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第四章
物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
课时21 元素周期表 核素
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1. 知道元素周期表的结构，能正确描述元素在元素周期表中的位置 2. 知道元素、核素的含义 3. 认识原子结构与元素在周期表中位置的关系
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) O2与O3互为同位素( )
(2) 12C、13C、14C互为同素异形体( )
(3) 核素的种类多于元素的种类( )
(4) 短周期都含有8种元素( )
(5) 第二周期中共含有8种核素( )
概 念 辨 析
×
×
√
×
×
×
纲要笔记
1. 周期和族
元素周期表
1
2. 元素周期表的结构
[要点提醒]
(1) 从ⅢB族到ⅡB族(第3～12列，共10个纵列)的金属元素，统称为过渡元素。
(2) 周期序数＝电子层数。
(3) 最高正化合价数＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)。
1. 定义：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。如氢元素的不同核素如表所示：
核素
2
氕
氘
氚
同位素
同位素
[要点提醒]
(1) 互称同位素的原子_________相同，_________不同，质量数也不相同。
(2) 同位素是同种元素的不同______, 具有相同的_________。
(3) 同位素的原子核外电子排布完全相同，所以_____性质基本相同，但______性质不同。
(4) 除少数元素只有一种核素外，大多数元素有多种核素，即一种元素可以有多种核素，因此核素种数多于元素种数。
质子数
中子数
核素
质子数
化学
物理
1. 元素、核素、同位素和同素异形体的比较
元素、核素、同位素和同素异形体的比较
名称 元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质
研究对家 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类，没有个数 化学反应中的最小粒子 化学性质基本相同 组成元素相同、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
2. 同位素的“六同三不同”
1. 元素周期表中的方格内各符号的意义
元素在周期中的位置与原子结构的相互推理
3
2. 元素的位置与原子结构的关系
3. 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______。
H、Be、Al
C、S
O
Li
Na
4. 由元素的原子序数推断元素在元素周期表中的位置，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
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ⅠA族或ⅡA族。
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
所在周期序数 1 2 3 4 5 6 7
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
分类悟法
类型1 元素周期表的结构
下列关于元素周期表的说法不正确的是( )
A. 元素周期表有7个横行，称为七个周期
B. 元素周期表的18个纵列，分为16个族
C. 元素周期表中同周期ⅡA族与ⅢA族原子序数一定相差1
D. 元素周期表中元素种类最多的族是ⅢB族
1
【解析】第四、五周期的ⅡA族元素与ⅢA族元素的原子序数相差11，第六、七周期相差25，C错误。
C
类型2 元素在周期表中的位置推断
LiFePO4常用作锂电池的正极材料，其中锂为3号元素，在元素周期表中的位置是( )
A. 第二周期ⅠA族 B. 第二周期ⅡA族
C. 第三周期ⅠA族 D. 第三周期ⅢA族
2
A
类型3 核素
生物学研究常用18O作“示踪原子”。下列关于18O的说法正确的是( )
A. 中子数为8 B. 核外电子数为6
C. 质子数为18 D. 与16O互为同位素
3
D
课堂评价
