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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
目
录
知识点二　核素　同位素
课时作业
知识点一　元素周期表
即时演练
1.宏观辨识与微观探析:通过了解元素周期表的结构(周期和族),认识原子结构与元素周期表中位置间的关系。2.证据推理与模型认知:建立元素周期表结构模型与核素结构模型,利用模型能正确描述元素在周期表中的位置,知道元素、核素、同位素的含义。
核心素养发展目标
一
知识点一　元素周期表
1.元素周期表的发展历程
门捷列夫
相对原子质量
相对原子质量
核电荷数
2.元素周期表的编排原则
(1)原子序数:按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。
原子序数=___________=_________=_____________。
(2)编排原则
核电荷数
质子数
核外电子数
电子层数目
电子层数
3.元素周期表的结构
(1)周期
一、二、三
2、8、8
四、五、六、七
18、18、32、32
(2)族
主族元素的族序数=____________。
8、9、
10
18
8
2
最外层电子数
(3)族的元素的别称
族的元素 别称
第ⅠA族(除了__)元素 ______元素
第ⅦA族元素 ____元素
0族元素 稀有气体元素
氢
碱金属
卤族
4.元素周期表方格中的符号的意义
下面是元素周期表中第一周期到第四周期的片段。
问题探究
(1)你知道磷元素与上述元素周期表片段中哪个字母相对应吗 如何描述它在元素周期表中的位置
提示:磷元素与g相对应。磷元素在元素周期表中的位置为第三周期第ⅤA族。
(2)上述元素周期表片段中c与h、h与l两组元素的原子序数之差各是多少
提示:c与h的原子序数之差为8,h与l的原子序数之差为18。
(3)上述元素周期表片段中e与f、j与k两组元素的原子序数之差各是多少
提示:e与f的原子序数之差为1,j与k的原子序数之差为11。
原子序数的定量关系
(1)同周期,第ⅡA族元素与第ⅢA族元素原子序数差可能为1、11、25。
(2)同族,相邻周期元素原子序数差:第ⅠA族~第ⅡA族:上一周期元素种类数;第ⅢA族~0族:下一周期元素种类数。如Na与K原子序数相差8,Cl与Br原子序数相差18。
归纳提升
A
1.下列关于元素周期表的叙述,错误的是(　 　)
A.元素周期表中,总共有18个纵列,18个族
B.在周期表中,把电子层数目相同的元素排成一横行,称为一周期
C.元素周期表揭示了化学元素间的内在联系,是化学发展史上的重要里程碑之一
D.第ⅠA族(除了H)的元素又称为碱金属元素,第ⅦA族的元素又称为卤族元素
解析:元素周期表中总共有18个纵列,7个主族,8个副族,1个0族,共16个族,故A错误。
2.X、Y、Z都为短周期主族元素,它们在周期表中的位置如图所示。已知X、Y两种元素的原子序数之和等于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
X Y
Z
A
解析:由三种元素的相对位置可知,X、Y处于第二周期,Z处于第三周期,设X的原子序数为a,则Y、Z的原子序数分别为a+2、a+9,又知“X、Y两种元素的原子序数之和等于Z元素的原子序数”,则有a+a+2=a+9,解得a=7,从而推知X、Y、Z分别代表N、F、S元素。元素X即N的原子序数为7,A正确;元素Y是F,位于第ⅦA族,B错误;元素Z是S,位于第三周期,C错误;S原子最外层有6个电子,D错误。
3.试写出下列元素在周期表中的位置。
(1)原子序数为38的元素:________________。
解析:第四周期稀有气体Kr的原子序数为36,则38号元素应该在第五周期,且在第二列,即第ⅡA族。
(2)原子序数为113的元素:_________________。
解析:第七周期稀有气体Og的原子序数为118,则113号元素应该在第七周期,且在第13列,即第ⅢA族。
第五周期第ⅡA族
第七周期第ⅢA族
利用0族定位法确定元素的位置
方法规律
二
知识点二　核素　同位素
1.元素　核素
(1)元素:具有相同__________________的一类原子的总称。
(2)核素:具有一定数目____和一定数目____的一种原子。
(3)氢元素的三种核素
原子 名称 原子符号 X) 氢元素的原子核
质子数(Z) 中子数(N)
氕 H 1 0
氘 H或D 1 1
氚 H或T 1 2
质子数(核电荷数)
质子
中子
2.同位素
(1)概念:______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互为同位素。
质子数
中子数
核素
(2)特点
相同
质子数
中子数
(3)用途
①考古时利用_______测定一些文物的年代。
②_____用于制造氢弹。
③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。
C
H
基础诊断
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)任何原子都由质子、中子、电子构成。 ( 　　)
(2)原子的种类大于元素的种类。 ( 　 　)
(3C质量数相等,互称同位素。(　 　)
(4)同位素原子的化学性质几乎相同,物理性质略有差异。 ( 　　)
