第 14 讲 原子结构与元素性质
学习目标
1.了解质量数和 AZX的含义，掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。
2.知道元素、核素、同位素的含义，并能比较它们的不同。
3.知道碱金属元素、卤族元素的结构和性质，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变
规律，形成“结构决定性质”的观念，强化宏观辨识与微观探析的学科核心素养。
4.能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性，提升科学探究与创新意识的学科核心素
养。
课前诊断
1．下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A．在元素周期表中，每一列就是一个族
B．主族元素都是短周期元素
C．副族元素都是金属元素
D．元素周期表每个长周期均包含 32种元素
答案 C
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
3．(2018·大庆高一检测)核电荷数为 16的元素和核电荷数为 4的元素的原子相比较，下列数
据前者是后者 4倍的是( )
①电子数 ②最外层电子数 ③电子层数 ④次外层电子数
A．①④ B．①③④
C．①②④ D．①②③④
答案 A
4．元素 X的原子有 3个电子层，最外电子层上有 4个电子。则 X元素位于周期表的( )
A．第四周期ⅢA族 B．第四周期ⅦA族
C．第三周期ⅣB族 D．第三周期ⅣA族
答案 D
知识清单
知识点 1 原子(或离子)构成微粒间的关系
1．原子符号
AZX表示的意义是质子数为 Z，质量数为 A 的 X元素的一种原子。
2．原子构成微粒数的确定
质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
(1)146C的质量数为 14，质子数为 6，中子数为 8。
(2)1399K的质量数为 39，中子数为 20，核外电子数为 19。
(3)核内中子数为 12，核外电子数为 11的钠原子符号为 2113Na。
经典例题
例 1．用 AZX表示原子：
(1)ZAX原子的中子数 N＝________。
(2)AXn＋共有 x 个电子，则该阳离子的中子数为__________。
(3)AXn－共有 x 个电子，则该阴离子的中子数为__________。
(4)A2－原子核内有 x 个中子，其质量数为 m，则 n g A2－所含电子的物质的量为_______。
(5)与阳离子 23X＋11 核外电子数相等的原子是__________(填元素符号)。
答案 (1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n
(4)n m－x＋2 mol (5)Ne
m
例 2．已知 R2＋核外有 a 个电子，核内含有 b 个中子，表示 R原子符号正确的是( )
A.b ＋ －aR B.a ab 2＋2 R
C.a＋ ＋ ＋ －ab 22R D.a ab 22＋ － R
答案 C
例 3．某原子 X的核内中子数为 N，质量数为 A，它与原子 2H构成 2HmX分子。a g 2HmX所
含质子的物质的量是( )
A.a A－N＋m mol B.a A－N mol
A＋m A＋m
C.a A－N＋m mol D.a A－N＋m mol
A＋2m A
答案 C
知识点 2 元素、核素、同位素
1．相关概念
2．氢元素的三种核素
11H 21H 31H
名称 氕 氘(重氢) 氚(超重氢)
符号 H D T
质子数 1 1 1
中子数 0 1 2
3.常见核素及其用途(连线)
4．氯元素的相对原子质量
氯元素的同位素 35Cl 37Cl
质量数 35 37
核素的相对原子质量 34.969 36.966
核素的近似相对原子质量 35 37
同位素丰度 75.77% 24.23%
(1)写出氯元素相对原子质量的计算表达式：
34．969×75.77%＋36.966×24.23%≈35.45。
(2)写出氯元素近似相对原子质量的计算表达式：
35×75.77%＋37×24.23%≈35.48。
5．元素、核素、同位素与同素异形体的比较
名称
内容 元素 核素 同位素 同素异形体
项目
概念 质子数相同的 质子数、中子数 质子数相同、中子数 同种元素形成
同一类原子 都一定的原子 不同的不同核素 的不同单质
范围 原子 原子 原子 单质
由同位素组成的单
只有种类，没 化学反应中的最 组成元素相同，
特性 质，化学性质几乎相
有个数 小微粒 其性质不同
同，物理性质不同
决定因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构
H、C、N三种 11H、21H、31H三种 11H、12H、13H互为同位 O2与 O3互为同
举例
元素 核素 素 素异形体
经典例题
例 1．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由 4个氧原子构成的氧分
子 O4，下列说法正确的是( )
A．O4和 O2互为同位素
B．O4转化为 O2是物理变化
C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是 8
D．同温同压下，等体积的 O4气体和 O2气体含有相同的分子数
答案 D
例 2．重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是( )
A．氘(D)原子核外有 1个电子
B．1H与 D互称同位素
C．H2O与 D2O互称同素异形体
D．1H218O与 D126O的相对分子质量相同
答案 C
