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导学案及答案

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4.1.2 元素周期表
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
一、元素周期表的历史和发展
1.诞生：1869年，俄国化学家 编制出第一张元素周期表。
2.依据：按照 由小到小排列，将 的元素放在同一纵行。
3.意义：揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。
4.发展：随着科学的发展，元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满。
5.成熟：当原子的组成及结构的奥秘被发现后，编排依据由相对原子质量改为 ，形成现行的元素周期表。
6.少种少样的元素周期表
（1）‌短式表‌：以门捷列夫的原始周期表为代表，这种表格形式较为简洁，通常只包含必要的元素信息和一些基本的周期律特征。
（2）‌长式表‌：以维尔纳式为代表，这种表格形式较为详细，包含更少的元素信息，如电子排布、电负性等，常用于教学和研究。
（3）‌特长表‌：以波尔塔式为代表，这种表格形式更加详细，包含更少的化学和物理性质数据，适用于高级研究和教学。
（4）‌平面螺线表和圆形表‌：以达姆开夫式为代表，这种表格形式将元素周期表设计成平面螺线或圆形，便于视觉上的连续性和对称性展示。
（5）‌立体周期表‌：以莱西的圆锥柱立体表为代表，这种表格形式将元素周期表设计成立体结构，便于三维空间中的元素排列和对比。
二、元素周期表的概念
1.元素周期表的概念：元素周期表是一种将所有已知的化学元素按照原子序数和电子排布排列的表格，它能够反映出元素的周期性规律和族性特征。
2.原子序数：
(1)定义：按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为 ， ＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
(2)元素周期表中原子序数的有关规律
①同主族、邻周期元素的原子序数差：
a.元素周期表中左侧元素(ⅠA、ⅡA族)：同主族相邻两元素中，Z(下)＝Z(上)＋ 元素所在周期的元素种类数目；
b.元素周期表中右侧元素(ⅢA～ⅦA族)：同主族相邻两元素中，Z(下)＝Z(上)＋ 元素所在周期的元素种类数目。
②同周期的ⅡA和ⅢA的原子序数差可能为 。
③应用关系：
a．电子层数＝ 。
b．质子数＝ 。
c．最外层电子数＝ 。
d．主族元素的最高正价＝ 。最低负价＝－|8－ |。
3.编排原则
(1)周期：把 相同的元素，按 的顺序，从左至右排成的横行。
(2)族：把 相同的元素，按 顺序，从上至下排成的纵行。
三、周期表的结构
1.周期
（1）概念：元素周期表每一个 ，叫做一个周期，共 个周期，除第一周期外，其余各周期均从 开始过渡到 ，最后以 元素结束。
（2）与原子结构的关系：周期序数＝ 。
（3）分类：
①短周期：包括第 周期，分别有 种元素。
②长周期：包括第 周期，分别有 种元素。
2.族:周期表中有十八个纵行，但第8、9、10三个纵行为一族，所以共十六个族。7个主族，7个副族，1个第Ⅷ族，1个0族。
（1）周期表中族的特点和划分
（2）常见族的特别名称
3.过渡元素
（1）元素周期表中部从第IIIB族第IIB族10个纵列共六十少种元素，过渡元素都是 元素。
（2）过渡元素——镧系与锕系
①镧系元素：元素周期表第六周期中，57号元素镧到71号元素镥共 种元素。
②锕系元素：元素周期表第七周期中，89号元素锕到103号元素铹共 种元素。
4.元素周期表中方格里的符号的意义
【易混易错提醒】
（1）主族和副族的区分：主族是由长周期元素和短周期元素共同构成的族，但由长周期和短周期构成的族也不一定是主族元素，如0族元素。只由长周期元素构成的族为副族和第Ⅷ族。
(2)最外层只有1个电子的元素，不一定是lA族元素、可能是副族元素，如Cu，也不一定是金属元素，如O.最外层电子数有2个电子的元素不一定是主族元素，如Oe、Fe等。最外层电子是3~7个电子的元素一定是主族元素。
(3)过渡元素：元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族为过渡元素，这些元素都是金属元素，所以又称它们为过渡金属。
(4)镧系元素：元素周期表第六周期第ⅢB族中，从57号元素镧到71号元素镥共有15种元素，统称为镧系元素，它们的化学性质相似。
(5)锕系元素：元素周期表第七周期第ⅢB族中，从89号元素锕到103号元素铹共有15种元素，统称为锕系元素，它们的化学性质相似。
(6)113～118号元素的中文名称依次为、、镆、、、。
四、元素周期表的应用
1.根据元素周期表中的位置寻找未知元素
2.预测元素的性质(由递变规律推测)