1. (2024·广州)下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A. 元素周期表共有7个横行，称为周期；共有16个纵行，称为族
B. 前20号元素称为短周期元素
C. 副族元素中没有非金属元素
D. ⅠA族的元素都被称作碱金属元素
【解析】元素周期表中横行称为周期，元素周期表共有7个横行；共有18个纵行，16个族，A错误；前18号元素称为短周期元素，B错误；ⅠA族中氢元素不属于碱金属元素，D错误。
C
A. 该元素位于第二周期ⅡA族
B. 该元素位于第二周期Ⅷ族
C. 该元素位于第三周期0族
D. 该元素位于第三周期ⅡA族
【解析】该离子的核电荷数为12，是镁元素，在元素周期表中位于第三周期ⅡA族，D正确。
D
3. 元素周期表是学习化学的重要工具。如图所示的是元素周期表中的一格，从该图中，我们获取的相关信息错误的是( )
A. 该元素的名称是镁
B. 该元素的原子序数为12
D. 该元素在地壳中的含量为24
【解析】元素周期表方格中最下方数字代表该元素的相对原子质量，D错误。
D
4. 下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A. 元素周期表仅有7个主族，8个副族
B. 目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素
C. 短周期元素是指1～20号元素
D. 原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数
B
配套新练案
C
2. 某有机物的分子式为C10H15N，其中的氮元素在元素周期表中位于( )
A. ⅡA族 B. ⅢA族
C. ⅣA族 D. ⅤA族
D
3. (2024·茂名)2023年8月，我国在可控核聚变领域取得了突破性进展，成功在100万安培的高约束模式下产生了30秒左右的核聚变反应，该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列说法正确的是( )
A. 氚原子内中子数和核外电子数之差为2
B. 氕、氘、氚互为同位素
C. H元素的相对原子质量是由三种氢原子的相对原子质量的平均值得到
D. 海水中的H2O与D2O互为同素异形体
【解析】氚原子内中子数为2，核外电子数为1，中子数和核外电子数之差为1，A错误；氕原子、氘原子和氚原子的质子数相同，均为1，故氕、氘、氚互为同位素，B正确；H元素的相对原子质量是氢元素的各种天然同位素的相对原子质量与其相对丰度乘积的加和，C错误；H2O与D2O是化合物，不是同种元素组成的单质，不互为同素异形体，D错误。
B
【解析】90Sr核内中子数为90－38＝52，核外电子数为38，故中子数和核外电子数之差＝52－38＝14，B错误。
B
5. 下列元素属于短周期主族元素的是( )
A. I B. P
C. Fe D. K
B
6. “中国紫”硅酸铜钡(BaCuSi2O6)被认为是人工制造的。下列元素都属于短周期元素的是( )
A. Si和O B. Ba和Si
C. Cu和O D. Ba和Cu
【解析】Ba、Cu分别是第六、四周期的元素，不是短周期元素，A符合题意。
A
7. (2022·广州)硒(34Se)是人体必备的微量元素，也是一种新型半导体材料。以Ag2Se为原料可制得硒单质，其中一步反应为Ag2Se＋Na2CO3＋O2===Na2SeO3＋CO2＋2Ag。下列说法不正确的是( )
A. 硒原子的最外层电子数为6 B. 硒是第四周期Ⅵ族元素
C. 硒位于元素周期表第16纵列 D. Ag2Se既作氧化剂又作还原剂
【解析】34Se是34号元素，位于元素周期表的第四周期ⅥA族，最外层电子数为6，A正确，B错误；Se元素位于元素周期表第16纵列，C正确；由反应的化学方程式可知，Ag2Se中Se元素化合价升高，Ag元素化合价降低，故Ag2Se既作氧化剂又作还原剂，D正确。
B
8. 下列说法正确的是( )
①考古时利用14C测定一些文物的年代，其中子数为8
②据报道，科学家已成功合成了少量N4，14N4与15N2互为同位素
③元素周期表有7个横行和18个纵列，因此有7个周期和18个族
A. ①②③ B. ①
C. ①③ D. ①②
【解析】14C原子核内中子数为14－6＝8，①正确；14N4与15N2是氮元素组成的同一种单质，②错误；元素周期表有7个横行，即有7个周期，有18个纵列，即有7个主族、8个副族、1个0族，共有16个族，③错误；B符合题意。
B
9. 下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A. 原子最外层电子数相同的元素一定在同一主族
