高中化学精编教学案及强化训练（九）-原子结构 元素周期律与周期表（鲁科版必修1、2）

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鲁科版必修1、2精编教学案及强化练习
---原子结构 元素周期律与周期表
第九课 原子结构 元素周期律与周期表
（建议2课时完成）
[课程目标]
1．了解元素、核素、同位素的含义和原子核外电子的排布规律。
2．利用图表探究元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系。
3．掌握元素周期表的结构，能列出各主族的常见元素及某些元素的主要性质和用途。
4．能分别以第三周期和ⅠA族、ⅦA族元素为例，简要说明同周期和同主族元素性质的递变规律。
5．知道元素周期表在科学研究、地质探矿等领域的广泛应用。
[要点精析]
一、原子结构
1. 两个关系式：
（1）质子数＝核电荷数＝原子核外电子数＝原子序数
（2）质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）
2. 两个概念，一个符号：
（1）核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
原子结构 （2）同位素：同一元素中，不同核素间的互称。
（3）一个符号
3. 核外电子排布：
通过1～18号元素原子的核外电子排布，了解核外电子运动特征与排布规律。
电子层数 1 2 3 4 …… N
电子层符号 K L M N ……
最多容纳电子数 2 8 18 32 …… 2n2
注意：不管有多少电子层，最外层电子数不超过8个（K为最外层不超过2个），次外层不超过18个（L为次处层不超过8个），倒数第三层不超过32个。核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层里，然后再填充在能量逐步升高的电子层里。电子层排布可用原子结构示意图表示。
例1：我国科学家在世界上首次合成了三种新核素，其中一种新核素的名称是铪－185，符号185Hf，下列关于铪－185的叙述，不正确的是（ ）
A.它是一种新的原子 B.它是一种新的元素
C.它的质量数为185 D.它是铪－180的一种新的同位素
解析：此题考察了符号的含义及同位素的概念，A为质量数，Z为质子数。铪—185与铪—180属同一种元素铪的两种不同核素，即同种元素的不同原子，二者互为同位素关系。答案为B。
例2：从某微粒的原子结构示意图反映出( )
A.质子数和中子数 B.中子数和电子数
C.核电荷数和各电子层排布的电子数 D.质量数和各电子层排布的电子数
解析：微粒的原子结构示意图可表示出核电荷数和核外电子的分层排布情况，但不能表示其中子数。由于核电荷数＝核内质子数＝原子的核外电子数，质量数＝质子数＋中子数。这两个公式具有很广泛的应用，故选项A、B、D都不正确，答案为C。
一种元素可能有多种核素（同位素），因此，决定元素种类的因素是原子核内质子数，决定原子种类的是核内质子数和中子数。而决定元素性质的是其结构，尤其是最外层电子数。当原子失去n个电子后形成阳离子，若得到m个电子形成。
例3：和两离子的电子层结构相同，则a等于（ ）
A．b-m-n B．b+m+n C．b-m+n D．m-n+b
解析：两离子的电子层结构相同，意味着两离子核外电子层数相同，各层上的电子数也相同，因此核外电子总数必相同。b+n=a-m
答案：B
二、元素周期律和元素周期表
元素周期律是元素性质随核外电子排布的周期性变化而呈周期性变化的规律，周期表是周期律的表现形式。
1、 元素周期表的结构
例4：在周期表中，第三、四、五、六周期最末尾元素的原子序数分别是（ ）
A．8、18、32、32 B．8、18、18、32
C．8、18、18、18 D．18、36、54、86
答案：D
2、原子结构，元素性质及元素在周期表的位置关系
（1）周期序数＝原子电子层数
（2）主族序数＝最外层电子数＝元素最高正价数（非金属元素最低负价数＝主族序数-8）
（3）同周期主族元素性质递变规律：
①原子半径减小
②金属性减弱，非金属性增强
③最高正价数由+1递增到+7，负价由－4变化到－1
④最高价氧化物对应水化物碱性增弱，酸性增强
⑤非金属合成气态氢化物渐易，氢化物稳定性增强
