素都是金属元素
[D] 镅元素和115号元素在同一周期
7.X、Y、Z均为短周期元素,它们在周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z三种元素的质子数之和为32,则X、Y、Z分别是(　　)
[A] N、O、Si [B] B、C、Mg
[C] C、N、Al [D] O、F、P
D
【解析】 由短周期元素X、Y、Z在周期表中的相对位置可知,X、Y位于第二周期,Z位于第三周期,设X的原子序数为a,则Y、Z的原子序数分别为a+1、a+7,由题意得a+(a+1)+(a+7)=32,解得 a=8,故X、Y、Z分别为O、F、P,D正确。
8.(2025·天津第四十七中学月考)已知X、Y、Z三种主族元素在周期表中的位置如图所示。设X的原子序数为n,则Y与Z的原子序数之和不可能为
(　　)
[A] 2n+10 [B] 2n+14
[C] 2n+16 [D] 2n
C
【解析】 根据三种元素均为主族元素,结合元素周期表可知,三种元素只能是第ⅢA～第ⅦA族的元素,且三种元素不可能都在短周期。①若分别在第二、三、四周期,则Y、Z的原子序数分别为n-7和n+17,二者原子序数之和为2n+10,A可能;②若分别在第三、四、五周期,则Y、Z的原子序数分别为n-17和n+17,二者原子序数之和为2n,D可能;③若分别在第四、五、六周期,则Y、Z的原子序数分别为n-17和n+31,二者原子序数之和为2n+14,B可能;④若分别在第五、六、七周期,则Y、Z的原子序数分别为n-31和n+31,二者原子序数之和为2n,D可能。故不可能出现2n+16,C符合题意。
综合应用
9.(2025·辽宁七校协作体月考)下列说法错误的是(　　)
[A] 元素周期表中有7个横行、18个纵列
[B] 稀有气体元素原子的最外层电子数均为8
[C] 当L层上的电子数为奇数时,M层上不可能有电子
[D] 同一周期中,第ⅡA与第ⅢA族元素原子的核电荷数不一定相差1
B
【解析】 元素周期表有7个横行、18个纵列,A正确;稀有气体氦原子的最外层只有2个电子,其他稀有气体元素原子的最外层电子数为8,B错误;当L层上的电子数为奇数时,说明L层电子没有排满,M层上不可能有电子,C正确;同一周期中,第ⅡA与第ⅢA族元素原子的核电荷数:第二、三周期相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25,D正确。
10.87号钫元素的某一原子的质量数为223。下列判断不正确的是(　　)
[A] 该原子中子数为136
[B] 该原子核外有87个电子
[C] 该原子的摩尔质量为223
[D] 该元素位于第七周期第ⅠA族
C
【解析】 题给原子的中子数为223-87=136,A正确;核外电子数=质子数=87,所以该原子核外有87个电子,B正确;摩尔质量在以g/mol为单位时,在数值上等于粒子的相对原子质量,该原子的摩尔质量为223 g/mol,C错误;该元素的核电荷数为87,位于第七周期第ⅠA族,D正确。
11.短周期元素M、E、Q在周期表的位置如图所示。已知三种元素最外层电子数之和为17,则下列说法错误的是(　　)
[A] M、E两种元素处在周期表的第15列
[B] Q元素所在主族所有元素都是非金属元素
[C] E元素同主族的下一周期元素次外层含有18个电子
[D] Q元素所在主族的第五周期元素的原子序数为54
D
【解析】 设M、E最外层电子数为x,Q最外层电子数为x+2,则2x+x+2=17,解得x=5,即M为N,E为P,Q为Cl。N、P位于第ⅤA族,即处在周期表的第15列,A正确;Cl位于第ⅦA族,第ⅦA族元素都是非金属元素,B正确;与P同主族的下一周期的元素为As,砷原子次外层含有 18个电子,C正确;Cl所在主族的第五周期元素为I,其原子序数为53,D错误。
12.下列有关元素周期表的说法错误的是(　　)
[A] 原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期序数
[B] 元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
[C] 除He外的稀有气体元素原子的最外层电子数都是8
[D] 第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着10个纵列
A
【解析】 简单的阴离子如F-、Cl-及相应原子F、Cl的核外电子层数等于元素所在的周期序数,但像Na+、Mg2+、Al3+等阳离子的核外电子层数等于元素所在周期的上一周期的周期序数,A项错误;从第ⅢB族到第ⅡB族共10个纵列的元素全部都是金属元素,B项正确;除He的最外层有2个电子外,其他稀有气体元素原子的最外层电子数都是8,C项正确;第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着7个副族和一个第Ⅷ族(3个纵列),共10个纵列,D项正确。
13.X、Y、Z是周期表中相邻的三种短周期元素,X和Y同周期,Y和Z同主族,三种元素原子的核内质子数之和为39。则X、Y、Z是(　　)
[A] C、Na、Si [B] C、Mg、Al
[C] N、O、S [D] P、S、O
D
【解析】 若X、Y、Z是C、Na、Si,则C、Na不同周期,且不相邻,Na、Si也不是同一主族元素,A错误;若X、Y、Z是C、Mg、Al,C、Mg不同周期,且不相邻,而Mg、Al是同一周期,相邻但不同主族,B错误;若X、Y、Z是N、O、S,则N、O是同周期相邻元素,O、S是同主族元素,但三种元素的原子的核内质子数之和为31,C错误;若X、Y、Z是P、S、O,则P、S是同周期相邻元素,O、S是同主族元素,且三种元素的原子序数(即质子数)之和是39,D正确。
14.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
C
【解析】 根据题给周期表中的部分元素的位置关系可知,d、b、e应分别位于第二、三、四周期;根据相邻元素原子序数的关系,可知原子序数分别为a(Z-1)、c(Z+1)、d(Z-8)、e(Z+18),因此这五种元素原子序数之和为5Z+10。
15.(2025·江苏常州期中)已知X、Y、Z三种元素,X是质子数最少的元素;Y元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4;Z元素原子最外层有 1个电子,其阳离子与Y的阴离子原子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X、Z形成的化合物中X的化合价是+1价
[B] Y的单质存在同素异形体
[C] X2Y常温下为液态
[D] X、Y、Z形成的化合物具有较强腐蚀性
A
【解析】 X是质子数最少的元素,则X为H;Y元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4,则Y为O;Z元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Y的阴离子原子核外电子总数相同,则Z为Na。NaH中钠元素的化合价为+1价,氢元素的化合价为-1价,A错误;氧元素形成的O2、O3互为同素异形体,B正确;X2Y为H2O,常温下为液态,C正确;X、Y、Z形成的化合物NaOH为强碱,具有较强腐蚀性,D正确。
16.(12分)结合元素周期表回答下列问题。
(1)如图中的实线是元素周期表的部分边界,请在图中用实线补全元素周期表的边界。
【答案】
(1)
(2)(每空1分,共6分)元素周期表中所列元素a～i,属于短周期元素的有　　种,属于主族元素的有　　　　种;g元素位于第　　　　周期　　　　族;i元素位于第　　　　周期第　　　　族。
【解析】 由各元素在元素周期表中的相对位置可知,a为氢元素、b为碳元素、c为钠元素、d为镁元素、e为铝元素、f为硫元素、g为氩元素、h为钛元素、i为锌元素。
(2)从题给元素周期表中各元素的相对位置可知,属于短周期元素的有a、b、c、d、e、f、g,共7种;属于主族元素的有a、b、c、d、e、f,共6种;g元素位于第三周期0族;i元素位于第四周期第ⅡB族。
7
6
三
0
四
ⅡB
(3)(每空1分,共4分)f元素位于第　　　 　周期第　 　　　族,原子结构
示意图为　　　　　　　　　,请在如图所示的方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。
三
ⅥA
【答案】
17.(15分)(2025·北京顺义区月考)Ⅰ.元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有重要的作用。下表列出①～⑨九种短周期元素在周期表中的位置。请用化学用语回答下列问题。
(1)(每空1分)写出下列序号的元素符号:
①　　　　,③　　　　,⑤　　　　, ⑧　　　　。
H
N
Na
S
【解析】 (1)从元素所在周期表中的位置,可确定①②③④⑤⑥⑦⑧⑨分别为H、C、N、O、Na、Mg、Al、S、Cl。
(2)写出元素④与⑥形成物质的化学式:　　　　;该物质与足量稀盐酸反应的离子方程式是　 。
MgO
(3)(每空1分)写出X、Y、Z三种元素的元素符号:X　　　　,Y　　　　,
Z　　　　。
N
S
Cl
Ⅱ.X、Y、Z均为短周期元素,它们在周期表中的相对位置如图所示。
已知:X、Y、Z三种元素原子的质子数之和为40。请回答下列问题。
【解析】 (3)设X的原子序数是a,则与X同一主族的下一周期元素的原子序数是a+8,Y的原子序数是a+9,Z的原子序数是a+10。X、Y、Z三种元素原子的质子数之和为40,则a+a+9+a+10=40,解得a=7。故X是N,Y是S,Z是Cl。
(4)(1分)写出Y在周期表中的位置:　　　　　　　　　　　　。
第三周期第ⅥA族　
【解析】 (4)硫元素原子核外有3个电子层,最外层有6个电子,其在周期表中的位置是第三周期第ⅥA族。
(5)(每空1分)Z有两种核素,中子数分别为18和20,核素符号分别为　　　　、
　　　　,二者互为　　　 　。
同位素(共102张PPT)
物质结构　元素周期律
第四章　
课程标准要求 学科核心素养
1.能画出1～20号元素的原子结构示意图。能用原子结构知识解释元素性质及其递变规律,并能结合实验及事实进行说明。 2.能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构特征,分析、预测、比较元素及其化合物的性质。 3.能结合有关资料说明元素周期表对合成新物质、寻找新材料的指导作用。 1.宏观辨识与微观探析:深化对原子结构的认识,建立原子结构与元素性质、元素性质与物质性质之间的关系,从物质的微观结构说明同类物质具有相似性质的原因,解释同类物质的性质变化规律。
4.能列举化学科学发展的重要事件,说明其对推动社会发展的贡献,能说出其中的创新点。 5.具有较强的问题意识,能提出化学探究问题,能做出预测和假设。能依据实验目的和假设,设计解决简单问题的实验方案,能对实验方案进行评价。能观察并如实记录实验现象和数据,进行分析和推理,得出合理的结论。 6.能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径,能对资源的开发利用进行评价。 2.证据推理与模型认知:构建“位—构—性”关系认知模型;发展对元素及其化合物化学性质的认知模型,从“各类物质的一般性质—氧化性和还原性”二维模型发展到“各类物质的一般性质—氧化性和还原性—相似性和递变性”三维模型。