B. 同周期元素原子具有相同的电子层数
C. 在所有族中含元素种类最多的族是Ⅷ族
D. 原子序数相差11的两元素不可能是同一周期相邻两主族元素
【解析】He和Be最外层电子数均为2，He属于0族，Be属于ⅡA族，A错误；同周期元素原子具有相同的电子层数，B正确；在所有族中含元素种类最多的族是ⅢB族，C错误；第四或第五周期中ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差为11，D错误。
B
10. (2024·上饶)下列关于同位素的说法正确的是( )
A. 14N2、15N2互为同位素
B. 16O、18O的质子数相同，电子数不同
C. 同一元素各核素的化学性质几乎完全相同
D. D、T发生核聚变成为其他元素，属于化学反应
【解析】14N2、15N2是氮元素的单质，不互为同位素，A错误；16O、18O是同种元素的不同核素，故二者质子数相同，电子数相同，B错误；同一元素各核素的原子核外电子数相同，化学性质几乎完全相同，C正确；D、T发生核聚变成为其他元素，是原子核内的变化，不属于化学反应，D错误。
C
(1) 表示核素的符号共___种。
(2) 互为同位素的是_________和_________。
(3) 质量数相等，但不能互称为同位素的是______和______。
(4) 中子数相等，但质子数不相等的是_________和_________。
6
12. 元素周期表是学习化学的重要工具之一，掌握其结构和递变规律是运用周期表的前提。回答下列问题：
(1) 写出下面各周期所包含的元素种数：第三周期___，第六周期______。
(2) 有X、Y、Z三种短周期元素，相对位置如图所示。
①元素X的单质分子是______(写化学式)。
②Y位于元素周期表中的第___周期______族。
③Z的原子结构示意图为____________。比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是______。
8
32
He
二
ⅦA
34
【解析】(2) 因X、Y、Z都是短周期元素，则X、Y、Z分别是第一、二、三周期元素，故X为He，Y为F，Z为S。①稀有气体是单原子分子，故X的单质分子是He。②Y为F，位于元素周期表中第二周期第ⅦA族。③第四周期有18种元素，故比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是16＋18＝34。
三
ⅥA
13. 如图所示的是元素周期表的一部分。
(1) Cl在元素周期表中位于________________，其原子结构示意图为_________。
(2) 14C在考古中常用于测定生物的死亡年代，12C与13C互称为_________。
第三周期ⅦA族
同位素
(3) 将N和Mg两种元素的简单离子组成的化合物X投入水中，反应生成白色沉淀，并释放出NH3。
①写出化合物X与水发生反应的化学方程式：___________________________ ____________。
②写出白色沉淀溶于盐酸的反应的离子方程式：_________________________ ___________。
【解析】(3) ①Mg元素与N元素组成的化合物为Mg3N2,与水反应生成Mg(OH)2和NH3。
Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓
＋2NH3↑
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋
＋2H2O
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学习目标 知识体系
1. 知道元素周期表的结构，能正确描述元素在元素周期表中的位置2. 知道元素、核素的含义3. 认识原子结构与元素在周期表中位置的关系
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) O2与O3互为同位素(×)
(2) 12C、13C、14C互为同素异形体(×)
(3) 核素的种类多于元素的种类(√)
(4) 短周期都含有8种元素(×)
(5) 第二周期中共含有8种核素(×)
(6) N和C质量数相等，互称同位素(×)
元素周期表
1. 周期和族
2. 元素周期表的结构
周期(7个)
族(18个纵列
[要点提醒]
(1) 从ⅢB族到ⅡB族(第3～12列，共10个纵列)的金属元素，统称为过渡元素。
(2) 周期序数＝电子层数。
(3) 最高正化合价数＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)。
