高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第4课时学案

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第4课时　原子结构与元素周期表复习课
[核心素养发展目标]　1.巩固原子的构成，加深对核素、同位素概念的理解，熟练掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的关系。2.熟练掌握元素周期表的结构，能用原子结构理论解释同族元素性质的相似性和递变性。
一、原子结构　核素
1．构成原子的微粒及作用
原子(X)
2．原子、离子中三种基本微粒的数量关系
(1)原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；
(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)；
(3)阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数；
(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
3．微粒符号周围数字的含义

4．元素、核素、同位素的关系


(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子(　　)
(2)不同的核素可能具有相同的质子数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同(　　)
(3)中子数不同而质子数相同的微粒一定互为同位素(　　)
(4)Cl与Cl得电子能力几乎相同(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√

1．现有下列9种微粒：H、H、C、C、N、Fe2＋、Fe3＋、O2、O3。按要求完成以下各题：
(1)H、H、H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。
(2)O2和O3互为__________。
(3)Fe2＋的中子数为________，核外电子数为______________。
(4)上述9种微粒中有________种核素，属于________种元素。
答案　(1)核素　同位素　(2)同素异形体　(3)30　24 (4)5　5
2．(1)已知：A.质子数，B.中子数，C.核外电子数，D.最外层电子数，用序号回答下列问题。
①原子种类由________决定；
②元素种类由________决定；
③元素的化合价由________决定。
(2)2.0 g由H和O构成的水(H2O)，该水分子的物质的量为________，含中子数为________。
(3)核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则该离子的核外电子数为________。
答案　(1)①AB　②A　③D　(2)0.1 mol　NA(或6.02×1023)　(3)A－N－2
解析　(2)H2O的摩尔质量为20 g·mol－1，2 g H2O的物质的量n＝＝＝0.1 mol。1个分子含有中子数为[0＋(18－8)]＝10，故0.1 mol H2O含有的中子数目为0.1 mol
×10×6.02×1023mol－1＝NA或6.02×1023。
二、元素周期表的结构


(1)第ⅠA族全部是金属元素(　　)
(2)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素(　　)
(3)两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1(　　)
(4)0族元素原子的最外层均有8个电子(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×

请在下表中画出元素周期表的轮廓，并在表中按要求完成下列问题：
(1)标出族序数。
(2)用阴影表示出碱金属元素的位置。
(3)将前四周期卤族元素的元素符号填入表中适当的位置。
(4)写出各周期元素的种类。
(5)写出稀有气体元素的原子序数。
(6)写出金属与非金属元素分界线处的金属元素符号。

答案　

三、元素周期表在元素推断中的应用
1．元素在周期表中的位置与原子结构的相互推断
(1)元素的位置与原子结构的关系

(2)填写符合条件的短周期元素符号
①族序数等于周期数的元素有H、Be、Al。
②族序数是周期数的2倍的元素有C、S。
③族序数是周期数的3倍的元素是O。
④周期数是族序数的2倍的元素是Li。
⑤周期数是族序数的3倍的元素是Na。
2．由元素的原子序数推断元素在周期表中的位置
常用0族元素定位法：
(1)明确0族元素信息
0族元素
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
Og
所在周期序数
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，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
(3)求差值定族数
①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的 ⅠA 族或 ⅡA 族；
②若某元素原子序数比相应的0族元素少1～5时，则应处在同周期的ⅢA～ⅦA族；
③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。

1．A、B、C、D为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示，A、C两元素的原子核外电子数之和等于B元素原子的质子数。

(1)写出A元素的名称：________。
(2)B位于元素周期表中第________周期________族。
(3)C的原子结构示意图为________。
(4)D的单质与水反应的化学方程式为_____________________________________。
答案　(1)氮　(2)三　ⅥA　(3)　(4)Cl2＋H2O===HCl＋HClO
解析　A、C两元素的原子核外电子数之和等于B元素原子的质子数，设B的质子数为x，A、C的核外电子数分别为x－9、x－7，即x－9＋x－7＝x，则x＝16，所以B为硫元素，A、C分别是氮元素和氟元素，D为氯元素。
2．X、Y、Z是周期表中相邻的原子序数依次增大的三种元素，其中X、Y同主族，Y、Z同周期，且这三种元素原子最外层电子数之和为16，质子数总和为38，则X、Y、Z分别是________、________、________。
答案　N　P　S
解析　X、Y、Z是周期表中相邻的三种元素，其中X、Y同主族，Y、Z同周期，且这三种元素原子最外层电子数之和为16，设X、Y的最外层电子数是a，Z的最外层电子数是a＋1，a＋a＋a＋1＝16，a＝5，所以X、Y属于第ⅤA族元素、Z属于第ⅥA族元素，质子数总和为38，设X的质子数是b、Y的质子数是b＋8，Z的质子数是b＋9，b＋b＋8＋b＋9＝38，所以b＝7，所以X是N元素、Y是P元素、Z是S元素。