例 3．某元素的相对原子质量的计算式为 34.969×75.77%＋36.966×24.23%≈35.453，下列
说法错误的是( )
A．该元素有两种同位素
B．75.77%是某种同位素的丰度
C．35.453是该元素的平均相对原子质量
D．36.966表示某种同位素的质量数
答案 D
知识点 3 碱金属元素
1．碱金属元素的原子结构
元素名称 锂 钠 钾 铷 铯
元素符号 Li Na K Rb Cs
原子结构示意图
原子半径/nm 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265
(1)由上表可知：
在元素周期表中，碱金属元素原子的最外层电子数相同，随核电荷数的增大，电子层数依次
增多，原子半径逐渐增大。
(2)碱金属元素的原子最外层电子数为 1，易失去电子而具有较强的金属性，其单质与钠类似，
易与氧气、水等反应。
2．碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应
①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)，钾
燃烧更剧烈。
②反应方程式：
△ △
2Na＋O2=====Na2O2、K＋O2=====KO2。
③实验结论：金属的活泼性：K＞Na。
(2)钠、钾与水反应
①实验现象：
相同点：金属浮在水面上；金属熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后
的溶液呈红色。
不同点：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
②化学方程式：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。
③实验结论：
与水反应剧烈程度：K＞Na；金属的活泼性：K＞Na。
3．碱金属单质的物理性质
(1)碱金属单质具有硬度小、密度小、熔点低的特点。随着元素原子核电荷数的增加，碱金
属单质的熔点和沸点逐渐降低。
(2)碱金属单质具有良好的延展性、导电性、导热性，液态钠可用作核反应堆的传热介质。
4．碱金属性质的相似性和递变性
(1)相似性
(2)递变性
具体情况如下：
①与氧气反应
从 Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。如 Li 与 O2生成 Li2O，Na 与 O2生
成 Na2O、Na2O2，K与 O2生成 K2O、KO2。
②与 H2O(或酸)的反应
从 Li→Cs，与 H2O(或酸)反应越来越剧烈。如 K 与 H2O 反应能发生轻微爆炸，则 Rb、Cs
遇水会发生爆炸。
经典例题
例 1．随着碱金属元素原子序数的增大，下列递变规律正确的是( )
A．原子半径逐渐增大
B．最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱
C．单质熔、沸点逐渐升高
D．单质的氧化性逐渐增强
答案 A
例 2．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是( )
A．K与 H2O反应最剧烈
B．Rb比 Na活泼，故 Rb可以从 NaCl溶液中置换出 Na
C．碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性
D．从 Li到 Cs都易失去最外层 1个电子，且失电子能力逐渐增强
答案 D
例 3．下列事实不能用于判断金属性强弱的是( )
A．金属单质间发生的置换反应
B．1 mol金属单质在反应中失去电子的多少
C．金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
D．金属元素的单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度
答案 B
知识点 4 卤族元素
1．卤素单质的物理性质
卤素单质 颜色和状态 密度 熔点/℃ 沸点/℃
F 淡黄绿色气体 1.69 g·L－12 (15℃) －219.6 －188.1
Cl 黄绿色气体 3.214 g·L－12 (0℃) －101 －34.6
Br －32 深红棕色液体 3.119 g·cm (20℃) －7.2 58.78
I －32 紫黑色固体 4.93 g·cm 113.5 184.4
分析上表可知，从 F2到 I2，颜色逐渐加深，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大。
2．卤族元素的原子结构
元素名称 氟 氯 溴 碘
元素符号 F Cl Br I
原子结构示
意图
原子半径/nm 0.071 0.099 1.14 1.33
(1)由上表可知：
卤族元素的原子最外层电子数都是相同的，随核电荷数的增大，电子层数依次增多，原子半
径逐渐增大。
(2)卤族元素原子最外层电子数为 7，易得到电子而具有较强的非金属性，其单质与氯气类似，
能与金属、非金属单质、水等发生反应。
3．卤素单质的化学性质
(1)与氢气反应
①卤素单质与氢气反应的条件及生成物的稳定性
卤素单质 F2 Cl2 Br2 I2
与H2反应条件 暗处 光照或点燃 加热至一定温度 不断加热
氢化物稳定性 很稳定 较稳定 不如 HCl稳定 不稳定、易分解
②随原子序数的递增，卤素单质与 H2化合越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，元
素的非金属性逐渐减弱。
(2)卤素单质间的置换反应
实验①中：试管内液体静置后分层，上层为无色，下层为橙红色，反应的化学方程式：Cl2
＋2NaBr===2NaCl＋Br2；
实验②中：试管内液体静置分层，上层为无色，下层为紫红色，反应的化学方程式：2KI＋