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。如氢元素的不同核素如表所示：
原子符号(X) 原子名称 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A)
H 氕 1 0 1
H或D 氘 1 1 2
H或T 氚 1 2 3
2. 同位素：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。H、H(D)、H(T)是氢元素的三种核素，它们之间互称为同位素。
[要点提醒]
(1) 互称同位素的原子质子数相同，中子数不同，质量数也不相同。
(2) 同位素是同种元素的不同核素, 具有相同的质子数。
(3) 同位素的原子核外电子排布完全相同，所以化学性质基本相同，但物理性质不同。
(4) 除少数元素只有一种核素外，大多数元素有多种核素，即一种元素可以有多种核素，因此核素种数多于元素种数。
(5) 质量数相同，但质子数不同的核素不能互称为同位素，如C和N。
元素、核素、同位素和同素异形体的比较
1. 元素、核素、同位素和同素异形体的比较
名称 元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质
研究对家 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类，没有个数 化学反应中的最小粒子 化学性质基本相同 组成元素相同、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
举例 H、C、O三种元素 H、H、C、O等 H、H、H 白磷与红磷、O2与O3
2. 同位素的“六同三不同”
元素在周期中的位置与原子结构的相互推理
1. 元素周期表中的方格内各符号的意义
2. 元素的位置与原子结构的关系
3. 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H、Be、Al。
(2) 族序数是周期序数的2倍的元素有C、S。
(3) 族序数是周期序数的3倍的元素是O。
(4) 周期序数是族序数的2倍的元素是Li。
(5) 周期序数是族序数的3倍的元素是Na。
4. 由元素的原子序数推断元素在元素周期表中的位置，常用0族元素定位法：
(1) 明确0族元素信息
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
所在周期序数 1 2 3 4 5 6 7
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
(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
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ⅠA族或ⅡA族。
类型1 元素周期表的结构
下列关于元素周期表的说法不正确的是(C)
A. 元素周期表有7个横行，称为七个周期
B. 元素周期表的18个纵列，分为16个族
C. 元素周期表中同周期ⅡA族与ⅢA族原子序数一定相差1
D. 元素周期表中元素种类最多的族是ⅢB族
【解析】第四、五周期的ⅡA族元素与ⅢA族元素的原子序数相差11，第六、七周期相差25，C错误。
类型2 元素在周期表中的位置推断
LiFePO4常用作锂电池的正极材料，其中锂为3号元素，在元素周期表中的位置是(A)
A. 第二周期ⅠA族 B. 第二周期ⅡA族
C. 第三周期ⅠA族 D. 第三周期ⅢA族
类型3 核素
生物学研究常用18O作“示踪原子”。下列关于18O的说法正确的是(D)
A. 中子数为8 B. 核外电子数为6
C. 质子数为18 D. 与16O互为同位素
1. (2024·广州)下列关于元素周期表的说法正确的是(C)
A. 元素周期表共有7个横行，称为周期；共有16个纵行，称为族
B. 前20号元素称为短周期元素
C. 副族元素中没有非金属元素
D. ⅠA族的元素都被称作碱金属元素
【解析】元素周期表中横行称为周期，元素周期表共有7个横行；共有18个纵行，16个族，A错误；前18号元素称为短周期元素，B错误；ⅠA族中氢元素不属于碱金属元素，D错误。
2. 已知某离子的结构示意图为。下列说法正确的是(D)
A. 该元素位于第二周期ⅡA族
B. 该元素位于第二周期Ⅷ族
C. 该元素位于第三周期0族
D. 该元素位于第三周期ⅡA族
【解析】该离子的核电荷数为12，是镁元素，在元素周期表中位于第三周期ⅡA族，D正确。
