(共46张PPT)
第一节
原子结构与元素周期表
基础课时18
原子结构
第四章 物质结构
元素周期律
必备知识·自主预习储备
NO.1
质子
中子
核外电子
负电荷
质子
中子
质子数(Z)
中子数(N)
能量不同
不连续的壳层
近
远
低
高
2、8、18、32
8
2
18
关键能力·情境探究达成
NO.2
学习任务1
学习任务2
原子构成粒子及“各数”关系
核外电子排布
学习效果·随堂评估自测
NO.3
1
3
5
2
4
2
1
3
4
5
3
1
2
4
5
3
1
2
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1
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2
4
5
1
3
2
4
5
1
3
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答案
学习任务
点此进入
解析答案
学字习任务2原子结构
学
习
任
务
1．知道原子的结构及构成原子的粒子间的关系；根据原子核外电子排布规律，能画出1～20号元素的原子结构示意图。培养学生“微观探析与证据推理”的核心素养。2．了解预测、假设、模型等方法在研究原子结构中的作用，培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。
一、原子的构成
1．构成
原子
2．质量数
(1)概念：质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫作质量数。
(2)关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
3．原子结构模型的演变
一种中子数为9的氧原子的质量数为多少？核外电子数为多少？其二价氧离子的质量数为多少？核外电子数为多少？
[提示]
17,8,17,10
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)原子呈电中性，其质量主要集中在原子核上。
(
)
(2)相对原子质量就是质量数。
(
)
(3)任何粒子的质子数等于电子数。
(
)
(4)阳离子的质量数等于其中的质子数与中子数之和。
(
)
[答案]
(1)√
(2)×
(3)×
(4)√
二、原子的核外电子排布
1．电子层
(1)概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。
(2)不同电子层的表示及能量关系
各电子层由内到外
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
字母代号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
2.电子分层排布
(1)能量最低原理
核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。
(2)电子层最多容纳的电子数
①第n层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。
②最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。
③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)原子的核外电子是分层排布的，每层电子数相同。
(
)
(2)电子的能量按K、L、M层顺序依次升高。
(
)
(3)原子与相应离子的电子层数相同。
(
)
(4)任何原子的最外层电子数最多为8。
(
)
[答案]
(1)×
(2)√
(3)×
(4)×
有下列示意图
，其中表示原子的为________(填序号，下同)，表示阳离子的为________，表示阴离子的为________。
[答案]
③④
①
②
原子构成粒子及“各数”关系
已知原子符号(X)表示质量数为A、质子数为Z的X原子，如8O、Cl，请回答探究。
1．8O和8O2－中的质子数、中子数、电子数分别为多少？
[答案]
8O：8、8、8
8O2－：8、8、10
2.K和K＋中的质子数、中子数、电子数分别为多少？
[答案]
K：19、20、19；K＋：19、20、18
3．核内中子数为a的R2－，质量数为b，则mgR2－中含有的质子数、中子数、电子数分别为多少？(列式计算)
[答案]
×(b－a)NA，×aNA，×(b－a＋2)NA。
1．粒子符号()中各数字的含义
2.“各数”的定量关系
(1)电性关系
原子：质子数(Z)＝核外电子数
阴离子(Rn－)：质子数(Z)＝核外电子数－n
阳离子(Rn＋)：质子数(Z)＝核外电子数＋n
(2)质量关系：对于原子及相应的离子均满足质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
注意：①并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如H原子核内无中子。
②在原子中，质子数一定等于核外电子数，但不一定等于中子数。
③在任何微粒中，质子数都等于核电荷数，但质子数与核外电子数不一定相等，如阴离子(如Cl－)的质子数小于其核外电子数，阳离子(如Na＋)的质子数大于其核外电子数。
1．某＋2价阳离子含24个电子，它的质量数为56，则该离子核内中子数是(
)
A．24
B．30
C．32
D．34
B
[Z＝24＋2，中子数N＝56－26＝30，B项正确。]
2．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的n
g氧化物中所含质子的物质的量是(
)
A．(A－N＋8)
mol
B．(A－N＋10)
mol
C．(A－N＋Z)
mol
D．(A－N＋6)
mol
A
