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第四章　物质结构元素周期律
第一节　原子结构与元素周期表
第2课时　元素周期表　核素
课程标准 核心素养目标
1.知道元素周期表的结构。
2．知道元素、核素的含义。 1.证据推理与模型认知：通过了解元素周期表的结构，认识原子结构与元素在周期表中位置间的关系。
2．宏观辨识与微观探析：知道质量数和AZX的含义，知道元素、核素、同位素的含义。
一、元素周期表
1．发展历程
门捷列夫
相对原子质量
化学性质
相对原子质量
核电荷数
2．编排原则
(1)原子序数
按照元素在周期表中的 给元素编号，得到原子序数。原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系：原子序数＝核电荷数＝
＝ 。
(2)编排原则
顺序
质子数
核外电子数
电子层数目
原子序数
最外层电子数
电子层数
3．具体结构
(1)周期
①周期的数目：现行的元素周期表有 个横行，每一个横行叫做一个周期，共 个周期，其中前三周期称为 ，其他周期称为 。
②周期分类及所含元素的种类
7
7
短周期
长周期
周期
类别 周期
序数 起止
元素 起止原
子序数 包括元
素种数 核外电
子层数 位置与结
构的关系
短周期 1 H～He 1～2 2 1 周期序数＝
2 Li～Ne 3～10 . 2
3 Na～Ar . 8 3
长周期 4 K～Kr 19～36 . 4
5 Rb～Xe . 18 5
6 Cs～Rn 55～86 . 6
7 Fr～Og . 32 7
11～18
37～54
87～118
8
18
32
电子层数
(2)族
①族的数目：元素周期表共有 个纵列，除8、9、10三个纵列共同组成第 族外，其余每个纵列叫做一个族，共有 个族。
②族的分类
18
Ⅷ
16
A
短周期
长周期
长周期
8
7
③元素周期表中纵列与族序数的对应关系
列数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
类别 主族 副族 主族 0族
名称 ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
③元素周期表中纵列与族序数的对应关系
④元素周期表中有些族的元素有特别的名称，如第ⅠA族(除了氢)叫做 元素，第ⅦA族叫做 元素等。
碱金属
卤族
二、核素
1．元素
质子数
质子数
2．核素
(1)含义
把具有一定数目 和一定数目 的一种原子叫做核素。例如，
是氢元素的三种不同核素。
(2)表示方法
核素可以表示为AZX，代表质量数为 ，质子数为 的X原子。
(3)氢元素的三种核素
质子
中子
A
Z
(3)氢元素的三种核素
0
1
2
3.同位素
(1)含义
相同而 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 互称为同位素)，如 互为同位素。
质子数
中子数
核素
(2)特点
位置 因质子数相同，故元素符号相同，在元素周期表中占有相同的 (即同位)
结构 质子数相同， 不同，质量数也不同
位置
中子数
性质 互为同位素的原子核外电子层结构相同，因此化学性质几乎完全相同，因质量数不同，物理性质略有差异
存在 天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。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
14C
◆拓展延伸
国际化学元素周期表年
(1)化学元素周期表是科学界最重要的成就之一。作为一种独特的工具，它使科学家能够预测地球上和宇宙中物质的外观和性质。
(2)1869年被认为是门捷列夫绘制第一张元素周期表的一年，2019年则是元素周期表诞生150周年。联合国大会宣布2019年是“国际化学元素周期表年(IYPT 2019)”
◆巧记要点
元素周期表记忆口诀
横行叫周期，现有一至七；
三四分长短，四长副族现；
竖列称作族，总共十六族；
Ⅷ族最特殊，三列是一族；
二三分主副，先主后副族；
镧锕各十五，均属ⅢB族。
◆概念解读
关于族的解读
(1)族包括三种类型：主族、副族和0族，主族元素的族序号后标A，副族元素的族序号后标B(第Ⅷ族除外)。
(2)元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族，共有10个纵列，全部是金属元素，统称为过渡元素。