3.科学探究与创新意识:形成实验探究元素性质递变规律、比较物质性质的思路方法,发展物质分离、提纯实验的设计与实施能力,提高基于理论进行预测、提出假设的能力和基于实验事实概括、推理得出结论的能力。
第一节　原子结构与元素周期表
第1课时　原子结构、核素
认识原子结构
学习任务1
一、原子结构
1.原子的构成
质子
正
中子
负
(2)关系:质子数= = (原子呈电中性)。
2.质量数
(1)概念:忽略电子的质量,将原子核内所有 和 的相对质量取近似整数值相加所得的数值。
(2)关系:质量数(A)= (Z)+ (N)。
核外电子数
质子
中子
质子数
中子数
核电荷数
二、原子核外电子排布
1.电子层
(1)概念:在含有多个电子的原子里,电子分别在 的区域内运动。我们把不同的区域简化为 ,也称作电子层。
能量不同
不连续的壳层
各电子 层由内 到外　 电子 层数 1 2 3 4 5 6 7
字母 代号
离核远近 由 到 能量高低 由 到 (2)不同电子层的表示及能量关系。
K
L
M
N
O
P
Q
近
远
低
高
2.核外电子排布规律
(1)符合能量最低原理,电子一般总是先从 排起,当一层 后再填充下一层,即按K→L→M……顺序排列。
(2)K层为最外层时最多容纳的电子数为 ,除K层外,其他各层为最外层时,最多容纳的电子数为 。
(3)K层为次外层时,所排电子数为 ,除K层外,其他各层为次外层时,最多容纳的电子数为 (L层为次外层时为8)。
内层
充满
2
8
2
18
3.人类认识原子结构的历史——原子结构模型的演变
坚实的
不可再分
正
全部质量
玻尔
一定
轨道
电子云
4.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
以钠的原子结构示意图为例:
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,二者不相等。
探究　归纳原子核外电子排布规律
电子层的名字起源于玻尔模型,玻尔经过大量研究,认为电子在核外空间的一定轨道上绕核运动。亨利·莫斯莱和巴克拉首次于X射线吸收研究的实验中发现电子层,并把它们称为K、L、M……电子层(与n=1、2、3……对应)。
问题1:原子核周围是否真实存在电子层
提示:电子层不是真实存在的,是科学家为了表达形象,根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。
提示:2n2个,但最外电子层最多能容纳8个电子,次外层最多能容纳18个电子。原子结构示意图中各电子层上的电子数目必须遵循核外电子的排布规律,该结构示意图中最外层电子数为9,不符合排布规律。
问题3:当M层排布电子时,K、L层是否一定排满电子 当N层排布电子时,M层是否一定排满电子
提示:当M层排布电子时,K、L层均排满电子;当N层排布电子时,M层不一定排满电子,如钾原子的N层排布1个电子,M层只排布8个电子,未排满电子。
问题4:原子形成阳离子或阴离子后,其电子层结构发生了哪些变化
提示:一般情况下,原子形成阳离子后,要减少一个电子层;形成阴离子后,电子层数不变,但最外层电子数增大。
问题5:离子和原子的核外电子排布有什么区别
提示:离子核外电子排布最外层为8电子稳定结构(K层除外)。①阳离子:核外电子数小于核电荷数;②阴离子:核外电子数大于核电荷数。
归纳拓展
原子核外电子排布规律的理解
(1)核外电子排布的规律是相互联系的,不能孤立地理解,如当M层不是最外层时,最多可以排布18个电子,而当它是最外层时,最多可以排布 8个电子。
(2)电子不一定排满M层才排N层,如K和Ca的核外电子排布。
(3)原子核外电子排布,符合能量最低原理。
题点一　原子结构中各粒子关系的判断
1.科学家用核反应得到115号和113号两种元素,其中113号元素原子的质量数是284,该原子的中子数与质子数之差是(　　)
[A] 171 [B] 113 [C] 58 [D] 60
C
【解析】 根据质量数=质子数+中子数,得中子数为284-113=171,原子中的中子数与质子数之差为171-113=58,C正确。
2.(2025·江苏江阴长泾中学期中)有X、Y两种元素,已知元素X的质子数为a,且X3+与Yn-的核外电子排布完全相同,则元素Y的质子数为(　　)
[A] a+n+3 [B] a-n-3
[C] a+n-3 [D] a-n+3
B
【解析】 X元素原子的质子数为a,则其核外电子数为a,X原子失去3个电子形成X3+,则X3+的核外电子数为a-3,Y原子得到n个电子形成Yn-,设Y的核电荷数为x,由于X3+与Yn-的核外电子排布相同,则a-3=x+n,解得x=a-n-3,则元素Y的质子数等于核电荷数,为a-n-3,B正确。
题点二　核外电子排布规律
3.(2024·河北唐山月考)下列关于电子排布的说法正确的是(　　)
[A] 氧离子(O2-)的核电荷数与最外层电子数相等
[B] 在多电子的原子中,能量高的电子通常在离核近的区域内运动
[C] 核外电子总是先排在能量高的电子层上
[D] 某原子M层电子数为L层电子数的4倍
A
【解析】 O2-的核电荷数为8,最外层电子数为8,二者相等,A正确;在多电子的原子中,能量高的电子通常在离核远的区域内运动,B错误;核外电子总是先排在能量低的电子层上,C错误;若某原子有M层,则L层容纳8个电子,M层最多容纳18个电子,若M层作为最外电子层,则最多容纳8个电子,D错误。
4.据报道,科学家们已大量制造出反物质中的反氢原子,认为反物质研究领域的前景“正前所未有的光明”。反原子原子核和核外电子电性与原子的电性刚好相反。假若发现反氯离子,请运用核外电子排布规律大胆设想反氯离子的结构示意图为(　　)
D
[A] [B] [C] [D]
【解析】 反原子原子核和核外电子电性与原子的电性刚好相反,因为是反氯离子,所以原子核应带有 17个负电荷,核外电子应带18个正电荷,反氯离子显正电性,故D正确。
题点三　根据电子排布推断元素
5.X、Y两种原子,X的L电子层比Y的M电子层少2个电子,Y的L电子层电子数恰好为X的L电子层电子数的2倍。X和Y分别是(　　)
[A] 硅原子和钠原子 [B] 硼原子和氦原子
[C] 碳原子和氯原子 [D] 碳原子和硫原子
D
【解析】 X的L层比Y的M层少2个电子,Y的L层电子数恰好为X的L层电子数的2倍,说明X、Y的核外电子层数分别为2、3;又因L层最多排8个电子,Y的L层电子数恰好为X的L层电子数的2倍,说明Y的L层有8个电子,X的L层有4个电子,X是碳原子;X的L层比Y的M层少2个电子,Y为硫原子,故选D。
6.(2024·山西太原月考)回答下列问题。
(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)A元素原子的L层上有6个电子,B元素比A元素原子核外电子层数多1,B元素原子的最外电子层上只有1个电子。A、B两元素的单质在加热条件下形成的化合物是　　　　　　　(填化学式),该化合物与CO2反应的化学方程式是　 　 。
Na2O2
①当x-y=10时,该粒子为　　　　(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
原子
【解析】 (3)①当x-y=10时,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,常见的粒子可能为Ar、　　 　　　　　　(填四种粒子符号)。
【解析】 ②当y=8时,即有18个电子的粒子,可能为Ar、Cl-、S2-、K+、Ca2+。
Cl-、S2-、K+、Ca2+
③写出y=3与y=1的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(1)简单离子中,质子数与核外电子数的关系:
阳离子(Rm+) 质子数> 核外电子数 质子数=
核外电子数+m
阴离子(Rm-) 质子数<核外电子数 质子数=
核外电子数-m
(2)与Ne电子层结构相同(即10电子粒子)的阳离子有Na+、Mg2+、Al3+;阴离子有F-、O2-、N3-等。
题后悟道
辨析元素、核素、同位素
学习任务2
1.元素
(1)概念:具有相同 ( )的一类 的总称。
(2)决定元素种类的是 。
2.核素
(1)概念:具有一定数目 和一定数目 的一种原子。
(2)表示方法——原子符号。
如质子数为6、中子数为6的核素表示为 。
质子数
核电荷数
原子
质子数
质子
中子
(3)决定核素(原子)种类的是 和 。如氢元素的三种核素:
质子数
中子数
氕
1
0
氘
1
1
氚
1
2
3.同位素
(1)概念: 相同而 不同的同一 的不同原子互称为同位素(即同一 的不同 互称为同位素)。“同位”是指核素的 相同,在元素周期表中占有 的位置。
质子数
中子数
元素
元素
核素
质子数
相同
(3)同位素的特征。天然存在的同位素,相互间保持一定的 ,即每种核素在自然界中的含量是一定的。元素的相对原子质量,就是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的 。
比率
平均值
(4)常见同位素的用途(同位素与用途之间连线)。
重水在自然界天然水中的含量约占0.015%(质量分数),重水与普通水化学性质相似,密度、熔点、沸点都略高于普通水,主要用作核反应堆冷却剂和中子慢化剂(用量可达上百吨),还可作稳定同位素示踪物及制氘原料。
探究　辨析核素、同位素及其应用
问题1:重水和重氢“重”在哪里 你还知道同位素有哪些应用吗
提示:“重”在原子结构组成上,重氢原子比普通氢原子多一个中子。如利用14C测定一些文物的年代,利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、进行医学诊断和治疗疾病等。
问题2:普通氢原子和重氢原子在化学性质上是否有差异
提示:同一种元素的各种同位素物理性质略有差异,但核外电子排布相同,其化学性质几乎相同。
问题3:你能找出重氢原子对应的图吗 写出图示氢原子结构微观示意图对应的符号,图中共有几种粒子,哪些粒子互为同位素
问题4:1H2和2H2互为同位素吗 16O2和16O3互为同位素吗 16O2和16O3二者间的转化是化学变化吗
提示:都不互为同位素,1H2和2H2为同一种物质,16O2和16O3互为同素异形体;是化学变化。
1.一个信息丰富的符号解读
归纳拓展
2.元素、核素、同位素、同素异形体的比较
归纳拓展
项目 名称 元素 核素 同位素 同素异
形体
本质 质子数相同的一类 原子的总称 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质
范畴 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类,没有个数 化学反应 中的最小 粒子 化学性质几乎完全相同,物理性质不同 元素相同,性质不同
归纳拓展
归纳拓展
联系
1.(2025·江苏苏州星海实验高级中学期中)硫同位素作示踪剂在化学、地球化学、农业科学和环境科学研究中都有广泛的应用。下列说法正确的是(　　)
D
2.(2024·上海南洋中学期末)已知R2+核外有 a个电子,核内有b个中子。下列能正确表示R的原子符号的是(　　)
C
【解析】 R2+核外有a个电子,因此R原子核外有 (a+2) 个电子,R原子的核外电子数、质子数、核电荷数均为a+2,其质量数为中子数与质子数之和,即a+2+b,C正确。
核素
同位素
同素异形体
30
24
5
同位素的“六同”“三不同”
题后悟道
知识整合