(5)14C18O与12C16O物理性质几乎相同,化学性质不同。 ( 　 　)
×
√
×
√
×
B
1.氚及其标记化合物在军事、工业、地质等各研究领域里均起着重要的作用,6Li是制取氚的原料之一,下列说法正确的是 (　 　)
A.氚原子可表示为H
B.6Li的质子数为3
C.H的中子数相等
D.H属于不同种元素
解析:氚原子应为H,A错误;6Li的原子序数为3,故质子数为3,B正确;
H的中子数分别为0、1、2,不相等,C错误;H互为同位素,质子数相同,属于同种元素,D错误。
2.某核电技术所用的核燃料为Pu。下列关于两种核素的说法不正确的是 (　 　)
A.中子数不同
B.化学性质相似
C.互称为同位素
D.Pu的质量数在238和239之间
D
解析:质子数相同(均为94),质量数不同(238和239),中子数=质量数质子数,分别为144和145,所以中子数不同,A正确;Pu具有相同质子数(94)、不同中子数,互称为同位素,则它们的化学性质相似,B、C正确;Pu元素包含多种核素,各核素有固定的质量数(如238或239),不存在“核素的质量数”在238和239之间的说法,D错误。
3.我国在钍基熔盐堆技术领域取得了重大突破,将我国储量丰富的钍转化为高效核燃料铀 233,未来可不再依赖铀进口。这一过程的核心路径如图所示,下列说法正确的是(　 　)
A.该过程为化学过程
B.Th互为同素异形体
C.Th多一个中子
D.Th混在一起是混合物
C
解析:该过程涉及中子俘获和β衰变,属于核反应,不是化学过程,A错误;同素异形体是指同种元素组成的不同单质,如O2和O3,而互为同位素,不互为同素异形体,B错误; 的质量数为233,质子数为90,中子数为143,的质量数为232,质子数为90,中子数为142,因此多一个中子,C正确;是钍元素的同位素,它们混在一起仍属于同种元素,因此是纯净物,不是混合物,D错误。
名师点拨
1.元素、核素、同位素与同素异形体的比较
项目 元素 核素 同位素 同素异形体
概念 质子数相同的同一类原子 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子 同种元素形成的不同单质
举例 H、C、N 三种元素 H三种核素 H互为同位素 O2与O3互为同素异形体
2.元素、核素、同位素、同素异形体的联系
三
即时演练
C
1.下列关于元素周期表的叙述,正确的是(　 　)
A.第ⅠA族的元素都被称作碱金属元素
B.前20号元素称为短周期元素
C.第ⅢB族,共32种元素(包括镧系元素和锕系元素)
D.元素周期表共有7个横行,称为周期;共有16个纵列,称为族
解析:第ⅠA族中氢元素不是碱金属元素,A错误;前18号元素称为短周期元素,B错误;第ⅢB族共32种元素(包括镧系元素和锕系元素),C正确;元素周期表共有7个横行,称为周期,共有18个纵列,16个族,D错误。
2.科学家通过核反应He发现氚(H)。下列说法正确的是(　 　)
A.n表示一个质子
B.Li是两种不同的核素
C.H互为同素异形体
D.He的中子数为4
B
解析:n表示中子,A错误;Li质子数相同,但质量数不同,中子数不同,因此是两种不同的核素,B正确;H质子数相同(均为1),但中子数不同(分别为2和1),互为同位素,同素异形体是指同种元素组成的不同单质,如O2和O3,C错误;He的质量数为4,质子数为2,中子数=质量数质子数=42=2,D错误。
3.某些花岗岩会释放氡(Rn),对人体产生伤害,Rn的原子结构示意图如图。下列说法错误的是 ( 　 　)
A.x=w=2
B.Rn中子数为136
C.Rn互为同位素
D.Rn很难与其他物质发生反应
A
解析:1个电子层最多能容纳2n2个电子,则第一层x=2,第二层y=8,第三层z=18,又根据质子数等于核外电子数,w=8,A错误;中子数=质量数质子数,所以中子数=22286=136,B正确;同位素是指质子数相同但是中子数不同的同一元素的不同原子,Rn互为同位素,C正确;Rn位于第六周期0族,是稀有气体元素,其原子最外层达到8个电子的稳定结构,难和其他物质发生反应,D正确。
4.短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示,回答下列问题。
(1)元素X的单质分子是____(写化学式)。
解析:因X、Y、Z都是短周期元素,则X、Y、Z分别是第一、二、三周期元素,故X为He,Y为F,Z为S。(1)稀有气体是单原子分子,故X的单质分子是He。
(2)Y位于元素周期表中的第__周期第____族。
解析:Y为F,位于元素周期表中第二周期第ⅦA族。
(3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是____。
解析:第四周期有18种元素,故比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是16+18=34。
He
二
ⅦA
34
四
课时作业21
D
(选择题1~12题,每题3分,第13题8分,第14题16分)
1.下列不属于主族元素的是 (　 　)
A.H　　　 B.K
C.P　　　 D.He
解析:H是第一周期第ⅠA族的元素,A不符合题意;K是第四周期第ⅠA族的元素,B不符合题意;P是第三周期第ⅤA族的元素,C不符合题意;He是第一周期0族元素,不属于主族元素,D符合题意。
A
