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第3课时　
原子结构与元素的性质
01
02
03
备课教学指导
课前自主学习
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.了解碱金属元素及卤族元素的原子结构特点,知道同一主族元素原子结构的相似性和递变规律。 2.了解碱金属元素及卤族元素性质的相似性和递变规律,知道同主族元素性质的相似性和递变规律。 3.能结合有关数据和实验事实认识同主族元素的递变规律。 1.能根据原子结构的相似性和递变性解释同主族元素的相似性和递变规律,形成“结构决定性质”的思维观念。(宏观辨识与微观探析)
2.能根据探究目的设计实验方案,探究主族元素性质的递变规律,培养学生的实验操作、观察、分析能力。(科学探究与创新能力)
01
备课教学指导
【教学建议】
　　1.碱金属元素
　　观察碱金属元素原子结构示意图,归纳总结碱金属元素原子结构的相同点和不同点。结合碱金属与O2、水的反应,分别从物理性质和化学性质两个角度归纳碱金属性质的相似性和递变规律。
　　2.卤族元素
　　观察卤族元素原子结构示意图,归纳卤族元素原子结构的相同点和不同点。结合卤素单质与H2、单质间的置换反应,分别从物理性质和化学性质两个角度归纳卤族元素性质的相似性和递变规律。
　　3.同主族元素的相似性和递变规律
　　根据碱金属元素和卤族元素原子结构的相似性和递变规律,归纳同主族元素原子结构的相似性和递变规律。根据碱金属元素和卤族元素物理性质和化学性质的相似性和递变规律,归纳同主族元素性质的相似性和递变规律。
【情境导引】
　　模式一:
　　钠钾合金可作为冷却剂应用于实验室的快中子反应器中。除了宽的液态温度范围之外,重要的是在真空中,钠钾合金有非常低的蒸气压。但是一些冷却剂泄漏时,钠钾合金飞沫将造成严重的太空垃圾危害。
　　【思考】
　　(1)你知道在元素周期表中钠和钾为什么在同一纵列吗
　　(2)你了解同一主族元素在性质上有哪些异同吗
　　提示:钠、钾的最外层电子数都是1;同一主族在性质上有相似之处,也存在递变规律。
　　模式二:
　　1817年,瑞典的化学家阿尔费德森在分析一种矿物时发现,得出的已知成分只有96%,那么其余的4%到哪儿去了呢 他经过反复试验,确信一定是矿物中含有一种至今还不知道的元素。因这种元素是在矿物(名叫透锂长石)中发现的,他就取名为“锂”(希腊文“岩石”之意)。不久,阿尔费德森又在其他矿物中发现了这种元素。另一位著名的瑞典化学家贝采里乌斯也在卡尔斯温泉和捷克的马里安温泉的矿泉水中发现了锂。
　　【思考】
　　(1)在周期表中,锂元素在什么位置
　　(2)锂单质有什么化学性质 与同主族的钠的性质类似吗
　　提示:锂位于第二周期第ⅠA族。锂单质能与氧气、水、酸等反应,与钠性质类似。
02
课前自主学习
学习任务一　碱金属元素
任务驱动:在元素周期表中,第ⅠA族除氢外的元素,都是金属元素,且它们对应的碱都是强碱,所以称为碱金属。它们具有怎样的结构和性质呢
1.原子结构特点
2.单质的物理性质(从锂→铯)
3.化学性质
(1)锂、钠、钾与O2的反应。
Li、Na分别在加热条件下与O2反应的化学方程式:
__________________、___________________。
K+O2 KO2,钾与O2的反应比钠_______。
4Li+O2 2Li2O
2Na+O2 Na2O2
更剧烈
(2)钠、钾与H2O的反应。
碱金属 钾 钠
实验操作
实验 现象 共同点 ①金属_____水面上 ②金属___成闪亮的小球 ③小球四处游动 ④产生嘶嘶的声音 ⑤反应后的溶液使酚酞_____ 不同点 ___有轻微的爆鸣声,并很快燃烧起来 浮在
熔
变红
K
碱金属 钾 钠
实验结论 ___更易与水反应,且反应更剧烈 实验原理 化学方程式分别为_________________________、_______________________ K
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2K+2H2O===2KOH+H2↑
学习任务二　 卤族元素
任务驱动:卤族元素指元素周期表中的第ⅦA族元素。包括氟(F)、氯(Cl)、溴
(Br)、碘(I)、砹(At)、 (Ts),简称卤素。它们具有怎样的结构和性质呢
1.原子结构特点
2.卤素单质物理性质的相似性和递变性
单质 相 似 性 颜色 都有颜色
毒性 都有毒
溶解性 都不易溶于水,易溶于CCl4等有机溶剂(F2易和水发生反应)
递 变 性 通常状态 气体→气体→液体→固体
颜色 通常颜色 _______色→_____色→_______色
→_____色
变化规律 逐渐加深
密度变化规律 逐渐_____
熔、沸点变化规律 逐渐_____
在水中溶解度变化规律 逐渐减小
浅黄绿
黄绿
深红棕
紫黑
增大
升高
3.单质的化学性质
(1)与H2的反应。
①X2与H2反应的比较。
单质 条件 产物稳定性 化学方程式
F2 暗处 很稳定 _____________
Cl2 光照或点燃 _______ ______________________
Br2 加热 不如HCl稳定 __________________
I2 不断加热 _______ _______________
H2+F2===2HF
较稳定
H2+Cl2 2HCl
H2+Br2 2HBr
不稳定
H2+I2 2HI
②结论。
从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐_____,剧烈程度:逐渐_____。
从F2到I2,氢化物的稳定性:逐渐_____。
(2)单质间的置换反应。
实验操作 实验现象 化学方程式和离子方程式
静置后,液体分层,上层 近___色,下层_____色 ______________________;
___________________
升高
减弱
减弱
无
橙红
2KBr+Cl2===2KCl+Br2
2Br-+Cl2===2Cl-+Br2
实验操作 实验现象 化学方程式和离子方程式
静置后,液体分层,上层 近___色,下层___色 ___________________;
________________
静置后,液体分层,上层 近___色,下层___色 ___________________;
_________________
结论 Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐_____;相应卤素离子的还原性由强 到弱的顺序是__________ 无
紫
2KI+Cl2===2KCl+I2
2I-+Cl2===2Cl-+I2
无
紫
2KI+Br2===2KBr+I2
2I-+Br2===2Br-+I2
减弱
I->Br->Cl-
(3)特性:I2遇淀粉变蓝色;溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。
(4)卤素单质都有毒,液溴易挥发,保存时常用水封。
【微点拨】
因为F2能与H2O发生反应(2F2+2H2O===4HF+O2),所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。
4.同主族元素性质的递变规律(从上到下)
【做一做】如表为元素周期表的一部分。
族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1 ① 2 ② ⑤
3 ③ ⑥
4 ④ ⑦
(1)表中元素__的非金属性最强;元素___的金属性最强;元素___的单质在室温
下呈液态(填写元素符号)。
(2)表中元素③的原子结构示意图是__________。
(3)表中元素⑥、⑦的氢化物的稳定性顺序为_____>_____(填写化学式,下同)。
(4)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸的分子式是_______。
F
K
Br
HCl
HBr
HClO4
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8个。( )
提示:锂也是碱金属,次外层却只有2个电子。
(2)碱金属单质的化学性质活泼,易失电子发生还原反应。( )
提示:碱金属单质的化学性质活泼,易失电子发生氧化反应。
(3)随着核电荷数的增大,卤素单质的熔、沸点逐渐降低。( )
提示:随着核电荷数增大,卤素单质的熔、沸点逐渐升高。
×
×
×
(4)卤素(从F→I)单质的颜色逐渐加深。( )
提示:卤素单质颜色F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Br2(深红棕色)、I2(紫黑色),颜色逐渐加深。
(5)HBr比HCl的稳定性强。( )
提示:从F2到I2,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,HBr比HCl的稳定性弱。
√
×
03
课堂合作探究
探究任务一　碱金属元素
【问题情境】
钠、钾的最外层电子数相同,都是碱金属元素,二者具有相似的化学性质。
【问题探究】
1.钠、钾的化学性质有何异同 这与它们的原子结构有什么关系
提示:钠、钾的化学性质的相同点:能与氧气、水、酸等反应,不同点:钾与氧气、水、酸反应更剧烈;化学性质相同是因为钠、钾原子的最外层电子数相同,不同是因为钾原子电子层数比钠原子多、半径大,钾原子失电子能力比钠的强。
2.观察碱金属元素的原子结构示意图,它们在结构上的异同点是什么 你能预测出本族中其他元素与氧气、水等反应的现象有什么异同吗
提示:碱金属元素的原子最外层电子相同,随核电荷数增加,电子层数逐渐增大;碱金属元素都能与氧气、水反应,随着核电荷数增加,反应现象会越剧烈、与氧气反应的产物越复杂。如锂与氧气反应只生成氧化锂,钠与氧气反应常温下生成氧化钠,加热时生成过氧化钠,钾与氧气在加热条件下不仅有过氧化钾生成,还有超氧化钾。
3.你能根据钠、钾单质及其化合物的性质推测出氯化铯和碳酸铯能否溶于水吗
提示:能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性,依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水可推测出CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。
【探究总结】
1.碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性(用R表示碱金属元素单质)
化合物→最高价氧化物对应的水化物的化学式为ROH,且均呈碱性
(2)递变性

具体表现如下(按从Li→Cs的顺序)
①与O2的反应越来越剧烈,产物越来越复杂,如Li与O2反应只能生成Li2O,Na与O2反应还可以生成Na2O2,而K与O2反应能够生成KO2等。
②与H2O的反应越来越剧烈,如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸,Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。
③最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。
即碱性:LiOH2.从原子结构角度认识碱金属元素性质的递变规律
3.元素金属性强弱的判断依据
依据 结论
根据单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度 越易者金属性越强
根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 碱性越强者金属性越强
根据金属之间的置换反应 活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来
金属活动性顺序表中的位置 金属的位置越靠前,金属越活泼
【典例示范】
【典例】下列各组比较不正确的是(　　)
A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B.还原性:K>Na>Li,故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠
C.熔、沸点:Li>Na>K
D.碱性:LiOH【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)Na、K都是很活泼的金属,易与H2O反应。
(2)碱金属单质性质的相似性和递变性。
√
【解析】选B。A中锂的活泼性比钠弱,与水反应不如钠剧烈;B中还原性K>Na>Li,但K不能置换出NaCl溶液中的Na,而是先与H2O反应;C中碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,即Li>Na>K>Rb>Cs;D中从Li到Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强,即碱性:LiOH【延伸探究】(1)锂、钠、钾、铷各1 g分别与足量的水反应,其中反应最剧烈的金属是　　　,生成物中碱性最强的是　　　　。
提示:铷。碱金属元素从Li到Rb金属性依次增强,故反应最剧烈的金属是Rb。生成的碱中,碱性最强的是RbOH。
(2)锂、钠、钾、铷各1 g分别与足量的水反应,相同条件下,放出氢气的体积在标准状况下最大的是　　　　　。
提示:锂。等质量的碱金属与足量的水反应,摩尔质量越小,与水反应放出H2越多,故应是锂放出H2最多。
【探究训练】
1.下列关于碱金属的叙述正确的是(　　)
A.碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大
B.碱金属随着原子序数增大,与水反应越剧烈
C.碱金属的原子半径越大,越易失电子,其还原性越弱
D.碱金属单质的化学性质活泼,易从盐溶液中置换其他金属
【解析】选B。碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大,Na、K反常,A错误;碱金属随着原子序数增大,越易失电子,与水反应越剧烈,B正确;碱金属的原子半径越大,越易失电子,其还原性越强,C错误;Na、K性质活泼,先和水反应,而不是与盐溶液发生置换反应,D错误。
√
2.(2025·滨州高一检测)Li、Na、K、Rb、Cs都是第ⅠA族的元素。下列关于第ⅠA族的元素的叙述正确的是 (　　)
A.锂在空气中燃烧生成Li2O2
B.KOH的碱性比NaOH的弱
C.常温下,Rb、Cs露置在空气中不易变质
D.K与水反应比Na与水反应更剧烈
【解析】选D。锂与氧气反应只生成Li2O,故A错误;金属性:K>Na,则KOH的碱性比NaOH的强,故B错误;Rb、Cs性质比Na更活泼,更易与氧气反应,故C错误;K的金属性比Na强,则K与水反应比Na与水反应更剧烈,故D正确。
√
探究任务二　卤族元素
【问题情境】
卤族元素的单质都是双原子分子,它们的物理性质改变都是很有规律的,随着相对分子质量的增大,卤素分子的颜色变深,熔点、沸点、密度依次递增。卤素单质都有氧化性,氟单质的氧化性最强。
【问题探究】
1.依据卤素单质的物理性质的递变规律,试推测砹的颜色和状态是　　 　。
提示:黑色,固体。卤素单质自上而下,颜色逐渐加深,熔点依次升高,状态由气态→液态→固态,故砹为黑色固体。
2.试比较F、Cl、Br、I对应常见氢化物的稳定性,据此,能否判断F、Cl、Br、I非金属性的强弱
提示:稳定性:HF>HCl>HBr>HI;氢化物的稳定性越强,则对应元素的非金属性越强,即非金属性强弱顺序为F>Cl>Br>I。
3.氯气能从NaBr溶液中置换出Br2,F2比Cl2活泼,F2能否从NaBr溶液中置换出Br2
提示:不能。F2能与NaBr溶液中的水反应生成HF和O2,不能从NaBr溶液中置换出Br2。
4.已知还原性I->Br->Cl->F-,试从原子结构的角度分析原因。
提示:还原性即微粒失去电子的能力。按I-→Br-→Cl-→F-的顺序,离子的半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大,失去电子的能力逐渐减弱,故还原性逐渐减弱。
【探究总结】
1.卤族元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性(用X代表卤族元素)
化合物→最高价氧化物对应水化物(除氟外)都为强酸
(2)递变性

具体表现如下:与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,离子的还原性逐渐增强。HCl、HBr、HI的水溶液都是强酸。
2.从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
3.元素非金属性强弱的判断方法
依　据 方　法
根据单质与氢气化合的难易程度或生成氢化物的稳定性 越易与氢气化合,氢化物越稳定,非金属性越强
根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱 酸性越强,非金属性越强
根据非金属单质间的置换反应 活动性强的能够置换出活动性弱的
【拓展提升】卤素单质的特殊性
1.氟无正价,无含氧酸,而Cl、Br、I都有正化合价和含氧酸。
2.Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。
3.常温下呈液态的非金属单质是Br2,淀粉遇I2变蓝色。