[在化学变化中质子、中子均不变，故R2＋的质量数为A，中子数为N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，质子数为A－N。R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)
g·mol－1，n
g
RO的物质的量为
mol。1
mol
RO中含质子(A－N＋8)
mol，故n
g
RO中含质子的物质的量为(A－N＋8)
mol，A项正确。]
核外电子排布
1．画出O、O2－、Cl、Cl－、K、K＋的结构示意图。
2．原子最外层电子数等于次外层电子数的2倍、3倍的元素，分别是什么元素？
[答案]
碳(C)，氧(O)
3．10e－的原子、分子、离子分别有哪些？
[答案]
Ne；CH4、NH3、H2O、HF；N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等
1．原子核外电子排布规律——“四最”
(1)“一个最低”
核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由内向外从能量较低的电子层逐步向能量较高的电子层排布，即排满K层再排L层，排满L层再排M层，依此类推。
(2)“三个最多”
①各电子层最多容纳的电子数是2n2。如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。
②最外层电子数最多是8(K层是最外层时，最多是2)。
③次外层电子数最多是18。
2．原子核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图。
①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。
②弧线表示电子层。
③弧线内数字表示该层中的电子数。
(2)离子结构示意图。
①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。
②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。
3．常见含2e－、10e－、18e－的粒子
(1)含有2个电子的粒子：
Li＋、Be2＋、H－、He、H2。
(2)含有10个电子的粒子
分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne
阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋
阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH
(3)含有18个电子的粒子
分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等
阳离子：K＋、Ca2＋
阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－
3．核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为2a＋1。下列有关元素X的说法中，不正确的是(
)
A．元素X的原子核内质子数可能为2a2－1
B．元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂
C．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)
D．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用
C
[核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为a，最外层电子数为2a＋1，当a＝1时，最外层电子数为3，不符合题意；a＝2时，最外层电子数为5，质子数为7，符合题意；a＝3时，最外层电子数为7，质子数为17，符合题意，则X可能为N或Cl。a＝2时，质子数为2×22－1＝7，a＝3时，质子数为2×32－1＝17，A项正确；N2和Cl2中N和Cl的化合价为0，处于中间价态，既可升高又可降低，故N2和Cl2既能作氧化剂又能作还原剂，B项正确；若X为Cl，则Cl－的最外层电子数为8，不是2×32，C项错误；Cl形成的化合物HClO可用于杀菌消毒，D项正确。]
4．下列粒子的结构示意图正确的是(
)
A
[B中粒子结构示意图是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子结构示意图应为
，D中K的原子结构示意图应为。]
5．与OH－具有相同质子数和电子数的粒子是(
)
A．H2O
B．F－
C．Na＋
D．NH3
B
[OH－具有9个质子，10个电子；H2O
具有10个质子，10个电子；F－具有9个质子，10个电子；Na＋具有11个质子，10个电子；NH3具有10个质子，10个电子。]
1．原子的化学性质主要决定的“数”为(
)
A．质子数
B．质量数
C．中子数
D．电子数
[答案]
D
2．电子数为18，中子数为18的R－的质量数为(
)
A．18
B．17
C．36
D．35
D
[A＝18＋18－1＝35，D项正确。]
3．下列说法中正确的是(
)
A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域内运动
B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有M层排满后才排N层
C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍
D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等的元素为氧元素
D
[在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核远的区域内运动，A项错误；原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8的规律，B项错误；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能容纳18个电子，C项错误；O2－的结构示意图是，D项正确。]