2.下列关于元素周期表的说法中,正确的是 (　 　)
A.元素周期表共有7个周期、16个族
B.最外层电子数相同的元素都在同一族
C.第ⅠA族都是金属元素,过渡元素都是金属元素
D.现行的元素周期表是按照元素的相对原子质量大小排列而成的
解析:元素周期表中有7个横行,每个横行代表一个周期,共7个周期,共18个列,除8、9、10三个列为一族,其余每个列为一族,7个主族、8个副族、一个0族,共16个族,故A正确;最外层电子数相同的元素不一定在同一族,如最外层电子数为2的元素,它可能位于第ⅡA族、0族或第ⅡB族,故B错误;第ⅠA族存在H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr七种元素,其中H为非金属元素,故C错误;现行的元素周期表是按原子的核电荷数递增的顺序排列而成的,故D错误。
3.碘(I)是人体必需的微量元素。下列关于I的说法正确的是(　 　)
A.I均含有53个中子
B.I所含电子数不同
C.I互为同位素
D.I的质子数分别为74、76
C
解析I的中子数为12953=76,二者中子数不同,A不符合题意;原子的电子数等于质子数,两种核素的质子数均为53,电子数也为53,所含电子数相同,B、D不符合题意I质子数相同、中子数不同,互为同位素,C符合题意。
C
4.下列说法正确的是 ( 　 　)
A.某短周期元素的原子最外层有2个电子,则其一定是金属元素
B.主族元素的单原子阳离子一定具有稀有气体的电子层结构(H+除外)
C.元素周期表有7个主族、8个副族,副族均由长周期元素组成
D.主族元素在周期表中的位置只取决于该元素的电子层数
解析:短周期元素He原子的最外层电子数为2,但He位于0族,属于稀有气体元素,故A错误;主族元素的单原子失去最外层电子转化为阳离子,则短周期主族元素的单原子阳离子一定具有稀有气体的电子层结构(H+除外),部分长周期主族元素不符合,如Ga失去3个电子后最外层电子数为18,故B错误;元素周期表有18个纵列,分为7个主族,8个副族,1个0族,总共16个族,副族均由长周期元素组成,故C正确;主族元素的最外层电子数等于族序数,电子层数等于周期数,则主族元素在周期表中的位置取决于该元素的电子层数、最外层电子数,故D错误。
5.用Pb的靶子,使锌核与铅核熔合,生成一个112号元素的原子的同时向外释放出一个中子。下列说法错误的是 (　 　)
A.112号元素的相对原子质量为277
B.此变化不属于化学变化
C.科学家合成的112号元素是金属元素
D.112号元素属于第七周期的过渡元素
A
解析:根据核反应的质量数守恒,该112号元素的某一种核素的质量数为70+2081=277,但元素的相对原子质量是该元素所有同位素的相对原子质量按丰度计算的平均值,不能说该元素的相对原子质量就是277,A错误;化学变化的最小粒子是原子,化学变化中原子核不发生改变,该变化是原子核熔合,原子核发生了改变,属于核反应,不属于化学变化,B正确;第七周期0族元素的原子序数为118,可推得112号元素位于第七周期第ⅡB族,属于过渡元素,过渡元素均为金属元素,因此112号元素是金属元素,C、D正确。
D
6.我国拥有自主知识产权的硅衬底高光效氮化镓发光二极管(简称LED)技术,已广泛用于照明、显像等多个领域。氮元素、镓元素的原子结构示意图及镓在元素周期表中的信息如图所示,下列说法不正确的是(　 　)
A.氮元素位于元素周期表的第二周期
B.镓原子与镓离子质量几乎相等
C.镓的相对原子质量为69.72
D.一个Ga3+有34个电子
解析:氮元素原子核外电子层数是2,位于元素周期表的第二周期,A项正确;镓原子与镓离子质量几乎相等,这是因为电子相对于质子、中子来说,质量很小,可忽略不计,B项正确;镓的相对原子质量是69.72,C项正确;阳离子由原子失电子形成,所以一个Ga3+有313=28个电子,D项错误。
7.A、B两种元素,A的原子序数为a,如果A和B同在第ⅣA族,当B的周期数大于A的周期数时,B的原子序数不可能为 (　 　)
A.a+2 B.a+8
C.a+26 D.a+18
解析:元素A、B同在第ⅣA族,A的原子序数为a,B的周期数大于A的周期数时,A、B原子序数之差恰好为A、B相差周期的元素种类数之和,则B的原子序数可能为a+8、a+8+18、a+18、a+8+18+18、a+18+18等,不可能为a+2。
A
8.下列各图是某同学画的元素周期表的一部分(表中数字为原子序数),其中正确的是(　 　)
解析:2号元素原子核外电子处于稳定状态,应位于元素周期表最右侧,3号元素不能位于其右侧,A错误;在元素周期表中10号元素右侧不存在元素,11号元素原子最外层电子数为1,位于元素周期表最左侧,B、C错误。
D
9.镆(Mc)是115号元素,其原子核外最外层电子数是5,它有多种原子,如Mc等。下列说法正确的是 ( 　 　)
A.Mc互为同素异形体,化学性质几乎相同
B.Mc原子核有115个中子
C.Mc位于周期表的第七周期第ⅤA族
D.Mc的一种核素可由反应n得到,该核素符号为Mc
C
解析Mc的质子数相同、中子数不同,互为同位素,两者的最外层电子数相同,化学性质几乎相同,A错误Mc原子核有281115=166个中子,B错误;镆元素的原子序数为115,比第七周期的稀有气体元素的原子序数118少3,故位于元素周期表的第七周期第ⅤA族,C正确;Mc的一种核素可由反应n得到,该核素符号为Mc,D错误。
