4.1原子結構與元素周期表【學習目標】（一）學習目標1、簡單了解元素周期表的發展歷程；2、了解元素周期表的編排原則及結構；3、能描述元素在元素周期表中的位置；4、理解核素及同位素概念；5、了解同位素在工農業生產中的應用?！绢A習新知】（一）原子結構一、原子結構1．原子的構成(1)原子的構成如碳原子的原子結構模型(2)原子的表示方法即：X表示質量數是A，質子數是Z的X原子。2．質量數(1)概念原子核內所有質子和中子的相對質量取近似整數值后相加所得的數值。(2)構成原子的微粒間的兩個關系①質量數(A)＝質子數(Z)＋中子數(N)。②質子數＝核外電子數＝核電荷數＝原子序數。3．核外電子的排布規律(1)電子層從內到外，分別用n表示，依次為1,2,3,4,5,6,7或K，L，M，N，O，P，Q。(2)內層電子能量較低，外層能量較高。電子總是先從內層排起，排滿后，再排下一層。4．第n層最多容納電子數為2n2，最外層最多容納8個電子，K層只能容納2個電子。（一）元素周期表一、元素周期表1、元素周期表的發展歷程誕生?1869年，俄國化學家門捷列夫編制出第一張元素周期表。依據?按照相對原子質量由小到大排列，將化學性質相似的元素放在同一縱行。意義?揭示了化學元素間的內在聯系，成為化學發展史上的重要里程碑之一。發展?隨著化學科學的發展，元素周期表中為未知元素留下的空位先后被填滿。成熟?當原子的組成及結構的奧秘被發現后，編排依據由相對原子質量改為原子的核電荷數，形成現行的元素周期表。2、元素周期表的編排原則:(1)原子核外電子層數目相同的元素，按原子序數遞增的順序從左到右排成橫行；(2)原子核外最外層電子數相同的元素，按電子層數遞增的順序由上而下排成縱行。3、元素周期表的結構（1）周期①定義：具有相同的電子層數而又按原子序數遞增的順序排列的一橫行，叫做一個周期。②與原子結構的關系：周期的序數就是該周期元素具有的電子層數。③分類：短周期：包括第一、二、三周期；長周期：包括第四、五、六、七周期（2）族①定義：把不同橫行中最外層電子數相同的元素，按電子層數遞增的順序由上而下排成縱行。②與原子結構的關系：元素周期表中主族元素的族序數等于其最外層電子數。③分類：主族—在族序數后標A，如周期表中第14個縱行表示為第ⅣA族。副族—在族序數后標B，如周期表中第6個縱行表示為第ⅥB族。0族—最外層電子數為8（He為2）。第Ⅷ族—周期表中第8、9、10縱行。注：①堿金屬元素在第ⅠA族②鹵族元素在第ⅦA族

③稀有氣體元素在0族4、元素周期表的結構特點(1)周期類別周期序數起止元素包括元素種數核外電子層數稀有氣體原子序數位置與結構的關系短周期一H～He212周期序數＝電子層數二Li～Ne8210三Na～Ar8318長周期四K～Kr18436五Rb～Xe18554六Cs～Rn32686七Fr～Uuo327118(2)族(前七周期)列數123456789101112131415161718類別主族副族Ⅷ族副族主族0族名稱ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧ族ⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0族元素種數763244441244666667位置與結構的關系①主族元素的族序數＝最外層電子數②副族元素最外層電子數一般不等于族序數(第ⅠB族、ⅡB族除外)，最外層只有1～2個電子5、元素周期表中原子序數的數量關系(1)同周期周期ⅡAⅢA2、3nn＋14、5nn＋116、7nn＋25(2)同族若A、B為同主族元素，A所在周期有m種元素，B所在周期有n種元素，A在B的上一周期，設A的原子序數為a；①若A、B為第

ⅠA族或第ⅡA族(位于過渡元素左邊的元素)，則B的原子序數為(a＋m)

；②若A、B為第ⅢA～第ⅦA族(位于過渡元素右邊的元素)，則B的原子序數為(a＋n)