4.活泼的卤素单质能置换较不活泼的卤素单质,但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2,原因是2F2+2H2O===4HF+O2。
4.对卤族元素F、Cl、Br、I的性质比较
①单质熔点由高到低的顺序为I2>Br2>Cl2>F2。
②非金属性由强到弱的顺序为F>Cl>Br>I。
③单质的氧化性由强到弱的顺序为F2>Cl2>Br2>I2。
④对应简单阴离子还原性由强到弱的顺序为I->Br->Cl->F-。
⑤氢化物的稳定性由强到弱的顺序为HF>HCl>HBr>HI。
⑥与H2反应的剧烈程度为F2>Cl2>Br2>I2。
⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>HBrO4>HIO4。
【典例示范】
【典例】国际纯粹与应用化学联合会宣布将合成化学元素第117号(Ts)提名为化学新元素。其原子结构与卤族元素相似,原子核外有7个电子层,且最外层有7个电子。下列叙述正确的是(　　)
A.Ts元素的气态氢化物的化学式为HTs,在常温下很稳定
B.其单质带有金属光泽,具有强氧化性,可与KI发生置换反应生成I2
C.其单质的分子式为Ts2,常温下和溴状态不同
D.Ts2的沸点高于I2,颜色比I2浅
√
【解析】选C。117号元素的原子结构与卤族元素相似,原子核外电子排布有7个电子层,且最外层有7个电子,该元素处于第ⅦA族。同主族自上而下元素的非金属性逐渐减弱,117号元素的非金属性比I的弱,元素的非金属性越强,对应氢化物越稳定,该元素氢化物稳定性比HI差,则HTs常温下不稳定,故A错误;同主族元素,从上往下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,所以其单质带有金属光泽,但其单质的氧化性比I2弱,不能与KI发生置换反应生成I2,故B错误;与Cl2、Br2、I2的结构、性质相似,所以其单质的分子式为Ts2,根据卤族元素性质的递变性,I2在常温下为固体,Ts2在常温下也为固体,而溴在常温下为液体,故C正确;卤素单质的沸点从上到下逐渐增大,颜色逐渐加深,Ts2的沸点高于I2,颜色比I2深,故D错误。
【延伸探究】本题中的Ts2能从氯化钠溶液中置换出Cl2吗
提示:不能。氧化性Ts2小于Cl2,所以Ts2不能从氯化钠溶液中置换出Cl2。
【探究训练】
(2025·北京丰台区高一检测)已知Br(溴)与Cl原子最外层电子数相同,化学性质具有很大的相似性。下列说法正确的是(　　)
A.预测Br2不能与水反应
B.预测溴蒸气在一定条件下可与金属单质发生反应
C.观察溴单质为深红棕色液体,说明了Br2与Cl2化学性质有差异
D.Br2与NaOH溶液反应生成的主要含溴物质为NaBr和HBrO
√
【解析】选B。氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸,溴也能与水发生反应生成氢溴酸和次溴酸,A错误;溴和氯的化学性质具有很大的相似性,氯气能与金属单质Na、Fe、Cu等发生反应,则溴蒸气与金属在一定条件下也能发生反应,B正确;溴单质为深红棕色液体,氯气为黄绿色气体,这是物理性质的差异,C错误;Cl2能与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水;故Br2能与NaOH溶液反应生成溴化钠、次溴酸钠和水,能发生反应,D错误。
【补尝训练】(双选)(2024·烟台高一检测)下列有关F、Cl、Br、I四种元素的说法,错误的是 (　　)
A.随着原子序数的增大,单质的颜色逐渐加深
B.随着原子序数的增大,单质的熔、沸点逐渐升高
C.气态氢化物稳定性:HFD.氢化物还原性:HF>HCl>HBr>HI
√
√
【解析】选C、D。随着原子序数的增大,单质的颜色由淡黄绿色逐渐加深到紫黑色,A正确;常温下单质由气态变为液态、固态,因此熔、沸点逐渐升高,B正确;元素的非金属性越强,气态氢化物越稳定,则气态氢化物稳定性:HF>HCl>HBr>HI,C错误;元素的非金属性越弱,氢化物还原性越强,则氢化物还原性:HF第一节　原子结构与元素周期表
第1课时　原子结构
课程标准 素养目标
1.认识原子结构。 2.知道原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。 3.掌握原子核外电子分层排布的规律。 1.根据1~18号元素原子和离子结构示意图,理解原子、阳离子和阴离子的质子数和核外电子数之间的关系。(宏观辨识与微观探析) 2.根据原子核外电子的排布规律,判断核外电子的排布情况。(证据推理与模型认知)
备课教学指导
【教学建议】
　　1.原子的构成
　　(1)构成:以初中所学原子的结构知识为基础,复习原子的构成,认识原子序数与质子数、核外电子数、核电荷数的关系。
　　(2)质量数:可引导学生从分析原子结构入手,理解质量数的概念及质量数与相对原子质量的关系,明确质量数与中子数、质子数的关系,要注意关键字词如“相对质量”“近似整数值”等的理解。
　　2.电子的分层排布
　　(1)电子层
　　明确电子层是模型,可与切开的洋葱类比理解,明确不同电子层的能量也不同。
　　(2)核外电子排布规律
　　可引导学生根据稀有气体元素原子的电子层排布总结规律,也可引导学生按照元素在周期表中的位置动手制作1~20号元素的原子结构示意图,分析电子排布规律。
　　3.原子模型
　　可借助网络搜集各种原子模型的发展简史等,激发学生从原子水平学习化学的兴趣。
【情境导引】
　　模式一:
　　观察原子的构成模型及1~18号元素的原子结构示意图,据图可知原子的核外电子分层排布。
　　【思考】
　　(1)原子是构成物质的一种微粒,原子是否可以再分
　　(2)如果原子可以再分,它是由哪些更小的微粒构成的呢
　　提示:原子可以再分;原子是由原子核和核外电子构成的。
　　模式二:
　　1911年著名物理学家卢瑟福等人为探索原子的内部结构又进行了下面的实验。他们在用一束带正电的、质量比电子大得多的高速运动的α-粒子轰击金箔时(如图)发现:①大多数α-粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向;②一小部分α-粒子改变了原来的运动方向;③有极少数α-粒子被弹了回来。
　　【思考】
　　(1)原子是实心球体吗
　　(2)原子是由哪些微粒构成的
提示:不是。大多数α-粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向。原子是由质子、中子、电子构成的。
课前自主学习
学习任务一　原子的构成
任务驱动:从微观角度看世界,物质是由分子、离子、原子甚至更小的微粒构成的,原子是构成物质的一种微粒,原子的核外电子是如何排布的呢
1.原子的构成
原子是由原子核和核外电子构成的,绝大多数原子的原子核由质子和中子构成。质子、中子和电子是构成原子的三种粒子。
2.构成原子的微粒之间的数量关系
原子
【想一想】
是不是所有的原子都是由质子、中子和核外电子构成
提示:不是。普通的氢原子的原子核内没有中子。
学习任务二　 原子的核外电子排布
任务驱动:原子的核外电子是处在一定的轨道上绕核运行的,正如太阳系的行星绕太阳运行一样;核外运行的电子分层排布,按能量高低而距核远近不同。这个模型被称为“玻尔原子模型”。现代物质结构理论在新的实验基础上保留了“玻尔原子模型”合理的部分,并赋予其新的内容。你想知道核外电子是如何排布的吗
1.电子的能量
(1)在多电子原子中,电子的能量不同。
(2)电子能量与运动区域:
电子能量较低→运动区域离核较近。
电子能量较高→运动区域离核较远。
2.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,把不同的区域简化为不连续的壳层,称作电子层(也称作洋葱式结构)。
(2)表示及特点:
电子层n 1 2 3 4 5 6 7
表示符号 K L M N O P Q
能量高低 由低到高
离核远近 由近到远
3.电子分层排布
(1)电子总是尽可能地先从内层排起,当一层充满后再填充下一层,即原子核外电子排布时,先排K层,充满后再填充L层。
(2)原子最外电子层排满8个电子时为稳定结构,但只有一个电子层时,排满2个电子时为稳定结构,如Li+为2电子稳定结构。
【想一想】
电子层是不是在原子中真实存在的
提示:电子层在原子中并不存在,只是为了表达形象,根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。
(3)稀有气体元素原子核外电子层K、L、M、N层最多能容纳的电子数分别为2、8、18、32。
4.原子或离子结构示意图
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)原子核由质子和中子构成,质子带正电荷,中子带负电荷。 (×)
提示:质子带正电荷,中子不带电荷。
(2)稀有气体元素的原子最外层都有8个电子。 (×)
提示:He原子核外电子只有一层(K层),有2个电子。
(3)中子数=质量数-质子数。 (√)
提示:质量数=中子数+质子数。
(4)O与O2-的质子数相同,核外电子数不同。 (√)
提示:氧原子得到2个电子形成O2-,它们的质子数相同,核外电子数不同。
课堂合作探究
探究任务　原子结构及其原子核外电子排布规律
【问题情境】
碳原子的结构图:
【问题探究】
质子、中子和电子是构成原子的三种粒子,这三种粒子的质量大小、带电荷情况等方面有什么差异
1.原子内的等量关系
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
2.原子核外电子的排布规律
根据稀有气体元素的原子核外电子排布,分析、讨论以下问题。
(1)核外电子排布时,按能量由低到高排布,先排满内层,再依次排向外层。
(2)第n电子层最多容纳电子数为2n2个。
(3)最外电子层最多只能容纳8个电子(K层为最外层时最多容纳2个电子);次外层电子数不超过18个。
3.当M层有电子时,K、L层是否一定充满电子 当N层有电子时,M层是否充满电子
提示:当M层有电子时,K、L层一定充满电子,当N层有电子时,M层不一定充满电子。
【探究总结】
1.原子结构示意图
原子结构示意图展示了原子的核电荷数以及核外电子的排布。
2.原子核外电子的排布规律
3.元素的性质与元素原子的最外层电子排布的关系
(1)稀有气体原子最外层电子数为8(氦除外),结构稳定,性质不活泼;金属元素的原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子,化合价只显正价,单质表现为还原性;非金属元素的原子的最外层电子数一般大于或等于4,较易得到电子,化合价能显负价,单质表现为氧化性。
(2)化合价是元素本身的一种重要性质。元素化合价的数值,与核外电子排布有关,特别是与最外层电子数有关。
4.微粒所含电子数的计算
微粒核外电子数=质子数±所带电荷数
5.常见10电子粒子
(1)分子:Ne、HF、H2O、NH3、CH4
(2)阳离子:Na+、Mg2+、Al3+、N、H3O+
(3)阴离子:N3-、O2-、F-、OH-
6.核电荷数1~20的元素的核外电子排布特点
(1)原子最外层有1个电子的元素:H、Li、Na、K。
(2)原子最外层有2个电子的元素:Be、Mg、He、Ca。
(3)原子最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar。
(4)原子最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:O;最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:Ne。
(5)原子电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。
(6)原子电子总数为最外层电子数2倍的元素:Be。
(7)原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si。
(8)原子内层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、P。
【探究训练】
1.(双选)某元素R最外层电子数与电子层数相同,则R元素可能是 (　　)
A.H　　　B.Na　　　C.Mg　　　D.Al
【解析】选A、D。H的最外层电子数与电子层数均为1,A符合题意;Na的最外层电子数为1,而电子层数为3,二者不同,B不符合题意;Mg的最外层电子数为2,而电子层数为3,二者不同,C不符合题意;Al的最外层电子数与电子层数均为3,D符合题意。
2.下列微粒的结构示意图,表示正确的是(　　)
【解析】选A。B项微粒结构示意图表示的是Cl-而不是Cl,C项Ar的原子结构示意图应为,D项K的原子结构示意图应为。
3.X、Y、Z三种元素的核电荷数都小于18,X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,Y原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍,Z原子的次外层电子数是最外层电子数的4倍。则X、Y、Z三种元素可能的组合是 (　　)
A.C、Si、Mg B.Li、C、Mg
C.C、Mg、Li D.C、O、Mg
【解析】选A。原子最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素是C,原子次外层电子数是最外层电子数的2倍的元素有Li和Si,原子次外层电子数是最外层电子数的4倍的元素是Mg。
4.(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)已知某粒子的结构示意图为。
试回答:
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,粒子可能为(填名称)　　　　、　 　　、　 　　、　 　　、　 　　、　 　　。
(3)核电荷数小于18的元素中,写出符合下列条件的原子(离子)的微粒符号。
①某元素原子L层上的电子数为K层的3倍:　　　　　;
②得到2个电子后,电子总数与氩原子的电子总数相同的离子:　　　　　。
【解析】(1)设核电荷数=质子数=a,元素原子的电子层数为x,最外层电子数为y,依题意:a=5x,a=3y,则5x=3y,x=。因原子的最外层电子数不超过8,即y为1~8的正整数,故仅当y=5,x=3时合理,该元素的核电荷数为15。
(2)①当x-y=10时,x=10+y,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,应是核外有18个电子的粒子,所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、磷离子、钾离子、钙离子。
(3)原子的L层上的电子数为K层的3倍的元素为氧元素;得到2个电子后,电子总数与氩原子的电子总数相同的离子为硫离子。
答案:(1)
(2)①原子　②氩原子　氯离子　 硫离子　磷离子　钾离子　钙离子 　(3)①O　②S2-
课堂学业达标
1.某元素原子的最外层电子数是次外层的m倍(m为大于1的整数),则该原子的核外电子总数为 (　　)
A.2m B.2m+10 C.2m+2 D.m+2
【解析】选C。按照原子核外电子排布的一般规律,最外层电子数不超过8个,最外层电子数是次外层的m倍,所以次外层电子数<8,即次外层只能为K层,电子数为2,最外层电子数是2m,该原子的核外电子总数为(2m+2)。
2.两种元素的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,则在核电荷数1~10的元素中,满足上述关系的元素共有 (　　)
A.1对　　　B.2对　　　C.3对　　　D.4对
【解析】选B。在前10号元素中,氦原子和碳原子,核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,均为1∶2;氢原子和铍原子,核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,均为1∶2,共有两对,选B。
3.某元素原子的质量数为A,它的氧化物XO2核外有x个电子,w克这种元素的原子核内中子数为 (　　)
A. mol B. mol
C. mol D. mol
【解析】选C。元素原子的质量数为A,w克这种元素的原子,其物质的量为 mol,氧化物XO2核外有x个电子,则元素原子的质子数为x-16,原子核内中子数为A-(x-16)=A-x+16,则w克这种元素的原子核内中子数为 mol×(A-x+16)= mol。
4.(双选)如图为元素X的原子结构示意图,下列说法正确的是 (　　)
A.X属于金属元素 B.该原子的质子数为17
C.该原子已经达到稳定结构 D.该原子在化学反应中容易得到电子
【解析】选B、D。由题干原子结构示意图可知,X为Cl,属于非金属元素,A错误;该原子的质子数为17,B正确;该原子的最外层上只有7个电子,未达到稳定结构,C错误;该原子的最外层上有7个电子,故该原子在化学反应中容易得到1个电子,达到8e-的稳定结构,D正确。
5.有X、Y两种原子,X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子,Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍,则X、Y元素的元素符号分别为 (　　)
A.Mg和S B.N和Be C.Si和B D.C和Al