4．下列原子(离子)的结构示意图正确的是(
)
①磷原子
②碳原子
③钠原子
④氧离子
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
[答案]
D
5．(素养题)已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A(1)三种元素的元素符号：
A________，B________，C________。
(2)画出三种元素的原子结构示意图：
A________，B________，C________。
[解析]
由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，且质子数C>B，可知C为氯元素。
[答案]
(1)C
Si
Cl
PAGE
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7
-(共53张PPT)
第一节
原子结构与元素周期表
基础课时19
元素周期表
核素
第四章 物质结构
元素周期律
必备知识·自主预习储备
NO.1
质子数
核外电子数
碱金属
卤族
稀有气体
质子
中子
相同
不同
氢弹
给金属探伤
关键能力·情境探究达成
NO.2
学习任务1
学习任务2
全面熟悉元素周期表的结构与定量关系
理解元素、核素、同位素、同素异形体的差异
学习效果·随堂评估自测
NO.3
1
3
5
2
4
2
1
3
4
5
2
1
3
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4
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1
3
2
4
5
1
3
的元素,按原子序数递增的顺序
横行
从左到右排成横行——周期
最外层电子数相
素,按
递增的顺
纵列
序自上而下排成纵列
短周期:包括第
周期,分别有
周期
种元素
长周期:包括第
周期,分别有
种元素
由短周期元素和长周期元素共同构成表示:在族序
主族数后标A;包括第IA族~第ⅦA族,共个主族
副族
完全由长周期元素构成,表示:在族序数后标B;包括
第ⅢB族~第ⅧB族、第ⅠB族~第ⅡB族,共个副族
第Ⅷ族}包括第
三个纵列,位于第ⅦB族和第ⅠB族
之间
0族
占据周期表的第18纵列,最外层电子数是8(He是2)
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答案
学习任务
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解析答案
学字习任务2
①
2(元素周期表
核素
学
习
任
务
1．通过了解元素周期表的结构(周期族)，认识原子结构与元素周期表中位置间的关系，培养学生“宏观辨识与证据推理”的核心素养。2．通过事实，了解核素的含义及符号，了解元素、核素、同位素的内含与外延。培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
一、元素周期表
1．元素周期表的出现与演变
2．原子序数
(1)含义：按照元素在周期表中的顺序给元素编号。
(2)原子序数与元素的原子结构之间存在的关系：
原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
3．元素周期表的结构
(1)编排原则
(2)元素周期表的结构
(3)族的分类
(4)常见族的别称：第ⅠA族(除氢外)—碱金属元素，ⅦA——卤族元素，0族—稀有气体元素，ⅣA、ⅤA、ⅥA族依次又叫碳族、氮族、氧族。
(5)元素周期表中方格中的符号的意义
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)元素周期表中每一横行称为一周期，每一纵列称为一个族。
(
)
(2)氧位于第二周期第Ⅵ族。
(
)
(3)元素周期表中8、9、10纵列称为ⅧB族。
(
)
(4)第ⅠA族完全为金属元素。
(
)
[答案]
(1)×
(2)×
(3)×
(4)
×
(1)元素周期表中所含元素种类最多的族是哪族？共有多少种元素？
[提示]
ⅢB；32。
(2)同一周期，ⅡA与ⅢA族的原子序数差一定为1吗？为什么？
[提示]
不一定，可能为1、11、25。
二、核素
1．氢元素的三种核素
氢元素的原子核
原子名称
原子符号(X)
质子数(Z)
中子数(N)
1
0
氕
H
1
1
氘
H或D
1
2
氚
H或T
2.核素与同位素
(1)核素：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。
(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。如H、D、T互称为同位素。
(3)核素(原子)符号
质量数为A、质子数为Z的核素(原子)表示为X。
(4)同位素的特征
①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；物理性质略有差异。
②在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率。
(5)同位素的用途
①C在考古工作中用于测定一些文物的年代。
②H、H用于制造氢弹。
③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。
④利用18O作为示踪原子探究有机反应机理。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)任何核素原子一定具有质子和中子。
(
)
(2)8O表示质子数为8，中子数为18的氧原子。
(
)
(3)1H2与D2互为同位素。
(
)
(4)1H、D与16O可形成两种水分子。
(
)