；（一）核素二、核素、同位素1、核素（1）定義：具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子叫做核素。（2）氫有三種核素：氕，原子符號為H；氘，原子符號為H或D；氚，原子符號為H或T。2、同位素（1）定義：質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱同位素，即同一元素的不同核素互稱為同位素。（2）特點①對象：核素是指單個原子而言，而同位素則是指核素之間關系；②“同位”是指質子數相同，周期表中位置相同，各同位素原子結構幾乎相同（除中子數），同一元素的各種同位素化學性質幾乎相同；③不同：不同的同位素構成的物質其物理性質不同；④同位素特性：在天然存在的某種元素中，不論是游離態，還是化合態，各種同位素所占的豐度(原子百分比)一般是不變的。（3）應用①考古時利用測定文物的年代；②和用于制造氫彈；③利用放射性同位素釋放的射線育種、治療惡性腫瘤?！八乃亍备拍罾斫?/p>

元素核素同位素同素異形體本質質子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、中子數不同的核素之間的相互稱謂同種元素形成的不同單質之間的相互稱謂范疇同類原子，存在游離態、化合態兩種形式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?；瘜W性質幾乎完全相同由一種元素組成，可獨立存在決定因素質子數質子數、中子數質子數、中子數組成元素、結構實例H、C、N三種元素、、三種核素、、互為同位素O2與O3互為同素異形體（一）原子結構與元素的性質二、堿金屬元素1．堿金屬元素的原子結構元素LiNaKRbCs原子結構示意圖原子半徑(mm)0.1520.1860.2270.2480.265結構特點相同點最外層電子數都是1遞變性從Li到Cs，核電荷數逐漸增加，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大2．堿金屬單質的性質(1)堿金屬單質的物理性質(2)堿金屬單質的化學性質a．鈉、鉀與O2反應的比較

實驗操作實驗現象化學方程式實驗結論鈉劇烈燃燒，有黃色火焰，生成淡黃色固體2Na＋O2Na2O2與O2反應的劇烈程度：Na<K，生成產物越來越復雜鉀比鈉的燃燒更劇烈，火焰呈紫色(透過藍色鈷玻璃觀察)鉀與氧氣反應生成比K2O2更復雜的化合物b．鉀、鈉與H2O反應的比較

鉀鈉實驗操作實驗現象共同點a.金屬浮在水面上b．金屬熔化成光亮的小球c．小球四處游動d．發出“嘶嘶”的響聲e．反應后滴加酚酞溶液變紅色不同點鉀與水反應更劇烈，伴有輕微的爆炸聲化學方程式2K＋2H2O===2KOH＋H2↑2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑實驗結論金屬的活動性：Na<K三、鹵族元素1．鹵族元素的原子結構元素FClBrI原子結構示意圖結構特點相同點最外層上都有7個電子遞變性從F到I，隨著核電荷數的增加，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大2．鹵族元素單質的性質(1)物理性質