3. 元素周期表是学习化学的重要工具。如图所示的是元素周期表中的一格，从该图中，我们获取的相关信息错误的是(D)
A. 该元素的名称是镁
B. 该元素的原子序数为12
C. 该元素的原子结构示意图为
D. 该元素在地壳中的含量为24
【解析】元素周期表方格中最下方数字代表该元素的相对原子质量，D错误。
4. 下列关于元素周期表的说法正确的是(B)
A. 元素周期表仅有7个主族，8个副族
B. 目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素
C. 短周期元素是指1～20号元素
D. 原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数
配套新练案
1. 核废水中含有氚(3H)、碳(14C)、钚(Pu)等多种放射性元素。下列说法正确的是 (C)
A. 3H、3He互为同位素
B. 14CO、14CO2互为同素异形体
C. 考古时可利用14C测定一些文物的年代
D. Pu与Pu的原子核外电子排布不同
【解析】3H、3He质子数不相同，不互为同位素，A错误；14CO、14CO2不是单质，不互为同素异形体，B错误；Pu与Pu互为同位素，故二者的核外电子排布相同，D错误。
2. 某有机物的分子式为C10H15N，其中的氮元素在元素周期表中位于(D)
A. ⅡA族 B. ⅢA族
C. ⅣA族 D. ⅤA族
3. (2024·茂名)2023年8月，我国在可控核聚变领域取得了突破性进展，成功在100万安培的高约束模式下产生了30秒左右的核聚变反应，该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列说法正确的是(B)
A. 氚原子内中子数和核外电子数之差为2
B. 氕、氘、氚互为同位素
C. H元素的相对原子质量是由三种氢原子的相对原子质量的平均值得到
D. 海水中的H2O与D2O互为同素异形体
【解析】氚原子内中子数为2，核外电子数为1，中子数和核外电子数之差为1，A错误；氕原子、氘原子和氚原子的质子数相同，均为1，故氕、氘、氚互为同位素，B正确；H元素的相对原子质量是氢元素的各种天然同位素的相对原子质量与其相对丰度乘积的加和，C错误；H2O与D2O是化合物，不是同种元素组成的单质，不互为同素异形体，D错误。
4. Sr是一种放射性元素，可导致白血病。下列说法不正确的是(B)
A. Sr的质子数为38
B. Sr内中子数和核外电子数之差为11
C. Sr和Sr互为同位素
D. Sr是第五周期ⅡA族元素
【解析】90Sr核内中子数为90－38＝52，核外电子数为38，故中子数和核外电子数之差＝52－38＝14，B错误。
5. 下列元素属于短周期主族元素的是(B)
A. I B. P
C. Fe D. K
6. “中国紫”硅酸铜钡(BaCuSi2O6)被认为是人工制造的。下列元素都属于短周期元素的是(A)
A. Si和O B. Ba和Si
C. Cu和O D. Ba和Cu
【解析】Ba、Cu分别是第六、四周期的元素，不是短周期元素，A符合题意。
7. (2022·广州)硒(34Se)是人体必备的微量元素，也是一种新型半导体材料。以Ag2Se为原料可制得硒单质，其中一步反应为Ag2Se＋Na2CO3＋O2===Na2SeO3＋CO2＋2Ag。下列说法不正确的是(B)
A. 硒原子的最外层电子数为6
B. 硒是第四周期Ⅵ族元素
C. 硒位于元素周期表第16纵列
D. Ag2Se既作氧化剂又作还原剂
【解析】34Se是34号元素，位于元素周期表的第四周期ⅥA族，最外层电子数为6，A正确，B错误；Se元素位于元素周期表第16纵列，C正确；由反应的化学方程式可知，Ag2Se中Se元素化合价升高，Ag元素化合价降低，故Ag2Se既作氧化剂又作还原剂，D正确。
8. 下列说法正确的是(B)
①考古时利用14C测定一些文物的年代，其中子数为8
②据报道，科学家已成功合成了少量N4，14N4与15N2互为同位素
③元素周期表有7个横行和18个纵列，因此有7个周期和18个族
A. ①②③ B. ①
C. ①③ D. ①②
【解析】14C原子核内中子数为14－6＝8，①正确；14N4与15N2是氮元素组成的同一种单质，②错误；元素周期表有7个横行，即有7个周期，有18个纵列，即有7个主族、8个副族、1个0族，共有16个族，③错误；B符合题意。
9. 下列关于元素周期表的说法正确的是(B)
A. 原子最外层电子数相同的元素一定在同一主族
B. 同周期元素原子具有相同的电子层数
C. 在所有族中含元素种类最多的族是Ⅷ族
D. 原子序数相差11的两元素不可能是同一周期相邻两主族元素