某化合物由W、X、Y、Z四种前18号元素组成,且原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X、Z原子最外层电子数相同;Y元素的阴离子核外电子排布和氖原子的相同,Y原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等。
(1)下图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙的观点的是　 　　　(填字母)。
B
A.①②③ B.③①② C.③②① D.②①③
【解析】 X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,即X为氧元素;X、Z原子最外层电子数相同,则Z为硫元素;Y元素的阴离子核外电子排布和氖原子的相同,且Y的原子序数大于8,则Y为氟元素;Y原子最外层电子数与W原子核外电子总数相等,则W为氮元素。
(1)卢瑟福的观点是有核原子结构模型,道尔顿的观点为实心球模型,汤姆孙的观点为葡萄干面包模型,则依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙的观点的是③①②,B正确。
(2)X的离子结构示意图是　　　　,Y的元素名称是　　　　。
氟
(3)含Z元素的18电子粒子有　　　 　(写两种)。
S2-、H2S、HS-(任写两种)
【解析】 (3)含硫元素的18电子粒子有S2-、H2S、HS-。
(5)下列关于X、Z及其化合物的说法错误的是　　　　(填字母)。
A.X和Z两元素形成的化合物只有一种
B.X和Z都没有简单阳离子
C.氢元素和X、Z形成的酸可能是强酸
D.铜元素和X、Z形成的化合物之一是常见的干燥剂
AD　
【解析】 (5)O、S形成的化合物有SO2、SO3,A错误;O、S均能形成简单阴离子,不能形成阳离子,B正确;H、O、S形成的化合物H2SO4是二元强酸,C正确;Cu、O、S形成的化合物CuSO4不能吸收空气中的水蒸气,
CuSO4能与水形成CuSO4·5H2O,但不是干燥剂,D错误。
(6)已知铜有63Cu与65Cu两种核素,铜元素的近似相对原子质量为63.5,则在铜元素中,核素65Cu的质量百分数约为　　　　(保留三位有效数字)。
25.6%
命题解密与解题指导
情境解读:本题以元素推断为素材,考查原子的核外电子排布及其表示方法、18电子粒子、核素与同位素、同位素百分含量的计算等知识的综合应用。
素养立意:通过对核外电子排布和核素、同位素的考查,培养证据推理与模型认知及应用模型解决问题的能力。通过从微观角度认识原子的构成,判断18电子粒子,初步形成粒子观,促进宏观辨识与微观探析化学核心素养的发展。
思考点拨:结合题干信息→完成元素推断→原子结构模型的认知→同位素与核素→同位素百分含量的计算→原子结构的表示方法→双幻数的理解
(时间:30分钟　分值:76分)
(选择题1～14题,每小题3分,共42分)
(一)原子结构
1.下列关于核外电子层结构的说法错误的是(　　)
[A] N层为最外层时,最多只可容纳8个电子
[B] N层为最外层时,最多只可容纳18个电子
[C] 不管L层是否是最外层,最多可容纳8个电子
[D] K层最多只可容纳2个电子
B
【解析】 除K层外,当其他电子层为最外层时,最多只可容纳8个电子,A正确,B错误;L层是第2电子层,最多容纳 8个电子,当其为最外层时,最多容纳8个电子,因此不管L层是否是最外层,最多可容纳8个电子,C正确;K层是原子核外的第1电子层,最多只可容纳2个电子,D正确。
2.某元素的原子,L层上的电子数是M层上电子数的4倍,该元素是(　　)
[A] K [B] O [C] Mg [D] S
C
【解析】 由题意可知,该元素原子第二电子层排满,L层有8个电子,则M层有2个电子,该元素是12号元素Mg,C正确。
3.(2024·江苏连云港七校期中)有aXn+和bYm-两种元素的简单离子。若它们的电子层结构相同,则下列关系正确的是(　　)
[A] b-a=n+m [B] a-b=n+m
[C] 核电荷数Y=X [D] 核电荷数Y>X
B
【解析】 aXn+和bYm-的电子层结构相同,即二者核外电子数相等,则满足a-n=b+m,A错误、B正确;两种简单离子的电子层结构相同,则核电荷数:X>Y,
C、D错误。
4.X、Y两种原子,X的L电子层比Y的M电子层少3个电子,Y的L电子层的电子数恰为X的L电子层的电子数的2倍。X和Y分别是(　　)
[A] 硅原子和钠原子 [B] 硼原子和氦原子
[C] 碳原子和氯原子 [D] 碳原子和铝原子
C
【解析】 X原子的L电子层比Y原子的M电子层少3个电子,说明Y原子的L电子层的电子已排满,L电子层最多排8个电子,Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L电子层的电子数的 2倍,说明 Y原子的L电子层有8个电子,X原子的 L电子层有4个电子,故X是碳原子;X原子的L电子层比Y原子的M电子层少3个电子,故Y原子的M电子层为7个电子,为氯原子,C正确。
D
(二)核素、同位素
6.下列说法错误的是(　　)
①同位素的化学性质基本相同　②质子数相同的粒子一定是同种元素　③电子数相同的微观粒子不一定是同一种原子　④某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数
[A] ①③ [B] ③④
[C] ①② [D] ②④
D
【解析】 同位素是指质子数相同、中子数不同的原子,其最外层电子数相同,化学性质基本相同,故①正确;元素是指具有相同质子数的一类原子的总称,所以质子数相同的粒子,可能是原子团或分子,不一定是同种元素,故②错误;微观粒子包含离子、原子、原子团、分子等,所以电子数相同的微观粒子不一定是同一种原子,故③正确;元素的相对原子质量是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值,一种元素的原子可能有不同的质量数,故④错误。综上所述,选D。
7.某大学科研团队首次成功合成了两种全新的碳分子材料——芳香性环型碳C10和C14(如图所示)。下列说法不正确的是(　　)
C
[B] C10和C14互为同素异形体
[C] C10和C14的性质完全相同
[D] 由含碳化合物合成芳香性环型碳属于化学变化
8.(2025·江苏西安交大苏州附中月考)下列说法一定不正确的是(　　)
C
B
综合应用
10.核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为2a+1。下列有关元素X的说法不正确的是(　　)
[A] 元素X的原子核内质子数可能为2a2-1
[B] 元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂
[C] 元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2(n表示电子层数)
[D] 由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌、消毒的作用
C
【解析】 核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为a,最外层电子数为2a+1,a=1时,最外层电子数为3,不符合题意;a=2时,最外层电子数为5,质子数为7,符合题意;a=3时,最外层电子数为7,质子数为17,符合题意,则X可能为N或Cl。a=2时,质子数为2×22-1=7,a=3时,质子数为2×32-1=17,A正确;N2和Cl2中N的化合价和Cl的化合价都是0价,均是中间价态,既可升高又可降低,故N2和Cl2既能作氧化剂又能作还原剂,B正确;若X为Cl,则Cl-的最外层电子数为8,不是2×32,C不正确;Cl形成的化合物HClO可用于杀菌、消毒,D正确。
C
12.(2025·山东临沂期中)已知X、Y、Z、W四种元素中,X元素原子核内没有中子;Y元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍;Z元素原子失去1个电子后的电子层结构与氖原子相同,W元素原子得到1个电子后的电子层结构与氩原子相同。下列说法正确的是(　　)
[A] X元素的原子不存在同位素
[B] Y的单质具有强氧化性
[C] Z的单质和W的单质反应产生白色烟雾
[D] W元素在自然界以游离态形式存在
B
【解析】 X元素原子核内没有中子,则X为H;Y元素最外层电子数是次外层电子数的3倍,则Y为O;Z元素原子失去1个电子后的电子层结构与Ne的相同,则Z为Na;W元素原子得到 1个电子后的电子层结构与Ar相同,则W为Cl。氢元素有H、D、T三种核素,A错误;O2和O3都具有较强的氧化性,B正确;Na和Cl2在加热时反应生成NaCl而产生白烟,C错误;氯元素性质活泼,在自然界以化合态形式存在,D错误。
13.科学家合成了一种新型分子“O4”,它由4个氧原子构成。液化后能量、密度都比普通氧分子高得多。下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)
B
14.(2025·云南大理月考)已知X、Y、Z、W、R五种元素,X是核电荷数最小的元素;Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍;Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个;W元素原子的K层和M层电子总数比L层电子数多1个;R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X2Z2常温下为液态
[B] R与Z只能形成一种化合物
[C] Y的一种核素可用于考古测文物的年代
[D] W的一种氧化物可用作自来水消毒剂
B
【解析】 X是核电荷数最小的元素,即氢元素;Y原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,Y是碳元素;Z原子最外层电子数比其次外层电子数多4个,即Z是氧元素;W原子的K层和M层电子总数比L层电子数多1个,W是氯元素;R原子最外层有1个电子,其阳离子与O2-核外电子总数相同,R是钠元素。H2O2常温下为液态,A正确;Na和O能形成Na2O、Na2O2,B不正确;14C 可用于测文物的年代,C正确;ClO2可用作自来水消毒剂,D正确。
15.(16分)X、Y、W、Z是四种元素的原子,质子数都小于20。X原子与Y原子的最外层电子数相同,Y原子与W原子的核外电子层数相同,0.2 mol W 单质与足量稀硫酸反应时放出H2的体积为6.72 L(标准状况),X原子最外层上的电子数比次外层上的电子数多5,W原子与Z原子的质子数之和为32。
(1)X、Y、W、Z的元素符号分别为　　　　　、　　　　　、　　　　　、
　　　　　　。
F
Cl
Al
K
(2)X的离子结构示意图为　　　　　,W的原子结构示意图为　　　 　。
(3)W的硫酸盐的化学式为　　 　　　,W单质与稀硫酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
Al2(SO4)3
【解析】 由X原子最外层上的电子数比次外层上的电子数多5,可推知X元素为F;又由X原子与Y原子的最外层电子数相同,知Y元素为Cl;根据0.2 mol W单质与足量稀硫酸反应放出0.3 mol H2,可判断W单质与酸反应时生成了+3价的化合物,则W元素为Al;再由W原子与Z原子的质子数之和为32,可推知Z元素为K。
①中性原子的中子数:N=　　　　。
②阳离子的中子数:AXn+共有x个电子,则N=　　　 　。
③阴离子的中子数:AXn-共有x个电子,则N=　　　 　。