(2)化學性質①與H2反應a．填寫下表：

反應條件化學方程式產物穩定性F2暗處H2＋F2===2HF很穩定Cl2光照或點燃H2＋Cl22HCl較穩定Br2加熱H2＋Br22HBr不穩定I2不斷加熱H2＋I22HI很不穩定b．得出結論：從F2到I2，與H2反應所需要的條件逐漸升高，反應劇烈程度依次減弱，生成氣態氫化物的穩定性依次減弱。②鹵素單質間的置換反應。a．填寫下表：實驗操作實驗現象化學方程式靜置后，液體分層，上層無色，下層橙紅色2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2靜置后，液體分層，上層無色，下層紫紅色2KI＋Br2===2KBr＋I2靜置后，液體分層，上層無色，下層紫紅色2KI＋Cl2===2KCl＋I2b．得出結論：Cl2、Br2、I2三種鹵素單質的氧化性由強到弱的順序是Cl2>Br2>I2，相應鹵素離子的還原性由強到弱的順序是I－>Br－>Cl－。【思考探究】（一）思考探究一、原子結構【思考·討論】P87頁(1)當K層為最外層時，最多能容納__________個電子；除了K層外，其它層為最外層時，最多能容納______個電子。(2)次外層最多能容納________個電子。(3)第n層最多能容納的電子數為2n2(4)用原子結構示意圖表示1~20號元素的原子核外電子排布。一、元素周期表1、元素周期表的發展史2、元素周期表的編排原則【思考·討論】P89頁(1)___________________相同的元素，按原子序數遞增的順序從左到右排成橫行，稱為周期。原子序數與原子結構之間存在下列關系：原子序數=核電荷數=________=核外電子數(2)___________________相同的元素，按電子層數遞增的順序由上而下排成縱行，稱為族。3、元素周期表的結構(1)周期表中周期的特點和劃分：元素周期表中有7個橫行，共有_____個周期特點同周期中的元素的__________數相同周期序數＝__________分類短周期共有____個，包括第______________周期長周期共有_____個，包括第四，五，六，七周期(2)周期表中族的特點和劃分：個數元素周期表中有___個縱行，共有_____個族特點主族元素的族序數＝_______________分類主族共有7個，包括___________________________________-副族共有___個，包括________________________________Ⅷ族包括第8、9、10三個縱行0族占據元素周期表的第__縱行，最外層電子數為8(He是2)注：①堿金屬元素在第_____族②鹵族元素在第_____族③稀有氣體元素在0族4、元素周期表的每個方格中，一般都標有元素的基本信息，如_______、________、__________和___________等?！就接柧殹?．已知原子M的原子核內有n個中子，M原子的質量數為A，則mg中所含電子的物質的量是A． B．C． D．【答案】C【詳解】M原子的中子數為n，質量數為A，則其質子數為(A-n)，則M2+離子的電子數為(A-n-2)，mgM2+的物質的量為，則mgM2+中所含電子的物質的量為，答案選C。2．下列“類比”合理的是A．Ca(OH)2與少量CO2反應生成CaCO3，則Ca(OH)2與少量SO2反應生成CaSO3B．Na與O2在加熱條件下反應生成Na2O2，則Li與O2在加熱條件下反應生成Li2O2C．Cl2和H2O反應生成HCl和HClO，則F2和H2O反應生成HF和HFOD．Fe與S在加熱條件下生成FeS，則Cu與S在加熱條件下生成CuS【答案】A【詳解】A．Ca(OH)2與少量CO2反應生成CaCO3，則Ca(OH)2與少量SO2反應生成CaSO3，故A符合題意；B．Na與O2在加熱條件下反應生成Na2O2，則Li與O2在加熱條件下反應生成Li2O，故B不符合題意；C．Cl2和H2O反應生成HCl和HClO，則F2和H2O反應生成HF和O2，故C不符合題意；D．Fe與S在加熱條件下生成FeS，則Cu與S在加熱條件下生成Cu2S，故D不符合題意。綜上所述，答案為A。3．我國衛生部門規定市面上銷告的碘鹽中必須含有KIO3，某學生通過查閱資料知道：。