[答案]
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
教材最后附页的元素周期表中列出了118种元素，能否说明我们现在只知道118种核素？为什么？
[提示]
否，有的元素包含多种核素。
全面熟悉元素周期表的结构与定量关系
1．填表
特殊位置
元素符号
(1)族序数等于周期数
(2)族序数等于周期数的2倍
(3)族序数等于周期数的3倍
(4)周期数是族序数的2倍
(5)周期数是族序数的3倍
[答案]
(1)H、Be、Al
(2)C、S
(3)O
(4)Li
(5)Na
2．第三周期和第四周期中的ⅡA、ⅢA族元素的原子序数差分别为多少？
[答案]
1
11
3．Na与K、Cl与Br的原子序数差分别为多少？
[答案]
8
18
4．88号元素在周期表中的位置如何？
[答案]
第七周期、ⅡA族
1．元素周期表的结构
(1)列序数与族序数的关系
①列序数＜8，主族和副族的族序数＝列序数；
②列序数＝8或9或10，为第Ⅷ族；
③列序数>10，主族和副族的族序数＝列序数－10(0族除外)。
(2)三个定量关系
①周期序数＝电子层数
②主族序数＝最外层电子数
③原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数
(3)原子序数的定量关系
①同周期，ⅡA与ⅢA族原子序数差可能为1,11,25
②同族，相邻周期原子序数差：ⅠA～ⅡA：上一周期元素种类数；ⅢA～0族：下一周期元素种类数。如Na与K相差8，Cl与Br相差18。
2．据原子序数确定元素位置的方法——稀有气体定位法
(1)比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的序数大小，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。
(2)求差值定族数
①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。
②若比相应的0族元素少1～5时，则应处在同周期的ⅦA～ⅢA族。
③若差为其他数，则由相应差数找出相应的族。
如84号元素的位置为与86号稀有气体氡在同一周期(第六周期)，在ⅥA族。
1．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(
)
A
B
C
D
D
[本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素应在周期表的最左端判断A、B、C错误。]
2．X、Y、Z均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z三种元素的质子数之和为40，则X、Y、Z分别是(
)
A．N、S、Cl
B．B、Si、P
C．C、P、S
D．Be、Al、Si
A
[由短周期元素X、Y、Z在周期表中的相对位置可知X位于第二周期，Y、Z位于第三周期，设X的原子序数为a，则Y、Z的原子序数分别为a＋9、a＋10，由题意得：a＋(a＋9)＋(a＋10)＝40，a＝7，故X、Y、Z分别为N、S、Cl。]
3．据国外有关资料报道，在独居石(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nb等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表的(
)
A．第六周期ⅣA族
B．第七周期ⅥA族
C．第七周期ⅦA族
D．第八周期ⅥA族
B
[118号元素应为第七周期0族元素，而116号元素在0族向左第2列，故应为第ⅥA族元素。]
理解元素、核素、同位素、同素异形体的差异
1．有下列物质：
①HO
②DO
③12CH4
④14C17O2
上述物质涉及________种元素，________种核素。
[答案]
3
7
2．有下列几组物质：
①35Cl与37Cl
②O2与O3
③H2O与D2O
④金刚石与石墨
⑤D与T
⑥13C与14C
上述物质组互为同位素有________(填序号，下同)，互为同素异形体的有________。
[答案]
①⑤⑥
②④
3．H、D、T与16O、17O可形几种不同的水分子？有哪几种相对分子质量。
[答案]
12种水分子，6种相对分子质量
1．比较
2.联系
(1)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。
(2)核素之间转化为核反应，不属于化学变化。
(3)同种元素可以有多种单质，所以单质种类数多于元素种类数。
3．几种相对原子质量(了解)
(1)核素相对原子质量＝≈质量数。
(2)元素相对原子质量是按照该元素的各种核素所占的百分比计算的平均值。即M(元素)＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……(其中M1、M2……为各核素的相对原子质量，a%、b%为各核素的原子个数百分比)。
4．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互为同素异形体
B．①②③互为同位素
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]
B
5.Ne是最早发现的Ne元素的稳定同位素，汤姆孙(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)在1913年发现了Ne。下列有关说法正确的是(
)
A．Ne和Ne是同素异形体
B．Ne和Ne属于不同的核素
C．Ne和Ne的性质完全相同
D．Ne转变为Ne为化学变化
B
[Ne和Ne的质子数相同而中子数不同，互为同位素，A错误；Ne和Ne的质子数相同而中子数不同，属于不同的核素，B正确；Ne和Ne的化学性质完全相同，物理性质不同，C错误；Ne
转变为Ne中没有新物质生成，不是化学变化，是核素之间的转化，D错误。]
1．关于元素周期表，下列叙述中不正确的是
(
)