(3)第Ⅷ族属于副族，但表示时仍表示为第Ⅷ族，不标出B。
(4)第ⅢB族(第3个纵列)是所含元素种类最多的族，包括镧系元素、锕系元素，共有32种元素。
◆易错警示
族与原子结构的关系
(1)原子最外层电子数相同的元素不一定在同一族，如He、Mg最外层电子数均为2，前者位于0族，后者位于第 ⅡA族。
(2)同族元素原子的最外层电子数不一定相同，如0族和某些副族，但同主族元素原子最外层电子数一定相同。
(3)第ⅠA族并非都是碱金属元素，氢元素除外。
◆名师点拨
关于核素的理解
(1)核素属于微观概念，核素界定的是一种原子，它由质子数和中子数共同确定。
(2)同一元素的不同核素，中子数不同、质量数不同，但质子数一定相同。
(3)除少数元素只有一种核素外，大多数元素都包含多种核素，故核素种类远大于元素种类。
(4)同一元素的不同核素之间的转化不是化学变化。
◆名师点拨
同位素的“六同”和“三不同”
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)元素周期表包括7个周期和16个族(　 　)
(2)同族元素原子的最外层电子数一定等于族序数(　　　)
(3)所有的原子都是由质子、中子和电子构成(　　　)
(4) 的质量数相等，故互为同位素(　　　)
　√　
　×
　×
　×
探究一 元素周期表的结构及应用
元素周期表“大厦”共有七个楼层，118个房间，现已被118名“宾客”对号入住，具有相同电子层数的元素被分在同一个楼层(同周期)，具有相同最外层电子数的元素被分在同一个单元(同族)，如下图所示。
[问题设计]
(1)元素周期表中有几个横行？构成几个周期？周期分为几类？
提示：7；7；两类(短周期和长周期)。
(2)元素周期表中有18个纵列构成几个族？族分为哪些类别？
提示：16；族分为三类，包括主族、副族和0族。
(3)每周期各有多少种元素？你发现各周期的元素种类有什么规律？
提示：第一周期有2种，第二、三周期都有8种，第四、五周期都有18种，第六、七周期都有32种；规律由第一层开始，每两层的元素的种类为2×n2(n＝1、2、3、4)。
1．元素周期表的结构
2．元素周期表中原子序数的“两个关系”
3．推测元素在周期表中的具体位置
(1)利用元素的位置与原子结构的关系推断
该方法常用于确定前20号元素，推断依据：
①周期序数＝电子层数；
②主族序数＝最外层电子数；
③原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
(2)利用“0族定位法”推断元素在周期表中位置
①0族元素的原子序数和所在周期序数
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
周期 一 二 三 四 五 六 七
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
②若该元素比相近的稀有气体元素的原子序数多1或2，则其位于稀有气体元素下一周期的第ⅠA或第ⅡA族，如37号元素比36号(Kr)的原子序数多1，则该元素位于第五周期第ⅠA族。
③若该元素比相近的稀有气体元素的原子序数小1～5时，则其在同周期的第ⅢA～ⅦA族，如84号元素比86号(Rn)的原子序数小2，则该元素位于第六周期第ⅥA族。
(3)利用“阴上阳下”规律推断元素在周期表中相对位置
…… cZ dR
bY aX ……
则四种元素的原子序数：a＞b＞d＞c。
具有相同电子层结构的离子，如aX(n+1)＋、bYn＋、cZ(n+1)－、dRn－的电子层结构相同，则四种元素在周期表中相对位置关系如下，
[例1] X、Y、Z都是短周期元素，它们在周期表中的位置如下图所示。
X Y
Z
已知：X、Y两元素原子序数之和等
于Z元素的原子序数，下列说法正确
的是(　　)
A．元素X的原子序数为7
B．元素Y位于第ⅥA族
C．元素Z位于第四周期
D．元素Z原子的最外层有5个电子
A
解析：
由三种元素的相对位置可知，X、Y位于第二周期，Z位于第三周期，设X的原子序数为x，则Y、Z的原子序数分别为x＋2、x＋9，又知“X、Y两元素原子序数之和等于Z元素的原子序数”，则有x＋x＋2＝x＋9，解得x＝7，从而推知X、Y、Z分别代表N、F、S。X是N，其原子序数为7，A正确；Y是F，位于第ⅦA族，B错误；Z是S，位于第三周期第ⅥA族，C错误；Z是S，S最外层有6个电子，D错误。