【解析】He和Be最外层电子数均为2，He属于0族，Be属于ⅡA族，A错误；同周期元素原子具有相同的电子层数，B正确；在所有族中含元素种类最多的族是ⅢB族，C错误；第四或第五周期中ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差为11，D错误。
10. (2024·上饶)下列关于同位素的说法正确的是(C)
A. 14N2、15N2互为同位素
B. 16O、18O的质子数相同，电子数不同
C. 同一元素各核素的化学性质几乎完全相同
D. D、T发生核聚变成为其他元素，属于化学反应
【解析】14N2、15N2是氮元素的单质，不互为同位素，A错误；16O、18O是同种元素的不同核素，故二者质子数相同，电子数相同，B错误；同一元素各核素的原子核外电子数相同，化学性质几乎完全相同，C正确；D、T发生核聚变成为其他元素，是原子核内的变化，不属于化学反应，D错误。
11. 元素、原子、核素、同位素都是重要的化学基本概念，原子的构成是重要的化学基本理论。根据下列8种化学符号：H2、H2、C、Li、Na、N、Li、Mg，回答下列问题：
(1) 表示核素的符号共6种。
(2) 互为同位素的是Li和Li。
(3) 质量数相等，但不能互称为同位素的是C和N。
(4) 中子数相等，但质子数不相等的是Na和Mg。
12. 元素周期表是学习化学的重要工具之一，掌握其结构和递变规律是运用周期表的前提。回答下列问题：
(1) 写出下面各周期所包含的元素种数：第三周期8，第六周期32。
(2) 有X、Y、Z三种短周期元素，相对位置如图所示。
①元素X的单质分子是He(写化学式)。
②Y位于元素周期表中的第二周期ⅦA族。
③Z的原子结构示意图为。比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是34。
(3) 某主族元素的原子结构示意图可表示为，该元素位于周期表中的第三周期ⅥA族。
【解析】(2) 因X、Y、Z都是短周期元素，则X、Y、Z分别是第一、二、三周期元素，故X为He，Y为F，Z为S。①稀有气体是单原子分子，故X的单质分子是He。②Y为F，位于元素周期表中第二周期第ⅦA族。③第四周期有18种元素，故比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是16＋18＝34。
13. 如图所示的是元素周期表的一部分。
(1) Cl在元素周期表中位于第三周期ⅦA族，其原子结构示意图为。
(2) 14C在考古中常用于测定生物的死亡年代，12C与13C互称为同位素。
(3) 将N和Mg两种元素的简单离子组成的化合物X投入水中，反应生成白色沉淀，并释放出NH3。
①写出化合物X与水发生反应的化学方程式：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。
②写出白色沉淀溶于盐酸的反应的离子方程式：Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。
【解析】(3) ①Mg元素与N元素组成的化合物为Mg3N2，与水反应生成Mg(OH)2和NH3。课时21 元素周期表 核素
学习目标 知识体系
1. 知道元素周期表的结构，能正确描述元素在元素周期表中的位置2. 知道元素、核素的含义3. 认识原子结构与元素在周期表中位置的关系
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) O2与O3互为同位素( )
(2) 12C、13C、14C互为同素异形体( )
(3) 核素的种类多于元素的种类( )
(4) 短周期都含有8种元素( )
(5) 第二周期中共含有8种核素( )
(6) N和C质量数相等，互称同位素( )
元素周期表
1. 周期和族
2. 元素周期表的结构
周期(7个)
族(18个纵列
[要点提醒]
(1) 从ⅢB族到ⅡB族(第3～12列，共10个纵列)的金属元素，统称为过渡元素。
(2) 周期序数＝电子层数。
(3) 最高正化合价数＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)。
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。如氢元素的不同核素如表所示：
原子符号(X) 原子名称 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A)
H ________ 1 0 1
H或D ________ 1 1 2