A．元素周期表中共有18列，16族
B．元素周期表中的族分为主族、副族、0族
C．元素周期表中第3纵列为ⅢA族
D．主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成
[答案]
C
2．下列叙述正确的是
(
)
A．元素的原子序数越大，其族序数也越大
B．同周期的第ⅡA族与第ⅢA族的原子序数一定相差1
C．在元素周期表中，第14列元素所形成的化合物种类最多
D．主族元素原子的最外层电子数为奇数，其族序数不一定为奇数
C
[根据元素周期表的编排原则，A项错误；长周期的第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着过渡元素，共10个纵列，故同周期的第ⅡA族与第ⅢA族的原子序数相差1(二、三周期)、11(四、五周期)或25(六、七周期)，B项错误；元素周期表中，第14列包含碳元素，是形成有机物的主体元素，C项正确；主族元素原子的最外层电子数为奇数，其族序数一定为奇数，D项错误。]
3．假设x是第ⅡB族中某元素的原子序数，那么原子序数为x＋1的元素位于(
)
A．第ⅠB族
B．第ⅢB族
C．第ⅢA族
D．第ⅡA族
C
[元素周期表共有18个纵列，分为16个族，各族在元素周期表中的排序依次为ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0，若x是第ⅡB族中某元素的原子序数，则原子序数为x＋1的元素应位于第ⅢA族。]
4．(素养题)近20年来，稳定同位素分析法在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列说法中正确的是(
)
A．34S原子核内的中子数为16
B．16O转换成18O不是化学变化
C．2H＋的酸性比1H＋的酸性更强
D．13C和15N的质子数相差2
B
[由“质子数＋中子数＝质量数”可知，34S的中子数为34－16＝18，A项错误；原子是化学变化中的最小粒子，则16O转换成18O不是化学变化，B项正确；互为同位素的原子化学性质几乎相同，故2H＋的酸性与1H＋的酸性相同，C项错误；13C和15N的质子数分别是6、7，相差1，D项错误。]
5．俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子，中文名“镆”，读音是mò。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素，中文名“”，读作nǐ。
请回答：
(1)115号元素原子的电子层数和最外层电子数分别为________、________。
(2)若115号元素的一种核素质量数为289，则该元素的质子数与中子数的差为________。
(3)113号元素原子的核外电子数为________。
[答案]
(1)7
5
(2)59
(3)113
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-(共63张PPT)
第一节
原子结构与元素周期表
基础课时20
原子结构与元素的性质
第四章 物质结构
元素周期律
必备知识·自主预习储备
NO.1
1
增大
黄
紫
反应比钠和水剧烈，并
伴有燃烧
强
增多
增大
减弱
增强
增强
银白
小
低
增大
降低
氟(F)、氯(Cl)、
溴(Br)、碘(I)
淡黄绿
黄绿
深红棕
紫黑
增大
升高
7
增多
增大
升高
减弱
减弱
减弱
增强
减小
减弱
减弱
增大
增强
减弱
增强
减弱
关键能力·情境探究达成
NO.2
学习任务1
学习任务2
学习任务3
碱金属性质的相似性和递变性
卤族元素性质的相似性和递变性
同主族元素性质的相似性和递变性
学习效果·随堂评估自测
NO.3
1
3
5
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4
2
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2
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1
3
2
4
5
1
3
2
4
5
1
3
最外层电子数一般少于个
金属
元素化学反应中容易电子,表现
最外层电子数一般多于个
非金属化学反应中容易电子,表现
元素
点此进入
答案
或戏钟,子
坩埚
泥三角
三脚架
学习任务
点此进入
解析答案
学字习任务2
④③
NaOH溶液
淀粉K溶液
NaBr溶液
①
KCO3、
弓浓盐酸
学字习任务3原子结构与元素的性质
学
习
任
务
1．以ⅠA的碱金属、ⅦA的卤族元素为例，通过探究认识同主族元素性质(金属性与非金属性)的递变规律，并能用原子结构理论加以解释。培养学生“科学探究与证据推理”的核心素养。2．通过比较、归纳、实验等方法预测同主族元素的相似性与递变性。培养学生“科学精神与创新意识”的核心素养。
一、碱金属元素
1．元素的性质——金属性与非金属性
2．碱金属元素
碱金属元素包括(填名称及元素符号)：锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)等。
(1)碱金属的原子结构(Li→Cs)
①相似性：最外层均有1个电子。
②递变性：电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
(2)碱金属的化学性质
①钠、钾与氧气反应比较实验
a．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(透过蓝色钴玻璃观察)，钾燃烧更剧烈。
b．反应方程式：2Na＋O2Na2O2、K＋O2KO2。
②钾与水反应的实验
a．现象：浮于水面上，并熔化为闪亮的小球四处游动，发出嘶嘶的响声，并伴有燃烧，溶液呈红色。
b．化学方程式：2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。
c．与Na和水反应相比现象不同的有反应比钠和水剧烈，并伴有燃烧，结论：活泼性K比Na强。