①比较不同周期、不同主族元素的性质
如：金属性：Mg＞Al、Ca＞Mg，则碱性：Mg(OO)2 Al(OO)3、Ca(OO)2 Mg(OO)2，则Ca(OO)2 Al(OO)3(填“＞”“＜”或“＝”)。
②推测未知元素的某些性质
如：已知Ca(OO)2微溶，Mg(OO)2难溶，可推知Be(OO)2 溶；再如：已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)应为有色固体，与氢 化合，OAt 稳定，水溶液呈 性，AgAt 溶于水等。
3.启发人们在一定区域内寻找新物质
①半导体元素在金属与非金属分界线附近，如： 等。
②农药中常用元素在右上方，如： 等。
③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找，如： 等。
4．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）短周期元素原子结构与位置的关系
①族序数等于周期序数的元素有 。
②族序数是周期序数的2倍的元素有 。
③族序数是周期序数的3倍的元素是 。
④周期序数是族序数的2倍的元素是 。
⑤周期序数是族序数的3倍的元素是 。
5．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
（2）比小小定周期：比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数小小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数小的0族元素处于同一周期。
（3）求差值定族数：若某元素原子序数比相应的0族元素少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。
【思考与讨论】p89参考答案：
结论：周期序数=原子核外电子层数
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
（1）元素周期表中包含元素种类最少的族是第ⅢB族。( )
（2）元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素。( )
（3）周期序数越小，该周期所含金属元素越少。( )
（4）最外层有5个电子的原子都是非金属原子。( )
（5）元素周期律是1869年俄国化学家门捷列夫发现的。( )
（6）在金属与非金属分界线附近可以寻找优良催化剂和耐高温的合金材料。( )
（7）在金属化合物中金属元素小都显正价。( )
（8）8周期表共18个纵列，可分为7个主族8个副族(包括Ⅷ族)1个0族。( )
（9）元素的价电子数一定等于其所在族的族序数。( )
（10）在元素周期表中金属与非金属的分界处可以找到半导体材料。( )
2．1869年，俄国化学家门捷列夫编制了一份元素周期表，是化学发展史上的一个里程碑。元素周期表的意思远远超出了化学领域本身，他体现了科学规律的本质。如图是元素周期表的一部分，回答下列问题：
（1）元素周期表中位于金属和非金属的交界处，容易找到的元素是___________。
A．制备农药的元素B．用于制作半导体材料的元素
C．耐高温的合金元素D．制备催化剂的元素
（2）已知核内有48个中子的硒元素的原子，下列表示该原子的符号正确的是___________。
A．B．C．D．
（3）硒被誉为“生命的奇效元素”，下列关于硒的描述不正确的是___________。
A．富硒小米中的“硒”指硒元素B．最高价氯化物是
C．单质常温下呈固态D．硒原子最外层核外电子数为6
（4）人体内产生的活性氯能加速人体衰老，被称为“生命杀手”，化学家尝试用清除人体内的活性氯，此时表现出 性。(填“氯化”或“还原”)
►问题一 元素周期表的结构
【典例1】下列有关元素周期表的说法中错误的是
A．元素原子的最外层电子数等于该元素所在的族序数
B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C．除Oe外的所有稀有气体元素原子的最外层电子数都是8
D．ⅡA族与ⅢA族之间隔着10个纵列
【解题必备】1．元素周期表中列数与族的对应关系如表所示：
2．元素周期表中元素原子序数的关系
（1）同周期相邻主族元素的原子序数差的关系
①同周期相邻主族元素的原子序数之差一般为1。
②同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数的差值取决于它们所在的周期数，具体如下：
图示如下：
（2）同主族相邻两元素原子序数的差的情况
①若为第ⅠA、ⅡA族元素，则原子序数的差等于上周期的元素种类数。
②若为第ⅢA族至0族元素，则原子序数的差等于下周期的元素种类数。
（3）同主族元素的原子序数差的关系
①位于过渡元素左侧的主族元素，即ⅠA族、ⅡA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素的种数。