1．a、b、c均为短周期元素，它们在周期表中的位置如下图所示。已知b、c两元素在周期表中族序数之和是a元素族序数的2倍；b、c元素的原子序数之和是a元素原子序数的4倍，则a、b、c所代表的一组元素是(　　)

A．Be、Na、Al B．O、P、Cl
C．C、Al、P D．B、Mg、Si
B
根据图可知，设a元素的原子序数为x，则b的原子序数为x＋8－1，c的原子序数为x＋8＋1，因为b、c的原子序数之和是a元素原子序数的4倍，则有x＋8－1＋x＋8＋1＝4x，解得x＝8，所以a为O，b、c两元素在周期表中族序数之和是a元素族序数的2倍，则b为P, c为Cl，B正确。
解析：
探究二 核素和同位素及其判断
钷元素(Pm)是稀土元素家族成员之一，被誉为“人工夜明珠”，它的特殊性质使它在人类生活中大放光彩，主要用作密度计、测厚仪的放射线源，还可用于制造空间应用的核能电池、荧光材料等。
提示：61　86
提示：相等；不同；互为同位素。
1．元素、核素、同位素和同素异形体的比较
类别 元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数(核电荷数)相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子 同一种元素形成的性质不同的单质
范畴 原子或离子 原子 原子 单质
特性 只讲种类，不讲个数 化学反应中的最小粒子 化学性质几乎完全相同，因质量数不同，物理性质不同 组成元素相同，性质不同
决定
因素 质子数(核电荷数) 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、分子结构
2.元素、核素、同位素和同素异形体的联系
A
解析：
A
解析：
1．某元素原子的原子核外有2个电子层，最外层有5个电子，则该元素位于(　　)
A．第三周期第ⅣA族
B．第二周期第ⅥA族
C．第二周期第ⅤA族
D．第四周期第ⅣA族
C
原子核外有2个电子层，最外层有5个电子的元素为氮元素，氮元素位于元素周期表第二周期第ⅤA族，C正确。
解析：
2．下列元素不属于第三周期主族元素的是(　　)
A．Al B．P C．Cl D．Ar
Ar为第三周期0族元素，Al、P、Cl是第三周期主族元素，D正确。
D
解析：
3．下列说法正确的是(　　)
A．C60和石墨互为同素异形体
B．H、D、T是同一种核素
C．14C与14N所含中子数相同
D．1H、2H2、3H＋互为同位素
A
解析：
C60和石墨是由同种元素组成的不同的单质，互为同素异形体，A正确；H、D、T的质子数相同，中子数不同，是三种不同的核素，B错误；14C的中子数是8，14N的中子数是7，C错误；质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素，D错误。
4．13C和14C呼气试验都是检测幽门螺杆菌常用且较为敏感的测试方法。下面有关13C和14C的叙述不正确的是(　　)
A．13C与C60互为同位素
B．14C与14N具有相同的质量数
C．12C与14C质子数相同
D．13C与14C形成的单质化学性质基本相同
A
C60是单质，不是原子，因此13C与C60不互为同位素，A错误；14C与14N具有相同的质量数，其质量数都为14，B正确；12C与14C质子数相同，均为6，C正确；原子最外层电子数决定单质的化学性质，因此13C与14C形成的单质化学性质基本相同，D正确。
解析：
5．下表是元素周期表的一部分，根据表中给出的10种元素(其中X、Y分别表示某种化学元素)，按要求作答。
周期 族
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
2 N O F X
3 Na Y Al Si S Cl
(1)X、Y两种元素符号分别是________和________。
(2)Mg的原子序数为________。
(3)氧元素位于第二周期第________族。
(4)表中某原子最外层电子数为4，其元素符号是________。
(5)NH3中氮元素的化合价为________，其水溶液呈______(填“酸性”或“碱性”)。
(6)Cl2与水反应的生成物中具有漂白作用的是________(填“HCl”或“HClO”)，写出该反应的化学方程式：
___________________________________。
Ne
Mg
12
ⅥA
Si
－3
碱性
HClO
Cl2＋H2O HCl＋HClO

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