③锂与氧气(加热)、H2O反应的化学方程式分别为4Li＋O22Li2O、2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。
(3)碱金属性质的递变规律及原因
从Li→Cs，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去电子的能力逐渐增强，金属性逐渐增强。
(4)碱金属单质的物理性质
元素
Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)
相同点
除铯外，其余都呈银白色，它们都比较软，有延展性，密度较小，熔点较低，导电、导热性强
递变规律
密度
逐渐增大(钠、钾反常)
熔、沸点
逐渐降低
个性特点
①铯略带金属光泽；②锂的密度比煤油的小；③钠的密度比钾大
判断金属性强弱的依据有哪些？
[提示]
①与O2、H2O反应的难易，②与酸反应的难易，③氢氧化物的碱性强弱等
二、卤族元素
卤族元素简称卤素，包括(填名称及符号)氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)、(Ts)。
1．卤素单质的物理性质
F2
Cl2
Br2
I2
颜色、状态
淡黄绿色(气体)
黄绿色(气体)
深红棕色(液体)
紫黑色(固体)
密度
逐渐增大
熔、沸点
逐渐升高
2.原子结构特点(F→I)
(1)相似性：最外层电子数均为7。
(2)递变性：电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
3．卤素单质的化学性质
(1)卤素单质与氢气的反应
卤素单质
反应条件
化学方程式
产物稳定性
F2
暗处
H2＋F2===2HF
很稳定
Cl2
光照或点燃
H2＋Cl22HCl
较稳定
Br2
加热
H2＋Br22HBr
不如氯化氢稳定
I2
不断加热
H2＋I22HI
不稳定
结论
从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐升高，反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性依次减弱
(2)卤素单质间的置换反应——比较卤素单质氧化性
实验操作
实验现象
化学方程式
静置后，液体呈橙色
2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2
静置后，液体呈红棕色
Cl2＋2KI===
2KCl＋I2
静置后，液体呈褐色
Br2＋2KI===
2KBr＋I2
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．卤素性质的递变规律及原因
从F→I，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，原子得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱。
注意：因为F2能与H2O发生反应(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。
5．周期表中同主族元素的相似性与递变性
在周期表中，同主族元素从上到下，电子层数增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，所以金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)卤素单质与碱金属单质的随原子序数的递增，密度逐渐增大
(
)
(2)从F→I，其单质与H2化合的难易是由难到易
(
)
(3)F2、Cl2、Br2与H2O反应的原理相同
(
)
(4)F2通入NaCl溶液中生成Cl2
(
)
[答案]
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
碱金属性质的相似性和递变性
我国科学家通过与多个国家进行科技合作，成功研发出铯(Cs)原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒，标志着我国时间频率基准研究进入世界先进行列。已知铯位于元素周期表中第六周期第ⅠA族。
(1)铯与O2的产物是Cs2O吗？反应剧烈程度比Na、K与O2反应程度大吗？
[答案]
产物不是Cs2O。剧烈程度很大。
(2)铯与H2O反应吗？若反应写出离子方程式。
[答案]
反应，2Cs＋2H2O===2Cs＋＋2OH－＋H2↑。
(3)铯与H2O反应现象和Na、K与H2O反应现象的主要区别可能是什么？
[答案]
不在水面上四处游动而在水中上下浮动，放出大量气体，可能发生爆炸。
(4)铯投入CuCl2溶液中，能置换出Cu吗？为什么？
[答案]
不能，Cs在溶液中先与H2O反应生成CsOH,2CsOH＋CuCl2===2CsCl＋Cu(OH)2↓。
1．相似性(R表示碱金属元素)
原子都容易失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属元素与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。
2．递变性
随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减小，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。
(1)
(2)与O2的反应越来越剧烈，产物更加复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成
Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。
(3)与H2O的反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水发生剧烈爆炸。
