高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 元素周期律第1课时学案

第1课时　原子结构　元素周期表　核素

课程解读

(见学生用书P66)

知识点一　原子结构

1．原子的构成

原子

2．质量数

(1)质量数

质子和中子的相对质量都近似为__1__，如果忽略电子的质量，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，所得的数值叫做__质量数__，用符号__A__表示。

(2)两个关系

①质量数(A)＝__质子数(Z)__＋__中子数(N)__(质量关系)。

②核电荷数＝质子数＝__核外电子数__(数量关系)。

3．原子核外电子排布的一般规律

(1)电子层

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，人们把不同的区域简化为不连续的壳层，称之为__电子层__。

(2)不同电子层的表示及能量关系

(3)原子核外电子排布的一般规律

知识点二　元素周期表

1．元素周期表的历史

2．现行元素周期表的编排原则

(1)原子序数的含义

按照元素在__周期表__中的顺序给元素编号。

(2)原子序数与原子结构的关系

原子序数＝__核电荷数__＝__质子数__＝__核外电子数__。

(3)编排原则

横行原则：把__电子层数目__相同的元素，按__原子序数递增__的顺序从左到右排列。

纵列原则：把不同横行中__最外层电子数__相同的元素，按__电子层数递增__的顺序由上而下排列。

3．元素周期表的结构

(1)周期

元素周期表有__7__个横行，即有__7__个周期。短周期：第一、二、三周期，每周期所含元素的种类数分别为__2__、__8__、__8__。长周期：第四、五、六、七周期，每周期所含元素的种类数分别为__18__、__18__、__32__、__32__。

(2)族

元素周期表有__18__个纵列，但只有__16__个族。族的分类如图所示：

(3)注意事项

①元素位置与原子结构的关系

周期序数＝__电子层数__，主族序数＝__最外层电子数__。

②常见族的元素的特别名称

第ⅠA族(H除外)：__碱金属__元素。

第ⅦA族：__卤族__元素。

0族：__稀有气体__元素。

知识点三　核素　同位素

1．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)实例：氢元素的三种核素

2．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__。

(2)特点

①同位素的化学性质__几乎完全相同__，某些物理性质略有不同。

②天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。

(3)应用

①C在考古工作中用于测定一些文物的年代。

②U制造原子弹、核发电。

③H和H用于制造氢弹。

④放射性同位素释放的射线可用于育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)原子核都是由质子和中子构成的。(　×　)

(2)质子数不一定等于中子数。(　√　)

(3)He和He互为同位素。(　√　)

(4)H、H、H互为同位素，其物理性质不同，但化学性质几乎完全相同。(　√　)

(5)与元素化学性质关系密切的是原子的最外层电子数。(　√　)

(6)0族、第ⅡA族、第Ⅷ族中都既有短周期元素，又有长周期元素。(　×　)

(7)原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族。(　×　)

(8)M2＋有两个电子层，则M在周期表中的位置是第三周期第ⅡA族。(　√　)

2．下列有关元素周期表的说法正确的是(　D　)

A．短周期是指第一、二、三、四周期

B．周期表中的第五列是第ⅤA族

C．元素周期表共有18个族

D．元素周期表中含元素种类最多的族是第ⅢB族

【解析】短周期包括第一、二、三周期，其余为长周期，A错误；元素周期表中的第五列是第ⅤB族，第15纵列是第ⅤA族，B错误；元素周期表共有18个纵列，除8、9、10三纵列为第ⅤⅢ族，其余每一个纵列为一族，共有16个族，C错误；元素周期表中第ⅢB族含有镧系和锕系(各含有15种元素)，第ⅢB族元素的种类最多，D正确。

3．金属钛对人体体液无毒且有惰性，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的说法中正确的是(　B　)

A．Ti和 Ti的质量数相同，互称同位素

B．　　　　　　Ti和 Ti的质子数相同，互称同位素

C．　　　　　　Ti和 Ti的质子数相同，是同一种原子

D．　　　　　　Ti和 Ti核外电子数相同，中子数不同，不能互称同位素

【解析】本题考查同位素的概念。互为同位素的原子质子数相同，中子数和质量数都不同，A项错误，B项正确；核素即为一种原子，Ti和Ti是两种不同的原子，C项错误；核外电子数等于质子数，二者质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项错误。