（4）同主族元素性质递变规律：
①原子半径增大
②金属性增强，非金属性减弱
③最高价氧化物对应水化物碱性增强，酸性减弱
④非金属合成气态氢化物渐难，氢化物稳定性减弱
注意：电子层结构相同的微粒，核电荷数越多，半径越小。如：rCa2+例5：元素X和元素Y在周期表中位于相邻的两个周期，X和Y两原子核外电子总数之和为19，Y原子核内质子数比X多3个，下列叙述正确的是（ ）
A．X和Y都是性质活泼的元素，在自然界中只能以化合态存在
B．X和Y形成的化合物的化学式为Y2X3
C．X元素能形成+7价的含氧酸及其盐
D．Y能置换酸中氢，放出氢气，X不能置换出盐中的金属
解析：质子数＝原子核外电子数，由已知条件可知： Y＝X＋3，X＋Y＝X＋X＋3＝19，得X＝8，Y＝11，即X为氧元素，Y为钠元素。二者都是性质活泼元素，但游离态O2在自然界中大量存在；二者形成的化合物的化学式为Na2O或Na2O2；在化合物中氧只有负价而无正价。答案为D。
[强化训练]
1、 选择题（以下各题只有一个正确答案）
1．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．具有相同的原子序数 B．原子核中具有相同的中子数
C．具有相同原子质量数 D．原子核外电子总数相同
2．据报道，某些建筑材料会产生放射性同位素氡,从而对人体产生伤害，该同位素原子的中子数和质子数之差是（ ）
A．136 B． 50 C．86 D．222
3．下列各组中，互为同位素的是（ ）
A．O2和O3 B．3517R和3717R C．2311X和2311X+ D．4018R和4020X
4．电子在核外运动时，离核最近、能量最低的电子是在（ ）
A．N层 B．M层 C．L层 D．K层
5．最近医学界通过用14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病毒的繁殖，则有关14C的正确叙述是（ ）
A．与12C60碳原子化学性质不同 B．与14N含有的中子数相同
C．是12C60的同素异形体 D．与12C、13C互为同位素
6．自然界中钙元素有两种天然同位素：Ca和Ca，已知钙元素的近似相对原子质量为40.08，则Ca和Ca的原子个数比是（ ）
A．12︰1 B．24︰1 C．1︰12 D．1︰24
7．随着我国的“神舟六号”发射成功，“嫦娥”探月工程也已正式启动。据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的，每百吨核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以的形式存在。下列说法正确的是（ ）
A．原子核内含有4个质子
B．和互为同位素
C．原子核内含有3个中子
D．的最外层电子数为2，所以具有较强的金属性
8．核磁共振（NMR）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR现象,试判断下列哪组原子均可产生NMR现象
A． 18O 31P 119Sn B． 27Al 19F 12C
C．14N 17O 1H D．13C
9．下列与F–具有相同质子数和电子数的微粒是（ ）
A．NH4+ B．NH2– C．NH3 D．Na+
10．某离子Rn+的核外共有x个电子，核内有N个中子，则R的质量数为（ ）
A．N－x－n B．N+x+n C．N+x－n D．N－x+n
11．下列说法中正确的是( )
A．周期表是按原子量逐渐增大的顺序从左到右排列的
B．最外层电子数相同的元素都是同一族
C．同族元素的最外层电子数一定相同
D．同周期元素的电子层数相同
12．元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的原因是（ ）
A．元素原子的核外电子排布呈周期性变化 B．元素的化合价呈周期性变化
C．元素原子的电子层数呈周期性变化 D．元素的原子半径呈周期性变化
13．科学家根据元素周期律和原子结构理论预测，原子序数为114的元素属于第七周期ⅣA族， 称为类铅元素.下面关于它的原子结构和性质预测正确的是( )
A．类铅元素原子的最外层电子数为6 B．其常见价态为+2、+3、+4
C．它的金属性比铅强 D．它的原子半径比铅小?