④中性分子或原子团的中子数:12C16O2中,N=　　　 　。
A-Z
A-n-x　
A+n-x
22
【解析】 (1)②AXn+共有x个电子,即AX的质子数为x+n,则其中子数N=A-n-x。③AXn-共有x个电子,即AX的质子数为x-n,其中子数为A+n-x。④12C有6个中子,16O有8个中子,则12C16O2中的中子数N=6+8×2=22。
5　
【解析】 (2)氯化氢有H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl,相对分子质量依次为36、38、37、39、38、40,其中H37Cl 与T35Cl的相对分子质量相同,所以相对分子质量有5种。
10∶9
8∶9
10∶9
5∶9第3课时　原子结构与元素的性质
[学习目标]　1.通过分析教材表格中的原子结构信息,知道碱金属元素、卤族元素的原子结构及特点,能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律,能描述碱金属、卤素性质的相似性与递变性。2.通过认识典型金属与非金属元素的化学性质的相似性及递变性,能根据原子结构的特点,推测元素的化学性质,掌握结构与性质的内在联系,能设计实验方案探究同主族元素性质的递变性。
学习任务1　探究碱金属元素的性质递变
一、元素化学性质与原子最外层电子数的关系
1.金属性
金属元素的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.非金属性
非金属元素的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。
结论:原子结构特别是最外层电子数决定元素的性质。
二、碱金属元素
1.碱金属元素的原子结构
元素 名称 元素 符号 原子结构 示意图 原子 半径/nm
锂 Li 0.152
钠 Na 0.186
钾 K 0.227
铷 Rb 0.248
铯 Cs 0.265
由表可知:
相同点:碱金属元素的原子最外层电子数为1,易失去电子而具有较强的金属性。
递变性:随核电荷数的增加,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)锂、钠、钾都能与氧气反应。
4Li+O22Li2O、2Na+O2Na2O2、K+O2KO2。
(2)钠、钾与水反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2K+2H2O2KOH+H2↑。
通过大量的实验和研究,人们得出了如下结论:
①碱金属元素的化学性质相似。单质均可与氧气等非金属单质及水发生反应;产物中碱金属元素的化合价均为+1价。
②碱金属元素的化学性质具有递变性。从锂到铯,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,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,原子失去最外层电子的能力逐渐增强,金属性逐渐增强。
3.碱金属单质的物理性质
(1)相似性:银白色金属(Cs略带金色光泽),硬度小,有延展性,密度都比较小,熔点都比较低,有良好的导电性和导热性。
(2)递变性:随着元素原子核电荷数的增加,碱金属单质的熔点和沸点逐渐降低;密度逐渐增大(K例外)。
探究　碱金属元素性质递变规律
问题1:完成碱金属性质的探究实验。
实验 内容 钠、钾与氧气反应 钠、钾与水反应
实验 操作
实 验 现 象 相 同 点 都能在空气中燃烧 金属浮在水面上,金属熔成闪亮的小球,小球四处游动,发出“嘶嘶”的响声,反应后的溶液呈红色
不 同 点 钠产生黄色火焰,钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃),钾燃烧更剧烈 与水反应剧烈程度:K>Na,钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧
实验 结论 金属的活泼性:K>Na
问题2:根据实验讨论钠与钾的性质有什么相似性和差异性。
问题3:Li、Na、K在空气中燃烧分别生成Li2O、Na2O2、KO2(超氧化钾)说明什么问题 如何保存单质钾
问题4:通过以上实验分析比较,你能发现碱金属元素化学性质与它们的原子结构有什么关系吗 由此,你能推断出铷和铯与水反应的难易程度吗 钾比钠活泼,钾能否从NaCl溶液中置换出钠
1.碱金属元素原子结构与性质的关系
2.碱金属元素性质的递变性
具体情况如下:
物质的性质 递变规律(Li→Cs)
单质 与O2 反应 反应越来越剧烈,产物越来越复杂,Li生成Li2O;Na能生成Na2O和Na2O2;K能生成K2O2和KO2等
与水 反应 反应越来越剧烈,Na与水剧烈反应,K能发生轻微爆炸;Rb、Cs则遇水发生爆炸
最高价氧化物对应水化物的碱性 随着核电荷数的增加,碱性逐渐增强
1.下列有关碱金属元素的性质判断正确的是(　　)
[A] Li与H2O反应最剧烈
[B] 碱金属元素的阳离子没有还原性,所以有强氧化性
[C] Rb比Na活泼,故Rb可以从NaCl溶液中置换出Na
[D] 从Li到Cs都易失去最外层1个电子,且失电子能力逐渐增强
2.下列说法正确的是(　　)
[A] 碱性:LiOH>NaOH>KOH>RbOH
[B] 金属性:Rb>K>Na>Li
[C] 碱金属与氧气均能反应,都能生成过氧化物
[D] Rb不易与水反应放出H2
3.(2024·山东滕州期中)据报道,我国科学家通过与多个国家进行科技合作,成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟,使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒,标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表第六周期第ⅠA族,根据铯在元素周期表中的位置,回答下列问题。
(1)铯的原子核外共有　　　　层电子,最外层电子数为　　 　　,铯的原子序数为　　　　。
(2)铯单质与水剧烈反应,放出无色气体,同时使紫色石蕊溶液显　　　　色,因为　　　　　　　　　　　　　　　(写化学方程式)。
(3)预测铯单质的还原性比钠单质的还原性　　　　(填“弱”或“强”)。
(2)蓝　2Cs+2H2O2CsOH+H2↑
(3)强
(2)同主族元素的单质,性质具有相似性,类似于钠与水的反应,单质Cs与水剧烈反应,生成CsOH和H2,化学方程式为2Cs+2H2O2CsOH+H2↑;反应生成碱性物质CsOH,使紫色石蕊溶液显蓝色。
(3)铯的电子层比金属钠的多,原子半径比钠大,最外层一个电子更容易失去,还原性更强。
元素金属性强弱的判断
(1)一般情况下,单质从水(或酸)中越易置换出氢气,对应元素的金属性越强。
(2)元素最高价氧化物对应水化物的碱性越强,元素的金属性越强。
(3)若金属甲能够从金属乙的盐溶液中把乙置换出来,则金属甲的金属性大于金属乙的。
学习任务2　探究卤族元素的性质递变
1.卤素单质的物理性质
卤素 单质 F2 Cl2 Br2 I2
颜色 (常态) 浅黄绿 色(气体) 黄绿色 (气体) 深红棕 色(液体) 紫黑色 (固体)
逐渐加深
密度 逐渐增大
熔、 沸点 逐渐升高
溶解性 在水中溶解度小(F2与H2O反应),在有机溶剂中溶解度大
2.卤族元素的原子结构
元素名称 氟 氯
元素符号 F Cl
原子结构 示意图
原子半径/nm 0.071 0.099
元素名称 溴 碘
元素符号 Br I
原子结构 示意图
原子半径/nm 0.114 0.133
(1)相似性:最外层电子数都是7,易得到电子,具有较强的非金属性。
(2)递变性:F→I,核电荷数依次增大,电子层数依次增多,原子半径逐渐增大。
3.卤素单质的化学性质
(1)与氢气反应。
卤素单质与氢气反应的条件及生成物的稳定性:
单质 反应条件 化学方程式 氢化物稳定性
F2 暗处 H2+F22HF 很稳定
Cl2 光照或点燃 H2+Cl2 2HCl 较稳定
Br2 加热至 一定温度 H2+Br22HBr 不如氯化 氢稳定
I2 不断加热 H2+I22HI 不稳定、 易分解
(2)卤素单质间的置换反应。
实验操作 实验现象 离子 方程式 结论
溶液颜色逐渐变深,比氯水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为橙黄色 2Br-+Cl2 Br2+2Cl- 氧化性: Cl2>Br2 氧化性: Cl2>Br2>I2
溶液颜色逐渐变深,比氯水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为棕黄色 2I-+Cl2I2+2Cl- 氧化性: Cl2>I2
溶液颜色逐渐变深,比溴水颜色深,振荡静置后,溶液由无色变为棕褐色 2I-+Br2I2+2Br- 氧化性: Br2>I2
(3)结论。
①卤素原子都能得到一个电子,具有较强的非金属性,能够与氢气等发生反应。
②递变性。
随着核电荷数的增加:a.卤素单质与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,卤素的非金属性逐渐减弱。b.卤素单质的氧化性逐渐减弱,卤素简单阴离子的还原性逐渐增强。
　　卤族元素指周期表中第ⅦA族元素,包括氟、氯、溴、碘等元素。由于卤素可以和很多金属形成盐类,因此英文卤素(halogen)来源于希腊语halos(盐)和gennan(形成)两个词。在中文里,卤的原意是盐碱地。
探究　卤族元素性质递变规律及应用
问题1:根据卤素的原子结构,试推测氟、氯、溴、碘在化学性质上表现出的相似性、
递变性。
问题2:卤素与水反应的剧烈程度和卤素与氢气反应的剧烈程度有着相似的递变规律,请写出Br2与水反应的化学方程式,并比较Cl2、Br2、I2与水反应由易到难的顺序。氟的非金属性太强,在与水反应时F2只作氧化剂。试写出F2与水反应的化学方程式,并预测能否用F2与NaCl溶液反应置换Cl2。
问题3:一般情况下,元素的金属性、非金属性强弱也可以从它们的最高价氧化物对应的水化物的酸、碱性强弱来判断。试比较Li～Cs、Cl～I最高价氧化物对应的水化物的酸、碱性强弱。
问题4:通过对碱金属元素和卤族元素性质的探究,你认为探究物质性质的实验的基本步骤是什么
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,其次是原子半径。
2.同主族元素性质的递变规律
1.下列关于F、Cl、Br、I的比较正确的是(　　)
[A] 随核电荷数的增加,单质的密度逐渐减小
[B] 随核电荷数的增加,氢化物的稳定性逐渐增强
[C] 随核电荷数的增加,单质的颜色逐渐加深
[D] 单质与水反应均可表示为X2+H2OHX+HXO
2.(2025·陕西榆林月考)某化学小组为验证卤族元素的性质,进行了如下实验,分别取4 mL等浓度的KBr溶液和KI溶液于试管中,再分别滴加少量氯水(或溴水)。下列说法正确的是(　　)
[A] 实验Ⅰ中产生的现象为溶液由无色变为棕黄色
[B] 实验Ⅱ中发生反应的离子方程式为Cl2+I-Cl-+I2
[C] 实验Ⅲ中溴水可用实验Ⅰ中反应后溶液代替
[D] 该实验证明卤素单质的氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
3.(2024·江苏锡山高级中学期末)溴是第四周期第ⅦA族元素,下列关于溴元素性质的推测正确的是(　　)
[A] 原子半径比氯元素小
[B] 常温、常压下,溴单质是固体
[C] 最高价氧化物对应水化物的酸性比氯的强