該同學為了檢驗銷售的碘鹽中是否含有KIO3，用試紙和生活中常見的物質進行實驗來驗證?？蛇x擇的物質有：①自來水②碘化鉀淀粉試紙③酒精④食醋⑤淀粉⑥食糖。進行實驗時必須使用的物質是A．②④ B．①② C．③④⑤ D．①②④⑤【答案】A【詳解】食鹽中的碘以碘酸鉀形式存在，根據反應原理：，可在食鹽中加入I-和H+，是否生成I2，可用淀粉進行檢驗；淀粉碘化鉀試紙可以提供I-和淀粉，H+可由食醋來提供，再結合I2的特性(遇淀粉變藍)，則可證明食鹽中存在KIO3，故選②④，綜上所述，答案為A。故選A。4．在我國北斗三號全球衛星導航系統中使用了“銣()原子鐘”，它被譽為衛星的“心臟”，下列有關說法錯誤的是A．銣元素位于第五周期第IA族 B．和具有相同的電子數C．的中子數為48 D．和互為同素異形體【答案】D【詳解】A．銣元素位于第五周期IA族，A項正確；B．和具有相同的電子數，電子數為37，B項正確;C．相對原子質量=質子數+中子數，中子數=85-37=48，C項正確；D．質子數相同，中子數不同的原子互稱為同位素，D項錯誤；故選D。5．我國化學家通過對反應的研究，進一步揭示了化學反應的本質。下列關于H與D的說法不正確的是A．中子數均為2 B．質子數均為1C．核外電子數均為1 D．兩者互為同位素【答案】A【詳解】A．H和D的質子數均為1，中子數分別為0和1，故A錯誤；B．H和D的質子數均為1，故B正確；C．H和D的質子數、電子數均為1，故C正確；D．H和D的質子數相同，中子數不同，互為同位素，故D正確；故選A。6．1869年，俄國化學家門捷列夫制出了第一張元素周期表，揭示了化學元素間的內在聯系，成為化學史上的重要里程碑之一，隨著人們對科學的認識不斷深入，終于使門捷列夫元素周期表變得完整。下圖是元素周期表的一部分，請回答下列問題：①②③④⑤⑥⑦⑧⑨下列敘述正確的是A．元素③的氫化物水溶液呈酸性B．元素⑥的原子半徑在同周期元素中最大C．元素⑦的氧化物是兩性氧化物D．元素⑤的最高價為+7【答案】B【詳解】A．根據元素周期表可知，③為氮元素，氫化物為氨氣，其水溶液呈堿性，故A錯誤；B．根據元素周期表可知，⑥為鈉元素，在第IA族，原子半徑在同周期元素中最大，故B正確；C．根據元素周期表可知，⑦為鎂元素，氧化物為氧化鎂，屬于堿性氧化物，故C錯誤；D．根據元素周期表可知，⑤為氟元素，非金屬性最強，沒有正化合價，故D錯誤；故答案：B。7．下列關于元素周期表的說法正確的是A．金屬元素都在長周期 B．每一主族中都有非金屬元素C．每一族只包含一個縱列 D．前三個周期為短周期，其余為長周期【答案】D【詳解】A．有幾種金屬元素例如Li元素在短周期，A錯誤；B．第ⅡA沒有非金屬元素，B錯誤；C．Ⅷ族有3個縱列，C錯誤；D．短周期為一、二、三周期，其他為長周期，D正確；答案選D。8．日本政府于2021年4月13日召開會議，決定在未來2年內將核電站產生的核廢水分批排入大海，核廢水中包含63種放射性物質，其中可導致白血病，下列有關說法不正確的是A．的質子數為38B．內中子數和核外電子數之差為11C．和互為同位素D．轉變為屬于物理變化【答案】B【詳解】A．左下角表示質子數，則的質子數為38，A正確；B．內中子數和核外電子數之差為90－38－38＝14，B錯誤；C．和的質子數相同，質量數不同，二者互為同位素，C正確；D．轉變過程是沒有產生新物質，為屬于物理變化，D正確；答案選B。9．溴元素的原子結構示意圖及其在元素周期表中的信息如圖所示，下列說法中正確的是A．圖中n的數值等于5B．原子序數與核電荷數都是35C．在化學反應中，溴原子獲得電子形成D．溴元素為金屬元素【答案】B【詳解】A．由溴元素的原子結構示意圖可知，圖中n的數值為35-2-8-18=7，故A錯誤；B．根據元素周期表中的一格可知，左上角的數字為35，該元素的原子序數為35，核電荷數為35，故B正確；C．溴原子最外層電子數是7，在化學反應中，溴原子容易得到1個電子形成帶1個單位負電荷的溴離子，可以表示為Br-，故C錯誤；D．根據元素周期表中的一格可知，中間的漢字表示元素名稱，該元素的名稱是溴，帶“氵”字旁，屬于非金屬元素，故D錯誤；答案為B。10．元素周期表對科學研究和生產有指導意義，在元素周期表的過渡元素區域可以找到A．