1．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是(　　)
A.Xn－含有的中子数为a＋b
B.Xn－含有的电子数为a－n
C．X原子的质量数为a＋b＋n
D．X原子的质量约为 g
答案　D
解析　中子数＝b－a，电子数＝a＋n，质量数＝b ，X的近似摩尔质量为b g·mol－1，即阿伏加德罗常数个X原子的质量为b g，则1个X原子的质量为 g，故D正确。
2．下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是(　　)

答案　D
解析　本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素在周期表的最左端排除A、B、C三项。
3．(2019·安庆高一检测)下列叙述正确的是(　　)
A．元素周期表是按元素的相对原子质量排列而成的
B．元素周期表中的副族和Ⅷ族元素统称为过渡元素
C．元素周期表共有7个横行(周期)和16个纵列(族)
D．元素周期表中，短周期包括9种非金属元素(稀有气体元素除外)
答案　B
解析　元素周期表是按元素的原子序数由小到大的顺序排列而成的，共有7个横行(即7个周期)，18个纵列(分7个主族，7个副族，1个Ⅷ族和1个0族)。其中副族和Ⅷ族元素统称为过渡元素。短周期包括1～18号元素，除稀有气体元素外共有10种非金属元素。
4．下列各项表述中正确的一组是(　　)

A
B
C
D
原子序数
7
9
12
16
元素符号
N
F
Al
S
周期
二
三
三
三
族
ⅣA
ⅦA
ⅡA
ⅥA

答案　D
5．短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置关系如图所示，回答下列问题：

(1)X元素形成单质的分子式是________________________________________。
(2)写出Y元素形成的单质跟水反应的化学方程式：________________。
(3)写出单质Z在空气中燃烧的化学方程式：____________________。
答案　(1)He　(2)2F2＋2H2O===4HF＋O2　(3)S＋O2SO2

A组　基础对点练
题组一　原子构成、核素、同位素
1．关于微粒X－，下列说法正确的是(　　)
A．该微粒的中子数为17
B．该微粒的核外电子数为17
C．该微粒的中子数为20
D．该微粒的质子数为37
答案　C
【考点】　原子的微粒及其数量关系
【题点】　原子的微粒及其数量关系
2．(2019·北京101中学高一期末)联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”，我国的刘庄教授为汞元素的代言人。下列关于Hg的说法中正确的是(　　)
A．质子数为198
B．中子数为118
C．质量数为278
D．中子数与核外电子数之差为80
答案　 B
解析　表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，则质子数为80，选项A错误；中子数＋质子数＝质量数，则中子数为198－80＝118，选项B正确；质量数为198, 选项C错误；质子数＝核外电子数，因此核外电子数为80，中子数为118，中子数与核外电子数之差为38，选项D错误。
【考点】　原子的微粒及其数量关系
【题点】　原子的微粒及其数量关系
3．简单原子的原子结构可用下图形象地表示：

其中“●”表示质子或电子，“○”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是(　　)
A．①②③互为同位素
B．①②③互为同素异形体
C．①②③是三种化学性质不同的粒子
D．①②③具有相同的质量数
答案　A
【考点】　元素、核素、同位素的概念理解
【题点】　元素、核素、同位素的辨析
4．有两种不同的碳原子，一种原子核内有6个质子和6个中子，另一种原子核内有6个质子和7个中子，则它们不相同的是(　　)
A．核电荷数 B．核外电子数
C．电子层数 D．原子的质量数
答案　D
解析　由题意可知，这两种碳原子分别为C和C，它们的核电荷数均为6，核外电子数均为6，电子层数均为2，但其质量数分别为12和13。
【考点】　元素、核素、同位素的概念理解
【题点】　元素、核素、同位素的辨析
5．下列说法正确的是(　　)
A．同一元素各核素的质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同
B．任何元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子构成的
C．钠原子失去一个电子后，它的电子数与氖原子相同，所以变成氖原子
D.Ar、K、Ca的质量数相同，所以它们互为同位素
答案　A
解析　A选项中的各核素属于同一元素，这些核素间必定互为同位素，同位素的化学性质几乎完全相同，正确；B选项描述的只是原子构成的一般规律，而忽视了氕原子(H)的原子核内只有质子而无中子这个特例，错误；原子种类是由质子数和中子数共同决定的，若原子核不改变，仅核外发生电子得失，不会发生由一种原子转变为另一种原子的现象，而只能由原子变为离子，C错误；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，D错误。
【考点】　原子结构、元素、核素、同位素的综合考查
【题点】　元素、核素、同位素的综合考查
6．13C­NMR(核磁共振)、15N­NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，瑞士科学家库尔特、维特里希等人为此获得了诺贝尔化学奖。下列有关13C、15N的叙述正确的是(　　)
A．15N与14N互为同位素
B．13C与C60互为同素异形体
C．13C、15N具有相同的中子数
D．15N的核外电子数与中子数相同
答案　A
解析　15N与14N质子数相同，中子数不同，互为同位素，A项正确；13C是核素，C60是单质，二者不互为同素异形体，B项错误；13C中子数为7,15N中子数为8，C项错误；15N 核外电子数为7，中子数为8，二者不相等，D项错误。
【考点】　同位素
【题点】　同位素与同素异形体辨析
题组二　原子结构、元素周期表与元素性质
7．下列微粒结构示意图表示的元素属于ⅦA族的是(　　)
A. B.
C. D.
答案　A
解析　A项为F原子，B项为O2－，C项为Ne原子，D项为Na原子。
8．下图各为元素周期表的一部分(数字为原子序数)，其中X为35的是(　　)