4．(1)写出质子数为8、质量数为16的过氧根离子。

(2)最外层电子数是2的原子一定为第ⅡA族的元素吗？同周期相邻主族元素的原子序数差一定是“1”吗？

(3)有下列粒子或物质：①Cl　②Cl　③Na　④Mg　⑤D2O　⑥H2O

上述6种物质中包含几种元素？属于同位素的是哪些粒子？

答：(1)O

(2)不一定。可能是第ⅡA族元素，也可能是稀有气体元素He，或过渡元素。

不一定。同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素原子序数差从第二周期到第七周期依次为1、1、11、11、25、25。

(3)5种；Cl与Cl。

(见学生用书P67)

角度1：原子的构成

1．原子的构成

2．构成原子的各种粒子及相互关系

(1)质子数＝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AZXm＋的电子数：N(e－)＝Z－m。

(4)阴离子AZXm－的电子数：N(e－)＝Z＋m。

3．符号baX、、Xd＋、Xe中各个字母的含义

(1)“a”表示元素X的质子数。

(2)“b”表示元素X的质量数。

(3)“＋c”表示元素X的化合价为＋c。

(4)“d＋”表示该离子带有d个单位的正电荷。

(5)“e”表示1个Xe分子中含有e个X原子。

 镨(Pr)、钕(Nd)都属于稀土元素，在军事和国防工业上有广泛应用，下列有关说法中正确的是(　D　)

A．镨(Pr)和钕(Nd)可能互为同位素

B．　Pr是镨的一种新元素

C．　Pr核内有59个质子，核外有81个电子

D．　Pr质量数为140，原子序数为59，核内有81个中子

【解析】镨(Pr)原子和钕(Nd)原子的质子数不相等，二者不可能互为同位素，A错误；Pr是镨的一种核素，不是新元素，B错误；Pr的质子数为59，核外电子数也为59，C错误；原子符号左上角数字表示的是质量数，其值等于质子数与中子数之和，原子符号左下角数字表示的是质子数，质子数＝原子序数，故Pr核内中子数为81，D正确。

 已知R元素的某种同位素能形成化合物AmRn，其中A的化合价为＋n价。该化合物中一个R粒子的核外电子数为a，核内中子数为b，则该同位素原子符号是(　D　)

A． R　　　　　　B． R

C． R    D． R

【解析】由题意可知在化合物AmRn中R的化合价为－m，其离子符号为Rm－，已知一个Rm－的核外电子数是a，R的核外电子数为a－m，则其核内质子数为a－m，质量数＝质子数＋中子数＝a－m＋b，D项正确。

角度2：原子核外的电子排布

【讨论】

1．一个原子不容易得到电子，那么它一定易失去电子吗？

答：不一定。稀有气体既不容易得到电子也不容易失去电子。

2．元素的化学性质是由什么决定的？

答：原子的最外层电子数决定了元素的化学性质，一般最外层电子数小于4易失电子，最外层电子数大于4易得电子，最外层电子数等于4，既不易得电子也不易失电子。

3．元素的化合价与得到或失去的电子数的关系是什么？

答：失去的电子数＝正价的数值；得到的电子数＝负价的绝对值。

【总结】

1．核外电子排布规律的理解

核外电子排布规律中的各项是相互联系的，不能孤立地理解，电子总是先排布在能量较低的电子层里，即电子先排满K层，当K层排满再排L层，排满L层才排M层，但是不能继续向后推电子排满M层后，再排N层。如钾原子按这种排法，其原子结构如图1所示，虽然M层排9个电子并不超过最多18个，但是与最外层电子不能超过8个相矛盾，所以钾的核外电子排布结构如图2所示：

2．元素性质与原子核外电子排布的关系

(1)当原子最外层电子数达到8(只有一个电子层时为2)时，该原子处于稳定结构，化学性质较稳定。

(2)元素化合价的数值与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关。例如：①钠原子最外层只有1个电子，容易失去这个电子而达到稳定结构，因此钠元素在化合物中通常显＋1价。②氯原子最外层有7个电子，只需得到1个电子便可达到稳定结构，因此氯元素在化合物中常显－1价。

3．1～18号元素原子核外电子排布的特点

(1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na。

(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。

(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。

(4)最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。

(5)内层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。

(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S。

 下列粒子结构示意图中，属于阳离子的是(　D　)

　　　A.　　　　　B.　　　　　C.　　　　　D.

【解析】阳离子的质子数(Z)大于核外电子总数，阴离子的质子数(Z)小于核外电子总数。A、B、C、D选项的4种粒子中，只有选项D中粒子的质子数大于核外电子总数，属于阳离子，选项D正确。