14．右图是周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元素的原子核外电子数等于B的质量数，B元素的原子核内质子数等于中子数，下列叙述正确的是（ ）
A． B为第二周期的元素
B．C为VA族元素
C． 三种元素都为非金属元素
D．B是化学性质最活泼的非金属
15．有人认为在元素周期表中，位于ⅠA族的氢元素，也可以放在ⅦA族，下列物质能支持这种观点的是（ ）
A．HF B．H3O＋ C．NaH D．H2O2
16．下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是（ ）
A．半导体材料砷化镓 B．透明陶瓷材料硒化锌
C．吸氢材料镧镍合金 D．超导材料K3C60
17．已知下列元素的半径为：
原子 N S O Si
半径r/10-10m 0.75 1.02 0.74 1.17
根据以上数据，磷原子的半径可能是（ ）
A．1.10 ×10-10m B．0.80×10-10m C．1.20×10-10m D．0.70×10-10m
18．X、Y、Z中三种主族元素，若X的阳离子与Y的阴离子具有相同的电子层结构，Z的阴离子半径大于等电荷数的Y的阴离子半径，则三种元素的原子序数大小顺序是（ ）
A．Z>Y>X B．Z>X>Y C．X>Y>Z D．X>Z>Y
19．对照元素周期表, 下列叙述中不正确的是: （ ）
A． 在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素
B． 在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素
C． 在金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素
D． 在地球上元素的分布和它们在元素周期表中的位置有密切关系
20．目前含有元素硒（Se）的保健品已涌入市场，已知它与氧同主族，而与钙同周期，下列关于硒的有关描述中不正确的是（ ）
A．原子序数24 B．最高价氧化物为SeO3，为酸性氧化物
C．原子半径比钙小 D．气态氢化物分子式为H2Se，性质不稳定
21．下列分子中所有原子均满足最外层8电子结构的（ ）
A．BeCl2 B．PCl3 C．PCl5 D．NH3
22．某一周期ⅡA族元素的原子序数为x，则同周期的ⅢA族元素的原子序数 （ ）
A．只有x+1 B．可能是x+8
C．可能是x+2 D．可能是x+1或x+11或x+25
23．A、B是原子最外层电子数分别为1和6的两种短周期元素，如果由A、B两种元素组成的化合物，则化合物的化学式可能是（ ）
A．AB2 B．BA2 C．AB D．A2B2
24．在等物质的量的短周期金属元素单质A和B中，分别加入足量的酸，在A中加入盐酸，B中加入稀硫酸。反应完全后，生成氢气的体积分别为V（A）和V（B），而且V（A）≠V（B）。若要确定反应生成物中A和B的化合价，至少还需知道的数据是（ ）
A．V（A）：V（B）的值 B．V（A）（或V（B））的值
C．A（或B）的物质的量 D．盐酸和硫酸的物质的量浓度
25．美国劳仑斯国家实验室曾在1999年宣布用86Kr离子轰击208Pb靶得到118号元素的一种原子，其质量数为293。其后，反复实验均未能重现118号元素的信号，因此该实验室在2001年8月宣布收回该论文。但是科学家们相信，完成的第七周期包含的元素数目与第六周期相同。若118号元素将来被确认，则下列预测合理的是（ ）
A．它的中子数是118 B．它是第八周期元素
C．它是活泼的金属元素 D．它的最外层电子数是8
26．元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的原因是（ ）
A．元素原子的核外电子排布呈周期性变化 B．元素的化合价呈周期性变化
C．元素原子的电子层数呈周期性变化 D．元素的原子半径呈周期性变化
27．X、Y为同周期元素，如果X的原子半径大于Y，则下列判断不正确的是( )
A．如X、Y均为金属元素，则X的金属性强于Y.
B．如X、Y均为金属元素，则X的阳离子氧化性比Y形成的阳离子强.
C．如X、Y均为非金属元素，则Y的气态氢化物比X的稳定.
D．如X、Y均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性Y强于X.