【解析】选D。X、Y两种原子,X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子,Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍,由于L层最多有8个电子,所以X元素原子核外电子排布是,是碳元素;Y元素原子核外电子排布是,是铝元素。
课时巩固 请使用 课时素养检测 十八十八　原子结构
【基础达标】(25分钟　30分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题2分,共14分)
1.(2025·北京高一检测)关于原子结构的叙述正确的是 (　　)
A.所有的原子核都是由质子和中子组成的
B.原子的最外层电子数不超过8个
C.稀有气体原子的最外层电子数均为8
D.原子的次外层电子数都是8
【解析】选BH原子核没有中子,故A错误;原子的最外层电子数不超过8个,故B正确;氦气中He原子的最外层电子数为2,故C错误;原子的次外层电子数都是不超过18个,不一定是8个,故D错误。
2.下列微粒中,最外层是8个电子,并与H+相差2个电子层的是 (　　)
A.H- B.Mg2+ C.S2- D.Li+
【解析】选B。H+核外电子数为0,与H+相差2个电子层,最外层是8个电子的微粒核外有10个电子。H-核外有2个电子,A不符合;Mg2+核外有10个电子,B符合;S2-核外有18个电子,C不符合;Li+核外有2个电子,D不符合。
3.合成纳米氮化镓是中国十大科技成果之一。已知镓(Ga)原子结构示意图为,氮原子结构示意图为,则氮化镓的化学式是 (　　)
A.Ga3N5 B.Ga2N3 C.Ga5N3 D.GaN
【解析】选D。镓(Ga)原子可失去最外层的3个电子,在形成的化合物中,镓为+3价,氮原子需要得到3个电子达到稳定结构而在化合物中呈-3价,则氮化镓的化学式为GaN。
4.(2025·枣庄高一检测)下列微粒中,具有相同的电子层数与最外层电子数的是 (　　)
A.He与Li B.Cl-和Na+
C.F-和Mg2+ D.Al3+与Ar
【解析】选C。He与Li核外电子层数分别为1、2,最外层电子数分别为2、1,A不符合题意;Cl-的电子层数和最外层电子数分别为3和8,Na+的电子层数和最外层电子数分别为2和8,B不符合题意;F-和M的电子层数和最外层电子数均为2和8,C符合题意;Al3+与Ar的核外电子层数分别为2、3,最外层电子数分别为8和8,D不符合题意。
5.下列是几种粒子的结构示意图,有关说法正确的是 (　　)
A.①和②两种粒子的化学性质相似
B.③和④均属于离子结构示意图
C.粒子②在化学反应中容易失去电子
D.①②③④共表示四种元素的粒子
【解析】选C。A.①是He原子结构示意图,He是惰性气体,原子达到稳定结构,而②是Mg原子结构示意图,最外层有2个电子,容易失去,化学性质活泼,故两种粒子的化学性质不相似,错误;B.③是Mg2+结构示意图,④是Ne原子结构示意图,错误;C.②是Mg原子结构示意图,Mg在化学反应中最外层的2个电子容易失去,正确;D.①是He元素的原子,②③是Mg元素的粒子,④是Ne元素的粒子,共表示三种元素的粒子,错误。
6.A、B、C三种元素原子的核电荷数依次为a、b、c,它们的离子An+、Bn-、Cm-具有相同的电子层结构,且n>m,则下列关系正确的是 (　　)
A.a>b>c B.a>c>b
C.a=b+m+n D.a=c-n-m
【解析】选B。由An+、Bn-、Cm-具有相同的电子层结构可知:a-n=b+n=c+m(n>m),所以a>c>b,B正确,A错误;a=b+2n,C错误;a=c+m+n,D错误。
7.短周期元素A和B,其中A元素的原子最外层电子数是a,次外层电子数是b,B元素的原子M层电子数是(a-b),L层电子数是(a+b),则A、B两种元素形成的化合物的化学式可能表示为 (　　)
A.B3A2 B.AB2 C.A3B2 D.BA2
【解析】选D。短周期元素A和B,其中A元素的原子最外层电子数是a,次外层电子数是b,B元素的原子M层电子数是(a-b),L层电子数是(a+b),则L层电子数为8,即a+b=8,元素A有两个电子层,则b=2,所以a=8-2=6,则A为氧元素,B元素的原子M层电子数是a-b=6-2=4,B为硅元素,A、B两元素形成的化合物为SiO2,即BA2。
二、非选择题(本题包括2小题,共16分)
8.(8分)某微粒的电子层结构为,回答下列问题:
(1)该微粒呈电中性,一般不与其他元素的原子反应,则该微粒的符号是　Ar　。
(2)该微粒的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,则该微粒的符号是　S2-　。
(3)该微粒的氧化性很弱,但得到电子后形成的微粒的还原性很强,且构成该微粒的元素原子的最外层只有1个电子,则该微粒的符号是　K+　。
(4)该微粒的还原性虽弱,但失去电子后形成的微粒的氧化性很强,且构成该微粒的元素的原子得到1个电子即达到稳定结构,则该微粒的符号是　Cl-　。
【解析】常见的18电子结构的微粒有:Ca2+、K+、Ar、Cl-、S2-等,其中只有Ar呈电中性且不活泼,不易发生化学反应,(1)中微粒为Ar。在这几种微粒中,S2-能被溴水氧化为硫单质,并出现浑浊,(2)中微粒为S2-。微粒氧化性很弱的有Ca2+和K+,得到电子后形成的原子的还原性都很强,但原子最外层只有1个电子的只有K,(3)中微粒为K+。还原性的微粒有S2-和Cl-,S2-的还原性很强,Cl-的还原性较弱,且氯原子的氧化性很强,氯原子得到1个电子即达到稳定结构,故(4)中微粒为Cl-。
9.(8分)甲、乙分别是A、B两种元素的粒子结构示意图,回答下列问题:
(1)x的含义是　质子数　,y的含义是　最外层电子数　。
【解析】(1)原子结构示意图中,圆圈中的数字表示质子数。y表示最外层电子数。
(2)若A是某阴离子的结构示意图,则x可能是下列中的　a　(填字母序号)。
a.8 b.10 c.11 d.12
若A中x=12,则用A、B表示的两种元素形成化合物的化学式为　MgCl2　。
【解析】(2)阴离子中质子数<核外电子数,则x<2+8=10。若A中x=12,则A表示镁元素,B表示氯元素,化合物中各元素化合价的代数和为零,所以镁元素与氯元素形成化合物的化学式是MgCl2。
(3)若B表示某原子的结构示意图,则y=　7　。
【解析】(3)原子中质子数=核外电子数,y=17-2-8=7。
【能力提升】(15分钟　20分)
1.(3分)(双选)下列关于原子结构及微粒间的数量关系,说法正确的是 (　　)
A.质子数相同的微粒一定属于同一种元素
B.微粒Na+、Mg2+、O2-具有相同的电子层结构
C.某元素原子的最外层只有2个电子,则该元素一定是金属元素
D.一种分子和一种离子的质子数和电子数不可能均相等
【解析】选B、D。质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,例如Ne、H2O分子、NH3分子均有10个质子,但不是同种元素,A错误;微粒Na+、Mg2+、O2-核外电子排布是2、8,具有相同的电子层结构,B正确;某元素原子的最外层只有2个电子,该元素可能是He,因此该元素不一定是金属元素,C错误;分子的质子数和电子数相等,离子的质子数和电子数不相等,则一种分子和一种离子的质子数和电子数不可能均相等,D正确。
2.(3分)(双选)下列各元素的原子或离子,各电子层都达到稳定结构的是 (　　)
A.He、Ne、Ar、Ca2+
B.Be、B、C、Si
C.F、Cl、S、O
D.Na+、F-、Cl-、Al3+
【解析】选A、D。He最外层有2个电子,Ne、Ar、Ca2+最外层电子数都是8,都达到稳定结构,A符合题意;Be、B、C、Si最外层电子数都不是8,都没有达到稳定结构,B不符合题意;F、Cl、S、O最外层电子数都不是8,都没有达到稳定结构,C不符合题意;Na+、F-、Cl-、Al3+最外层电子数都是8,都达到稳定结构,D符合题意。
3.(3分)(2025·泰安高一检测)核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为2n+1,原子核内质子数为2n2-1。下列有关X的说法正确的是 (　　)
A.X能形成化学式为X(OH)3的碱
B.X不能形成化学式为KXO3的物质
C.X原子的最外层电子数一定比核电荷数少10
D.X可能形成化学式为KX的物质
【解析】选D。假设n=1时,最外层电子数为3,不符合题意;n=2时,最外层电子数为5,质子数为7,此时X为N;n=3时,最外层电子数为7,质子数为17,此时X为Cl;故X为N或Cl。由于元素X可能为氮元素或氯元素,因此不可能形成化学式为X的碱,A错误;元素X可形成KNO3或KClO3,B错误;若X为N元素,则最外层电子数比核电荷数少2,C错误;若X为Cl,则可生成KCl,D正确。
4.(11分)有A、B、C、D、E五种微粒。已知:
①当A微粒失去3个电子后,其电子层结构与氖原子相同;
②当B微粒得到1个电子后,其电子层结构与氩原子相同;
③C微粒带两个单位正电荷,核电荷数为12;
④D微粒有18个电子,当失去2个电子后显电中性;
⑤E微粒不带电,原子核中只有一个质子。
请回答:
(1)写出这五种微粒的化学符号:
A为　Al　,B为　Cl　,C为　Mg2+　,
D为　S2-　,E为　H　。
(2)B微粒的结构示意图为　　,C微粒的结构示意图为　　。
(3)A的单质与EB溶液反应的离子方程式为　2Al+6H+===2Al3++3H2↑　。
【解析】氖原子核外有10个电子,故A的核外有13个电子,A为铝原子;氩原子核外有18个电子,B微粒得到1个电子后核外有18个电子,故B为氯原子;C为Mg2+;D微粒有18个电子,失去2个电子后显中性,故D为S2-;原子核内只有一个质子的原子为氢原子,即E为H。(共41张PPT)
第四章　物质结构　元素周期律
第一节　原子结构与元素周期表
第1课时　原子结构
01
02
04
03
备课教学指导
课前自主学习
课堂学业达标
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.认识原子结构。 2.知道原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。 3.掌握原子核外电子分层排布的规律。 1.根据1~18号元素原子和离子结构示意图,理解原子、阳离子和阴离子的质子数和核外电子数之间的关系。(宏观辨识与微观探析)
2.根据原子核外电子的排布规律,判断核外电子的排布情况。(证据推理与模型认知)
01
备课教学指导
【教学建议】
　　1.原子的构成
　　(1)构成:以初中所学原子的结构知识为基础,复习原子的构成,认识原子序数与质子数、核外电子数、核电荷数的关系。
　　(2)质量数:可引导学生从分析原子结构入手,理解质量数的概念及质量数与相对原子质量的关系,明确质量数与中子数、质子数的关系,要注意关键字词如“相对质量”“近似整数值”等的理解。
　　2.电子的分层排布
　　(1)电子层
　　明确电子层是模型,可与切开的洋葱类比理解,明确不同电子层的能量也不同。
　　(2)核外电子排布规律
　　可引导学生根据稀有气体元素原子的电子层排布总结规律,也可引导学生按照元素在周期表中的位置动手制作1~20号元素的原子结构示意图,分析电子排布规律。
　　3.原子模型
　　可借助网络搜集各种原子模型的发展简史等,激发学生从原子水平学习化学的兴趣。
【情境导引】
　　模式一:
　　观察原子的构成模型及1~18号元素的原子结构示意图,据图可知原子的核外电子分层排布。
　　【思考】
　　(1)原子是构成物质的一种微粒,原子是否可以再分
　　(2)如果原子可以再分,它是由哪些更小的微粒构成的呢
　　提示:原子可以再分;原子是由原子核和核外电子构成的。
　　模式二:
　　1911年著名物理学家卢瑟福等人为探索原子的内部结构又进行了下面的实验。他们在用一束带正电的、质量比电子大得多的高速运动的α-粒子轰击金箔时(如图)发现:①大多数α-粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向;②一小部分α-粒子改变了原来的运动方向;③有极少数α-粒子被弹了回来。
　　【思考】
　　(1)原子是实心球体吗
　　(2)原子是由哪些微粒构成的
提示:不是。大多数α-粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向。原子是由质子、中子、电子构成的。
02
课前自主学习
学习任务一　原子的构成
任务驱动:从微观角度看世界,物质是由分子、离子、原子甚至更小的微粒构成的,原子是构成物质的一种微粒,原子的核外电子是如何排布的呢
1.原子的构成
原子是由原子核和核外电子构成的,绝大多数原子的原子核由质子和中子构成。质子、中子和电子是构成原子的三种粒子。
2.构成原子的微粒之间的数量关系
原子
【想一想】
是不是所有的原子都是由质子、中子和核外电子构成
提示:不是。普通的氢原子的原子核内没有中子。
学习任务二　 原子的核外电子排布
任务驱动:原子的核外电子是处在一定的轨道上绕核运行的,正如太阳系的行星绕太阳运行一样;核外运行的电子分层排布,按能量高低而距核远近不同。这个模型被称为“玻尔原子模型”。现代物质结构理论在新的实验基础上保留了“玻尔原子模型”合理的部分,并赋予其新的内容。你想知道核外电子是如何排布的吗
1.电子的能量
(1)在多电子原子中,电子的能量___同。
(2)电子能量与运动区域:
电子能量较低→运动区域离核较___。
电子能量较高→运动区域离核较___。
2.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,
把不同的区域简化为不连续的壳层,称作电子层(也称作洋葱式结构)。
不
近
远
(2)表示及特点:
电子层n 1 2 3 4 5 6 7
表示符号 ___ __ ___ __ O P Q
能量高低 _________ 离核远近 _________ K
L
M
N
由低到高
由近到远
3.电子分层排布
(1)电子总是尽可能地先从_____排起,当一层充满后再填充下一层,即原子
核外电子排布时,先排___层,充满后再填充__层。
(2)原子最外电子层排满8个电子时为稳定结构,但只有一个电子层时,排满
2个电子时为稳定结构,如Li+为2电子稳定结构。
内层
K
L
【想一想】
电子层是不是在原子中真实存在的
提示:电子层在原子中并不存在,只是为了表达形象,根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。
(3)稀有气体元素原子核外电子层K、L、M、N层最多能容纳的电子数分别为2、8、18、32。
4.原子或离子结构示意图
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)原子核由质子和中子构成,质子带正电荷,中子带负电荷。( )
提示:质子带正电荷,中子不带电荷。
(2)稀有气体元素的原子最外层都有8个电子。( )
提示:He原子核外电子只有一层(K层),有2个电子。
(3)中子数=质量数-质子数。( )
提示:质量数=中子数+质子数。
(4)O与O2-的质子数相同,核外电子数不同。( )
提示:氧原子得到2个电子形成O2-,它们的质子数相同,核外电子数不同。
×
×
√
√
03
课堂合作探究
探究任务　原子结构及其原子核外电子排布规律
【问题情境】
碳原子的结构图:

【问题探究】
质子、中子和电子是构成原子的三种粒子,这三种粒子的质量大小、带电荷情况等方面有什么差异
1.原子内的等量关系
质量数(A)=__________+__________。
2.原子核外电子的排布规律
根据稀有气体元素的原子核外电子排布,分析、讨论以下问题。
(1)核外电子排布时,按能量由___到___排布,先排满___层,再依次排向___层。
(2)第n电子层最多容纳电子数为____个。
(3)最外电子层最多只能容纳__个电子(K层为最外层时最多容纳__个电子);
次外层电子数不超过___个。
质子数(Z)
中子数(N)
低
高
内
外
2n2
8
2
18
3.当M层有电子时,K、L层是否一定充满电子 当N层有电子时,M层是否充满电子
提示:当M层有电子时,K、L层一定充满电子,当N层有电子时,M层不一定充满电子。
【探究总结】
1.原子结构示意图
原子结构示意图展示了原子的核电荷数以及核外电子的排布。
2.原子核外电子的排布规律
3.元素的性质与元素原子的最外层电子排布的关系
(1)稀有气体原子最外层电子数为8(氦除外),结构稳定,性质不活泼;金属元素的原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子,化合价只显正价,单质表现为还原性;非金属元素的原子的最外层电子数一般大于或等于4,较易得到电子,化合价能显负价,单质表现为氧化性。
(2)化合价是元素本身的一种重要性质。元素化合价的数值,与核外电子排布有关,特别是与最外层电子数有关。
4.微粒所含电子数的计算
微粒核外电子数=质子数±所带电荷数
5.常见10电子粒子
(1)分子:Ne、HF、H2O、NH3、CH4
(2)阳离子:Na+、Mg2+、Al3+、N、H3O+
(3)阴离子:N3-、O2-、F-、OH-
6.核电荷数1~20的元素的核外电子排布特点
(1)原子最外层有1个电子的元素:H、Li、Na、K。
(2)原子最外层有2个电子的元素:Be、Mg、He、Ca。
(3)原子最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar。
(4)原子最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:O;最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:Ne。