10.嫦娥五号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果如图所示,下列有关含量处于前六位元素的说法不正确的是 (　 　)
A.有4种短周期元素和2种长周期元素
B.有5种主族元素和1种副族元素
C.Fe位于元素周期表的第四周期第ⅧB族
D.钙、镁处于同主族,其原子序数相差8
C
解析:氧、硅、铝、镁是短周期元素,铁、钙是长周期元素,A正确;铁是副族元素,其余五种元素都是主族元素,B正确;Fe位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族,C错误;钙、镁处于第ⅡA族,其原子序数分别为20、12,其原子序数相差8,D正确。
11.元素周期表由俄国化学家门捷列夫首创。如图是扇形元素周期表,表中的“1、2、3、4”表示原子的核外电子层数,与现代元素周期表中的周期对应;“一、二、三……”与现代元素周期表中的族对应,共18列;“①②③④……”表示周期表中1~18号元素。下列关于该元素周期表的说法正确的是 (　 　)
A.①为Na
B.①②位于同一周期
C.③④原子的最外层电子数相同
D.①~⑨在现代元素周期表中均为短周期主族元素
D
解析:A项,由题图可知,①位于第一周期第ⅠA族,为氢,错误;B项,①②位于同一族而不是同一周期,错误;C项,③④位于同一周期不同族,则原子的最外层电子数不相同,错误。
12.元素A、B、C、D在元素周期表中的位置如图所示,下列说法错误的是(　 　)
A.C的原子序数比B的原子序数大1
B.原子结构示意图为 的元素,与C位于同一周期
C.B的原子与D的原子最外层电子数相等
D.原子结构示意图为 的元素,与B位于同一主族
D
解析:由四种元素在元素周期表中的位置可知,A、B、C、D分别代表H、He、Li、Mg。C是Li,B是He,则Li的原子序数比He大1,A正确;C(Li)处于
第二周期,原子结构示意图为 的元素处于第二周期第ⅥA族,B正确;B(He)原子最外层有2个电子,D(Mg)原子最外层也有2个电子,C正确;B是He,属于0族元素,不是主族元素,D错误。
13.(8分)元素周期表是化学学习的重要工具,元素周期表中包含很多信息内容。如图是元素周期表中铜元素的信息内容。
(1)图中29代表的是铜原子的____(填字母,下同)。
A.质子数 B.原子序数
C.中子数 D.质量数
解析:根据元素周期表中铜元素的信息内容图可知,图中29代表的是铜原子的原子序数,原子序数与质子数相等,故选AB。
AB
(2)图中63.55的意义是__。
A.铜原子的质量
B.铜原子的相对质量
C.铜元素的平均相对原子质量
D.铜原子的质量数
解析:根据元素周期表中铜元素的信息内容图可知,图中63.55表示相对原子质量,则其意义为铜元素的平均相对原子质量,故选C。
C
(3)Cu元素的两种核素分别表示为63Cu、65Cu,下列说法错误的是__。
A.63Cu和65Cu在单质和化合物中,所占的百分含量相同
B.63Cu和65Cu的质量数不同,质子数相同
C.63Cu和65Cu可以通过化学反应相互转化
D.63Cu和65Cu核外电子数相同,化学性质几乎相同
解析:63Cu和65Cu互为同位素,在单质和化合物中所占的百分含量相同,A正确;63Cu和65Cu的质子数相同,均为29,质量数不同,前者为63,后者为65,B正确;63Cu和65Cu的相互转化属于原子核内部的变化,不属于化学变化,C错误;63Cu和65Cu的质子数相同,因此核外电子数相同,则化学性质几乎相同,D正确。
C
(4)63Cu中子数为__。
A.29　　　 B.63
C.34　　　 D.92
解析:63Cu的质量数为63,质子数为29,则中子数为6329=34,故选C。
C
14.(16分)元素周期表是学习和研究化学的重要工具。请根据下表回答下列问题。
(1)从粒子的角度解释常温下6号元素组成的单质化学性质比较稳定的原因是____________________________________。
解析:6号元素为碳元素,碳的单质化学性质比较稳定的原因是碳原子最外层电子数是4,不容易得失电子。
(2)若某元素原子结构示意图如图所示,则该元素应位于元素周期表中的__(填“①”或“②”)位置。
解析:若某元素原子结构示意图为 ,该元素为Cl元素,该元素位于元素周期表的第三周期第ⅦA族,即位于元素周期表中的②位置。
碳原子最外层电子数是4,不容易得失电子
②
(3)某物质经过检测,只含有8号元素,则该物质__(填字母)。
A.一定是单质 B.可能是化合物
C.一定是纯净物 D.可能是混合物
解析:某物质经过检测,只含有8号元素即O元素,该物质可能为O2、O3等单质,也可能为O2和O3组成的混合物,由于组成元素只有1种,不可能为化合物,故选D。
D
(4)从核外电子排布角度分析,纵列中,H、Li、Na三种元素的相同点是______________________,三种元素的不同点是__________________;横行中,Li、Be、B三种元素的相同点是__________________,三种元素的不同点是________________________。
解析:从核外电子排布角度分析,纵列中,H、Li、Na三种元素的相同点是原子的最外层电子数相等,都为1,三种元素的不同点是原子的电子层数不同,依次为1、2、3层;横行中,Li、Be、B三种元素的相同点是原子的电子层数相同,都为2层,三种元素的不同点是原子的最外层电子数不相等,依次为1、2、3个。