 有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，A和B分别是(　C　)

A．硅原子和钠原子    B．硼原子和氢原子

C．碳原子和铝原子    D．氮原子和氧原子

【解析】A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明A、B分别为第二、第三周期元素；L层最多排8个电子，B原子的L层电子数恰为A原子的L层电子数的2倍，说明B原子的L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝。

1．据中央电视台焦点访谈报道，在黑龙江省哈尔滨市的一个居民小区，同住一栋楼的两家人相继得上一种怪病：红细胞、白细胞、血小板严重偏低。经黑龙江省辐射监督管理站的专家检测，发现是放射性物质铱­192在作怪。则铱(Ir)原子的中子数与质子数之差为(　B　)

A．115    B．38

C．269    D．154

【解析】Ir原子中，质子数为77，中子数为(192－77)，则中子数与质子数之差为(192－77)－77＝38，B正确。

2．已知R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则W g R2＋所含电子的物质的量是(　C　)

A． mol

B． mol

C．(m－n－2) mol

D．(m－n＋2) mol

【解析】R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则质子数为m－n，所以R2＋的核外电子数为m－n－2，则W g R2＋所含电子的物质的量是(m－n－2) mol，C正确。

3．下列叙述正确的是(　C　)

A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同

B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布

C．两种原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素

D．原子最外层电子数为6的元素，其最高化合价一定为＋6价

【解析】核外电子排布完全相同的粒子可能是不同的离子，如F－和Na＋，二者的化学性质不相同，A项错误；H＋不具有稀有气体元素原子的核外电子排布，B项错误；两种原子，如果核外电子排布相同，则它们的质子数一定相同，所以一定属于同种元素，C项正确；O元素原子的最外层电子数是6，但O元素没有＋6价，D项错误。

4．有几种元素的粒子的电子层结构如图所示：。其中：

(1)某电中性粒子X一般不与其他元素的原子反应，X的化学符号是__Ar__。

(2)某粒子Y的盐溶液，加入AgNO3溶液时会出现白色沉淀，则这种粒子的化学符号是__Cl－__。

(3)某粒子Z氧化性很弱，但得到电子后成为一种还原性强的中性原子，且这种原子有一个单电子，这种粒子的化学符号是__K＋__。

(4)某粒子M具有还原性，且这种粒子失去2个电子即变为原子，这种粒子的化学符号是__S2－__。

【解析】(1)电中性粒子中质子数和核外电子数相同，所以x＝2＋8＋8＝18，为氩原子。(2)Cl－能够和Ag＋反应生成白色沉淀。(3)由题意知，Z得到1个电子后成为一种还原性强的原子，所以Z的原子序数为19，该粒子为K＋。(4)M失去2个电子即变为原子，则其原子序数为18－2＝16，该粒子为S2－。

角度1：元素周期表的结构

续表

 下列关于元素周期表的说法正确的是(　B　)

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

【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；若是相同短周期，第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差为1；第四、五周期中由于中间有副族和第Ⅷ族元素存在，故同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差为11；第六、七周期，由于有镧系、锕系元素的存在，同周期第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差为25，C错误；第一、二、三、四、五、六周期元素种数分别为2、8、8、18、18、32，且第ⅠA、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，故相邻的同一主族元素的核外电子数之差为2、8、18或32，D错误。

角度2：元素位置的确定

1．根据原子结构

周期数＝核外电子层数

主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－│最低负价│

质子数＝原子序数＝核外电子数

2．根据原子序数确定元素位置的方法——稀有气体定位法

(1)明确0族元素信息

(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第ⅠA 族或第ⅡA 族。

②若比相应的0族元素少5～1时，则应处在同周期的第ⅢA～ⅦA族。

③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。

 据国外有关资料报道，在“独居石”(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nd等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表中的(　B　)

A．第六周期第ⅣA族

B．第七周期第ⅥA族

C．第七周期第ⅦA族

D．第八周期第ⅥA族

【解析】第七周期118号元素为0族元素，则116号元素位于从0族开始向左第三纵列，故应为第七周期第ⅥA族元素，故选B。

1．2003年， TUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)推荐原子序数为110的元素的符号为Ds，以纪念该元素的发现地(Darmstadt，德国)。下列关于Ds的说法不正确的是(　D　)