答案　D
解析　依据“稀有气体定位法”先写出各周期中稀有气体原子序数：2、10、18、36、54、86、118；其次根据第五周期有18种元素，即可确定元素X(35号)应为D中位置。
9．具有下列结构的原子，其元素一定属于ⅡA族的是(　　)
A．最外层电子数与次外层电子数相等的原子
B．K层电子数为M层电子数一半的原子
C．最外层有2个电子的原子
D．M层电子数等于其内层电子数之和的的原子
答案　D
解析　若该元素位于ⅡA族，则其原子最外层电子数为2，A项中元素原子最外层电子数可能为2或8；B项中元素最外层电子数为4；C项中元素可能是He，位于0族；D项中，元素有三个电子层，其最外层电子数一定为2。
【考点】　原子结构与元素周期表位置的关系
【题点】　位置反映原子结构
10．根据原子结构和元素周期表的关系完成下列各题。
(1)写出下列微粒的符号及其在元素周期表中的位置。

符号：________　________　________　________
位置：________　________　________　________
(2)第三周期ⅣA族的元素原子序数是________。
(3)Na元素的原子序数为11，相邻的同族元素的原子序数是________。
(4)短周期元素中，族序数＝周期序数的元素有：__________________(填元素符号，下同)。
(5)短周期元素中，族序数＝周期序数2倍的元素有：________。
(6)短周期元素中，周期序数＝族序数2倍的有：________________。
答案　(1)O　Na＋　Cl　Cl－　第二周期ⅥA族　第三周期ⅠA族　第三周期ⅦA族　第三周期ⅦA族 (2)14　(3)3、19　(4)H、Be、Al　(5)C、S　(6)Li
【考点】　原子结构与元素周期表
【题点】　原子结构与元素周期表
B组　综合强化练
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)
A．16O与18O互为同素异形体
B．16O与18O核外电子排布方式不同
C．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化
D．标准状况下，11.2 L 16O2和11.2 L 18O2均含NA个氧原子
答案　D
解析　16O与18O是氧元素的不同核素，二者互为同位素，A错误；16O与18O具有相同的核内质子数和核外电子数，故核外电子排布方式相同，B错误；16O与18O仅中子数不同，二者相互转化是原子核发生变化，不能通过化学变化实现，C错误；16O2和18O2均为双原子分子，标准状况下，11.2 L 16O2和11.2 L 18O2的物质的量均为0.5 mol，均含NA个氧原子，D正确。
【考点】　原子的微粒及数量关系
【题点】　原子的微粒数量关系与物质的量综合考查
2．下列关于元素的叙述正确的是(　　)
A．最外层电子数相同的元素都在同一主族
B．只有在原子中，质子数才与核外电子数相等
C．目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素
D．目前使用的元素周期表中，最长的族含有7种元素
答案　C
解析　最外层电子数为2的元素有的在0族，还有很多在副族，故A错误；电中性微粒中质子数与核外电子数相等，如原子、分子等，故B错误；目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素，故C正确；目前使用的元素周期表中，ⅢB族中存在镧系(15种)、锕系(15种)，包含元素种类最多，故D错误。
3．已知Xn－含N个中子，X的质量数为A，则a g X的氢化物中含质子的物质的量是(　　)
A.(A－N＋n)mol B.(A－n)mol
C.(N＋n)mol D.(A－n)mol
答案　A
解析　根据Xn－可得X的氢化物的化学式为HnX，因X的质量数为A，则HnX的摩尔质量为(A＋n)g·mol－1，a g X的氢化物的物质的量为 mol，每个HnX分子中含有的质子数为A－N＋n，则a g X的氢化物中所含质子的物质的量为(A－N＋n)mol，A项正确。
【考点】　原子的微粒及数量关系
【题点】　原子的微粒数量关系与物质的量综合考查
4．(2019·渭南高一检测)某主族元素R原子的质量数为79，已知R的单核离子含有45个中子和36个电子，下列有关R的叙述错误的是(　　)
A．R位于第四周期ⅥA族
B．R最高价氧化物对应水化物的化学式为H3RO4
C．元素R气态氢化物的化学式为H2R
D．R的阴离子具有强还原性
答案　B
解析　由于主族元素R原子的质量数为79，含有45个中子，所以质子数为79－45＝34，由于R的单核离子含有45个中子和36个电子，所以该原子有4个电子层，最外层是6个电子，所以R位于第四周期ⅥA族；由于R的最高正价是＋6价，所以R最高价氧化物对应水化物的化学式为H2RO4，气态氢化物的化学式为H2R，R的阴离子失电子能力较强，所以具有强还原性。
5．(2019·银川高一检测)X、Y是元素周期表中ⅦA族中的两种元素，下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是(　　)
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B．X的氢化物的沸点比Y的氢化物沸点低
C．X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
答案　C
解析　A选项中X原子电子层数多于Y，因此在同族中X在Y的下方，根据同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱可知，X的非金属性比Y弱，故A错误；B选项中Y的氢化物如果是HF，X的氢化物是HCl，则沸点HF>HCl，非金属性：F>Cl，B错误；C选项中比较的是氢化物的稳定性，X的氢化物比Y的稳定，说明X的非金属性比Y的强，C正确；D选项中Y单质能够将X从其盐溶液中置换出来，说明Y的非金属性强于X，与题干相反，D错误。
6．A、B、C均为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示，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两元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍，则符合A、B、C的一组元素是(　　)