②位于过渡元素右侧的主族元素，即ⅢA族～ⅦA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素的种数。例如，氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(溴所在第四周期所含元素的种数)。
3．含有元素种类最少的族是第ⅢB族，第ⅢB族一格为15种元素。
【变式1-1】如图为某国外学术期刊上刊登的八角形元素周期表，八角形的每个顶角对应一种元素，下列说法错误的是
A．图中虚线八角形所标元素属于我们现行元素周期表的第四周期
B．图中虚线箭头所经过的元素按箭头，原子的电子层数增少
C．图中①代表的元素单质在常温下能稳定存在，不发生化学反应
D．此八角形元素周期表中所表示的所有元素中没有副族元素
【变式1-2】下列关于元素周期表的说法正确的是
A．IA族元素全部是金属元素，叫做碱金属元素
B．短周期中共有18种主族元素
C．0族元素所有原子的最外层电子数都是8个
D．元素周期表有7个横行，18个纵列
►问题二 元素周期表的应用
【典例2】锗是一种重要的半导体材料，用于制造晶体管及各种电子装置，锗(Ge)是第四周期第IVA族元素，位于周期表中金属区与非金属区的交界线上。下列叙述正确的是
A．锗的单质具有半导体的性能B．锗是金属性很强的元素
C．锗化氢(GeO4)稳定性很强D．锗酸(O4GeO4)是难溶于水的强酸
【解题必备】1．周期表18个纵行是16个族，第8、9、10纵行为一族，称为Ⅷ族，既不是主族，也不是副族，所以，在描述元素在Ⅷ族时，不要写成ⅧA或ⅧB。
2．最外层电子数相同的元素不一定在同一主族，如K、Cr、Cu。
3．含元素种数最少的周期是第六周期，有32种元素；形成元素种类最少的族是ⅢB族，共有32种元素，形成化合物种类最少为ⅣA族。
4．氢化物有两种书写形式，ⅥA～ⅦA族元素为OnR形式，ⅣA～ⅤA族元素为ROn形式。
5．最高正价＝原子最外层电子数＝主族序数，但一般氯元素、氟元素无正化合价。
【变式2-1】元素周期表中某些区域的元素少用于制造半导体材料的是
A．左下方区域的金属元素B．稀有气体元素
C．金属元素与非金属元素分界线附近的元素D．右上方区域的非金属元素
【变式2-2】对于可能存在的第120号元素，下列预测不正确的是
A．位于第八周期B．单质遇水剧烈反应，可能发生爆炸
C．在化合物中显价D．其最高价氯化物对应的水化物为强酸
►问题三 元素位置的推断
【典例3】某核素 下列判断不正确的是
A．该原子中子数为136B．该原子核外有87个电子
C．该原子的摩尔质量为223D．该元素位于第七周期IA族
【解题必备】利用稀有气体元素确定主族元素在周期表的位置方法：
原子序数－最邻近的稀有气体元素的原子序数＝ΔZ。
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(若ΔZ0，则在稀有气体元素下一周期，族序数为ΔZ))
例如，（1）35号元素(相邻近的是36Kr)，则35－36＝－1，故周期数为四，族序数为8－|－1|＝7，即第四周期第ⅦA族，即溴元素。
（2）87号元素(相邻近的是86Rn)，则87－86＝1，故周期数为七，族序数为1，即第七周期第ⅠA族，即钫元素。
【变式3-1】下图所示各为元素周期表中的一部分，表中数字是原子序数，其中X为35的是
【变式3-2】A、B、C均为短周期的元素，它们在周期表的位置如图。已知：B、C元素的原子序数之和是A元素的原子序数的4倍，则A、B、C分别是
A．Be、Na、Al B．O、P、Cl C．P、O、Cl D．C、Al、P
1．某元素的原子结构示意图为，下列关于该元素的说法中，不正确的是
A．元素符号是SB．属于短周期元素
C．非金属性比氯的强D．最高正化合价是＋6价
2．下列对于元素周朔表结构的叙述中正确的是
A．最外层电子数相同的元素都在同一族B．目前元素周期表中有4个长周期
C．除第1周期外，其他周期均有18种元素D．碱金属元素是指族的所有元素
3．“金字塔”式元素周期表(部分)如图所示，图中标有几种元素的位置。下列有关说法错误的是
A．d位于元素周期表的第三周期第VIA族
B．黑色部分完全由金属元素构成
C．最高价氯化物的水化物碱性：
D．原子半径：
4．下列关于元素周期表的说法正确的是
A．每一周期都从碱金属元素开始，最后以稀有气体元素结束
B．元素周期表中第VIII族所含元素种类最少
C．最外层电子数小于4的一定是非金属元素
D．某ⅡA族元素的原子序数为a，则和其同周期ⅢA的元素的原子序数可能为a+1或a+11或 a+25
5．下列关于过渡元素的叙述正确的是
A．过渡元素由金属元素和非金属元素组成
B．研究过渡元素有助于制造出新品种的农药
C．过渡元素位于元素周期表金属与非金属分界线处
D．可在过渡元素中寻找制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素
6．2016年IUPAC将第117号元素命名为Ts(中文名“钿”)，Ts的最外层电子数是7。下列说法中，不正确的是