Br2===2KBr＋I2；
实验③中：试管内液体静置分层，上层为无色，下层为紫红色，反应的化学方程式：2KI＋
Cl2===2KCl＋I2。
由实验①②③得出结论：Cl2→I2氧化性逐渐减弱，相应卤素离子还原性逐渐增强。
4．卤族元素原子结构和性质的相似性和递变性
(1)卤族元素原子结构和性质的相似性：
①最外层均有 7个电子；
②最高正价除 F外均显＋7价，最低负价为－1价；
③气态氢化物的通式为 HX(X表示卤素)；
④最高价氧化物对应水化物的通式为 HXO4(F除外)。
(2)卤族元素原子结构和性质的递变性：
结构及性质 规律
F Cl Br I
原子半径 ――→
原子半径逐渐增大
F2 Cl2 Br2 I2
单质的氧化性 ――→
氧化性逐渐减弱
F－ Cl－ Br－ I－
阴离子的还原性 ――→
还原性逐渐增强
H F2 Cl2 Br2 I2与 2化合的难易程度 ――→
与 H2化合越来越难
HF HCl HBr HI
氢化物的稳定性 ――→
稳定性逐渐减弱
最高价氧化物对应水化 HClO4 HBrO4 HIO4
――→
物的酸性 酸性逐渐减弱
经典例题
例 1．部分卤族元素的某种性质 A随核电荷数的变化趋势如图所示，则 A可能表示( )
A．原子半径 B．氢化物的稳定性
C．原子的电子层数 D．单质的密度
答案 B
例 2．砹(At)属于卤族元素，下列关于砹(At)及其化合物具有的性质推测不正确的是( )
A．单质砹易溶于某些有机溶剂
B．AgAt是难溶于水的有色固体
C．HAtO4的酸性比 HClO4的弱
D．HAt难溶于水，且受热很难分解
答案 D
例 3．关于卤素(用 X表示)的下列叙述正确的是( )
A．卤素单质与水反应均可用 X2＋H2O===HXO＋HX表示
B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强
C．卤素单质的颜色从 F2→I2按相对分子质量增大而加深
D．X－的还原性依次为 F－大的卤素从它的盐溶液里置换出来
答案 C
例 4．下列有关碱金属元素和卤素的说法中，错误的是( )
A．溴单质与 H2的反应比碘单质与 H2的反应更剧烈
B．碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟原子得电子的能力最强
C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D．随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的熔、沸点都逐渐降低
答案 D
课堂闯关
1．关于微粒 37X－17 ，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
2．据新华社报道，我国科学家首次合成一种新核素镅(95Am) 235，这种新核素同铀(92U) 235
比较，下列叙述正确的是( )
A．具有相同的质子数
B．原子核中具有相同的中子数
C．具有相同的质量数
D．原子核外电子总数相同
答案 C
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
4．下列有关碘 131(15313I)和碘 127(15273I)的说法正确的是( )
A.15331I和 12573I的中子数相同，是同一种核素
B.15331I和 12573I的质子数相同，互为同位素
C.15331I和 12573I的核外电子数不同
D.15331I有放射性而 12573I无放射性，说明两者化学性质不同
答案 B
5．13C－NMR(核磁共振)、15N－NMR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
6．下列关于碱金属的叙述错误的是( )
A．它们都能在空气中燃烧生成M2O(M指碱金属元素)
B．它们都能与水反应生成氢气和碱
C．随核电荷数的递增，它们所形成的阳离子的氧化性依次减弱
D．碱金属中密度最小的是锂
答案 A
7．下列说法不正确的是( )
A．碱金属元素在自然界中以化合态形式存在
B．金属铷投入水中会发生爆炸式反应，生成氢氧化铷和氢气
C．碱金属与氧气反应，生成物都不随反应条件或反应物的用量变化而变化
D．金属铯的密度大于钠，而钠的熔点高于铯
答案 C
8．卤族元素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是( )
A．卤素单质的最外层电子数都是 7
B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小
C．从 F到 I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱
D．卤素单质与 H2化合由难到易的顺序为 F2、Cl2、Br、I2
答案 C
9．随着卤族元素原子半径的增大，下列递变规律正确的是( )
A．单质的熔点逐渐降低
B．卤素离子的还原性逐渐增强
C．气态氢化物的稳定性逐渐增强
D．单质的氧化性逐渐增强
答案 B
10．下列关于卤族元素的叙述正确的是(用 X表示卤素原子)( )
A －．随核电荷数的增加，X 的半径逐渐增大，还原性逐渐减弱
B．随核电荷数的增加，氢化物的稳定性逐渐增强
C．单质与水反应均可表示为 X2＋H2O===HX＋HXO
D．随核电荷数的增加，单质的颜色逐渐加深
答案 D
11．（2020·福建省晋江市养正中学高一月考）向NaCl、NaBr、NaI混合液中，通入一定
量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质的组成不．可．能．是
A．NaCl B．NaCl NaBr
C．NaCl、NaBr、NaI D．NaCl NaI
答案 D