(4)最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。
1．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
C
[碱金属元素在自然界中均以化合态形式存在，A正确；铷的金属性很强，因此金属铷投入水中会发生爆炸式反应，生成氢氧化铷和氢气，B正确；除锂之外的碱金属与氧气反应，生成物都随反应条件的变化而变化，C错误；金属铯的密度大于钠，而钠的熔点高于铯，D正确。]
2．下列各组比较不正确的是(
)
A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈
B．还原性：K＞Na＞Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠
C．熔、沸点：Li＞Na＞K
D．碱性：LiOH＜NaOH＜KOH
B
[A中锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈；B中还原性，K＞Na＞Li，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应；C中碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li＞Na＞K＞Rb＞Cs；D中从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH。]
卤族元素性质的相似性和递变性
已知常温下KClO3与浓盐酸反应放出氯气，现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴加过不同溶液的白色棉球，反应一段时间后①②③④处的颜色分别为黄绿色、橙色、蓝色、白色。
请探究下列问题：
(1)②处颜色变化的原因是什么？写出离子方程式。可得出的结论是什么？
[答案]
生成了Br2，Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，Cl2氧化性大于Br2。
(2)③处变蓝的原因是什么？写出可能的离子方程式，可能得出的结论是什么？
[答案]
生成了I2，I2遇淀粉变蓝色。Cl2＋2I－===I2＋2Cl－或Br2＋2I－===I2＋2Br－。Cl2氧化性比I2的强，Br2的氧化性比I2的强。
(3)通过该实验现象可得出的结论是什么？
[答案]
卤素单质的氧化性顺序为Cl2>Br2>I2，卤素非金属性顺序为Cl>Br>I。
1．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
2．卤族元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性
(2)递变性
具体表现如下：
①与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，其水溶液的酸性逐渐增强，即：
稳定性：HF>HCl>HBr>HI；
还原性：HF酸性：HF②最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。
(3)特殊性
①溴是常温常压下唯一的液态的非金属单质。
②卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，保存液溴时要加一些水进行“水封”，碘单质遇淀粉溶液变蓝色(检验I2)。
③Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂苯、CCl4、汽油等。
④F无正化合价。
3．下列关于卤素(用X表示)的叙述中，正确的是(
)
A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O??HXO＋HX表示
B．HX的热稳定性随卤素核电荷数增加而增强
C．卤素单质的颜色F2→I2随相对分子质量增大而加深
D．卤素单质越活泼，其熔点和沸点就越高
[答案]
C
4．为比较卤素单质的氧化性进行了如下实验：①将氯水滴入溴化钠溶液中，溶液变黄；②将氯水滴入碘化钾溶液中，溶液变褐色。下列有关分析不合理的是(
)
A．实验①中反应：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
B．向实验②所得溶液中再加入CCl4，振荡、静置，下层溶液为紫红色
C．根据实验①②得出结论，氧化性：Cl2>Br2>I2
D．将实验②中的氯水换成溴水即可达到实验目的
C
[将氯水滴入溴化钠溶液中，溶液变黄，说明有单质溴生成，则实验①中反应为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，A正确；实验②将氯水滴入碘化钾溶液中，溶液变褐色，说明有单质碘生成，则所得溶液中再加入CCl4，振荡、静置，下层溶液为紫红色，B正确；根据实验①可以得出氧化性：Cl2>Br2，根据实验②可以得出氧化性：Cl2>I2，但通过实验①②无法得出氧化性：Br2>I2，C错误；要想达到比较卤素单质氧化性的目的，只需要将②中氯水换成溴水即可，D正确。
]
同主族元素性质的相似性和递变性
1．相似性
同主族，最外层电子数相同，得失电子的能力相似，具有相似的金属性和非金属性。
2．递变性
3．金属性和非金属性的强弱判断
(1)金属性强弱
(2)非金属性强弱
5．硒(Se)被誉为“生命的奇效元素”，富硒食品倍受追捧。已知硒元素与氧元素同主族，与钙元素同周期。下列关于硒的描述错误的是(
)
A．原子序数是24
B．气态氢化物的化学式是H2Se，还原性：H2Se>H2O
C．最高价氧化物是SeO3，是酸性氧化物
D．原子半径比硫原子的大
A
[硒元素与氧元素同主族，与钙元素同周期，则Se位于元素周期表中的第四周期第ⅥA族，与氧元素的原子序数相差18，其原子序数为16＋18＝34，A错误；硒的最低化合价为－2价，气态氢化物的化学式是H2Se，非金属性：O>Se，则氢化物的还原性：H2O6.
