第四章物質結構元素周期律第1節原子結構與元素周期表道爾頓實心球式模型(1803年)→湯姆生葡萄干面包式原子模型(1904)→盧瑟福行星運轉式原子模型(1911年)→玻爾軌道式原子模型(1913年)→近代量子力學電子云式模型(1926－1935年)。科學史話：原子結構模型的演變過程1、希臘哲學家：萬物是由大量的不可分割的微粒構成的。2、1803年，英國物理、化學家道爾頓：提出原子學說。3、1897年，英國物理學家湯姆生確認了所有原子都含有帶負電電荷的電子，表明原子的結構比較復雜。4、1911年，英國物理、化學家盧瑟福提出原子核。5、1918年，盧瑟福和他的助手發現原子核里面有質子。6、1918年，盧瑟福又預言原子核中含有不帶電的中性粒子。7、1932年，英國物理學家查德威克經過反復試驗探究，發現了不顯電性的中性粒子，將其命名為中子。1、高速運動，接近光速；2、沒有確定的軌跡，不能同時準確地測定電子在某一時刻所處的位置和運動速度，也不能描繪出它的運動軌跡。※只能用統計的觀點指出它在原子核外空間某處出現機會的多少。※用“電子云”形象地描述核外電子的運動。【思考1】原子核外電子運動的特點？【思考2】如何描述核外電子的運動？1、原子原子核核外電子質子中子（相對質量近似為1，帶一個單位正電荷）（相對質量近似為1，不帶電）（帶一個單位負電荷）2、質量數：質子和中子的相對質量都近似為1,忽略電子的質量,將原子核內所有質子和中子的相對質量取近似整數值相加,所得的數值叫做質量數。質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N)思考：原子的質量數與原子的相對原子質量的關系？忽略電子的質量，把質子和中子的相對質量分別取整數，那么，原子的質量數與原子的相對原子質量近似相等。原子的質量數是個整數，而原子的相對原子質量一般不是整數。聯系：區別：碳-14？一、原子結構課堂練習

2、對Fe3＋、Fe2＋、Fe三種粒子的判斷不正確的是 (

)A．核電荷數相同 B．電子數相同C．屬于同一種元素

D．離子半徑相同3、與NH4+互為等電子體的分子是(

)A．CH4

B．OH－

C．NO D．H3O＋

4、質子數和中子數相同的原子A,其陽離子An+核外共有x個電子,則A的質量數為(

)

A.2(x+n)

B.2(x-n)

C.2xD.n+26、一定量的锎()是有用的中子源，1mg()每秒約放出2.34x109個中子，在醫學上常用作治療惡性腫瘤的中子源。下列有關鑭的說法錯誤的是(）A.原子中，中子數為154B.原子中，質子數為98C.原子中，電子數為98D.锎元素的相對原子質量為252概念:在多電子原子里,把電子運動的能量不同的區域簡化為不連續的殼層,稱作電子層。3、電子層多電子的電子云圖片由圖片可以發現：在含有多個電子的原子里，電子分別在能量不同的區域內運動。

【思考與討論】由于原子中的電子是處在原子核的引力場中(類似于地球上的萬物處于地心引力場中)，電子一般總是先從內層排起，當一層充滿后再填充下一層。下表是稀有氣體元素原子的電子層排布，從中你能發現什么規律？試寫出原子序數為20的元素原子核外電子排布規律：核外電子總是盡可能先排布在

的電子層上，然后

依次排布在

的電子層上。①各電子層最多容納2n2個電子。②最外層電子數目最多不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個)。④倒數第三層不超過32個電子。③次外層最多能容納的電子數不超過18個。⑤未容納滿的內層電子數符合2n2的數字特征。能量最低由內向外能量較高即按K→L→M→N……順序排列。試寫出原子序數為55的元素原子核外電子排布規律：4、原子核外電子分層排布規律①原子結構示意圖以鈉原子結構示意圖為例硒原子的結構示意圖鐵原子的結構示意圖Fe