12．（2020·全国高一课时练习）为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置
进行实验（夹持装置已略去，装置气密性已检验）。
实验过程：
Ⅰ．打开弹簧夹，打开活塞 a，滴加浓盐酸。
Ⅱ．当 B和 C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ．当 B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞 a。
Ⅳ．…
（1）A中产生黄绿色气体，反应的化学方程式为_________________________。
（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_________________________。
（3）B中发生反应的离子方程式是_________________________。
（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是
_________________________________。
（5）过程Ⅲ的实验目的是____________________________________。
（6）氯、溴碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下原子核外电子层数依次
增多，_____________________________________________，得电子能力逐渐减弱。
答案（1）16HCl（浓）+2KMnO4=2MnCl2+2KCl+5Cl2 +8H2O
（2）湿润的淀粉 KI试纸变蓝
（3）Cl +2Br-=Br +2Cl-
2 2
（4）打开活塞 b，将少量 C中溶液滴入 D中，关闭活塞 b，取下 D振荡，静置后CCl4层
溶液变为紫红色
（5）确认 C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
（6）原子半径逐渐增大
自我挑战
1．下列关于 32He的说法正确的是( )
A.32He原子核内含有 2个中子
B.23He原子核内含有 3个质子
C.32He原子核内含有 3个电子
D.32He和 42He是两种不同的核素
答案 D
2．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正
确的是( )
A．14C与 12C是两种不同的元素或核素
B．通过化学变化可以实现 16O与 18O之间的相互转化
C．35Cl2与 37Cl2互为同素异形体
D．铯元素的两种核素中 137Cs比 133Cs多 4个中子
答案 D
3．我国限制稀有金属对外出口，此举对我国战略安全具有重要意义，稀土元素钕(16400Nd)是
制造导弹的合金材料的重要元素。下列说法正确的是( )
A.16400Nd和 16420Nd是同一核素
B 140．一个 14600Nd原子的质量约为 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
NA
C.16400Nd原子的中子数与质子数之差为 80
D．14 g钕含有 6 mol电子
答案 B
4．16O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
5．砹(At)原子序数 85，与 F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是
( )
A．砹是有色固体
B．非金属性：At＜I
C．HAt非常稳定
D．I2能从 At的可溶性盐溶液中置换出 At2
答案 C
6．以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是( )
①对应氢氧化物中碱性最强的是 CsOH
②单质熔点最高的是铯
③与 O2反应均可得到多种氧化物
④单质的密度依次增大，均要保存在煤油中
⑤单质的还原性依次增强
⑥对应离子的氧化性依次增强
A．①③⑤ B．②④⑥ C．②③④⑥ D．①⑤
答案 C
7．下列说法正确的是( )
A．F、Cl、Br原子的最外层电子数都是 7，次外层电子数都是 8
B．由 HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出 F、Cl、Br、I非金属性递增的规律
C．卤族元素按 F、Cl、Br、I的顺序其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加，电子
层数增多，原子半径增大，原子核对电子的吸引作用减弱
D．根据卤族元素性质的递变规律可知，单质砹难溶于 CCl4
答案 C
8．根据下图所示装置回答以下问题。已知：①KMnO4常温下与浓盐酸反应可制得 Cl2。
②H2SiO3不溶于水。
(1)利用如图装置可以验证元素非金属性的变化规律。图中 A 装置的名称是
________________。干燥管 D的作用是____________。
(2)实验室中现有药品 Na2S、KMnO4、浓盐酸、MnO2，请选择合适药品设计实验验证氯的非
金属性强于硫：烧瓶中发生反应的离子方程式为______________________________________。
装置 C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，离子方程式为______________________________。
(3)若要用此装置证明酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3，进而证明非金属性：N＞C＞Si，从以