[D] 最高化合价为+7价
元素非金属性强弱的判断
(1)一般情况下,单质与氢气越易反应,形成的气态氢化物的稳定性越强,对应元素的非金属性越强。
(2)元素的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)若非金属甲能够从非金属乙的盐溶液中把乙置换出来,则非金属甲的非金属性大于非金属乙的。
[footnoteRef:0]　某同学做同主族元素性质的相似性、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(表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。 [0:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以同主族元素性质的相似性和递变性实验为素材,综合考查化学实验方案的设计、原子结构与元素性质的关系等。
素养立意:通过实验探究同主族元素性质的相似性和递变性,培养实验探究能力和严谨求实的科学探究精神,培养科学探究与创新意识、证据推理与模型认知素养。
思考点拨:预测同主族元素性质递变规律→设计实验方案→完成实验探究并得出实验结论→同主族元素性质的相似性和递变性规律。]
实验方案 实验现象
①将新制氯水滴入溴化钠溶液中,振荡,再加入适量CCl4溶液,振荡后静置 A.浮在水面上,熔成小球,快速游动,最后消失
②将一小块金属钠放入冷水中 B.分层,上层无色,下层紫红色
③将溴水滴入NaI溶液中,振荡,再加入适量CCl4溶液,振荡后静置 C.浮在水面上,熔成小球,快速游动,并伴有轻微的爆炸声,很快消失
④将一小块金属钾放入冷水中 D.分层,上层无色,下层橙红色
请回答下列问题。
(1)试根据以上实验说一下本实验的实验目的:　 。
(2)实验用品:
①仪器:　　　　、　　　　、　　　　、试管夹、镊子、小刀、玻璃片砂纸等。
②试剂:金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1 mol/L NaBr溶液、0.1 mol/L NaI溶液、CCl4溶液等。
(3)实验内容(填写与实验方案对应的实验现象的字母和化学方程式):
实验方案 实验现象 化学方程式
① 　　　 　　　　　　　　　　　　
② 　　　 　　　　　　　　　　　　
③ 　　　 　　　　　　　　　　　　
④ 　　　 　　　　　　　　　　　　
(4)根据以上分析得出的实验结论是 　 。
(2)①试管　烧杯　胶头滴管
(3)①D　Cl2+2NaBr2NaCl+Br2　②A　2Na+2H2O2NaOH+H2↑　③B　 Br2+2NaI2NaBr+I2　④C　2K+2H2O2KOH+H2↑
(4)同主族元素性质相似,从上到下元素原子失去电子的能力增强,得到电子的能力减弱
(2)该实验涉及滴加溶液,即需胶头滴管,实验①③在试管中进行,实验②④在烧杯中进行,故所需仪器还缺少试管、烧杯、胶头滴管。
(3)①新制氯水滴入NaBr溶液中发生反应Cl2+2NaBr2NaCl+Br2,加入CCl4溶液,振荡后静置,CCl4萃取Br2,且CCl4密度比水大、不溶于水,其现象为溶液分层,上层无色,下层橙红色,D正确。②Na投入冷水中发生反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑,反应时钠浮在水面上,熔成小球,快速游动,最后消失,A正确。③溴水滴入NaI溶液中发生反应Br2+2NaI2NaBr+I2,反应后加入适量CCl4溶液,振荡后静置,CCl4萃取I2,其现象为溶液分层,上层无色,下层紫红色,B正确。④一小块K投入冷水中发生反应2K+2H2O2KOH+H2↑,钾与水的反应与钠和水的反应相似,且反应更剧烈,伴有轻微的爆炸声,很快消失,C正确。
(4)根据实验①③和实验②④可得出结论:同主族元素性质相似,从上到下元素原子失去电子的能力增强,得到电子的能力减弱。
(时间:30分钟　分值:58分)
(选择题1～12题,每小题3分,共36分)
(一)碱金属元素
1.下列叙述正确的是(　　)
[A] Na在空气中燃烧会生成Na2O2,故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2
[B] 碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
[C] 在熔融状态下,钠可以从MgCl2中置换出镁
[D] Li、Na、K都可以保存在煤油中
2.(2024·浙江丽水期末)下列有关碱金属元素及其化合物的说法不正确的是(　　)
[A] 锂的氧化物暴露在空气中易吸收二氧化碳
[B] 氧化钠和过氧化钠都能与H2O发生化合反应
[C] 碱金属单质的熔点随着核电荷数的增大而降低
[D] 从锂到铯,原子失去最外层电子的能力逐渐增强
3.(2025·海南国兴中学期末)门捷列夫曾预测周期表中铯下方存在元素“类铯”,即87号元素钫(Fr)。下列说法错误的是(　　)
[A] Fr是第七周期第ⅠA族元素,最外层只有 1个电子
[B] Fr的同位素原子都含有87个电子
[C] Fr是目前人类发现的金属性最弱的碱金属元素
[D] Fr2CO3易溶于水,且水溶液呈碱性
(二)卤族元素
4.下列关于卤族元素(X)及其化合物叙述错误的是(　　)
[A] 单质均有颜色,随原子序数递增颜色加深
[B] HX随卤素原子序数递增,稳定性逐渐减弱
[C] 单质均能与水反应生成HX和HXO
[D] 碘蒸气为紫色,碘水为黄褐色,碘的四氯化碳溶液呈紫红色
5.(2025·上海三林中学期中)钛能与卤素单质发生反应,生成用途多样的卤化钛。卤族元素(F、Cl、Br、I)随着原子序数的递增,相关性质逐渐增强的是(　　)
[A] 单质的氧化性
[B] 简单离子的还原性
[C] 简单气态氢化物的热稳定性
[D] 最高价氧化物对应水化物的酸性
6.砹(At)是位于第六周期的卤族元素,根据卤族元素性质的递变性,下列对砹及其化合物的叙述,正确的是(　　)
[A] 与H2化合的能力: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] 砹易溶于水,难溶于四氯化碳
综合应用
7.下列关于碱金属元素和卤族元素的说法错误的是(　　)
[A] 由于钠和钾的原子结构极为相似,所以它们对应的碱都是强碱
[B] 通过钠与钾分别与水反应的剧烈程度可知,碱金属元素原子半径越大,失电子能力
越强
[C] 碱金属元素的单质在氧气中燃烧均生成过氧化物
[D] 通过探究卤素单质与氢气反应条件的难易,可以判断氯的非金属性比溴的强
8.(2025·广东江门月考)如图为卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)的沸点与相对分子质量的关系图。下列说法不正确的是(　　)
[A] 单质①是最活泼的非金属单质
[B] 保存少量的单质③时加少量水进行水封
[C] 单质④的氢化物在卤素氢化物中热稳定性最强
[D] 单质②能使石蕊溶液先变红后褪色
D正确。
9.下列有关碱金属元素和卤素的说法错误的是(　　)
[A] 溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈
[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,氟原子得电子的能力最强
[C] 钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
[D] 随核电荷数的增加,碱金属元素单质和卤素单质的熔、沸点都逐渐降低
10.下列关于铯及其化合物的说法不正确的是(　　)
[A] 氢氧化铯是一种强碱,比KOH的碱性强
[B] 铯与水或酸反应剧烈,都生成氢气
[C] Cs的还原性比Na的强,故Na+的氧化性大于Cs+的
[D] Cs与氧气反应只能生成Cs2O
11.已知常温下KClO3与HCl(浓)反应放出氯气,现按如图所示装置进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球,反应一段时间后,下列对图中指定部位颜色描述正确的是(　　)
选项 ① ② ③ ④
[A] 黄绿色 橙色 蓝色 白色
[B] 无色 橙色 紫色 白色
[C] 黄绿色 橙色 蓝色 无色
[D] 黄绿色 无色 紫色 白色
12.(2024·山西大同期末)下列关于卤族元素(用X表示卤素原子)的叙述正确的是(　　)
①随核电荷数的增加,单质的氧化性增强
②随核电荷数的增加,单质的颜色加深
③随核电荷数的增加,气态氢化物的稳定性增强
④随核电荷数的增加,单质的沸点升高
⑤随核电荷数的增加,X-的半径逐渐增大,还原性逐渐减弱
⑥单质与水反应均可表示为X2+H2OHX+HXO
⑦根据卤族元素性质的递变规律可知,单质砹易溶于CCl4
⑧F、Cl、Br的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8
[A] ②⑤⑥ [B] ②④⑦
[C] ②④⑤ [D] ①③⑧
13.(10分)(2025·北京顺义一中月考)已知铷是第37号元素,相对原子质量为85.5。回答下列问题。
(1)铷(Rb)在元素周期表的第　　　　周期第　　　　族。
(2)下列关于铷的结构和性质判断正确的是　　　　(填序号)。
①与水反应比钠与水反应剧烈　②原子半径比钠的小　③铷的氧化物暴露在空气中易吸收CO2　④它是还原剂　⑤它的阳离子最外层电子数与镁离子最外层电子数相同
(3)氢化铷与水反应可放出氢气,下列叙述正确的是　　　　(填字母,下同)。
A.氢化铷溶于水显酸性
B.氢化铷中的氢离子被还原为氢气
C.氢化铷与水反应时,水是氧化剂
D.氢化铷中氢离子最外层有两个电子
(4)现有铷和另一种碱金属元素形成的合金的质量为6 g,当它与足量水反应时,放出标准状况下的氢气的体积为2.24 L,这种碱金属元素可能是　　　　。
A.Cs B.K C.Na D.Li
(2)同主族从上到下,元素的金属性逐渐增强,即铷与水反应比钠与水反应剧烈,①正确;同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,即铷的原子半径比钠的大,②错误;由Na2O易吸收CO2可类推铷的氧化物暴露在空气中易吸收CO2,③正确;铷的金属性强于钠的,是还原剂,④正确;Rb+最外层电子数为8和Mg2+最外层电子数相同,⑤正确。综上分析,①③④⑤均符合题意。
(3)RbH与水的反应为RbH+H2ORbOH+H2↑,溶液显碱性,A错误;水中H的化合价由+1 价降低为0价,水作氧化剂,而RbH中H的化合价由-1价升为0价,RbH作还原剂而被氧化,B错误,C正确;氢化铷中含H-,其最外层有2个电子,D正确。
(4)设该合金的平均相对原子质量为M,反应生成0.1 mol H2,根据得失电子守恒得×1=0.2 mol,解得M=30,因M(Rb)>30,则另一种碱金属的相对原子质量应小于30,可能为Li或Na,C、D正确。
14.(每空3分,共12分)为证明卤族元素的非金属性强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检查)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹,打开活塞a,滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时,关闭活塞a。
Ⅳ.打开活塞b,将C中溶液滴入试管中并振荡、静置。
(1)验证Cl2的氧化性强于I2的实验现象是 　 。