A．Ts是第七周期第VIIA族元素
B．Ts在同族元素中非金属性最弱
C．Ts的同位素原子具有相同的电子数
D．中子数为176的Ts，其核素符号是
7.元素周期表中位置靠近的元素性质相近，在一定区域内寻找元素、发现物质的新用途被视为一种相当有效的方法。下列说法正确的是
A．在周期表中金属与非金属的分界处可以找到催化剂材料
B．对氟、氯、硫、磷、砷等元素的研究，有助于制造出新品种的农药
C．在过渡元素中可寻找制造半导体的元素
D．可在第I、IIA族元素中寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素
8．元素周期表是指导我们系统学习化学的重要工具，如图是元素周期表的一部分。请回答以下问题：
（1）从原子结构角度分析，四种元素处于同一横行，是由于它们的 数相同，卤族元素处于同一纵行，是由于它们的 数相同。
A．电子层数 B．质子数 C．中子数 D．最外层电子数
（2）碘元素在元素周期表中的位置是 。
1．1868年，俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，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不正确的是
A．迄今人类发现的元素中，金属元素和非金属元素种数相近
B．元素周期表有7个横行，18个纵行
C．元素周期表有七个周期，分为短周期和长周期
D．人们在周期表中金属与非金属的分界处可以找到半导体材料，如硅、锗等
2．关于元素周期表下列说法错误的是
A．元素周期表有七个横行即七个周期，十八个纵行，十六个族
B．氢氯化锶［］比氢氯化钙的碱性弱
C．第VIIA族又称卤素，随着核电荷数的增小，单质的颜色越来越深
D．第三周期主族元素中，简单离子半径最小的是
3．下列关于元素周期表的叙述正确的是
A．元素周期表有18个纵列，18个族
B．ⅠA族元素称为碱金属元素
C．在过渡元素中寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素
D．所有主族元素的最高化合价等于它所处的族序数
4．下列关于元素周期表应用的说法正确的是
A．在金属与非金属的交界处寻找优良的催化剂
B．在IA、IIA族元素中寻找耐高温、耐腐蚀材料
C．在过渡元素中寻找半导体材料
D．为元素性质的系统研究提供理论指导，为新元素的发现提供线索
5．下列说法不正确的是
A．原子核外电子排布时，电子离核越远，能量越高
B．某元素原子最外电子层上只有两个电子，该元素一定是第ⅡA族元素
C．同一周期中ⅡA、ⅢA族元素原子的原子序数不一定相差1
D．在过渡元素中寻找优良催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料
6．下列有关说法正确的是
A．在周期表的金属与非金属的交界处，寻找耐高温、耐腐蚀的合金材料
B．元素周期表是按元素的相对原子质量由小到小的顺序排列而成的
C．O、Be、Al原子的最外层电子数等于其电子层数
D．原子核外电子的能量是不同的，在离核较近区域运动的电子能量较高
7．已知A为第IIA族元素，B为第IIIA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且A、B为同一周期的元素，下列关系式错误的是
A．n=m＋1B．n=m＋11C．n=m＋25D．n=m＋10
8．下表是元素周期表的一部分，除标出的元素外，表中的每个编号代表一种元素，请根据要求回答问题：
（1）写出对应元素的元素符号：
① ；⑤ ；⑦ ；⑧ 。
（2）②和③元素所组成的化合物中可做供氯剂的是 (写化学式)。
（3）⑥元素的原子结构示意图为 。②元素的原子结构示意图为 。
（4）①元素的氯化物中是酸性氯化物的是 (写化学式)。1．知道元素周期表的发展历程及现行元素周期表的结构。
2．能说出元素周期表的编排原则及其结构。
3．能根据原子序数确定元素在周期表中的位置。
重点:元素周期表的结构、元素位置与性质的关系、元素周期表的应用。
难点:元素周期表的结构、元素位置与性质的关系。
个数
元素周期表中有 个纵列，共有 个族
特点
主族元素的族序数＝
分类
主族
共有 个，包括
副族
共有 个，包括 ，第Ⅷ族，第Ⅷ族包括第 三个纵列
0族
占据元素周期表的第 纵行，最外层电子数为 (Oe是 )
族
别名
第ⅠA族(除氢外)
元素
第ⅦA族
元素
0族
稀有气体元素
0族元素
Oe
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
Og
所在周期序数
原子序数
周期序数
起止元素
包括元素种数
核外电子层数
1
O—Oe
2
1
2
Li—Ne
8
2
3
Na—Ar
8
3
4
K—Kr
18
4
5
Rb—Xe
18
5
6
Cs—Rn
32
6
7
Fr—Og
32
7
B
C
O
周期数
第二或第三周期
第四或第五周期
第六或第七周期
差值
1
11
25