原子的最外层电子数相等
原子的电子层数不同
原子的电子层数相同
原子的最外层电子数不相等
(5)请用上述周期表中所给元素组合成的物质写一个化学方程式:________ _____________________________________,该反应的基本反应类型是________________________________。
解析:由周期表中所给元素组合成的物质写出的一个化学方程式为2H2O
2H2↑+O2↑,该反应的基本反应类型为分解反应。
2H2O
2H2↑+O2↑(其他合理答案亦可)
分解反应(答案与前一空对应即可)
Thank you
本课结束第2课时　元素周期表　核素
1.宏观辨识与微观探析:通过了解元素周期表的结构(周期和族),认识原子结构与元素周期表中位置间的关系。2.证据推理与模型认知:建立元素周期表结构模型与核素结构模型,利用模型能正确描述元素在周期表中的位置,知道元素、核素、同位素的含义。
知识点一　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:按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(2)编排原则
3.元素周期表的结构
(1)周期
(2)族
主族元素的族序数=最外层电子数。
(3)族的元素的别称
族的元素 别称
第ⅠA族(除了氢)元素 碱金属元素
第ⅦA族元素 卤族元素
0族元素 稀有气体元素
4.元素周期表方格中的符号的意义
下面是元素周期表中第一周期到第四周期的片段。
(1)你知道磷元素与上述元素周期表片段中哪个字母相对应吗 如何描述它在元素周期表中的位置
提示:磷元素与g相对应。磷元素在元素周期表中的位置为第三周期第ⅤA族。
(2)上述元素周期表片段中c与h、h与l两组元素的原子序数之差各是多少
提示:c与h的原子序数之差为8,h与l的原子序数之差为18。
(3)上述元素周期表片段中e与f、j与k两组元素的原子序数之差各是多少
提示:e与f的原子序数之差为1,j与k的原子序数之差为11。
原子序数的定量关系
(1)同周期,第ⅡA族元素与第ⅢA族元素原子序数差可能为1、11、25。
(2)同族,相邻周期元素原子序数差:第ⅠA族~第ⅡA族:上一周期元素种类数;第ⅢA族~0族:下一周期元素种类数。如Na与K原子序数相差8,Cl与Br原子序数相差18。
1.下列关于元素周期表的叙述,错误的是 (　A　)
A.元素周期表中,总共有18个纵列,18个族
B.在周期表中,把电子层数目相同的元素排成一横行,称为一周期
C.元素周期表揭示了化学元素间的内在联系,是化学发展史上的重要里程碑之一
D.第ⅠA族(除了H)的元素又称为碱金属元素,第ⅦA族的元素又称为卤族元素
解析:元素周期表中总共有18个纵列,7个主族,8个副族,1个0族,共16个族,故A错误。
2.X、Y、Z都为短周期主族元素,它们在周期表中的位置如图所示。已知X、Y两种元素的原子序数之和等于Z元素的原子序数,下列说法正确的是(　A　)
X Y
Z
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
解析:由三种元素的相对位置可知,X、Y处于第二周期,Z处于第三周期,设X的原子序数为a,则Y、Z的原子序数分别为a+2、a+9,又知“X、Y两种元素的原子序数之和等于Z元素的原子序数”,则有a+a+2=a+9,解得a=7,从而推知X、Y、Z分别代表N、F、S元素。元素X即N的原子序数为7,A正确;元素Y是F,位于第ⅦA族,B错误;元素Z是S,位于第三周期,C错误;S原子最外层有6个电子,D错误。
3.试写出下列元素在周期表中的位置。
(1)原子序数为38的元素:第五周期第ⅡA族。
(2)原子序数为113的元素:第七周期第ⅢA族。
解析:(1)第四周期稀有气体Kr的原子序数为36,则38号元素应该在第五周期,且在第二列,即第ⅡA族。(2)第七周期稀有气体Og的原子序数为118,则113号元素应该在第七周期,且在第13列,即第ⅢA族。
利用0族定位法确定元素的位置
知识点二　核素　同位素
1.元素　核素
(1)元素:具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。
(2)核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
(3)氢元素的三种核素
原子 名称 原子符号 X) 氢元素的原子核
质子数(Z) 中子数(N)
氕 H 1 0
氘 H或D 1 1
氚 H或T 1 2
2.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),如H互为同位素。
(2)特点
(3)用途
①考古时利用C测定一些文物的年代。
②H用于制造氢弹。
③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)任何原子都由质子、中子、电子构成。 (　×　)
(2)原子的种类大于元素的种类。 (　√　)
(3C质量数相等,互称同位素。(　×　)
(4)同位素原子的化学性质几乎相同,物理性质略有差异。 (　√　)
(5)14C18O与12C16O物理性质几乎相同,化学性质不同。 (　×　)
1.氚及其标记化合物在军事、工业、地质等各研究领域里均起着重要的作用,6Li是制取氚的原料之一,下列说法正确的是 (　B　)