X、Y分别代表两种非金属元素，下列不能说明非金属性X比Y强的是(
)
A．X的氧化物对应水溶液的酸性比Y的氧化物对应水溶液的酸性强
B．Y－的还原性强于X－
C．X的单质X2能将Y的阴离子Y－氧化为Y2
D．X、Y的单质分别与Fe化合，产物中前者Fe为＋3价，后者Fe为＋2价
A
[元素非金属性强弱可由其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来判断，没有指明是否是最高价氧化物时，无法判断两者的非金属性强弱，A符合题意；元素非金属性越弱，对应离子的还原性越强，B不符合题意；X的单质X2能与Y的阴离子Y－发生置换反应生成Y2，说明X比Y的非金属性强，C不符合题意；X、Y的单质分别氧化同一种金属，产物中金属元素的价态越高，说明单质的氧化性越强，说明X比Y的非金属性强，D不符合题意。]
1．下列关于碱金属按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序叙述中不正确的是(
)
A．碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中容易失电子表现出强还原性
B．单质的熔点和沸点依次递减
C．单质都能与水反应生成碱，都能在空气中燃烧生成过氧化物
D．原子半径逐渐增大，单质与水反应的剧烈程度逐渐增强
C
[金属锂在空气中燃烧只生成氧化物。]
2．钠和铯都是碱金属元素，下列关于铯及其化合物的叙述中正确的是(
)
A．铯的密度比水小，像钠一样浮在水面上
B．铯与水反应十分剧烈，甚至会发生爆炸
C．碳酸铯加热时易分解成二氧化碳和氧化铯
D．氢氧化铯是强碱，其碱性比氢氧化钾弱
B
[铯的密度比水大，放入水中会沉在水底，故A错误；碱金属元素从上到下，与水反应的剧烈程度逐渐增大，铯与水反应十分剧烈，甚至会发生爆炸，故B正确；同主族的元素及其化合物的性质具有相似性，碳酸钠受热不易分解，因此碳酸铯加热时也不易分解，故C错误；同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，其最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，因此氢氧化铯是强碱，其碱性比氢氧化钾强，故D错误。]
3．下列关于卤族元素的递变规律不正确的是(
)
A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱
C．F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强，颜色逐渐变深
D．F2、Cl2、Br2、I2的密度逐渐增大
C
[F－、Cl－、Br－、I－均为无色离子，C项错误。]
4．X、Y、Z为同主族的3种元素，已知它们的最高价氧化物对应水化物的酸性：HXO4>HYO4>HZO4，则下列判断正确的是(
)
A．原子半径：X>Y>Z
B．气态氢化物的稳定性：HX>HY>HZ
C．元素的非金属性：XD．气态氢化物的还原性：HX>HY>HZ
B
[由同主族元素的最高价氧化物对应水化物的酸性：HXO4>HYO4>HZO4，可知非金属性：X>Y>Z。同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，原子半径逐渐增大，则原子半径：XY>Z，则气态氢化物的稳定性：HX>HY>HZ，故B正确；元素的非金属性：X>Y>Z，故C错误；元素的非金属性越强，则其简单气态氢化物的还原性越弱，非金属性：X>Y>Z，则气态氢化物的还原性：HX5．根据下表回答问题。
族周期
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
1
①
2
②
⑤
3
③
⑥
4
④
⑦
(1)表中________(填元素符号)的非金属性最强；________(填元素符号)的金属性最强，写出该元素的单质与水反应的离子方程式：
______________________________________________________。
(2)表中元素③的原子结构示意图是________。
(3)表中元素⑤、⑦的氢化物的稳定性顺序为________>________(填化学式)。
(4)表中元素最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是________(填化学式)。
[解析]
根据元素在周期表中的位置可知①～⑦分别是H、Li、Na、K、F、Cl、Br。(1)根据元素周期律可判断表中氟元素的非金属性最强；钾元素的金属性最强，单质钾与水反应的离子方程式为2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑。(2)表中元素③是Na，原子结构示意图是。(3)同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，则简单氢化物的稳定性依次减弱，所以氟化氢的稳定性大于溴化氢。(4)表中非金属性最强的元素为F，氟无正化合价，无最高价含氧酸，故元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的为HClO4。
[答案]
(1)F
K
2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑
(2)
(3)HF
HBr
(4)HClO4
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