鐵

55.85

離子結構示意圖中各符號與原子結構示意圖含義一樣,但注意原子結構示意圖中質子數等于核外電子數,而離子結構示意圖中質子數與核外電子數不相等。如:Cl-

；Na+

。②離子結構示意圖練習1、今有A、B兩種原子,A原子的M層比B原子的M層少3個電子,B原子的L層電子數恰為A原子L層電子數的2倍,A和B分別是(

)A.硅原子和鈉原子B.硼原子和氫原子

C.氯原子和碳原子D.碳原子和鋁原子電子層KLMA原子2xyB原子22xy+3D

2、判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)電子的能量越低,運動區域離核越遠。

(

)(2)最外層電子數小于4的原子必定是金屬元素的原子。(

)(3)某元素的+1價陽離子電子排布與氖原子相同,則它的原子序數是11。(

)(4)稀有氣體元素原子最外層都排有8個電子。

(

)3、已知A、B、C三種元素的原子中,質子數為A<B<C,且都小于18,A元素的原子最外層電子數是次外層電子數的2倍；B元素的原子核外M層電子數是L層電子數的一半；C元素的原子次外層電子數比最外層電子數多1個。試推斷:(1)三種元素的名稱和符號:A

,B

,C

。

(2)畫出三種元素的原子結構示意圖:A

,B

,C

。

碳C

硅Si

氯Cl二、元素周期表1、發展歷程門捷列夫原子序數=

=

=

。

周期表核電荷數質子數核外電子數2、現行元素周期表的編排原則⑴原子序數按照元素在

中的順序給元素編號。

含義:原子序數與原子結構的關系:⑵編排原則橫行：縱行：把電子層數相同的元素，按原子序數遞增順序從左到右排列把最外層電子數相同的元素，按電子層數遞增的順序自上而下排列3、元素周期表的結構★口訣：三長三短一不全；七主七副Ⅷ和零。元素周期表有

個縱列,但只有

個族。

元素周期表有

個橫行,即有

個周期。第8到10縱列稀有氣體主族：(7個)副族：(7個)第VⅢ族：0族：第一周期,所含元素的種類數

。第二周期,所含元素的種類數為

。第三周期,所含元素的種類數為

。短周期長周期數目：分類數目:分類第七周期,所含元素的種類數為

。第四周期,所含元素的種類數為

。第五周期,所含元素的種類數為

。第六周期,所含元素的種類數為

。由短周期元素和長周期元素共同構成的族。表示方法：在族序數(羅馬數字)后標一“A”字。如ⅠA、…VIIA完全由長周期元素構成的族。表示方法：在族序數后標“B”字。如ⅠB、…VIIB周期族28818183232181677族順序+118周期序數=電子層數主族序數=最外層電子數小結：元素周期表的結構堿金屬元素鹵族元素稀有氣體元素過渡元素IAIIAIIIB~VIIBVIIIIB~IIBIIIA~VIIA0鑭系錒系1869年，俄國化學家門捷列夫總結前人的研究經驗，對當時已發現的63種化學元素，按照相對原子質量從小到大排列，并將化學性質相似的元素放在同一個縱行，制出了第一張元素周期表。成為化學發展史上的重要里程牌之一。現在使用的元素周期表思考：如何確定元素在周期表中的位置？1.根據原子結構示意圖判斷元素在周期表中的位置

2.“0族”法確定元素在周期表中的位置周期序數一二三四五六七稀有氣體原子序數210183654861183.了解元素周期表中的幾個特殊區域(1)過渡元素：元素周期表中從第ⅢB族到第ⅡB族共10個縱列，均為過渡元素，這些元素都是金屬元素，又被稱為過渡金屬元素。(2)鑭系元素：元素周期表中，第六周期第ⅢB族中，57號元素鑭到71號元素镥共15種元素統稱為鑭系元素，它們的化學性質相似。(3)錒系元素：元素周期表中，第七周期第ⅢB族中，89號元素錒到103號元素鐒共15種元素統稱為錒系元素，它們的化學性質相似。(1)原子的電子層數=周期序數(2)最外層電子數=族序數熟記0族元素的相應周期數和原子序數1.為什么將Li、Na、K等元素編在元素周期表的同一個主族？