H或T ________ 1 2 3
2. 同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为________。H、H(D)、H(T)是氢元素的三种核素，它们之间互称为________。
[要点提醒]
(1) 互称同位素的原子______相同，________不同，质量数也不相同。
(2) 同位素是同种元素的不同________,_具有相同的________。
(3) 同位素的原子核外电子排布完全相同，所以________性质基本相同，但________性质不同。
(4) 除少数元素只有一种核素外，大多数元素有多种核素，即一种元素可以有多种核素，因此核素种数多于元素种数。
(5) 质量数相同，但质子数不同的核素不能互称为同位素，如C和N。
元素、核素、同位素和同素异形体的比较
1. 元素、核素、同位素和同素异形体的比较
名称 元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质
研究对家 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类，没有个数 化学反应中的最小粒子 化学性质基本相同 组成元素相同、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
举例 H、C、O三种元素 H、H、6C、8O等 H、H、H 白磷与红磷、O2与O3
2. 同位素的“六同三不同”
元素在周期中的位置与原子结构的相互推理
1. 元素周期表中的方格内各符号的意义
2. 元素的位置与原子结构的关系
3. 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________。
4. 由元素的原子序数推断元素在元素周期表中的位置，常用0族元素定位法：
(1) 明确0族元素信息
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
所在周期序数 1 2 3 4 5 6 7
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
(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
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ⅠA族或ⅡA族。
类型1 元素周期表的结构
下列关于元素周期表的说法不正确的是( )
A. 元素周期表有7个横行，称为七个周期
B. 元素周期表的18个纵列，分为16个族
C. 元素周期表中同周期ⅡA族与ⅢA族原子序数一定相差1
D. 元素周期表中元素种类最多的族是ⅢB族
类型2 元素在周期表中的位置推断
LiFePO4常用作锂电池的正极材料，其中锂为3号元素，在元素周期表中的位置是( )
A. 第二周期ⅠA族
B. 第二周期ⅡA族
C. 第三周期ⅠA族
D. 第三周期ⅢA族
类型3 核素
生物学研究常用18O作“示踪原子”。下列关于18O的说法正确的是( )
A. 中子数为8
B. 核外电子数为6
C. 质子数为18
D. 与16O互为同位素
1. (2024·广州)下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A. 元素周期表共有7个横行，称为周期；共有16个纵行，称为族
B. 前20号元素称为短周期元素
C. 副族元素中没有非金属元素
D. ⅠA族的元素都被称作碱金属元素
2. 已知某离子的结构示意图为。下列说法正确的是( )
A. 该元素位于第二周期ⅡA族
B. 该元素位于第二周期Ⅷ族
C. 该元素位于第三周期0族
D. 该元素位于第三周期ⅡA族
3. 元素周期表是学习化学的重要工具。如图所示的是元素周期表中的一格，从该图中，我们获
取的相关信息错误的是( )
A. 该元素的名称是镁
B. 该元素的原子序数为12
C. 该元素的原子结构示意图为
D. 该元素在地壳中的含量为24
4. 下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A. 元素周期表仅有7个主族，8个副族
B. 目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素
C. 短周期元素是指1～20号元素
D. 原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数
配套热练
课时21 元素周期表 核素