(2)B中溶液发生反应的离子方程式是 　 。
(3)为验证溴的氧化性强于碘的,过程Ⅳ中试管中的现象是　 。
(4)试管B管口处塞有浸有NaOH溶液的棉花,目的是　 。
(2)Cl2+2Br-2Cl-+Br2　(3)溶液变为褐色
(4)吸收多余氯气,防止污染空气
(2)A中生成的Cl2与B中的NaBr发生置换反应,其离子方程式为Cl2+2Br-2Cl-+Br2。
(3)C中有单质溴生成,要验证溴的氧化性强于碘的,操作为打开活塞b,将C中溶液滴入试管中并振荡、静置,可看到溶液变为褐色。
(4)Cl2为有毒气体,试管B的管口处有浸有NaOH溶液的棉花,能吸收多余的Cl2,防止污染
空气。课程标准要求 学科核心素养
1.能画出1～20号元素的原子结构示意图。能用原子结构知识解释元素性质及其递变规律,并能结合实验及事实进行说明。 2.能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构特征,分析、预测、比较元素及其化合物的性质。 3.能结合有关资料说明元素周期表对合成新物质、寻找新材料的指导作用。 4.能列举化学科学发展的重要事件,说明其对推动社会发展的贡献,能说出其中的创新点。 5.具有较强的问题意识,能提出化学探究问题,能做出预测和假设。能依据实验目的和假设,设计解决简单问题的实验方案,能对实验方案进行评价。能观察并如实记录实验现象和数据,进行分析和推理,得出合理的结论。 6.能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径,能对资源的开发利用进行评价。 1.宏观辨识与微观探析:深化对原子结构的认识,建立原子结构与元素性质、元素性质与物质性质之间的关系,从物质的微观结构说明同类物质具有相似性质的原因,解释同类物质的性质变化规律。 2.证据推理与模型认知:构建“位—构—性”关系认知模型;发展对元素及其化合物化学性质的认知模型,从“各类物质的一般性质—氧化性和还原性”二维模型发展到“各类物质的一般性质—氧化性和还原性—相似性和递变性”三维模型。 3.科学探究与创新意识:形成实验探究元素性质递变规律、比较物质性质的思路方法,发展物质分离、提纯实验的设计与实施能力,提高基于理论进行预测、提出假设的能力和基于实验事实概括、推理得出结论的能力。
第一节　原子结构与元素周期表
第1课时　原子结构、核素
[学习目标]　1.通过从微观角度认识原子的结构,能复述质量数的定义并判断其与质子数、中子数的关系。2.通过学习核外电子分层排布的规律,能画出1～20号元素的原子结构示意图,能根据原子结构特征确定元素。3.通过学习元素、核素、同位素等概念,能辨析并比较它们的不同,能说出 X的含义。
学习任务1　认识原子结构
一、原子结构
1.原子的构成
(1)
(2)关系:质子数=核外电子数=核电荷数(原子呈电中性)。
2.质量数
(1)概念: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。
(2)关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
二、原子核外电子排布
1.电子层
(1)概念:在含有多个电子的原子里,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。
(2)不同电子层的表示及能量关系。
各电子 层由内 到外　 电子 层数 1 2 3 4 5 6 7
字母 代号 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)符合能量最低原理,电子一般总是先从内层排起,当一层充满后再填充下一层,即按K→L→M……顺序排列。
(2)K层为最外层时最多容纳的电子数为2,除K层外,其他各层为最外层时,最多容纳的电子数为 8。
(3)K层为次外层时,所排电子数为2,除K层外,其他各层为次外层时,最多容纳的电子数为18(L层为次外层时为8)。
3.人类认识原子结构的历史——原子结构模型的演变
4.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
以钠的原子结构示意图为例:
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,二者不相等。
探究　归纳原子核外电子排布规律
　　电子层的名字起源于玻尔模型,玻尔经过大量研究,认为电子在核外空间的一定轨道上绕核运动。亨利·莫斯莱和巴克拉首次于X射线吸收研究的实验中发现电子层,并把它们称为K、L、M……电子层(与n=1、2、3……对应)。
问题1:原子核周围是否真实存在电子层
提示:电子层不是真实存在的,是科学家为了表达形象,根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。
问题2:你能归纳出电子层中最多能容纳的电子数与电子层数(n)之间存在的关系吗 电子一般总是先从内层排起,钾的原子结构示意图为什么不能写成
提示:2n2个,但最外电子层最多能容纳8个电子,次外层最多能容纳18个电子。原子结构示意图中各电子层上的电子数目必须遵循核外电子的排布规律,该结构示意图中最外层电子数为9,不符合排布规律。
问题3:当M层排布电子时,K、L层是否一定排满电子 当N层排布电子时,M层是否一定排满电子
提示:当M层排布电子时,K、L层均排满电子;当N层排布电子时,M层不一定排满电子,如钾原子的N层排布1个电子,M层只排布8个电子,未排满电子。
问题4:原子形成阳离子或阴离子后,其电子层结构发生了哪些变化
提示:一般情况下,原子形成阳离子后,要减少一个电子层;形成阴离子后,电子层数不变,但最外层电子数增大。
问题5:离子和原子的核外电子排布有什么区别
提示:离子核外电子排布最外层为8电子稳定结构(K层除外)。①阳离子:核外电子数小于核电荷数;②阴离子:核外电子数大于核电荷数。
原子核外电子排布规律的理解
(1)核外电子排布的规律是相互联系的,不能孤立地理解,如当M层不是最外层时,最多可以排布18个电子,而当它是最外层时,最多可以排布 8个电子。
(2)电子不一定排满M层才排N层,如K和Ca的核外电子排布。
(3)原子核外电子排布,符合能量最低原理。
题点一　原子结构中各粒子关系的判断
1.科学家用核反应得到115号和113号两种元素,其中113号元素原子的质量数是284,该原子的中子数与质子数之差是(　　)
[A] 171 [B] 113 [C] 58 [D] 60
【答案】 C
【解析】 根据质量数=质子数+中子数,得中子数为284-113=171,原子中的中子数与质子数之差为171-113=58,C正确。
2.(2025·江苏江阴长泾中学期中)有X、Y两种元素,已知元素X的质子数为a,且X3+与Yn-的核外电子排布完全相同,则元素Y的质子数为(　　)
[A] a+n+3 [B] a-n-3
[C] a+n-3 [D] a-n+3
【答案】 B
【解析】 X元素原子的质子数为a,则其核外电子数为a,X原子失去3个电子形成X3+,则X3+的核外电子数为a-3,Y原子得到n个电子形成Yn-,设Y的核电荷数为x,由于X3+与Yn-的核外电子排布相同,则a-3=x+n,解得x=a-n-3,则元素Y的质子数等于核电荷数,为a-n-3,B正确。
题点二　核外电子排布规律
3.(2024·河北唐山月考)下列关于电子排布的说法正确的是(　　)
[A] 氧离子(O2-)的核电荷数与最外层电子数相等
[B] 在多电子的原子中,能量高的电子通常在离核近的区域内运动
[C] 核外电子总是先排在能量高的电子层上
[D] 某原子M层电子数为L层电子数的4倍
【答案】 A
【解析】 O2-的核电荷数为8,最外层电子数为8,二者相等,A正确;在多电子的原子中,能量高的电子通常在离核远的区域内运动,B错误;核外电子总是先排在能量低的电子层上,C错误;若某原子有M层,则L层容纳8个电子,M层最多容纳18个电子,若M层作为最外电子层,则最多容纳8个电子,D错误。
4.据报道,科学家们已大量制造出反物质中的反氢原子,认为反物质研究领域的前景“正前所未有的光明”。反原子原子核和核外电子电性与原子的电性刚好相反。假若发现反氯离子,请运用核外电子排布规律大胆设想反氯离子的结构示意图为(　　)
[A] [B] [C] [D]
【答案】 D
【解析】 反原子原子核和核外电子电性与原子的电性刚好相反,因为是反氯离子,所以原子核应带有 17个负电荷,核外电子应带18个正电荷,反氯离子显正电性,故D正确。
题点三　根据电子排布推断元素
5.X、Y两种原子,X的L电子层比Y的M电子层少2个电子,Y的L电子层电子数恰好为X的L电子层电子数的2倍。X和Y分别是(　　)
[A] 硅原子和钠原子 [B] 硼原子和氦原子
[C] 碳原子和氯原子 [D] 碳原子和硫原子
【答案】 D
【解析】 X的L层比Y的M层少2个电子,Y的L层电子数恰好为X的L层电子数的2倍,说明X、Y的核外电子层数分别为2、3;又因L层最多排8个电子,Y的L层电子数恰好为X的L层电子数的2倍,说明Y的L层有8个电子,X的L层有4个电子,X是碳原子;X的L层比Y的M层少2个电子,Y为硫原子,故选D。
6.(2024·山西太原月考)回答下列问题。
(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)A元素原子的L层上有6个电子,B元素比A元素原子核外电子层数多1,B元素原子的最外电子层上只有1个电子。A、B两元素的单质在加热条件下形成的化合物是　　　　　　　(填化学式),该化合物与CO2反应的化学方程式是　 　 。
(3)已知某粒子的结构示意图为 :
①当x-y=10时,该粒子为　　　　(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
②当y=8时,常见的粒子可能为Ar、　　　　　　　　(填四种粒子符号)。
③写出y=3与y=1的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)
(2)Na2O2　2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
(3)①原子　②Cl-、S2-、K+、Ca2+　③Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
【解析】 (1)设该原子的核电荷数为a,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=y;因原子的最外层电子数不超过8,所以,当y=5,x=3时合理,该元素的核电荷数为15,原子结构示意图为。
(2)根据题意可知A为氧元素,B为钠元素,二者加热时形成的化合物为Na2O2,Na2O2与CO2的反应为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。
(3)①当x-y=10时,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,即有18个电子的粒子,可能为Ar、Cl-、S2-、K+、Ca2+。③y=3时为铝原子,最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3,y=1时为钠原子,最高价氧化物对应的水化物为NaOH,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-。
(1)简单离子中,质子数与核外电子数的关系:
阳离子(Rm+) 质子数> 核外电子数 质子数= 核外电子数+m