下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：
①稀 HNO3 ②稀盐酸 ③碳酸钙 ④Na2SiO3溶液 ⑤SiO2
试剂 A与 C分别为________(填序号)；试管中发生反应的离子方程式为__________________。
有同学认为此实验不能说明N、C、Si的非金属性强弱，你认为原因是_____________________。
答案 (1)分液漏斗 防倒吸
(2)2MnO－4 ＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－ (3)①、④
CO －2＋H2O＋SiO23 ===H2SiO3↓＋CO2－3 HNO3有挥发性，也会和硅酸钠反应生成硅酸第 14 讲 原子结构与元素性质
学习目标
1.了解质量数和 AZX的含义，掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。
2.知道元素、核素、同位素的含义，并能比较它们的不同。
3.知道碱金属元素、卤族元素的结构和性质，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变
规律，形成“结构决定性质”的观念，强化宏观辨识与微观探析的学科核心素养。
4.能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性，提升科学探究与创新意识的学科核心素
养。
课前诊断
1．下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A．在元素周期表中，每一列就是一个族
B．主族元素都是短周期元素
C．副族元素都是金属元素
D．元素周期表每个长周期均包含 32种元素
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( )
3．(2018·大庆高一检测)核电荷数为 16的元素和核电荷数为 4的元素的原子相比较，下列数
据前者是后者 4倍的是( )
①电子数 ②最外层电子数 ③电子层数 ④次外层电子数
A．①④ B．①③④
C．①②④ D．①②③④
4．元素 X的原子有 3个电子层，最外电子层上有 4个电子。则 X元素位于周期表的( )
A．第四周期ⅢA族 B．第四周期ⅦA族
C．第三周期ⅣB族 D．第三周期ⅣA族
知识清单
知识点 1 原子(或离子)构成微粒间的关系
1．原子符号
ZAX表示的意义是质子数为 Z，质量数为 A 的 X元素的一种原子。
2．原子构成微粒数的确定
质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
(1)146C的质量数为 14，质子数为 6，中子数为 8。
(2)3199K的质量数为 39，中子数为 20，核外电子数为 19。
(3)核内中子数为 12，核外电子数为 11的钠原子符号为 2113Na。
经典例题
例 1．用 AZX表示原子：
(1)ZAX原子的中子数 N＝________。
(2)AXn＋共有 x 个电子，则该阳离子的中子数为__________。
(3)AXn－共有 x 个电子，则该阴离子的中子数为__________。
(4)A2－原子核内有 x 个中子，其质量数为 m，则 n g A2－所含电子的物质的量为_______。
(5)与阳离子 2 ＋113X 核外电子数相等的原子是__________(填元素符号)。
例 2．已知 R2＋核外有 a 个电子，核内含有 b 个中子，表示 R原子符号正确的是( )
A.bR B.a＋b－a a 2＋2 R
C.a＋ ＋ ＋ －ab 2 a b 2＋2 R D. a－2 R
例 3．某原子 X的核内中子数为 N，质量数为 A，它与原子 2H构成 2HmX分子。a g 2HmX所
含质子的物质的量是( )
A.a A－N＋m mol B.a A－N mol
A＋m A＋m
C.a A－N＋m mol D.a A－N＋m mol
A＋2m A
知识点 2 元素、核素、同位素
1．相关概念
2．氢元素的三种核素
11H 21H 31H
名称 氕 氘(重氢) 氚(超重氢)
符号 H D T
质子数 1 1 1
中子数 0 1 2
3.常见核素及其用途(连线)
4．氯元素的相对原子质量
氯元素的同位素 35Cl 37Cl
质量数 35 37
核素的相对原子质量 34.969 36.966
核素的近似相对原子质量 35 37
同位素丰度 75.77% 24.23%
(1)写出氯元素相对原子质量的计算表达式：
34．969×75.77%＋36.966×24.23%≈35.45。
(2)写出氯元素近似相对原子质量的计算表达式：
35×75.77%＋37×24.23%≈35.48。
5．元素、核素、同位素与同素异形体的比较
名称
内容 元素 核素 同位素 同素异形体
项目
质子数相同的 质子数、中子数 质子数相同、中子数 同种元素形成
概念
同一类原子 都一定的原子 不同的不同核素 的不同单质
范围 原子 原子 原子 单质
由同位素组成的单
只有种类，没 化学反应中的最 组成元素相同，
特性 质，化学性质几乎相
有个数 小微粒 其性质不同
同，物理性质不同
决定因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构
H、C、N三种 11H、21H、31H三种 11H、21H、13H互为同位 O2与 O3互为同
举例
元素 核素 素 素异形体
经典例题
例 1．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由 4个氧原子构成的氧分
子 O4，下列说法正确的是( )
A．O4和 O2互为同位素
B．O4转化为 O2是物理变化