做半導體材料元素 B．做催化劑材料的元素C．做農藥的元素 D．做核反應堆導熱材料的元素【答案】B【詳解】在元素周期表的過渡元素區域的元素都是金屬元素，它們中一些的單質或化合物往往對化學反應有催化作用，常是化學反應的催化劑，故可以找到做催化劑材料的元素，故合理選項是B。11．質量數是37的原子，可能有A．19個質子，18個中子，20個電子 B．18個質子，19個中子，18個電子C．19個質子，18個中子，18個電子 D．17個質子，20個中子，18個電子【答案】B【分析】質量數=質子數+中子數，原子的電子數=質子數，據此分析?！驹斀狻緼．19個質子，18個中子，20個電子，則質量數=19+18=37，質子數不等于電子數，該微粒為離子，故A錯誤；B．18個質子，19個中子，18個電子，則質量數=18+19=37，質子數=電子數，該微粒為原子，故B正確；C．19個質子，18個中子，18個電子，則質量數=19+18=37，質子數不等于電子數，該微粒為離子，故C錯誤；D．17個質子，20個中子，18個電子，則質量數=17+20=37，質子數不等于電子數，該微粒為離子，故D錯誤；答案選B。12．若幾種微粒具有相同的質子數，則下列說法一定正確的是A．一定屬于同一種元素 B．可能是幾種不同的分子或離子C．彼此之間互為同位素 D．不可能是一種分子和一種離子【答案】B【詳解】A．具有相同質子數的原子一定屬于同種元素，但微粒可能為原子、分子、離子等，如鈉離子、銨根離子，故A項錯誤；B．可能是幾種不同的分子或離子，如HF、Ne的質子數都是10，故B項正確；C．質子數相同中子數不同的同一元素的不同原子互稱同位素，故C項錯誤；D．因具有相同質子數的微?？赡転樵印㈦x子或分子，如鈉離子、HF的質子數相同，故D項錯誤；故選B。13．元素的化學性質主要取決于原子的A．原子序數 B．核外電子數 C．最外層電子數 D．核內中子數【答案】C【分析】元素的性質和最外層電子數關系密切，核外電子的得失趨向決定元素的化學性質?！驹斀狻吭氐幕瘜W性質主要決定于原子的最外層電子數，原子的最外層電子少于4個時，容易失去電子；多于4個少于8個時，容易獲得電子；最外層為8個電子時，元素的化學性質最穩定，故選C。14．下列關于金屬的說法正確的是A．所有金屬都能與鹽酸發生置換反應B．根據金屬與酸反應置換出氫氣的難易可比較金屬的活潑性C．金屬都是銀白色D．金屬都具有較高的熔點【答案】B【詳解】A．在金屬活動性順序表中，只有排在氫之前的金屬能與鹽酸發生置換反應，A錯誤；B．根據金屬與酸反應置換出氫氣的難易可比較金屬的活潑性，越易置換出氫氣金屬越活潑，B正確；C．大多數金屬為銀白色，但銅為紫紅色，金為金黃色，C錯誤；D．金屬的熔點有的較高，有的較低，如Na、K、Hg等都是熔點較低的金屬，D錯誤；綜上所述答案為B。15．簡單原子的原子結構可用圖表示方法形象地表示：其中●表示質子或電子，○表示中子，則下列有關①②③的敘述正確的是A．①②③互為同位素 B．①②③互為同素異形體C．①②③是三種化學性質不同的粒子 D．①②③具有相同的質量數【答案】A【分析】●表示質子或電子，○表示中子，則三種微粒分別是、、，所以三種微?；橥凰?，是氫元素的三種核素，據此分析解題。【詳解】A．①②③互為同位素，選項A正確；B．①②③是三種不同的核素，屬于同一元素，選項B錯誤；C．①②③是三種化學性質相同的微粒，選項C錯誤；D．①②③具有相同的質子數，質量數分別為1、2、3，不相同，選項D錯誤；答案選A。16．試用質子數、中子數、電子數、質量數和同位素填空。(1)與具有相同的。(2)與具有相同的。(3)與具有相同的。(4)與互為。【答案】(1)中子數(2)電子數、質子數(3)質量數(4)同位素【分析】質量數，即；在中，A為質量數，Z為質子數、原子序數、核外電子數、核電荷數；【詳解】（1）與中子數均為7，具有相同的中子數，故填中子數；（2）與電子數和質子數均為6，故填電子數、質子數；（3）與質量數均為14，故填質量數；（4）與為質子數相同，中子數不同的兩種原子，互為同位素，故填同位素。17．據報道，某些花崗巖會釋放氡()，對人體造成傷害。(1)氡原子的質量數是，質子數是，中子數是。(2)請將Rn