阴离子(Rm-) 质子数<核外电子数 质子数= 核外电子数-m
(2)与Ne电子层结构相同(即10电子粒子)的阳离子有Na+、Mg2+、Al3+;阴离子有F-、O2-、N3-等。
学习任务2　辨析元素、核素、同位素
1.元素
(1)概念:具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。
(2)决定元素种类的是质子数。
2.核素
(1)概念:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
(2)表示方法——原子符号。
如质子数为6、中子数为6的核素表示为C。
(3)决定核素(原子)种类的是质子数和中子数。如氢元素的三种核素:
原子符号 X) 原子名称 氢元素的原子核
质子数(Z) 中子数(N)
H 氕 1 0
H或D 氘 1 1
H或T 氚 1 2
3.同位素
(1)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(即同一元素的不同核素互称为同位素)。“同位”是指核素的质子数相同,在元素周期表中占有相同的位置。
(2)实例:①氧元素的三种核素OO 和O互为同位素;②碳元素的三种核素CC和C互为同位素;③铀元素的三种核素U、U互为同位素。
(3)同位素的特征。天然存在的同位素,相互间保持一定的比率,即每种核素在自然界中的含量是一定的。元素的相对原子质量,就是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值。
(4)常见同位素的用途(同位素与用途之间连线)。
　　重水在自然界天然水中的含量约占0.015%(质量分数),重水与普通水化学性质相似,密度、熔点、沸点都略高于普通水,主要用作核反应堆冷却剂和中子慢化剂(用量可达上百吨),还可作稳定同位素示踪物及制氘原料。
探究　辨析核素、同位素及其应用
问题1:重水和重氢“重”在哪里 你还知道同位素有哪些应用吗
提示:“重”在原子结构组成上,重氢原子比普通氢原子多一个中子。如利用14C测定一些文物的年代,利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、进行医学诊断和治疗疾病等。
问题2:普通氢原子和重氢原子在化学性质上是否有差异
提示:同一种元素的各种同位素物理性质略有差异,但核外电子排布相同,其化学性质几乎
相同。
问题3:你能找出重氢原子对应的图吗 写出图示氢原子结构微观示意图对应的符号,图中共有几种粒子,哪些粒子互为同位素
提示:图b;H-HHH、H+;5种粒子,其中bcd互为同位素。
问题4:1H2和2H2互为同位素吗 16O2和16O3互为同位素吗 16O2和16O3二者间的转化是化学变化吗
提示:都不互为同位素,1H2和2H2为同一种物质,16O2和16O3互为同素异形体;是化学变化。
1.一个信息丰富的符号解读
(1Xn+质子数为Z,中子数为A-Z,质量数为A,电子数为Z-n。
(2Xn-质子数为Z,中子数为A-Z,质量数为A,电子数为Z+n。
2.元素、核素、同位素、同素异形体的比较
项目 名称
元素 核素 同位素 同素异 形体
本质 质子数相 同的一类 原子的 总称 质子数、中子数都一定的原子 质子数相 同、中子 数不同 的核素 同种元素形成的不同单质
范畴 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类,没有个数 化学反应 中的最小 粒子 化学性质 几乎完全 相同,物 理性质 不同 元素相同,性质不同
决定因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构
举例 H、C、O 三种元素 CC、 C三种 核素 CC、 C互为 同位素 金刚石与 石墨互为 同素异 形体
联系
1.(2025·江苏苏州星海实验高级中学期中)硫同位素作示踪剂在化学、地球化学、农业科学和环境科学研究中都有广泛的应用。下列说法正确的是(　　)
[A] 中子数为20的硫原子S
[B] 32S、34S、36S的性质完全相同
[C] 34S与36S2-的质子数之差为2
[D] 中子数为18的硫离子的结构示意图:
【答案】 D
【解析】 中子数为20的硫原子的质量数为36,可表示为S,A错误;32S、34S、36S的化学性质几乎完全相同,物理性质不同,B错误;34S与36S2-的质子数相同,电子数之差为2,C错误;中子数为18的S2-的核电荷数为16,核外有3个电子层,且最外层电子数为8,硫离子的结构示意图为,D正确。
2.(2024·上海南洋中学期末)已知R2+核外有 a个电子,核内有b个中子。下列能正确表示R的原子符号的是(　　)
[A]R [B] R
[C]R [D] R
【答案】 C
【解析】 R2+核外有a个电子,因此R原子核外有 (a+2) 个电子,R原子的核外电子数、质子数、核电荷数均为a+2,其质量数为中子数与质子数之和,即a+2+b,C正确。
3.现有下列9种粒子HHCCN、Fe2+、Fe3+、O2O3。按要求回答以下问题。
(1HHH分别是氢元素的一种　　　　,它们互称为　　　　。
(2O2和 O3互为　　　　　　。
(3)Fe2+的中子数为　　　　,核外电子数为　　　　。
(4)上述9种粒子中有　　　　种元素。
【答案】 (1)核素　同位素　(2)同素异形体
(3)30　24　(4)5
同位素的“六同”“三不同”
六同
三不同
[footnoteRef:2]　某化合物由W、X、Y、Z四种前18号元素组成,且原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,X、Z原子最外层电子数相同;Y元素的阴离子核外电子排布和氖原子的相同,Y原子的最外层电子数与W原子的核外电子总数相等。 [2:
命题解密与解题指导
情境解读:本题以元素推断为素材,考查原子的核外电子排布及其表示方法、18电子粒子、核素与同位素、同位素百分含量的计算等知识的综合应用。
素养立意:通过对核外电子排布和核素、同位素的考查,培养证据推理与模型认知及应用模型解决问题的能力。通过从微观角度认识原子的构成,判断18电子粒子,初步形成粒子观,促进宏观辨识与微观探析化学核心素养的发展。
思考点拨:结合题干信息→完成元素推断→原子结构模型的认知→同位素与核素→同位素百分含量的计算→原子结构的表示方法→双幻数的理解]
(1)下图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙的观点的是　 　　　(填字母)。
A.①②③ B.③①② C.③②① D.②①③
(2)X的离子结构示意图是　　　　,Y的元素名称是　　　　。
(3)含Z元素的18电子粒子有　　　　(写两种)。
(4)科学家发现:具有2、8、20、28、50、82、114、126等数目的质子或中子的原子核具有特别的稳定性,并将这些数称为“幻数”,而具有双幻数的 Ni、Sn、Pb等尤为稳定,写出W、X、Y、Z中质子数为“幻数”元素的最稳定的核素　　　　。
(5)下列关于X、Z及其化合物的说法错误的是　　　　(填字母)。
A.X和Z两元素形成的化合物只有一种
B.X和Z都没有简单阳离子
C.氢元素和X、Z形成的酸可能是强酸
D.铜元素和X、Z形成的化合物之一是常见的干燥剂
(6)已知铜有63Cu与65Cu两种核素,铜元素的近似相对原子质量为63.5,则在铜元素中,核素65Cu的质量百分数约为　　　　(保留三位有效数字)。
【答案】 (1)B　(2)　氟　(3)S2-、H2S、HS-(任写两种)　(4O　(5)AD　(6)25.6%
【解析】 X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,即X为氧元素;X、Z原子最外层电子数相同,则Z为硫元素;Y元素的阴离子核外电子排布和氖原子的相同,且Y的原子序数大于8,则Y为氟元素;Y原子最外层电子数与W原子核外电子总数相等,则W为氮元素。
(1)卢瑟福的观点是有核原子结构模型,道尔顿的观点为实心球模型,汤姆孙的观点为葡萄干面包模型,则依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙的观点的是③①②,B正确。
(2)X的离子即O2-,其结构示意图是,Y的元素名称是氟。
(3)含硫元素的18电子粒子有S2-、H2S、HS-。
(4)由题意可知O的质子数和中子数均为8,是具有双幻数的稳定的核素,故四种元素中质子数为“幻数”元素的最稳定的核素为O。
(5)O、S形成的化合物有SO2、SO3,A错误;O、S均能形成简单阴离子,不能形成阳离子,B正确;H、O、S形成的化合物H2SO4是二元强酸,C正确;Cu、O、S形成的化合物CuSO4不能吸收空气中的水蒸气,CuSO4能与水形成CuSO4·5H2O,但不是干燥剂,D错误。
(6)设63Cu与65Cu的原子个数百分比依次为x、y,则有63x+65y=63.5(x+y),得x∶y=3∶1,在铜元素中,核素65Cu的质量百分数约为×100%≈25.6%。
(时间:30分钟　分值:76分)
(选择题1～14题,每小题3分,共42分)
(一)原子结构
1.下列关于核外电子层结构的说法错误的是(　　)
[A] N层为最外层时,最多只可容纳8个电子
[B] N层为最外层时,最多只可容纳18个电子
[C] 不管L层是否是最外层,最多可容纳8个电子
[D] K层最多只可容纳2个电子
【答案】 B
【解析】 除K层外,当其他电子层为最外层时,最多只可容纳8个电子,A正确,B错误;L层是第2电子层,最多容纳 8个电子,当其为最外层时,最多容纳8个电子,因此不管L层是否是最外层,最多可容纳8个电子,C正确;K层是原子核外的第1电子层,最多只可容纳2个电子,D正确。
2.某元素的原子,L层上的电子数是M层上电子数的4倍,该元素是(　　)
[A] K [B] O [C] Mg [D] S
【答案】 C
【解析】 由题意可知,该元素原子第二电子层排满,L层有8个电子,则M层有2个电子,该元素是12号元素Mg,C正确。
3.(2024·江苏连云港七校期中)有aXn+和bYm-两种元素的简单离子。若它们的电子层结构相同,则下列关系正确的是(　　)
[A] b-a=n+m [B] a-b=n+m
[C] 核电荷数Y=X [D] 核电荷数Y>X
【答案】 B
【解析】 aXn+和bYm-的电子层结构相同,即二者核外电子数相等,则满足a-n=b+m,A错误、B正确;两种简单离子的电子层结构相同,则核电荷数:X>Y,C、D错误。
4.X、Y两种原子,X的L电子层比Y的M电子层少3个电子,Y的L电子层的电子数恰为X的L电子层的电子数的2倍。X和Y分别是(　　)
[A] 硅原子和钠原子 [B] 硼原子和氦原子
[C] 碳原子和氯原子 [D] 碳原子和铝原子
【答案】 C
【解析】 X原子的L电子层比Y原子的M电子层少3个电子,说明Y原子的L电子层的电子已排满,L电子层最多排8个电子,Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L电子层的电子数的 2倍,说明 Y原子的L电子层有8个电子,X原子的 L电子层有4个电子,故X是碳原子;X原子的L电子层比Y原子的M电子层少3个电子,故Y原子的M电子层为7个电子,为氯原子,C正确。
(二)核素、同位素
5.(2025·北京161中学月考)铈(Ce)属于稀土元素,广泛应用于医药、玻璃、纺织等工业。下列关于Ce和Ce的说法正确的是(　　)
[A] Ce和Ce含有不同的质子数
[B] Ce和Ce都含有58个中子
[C] Ce和Ce含有不同的电子数