提示最外層電子數相同的主族元素屬于同一主族。2.元素周期表中所含元素種類最多的是哪一個族？

提示因ⅢB族中含有鑭系和錒系元素，元素種類最多。3.同一周期的第ⅠA族、第ⅢA族的兩種元素的原子序數相差多少？

提示二、三周期時，相差2；

四、五周期時，相差12；六、七周期時，相差26。4.你發現各周期的元素種數有什么規律？2×n2（n不是周期序數）周期序數元素種類數規律122×122、382×224、5182×326、7322×428、9？？5.如果將來第八、第九周期的元素全部被發現，請預測這兩周期各有多少種元素，其中稀有氣體元素的原子序數分別為多少？168、218501.下列對現行的元素周期表的說法中正確的是（）A.元素周期表是按相對原子質量逐漸增大的順序從左到右排列的B.最外層電子層數相同的元素都是同一族C.同族元素的最外層電子數是一定相同D.同周期元素的電子層數相同D3.國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)將117號元素時命名為Uus，以下關于Uus的敘述正確的是()A.是稀有氣體元素B.有放射性C.是第6周期元素D.相對原子質量為1172.原子序數為x的元素位于周期表中的ⅡA族，則原子序數為x+1的元素不可能處在（）A.ⅢA族

B.ⅠA族

C.鑭系D.ⅢBBB【課堂練習】4.根據元素周期表判斷,下列敘述不正確的是(

)A.周期表中第七周期最多容納32種元素B.周期表中共有18個列,其中形成化合物種類最多的在第14列C.除過渡元素外周期表中最外層電子數相同的元素都位于同一族中D.周期表中所含元素種類最多的族在第ⅢB族5.元素周期表揭示了化學元素間的內在聯系,成為化學發展史上重要里程碑之一。下列有關元素周期表的說法正確的是(

)A.元素周期表有7個橫行和18個縱列,即有7個周期和18個族B.俄羅斯專家首次合成了116號元素,該元素位于周期表中第七周期第ⅥA族C.只有第ⅡA族元素的原子最外層有2個電子D.第ⅠA族的元素全部是堿金屬元素CB【思考1】元素周期表中的每個方格中，一般都標有元素的基本信息，你知道這些信息的含義嗎？【思考2】為什么H的相對原子質量1.008，這個數值是怎么來的？1S11H氫1.008原子序數元素符號元素名稱相對原子質量通過能級表示核外電子排布【思考3】比較三種原子結構的異同，它們是不是同一種元素？沒有中子1個中子2個中子【思考4】它們是不是同一種原子？是同種元素。不是同種原子。三、核素1、核素：具有一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子。元素：具有相同核電荷數（或質子數）的同一類原子的總稱。2、同位素即同一元素的不同核素之間互稱為同位素。核素1核素n同位素元素…質子數相同而中子數不同的同一種元素的不同原子互稱為同位素。①同位素的化學性質

,某些物理性質略有不同。

②天然存在的同位素,相互之間保持一定的比率。幾乎完全相同定義：特點：應用：①

在考古工作中用于測定文物的年代；②用于制造原子彈、核發電；③

用于制造氫彈；④放射性同位素釋放的射線可用于育種、治療惡性腫瘤等等。3、元素、核素、同位素、同素異形體的比較：

元素核素同位素同素異形體本質質子數(核電荷數)相同的一類原子質子數、中子數都一定的原子質子數相同、中子數不同的核素同種元素組成的不同單質范疇同類原子原子原子單質特性只有種類,沒有個數化學反應中的最小微粒化學性質幾乎完全相同,因質量數不同,物理性質不同組成元素相同,性質不同聯系：元素的相對原子質量是其各種核素的相對原子質量分別與各種核素在自然界里的豐度(某種核素在這種元素的所有天然核素中所占的比例)的乘積之和。例如，氫元素的三種核素:氕，相對原子質量為1.0079，其豐度為99.985%，氘相對原子質量為2.014，其豐度為0.015%，氚，痕量(計算時忽略）。因此，氫元素的相對原子質量為1.0079*99.985%+2.014*0.015%≈1.008。【思考1】除了用名稱區分同一元素的同位素外，還可以怎樣區分？U:92U92U92U

H:1H1H1HC:6C6C6CO:8O8O8OCl:17Cl17Cl1231213141617183537234235238原子符號【思考2】為什么H的相對原子質量1.008，這個數值是怎么來的？可回顧下氣體摩爾質量的五種計算方法。1、下列說法不正確的是()?①質子數相同的粒子一定是同一元素

②質子數相同且電子數也相同的兩種粒子不可能一種是分子，另一種是離子

③電子數相同的粒子不一定是同種元素

④一種元素不可以形成不同單質

⑤某元素的相對原子質量取整數值就是質量數

A．②④⑤B．①④⑤C．②③④D．①②③④⑤課堂練習B2、某元素只存在兩種天然同位素，且在自然界它們的含量相近，其相對原子質量為152.0，原子核外的電子數為63。下列敘述中錯誤的是()?A．它是副族元素B．它是第六周期元素C．它的原子核內有63個質子D．它的一種同位素的核內有89個中子D3、下列說法不正確的是()