(5)原子电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。
(6)原子电子总数为最外层电子数2倍的元素:Be。
(7)原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si。
(8)原子内层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、P。
【探究训练】
1.(双选)某元素R最外层电子数与电子层数相同,则R元素可能是(　　)
A.H　　　B.Na　　　C.Mg　　　D.Al
【解析】选A、D。H的最外层电子数与电子层数均为1,A符合题意;Na的最外层电子数为1,而电子层数为3,二者不同,B不符合题意;Mg的最外层电子数为2,而电子层数为3,二者不同,C不符合题意;Al的最外层电子数与电子层数均为3,D符合题意。
√
√
2.下列微粒的结构示意图,表示正确的是(　　)
√
3.X、Y、Z三种元素的核电荷数都小于18,X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,Y原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍,Z原子的次外层电子数是最外层电子数的4倍。则X、Y、Z三种元素可能的组合是 (　　)
A.C、Si、Mg B.Li、C、Mg
C.C、Mg、Li D.C、O、Mg
【解析】选A。原子最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素是C,原子次外层电子数是最外层电子数的2倍的元素有Li和Si,原子次外层电子数是最外层电子数的4倍的元素是Mg。
√
4.(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)已知某粒子的结构示意图为 。
试回答:
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,粒子可能为(填名称)　　　　、　 　　、　 　　、　 　　、
　 　　、　 　　。
(3)核电荷数小于18的元素中,写出符合下列条件的原子(离子)的微粒符号。
①某元素原子L层上的电子数为K层的3倍:　　　　　;
②得到2个电子后,电子总数与氩原子的电子总数相同的离子:　　　　。
【解析】(1)设核电荷数=质子数=a,元素原子的电子层数为x,最外层电子数为y,依题意:a=5x,a=3y,则5x=3y,x=。因原子的最外层电子数不超过8,即y为1~8的正整数,故仅当y=5,x=3时合理,该元素的核电荷数为15。
(2)①当x-y=10时,x=10+y,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,应是核外有18个电子的粒子,所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、磷离子、钾离子、钙离子。
(3)原子的L层上的电子数为K层的3倍的元素为氧元素;得到2个电子后,电子总数与氩原子的电子总数相同的离子为硫离子。
答案:(1)
(2)①原子　②氩原子　氯离子　 硫离子　磷离子　钾离子　钙离子 　
(3)①O　②S2-
04
课堂学业达标
1.某元素原子的最外层电子数是次外层的m倍(m为大于1的整数),则该原子的核外电子总数为 (　　)
A.2m B.2m+10 C.2m+2 D.m+2
【解析】选C。按照原子核外电子排布的一般规律,最外层电子数不超过8个,最外层电子数是次外层的m倍,所以次外层电子数<8,即次外层只能为K层,电子数为2,最外层电子数是2m,该原子的核外电子总数为(2m+2)。
√
2.两种元素的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,则在核电荷数1~10的元素中,满足上述关系的元素共有 (　　)
A.1对　　　B.2对　　　C.3对　　　D.4对
【解析】选B。在前10号元素中,氦原子和碳原子,核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,均为1∶2;氢原子和铍原子,核外电子层数之比与最外层电子数之比相等,均为1∶2,共有两对,选B。
√
3.某元素原子的质量数为A,它的氧化物XO2核外有x个电子,w克这种元素的原子核内中子数为 (　　)
A. mol B. mol
C. mol D. mol
【解析】选C。元素原子的质量数为A,w克这种元素的原子,其物质的量为 mol,氧化物XO2核外有x个电子,则元素原子的质子数为x-16,原子核内中子数为A-(x-16)=A-x+16,则w克这种元素的原子核内中子数为 mol×(A-x+16)= mol。
√
4.(双选)如图为元素X的原子结构示意图,下列说法正确的是 (　　)
A.X属于金属元素
B.该原子的质子数为17
C.该原子已经达到稳定结构
D.该原子在化学反应中容易得到电子
【解析】选B、D。由题干原子结构示意图可知,X为Cl,属于非金属元素,A错误;该原子的质子数为17,B正确;该原子的最外层上只有7个电子,未达到稳定结构,C错误;该原子的最外层上有7个电子,故该原子在化学反应中容易得到1个电子,达到8e-的稳定结构,D正确。
√
√
5.有X、Y两种原子,X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子,Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍,则X、Y元素的元素符号分别为 (　　)
A.Mg和S B.N和Be C.Si和B D.C和Al
【解析】选D。X、Y两种原子,X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3
个电子,Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍,由于L层
最多有8个电子,所以X元素原子核外电子排布是 ,是碳元素;Y元素
原子核外电子排布是 ,是铝元素。
√二十　原子结构与元素的性质
【基础达标】(25分钟　30分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题3分,共18分)
1.(2025·烟台高一检测)下列关于碱金属元素和卤族元素的说法,错误的是 (　　)
A.随着核电荷数的增大,碱金属元素和卤族元素的原子半径都逐渐增大
B.碱金属元素中,锂原子失去电子的能力最弱,卤族元素中氟原子得电子能力最强
C.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D.溴单质与氢气反应比氯单质与氢气反应更剧烈,氢化物更稳定
【解析】选D。同主族元素从上到下,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,A正确;同主族元素从上到下,金属性依次增强,碱金属元素中,锂的金属性最弱,锂原子失去电子的能力最弱;同主族元素从上到下,非金属性依次减弱,卤族元素中氟的非金属性最强,氟原子得电子能力最强,B正确;钾比钠活泼,故钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈,C正确;氯的非金属性比溴强,非金属性越强与氢气化合越容易,生成气态氢化物越稳定,氯与氢气化合更容易,生成氢化物更稳定,D错误。
2.借助碱金属和卤族元素的递变性分析下面的推断,其中正确的是 (　　)
A.已知Ca是第四周期ⅡA族的元素,故Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱
B.已知As是第四周期ⅤA族的元素,故AsH3的稳定性比NH3的稳定性强
C.已知Cs的原子半径比Na的原子半径大,故Cs与水反应不如Na与水反应剧烈
D.已知Cl的核电荷数比F的核电荷数多,故Cl的原子半径比F的原子半径大
【解析】选D。由碱金属元素和卤族元素的递变性可知,同主族元素从上到下金属性递增,非金属性递减,最高价氧化物对应的水化物碱性增强,金属活动性增强,非金属气态氢化物稳定性减弱,A、B、C错误;同主族随核电荷数增大,原子半径增大,D正确。
3.(2025·上海高一检测)下列递变规律正确的是 (　　)
A.还原性:I-B.热稳定性:HI>HBr>HCl
C.电子层数:I>Br>Cl
D.原子半径:Cl>Br>I
【解析】选C。非金属性Cl>Br>I,则还原性I->Br->Cl-,A错误;非金属性Cl>Br>I,则简单氢化物的热稳定性HIBr>Cl,C正确;I、Br、Cl在同一主族,周期数依次减小,同主族元素,从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径Cl【方法规律】判断元素的非金属性“两不能”和“两应该”
(1)不能依据氢化物水溶液的酸性强弱判断元素的非金属性强弱,应该依据氢化物的稳定性或还原性判断。
(2)不能依据元素所有含氧酸的酸性判断元素的非金属性强弱,应该依据元素最高价含氧酸的酸性强弱判断。
4.已知钡的活动性介于钠和钾之间,下列叙述正确的是 (　　)
A.钡与水反应不如钠与水反应剧烈
B.钡可以从KCl溶液中置换出钾
C.氧化性:K+>Ba2+>Na+
D.碱性:KOH>Ba(OH)2>NaOH
【解析】选D。由于钡的活动性比钠强,所以钡与水反应比钠与水反应更剧烈,A错误;钡的活动性不如钾且先与水发生反应,故不能置换出钾,B错误;由题意可知金属性:K>Ba>Na,故氧化性为Na+>Ba2+>K+,C错误;元素的金属性越强,其对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,则碱性KOH>Ba(OH)2>NaOH,D正确。
5.科学家推算,宇宙中可能存在的第119号未知元素,位于第ⅠA族,有人称为“类钫”。根据周期表中同主族元素的相似性和递变性,下列有关“类钫”的预测正确的是 (　　)
A.其原子半径小于铯的原子半径
B.其单质有较低的熔点
C.“类钫”与钫互为同位素
D.其单质能与水反应,浮在水面,四处游动
【解析】选B。同周期元素原子半径从左到右依次减小,同主族元素原子半径从上到下依次增大,所以119号元素的原子半径大于铯的原子半径,A错误;第ⅠA族元素的金属单质沸点从上到下依次降低,所以“类钫”形成的单质沸点较低,B正确; “类钫”与钫原子序数不同,质子数不同,属于两种不同的元素,不互为同位素, C错误;“类钫”位于第ⅠA族,与Li、Na等化学性质相似,金属性很强,与水剧烈反应,但密度大于水,沉在水下, D错误。
6.下列有关碱金属、卤素原子结构和性质的描述,正确的个数为 (　　)
①随着核电荷数的增加,碱金属单质的熔、沸点依次升高,密度依次增大
②碱金属单质的金属性很强,均易与氧气发生反应,加热时生成的氧化物形式为R2O
③根据同主族元素性质的递变规律推测,At2与H2较难化合,砹化银也难溶于水
④根据Cl、Br、I的非金属性依次减弱,可推出HCl、HBr、HI的酸性依次减弱
⑤碱金属都应保存在煤油中
⑥碳酸铯不易发生分解反应生成氧化铯和二氧化碳
A.2 B.3 C.4 D.5
【解析】选A。碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的递增而降低,碱金属单质的密度随着原子序数的递增呈增大趋势,但K反常,①错误;碱金属单质的金属性很强,均易与氧气发生反应,加热时,锂生成氧化锂,钠生成过氧化钠,②错误;砹的原子序数大于碘,根据同主族元素性质的递变规律可以推测,At2与氢气较难化合,砹化银也难溶于水,③正确;元素的非金属性强弱与其对应简单氢化物的酸性强弱无关,因此由Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱,无法推出HCl、HBr、HI的酸性强弱,④错误;Li的密度比煤油小,不能保存在煤油中,应该保存在石蜡中,⑤错误;氧化铯是活泼金属氧化物,易和二氧化碳发生反应,所以碳酸铯不易发生分解反应生成氧化铯和二氧化碳,⑥正确。
【易错提醒】非金属性强弱判断易错点
(1)非金属性强弱与物质的熔、沸点无关。
(2)非金属性强弱与氢化物的酸性无关。
(3)非金属性强弱与得电子的多少无关。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
7.已知铷(Rb)是37号元素,其相对原子质量是85.5,与钠同主族,回答下列问题:
(1)铷位于第　五　周期,其原子半径比钠元素的原子半径　大　(填“大”或“小”)。
(2)铷单质性质活泼,写出它与氯气反应的化学方程式:　 2Rb+Cl22RbCl　。
铷单质易与水反应,反应的离子方程式为　2Rb+2H2O===2Rb++2OH-+H2↑　,实验表明,铷与水反应比钠与水反应　剧烈　(填“剧烈”或“缓慢”);反应过程中铷在水　底　(填“面”或“底”)与水反应,原因是　铷的密度比水的密度大　。
【解析】(2)Rb的密度比水大,遇水后沉在水底与水反应,铷的还原性比钠强,与水反应比钠剧烈。(3)同主族元素的同类化合物的化学性质相似,写出过氧化铷与CO2反应的化学方程式:
　2Rb2O2+2CO2===2Rb2CO3+O2　。
【解析】(3)可根据钠的相应化合物发生的反应进行类推。
【互动探究】在稳定存在的碱金属元素中,最高价氧化物对应水化物的碱性最强的是　　　　　　　　　　　,此元素的单质与水反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。
提示:CsOH。2Cs+2H2O===2OH-+2Cs++H2↑。
【能力提升】(15分钟　20分)
1.(5分)(双选)(2025·济宁高一检测)周期表中第117号元素X,它的原子结构与卤族元素相似,电子排布有7个电子层,且最外层有7个电子。下列说法不正确的是 (　　)
A.此X元素的气态氢化物的化学式为HX,在常温下很稳定
B.其单质具有强氧化性,可与KI发生置换反应生成I2
C.其单质的分子式为X2,易溶于有机溶剂
D.AgX是一种有色的难溶于水的化合物
【解析】选A、B。此X元素原子结构与卤族元素相似,其最低价为-1价,气态氢化物的化学式为HX,同主族元素从上往下非金属性逐渐减弱,其简单氢化物的稳定性逐渐减弱,则HX在常温下很不稳定,A错误;同主族元素从上往下非金属性逐渐减弱,其单质的氧化性逐渐减弱,X单质不能与KI发生置换反应生成I2,B错误;X的原子结构与卤族元素相似,其单质的分子式为X2,与Br2、I2的结构与性质相似,易溶于有机溶剂,C正确;根据氯化银、溴化银、碘化银分别是白色沉淀、浅黄色沉淀、黄色沉淀推断,AgX是一种有色的难溶于水的化合物,D正确。
2.(5分)(双选)下列推测合理的是 (　　)
A.由非金属性:F>Cl>Br,推测HF、HCl、HBr的酸性依次增强
B.由Fe与Br2化合生成FeBr3,推测Fe与Cl2化合生成FeCl3
C.由GeO2是两性氧化物,推测第ⅣA族元素的最高价氧化物均是两性氧化物
D.由H+、Cl-、Mn不能大量共存,推测H+、Br-、Mn不能大量共存
【解析】选B、D。A.元素非金属性的强弱和其氢化物的酸性没有直接关系,不能由此推出HF的酸性弱于HCl和HBr,A不合理;B.Br2的氧化性弱于Cl2,Br2能与Fe化合生成FeBr3,则Cl2与Fe化合生成FeCl3,B合理;C.第ⅣA族元素的最高价氧化物不都是两性氧化物,如二氧化碳、二氧化硅等都不是两性氧化物,C不合理;D.酸性条件下高锰酸根离子可氧化氯离子,溴离子还原性强于氯离子,则酸性条件下高锰酸根离子能氧化溴离子,D合理。
3.(10分)为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去,气密性已检验)。
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中的溶液都变为黄色时,夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时,关闭活塞a。
Ⅳ.打开活塞b,将少量C中溶液滴入D中,关闭活塞b,取下D振荡。
已知:I2溶于CCl4呈紫红色。
(1)仪器A的名称为　圆底烧瓶　。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是　A中湿润的淀粉-KI试纸变蓝　。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是　Cl2+2Br-===Br2+2Cl-　。
(4)验证溴的氧化性强于碘的现象是　D中CCl4层溶液变为紫红色　。
(5)过程Ⅲ实验的目的是　确认C中的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰　。
(6)试从微观角度解释氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下　原子半径逐渐增大　,得电子能力逐渐减弱。
【解析】在A中,浓盐酸与KMnO4固体反应可制得氯气;Cl2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,则表明氯气的氧化性大于I2;在B中,起初通入氯气溶液呈黄色,后来继续通入氯气,溶液呈红棕色,表明C溶液中只生成Br2,没有Cl2剩余。
(1)根据装置图,仪器A的名称为圆底烧瓶;
(2)验证氯气的氧化性强于碘,常用Cl2与KI反应,再检验生成的I2,实验现象是A中湿润的淀粉-KI试纸变蓝;