A．Be、Na、Al B．B、Mg、Si
C．O、P、Cl D．C、Al、P
答案　C
解析　解答本题首先确定三种元素在元素周期表中的相对位置，再根据元素周期表中结构的关系列式求解。由于A、B、C为短周期元素，从A、B、C的位置看，A只能处在第二周期，而B、C处在第三周期。设A的原子序数为x，则B的原子序数为x＋8－1＝x＋7，C的原子序数为x＋8＋1＝x＋9，则x＋7＋x＋9＝4x，x＝8。所以，A、B、C的原子序数分别为8、15、17，对应的元素分别为O、P、Cl，代入族序数关系：5＋7＝2×6成立。
【考点】　元素的推断
【题点】　稀有气体定位法
7．有X、Y、Z三种元素：
(1)X元素原子的核电荷数为8，其原子核内的质子数为________，该元素原子的二价阴离子中，核外电子数为________，中子数为9的核素表示为________。
(2)Y元素的一价阳离子核外有18个电子，质量数为40，该元素原子的原子核内中子数为________。
(3)2 g ZO中电子数比质子数多3.01×1022个，则Z的相对原子质量为________。
答案　(1)8　10　O　(2)21　(3)32
解析　(1)核电荷数＝质子数＝8，阴离子的核外电子数＝质子数＋离子所带电荷数＝10，某核素中子数是9，则质量数是17，可表示为O。
(2)Y元素原子的质子数是18＋1＝19，质量数为40，则该元素原子核内中子数为40－19＝21。
(3)多出来的电子数就是离子所带的电荷数。
ZO　　　　～　　 　电子数比质子数多的数目
[48＋Ar(Z)]　　　　　　2×6.02×1023
2　　　　　　　　　　 3.01×1022
得Ar(Z)＝32。
8．X、Y、Z和W代表原子序数依次增大的四种短周期元素，它们满足以下条件：
①元素周期表中，Z与Y相邻，Z与W也相邻；
②Y、Z和W三种元素的原子最外层电子数之和为17。
(1)Y、Z和W三种元素是否位于同一周期？________(填“是”或“否”)，理由是___________
_______________________________________________________________________________。
(2)Y是________(填元素符号，下同)，Z是________，W是________。
(3)W的一种核素的中子数为18，该核素可以表示为________，它在周期表中的位置是________。
(4)X、Y、Z和W可组成一种化合物，其中各元素原子个数之比为8∶2∶4∶1。写出该化合物的名称及化学式：______________________________________________________________。
答案　(1)否　若三者处于同一周期，则三者的原子最外层电子数之和不可能为17　(2)N　O　S　(3)S　第三周期ⅥA族　(4)硫酸铵，(NH4)2SO4