A.氚原子可表示为H
B.6Li的质子数为3
C.H的中子数相等
D.H属于不同种元素
解析:氚原子应为H,A错误;6Li的原子序数为3,故质子数为3,B正确;H的中子数分别为0、1、2,不相等,C错误;H互为同位素,质子数相同,属于同种元素,D错误。
2.某核电技术所用的核燃料为Pu。下列关于两种核素的说法不正确的是 (　D　)
A.中子数不同
B.化学性质相似
C.互称为同位素
D.Pu的质量数在238和239之间
解析:质子数相同(均为94),质量数不同(238和239),中子数=质量数-质子数,分别为144和145,所以中子数不同,A正确;Pu具有相同质子数(94)、不同中子数,互称为同位素,则它们的化学性质相似,B、C正确;Pu元素包含多种核素,各核素有固定的质量数(如238或239),不存在“核素的质量数”在238和239之间的说法,D错误。
3.我国在钍基熔盐堆技术领域取得了重大突破,将我国储量丰富的钍转化为高效核燃料铀-233,未来可不再依赖铀进口。这一过程的核心路径如图所示,下列说法正确的是(　C　)
A.该过程为化学过程
B.Th互为同素异形体
C.Th多一个中子
D.Th混在一起是混合物
解析:该过程涉及中子俘获和β衰变,属于核反应,不是化学过程,A错误;同素异形体是指同种元素组成的不同单质,如O2和O3,而Th互为同位素,不互为同素异形体,B错误;Th的质量数为233,质子数为90,中子数为143,Th的质量数为232,质子数为90,中子数为142,因此Th多一个中子,C正确;Th是钍元素的同位素,它们混在一起仍属于同种元素,因此是纯净物,不是混合物,D错误。
1.元素、核素、同位素与同素异形体的比较
项目 元素 核素 同位素 同素异形体
概念 质子数相 同的同一类原子 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子 同种元素形成的不同单质
举例 H、C、N 三种元素 H三种核素 H互为同位素 O2与O3互为同素异形体
2.元素、核素、同位素、同素异形体的联系
1.下列关于元素周期表的叙述,正确的是(　C　)
A.第ⅠA族的元素都被称作碱金属元素
B.前20号元素称为短周期元素
C.第ⅢB族,共32种元素(包括镧系元素和锕系元素)
D.元素周期表共有7个横行,称为周期;共有16个纵列,称为族
解析:第ⅠA族中氢元素不是碱金属元素,A错误;前18号元素称为短周期元素,B错误;第ⅢB族共32种元素(包括镧系元素和锕系元素),C正确;元素周期表共有7个横行,称为周期,共有18个纵列,16个族,D错误。
2.科学家通过核反应He发现氚(H)。下列说法正确的是 (　B　)
A.n表示一个质子
B.Li是两种不同的核素
C.H互为同素异形体
D.He的中子数为4
解析:n表示中子,A错误;Li质子数相同,但质量数不同,中子数不同,因此是两种不同的核素,B正确;H质子数相同(均为1),但中子数不同(分别为2和1),互为同位素,同素异形体是指同种元素组成的不同单质,如O2和O3,C错误;He的质量数为4,质子数为2,中子数=质量数-质子数=4-2=2,D错误。
3.某些花岗岩会释放氡(Rn),对人体产生伤害,Rn的原子结构示意图如图。下列说法错误的是 (　A　)
A.x=w=2
B.Rn中子数为136
C.Rn互为同位素
D.Rn很难与其他物质发生反应
解析:1个电子层最多能容纳2n2个电子,则第一层x=2,第二层y=8,第三层z=18,又根据质子数等于核外电子数,w=8,A错误;中子数=质量数-质子数,所以中子数=222-86=136,B正确;同位素是指质子数相同但是中子数不同的同一元素的不同原子,Rn互为同位素,C正确;Rn位于第六周期0族,是稀有气体元素,其原子最外层达到8个电子的稳定结构,难和其他物质发生反应,D正确。
4.短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如图所示,回答下列问题。
(1)元素X的单质分子是He(写化学式)。
(2)Y位于元素周期表中的第二周期第ⅦA族。
(3)比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是34。
解析:因X、Y、Z都是短周期元素,则X、Y、Z分别是第一、二、三周期元素,故X为He,Y为F,Z为S。(1)稀有气体是单原子分子,故X的单质分子是He。(2)Y为F,位于元素周期表中第二周期第ⅦA族。(3)第四周期有18种元素,故比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是16+18=34。
课时作业21
(总分:60分)
(选择题1~12题,每题3分,第13题8分,第14题16分)
1.下列不属于主族元素的是 (　D　)
A.H　　　 B.K
C.P　　　 D.He
解析:H是第一周期第ⅠA族的元素,A不符合题意;K是第四周期第ⅠA族的元素,B不符合题意;P是第三周期第ⅤA族的元素,C不符合题意;He是第一周期0族元素,不属于主族元素,D符合题意。
2.下列关于元素周期表的说法中,正确的是 (　A　)
A.元素周期表共有7个周期、16个族
B.最外层电子数相同的元素都在同一族
C.第ⅠA族都是金属元素,过渡元素都是金属元素
D.现行的元素周期表是按照元素的相对原子质量大小排列而成的