(3)B中溶液中,Cl2与NaBr发生置换反应生成NaCl和Br2,发生反应的离子方程式是Cl2+2Br-===Br2+2Cl-;
(4)验证溴的氧化性强于碘,则Br2与KI发生置换反应生成I2,I2被CCl4萃取后进入下层,所以现象是D中CCl4层溶液变为紫红色;
(5)过程Ⅲ中实验,表明溶液中通入Cl2,能继续反应生成Br2,则Br-有剩余,溶液中不存在Cl2,目的是确认C中的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰;
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。十九　元素周期表　核素
【基础达标】(25分钟　30分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题3分,共18分)
1.(2025·南京高一检测)新型低镍304X奥氏体是具有优良特性的不锈钢,其中掺杂的下列非金属元素位于元素周期表第二周期的是 (　　)
A.C B.Si C.P D.S
【解析】选A。C的原子结构示意图为,其位于元素周期表的第二周期,A符合题意;Si的原子结构示意图为,其位于元素周期表的第三周期,B不符合题意;P的原子结构示意图为,其位于元素周期表的第三周期,C不符合题意;S的原子结构示意图为,位于元素周期表的第三周期,D不符合题意。
2.(2025·龙岩高一检测)金属钛对人体体液无毒副作用且能与肌肉和骨骼生长在一起,有“生物金属”之称。下列有关Ti 和Ti 的说法正确的是 (　　)
ATi 和Ti 中均含有22个中子
BTi 和Ti 具有相同的质子数
CTi 和Ti 的物理性质相同
DTi 和Ti 为同一种核素
【解析】选B。中子数=质量数-质子数,所以Ti的中子数=48-22=26Ti的中子数=50-22=28,二者中子数不同,故A错误Ti 和Ti为钛元素的不同核素,质子数相同,均为22,故B正确;Ti 和Ti化学性质相同,物理性质有差异,故C错误Ti 和Ti质子数相同,中子数不同,为钛元素的不同核素,故D错误。
3.(2025·临沂高一检测)1869年,俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表,成为化学史上的重要里程碑之一。下列有关元素周期表的说法正确的是 (　　)
A.最外层电子数相同的元素一定位于同一族
B.七个主族中均既含金属元素又含非金属元素
C.所有过渡元素的单质均有良好的导电性
D.目前发现的118种元素均是天然存在的元素
【解析】选C。最外层电子数相同的元素不一定位于同一族,比如He与Mg不在同一族,A错误;ⅡA族只有金属元素,ⅦA族只有非金属元素,B错误;所有过渡元素都是金属元素,故其单质均有良好的导电性,C正确;目前元素周期表的118种元素中,既有天然存在的也有人工合成的,D错误。
4.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a。则下列说法不正确的是 (　　)
Y
X
Z
A.Y与Z的原子序数之和可能为2a
B.Y的原子序数可能为a-17
C.Z的原子序数可能为a+31
D.X、Y、Z一定为短周期元素
【解析】选D。X、Y、Z为主族元素,Y一定不在第一周期,则X、Y、Z均可能为长周期元素,D项错误;若X、Y、Z分别位于第四、三、五周期的右边,则Y的原子序数为a-17;Y与Z的原子序数之和可能为2a;若X、Y、Z分别位于第五、四、六周期的右边,Z的原子序数可能为a+31。
5.已知铀核裂变的原理为UnBaX+n,下列说法错误的是 (　　)
AU与U互为同位素 B.X的质子数为33
CBa的中子数为85 D.X的质量数为92
【解析】选BU与U质子数相同,而中子数不同,因此二者互为同位素,A正确;根据铀核裂变过程中质子守恒,可知X的质子数是36,B错误;原子符号左下角为质子数,左上角为质量数,质量数等于质子数与中子数的和,则Ba的中子数为141-56=85,C正确;根据质量守恒,可知X的质量数为235+1-141-3=92,D正确。
6.杭州亚运会打造“绿色建筑”,亚运场馆大量使用了碲化镉(CdTe)发电玻璃。下列说法正确的是 (　　)
A.114Cd和112Cd的核外电子数之差为2
BTe的中子数比质子数多14个
CTe的原子结构示意图为
D.114In与114Cd互为同位素
【解析】选C。114Cd和112Cd为同种元素的不同原子,核外电子数一定相等,A项错误;Te的质量数为128、质子数为52,中子数=质量数-质子数=128-52=76,中子数比质子数多76-52=24个,B项错误Te的核外电子数为52,电子层最多容纳2n2个电子、最外层电子数不超过8,次外层电子数不超过18则Te的原子结构示意图为,C项正确; 114In与114Cd的质子数不同,不互为同位素,D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
7.现有下列基本粒子:1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。请据此回答下列问题:
(1)它们所属　7　种元素,属于氢元素的核素有　3　种,属于铀元素的核素有　3　种。互为同位素的原子分别为　1H、2H、3H,234U、U　。
【解析】(1)12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素。1H和1H+是同一种核素的不同粒子,1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素,且互为同位素。234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素,也互为同位素。
(2)质量数相等的粒子为　40K、40Ca　、　14N、14C　、　1H、1H+　(可不填满,也可补充)。
【解析】(2)40K和40Ca质量数相等,都为40;14N和14C质量数相等,都为14;1H和1H+质量数相等,都为1。
(3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素O、18O相互结合为水,可得水分子的种数为　18　;可得相对分子质量不同的水分子有　7　种。
【解析】(3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O形成的H2O有以下6种:
同理氢的同位素1H、2H、3H与氧的另两种同位素17O、18O形成的H2O也各有6种,故共有18种水分子。其相对分子质量范围为18至24的连续整数,共7种。
【能力提升】(15分钟　20分)
1.(5分)(2025·青岛高一检测)下列说法中错误的是 (　　)
①质子数相同的微粒一定属于同一种元素
②同位素的性质几乎相同
③质子数相同,电子数也相同的两种微粒,不可能是一种分子和一种离子
④电子数相同的微粒不一定是同一种元素
⑤某元素一种同位素原子的质子数为m,中子数为n,不能由此确定该元素的相对原子质量
A.②③ B.①②④ C.①② D.③④⑤
【解析】选C。①具有相同质子数的原子一定属于同种元素,但微粒可能为原子、分子、离子等,如Na+、N的质子数都是11,HF、Ne的质子数都是10,但不是同种元素,故①错误;②同位素是同种元素的不同原子,最外层电子数相同,化学性质相同,但是物理性质有差别,故②错误;③分子中质子数=电子数,而离子中质子数≠电子数,所以质子数相同,电子数也相同的两种粒子,不可能是一种分子和一种离子,故③正确;④同种元素具有相同的核电荷数(即核内质子数),电子数相同的微粒不一定是同一种元素,如K+和Ca2+,具有相同的电子数,但不是同种元素,故④正确;⑤该元素的一种原子的质子数为m、中子数为n,由于不能确定该元素有几种同位素原子,也不能确定其他同位素的质量数,因此不能求该元素的相对原子质量,故⑤正确;综合可知,①②错误。
2.(5分)(双选)下列关于元素周期表的判断,正确的是 (　　)
A.ⅦA族元素也称为卤族元素,Ⅷ族元素种类最多,ⅣA族元素形成化合物种类最多
B.若某ⅡA族元素原子序数为x,那么同周期ⅢA族原子序数可能为x+11
C.已知第六周期某主族元素的最外层电子数为1,那么该元素的原子序数为55
D.原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族
【解析】选B、C。ⅦA族含氟、氯、溴、碘等元素,ⅦA族元素也称为卤族元素,第六周期ⅢB族是镧系元素共15种、第七周期ⅢB族是锕系元素也有15种,故ⅢB族元素种类最多,ⅣA族元素中碳元素形成化合物种类最多,A错误;若某ⅡA族元素原子序数为x,若为第四、第五周期的元素,则同周期ⅢA族原子序数可能为x+11,B正确;已知第六周期某主族元素的最外层电子数为1,则其位于第六周期ⅠA族,该元素的原子序数为55(铯),C正确;原子序数之差为2的两种元素可能位于同一主族,如H、Li元素位于同一主族,D错误。
3.(10分)A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的原子序数依次增大,A、B两种元素的核电荷数之差等于它们的原子最外层电子数之和,B原子最外层电子数比其次外层电子数多2;在元素周期表中,C是E的邻族元素;D和E原子序数之和为30。它们两两形成的化合物有甲、乙、丙、丁四种,这四种化合物中原子个数之比如下表:
甲 乙 丙 丁
A∶C= 1∶1 B∶A= 1∶4 D∶E= 1∶3 B∶E= 1∶4
(1)画出元素D的原子结构示意图:　　,元素E在周期表中的位置是　第三周期ⅦA族　。
(2)写出乙、丙、丁的化学式　CH4　、　AlCl3　、　CCl4　。
(3)利用甲的水溶液可以处理空气中的SO2,并生成一种强酸。写出该反应的化学方程式:
　H2O2+SO2===H2SO4　。
(4)元素D的一种同位素AD含N个中子,它与氢原子构成HmD分子,在a g HmD中所含质子的物质的量是　(A-N+m) mol　,中子的物质的量是　(N+2m)mol　,电子的物质的量是　(A-N+m) mol　。
【解析】“B原子最外层电子数比其次外层电子数多2”,则次外层一定是第一层,B为碳元素;再结合“A、B两元素的核电荷数之差等于它们的原子最外层电子数之和”及原子序数A小于B分析可知,A为H。D和E的原子序数之和为30,二者只能处于第三周期,为Al与Cl或Si与S,且D、E形成的化合物丙中D和E的原子个数比为1∶3,则D为Al,E为Cl;C是E的邻族元素,且C的原子序数小于Al,则C为O。
nHmD)= mol
n(质子)=(A-N+m) mol
n(中子)=(N+2m)mol
n(电子)=(A-N+m) mol第2课时　元素周期表　核素
课程标准 素养目标
1.了解元素周期表的结构以及周期、族的概念。 2.能描述元素在元素周期表中的位置。 3.掌握原子构成的表示方法,理解核素、同位素的概念。 1.通过对元素周期表发展史的学习,培养独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。(科学态度与社会责任) 2.能根据原子结构确定元素在周期表中的位置,形成“结构决定位置”的观念。(宏观辨识与微观探析)
备课教学指导
【教学建议】
　　1.元素周期表结构
　　元素周期表在初中化学中已有简单介绍,学生已经知道了元素周期表的大体结构,并会用元素周期表查找常见元素的相关信息,但对元素周期表的具体结构还没有更深的理解。教学中可利用挂图、多媒体课件等直观教具,加深学生对元素周期表结构的感性认识。
　　2.元素周期表中元素的排列规律
　　元素周期表中元素有许多的排列规律,可引导学生逐一探究归纳,总结出其中的规律,加深对元素周期表结构的认识和理解。并让学生总结出原子结构与原子序数、周期及族的关系。
　　3.核素
　　从原子构成的角度学习元素、核素、同位素的概念及其之间的关系。让学生认识元素是质子数一定的一类原子,核素是质子数一定、中子数一定的一类原子,同种元素的不同核素之间互称为同位素。
【情境导引】
　　模式一:
　　元素周期表是学习元素性质变化规律的重要依据。我们最常用的是各种化学教材后面所附的长式周期表。除此之外,科学家根据不同的排列规则,绘制出了各种各样的元素周期表。如图就是其中的一种——螺旋式元素周期表。
　　【思考】
　　(1)元素周期表最早的发明者是哪位科学家
　　(2)最早的元素周期表的编排依据是什么
　　提示:门捷列夫。按照相对原子质量由小到大的顺序编排的。
　　模式二:
　　事物的存在与发展均存在一定的规律与规则,化学元素间也是如此。
　　【思考】
　　(1)元素周期表的设计是依据什么原则
　　(2)元素周期表的每一个横行和纵列的元素电子层结构有何特点
　　提示:依据原子序数递增的顺序排列元素周期表。同一横行的元素电子层数相同,同一纵列的元素最外层电子数相同。
课前自主学习
学习任务一　 元素周期表
任务驱动:从原子序数和核外电子排布的角度分析元素周期表编排原则。
1.发展历程
2.编排原则
3.元素周期表的结构
4.过渡元素
元素周期表中ⅢB到ⅡB共10个纵列,包括了第Ⅷ族和全部副族元素,共60多种元素,全部为金属元素,统称为过渡元素。
【想一想】
(1)周期的序数、主族序数分别等于什么
提示:周期的序数等于元素原子的电子层数,主族序数等于元素原子的最外层电子数。
(2)在元素周期表中的第1、3、5、7、9、11、13、17列分别表示哪些族
提示:第1列是ⅠA,第3、5、7、11列分别是ⅢB族、ⅤB族、ⅦB族、ⅠB族,第9列是Ⅷ族,第13、17列分别表示ⅢA族、ⅦA族。
学习任务二　 核素
任务驱动:碳-14(14C)原子可用于断代研究。碳-14原子和作为相对原子质量标准的碳-12原子(12C)之间有何关系
1.原子的表示方法
2.核素
(1)定义:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
(2)氢的三种核素。
原子符号 X) 原子名称 氢的原子核
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)定义:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素,即同一元素的不同核素互称为同位素,如H、H(D)H(T)之间互称为同位素。
(2)特点:天然存在的同位素,相互间保持一定的比率。
(3)几种重要的核素的用途。
①C在考古工作中用于测定文物的年代。
U用于制造原子弹。
③HH用于制造氢弹。
(4)互为同位素的核素物理性质不同,化学性质相似。
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)现行元素周期表的编排依据是相对原子质量。 (×)
提示:现行元素周期表中元素排序的依据是原子的核电荷数。
(2)元素周期表一个横行即是一个周期,一个纵列即是一个族。 (×)
提示:在元素周期表中,一个横行为一个周期,而一个纵列不一定为一个族,如8、9、10三个纵列共同组成一个族。
(3)最外层电子数相同的元素一定是同族元素。 (×)
提示:氦和镁最外层都是2个电子,但不在同一族。
(4)不同元素的核素的质量数一定不同。 (×)
提示:14C与14N分别是由碳元素、氮元素组成的核素,质量数均为14。
课堂合作探究
探究任务一　 元素周期表的结构
【问题情境】
扇形元素周期表
【问题探究】
1.在元素周期表中,根据所学知识,以铝为例,你能从元素所在的单元格中获得该元素的哪些信息 并写出相应内容所代表的信息。
提示:能获得该元素的原子序数、元素名称、元素符号和相对原子质量等信息。
2.元素周期表特殊性
(1)在元素周期表中含元素种类最多的族是哪一族 形成化合物种类最多的族是哪一族
(2)第7周期第113号~117号元素分别为第几族
提示:(1)ⅢB族;ⅣA族。
(2)ⅢA族、ⅣA族、ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族。
3.短周期元素中族序数与周期数相同的元素有哪些
提示:短周期元素中族序数与周期数相同的有三种元素:若族序数(或周期数)为1,则为氢;若族序数(或周期数)为2,则为铍;若族序数(或周期数)为3,则为铝。
4.同一周期的第ⅠA族、第ⅢA族的两种元素的原子序数相差多少
提示:2、3周期时,相差2;4、5周期时,相差12;6、7周期时,相差26。
【探究总结】
1.元素周期表的结构
2.元素的位置与原子结构的关系
3.0族定位法确定元素的位置
【探究训练】
1.(2025·临沂高一检测)下列对元素周期表说法正确的是 (　　)
A.共有7个周期和18个族
B.只有第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子
C.L电子层电子数为奇数的所有元素都是非金属元素
D.短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子X、Y间构成的化合物的化学式为XY4
【解析】选D。元素周期表有7个横行,每个横行为1个周期,共7个周期,有18列,每一列为一族(第8、9、10列为一族),共16个族,A错误;He原子最外层也有2个电子,B错误;L电子层电子数为奇数的可能为金属元素,如Li元素L电子层电子数为1,C错误;第ⅣA族元素最外层电子数为4,最高正化合价为+4,第ⅦA族原子最外层电子数为7,最低负化合价为-1,因此短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子X、Y间构成的化合物的化学式为XY4,D正确。
2.原子序数为x的元素位于周期表第ⅡA族,则原子序数为x+1的元素不可能处在 (　　)
A.第ⅢA族　　 B.第ⅠA族
C.镧系 D.第ⅢB族