[D] Ce和Ce互为同位素
【答案】 D
【解析】 Ce和Ce含有的质子数和电子数相同,均为58,A、C错误;两者含有的中子数不同,分别为80、82,B错误;两者互为同位素,D正确。
6.下列说法错误的是(　　)
①同位素的化学性质基本相同　②质子数相同的粒子一定是同种元素　③电子数相同的微观粒子不一定是同一种原子　④某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数
[A] ①③ [B] ③④
[C] ①② [D] ②④
【答案】 D
【解析】 同位素是指质子数相同、中子数不同的原子,其最外层电子数相同,化学性质基本相同,故①正确;元素是指具有相同质子数的一类原子的总称,所以质子数相同的粒子,可能是原子团或分子,不一定是同种元素,故②错误;微观粒子包含离子、原子、原子团、分子等,所以电子数相同的微观粒子不一定是同一种原子,故③正确;元素的相对原子质量是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值,一种元素的原子可能有不同的质量数,故④错误。综上所述,选D。
7.某大学科研团队首次成功合成了两种全新的碳分子材料——芳香性环型碳C10和C14(如图所示)。下列说法不正确的是(　　)
[A]C与C互为同位素
[B] C10和C14互为同素异形体
[C] C10和C14的性质完全相同
[D] 由含碳化合物合成芳香性环型碳属于化学变化
【答案】 C
【解析】 C与C质子数相同,中子数不同,互为同位素,A正确;C10和C14为碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,B正确;C10和C14的组成和结构不同,性质不完全相同,C不正确;由含碳化合物合成芳香性环型碳,生成了新物质,属于化学变化,D正确。
8.(2025·江苏西安交大苏州附中月考)下列说法一定不正确的是(　　)
[A] 某些花岗石产生氡Rn),从而对人体造成伤害Rn的质量数是222
[B] Se是人体必需的微量元素Se和 Se互为同位素
[C] C-NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析,C的中子数为6
[D] 原子结构示意图 可以表示16O,也可以表示18O
【答案】 C
【解析】 Rn的质量数是222,A正确Se和 Se质子数相同,中子数不同,互为同位素,B正确C的质量数为13,质子数为6,则中子数为7,C不正确;原子结构示意图 可表示质子数为8的氧原子,可表示16O、18O,D正确。
综合应用
9.(2025·四川雅安月考)CaH2是一种储氢材料,与水反应释放氢气CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2↑。设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　　)
[A] 1H、2H、3H都属于氢元素
[B] 标准状况下,体积均为2.24 L的H2O和NH3含有的电子数目都为NA
[C] Ca(OH)2的电离方程式:Ca(OH)2Ca2++2OH-
[D] H-的结构示意图为
【答案】 B
【解析】 1H、2H、3H质子数都是1,属于氢元素,A正确;标准状况下水是非气态,2.24 L H2O的物质的量不是 0.1 mol,含有的电子数目不为NA,B错误;Ca(OH)2为强碱,电离方程式为Ca(OH)2Ca2++2OH-,C正确;H-核外有2个电子,其结构示意图为,D正确。
10.核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为2a+1。下列有关元素X的说法不正确的是(　　)
[A] 元素X的原子核内质子数可能为2a2-1
[B] 元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂
[C] 元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2(n表示电子层数)
[D] 由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌、消毒的作用
【答案】 C
【解析】 核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为a,最外层电子数为2a+1,a=1时,最外层电子数为3,不符合题意;a=2时,最外层电子数为5,质子数为7,符合题意;a=3时,最外层电子数为7,质子数为17,符合题意,则X可能为N或Cl。a=2时,质子数为2×22-1=7,a=3时,质子数为2×32-1=17,A正确;N2和Cl2中N的化合价和Cl的化合价都是0价,均是中间价态,既可升高又可降低,故N2和Cl2既能作氧化剂又能作还原剂,B正确;若X为Cl,则Cl-的最外层电子数为8,不是2×32,C不正确;Cl形成的化合物HClO可用于杀菌、消毒,D正确。
11.(2025·云南昆明期中)我国科研人员利用激光操控方法,从Ca原子束流中直接俘获 Ca,实现了对同位素 Ca的灵敏检测。下列说法正确的是(　　)
[A] Ca的原子核内中子数为41
[B] Ca的核电荷数为21
[C] Ca的核外电子数为20
[D] 一个 Ca的质量为41 g
【答案】 C
【解析】 Ca的原子核内中子数为41-20=21,A错误;Ca的核电荷数等于质子数,即20,B错误;Ca 的质子数为20,则核外电子数也为20,C正确;一个 Ca的质量为 g,D错误。
12.(2025·山东临沂期中)已知X、Y、Z、W四种元素中,X元素原子核内没有中子;Y元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍;Z元素原子失去1个电子后的电子层结构与氖原子相同,W元素原子得到1个电子后的电子层结构与氩原子相同。下列说法正确的是(　　)
[A] X元素的原子不存在同位素
[B] Y的单质具有强氧化性
[C] Z的单质和W的单质反应产生白色烟雾
[D] W元素在自然界以游离态形式存在
【答案】 B
【解析】 X元素原子核内没有中子,则X为H;Y元素最外层电子数是次外层电子数的3倍,则Y为O;Z元素原子失去1个电子后的电子层结构与Ne的相同,则Z为Na;W元素原子得到 1个电子后的电子层结构与Ar相同,则W为Cl。氢元素有H、D、T三种核素,A错误;O2和O3都具有较强的氧化性,B正确;Na和Cl2在加热时反应生成NaCl而产生白烟,C错误;氯元素性质活泼,在自然界以化合态形式存在,D错误。
13.科学家合成了一种新型分子“O4”,它由4个氧原子构成。液化后能量、密度都比普通氧分子高得多。下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)
[A] 摩尔质量是64
[B] 1个O4的质量为 g
[C] O4和O2互为同位素
[D] 等质量的O4含有的质子数是O2的2倍
【答案】 B
【解析】 O4的摩尔质量为64 g/mol,A错误;1个O4的质量为 g,B正确;O4和O2为氧元素的不同单质,互为同素异形体,C错误;等质量的O4和O2含等量的氧原子,所含质子数相等,D错误。
14.(2025·云南大理月考)已知X、Y、Z、W、R五种元素,X是核电荷数最小的元素;Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍;Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个;W元素原子的K层和M层电子总数比L层电子数多1个;R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子核外电子总数相同。下列说法不正确的是(　　)
[A] X2Z2常温下为液态
[B] R与Z只能形成一种化合物
[C] Y的一种核素可用于考古测文物的年代
[D] W的一种氧化物可用作自来水消毒剂
【答案】 B
【解析】 X是核电荷数最小的元素,即氢元素;Y原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,Y是碳元素;Z原子最外层电子数比其次外层电子数多4个,即Z是氧元素;W原子的K层和M层电子总数比L层电子数多1个,W是氯元素;R原子最外层有1个电子,其阳离子与O2-核外电子总数相同,R是钠元素。H2O2常温下为液态,A正确;Na和O能形成Na2O、Na2O2,B不正确;14C 可用于测文物的年代,C正确;ClO2可用作自来水消毒剂,D正确。
15.(16分)X、Y、W、Z是四种元素的原子,质子数都小于20。X原子与Y原子的最外层电子数相同,Y原子与W原子的核外电子层数相同,0.2 mol W 单质与足量稀硫酸反应时放出H2的体积为6.72 L(标准状况),X原子最外层上的电子数比次外层上的电子数多5,W原子与Z原子的质子数之和为32。
(1)X、Y、W、Z的元素符号分别为　　　　　、　　　　　　、　　　　　　、
　　　　　　。
(2)X的离子结构示意图为　　　　　,W的原子结构示意图为　　　　　　　　　　。
(3)W的硫酸盐的化学式为　　 　　　,W单质与稀硫酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)F　Cl　Al　K
(2) 　
(3)Al2(SO4)3　2Al+6H+2Al3++3H2↑
【解析】 由X原子最外层上的电子数比次外层上的电子数多5,可推知X元素为F;又由X原子与Y原子的最外层电子数相同,知Y元素为Cl;根据0.2 mol W单质与足量稀硫酸反应放出0.3 mol H2,可判断W单质与酸反应时生成了+3价的化合物,则W元素为Al;再由W原子与Z原子的质子数之和为32,可推知Z元素为K。
16.(18分)(1)用 表示原子。
①中性原子的中子数:N=　　　　。
②阳离子的中子数:AXn+共有x个电子,则N=　　　　。
③阴离子的中子数:AXn-共有x个电子,则N=　　　　。
④中性分子或原子团的中子数:12C16O2中,N=　　　　。
(2)已知氢有3种常见原子H、H、H(或H、D、T),氯有2种常见原子:35Cl、37Cl,氯气与氢气形成的氯化氢分子的相对分子质量有　　　　种。
(3)质量相同的O和O所含质子数之比为　　　　,中子数之比为　　　　,两物质分解产生的氢气在同温、同压下体积之比为　　　　,质量之比为　　　　。
【答案】 (1)①A-Z　②A-n-x　③A+n-x　④22
(2)5　(3)10∶9　8∶9　10∶9　5∶9
【解析】 (1)②AXn+共有x个电子,即AX的质子数为x+n,则其中子数N=A-n-x。③AXn-共有x个电子,即AX的质子数为x-n,其中子数为A+n-x。④12C有6个中子,16O有8个中子,则12C16O2中的中子数N=6+8×2=22。
(2)氯化氢有H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl,相对分子质量依次为36、38、37、39、38、40,其中H37Cl 与T35Cl的相对分子质量相同,所以相对分子质量有5种。
(3)设质量都为1 g,O与O的质子数之比为(×10)∶(×10)=10∶9,中子数之比为(×8)∶(×10)=8∶9,电解产生的氢气在同温、同压下的体积之比,即物质的量之比为∶=10∶9,质量之比为(×2)∶(×4)=5∶9。

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