解析:元素周期表中有7个横行,每个横行代表一个周期,共7个周期,共18个列,除8、9、10三个列为一族,其余每个列为一族,7个主族、8个副族、一个0族,共16个族,故A正确;最外层电子数相同的元素不一定在同一族,如最外层电子数为2的元素,它可能位于第ⅡA族、0族或第ⅡB族,故B错误;第ⅠA族存在H、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr七种元素,其中H为非金属元素,故C错误;现行的元素周期表是按原子的核电荷数递增的顺序排列而成的,故D错误。
3.碘(I)是人体必需的微量元素。下列关于I的说法正确的是(　C　)
A.I均含有53个中子
B.I所含电子数不同
C.I互为同位素
D.I的质子数分别为74、76
解析I的中子数为129-53=76,二者中子数不同,A不符合题意;原子的电子数等于质子数,两种核素的质子数均为53,电子数也为53,所含电子数相同,B、D不符合题意I质子数相同、中子数不同,互为同位素,C符合题意。
4.下列说法正确的是 (　C　)
A.某短周期元素的原子最外层有2个电子,则其一定是金属元素
B.主族元素的单原子阳离子一定具有稀有气体的电子层结构(H+除外)
C.元素周期表有7个主族、8个副族,副族均由长周期元素组成
D.主族元素在周期表中的位置只取决于该元素的电子层数
解析:短周期元素He原子的最外层电子数为2,但He位于0族,属于稀有气体元素,故A错误;主族元素的单原子失去最外层电子转化为阳离子,则短周期主族元素的单原子阳离子一定具有稀有气体的电子层结构(H+除外),部分长周期主族元素不符合,如Ga失去3个电子后最外层电子数为18,故B错误;元素周期表有18个纵列,分为7个主族,8个副族,1个0族,总共16个族,副族均由长周期元素组成,故C正确;主族元素的最外层电子数等于族序数,电子层数等于周期数,则主族元素在周期表中的位置取决于该元素的电子层数、最外层电子数,故D错误。
5.用Pb的靶子,使锌核与铅核熔合,生成一个112号元素的原子的同时向外释放出一个中子。下列说法错误的是 (　A　)
A.112号元素的相对原子质量为277
B.此变化不属于化学变化
C.科学家合成的112号元素是金属元素
D.112号元素属于第七周期的过渡元素
解析:根据核反应的质量数守恒,该112号元素的某一种核素的质量数为70+208-1=277,但元素的相对原子质量是该元素所有同位素的相对原子质量按丰度计算的平均值,不能说该元素的相对原子质量就是277,A错误;化学变化的最小粒子是原子,化学变化中原子核不发生改变,该变化是原子核熔合,原子核发生了改变,属于核反应,不属于化学变化,B正确;第七周期0族元素的原子序数为118,可推得112号元素位于第七周期第ⅡB族,属于过渡元素,过渡元素均为金属元素,因此112号元素是金属元素,C、D正确。
6.我国拥有自主知识产权的硅衬底高光效氮化镓发光二极管(简称LED)技术,已广泛用于照明、显像等多个领域。氮元素、镓元素的原子结构示意图及镓在元素周期表中的信息如图所示,下列说法不正确的是(　D　)
A.氮元素位于元素周期表的第二周期
B.镓原子与镓离子质量几乎相等
C.镓的相对原子质量为69.72
D.一个Ga3+有34个电子
解析:氮元素原子核外电子层数是2,位于元素周期表的第二周期,A项正确;镓原子与镓离子质量几乎相等,这是因为电子相对于质子、中子来说,质量很小,可忽略不计,B项正确;镓的相对原子质量是69.72,C项正确;阳离子由原子失电子形成,所以一个Ga3+有31-3=28个电子,D项错误。
7.A、B两种元素,A的原子序数为a,如果A和B同在第ⅣA族,当B的周期数大于A的周期数时,B的原子序数不可能为 (　A　)
A.a+2 B.a+8
C.a+26 D.a+18
解析:元素A、B同在第ⅣA族,A的原子序数为a,B的周期数大于A的周期数时,A、B原子序数之差恰好为A、B相差周期的元素种类数之和,则B的原子序数可能为a+8、a+8+18、a+18、a+8+18+18、a+18+18等,不可能为a+2。
8.下列各图是某同学画的元素周期表的一部分(表中数字为原子序数),其中正确的是(　D　)
解析:2号元素原子核外电子处于稳定状态,应位于元素周期表最右侧,3号元素不能位于其右侧,A错误;在元素周期表中10号元素右侧不存在元素,11号元素原子最外层电子数为1,位于元素周期表最左侧,B、C错误。
9.镆(Mc)是115号元素,其原子核外最外层电子数是5,它有多种原子,如Mc等。下列说法正确的是 (　C　)
A.Mc互为同素异形体,化学性质几乎相同
B.Mc原子核有115个中子
C.Mc位于周期表的第七周期第ⅤA族
D.Mc的一种核素可由反应n得到,该核素符号为Mc
解析Mc的质子数相同、中子数不同,互为同位素,两者的最外层电子数相同,化学性质几乎相同,A错误Mc原子核有281-115=166个中子,B错误;镆元素的原子序数为115,比第七周期的稀有气体元素的原子序数118少3,故位于元素周期表的第七周期第ⅤA族,C正确;Mc的一种核素可由反应n得到,该核素符号为Mc,D错误。
10.嫦娥五号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果如图所示,下列有关含量处于前六位元素的说法不正确的是 (　C　)
A.有4种短周期元素和2种长周期元素
B.有5种主族元素和1种副族元素
C.Fe位于元素周期表的第四周期第ⅧB族