【解析】选B。原子序数为x+1的元素应位于第ⅡA族右侧相邻的族,在短周期中为第ⅢA族,长周期中为第ⅢB族,镧系元素属于第ⅢB族。
3.(2025·青岛高一检测)已知钋的原子序数是84,是一种放射性元素。试推算与钋处于同一主族的上一周期的元素在元素周期表中的位置及其原子序数是 (　　)
A.第六周期第ⅥA族　50
B.第五周期第ⅥA族　52
C.第六周期第ⅥA族　54
D.第五周期第ⅥA族　56
【解析】选B。稀有气体元素Xe、Rn的原子序数分别为54、86,54<84<86,所以84号元素钋位于第六周期。86-84=2,即84号元素钋位于86号元素左侧第二格,即第ⅥA族,则与钋处于同一主族的上一周期元素位于第五周期第ⅥA族。元素Xe(54号元素)亦位于第五周期,同周期0族与第ⅥA族元素的原子序数之差为2,因此该元素原子序数为52,选B。
探究任务二　 核素　同位素
【问题情境】
下面表达式中各数字和字母分别表示不同的含义。
【问题探究】
1.符号中各个字母的含义是什么
提示:
2.质子数相同而中子数不同的微粒一定是同位素吗
提示:不一定,如Ne和H2O中质子数相同,中子数不同,但二者不是同位素。
3.元素、核素、同位素之间有什么联系
提示:核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子;同位素:质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素;元素:具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。元素是由质子数决定的,同种元素的不同核素是由中子数决定的,同位素是一种元素的不同核素之间的关系,如氕、氘、氚为氢元素的三种核素,三者互为同位素。
4.同位素在周期表中位于同一位置,那么在周期表中位于同一位置的元素一定为同位素吗
提示:不一定。因为同位素的质子数(原子序数)相同,所以在周期表中位于同一位置;但在周期表中位于同一位置的镧系和锕系元素,因其质子数不同,不属于同种元素,也不属于同位素。
【探究总结】
1.元素、核素、同位素和同素异形体的区别和联系
(1)区别
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 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 化学反应中的最小微粒 化学性质几乎完全相同 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 HHH三种核素 HHH互称同位素 O2与O3互为同素异形体
(2)联系
2.同位素的“六同三不同”
三不同:(1)中子数不同
(2)质量数不同
(3)物理性质不同
六同:(1)原子核内质子数相同
(2)核电荷数相同
(3)原子的核外电子数相同
(4)属于同一种元素
(5)在元素周期表中位置相同
(6)化学性质基本相同
3.同位素、同素异形体的判断和理解
(1)同种元素可以有多种不同的核素,即可存在不同的原子,所以元素种类数远小于原子的种类数。
(2)1H2、1HD是由氢元素的不同核素形成的氢气单质,既不属于同位素,也不属于同素异形体。
(3)判断某微粒是同位素还是同素异形体,关键是要确定微粒的类别。只有原子才可能是同位素,单质才可能是同素异形体。
【拓展提升】
1.原子的相对原子质量
(1)含义。
原子的相对原子质量是该同位素的一个原子的质量与12C原子质量的的比值。
(2)计算公式。
原子的相对原子质量=
(3)常用关系。
原子的近似相对原子质量=质量数。
2.元素的相对原子质量
(1)元素的平均相对原子质量。
①含义:根据各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。
②计算公式=A·a%+B·b%+C·c%+……
其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量,a%、b%、c%……分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数,是元素的平均相对原子质量。
③实例:如氧有三种天然同位素,它们的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含量(即原子个数百分比)的数据分别为
O　15.995　99.759%
O　16.999　0.037%
O　17.999　0.204%
则氧元素的平均相对原子质量为=15.995×99.759%+16.999×0.037%+17.999×0.204%≈15.999。
(2)元素的近似相对原子质量。
可根据各种核素(同位素)的质量数按上述方法计算。
【探究训练】
1.13C-NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析,15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构,下列有关叙述不正确的是 (　　)
A.13C与14C的核外电子排布相同
B.15N与14N互为同位素
C.15N与14C具有相同的中子数
D.15N2与14N2的性质相同
【解析】选D。13C与14C的质子数相同,核外电子排布相同,A正确;15N与14N质子数相同、中子数不同,互为同位素,B正确;15N与14C的中子数均为8,C正确;15N2与14N2的物理性质不相同,化学性质相同,D错误。
2.(双选)(2025·潍坊高一检测)如图所示是铟元素的相关信息,下列说法中不正确的是 (　　)
A.115In原子核内有66个中子 B.115In、113In的化学性质有很大不同
C.115In、113In互为同位素 D.115In位于第五周期第ⅣA族
【解析】选B、D。由题中信息可知115In原子核内有49个质子,所含中子数=质量数-质子数=115-49=66,A正确;115In、113In核外电子排布相同,化学性质几乎完全相同,B错误;115In和113In质子数相同,中子数不同,互为同位素,C正确;由题中信息可知115In的原子序数为49,与稀有气体54号相差5,由此可知,115In位于第五周期第ⅢA族,D错误。
3.核能利用有利于早日实现“碳达峰、碳中和”。核裂变的原理为Un→BaKr+n,下列说法错误的是 (　　)
A.U与U互为同素异形体
BU的中子数为143
CBa核外电子数为56
D.Kr在周期表中的位置为第四周期0族
【解析】选AU与U质子数都是92,中子数不同,中子数分别是146、143,因此二者互为同位素,A错误、B正确;原子核外电子数等于原子核内质子数,则Ba核外电子数为56,C正确;Kr原子核外电子排布是2、8、18、8,根据原子结构与元素在周期表的位置关系可知:Kr在周期表中的位置为第四周期0族,D正确。
课堂学业达标
1.“玉兔号”月球车上的太阳能电池板主要材料为硅。硅元素在元素周期表中的部分信息如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.硅的元素符号为Si B.硅元素属于金属元素
C.硅元素的相对原子质量为28.09 D.硅原子的质子数为14
【解析】选B。根据图中得到硅的元素符号为Si,A正确;硅元素属于非金属元素,B错误;根据图中信息得到硅元素的相对原子质量为28.09,C正确;根据硅元素在元素周期表中的部分信息得到硅原子的质子数为14,D正确。
2.门捷列夫曾经说过:“从积累的事实得出结论就是理论;而理论使我们能够预测事实。”2016年IUPAC确认了四种新元素,其中一种为Mc,中文名为“镆”。元素Mc可由反应:AmCa→
Mc+n得到。下列有关说法正确的是 (　　)
A.Mc元素的质子数为115
B.287Mc与288Mc互为同素异形体
CCa原子的中子数为20
D.Mc元素位于元素周期表中第ⅥA族
【解析】选AMc质子数为115,故A正确;287Mc与288Mc是质子数相同,中子数不同的同种元素的不同原子,互为同位素,故B错误Ca原子的中子数=41-20=21,故C错误Mc质子数=核外电子数=115,位于元素周期表中第ⅤA族,故D错误。
3.现有5种微粒,分别是XZQ+、R2+M,它们所属的元素种类是 (　　)
A.2　　　　B.3　　　　C.4　　　　D.5
【解析】选B。元素的种类由质子数决定,题中5种微粒共有3种不同的质子数,B正确。
4.下列有关元素周期表的说法不正确的是 (　　)
A.元素周期表中的前20号元素属于短周期元素
B.元素周期表中周期的序数就是该周期元素所具有的电子层数
C.元素周期表中主族元素的最外层电子数等于其主族序数
D.由元素在周期表中的位置可以推导该元素可能具有的化学性质
【解析】选A。元素周期表中的前18号元素属于短周期元素,而19、20号元素在长周期,故A错误;元素周期表中周期的序数=电子层数,故B正确;主族元素的最外层电子数=主族序数,如Cl的最外层电子数为7,位于ⅦA族,故C正确;由元素在周期表中的位置可知元素的性质,如元素周期表右上角的F,非金属性最强,易得电子,故D正确。
5.国际无机化学命名委员会在1989年做出决定,把长式周期表原先的主、副族及族号取消,由左至右改为18列,碱金属族为第1列,稀有气体为第18列,按这个规定,下列说法中错误的是 (　　)
A.第15列元素的最高价氧化物为R2O5
B.第2列元素中肯定没有非金属元素
C.第17列元素中的第1种元素无含氧酸
D.第16、17列元素都是非金属元素
【解析】选D。第15列元素为ⅤA族,最高价为+5价,最高价氧化物为R2O5,A正确;第2列元素中全部都是金属元素,B正确;第17列元素为ⅦA族卤族元素,其中氟元素不能形成含氧酸,C正确;第16列元素为ⅥA族,ⅥA族中元素钋、为金属元素,D错误。
6.(双选)我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例来确定“北京人”的年龄,这种测量方法叫铝铍埋藏测年法。下列关于26Al和10Be的说法不正确的是 (　　)
A.5.2 g 26Al3+中所含的电子数约为2.6NA
B.10Be和9Be中子数不同、质子数相同
C.26Al3+和26Mg2+的质子数、中子数和核外电子数都不相同
D.10Be原子核内的中子数比质子数多
【解析】选A、C。5.2 g 26Al3+中所含的电子的物质的量为×(13-3)=2 mol,即电子数约为2NA,A错误;10 Be和9Be的质子数均为4,中子数分别为6、5,中子数不同、质子数相同,B正确;26Al3+和26Mg2+的质子数分别为13、12,中子数分别为13、14,核外电子数均为10,故质子数和中子数不同,但电子数相同,C错误;10Be的原子核内,质子数为4,中子数为10-4=6,中子数比质子数多,D正确。
7.医学界通过用放射性14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞,从而抑制艾滋病,则有关14C的叙述正确的是 (　　)
A.14C与14N含有的中子数相同
B.14C的原子序数为14
C.14C与C60中普通碳原子的化学性质不同
D.14C与12C互为同位素
【解析】选D。14C的中子数是8,14N的中子数是7,A错误;14C的原子序数为6,B错误;14C与C60中普通碳原子是同位素关系,同位素的化学性质基本相同,C错误。
8.我国航天器“天问一号”火星探测器实现中国在深空探测领域的技术跨越。此次探测由核素Cm提供能量。下列说法错误的是 (　　)
A.Cm原子核内中子数为151
BCm原子核外电子数为96
C.248Cm与247Cm为同种核素
DCmCm互为同位素
【解析】选C。ACm原子核内中子数为247-96=151,故A正确;B.原子中质子数=核外电子数Cm原子核外电子数为96,故B正确;C.248Cm与247Cm的中子数不同,不是同种核素,故C错误;DCmCm是质子数相同、中子数不同的原子,互为同位素,故D正确。
9.A、B、C为短周期元素,它们的位置关系如图所示,已知B、C两元素原子序数之和是A元素的原子序数的4倍。
(1)A、B、C的元素名称分别为A　　　　、B　　　　、C　　　　。
(2)A的原子结构示意图为　　　　　　　。
(3)B在元素周期表中的位置是　　　　　　,B最高价氧化物的化学式为　　　　　。
(4)A的氢化物分子式为　　　　　　,B、C的最高价氧化物水化物的分子式分别为　　　　　、　　　　　。
【解析】由于A、B、C均为短周期元素,A应为第二周期元素,B、C为第三周期元素。设A的原子序数为x,B位于A下一周期的前一个主族,C位于A下一周期的后一个主族。由于第二、三周期同主族元素原子序数相差8,因此B的原子序数为x+8-1=x+7,C的原子序数为x+8+1=x+9。根据B、C两元素原子序数之和是A元素的原子序数的4倍,可得下式:4x=x+7+x+9,得x=8。则A原子序数为8,B原子序数为15,C原子序数为17。
答案:(1)氧　磷　氯　(2)
(3)第三周期ⅤA族　P2O5
(4)H2O　H3PO4　HClO4
课时巩固 请使用 课时素养检测 十九(共63张PPT)
第2课时　
元素周期表　
核素
01
02
04
03
备课教学指导
课前自主学习
课堂学业达标
课堂合作探究
课程标准 素养目标
1.了解元素周期表的结构以及周期、族的概念。 2.能描述元素在元素周期表中的位置。 3.掌握原子构成的表示方法,理解核素、同位素的概念。 1.通过对元素周期表发展史的学习,培养独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。(科学态度与社会责任)
2.能根据原子结构确定元素在周期表中的位置,形成“结构决定位置”的观念。(宏观辨识与微观探析)
01
备课教学指导
【教学建议】
　　1.元素周期表结构
　　元素周期表在初中化学中已有简单介绍,学生已经知道了元素周期表的大体结构,并会用元素周期表查找常见元素的相关信息,但对元素周期表的具体结构还没有更深的理解。教学中可利用挂图、多媒体课件等直观教具,加深学生对元素周期表结构的感性认识。
　　2.元素周期表中元素的排列规律
　　元素周期表中元素有许多的排列规律,可引导学生逐一探究归纳,总结出其中的规律,加深对元素周期表结构的认识和理解。并让学生总结出原子结构与原子序数、周期及族的关系。
　　3.核素
　　从原子构成的角度学习元素、核素、同位素的概念及其之间的关系。让学生认识元素是质子数一定的一类原子,核素是质子数一定、中子数一定的一类原子,同种元素的不同核素之间互称为同位素。
【情境导引】
　　模式一:
　　元素周期表是学习元素性质变化规律的重要依据。我们最常用的是各种化学教材后面所附的长式周期表。除此之外,科学家根据不同的排列规则,绘制出了各种各样的元素周期表。如图就是其中的一种——螺旋式元素周期表。
　　【思考】
　　(1)元素周期表最早的发明者是哪位科学家
　　(2)最早的元素周期表的编排依据是什么
　　提示:门捷列夫。按照相对原子质量由小到大的顺序编排的。
　　模式二:
　　事物的存在与发展均存在一定的规律与规则,化学元素间也是如此。
　　【思考】
　　(1)元素周期表的设计是依据什么原则
　　(2)元素周期表的每一个横行和纵列的元素电子层结构有何特点
　　提示:依据原子序数递增的顺序排列元素周期表。同一横行的元素电子层数相同,同一纵列的元素最外层电子数相同。
02
课前自主学习
学习任务一　 元素周期表
任务驱动:从原子序数和核外电子排布的角度分析元素周期表编排原则。
1.发展历程
2.编排原则
3.元素周期表的结构
4.过渡元素
元素周期表中ⅢB到ⅡB共___个纵列,包括了第___族和全部_____元素,
共60多种元素,全部为金属元素,统称为过渡元素。
10
Ⅷ
副族
【想一想】
(1)周期的序数、主族序数分别等于什么
提示:周期的序数等于元素原子的电子层数,主族序数等于元素原子的最外层电子数。
(2)在元素周期表中的第1、3、5、7、9、11、13、17列分别表示哪些族
提示:第1列是ⅠA,第3、5、7、11列分别是ⅢB族、ⅤB族、ⅦB族、ⅠB族,第9列是Ⅷ族,第13、17列分别表示ⅢA族、ⅦA族。
学习任务二　 核素
任务驱动:碳-14(14C)原子可用于断代研究。碳-14原子和作为相对原子质量标准的碳-12原子(12C)之间有何关系
1.原子的表示方法
2.核素
(1)定义:具有一定数目_____和一定数目_____的一种原子。
(2)氢的三种核素。
原子符号 X) 原子名称 氢的原子核 质子数(Z) 中子数(N)
H 氕 __ __
H或D 氘 __ __
H或T 氚 __ __
质子
中子
1
0
1
1
1
2
3.同位素
(1)定义:_______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H、H(D)H(T)之间互称为同位素。
(2)特点:天然存在的同位素,相互间保持一定的比率。
(3)几种重要的核素的用途。
①在考古工作中用于测定文物的年代。
U用于制造原子弹。
③用于制造氢弹。
(4)互为同位素的核素物理性质不同,化学性质相似。
质子数
中子数
核素
C
HH
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)现行元素周期表的编排依据是相对原子质量。( )
提示:现行元素周期表中元素排序的依据是原子的核电荷数。
(2)元素周期表一个横行即是一个周期,一个纵列即是一个族。( )
提示:在元素周期表中,一个横行为一个周期,而一个纵列不一定为一个族,如8、9、10三个纵列共同组成一个族。
×
×
(3)最外层电子数相同的元素一定是同族元素。( )
提示:氦和镁最外层都是2个电子,但不在同一族。
(4)不同元素的核素的质量数一定不同。( )