C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是 8
D．同温同压下，等体积的 O4气体和 O2气体含有相同的分子数
例 2．重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是( )
A．氘(D)原子核外有 1个电子
B．1H与 D互称同位素
C．H2O与 D2O互称同素异形体
D．1H128O与 D126O的相对分子质量相同
例 3．某元素的相对原子质量的计算式为 34.969×75.77%＋36.966×24.23%≈35.453，下列
说法错误的是( )
A．该元素有两种同位素
B．75.77%是某种同位素的丰度
C．35.453是该元素的平均相对原子质量
D．36.966表示某种同位素的质量数
知识点 3 碱金属元素
1．碱金属元素的原子结构
元素名称 锂 钠 钾 铷 铯
元素符号 Li Na K Rb Cs
原子结构示意图
原子半径/nm 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265
(1)由上表可知：
在元素周期表中，碱金属元素原子的最外层电子数相同，随核电荷数的增大，电子层数依次
增多，原子半径逐渐增大。
(2)碱金属元素的原子最外层电子数为 1，易失去电子而具有较强的金属性，其单质与钠类似，
易与氧气、水等反应。
2．碱金属单质的化学性质
(1)钠、钾与氧气反应
①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)，钾
燃烧更剧烈。
②反应方程式：
△ △
2Na＋O2=====Na2O2、K＋O2=====KO2。
③实验结论：金属的活泼性：K＞Na。
(2)钠、钾与水反应
①实验现象：
相同点：金属浮在水面上；金属熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后
的溶液呈红色。
不同点：钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。
②化学方程式：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑；
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。
③实验结论：
与水反应剧烈程度：K＞Na；金属的活泼性：K＞Na。
3．碱金属单质的物理性质
(1)碱金属单质具有硬度小、密度小、熔点低的特点。随着元素原子核电荷数的增加，碱金
属单质的熔点和沸点逐渐降低。
(2)碱金属单质具有良好的延展性、导电性、导热性，液态钠可用作核反应堆的传热介质。
4．碱金属性质的相似性和递变性
(1)相似性
(2)递变性
具体情况如下：
①与氧气反应
从 Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。如 Li 与 O2生成 Li2O，Na 与 O2生
成 Na2O、Na2O2，K与 O2生成 K2O、KO2。
②与 H2O(或酸)的反应
从 Li→Cs，与 H2O(或酸)反应越来越剧烈。如 K 与 H2O 反应能发生轻微爆炸，则 Rb、Cs
遇水会发生爆炸。
经典例题
例 1．随着碱金属元素原子序数的增大，下列递变规律正确的是( )
A．原子半径逐渐增大
B．最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱
C．单质熔、沸点逐渐升高
D．单质的氧化性逐渐增强
例 2．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是( )
A．K与 H2O反应最剧烈
B．Rb比 Na活泼，故 Rb可以从 NaCl溶液中置换出 Na
C．碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性
D．从 Li到 Cs都易失去最外层 1个电子，且失电子能力逐渐增强
例 3．下列事实不能用于判断金属性强弱的是( )
A．金属单质间发生的置换反应
B．1 mol金属单质在反应中失去电子的多少
C．金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
D．金属元素的单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度
知识点 4 卤族元素
1．卤素单质的物理性质
卤素单质 颜色和状态 密度 熔点/℃ 沸点/℃
F2 淡黄绿色气体 1.69 g·L－1(15℃) －219.6 －188.1
Cl2 黄绿色气体 3.214 g·L－1(0℃) －101 －34.6
Br2 深红棕色液体 3.119 g·cm－3(20℃) －7.2 58.78
I2 紫黑色固体 4.93 g·cm－3 113.5 184.4
分析上表可知，从 F2到 I2，颜色逐渐加深，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大。
2．卤族元素的原子结构
元素名称 氟 氯 溴 碘
元素符号 F Cl Br I
原子结构示
意图
原子半径/nm 0.071 0.099 1.14 1.33
(1)由上表可知：
卤族元素的原子最外层电子数都是相同的，随核电荷数的增大，电子层数依次增多，原子半
径逐渐增大。
(2)卤族元素原子最外层电子数为 7，易得到电子而具有较强的非金属性，其单质与氯气类似，
能与金属、非金属单质、水等发生反应。
3．卤素单质的化学性质
(1)与氢气反应
①卤素单质与氢气反应的条件及生成物的稳定性
卤素单质 F2 Cl2 Br2 I2
与H2反应条件 暗处 光照或点燃 加热至一定温度 不断加热