D.钙、镁处于同主族,其原子序数相差8
解析:氧、硅、铝、镁是短周期元素,铁、钙是长周期元素,A正确;铁是副族元素,其余五种元素都是主族元素,B正确;Fe位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族,C错误;钙、镁处于第ⅡA族,其原子序数分别为20、12,其原子序数相差8,D正确。
11.元素周期表由俄国化学家门捷列夫首创。如图是扇形元素周期表,表中的“1、2、3、4”表示原子的核外电子层数,与现代元素周期表中的周期对应;“一、二、三……”与现代元素周期表中的族对应,共18列;“①②③④……”表示周期表中1~18号元素。下列关于该元素周期表的说法正确的是 (　D　)
A.①为Na
B.①②位于同一周期
C.③④原子的最外层电子数相同
D.①~⑨在现代元素周期表中均为短周期主族元素
解析:A项,由题图可知,①位于第一周期第ⅠA族,为氢,错误;B项,①②位于同一族而不是同一周期,错误;C项,③④位于同一周期不同族,则原子的最外层电子数不相同,错误。
12.元素A、B、C、D在元素周期表中的位置如图所示,下列说法错误的是 (　D　)
A.C的原子序数比B的原子序数大1
B.原子结构示意图为的元素,与C位于同一周期
C.B的原子与D的原子最外层电子数相等
D.原子结构示意图为的元素,与B位于同一主族
解析:由四种元素在元素周期表中的位置可知,A、B、C、D分别代表H、He、Li、Mg。C是Li,B是He,则Li的原子序数比He大1,A正确;C(Li)处于第二周期,原子结构示意图为的元素处于第二周期第ⅥA族,B正确;B(He)原子最外层有2个电子,D(Mg)原子最外层也有2个电子,C正确;B是He,属于0族元素,不是主族元素,D错误。
13.(8分)元素周期表是化学学习的重要工具,元素周期表中包含很多信息内容。如图是元素周期表中铜元素的信息内容。
(1)图中29代表的是铜原子的AB(填字母,下同)。
A.质子数 B.原子序数
C.中子数 D.质量数
(2)图中63.55的意义是C。
A.铜原子的质量
B.铜原子的相对质量
C.铜元素的平均相对原子质量
D.铜原子的质量数
(3)Cu元素的两种核素分别表示为63Cu、65Cu,下列说法错误的是C。
A.63Cu和65Cu在单质和化合物中,所占的百分含量相同
B.63Cu和65Cu的质量数不同,质子数相同
C.63Cu和65Cu可以通过化学反应相互转化
D.63Cu和65Cu核外电子数相同,化学性质几乎相同
(4)63Cu中子数为C。
A.29　　　 B.63
C.34　　　 D.92
解析:(1)根据元素周期表中铜元素的信息内容图可知,图中29代表的是铜原子的原子序数,原子序数与质子数相等,故选AB。(2)根据元素周期表中铜元素的信息内容图可知,图中63.55表示相对原子质量,则其意义为铜元素的平均相对原子质量,故选C。(3)63Cu和65Cu互为同位素,在单质和化合物中所占的百分含量相同,A正确;63Cu和65Cu的质子数相同,均为29,质量数不同,前者为63,后者为65,B正确;63Cu和65Cu的相互转化属于原子核内部的变化,不属于化学变化,C错误;63Cu和65Cu的质子数相同,因此核外电子数相同,则化学性质几乎相同,D正确。(4)63Cu的质量数为63,质子数为29,则中子数为63-29=34,故选C。
14.(16分)元素周期表是学习和研究化学的重要工具。请根据下表回答下列问题。
(1)从粒子的角度解释常温下6号元素组成的单质化学性质比较稳定的原因是碳原子最外层电子数是4,不容易得失电子。
(2)若某元素原子结构示意图如图所示,则该元素应位于元素周期表中的②(填“①”或“②”)位置。
(3)某物质经过检测,只含有8号元素,则该物质D(填字母)。
A.一定是单质 B.可能是化合物
C.一定是纯净物 D.可能是混合物
(4)从核外电子排布角度分析,纵列中,H、Li、Na三种元素的相同点是原子的最外层电子数相等,三种元素的不同点是原子的电子层数不同;横行中,Li、Be、B三种元素的相同点是原子的电子层数相同,三种元素的不同点是原子的最外层电子数不相等。
(5)请用上述周期表中所给元素组合成的物质写一个化学方程式:2H2O2H2↑+O2↑(其他合理答案亦可),该反应的基本反应类型是分解反应(答案与前一空对应即可)。
解析:(1)6号元素为碳元素,碳的单质化学性质比较稳定的原因是碳原子最外层电子数是4,不容易得失电子。(2)若某元素原子结构示意图为,该元素为Cl元素,该元素位于元素周期表的第三周期第ⅦA族,即位于元素周期表中的②位置。(3)某物质经过检测,只含有8号元素即O元素,该物质可能为O2、O3等单质,也可能为O2和O3组成的混合物,由于组成元素只有1种,不可能为化合物,故选D。(4)从核外电子排布角度分析,纵列中,H、Li、Na三种元素的相同点是原子的最外层电子数相等,都为1,三种元素的不同点是原子的电子层数不同,依次为1、2、3层;横行中,Li、Be、B三种元素的相同点是原子的电子层数相同,都为2层,三种元素的不同点是原子的最外层电子数不相等,依次为1、2、3个。(5)由周期表中所给元素组合成的物质写出的一个化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑,该反应的基本反应类型为分解反应。

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