提示:14C与14N分别是由碳元素、氮元素组成的核素,质量数均为14。
×
×
03
课堂合作探究
探究任务一　 元素周期表的结构
【问题情境】
扇形元素周期表
【问题探究】
1.在元素周期表中,根据所学知识,以铝为例,你能从元素所在的单元格中获得该元素的哪些信息 并写出相应内容所代表的信息。

提示:能获得该元素的原子序数、元素名称、元素符号和相对原子质量等信息。
2.元素周期表特殊性
(1)在元素周期表中含元素种类最多的族是哪一族 形成化合物种类最多的族是哪一族
(2)第7周期第113号~117号元素分别为第几族
提示:(1)ⅢB族;ⅣA族。
(2)ⅢA族、ⅣA族、ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族。
3.短周期元素中族序数与周期数相同的元素有哪些
提示:短周期元素中族序数与周期数相同的有三种元素:若族序数(或周期数)为1,则为氢;若族序数(或周期数)为2,则为铍;若族序数(或周期数)为3,则为铝。
4.同一周期的第ⅠA族、第ⅢA族的两种元素的原子序数相差多少
提示:2、3周期时,相差2;4、5周期时,相差12;6、7周期时,相差26。
【探究总结】
1.元素周期表的结构
2.元素的位置与原子结构的关系
3.0族定位法确定元素的位置
【探究训练】
1.(2025·临沂高一检测)下列对元素周期表说法正确的是(　　)
A.共有7个周期和18个族
B.只有第ⅡA族元素的原子最外层有2个电子
C.L电子层电子数为奇数的所有元素都是非金属元素
D.短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子X、Y间构成的化合物的化学式为XY4
√
【解析】选D。元素周期表有7个横行,每个横行为1个周期,共7个周期,有18列,每一列为一族(第8、9、10列为一族),共16个族,A错误;He原子最外层也有2个电子,B错误;L电子层电子数为奇数的可能为金属元素,如Li元素L电子层电子数为1,C错误;第ⅣA族元素最外层电子数为4,最高正化合价为+4,第ⅦA族原子最外层电子数为7,最低负化合价为-1,因此短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子X、Y间构成的化合物的化学式为XY4,D正确。
2.原子序数为x的元素位于周期表第ⅡA族,则原子序数为x+1的元素不可能处在 (　　)
A.第ⅢA族　　 B.第ⅠA族
C.镧系 D.第ⅢB族
【解析】选B。原子序数为x+1的元素应位于第ⅡA族右侧相邻的族,在短周期中为第ⅢA族,长周期中为第ⅢB族,镧系元素属于第ⅢB族。
√
3.(2025·青岛高一检测)已知钋的原子序数是84,是一种放射性元素。试推算与钋处于同一主族的上一周期的元素在元素周期表中的位置及其原子序数是 (　　)
A.第六周期第ⅥA族　50
B.第五周期第ⅥA族　52
C.第六周期第ⅥA族　54
D.第五周期第ⅥA族　56
√
【解析】选B。稀有气体元素Xe、Rn的原子序数分别为54、86,54<84<86,所以84号元素钋位于第六周期。86-84=2,即84号元素钋位于86号元素左侧第二格,即第ⅥA族,则与钋处于同一主族的上一周期元素位于第五周期第ⅥA族。元素Xe(54号元素)亦位于第五周期,同周期0族与第ⅥA族元素的原子序数之差为2,因此该元素原子序数为52,选B。
探究任务二　 核素　同位素
【问题情境】
下面表达式中各数字和字母分别表示不同的含义。
【问题探究】
1.符号中各个字母的含义是什么
提示:
2.质子数相同而中子数不同的微粒一定是同位素吗
提示:不一定,如Ne和H2O中质子数相同,中子数不同,但二者不是同位素。
3.元素、核素、同位素之间有什么联系
提示:核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子;同位素:质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素;元素:具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。元素是由质子数决定的,同种元素的不同核素是由中子数决定的,同位素是一种元素的不同核素之间的关系,如氕、氘、氚为氢元素的三种核素,三者互为同位素。
4.同位素在周期表中位于同一位置,那么在周期表中位于同一位置的元素一定为同位素吗
提示:不一定。因为同位素的质子数(原子序数)相同,所以在周期表中位于同一位置;但在周期表中位于同一位置的镧系和锕系元素,因其质子数不同,不属于同种元素,也不属于同位素。
【探究总结】
1.元素、核素、同位素和同素异形体的区别和联系
(1)区别
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 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
名称 元素 核素 同位素 同素异形体
特性 只有种类,没有个数 化学反应中的最小微粒 化学性质几乎完全相同 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 HHH三种核素 HHH互称同位素 O2与O3互为同素异形体
(2)联系
2.同位素的“六同三不同”
三不同:(1)中子数不同
(2)质量数不同
(3)物理性质不同
六同:(1)原子核内质子数相同
(2)核电荷数相同
(3)原子的核外电子数相同
(4)属于同一种元素
(5)在元素周期表中位置相同
(6)化学性质基本相同
3.同位素、同素异形体的判断和理解
(1)同种元素可以有多种不同的核素,即可存在不同的原子,所以元素种类数远小于原子的种类数。
(2)1H2、1HD是由氢元素的不同核素形成的氢气单质,既不属于同位素,也不属于同素异形体。
(3)判断某微粒是同位素还是同素异形体,关键是要确定微粒的类别。只有原子才可能是同位素,单质才可能是同素异形体。
【拓展提升】
1.原子的相对原子质量
(1)含义。
原子的相对原子质量是该同位素的一个原子的质量与12C原子质量的的比值。
(2)计算公式。
原子的相对原子质量=
(3)常用关系。
原子的近似相对原子质量=质量数。
2.元素的相对原子质量
(1)元素的平均相对原子质量。
①含义:根据各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。
②计算公式=A·a%+B·b%+C·c%+……
其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量,a%、b%、c%……分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数,是元素的平均相对原子质量。
③实例:如氧有三种天然同位素,它们的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含量(即原子个数百分比)的数据分别为
O　15.995　99.759%
O　16.999　0.037%
O　17.999　0.204%
则氧元素的平均相对原子质量为=15.995×99.759%+16.999×0.037%+17.999×0.204%≈15.999。
(2)元素的近似相对原子质量。
可根据各种核素(同位素)的质量数按上述方法计算。
【探究训练】
1.13C-NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析,15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构,下列有关叙述不正确的是(　　)
A.13C与14C的核外电子排布相同 B.15N与14N互为同位素
C.15N与14C具有相同的中子数 D.15N2与14N2的性质相同
【解析】选D。13C与14C的质子数相同,核外电子排布相同,A正确;15N与14N质子数相同、中子数不同,互为同位素,B正确;15N与14C的中子数均为8,C正确;15N2与14N2的物理性质不相同,化学性质相同,D错误。
√
2.(双选)(2025·潍坊高一检测)如图所示是铟元素的相关信息,下列说法中不正确的是 (　　)
A.115In原子核内有66个中子
B.115In、113In的化学性质有很大不同
C.115In、113In互为同位素
D.115In位于第五周期第ⅣA族
√
√
【解析】选B、D。由题中信息可知115In原子核内有49个质子,所含中子数=质量数-质子数=115-49=66,A正确;115In、113In核外电子排布相同,化学性质几乎完全相同,B错误;115In和113In质子数相同,中子数不同,互为同位素,C正确;由题中信息可知115In的原子序数为49,与稀有气体54号相差5,由此可知,115In位于第五周期第ⅢA族,D错误。
3.核能利用有利于早日实现“碳达峰、碳中和”。核裂变的原理为Un→BaKr+n,下列说法错误的是(　　)
A.U与U互为同素异形体
BU的中子数为143
CBa核外电子数为56
D.Kr在周期表中的位置为第四周期0族
√
【解析】选AU与U质子数都是92,中子数不同,中子数分别是146、143,因此二者互为同位素,A错误、B正确;原子核外电子数等于原子核内质子数,则Ba核外电子数为56,C正确;Kr原子核外电子排布是2、8、18、8,根据原子结构与元素在周期表的位置关系可知:Kr在周期表中的位置为第四周期0族,D正确。
04
课堂学业达标
1.“玉兔号”月球车上的太阳能电池板主要材料为硅。硅元素在元素周期表中的部分信息如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.硅的元素符号为Si B.硅元素属于金属元素
C.硅元素的相对原子质量为28.09 D.硅原子的质子数为14
【解析】选B。根据图中得到硅的元素符号为Si,A正确;硅元素属于非金属元素,B错误;根据图中信息得到硅元素的相对原子质量为28.09,C正确;根据硅元素在元素周期表中的部分信息得到硅原子的质子数为14,D正确。
√
2.门捷列夫曾经说过:“从积累的事实得出结论就是理论;而理论使我们能够预测事实。”2016年IUPAC确认了四种新元素,其中一种为Mc,中文名为“镆”。元素Mc可由反应:AmCa→Mc+n得到。下列有关说法正确的是(　　)
A.Mc元素的质子数为115
B.287Mc与288Mc互为同素异形体
CCa原子的中子数为20
D.Mc元素位于元素周期表中第ⅥA族
√
【解析】选AMc质子数为115,故A正确;287Mc与288Mc是质子数相同,中子数不同的同种元素的不同原子,互为同位素,故B错误Ca原子的中子数=41-20=21,故C错误Mc质子数=核外电子数=115,位于元素周期表中第ⅤA族,故D错误。
3.现有5种微粒,分别是XZQ+、R2+M,它们所属的元素种类是(　　)
A.2　　　　B.3　　　　C.4　　　　D.5
【解析】选B。元素的种类由质子数决定,题中5种微粒共有3种不同的质子数,B正确。
√
4.下列有关元素周期表的说法不正确的是 (　　)
A.元素周期表中的前20号元素属于短周期元素
B.元素周期表中周期的序数就是该周期元素所具有的电子层数
C.元素周期表中主族元素的最外层电子数等于其主族序数
D.由元素在周期表中的位置可以推导该元素可能具有的化学性质
【解析】选A。元素周期表中的前18号元素属于短周期元素,而19、20号元素在长周期,故A错误;元素周期表中周期的序数=电子层数,故B正确;主族元素的最外层电子数=主族序数,如Cl的最外层电子数为7,位于ⅦA族,故C正确;由元素在周期表中的位置可知元素的性质,如元素周期表右上角的F,非金属性最强,易得电子,故D正确。
√
5.国际无机化学命名委员会在1989年做出决定,把长式周期表原先的主、副族及族号取消,由左至右改为18列,碱金属族为第1列,稀有气体为第18列,按这个规定,下列说法中错误的是 (　　)
A.第15列元素的最高价氧化物为R2O5
B.第2列元素中肯定没有非金属元素
C.第17列元素中的第1种元素无含氧酸
D.第16、17列元素都是非金属元素
√
【解析】选D。第15列元素为ⅤA族,最高价为+5价,最高价氧化物为R2O5,
A正确;第2列元素中全部都是金属元素,B正确;第17列元素为ⅦA族卤族元
素,其中氟元素不能形成含氧酸,C正确;第16列元素为ⅥA族,ⅥA族中元素
钋、 为金属元素,D错误。
6.(双选)我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例来确定“北京人”的年龄,这种测量方法叫铝铍埋藏测年法。下列关于26Al和10Be的说法不正确的是 (　　)
A.5.2 g 26Al3+中所含的电子数约为2.6NA
B.10Be和9Be中子数不同、质子数相同
C.26Al3+和26Mg2+的质子数、中子数和核外电子数都不相同
D.10Be原子核内的中子数比质子数多
√
√
【解析】选A、C。5.2 g 26Al3+中所含的电子的物质的量为×(13-3)=2 mol,即电子数约为2NA,A错误;10 Be和9Be的质子数均为4,中子数分别为6、5,中子数不同、质子数相同,B正确;26Al3+和26Mg2+的质子数分别为13、12,中子数分别为13、14,核外电子数均为10,故质子数和中子数不同,但电子数相同,C错误;10Be的原子核内,质子数为4,中子数为10-4=6,中子数比质子数多,D正确。
7.医学界通过用放射性14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞,从而抑制艾滋病,则有关14C的叙述正确的是 (　　)
A.14C与14N含有的中子数相同
B.14C的原子序数为14
C.14C与C60中普通碳原子的化学性质不同
D.14C与12C互为同位素
【解析】选D。14C的中子数是8,14N的中子数是7,A错误;14C的原子序数为6,B错误;14C与C60中普通碳原子是同位素关系,同位素的化学性质基本相同,C错误。
√
8.我国航天器“天问一号”火星探测器实现中国在深空探测领域的技术跨越。此次探测由核素Cm提供能量。下列说法错误的是(　　)
A.Cm原子核内中子数为151 BCm原子核外电子数为96
C.248Cm与247Cm为同种核素 DCmCm互为同位素
【解析】选C。ACm原子核内中子数为247-96=151,故A正确;B.原子中质子数=核外电子数Cm原子核外电子数为96,故B正确;C.248Cm与247Cm的中子数不同,不是同种核素,故C错误;DCmCm是质子数相同、中子数不同的原子,互为同位素,故D正确。
√
9.A、B、C为短周期元素,它们的位置关系如图所示,已知B、C两元素原子序数之和是A元素的原子序数的4倍。
(1)A、B、C的元素名称分别为A　　　　、B　　　　、
C　　　　。
(2)A的原子结构示意图为　　　　　　　。
(3)B在元素周期表中的位置是　　　　 　　,B最高价氧化物的化学式为　　 　　　。
(4)A的氢化物分子式为　　　　　　,B、C的最高价氧化物水化物的分子式分别为　　　 　　、　　　 　　。
【解析】由于A、B、C均为短周期元素,A应为第二周期元素,B、C为第三周期元素。设A的原子序数为x,B位于A下一周期的前一个主族,C位于A下一周期的后一个主族。由于第二、三周期同主族元素原子序数相差8,因此B的原子序数为x+8-1=x+7,C的原子序数为x+8+1=x+9。根据B、C两元素原子序数之和是A元素的原子序数的4倍,可得下式:4x=x+7+x+9,得x=8。则A原子序数为8,B原子序数为15,C原子序数为17。
答案:(1)氧　磷　氯　(2)
(3)第三周期ⅤA族　P2O5
(4)H2O　H3PO4　HClO4第3课时　原子结构与元素的性质
课程标准 素养目标
1.了解碱金属元素及卤族元素的原子结构特点,知道同一主族元素原子结构的相似性和递变规律。 2.了解碱金属元素及卤族元素性质的相似性和递变规律,知道同主族元素性质的相似性和递变规律。 3.能结合有关数据和实验事实认识同主族元素的递变规律。 1.能根据原子结构的相似性和递变性解释同主族元素的相似性和递变规律,形成“结构决定性质”的思维观念。(宏观辨识与微观探析) 2.能根据探究目的设计实验方案,探究主族元素性质的递变规律,培养学生的实验操作、观察、分析能力。(科学探究与创新能力)
备课教学指导
【教学建议】
　　1.碱金属元素
　　观察碱金属元素原子结构示意图,归纳总结碱金属元素原子结构的相同点和不同点。结合碱金属与O2、水的反应,分别从物理性质和化学性质两个角度归纳碱金属性质的相似性和递变规律。
　　2.卤族元素
　　观察卤族元素原子结构示意图,归纳卤族元素原子结构的相同点和不同点。结合卤素单质与H2、单质间的置换反应,分别从物理性质和化学性质两个角度归纳卤族元素性质的相似性和递变规律。
　　3.同主族元素的相似性和递变规律
　　根据碱金属元素和卤族元素原子结构的相似性和递变规律,归纳同主族元素原子结构的相似性和递变规律。根据碱金属元素和卤族元素物理性质和化学性质的相似性和递变规律,归纳同主族元素性质的相似性和递变规律。
【情境导引】
　　模式一:
　　钠钾合金可作为冷却剂应用于实验室的快中子反应器中。除了宽的液态温度范围之外,重要的是在真空中,钠钾合金有非常低的蒸气压。但是一些冷却剂泄漏时,钠钾合金飞沫将造成严重的太空垃圾危害。
　　【思考】
　　(1)你知道在元素周期表中钠和钾为什么在同一纵列吗
　　(2)你了解同一主族元素在性质上有哪些异同吗
　　提示:钠、钾的最外层电子数都是1;同一主族在性质上有相似之处,也存在递变规律。
　　模式二:
　　1817年,瑞典的化学家阿尔费德森在分析一种矿物时发现,得出的已知成分只有96%,那么其余的4%到哪儿去了呢 他经过反复试验,确信一定是矿物中含有一种至今还不知道的元素。因这种元素是在矿物(名叫透锂长石)中发现的,他就取名为“锂”(希腊文“岩石”之意)。不久,阿尔费德森又在其他矿物中发现了这种元素。另一位著名的瑞典化学家贝采里乌斯也在卡尔斯温泉和捷克的马里安温泉的矿泉水中发现了锂。
　　【思考】
　　(1)在周期表中,锂元素在什么位置
　　(2)锂单质有什么化学性质 与同主族的钠的性质类似吗
　　提示:锂位于第二周期第ⅠA族。锂单质能与氧气、水、酸等反应,与钠性质类似。
课前自主学习
学习任务一　碱金属元素
任务驱动:在元素周期表中,第ⅠA族除氢外的元素,都是金属元素,且它们对应的碱都是强碱,所以称为碱金属。它们具有怎样的结构和性质呢
1.原子结构特点
2.单质的物理性质(从锂→铯)
3.化学性质
(1)锂、钠、钾与O2的反应。
Li、Na分别在加热条件下与O2反应的化学方程式:
4Li+O22Li2O、2Na+O2Na2O2。
K+O2KO2,钾与O2的反应比钠更剧烈。
(2)钠、钾与H2O的反应。
碱金属 钾 钠
实验操作
实验 现象 共同点 ①金属浮在水面上 ②金属熔成闪亮的小球 ③小球四处游动 ④产生嘶嘶的声音 ⑤反应后的溶液使酚酞变红
不同点 K有轻微的爆鸣声,并很快燃烧起来
实验结论 K更易与水反应,且反应更剧烈
实验原理 化学方程式分别为2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2K+2H2O===2KOH+H2↑
学习任务二　 卤族元素
任务驱动:卤族元素指元素周期表中的第ⅦA族元素。包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)、(Ts),简称卤素。它们具有怎样的结构和性质呢
1.原子结构特点
2.卤素单质物理性质的相似性和递变性
单质
相 似 性 颜色 都有颜色
毒性 都有毒
溶解性 都不易溶于水,易溶于CCl4等有机溶剂(F2易和水发生反应)
递 变 性 通常状态 气体→气体→液体→固体
颜色 通常颜色 浅黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色
变化规律 逐渐加深
密度变化规律 逐渐增大
熔、沸点变化规律 逐渐升高
在水中溶解度变化规律 逐渐减小
3.单质的化学性质
(1)与H2的反应。
①X2与H2反应的比较。
单质 条件 产物稳定性 化学方程式
F2 暗处 很稳定 H2+F2===2HF
Cl2 光照或点燃 较稳定 H2+Cl22HCl
Br2 加热 不如HCl稳定 H2+Br22HBr
I2 不断加热 不稳定 H2+I22HI
②结论。
从F2到I2,与H2反应所需要的条件逐渐升高,剧烈程度:逐渐减弱。
从F2到I2,氢化物的稳定性:逐渐减弱。
(2)单质间的置换反应。
实验操作 实验现象 化学方程式和离子方程式
静置后,液体分层,上层近无色,下层橙红色 2KBr+Cl2===2KCl+Br2; 2Br-+Cl2===2Cl-+Br2
静置后,液体分层,上层近无色,下层紫色 2KI+Cl2===2KCl+I2; 2I-+Cl2===2Cl-+I2
静置后,液体分层,上层近无色,下层紫色 2KI+Br2===2KBr+I2; 2I-+Br2===2Br-+I2
结论 Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱;相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是I->Br->Cl-
(3)特性:I2遇淀粉变蓝色;溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。
(4)卤素单质都有毒,液溴易挥发,保存时常用水封。
【微点拨】
因为F2能与H2O发生反应(2F2+2H2O===4HF+O2),所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。
4.同主族元素性质的递变规律(从上到下)
【做一做】如表为元素周期表的一部分。
族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1 ①
2 ② ⑤
3 ③ ⑥
4 ④ ⑦
(1)表中元素F的非金属性最强;元素K的金属性最强;元素Br的单质在室温下呈液态(填写元素符号)。
(2)表中元素③的原子结构示意图是。
(3)表中元素⑥、⑦的氢化物的稳定性顺序为HCl>HBr(填写化学式,下同)。
(4)表中元素最高价氧化物对应水化物酸性最强的酸的分子式是HClO4。
【理解辨析】
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8个。(×)
提示:锂也是碱金属,次外层却只有2个电子。
(2)碱金属单质的化学性质活泼,易失电子发生还原反应。 (×)
提示:碱金属单质的化学性质活泼,易失电子发生氧化反应。
(3)随着核电荷数的增大,卤素单质的熔、沸点逐渐降低。 (×)
提示:随着核电荷数增大,卤素单质的熔、沸点逐渐升高。
(4)卤素(从F→I)单质的颜色逐渐加深。 (√)
提示:卤素单质颜色F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Br2(深红棕色)、I2(紫黑色),颜色逐渐加深。
(5)HBr比HCl的稳定性强。 (×)
提示:从F2到I2,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,HBr比HCl的稳定性弱。
课堂合作探究
探究任务一　碱金属元素
【问题情境】
钠、钾的最外层电子数相同,都是碱金属元素,二者具有相似的化学性质。
【问题探究】
1.钠、钾的化学性质有何异同 这与它们的原子结构有什么关系
提示:钠、钾的化学性质的相同点:能与氧气、水、酸等反应,不同点:钾与氧气、水、酸反应更剧烈;化学性质相同是因为钠、钾原子的最外层电子数相同,不同是因为钾原子电子层数比钠原子多、半径大,钾原子失电子能力比钠的强。
2.观察碱金属元素的原子结构示意图,它们在结构上的异同点是什么 你能预测出本族中其他元素与氧气、水等反应的现象有什么异同吗
提示:碱金属元素的原子最外层电子相同,随核电荷数增加,电子层数逐渐增大;碱金属元素都能与氧气、水反应,随着核电荷数增加,反应现象会越剧烈、与氧气反应的产物越复杂。如锂与氧气反应只生成氧化锂,钠与氧气反应常温下生成氧化钠,加热时生成过氧化钠,钾与氧气在加热条件下不仅有过氧化钾生成,还有超氧化钾。
3.你能根据钠、钾单质及其化合物的性质推测出氯化铯和碳酸铯能否溶于水吗
提示:能。碱金属单质及其化合物的性质具有相似性,依据NaCl(KCl)、Na2CO3(K2CO3)易溶于水可推测出CsCl、Cs2CO3也是易溶于水的。
【探究总结】
1.碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性(用R表示碱金属元素单质)
化合物→最高价氧化物对应的水化物的化学式为ROH,且均呈碱性
(2)递变性
具体表现如下(按从Li→Cs的顺序)
①与O2的反应越来越剧烈,产物越来越复杂,如Li与O2反应只能生成Li2O,Na与O2反应还可以生成Na2O2,而K与O2反应能够生成KO2等。
②与H2O的反应越来越剧烈,如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸,Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。
③最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强。
即碱性:LiOH2.从原子结构角度认识碱金属元素性质的递变规律
3.元素金属性强弱的判断依据
依据 结论
根据单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度 越易者金属性越强
根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 碱性越强者金属性越强
根据金属之间的置换反应 活动性强的金属能把活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来
金属活动性顺序表中的位置 金属的位置越靠前,金属越活泼
【典例示范】
【典例】下列各组比较不正确的是 (　　)
A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B.还原性:K>Na>Li,故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠
C.熔、沸点:Li>Na>K
D.碱性:LiOH【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)Na、K都是很活泼的金属,易与H2O反应。
(2)碱金属单质性质的相似性和递变性。
【解析】选B。A中锂的活泼性比钠弱,与水反应不如钠剧烈;B中还原性K>Na>Li,但K不能置换出NaCl溶液中的Na,而是先与H2O反应;C中碱金属元素从Li到Cs,熔、沸点逐渐降低,即Li>Na>K>Rb>Cs;D中从Li到Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强,即碱性:LiOH【延伸探究】(1)锂、钠、钾、铷各1 g分别与足量的水反应,其中反应最剧烈的金属是　　　,生成物中碱性最强的是　　　　。
提示:铷。碱金属元素从Li到Rb金属性依次增强,故反应最剧烈的金属是Rb。生成的碱中,碱性最强的是RbOH。
(2)锂、钠、钾、铷各1 g分别与足量的水反应,相同条件下,放出氢气的体积在标准状况下最大的是　　　　　。
提示:锂。等质量的碱金属与足量的水反应,摩尔质量越小,与水反应放出H2越多,故应是锂放出H2最多。
【探究训练】
1.下列关于碱金属的叙述正确的是 (　　)
A.碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大
B.碱金属随着原子序数增大,与水反应越剧烈
C.碱金属的原子半径越大,越易失电子,其还原性越弱
D.碱金属单质的化学性质活泼,易从盐溶液中置换其他金属
【解析】选B。碱金属单质的密度随原子序数的增大而增大,Na、K反常,A错误;碱金属随着原子序数增大,越易失电子,与水反应越剧烈,B正确;碱金属的原子半径越大,越易失电子,其还原性越强,C错误;Na、K性质活泼,先和水反应,而不是与盐溶液发生置换反应,D错误。
2.(2025·滨州高一检测)Li、Na、K、Rb、Cs都是第ⅠA族的元素。下列关于第ⅠA族的元素的叙述正确的是 (　　)
A.锂在空气中燃烧生成Li2O2
B.KOH的碱性比NaOH的弱
C.常温下,Rb、Cs露置在空气中不易变质
D.K与水反应比Na与水反应更剧烈
【解析】选D。锂与氧气反应只生成Li2O,故A错误;金属性:K>Na,则KOH的碱性比NaOH的强,故B错误;Rb、Cs性质比Na更活泼,更易与氧气反应,故C错误;K的金属性比Na强,则K与水反应比Na与水反应更剧烈,故D正确。
探究任务二　卤族元素
【问题情境】
卤族元素的单质都是双原子分子,它们的物理性质改变都是很有规律的,随着相对分子质量的增大,卤素分子的颜色变深,熔点、沸点、密度依次递增。卤素单质都有氧化性,氟单质的氧化性最强。
【问题探究】
1.依据卤素单质的物理性质的递变规律,试推测砹的颜色和状态是　　　。
提示:黑色,固体。卤素单质自上而下,颜色逐渐加深,熔点依次升高,状态由气态→液态→固态,故砹为黑色固体。
2.试比较F、Cl、Br、I对应常见氢化物的稳定性,据此,能否判断F、Cl、Br、I非金属性的强弱
提示:稳定性:HF>HCl>HBr>HI;氢化物的稳定性越强,则对应元素的非金属性越强,即非金属性强弱顺序为F>Cl>Br>I。
3.氯气能从NaBr溶液中置换出Br2,F2比Cl2活泼,F2能否从NaBr溶液中置换出Br2
提示:不能。F2能与NaBr溶液中的水反应生成HF和O2,不能从NaBr溶液中置换出Br2。
4.已知还原性I->Br->Cl->F-,试从原子结构的角度分析原因。
提示:还原性即微粒失去电子的能力。按I-→Br-→Cl-→F-的顺序,离子的半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大,失去电子的能力逐渐减弱,故还原性逐渐减弱。
【探究总结】
1.卤族元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性(用X代表卤族元素)
化合物→最高价氧化物对应水化物(除氟外)都为强酸
(2)递变性
具体表现如下:与H2反应越来越难,对应氢化物的稳定性逐渐减弱,离子的还原性逐渐增强。HCl、HBr、HI的水溶液都是强酸。
2.从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
3.元素非金属性强弱的判断方法
依　据 方　法
根据单质与氢气化合的难易程度或生成氢化物的稳定性 越易与氢气化合,氢化物越稳定,非金属性越强
根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱 酸性越强,非金属性越强
根据非金属单质间的置换反应 活动性强的能够置换出活动性弱的
【拓展提升】卤素单质的特殊性
1.氟无正价,无含氧酸,而Cl、Br、I都有正化合价和含氧酸。
2.Cl2易液化,Br2易挥发,I2易升华。
3.常温下呈液态的非金属单质是Br2,淀粉遇I2变蓝色。
4.活泼的卤素单质能置换较不活泼的卤素单质,但F2不能从NaCl溶液中置换出Cl2,原因是2F2+2H2O===4HF+O2。
4.对卤族元素F、Cl、Br、I的性质比较
①单质熔点由高到低的顺序为I2>Br2>Cl2>F2。
②非金属性由强到弱的顺序为F>Cl>Br>I。
③单质的氧化性由强到弱的顺序为F2>Cl2>Br2>I2。
④对应简单阴离子还原性由强到弱的顺序为I->Br->Cl->F-。
⑤氢化物的稳定性由强到弱的顺序为HF>HCl>HBr>HI。
⑥与H2反应的剧烈程度为F2>Cl2>Br2>I2。
⑦最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>HBrO4>HIO4。
【典例示范】
【典例】国际纯粹与应用化学联合会宣布将合成化学元素第117号(Ts)提名为化学新元素。其原子结构与卤族元素相似,原子核外有7个电子层,且最外层有7个电子。下列叙述正确的是 (　　)
A.Ts元素的气态氢化物的化学式为HTs,在常温下很稳定
B.其单质带有金属光泽,具有强氧化性,可与KI发生置换反应生成I2
C.其单质的分子式为Ts2,常温下和溴状态不同
D.Ts2的沸点高于I2,颜色比I2浅
【解析】选C。117号元素的原子结构与卤族元素相似,原子核外电子排布有7个电子层,且最外层有7个电子,该元素处于第ⅦA族。同主族自上而下元素的非金属性逐渐减弱,117号元素的非金属性比I的弱,元素的非金属性越强,对应氢化物越稳定,该元素氢化物稳定性比HI差,则HTs常温下不稳定,故A错误;同主族元素,从上往下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,所以其单质带有金属光泽,但其单质的氧化性比I2弱,不能与KI发生置换反应生成I2,故B错误;与Cl2、Br2、I2的结构、性质相似,所以其单质的分子式为Ts2,根据卤族元素性质的递变性,I2在常温下为固体,Ts2在常温下也为固体,而溴在常温下为液体,故C正确;卤素单质的沸点从上到下逐渐增大,颜色逐渐加深,Ts2的沸点高于I2,颜色比I2深,故D错误。
【延伸探究】本题中的Ts2能从氯化钠溶液中置换出Cl2吗
提示:不能。氧化性Ts2小于Cl2,所以Ts2不能从氯化钠溶液中置换出Cl2。
【探究训练】
(2025·北京丰台区高一检测)已知Br(溴)与Cl原子最外层电子数相同,化学性质具有很大的相似性。下列说法正确的是 (　　)
A.预测Br2不能与水反应
B.预测溴蒸气在一定条件下可与金属单质发生反应
C.观察溴单质为深红棕色液体,说明了Br2与Cl2化学性质有差异
D.Br2与NaOH溶液反应生成的主要含溴物质为NaBr和HBrO
【解析】选B。氯气能与水反应生成盐酸和次氯酸,溴也能与水发生反应生成氢溴酸和次溴酸,A错误;溴和氯的化学性质具有很大的相似性,氯气能与金属单质Na、Fe、Cu等发生反应,则溴蒸气与金属在一定条件下也能发生反应,B正确;溴单质为深红棕色液体,氯气为黄绿色气体,这是物理性质的差异,C错误;Cl2能与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水;故Br2能与NaOH溶液反应生成溴化钠、次溴酸钠和水,能发生反应,D错误。
【补尝训练】(双选)(2024·烟台高一检测)下列有关F、Cl、Br、I四种元素的说法,错误的是 (　　)
A.随着原子序数的增大,单质的颜色逐渐加深
B.随着原子序数的增大,单质的熔、沸点逐渐升高
C.气态氢化物稳定性:HFD.氢化物还原性:HF>HCl>HBr>HI
【解析】选C、D。随着原子序数的增大,单质的颜色由淡黄绿色逐渐加深到紫黑色,A正确;常温下单质由气态变为液态、固态,因此熔、沸点逐渐升高,B正确;元素的非金属性越强,气态氢化物越稳定,则气态氢化物稳定性:HF>HCl>HBr>HI,C错误;元素的非金属性越弱,氢化物还原性越强,则氢化物还原性:HF课时巩固 请使用 课时素养检测 二十

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