①質子數相同的微粒一定屬于同一種元素②同一元素的核素種數由中子數決定

③同位素的化學性質幾乎相同④質子數相同、電子數也相同的兩種微粒，不可能是一種分子和離子⑤Cl2中35Cl與37Cl兩種核素的個數之比與HCl中35Cl與37Cl的個數之比相等A．③

B．④C．②⑤D．①D4、現有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、48K、48Ca、Cl2、14N、14C。

請據此回答下列問題：

(1)其中，它們分屬____種元素，屬于氫元素的核素有____種，屬于鈾元素的核素有_____種。互為同位素的原子分別為______________________________。

(2)質量數相等的粒子為________、________、________。(可不填滿，也可補充)

(3)氫的同位素1H、2H、3H與氧的同位素16O、17O、18O相互結合為水，可得水分子的種數為_____；可得相對分子質量不同的水分子有___種。771833掌握求算氣體摩爾質量的五種常用方法①根據標準狀況下氣體的密度(ρ)：M＝ρ×22.4L·mol－1。②根據氣體的相對密度，D＝。③根據物質的質量(m)和物質的量(n)：M＝。④根據一定質量(m)的物質中微粒數目(N)和阿伏加德羅常數(NA)：M=。⑤對于混合氣體，求其平均摩爾質量，上述計算式仍然成立；還可以用下式計算：M＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋…，其中a%、b%、c%指混合物中各成分的物質的量分數(或體積分數)。四、原子結構與元素的性質

金屬元素的原子最外層電子一般少于4個，在化學反應中容易失去電子，具有金屬性；非金屬元素的原子最外層電子一般多于4個，在化學反應中容易得到電子，具有非金屬性。所以可以說，原子結構決定元素的性質。思考1：在編排元素周期表時為什么把最外層電子數相同的元素放在同一列？1.堿金屬元素堿金屬是一類化學性質非常活潑的金屬，在自然界中都以化合態存在。元素名稱元素符號核電荷數原子結構示意圖最外層電子數電子層數原子半徑/nm鋰0.152鈉0.186鉀0.227銣0.248銫0.265填寫表中的信息，并思考討論下列問題。LiNaKRbCs3111937551111123456

問題一：在周期表中，從上到下堿金屬元素原子的核電荷數、原子半徑的變化有什么特點？

問題二：觀察堿金屬元素的原子結構示意圖，它們的原子核外電子排布有什么特點？從哪一點推斷出堿金屬元素的化學性質具有相似性？⑴堿金屬原子結構特點：1增多增大堿金屬單質顏色（常態）密度（g·cm-3）熔點℃沸點℃Li銀白色0.534180.51347Na銀白色0.9797.81882.9K銀白色0.8663.65774Rb銀白色1.53238.89688Cs略帶金色光澤1.87928.40678.4銀白增大降低⑵堿金屬的物理性質:⑶堿金屬單質的化學性質①鈉、鉀與氧氣反應黃色紫色>2Na+O2

Na2O2

②鈉、鉀與水反應反應鈉與水的反應鉀與水的反應操作現象相同點:金屬

在水面上；金屬

成閃亮的小球；,小球發出

；反應后的溶液滴入酚酞后呈

色

不同點:鉀與水的反應有輕微爆炸聲并著火燃燒浮熔不停游動嘶嘶的響聲紅化學方程式

結論與水反應劇烈程度:K

Na

金屬的活潑性:K

Na

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2K+2H2O=2KOH+H2↑>>觀察其他堿金屬與水的反應現象堿金屬化學性質的相似性與遞變性：⑴與非金屬的反應K、Rb等堿金屬與O2反應，會生成超氧化物。Rb、Cs在室溫時，遇到空氣會立即燃燒。點燃4Li+O2Li2O點燃2Na+O2

Na2O2點燃K+O2KO2⑵與水的反應2K+2H2O＝2KOH+H2↑2Rb+2H2O＝2KOH+H2↑2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2M＋2H２O=2MOH＋H２↑從Li→Cs，與氧氣反應越來越劇烈，產物越來越復雜。如Li與O2只生成Li2O，Na與O2生成Na2O、Na2O2，K與O2生成K2O、