A．Ds原子的电子层数为7

B．Ds位于第Ⅷ族

C．Ds为金属元素

D．Ds原子的质量数为110

【解析】110号元素在118号元素之前8个纵列，可确定它位于第七周期第Ⅷ族，B项正确；Ds处于第七周期，则Ds原子的电子层数为7，A项正确；第Ⅷ族元素均为金属元素，故Ds为金属元素，C项正确；Ds元素的原子序数为110，其质子数为110，质量数不为110，D项错误。

2．下列关于元素周期表的描述正确的是(　C　)

A．有7个周期，18个族

B．第ⅠA族元素也称为碱金属元素

C．元素种类最多的族为第ⅢB族

D．元素周期表中每个周期均从金属元素开始，以非金属元素结束

【解析】元素周期表有7个周期、16个族，A项错误；第ⅠA族包含碱金属与氢元素，除氢之外的其他元素属于碱金属，B项错误；元素周期表中第ⅢB族含有镧系和锕系，则第ⅢB族元素的种类最多，C项正确；第一周期元素，由氢开始，到氦结束，均为非金属元素，D项错误。

3．如果n为第ⅡA族某元素的原子序数，则原子序数为(n＋1)的元素可能位于(　A　)

A．第ⅢA族或第ⅢB族

B．第ⅣA族

C．第ⅠB族

D．第ⅠA族

【解析】在元素周期表中，短周期第ⅡA族与第ⅢA族元素原子序数相差1，在长周期元素中，第ⅡA族与第ⅢB族相邻，故原子序数为(n＋1)的元素位于第ⅢA族或第ⅢB族，A正确。

1．原子核外电子是分层排布的，下列关于L层与M层的比较不正确的是(　D　)

A．L层比M层离核近

B．电子在M层上运动时所具有的能量高于L层

C．当L层上的电子数为奇数时，M层上不可能有电子

D．当L层上的电子数为偶数时，M层上一定有电子

【解析】L层比M层离核近，A正确；M层离核的距离大于L层离核的距离，离核越远，电子能量越高，B正确；L层最多可容纳8个电子，当L层上的电子数为奇数时，说明L层上电子未填满，M层上不可能有电子，C正确；L层上电子数为偶数时，M层上不一定有电子，如氖原子的L层上有8个电子而其M层上无电子，D错误。

2．I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中I的含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关I的叙述中错误的是(　B　)

A． I的化学性质与I相同

B． I与I是同一种核素

C． I的中子数为78

D． I与I互为同位素

【解析】I与I质子数相同，中子数不同，二者为不同的核素，互为同位素，核外电子数相同，化学性质相同，故A、D正确，B错误；I的中子数为131－53＝78，故C正确。

3．下列关于元素周期表结构的叙述不正确的是(　C　)

A．短周期元素是指1～18号元素

B．副族元素中没有非金属元素

C．元素周期表中的第三列是第ⅢA族

D．第四、五、六、七周期含有的元素种类分别为18、18、32、32种

【解析】短周期元素是指第一、二、三周期的1～18号元素，A正确；副族元素均为金属元素，无非金属元素，B正确；元素周期表中的第三列为第ⅢB族，C不正确；第四、五、六、七周期含有的元素种数分别为18、18、32、32种，D正确。

4．短周期元素A、B、C在周期表中的位置如图所示。已知B、C两元素所在族数之和是A元素族数的2倍，B、C两元素的原子序数之和是A元素的4倍，则A、B、C分别是(　C　)

A．Be、Na、Al    B．B、Mg、Si

C．O、P、Cl    D．C、Al、P

【解析】由题意可知，A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、C的原子序数分别为x＋7和x＋9。依题意得4x＝(x＋7)＋(x＋9)，x＝8。所以A为O，B为P，C为Cl。

5．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素。

表中所列元素中：

(1)属于短周期元素的有__a、b、c、f、h、i、j、l、m__

(填字母，下同)。

(2)属于主族元素的有__a、b、c、d、f、g、h、i、j、k、l__。

(3)c元素在元素周期表中的位置是第__三__周期第__ⅡA__族。

(4)k元素在元素周期表中的位置是第__四__周期第__ⅥA__族。

【解析】第一、二、三周期为短周期，故b、h、j、a、c、f、i、l、m为短周期元素。b、a为第ⅠA族，c、d为第ⅡA族，f为第ⅢA族，h、g为第ⅣA族，i为第ⅤA族，j、k为第ⅥA族，l为第ⅦA族。c元素位于元素周期表第三周期第ⅡA族，k元素位于元素周期表第四周期第ⅥA族。