氢化物稳定性 很稳定 较稳定 不如 HCl稳定 不稳定、易分解
②随原子序数的递增，卤素单质与 H2化合越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，元
素的非金属性逐渐减弱。
(2)卤素单质间的置换反应
实验①中：试管内液体静置后分层，上层为无色，下层为橙红色，反应的化学方程式：Cl2
＋2NaBr===2NaCl＋Br2；
实验②中：试管内液体静置分层，上层为无色，下层为紫红色，反应的化学方程式：2KI＋
Br2===2KBr＋I2；
实验③中：试管内液体静置分层，上层为无色，下层为紫红色，反应的化学方程式：2KI＋
Cl2===2KCl＋I2。
由实验①②③得出结论：Cl2→I2氧化性逐渐减弱，相应卤素离子还原性逐渐增强。
4．卤族元素原子结构和性质的相似性和递变性
(1)卤族元素原子结构和性质的相似性：
①最外层均有 7个电子；
②最高正价除 F外均显＋7价，最低负价为－1价；
③气态氢化物的通式为 HX(X表示卤素)；
④最高价氧化物对应水化物的通式为 HXO4(F除外)。
(2)卤族元素原子结构和性质的递变性：
结构及性质 规律
F Cl Br I
原子半径 ――→
原子半径逐渐增大
F2 Cl2 Br2 I2
单质的氧化性 ――→
氧化性逐渐减弱
F－ Cl－ Br－ I－
阴离子的还原性 ――→
还原性逐渐增强
F2 Cl2 Br I
与 H 2 22化合的难易程度 ――→
与 H2化合越来越难
HF HCl HBr HI
氢化物的稳定性 ――→
稳定性逐渐减弱
最高价氧化物对应水化 HClO4 HBrO4 HIO4
――→
物的酸性 酸性逐渐减弱
经典例题
例 1．部分卤族元素的某种性质 A随核电荷数的变化趋势如图所示，则 A可能表示( )
A．原子半径 B．氢化物的稳定性
C．原子的电子层数 D．单质的密度
例 2．砹(At)属于卤族元素，下列关于砹(At)及其化合物具有的性质推测不正确的是( )
A．单质砹易溶于某些有机溶剂
B．AgAt是难溶于水的有色固体
C．HAtO4的酸性比 HClO4的弱
D．HAt难溶于水，且受热很难分解
例 3．关于卤素(用 X表示)的下列叙述正确的是( )
A．卤素单质与水反应均可用 X2＋H2O===HXO＋HX表示
B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强
C．卤素单质的颜色从 F2→I2按相对分子质量增大而加深
D．X－的还原性依次为 F－大的卤素从它的盐溶液里置换出来
例 4．下列有关碱金属元素和卤素的说法中，错误的是( )
A．溴单质与 H2的反应比碘单质与 H2的反应更剧烈
B．碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素中，氟原子得电子的能力最强
C．钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D．随核电荷数的增加，碱金属元素和卤素的熔、沸点都逐渐降低
课堂闯关
1 －．关于微粒 3177X ，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
2．据新华社报道，我国科学家首次合成一种新核素镅(95Am) 235，这种新核素同铀(92U) 235
比较，下列叙述正确的是( )
A．具有相同的质子数
B．原子核中具有相同的中子数
C．具有相同的质量数
D．原子核外电子总数相同
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
4．下列有关碘 131(15313I)和碘 127(15273I)的说法正确的是( )
A.15331I和 12573I的中子数相同，是同一种核素
B.15331I和 12573I的质子数相同，互为同位素
C.15331I和 12573I的核外电子数不同
D.15331I有放射性而 12573I无放射性，说明两者化学性质不同
5．13C－NMR(核磁共振)、15N－NMR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
6．下列关于碱金属的叙述错误的是( )
A．它们都能在空气中燃烧生成M2O(M指碱金属元素)
B．它们都能与水反应生成氢气和碱
C．随核电荷数的递增，它们所形成的阳离子的氧化性依次减弱
D．碱金属中密度最小的是锂
7．下列说法不正确的是( )
A．碱金属元素在自然界中以化合态形式存在
B．金属铷投入水中会发生爆炸式反应，生成氢氧化铷和氢气
C．碱金属与氧气反应，生成物都不随反应条件或反应物的用量变化而变化
D．金属铯的密度大于钠，而钠的熔点高于铯
8．卤族元素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是( )
A．卤素单质的最外层电子数都是 7
B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小
C．从 F到 I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱
D．卤素单质与 H2化合由难到易的顺序为 F2、Cl2、Br、I2
9．随着卤族元素原子半径的增大，下列递变规律正确的是( )
A．单质的熔点逐渐降低
B．卤素离子的还原性逐渐增强
C．气态氢化物的稳定性逐渐增强
D．单质的氧化性逐渐增强
10．下列关于卤族元素的叙述正确的是(用 X表示卤素原子)( )
A．随核电荷数的增加，X－的半径逐渐增大，还原性逐渐减弱
B．随核电荷数的增加，氢化物的稳定性逐渐增强
C．单质与水反应均可表示为 X2＋H2O===HX＋HXO
D．随核电荷数的增加，单质的颜色逐渐加深
11．（2020·福建省晋江市养正中学高一月考）向NaCl、NaBr、NaI混合液中，通入一定
量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体剩余物质的组成不．可．能．是
A．NaCl B．NaCl NaBr
C．NaCl、NaBr、NaI D．NaCl NaI
12．（2020·全国高一课时练习）为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置
进行实验（夹持装置已略去，装置气密性已检验）。
实验过程：
Ⅰ．打开弹簧夹，打开活塞 a，滴加浓盐酸。
Ⅱ．当 B和 C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ．当 B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞 a。
Ⅳ．…
（1）A中产生黄绿色气体，反应的化学方程式为_________________________。
（2）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是_________________________。
（3）B中发生反应的离子方程式是_________________________。
（4）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是
_________________________________。
（5）过程Ⅲ的实验目的是____________________________________。
（6）氯、溴碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下原子核外电子层数依次
增多，_____________________________________________，得电子能力逐渐减弱。
自我挑战
1．下列关于 32He的说法正确的是( )
A.23He原子核内含有 2个中子
B.32He原子核内含有 3个质子
C.32He原子核内含有 3个电子
D.32He和 42He是两种不同的核素
2．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正
确的是( )
A．14C与 12C是两种不同的元素或核素
B．通过化学变化可以实现 16O与 18O之间的相互转化
C．35Cl2与 37Cl2互为同素异形体
D．铯元素的两种核素中 137Cs比 133Cs多 4个中子
3．我国限制稀有金属对外出口，此举对我国战略安全具有重要意义，稀土元素钕(16400Nd)是
制造导弹的合金材料的重要元素。下列说法正确的是( )
A.16400Nd和 16420Nd是同一核素
B 140．一个 14600Nd原子的质量约为 g(NA表示阿伏加德罗常数的值)
NA
C.16400Nd原子的中子数与质子数之差为 80
D．14 g钕含有 6 mol电子
4．16O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
5．砹(At)原子序数 85，与 F、Cl、Br、I同族，推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是
( )
A．砹是有色固体
B．非金属性：At＜I
C．HAt非常稳定
D．I2能从 At的可溶性盐溶液中置换出 At2
6．以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是( )
①对应氢氧化物中碱性最强的是 CsOH
②单质熔点最高的是铯
③与 O2反应均可得到多种氧化物
④单质的密度依次增大，均要保存在煤油中
⑤单质的还原性依次增强
⑥对应离子的氧化性依次增强
A．①③⑤ B．②④⑥ C．②③④⑥ D．①⑤
7．下列说法正确的是( )
A．F、Cl、Br原子的最外层电子数都是 7，次外层电子数都是 8
B．由 HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出 F、Cl、Br、I非金属性递增的规律
C．卤族元素按 F、Cl、Br、I的顺序其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加，电子
层数增多，原子半径增大，原子核对电子的吸引作用减弱
D．根据卤族元素性质的递变规律可知，单质砹难溶于 CCl4
8．根据下图所示装置回答以下问题。已知：①KMnO4常温下与浓盐酸反应可制得 Cl2。
②H2SiO3不溶于水。
(1)利用如图装置可以验证元素非金属性的变化规律。图中 A 装置的名称是
________________。干燥管 D的作用是____________。
(2)实验室中现有药品 Na2S、KMnO4、浓盐酸、MnO2，请选择合适药品设计实验验证氯的非
金属性强于硫：烧瓶中发生反应的离子方程式为______________________________________。
装置 C中的实验现象为有淡黄色沉淀生成，离子方程式为______________________________。
(3)若要用此装置证明酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3，进而证明非金属性：N＞C＞Si，从以
下所给物质中选出甲同学设计的实验所用到的物质：
①稀 HNO3 ②稀盐酸 ③碳酸钙 ④Na2SiO3溶液 ⑤SiO2
试剂 A与 C分别为________(填序号)；试管中发生反应的离子方程式为__________________。
有同学认为此实验不能说明N、C、Si的非金属性强弱，你认为原因是_____________________。