28．XY是元素周期表ⅦA族中的两种元素,下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是
A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多
B．X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低
C．X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来
29．某元素X的最高价含氧酸的化学式为HnXO2n-2，则在某气态氢化物中，X元素的化合价为（ ）
A．5n-12 B．3n-12 C．3n-6 D．n-10
30．已知①硫酸比次氯酸稳定；②高氯酸是比硫酸更强的酸；③S2–比Cl–易被氧化；④HCl比H2S稳定；⑤铜与盐酸不反应，与浓硫酸能反应。可说明氯比硫非金属性强的是( )
　 A．全部 B．②③④ 　　C．①②④ D．除①以外
31．电子层数相同的三种元素X、Y、Z，它们最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱顺序为：HXO4＞H2YO4＞H3ZO4，下列判断错误的是（ ）
A．原子半径 X＞Y＞Z B．气态氢化物稳定性X＞Y＞Z
C．元素原子得电子能力X＞Y＞Z D．单质与氢气反应难易X＞Y＞Z
32．按C、N、O、F的顺序，下列递变规律错误的是（ ）
A．原子半径逐渐减小 B．元素原子得电子能力逐渐增强
C．最高正化合价逐渐增大 D．气态氢化物稳定性逐渐增大
33．砹是原子序数最大的卤族元素，推测砹和砹的化合物不可能具有的性质是（ ）
A．砹是有色固体 B．砹易溶于有机溶剂
C．砹化氢很稳定 D．砹化银不溶于水
2、 填空题
34．质量相同的H2O和D2O所含质子数之比为 ，中子数之比为 ，分别与足量的金属钠反应生成气体在同温同压下体积之比为 。
35．下表是周期表中的一部分，根据A～I在周期表中的位置，用元素符号或化学式回答下列问题：
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
1 A
2 D E G
3 B C J F H I
（1）表中元素，化学性质最不活泼的是 ，只有负价而无正价的是 , 可用于制半导体材料的元素是 。
（2）最高价氧化物的水化物碱性最强的是 ，酸性最强的是 ，呈两性的是 ；
（3）A分别与D、E、F、G、H形成的化合物中，最稳定的 ；
（4）在B、C、D、J、 E、F、G、H中，原子半径最大的是 .
B
A X C
D
36．A、B、C、D四种元素在周期表中分别处于元素X的四周（如下图），已知X元素最高价氧化物的化学式为X2O5，且五种元素中有一种元素的原子半径是它们所处的同族中最小的。试确定：
(1)各元素的符号： A：＿＿＿＿＿，B：＿＿＿＿＿，
C：＿＿＿＿＿， X：＿＿＿＿＿。
(2) C、D、X最高价氧化物对应水化物酸性由强到弱的顺序：
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)写出A、B、X气态氢化物的化学式，并排列稳定性由强到弱的顺序：______________。
37．砷(As)是第四周期的主族元素.砷及其几种化合物的部分性质如下：
(1)砷和热的浓H2SO4反应，生成As2O3，反应的化学方程式为 ；
(2)As2O3俗称砒霜，溶解在热水中，生成砷酸(H3AsO3)，反应的化学方程式为
(3)砷的气态氢化物砷化氢AsH3(也称胂)，在常温下能在空气中自燃，反应式为 ，在缺氧条件，胂受热分解为砷和氢气；
(4)法医在鉴定砒霜中毒时，常用马氏试砷法.取试样(含砒霜)与锌、盐酸混合，反应生成氯化锌、水和砷化氢.然后将生成的砷化氢气体导入玻璃管中隔绝空气加热，加试样中含有砷的化合物，则生成的AsH3在管内受热分解生成亮黑色的单质砷称为“砷镜”.这一方法能 检出0.0001毫克的砷.有关反应的化学方程式为
（深圳市龙城高级中学 李秀珍）
[参考答案]
一、选择题
1、C 2、B 3、B 4、D 5、D 6、B 7、B 8、C 9、B 10、B 11、D 12、A
13、C 14、C 15、C 16、B 17、A 18、A 19、C 20、A 21、B 22、D 23、D
24、A 25、D 26、A 27、B 28、C 29、B 30、B 31、A 32、C 33、C
二、填空题
34．10∶9 8∶9 10∶9
35．（1）Ar；F；Si（2）NaOH；HClO4；Al(OH)3（3）HF（4）Na
36．（1）Si N S P （2）C>X>D （3）SiH437．（1）2As+3H2SO4（浓）＝As2O3+3SO2↑+3H2O
（2）As2S3+3H2O＝2H2AsO3 （3）2ASH3+3O2＝AS2O3+3H2O
（4）AS2O3+12HCl+6Zn＝6ZnC2+2ASH3↑+3HCO 2ASH3 ＝2AS+3H2↑
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七个周期
（七行）
第1周期 2种
第2周期 8种
第3周期 8种
第4周期 18种
第5周期 18种
第6周期 32种
第7周期
短周期
长周期
不完全周期
16个族
（18列）
7个主族（A）
1个0族
7个副族（B）
1个第Ⅷ族
过渡金属元素
从左到右
从上到下
A C
B
族
周
期
Δ
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