1. 核废水中含有氚(3H)、碳(14C)、钚(Pu)等多种放射性元素。下列说法正确的是 ( )
A. 3H、3He互为同位素
B. 14CO、14CO2互为同素异形体
C. 考古时可利用14C测定一些文物的年代
D. Pu与Pu的原子核外电子排布不同
2. 某有机物的分子式为C10H15N，其中的氮元素在元素周期表中位于( )
A. ⅡA族 B. ⅢA族
C. ⅣA族 D. ⅤA族
3. (2024·茂名)2023年8月，我国在可控核聚变领域取得了突破性进展，成功在100万安培的高约束模式下产生了30秒左右的核聚变反应，该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列说法正确的是( )
A. 氚原子内中子数和核外电子数之差为2
B. 氕、氘、氚互为同位素
C. H元素的相对原子质量是由三种氢原子的相对原子质量的平均值得到
D. 海水中的H2O与D2O互为同素异形体
4. Sr是一种放射性元素，可导致白血病。下列说法不正确的是( )
A. Sr的质子数为38
B. Sr内中子数和核外电子数之差为11
C. Sr和Sr互为同位素
D. Sr是第五周期ⅡA族元素
5. 下列元素属于短周期主族元素的是( )
A. I B. P
C. Fe D. K
6. “中国紫”硅酸铜钡(BaCuSi2O6)被认为是人工制造的。下列元素都属于短周期元素的是( )
A. Si和O B. Ba和Si
C. Cu和O D. Ba和Cu
7. (2022·广州)硒(34Se)是人体必备的微量元素，也是一种新型半导体材料。以Ag2Se为原料可制得硒单质，其中一步反应为Ag2Se＋Na2CO3＋O2===Na2SeO3＋CO2＋2Ag。下列说法不正确的是( )
A. 硒原子的最外层电子数为6
B. 硒是第四周期Ⅵ族元素
C. 硒位于元素周期表第16纵列
D. Ag2Se既作氧化剂又作还原剂
8. 下列说法正确的是( )
①考古时利用14C测定一些文物的年代，其中子数为8
②据报道，科学家已成功合成了少量N4，14N4与15N2互为同位素
③元素周期表有7个横行和18个纵列，因此有7个周期和18个族
A. ①②③ B. ①
C. ①③ D. ①②
9. 下列关于元素周期表的说法正确的是( )
A. 原子最外层电子数相同的元素一定在同一主族
B. 同周期元素原子具有相同的电子层数
C. 在所有族中含元素种类最多的族是Ⅷ族
D. 原子序数相差11的两元素不可能是同一周期相邻两主族元素
10. (2024·上饶)下列关于同位素的说法正确的是( )
A. 14N2、15N2互为同位素
B. 16O、18O的质子数相同，电子数不同
C. 同一元素各核素的化学性质几乎完全相同
D. D、T发生核聚变成为其他元素，属于化学反应
11. 元素、原子、核素、同位素都是重要的化学基本概念，原子的构成是重要的化学基本理论。根据下列8种化学符号：H2、H2、C、Li、Na、N、Li、Mg，回答下列问题：
(1) 表示核素的符号共________种。
(2) 互为同位素的是________和________。
(3) 质量数相等，但不能互称为同位素的是________和________。
(4) 中子数相等，但质子数不相等的是________和________。
12. 元素周期表是学习化学的重要工具之一，掌握其结构和递变规律是运用周期表的前提。回答下列问题：
(1) 写出下面各周期所包含的元素种数：
第三周期________，第六周期________。
(2) 有X、Y、Z三种短周期元素，相对位置如图所示。
①元素X的单质分子是__________(写化学式)。
②Y位于元素周期表中的第________周期________族。
③Z的原子结构示意图为________________。比Z原子序数大的同主族且相邻周期的元素的原子序数是________。
(3) 某主族元素的原子结构示意图可表示为，该元素位于周期表中的第________周期________族。
13. 如图所示的是元素周期表的一部分。
(1) Cl在元素周期表中位于__________________，其原子结构示意图为____________。
(2) 14C在考古中常用于测定生物的死亡年代，12C与13C互称为__________。
(3) 将N和Mg两种元素的简单离子组成的化合物X投入水中，反应生成白色沉淀，并释放出NH3。
①写出化合物X与水发生反应的化学方程式：__________________________________________。
②写出白色沉淀溶于盐酸的反应的离子方程式：__________________________________________。