K2O2、KO2。從Li→Cs，與H2O(或酸)反應越來越劇烈。如K與H2O反應能發生輕微爆炸，則Rb、Cs遇水會發生爆炸。堿性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH⑶⑷⑸與鈉一樣，堿金屬都也還可以與酸、堿、鹽反應，只是反應越來越劇烈。？原因：堿金屬的原子結構與化學性質的遞變關系:

從Li到Cs,隨核電荷數的增加,電子層數逐漸

,原子半徑逐漸

,導致原子核對最外層電子的引力逐漸

,元素金屬性逐漸

。

增多增大減弱增強元素金屬性強弱比較：思考：如何去判斷元素金屬性的強弱？①元素單質越容易從水或酸中置換出氫氣,金屬性越強。②元素最高價氧化物對應的水化物堿性越強,金屬性越強。③相互間的置換小結堿金屬元素單質的性質物理性質化學性質相似性和遞變性堿金屬元素原子結構電子層數逐漸增多金屬性逐漸增強微觀探析和證據推理相似性遞變性從上到下最外層電子數都是1化學性質活潑，能與氧氣、水等反應結構決定性質從上到下堿金屬元素原子結構電子層數逐漸增多金屬性逐漸增強微觀探析和證據推理相似性遞變性最外層電子數都是1化學性質活潑，能與氧氣、水等反應化學性質相似性和遞變性堿金屬元素單質的性質物理性質結構決定性質堿金屬元素的原子結構與元素性質的關系：(1)堿金屬單質的密度均小于水()(2)堿金屬單質的熔、沸點隨著原子序數的增加而降低()(3)堿金屬單質與水劇烈反應生成堿和氫氣()(4)堿金屬單質在空氣中燃燒生成過氧化物()(5)堿金屬元素的原子半徑逐漸增大，金屬性依次增強()(6)鉀比鈉原子半徑大，鉀比鈉活潑，所以鉀可以從氯化鈉溶液中置換出鈉單質()判斷正誤·準確理解概念【練習】可能存在的第119號未知元素，有人稱為“類鈁”，它位于堿金屬族，根據元素周期表結構及元素性質變化趨勢，下列關于堿金屬某些元素原子結構和性質的判斷，錯誤的是（

）①鋰與水反應比鈉劇烈②金屬單質都可以密封保存在煤油中③鋰的氧化物暴露在空氣中易吸收二氧化碳④鋰的陽離子的最外層電子數和鈉的相同⑤“類鈁”單質是強還原劑⑥“類鈁”在化合物中顯+1價⑦推測“類鈁”單質的密度應該大于鈁⑧“類鈁”單質有較高的熔點①②④⑧2.鹵族元素元素名稱元素符號質子數原子結構示意圖最外層電子數電子層數原子半徑/nm氟F9120.152氯Cl17130.186溴Br35140.227碘I53150.248⑴認識鹵族元素原子的結構鹵族元素原子的結構特點相同點：遞變性：最外層電子數都為7從FI，核電荷數逐漸增加，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大。⑵鹵族元素單質的物理性質鹵素單質顏色（常態）密度熔點/℃沸點/℃F2

（易液化）淡黃綠色氣體1.69g·L-1（15℃）－219.6－188.1Cl2黃綠色氣體3.214g·L-1（0℃）－101－34.6Br2深紅棕色液體3.119g·cm-3（20℃）－7.258.78I2（易升化）紫黑色固體4.93g·cm-3113.5184.4鹵素單質都是雙原子分子，隨著相對分子質量的增大，單質顏色變深，熔點、沸點、密度依次遞增。⑶鹵素單質的化學性質回顧下氯氣的化學性質？①鹵素單質與氫氣的反應根據鹵素的原子結構，推測氟、氯、溴、碘在化學性質上表現出來的相識性和遞變性？可與金屬、非金屬、還原性化合物、水、堿等反應。反應條件反應程度生成物穩定性F2Cl2Br2I2暗處光照或點燃加熱很穩定較穩定較不穩定爆炸爆炸或燃燒緩慢化合持續加熱很不穩定不能完全反應請同學們看課本P97的表4-4隨著核電荷數的增多，與氫氣反應越來越困難氫化物的穩定性越來越弱非金屬性越來越弱F2Cl2Br2I2①與氫氣反應的難易程度：②生成的氫化物的穩定性：③鹵素的非金屬性強弱②: