原子结构和元素周期表-【学生版】新高一化学暑假专项提升（人教版）

第16讲原子结构和元素周期表

学丹目标彳

1.认识原子结构，理解构成原子微粒间的关系。

2.了解原子核外电子的排布规律，能画出1〜20号元素的原子结构示意图。

3.知道元素、核素和同位素的涵义及其关系，了解常见核素的应用。

4.知道核外电子能量高低与分层排布的关系。

i［由基础知3^

---------------------IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII-----------------------

一、原子的构成

1.构成原子的微粒

构成原子原子核

电子

的粒子质子中子

1个质子带1个单位1个电子带1个单位

电性和电量不带电显_____性

的______的______.

质量/kg1.673x10-271.675x10-279.109X10-31

相对质量1.007-11.008-11/1836

【温馨提示】原子核的构成一定有质子，有质子的微粒不一定有中子，如'H；有质子的微粒不一定

有电子，如H+。

2.微粒的核电荷数、质子数和核外电子数的关系：

(1)原子呈电中性一核电荷数=质子数=O

(2)阳离子带正电荷T核电荷数=质子数=+。

(3)阴离子带负电荷一核电荷数=质子数=-。

3.质量数

电子的质量远远小于质子和中子，原子的质量主要集中在上，质子和中子的相对质量都近似

等于L若忽略电子的质量，则有质量数(/)=+=

4.原子构成的表示方法

一般用符号夕X表示，X用元素符号表示，/表示，Z表示。

X兀索的俯价加

观例触数，1，5-核斜祝个单刚R啸

联祁I肝数%■个懒巾MR好的个姒。

二、核外电子的排布

i.核外电子分层排布

(D依据：含多个电子的原子里，电子的能量不同，运动区域离核的不同。

(2)电子层与电子能量的关系

电子层序数1234567

电子层符号KLMN0PQ

电子离核距离

由一—及——

电子能量由—

—至L—

2.核外电子排布规律

(1)完成下列表格:

各电子层的电子数

核电荷数元素名称元素符号

KLMN

1氢H1、\X

8氧026

11钠Na281

17氯Cl287、

18Ar288、

19钾K2881

(2)观察分析上表，元素原子核外电子排布的规律特点：①；②；③；④。

【归纳总结】(1)核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由,依次排布在能量—

的电子层；

(2)原子核外各电子层，最多容纳个电子；

(3)原子最外层电子数不能超过个(K层为最外层时不能超过个)；

(4)原子核外次外层电子数不超过个(当K层或L层为次外层时分别为个和个)；

(5)倒数第三层电子最多不超过个。

3.电子层的表示方法

⑴钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：

粒子符号原子核核内质子数或核电荷数

(2)原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。如:

阳离子：核外电子数核电荷数。

阴离子：核外电子数核电荷数。

【温馨提示】(1)核外电子排布的几条规律之间既相互独立又相互统一，不能孤立地应用其中一条。

如当M层不是最外层时，最多排布的电子数为2x32=18个；而当它是最外层时，则最多只能排布

8个电子。

(2)注意看清是o

(3)最外层电子数为次外层电子数的2倍以上时，次外层一定是K层。

(4)注意原子结构示意图与的区别。

(5)核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不超过8个

的限制。其原子结构示意图为，而不是O

三、元素周期表编排与结构

I.发展历程

1869年,俄国化学家门化列夫首制

将元素按照相对原子店量由小到大的顺广排列.

将化学性质相似的元索放在一个纵行

揭示了化学元素间的内在联系

为未知元索册下的空位先后被填满

排序依据由相对收子质量改为原子的核电荷翻

(1)周期：把相同的元素，按的顺序，从排成的横行。

（2）族：把相同的元素，按的顺序，从排成的纵行。

3.结构

⑴周期（7个横行一7个周期）

周期分类短周期长周期

周期序数1234.567

元素种类2——————

周期序数与原子

周期序数=______

结构的关系

⑵族（18个纵行—16个族―7主7副1零1VIII族）

族主族0族副族vin族

构成周期由长周期元素和短周期元素共同构成仅由长周期元素构成

列序1,2,13〜17183〜7,11,128,9,10

IA,IIA,IIIA,IVA,VA,.IIIB,IVB,VB,VIB,

族序数

0—

VIA,VIIAVIIB,IB,IIB

族序数与原

主族序数=_____

子结构关系

常见族

第IA族（除氢）：_____元素；第VIIA族：______元素；0族：稀有气体元素

的别称

（3）同周期相邻主族元素的原子序数之差。

周期IIAIIIA

2、3n〃+1

4、5nn~\~l1

6、7n〃+25

4.元素周期表的表现特征

（1）元素信息一以铁元素为例说明。

原子，数一—26Fr——►元素符号

元索名称一_铁

3dM»2

元素相对母子质埴一55.8

（2）元素周期表的特殊位置

①过渡元素：元.素周期表中从niB族到IIB族10列元素，都是元素。

②锢系：元素周期表第六周期第IIIB族中，从57号元素到71号元素共种元素。

③舸系：元素周期表第七周期第IIIB族中，从89号元素到103号元素共种元素。

【拓展】几种常见的相对原子质量

1.原子的相对原子质量

(1)含义：就是一种核素的一个原子的实际质量与一个12C原子质量的的比值。

一个原子的质量

(2)计算公式：原子的相对原子质量=------------------

一个12c原子质量xL

12

2.原子的近似相对原子质量=

3.元素的相对原子质量

⑴含义：。

②计算公式Mr=4a%+26%+Cc%+.......

其中/、B、C分别为该元素的各种同位素的相对原子质量，a%、6%、c%分别为自然界中该元素

的各种同位素所占的原子个数百分比。

4.元素的近似相对原子质量

四、核素和同位素

1.元素：具有相同(或)的同一类原子的总称，其种类由原子核内的决定的，

如H、C、N三种元素。

2.核素

⑴概念：具有一定数目和一定数目的一种.原子，其种类由、决定，如1支、

VN、汨三种核素。

(2)几种重要核素的用途：在考古工作中用于测定文物的年代；2朗U用于制造原子弹、核发电;

1H、汨用于制造氢弹；放射性同位素释放的射线用于育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。

3.同位素

(1)概念:相同，而不同的同一种元素的不同核素互称为同位素，元素的同位素由

决定。

(2)元素、核素和同位素的联系

具有相同核电荷数的同一类原子的总称,

同种元素可包含多种不同的核素

元索

-具有一定数目的质子和一定数目的

中子的一种原子

质子数相同，中子数不同的同一种元

同位素

索的不同核素的互称

(3)常见元素的同位素

氢IH、汨(D)、iH(T)汨(D)、iH(T)用于制氢弹

氧附、VO、附增O用于示踪原子

碳BC、耻、YC用于考古断代

铀2馥U、2够U、2弱U2起U核燃料

(4)特点

①同位素有的，也有的，有放射性的，也有非放射性的。

②天然存在的同位素相互间保持一定的0

③同位素的性质不同，质几乎相同。

【温馨提示】

(1)同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。

(2)同位素的研究对象是核素，因此分子之间、离子之间不可能互称为同位素。

(3)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。

(4)质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，不指具体原子。

(5)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。

五、碱金属元素

1.原子结构特点

核电原子结构最外层电子原子半

元素

荷数示意图电子数层数径/nm

锂(Li)—柳—0.152

——

钠(Na)吻10.186

—

—^19)^1—

钾(K)0.227

—@)心—

锄(Rb)10.248

)

——

领Cs)3々55)"28181)8810.265

2.相似性

(1)化学性质

最外层都有个电子-易电子一单质具有强性，都以态存在

①碱金属单质都能与等非金属单质反应。

②碱金属单质都能与水反应，其通式为O

(2)物理性质

色金属(Cs略带金色光泽)，质地,有延展性，密度较小，熔点较低，电和热的良导体。

3.递变性(Li—Cs)

(1)化学性质

K

L1•R

TIi

-I

LR

1•

K+Cs+离子氧化性逐渐减弱

②与02的反应的程度越来越0

③与H20的反应越来越,如K与H20反应可能会发生爆炸,Rb与Cs遇水发生

爆炸。

④最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐，CsOH的碱性o

(2)物理性质

密度逐渐(K反常)，熔沸点逐渐0

4.特殊性

(l)Na、K通常保存在煤油中，Li通常用石蜡密封。

(2)碱金属元素的氢氧化物中只有LiOH微溶，其他均为易溶于水的强碱。

⑶碱金属元素从Li到Cs,密度逐渐增大，但K的密度小于Na。

5.元素金属性强弱的判断标准

本质原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)

金属性比较判断①在金属活动性顺序表中越靠前，______

方法②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，______

③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，.

④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，______

⑤若X#+Y—>X+Ym+,则Y比X的金属性强

⑥元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强

六、卤族元素

I.原子结构

元素核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数原子半径

氟(F)——

——

氯(C1)奥用

从上到下

———

澳(Br)[35)28187由______

—

碘(I)6-53)28181875

2.卤族元素性质的相似性

元素FC1BrI

最外层电子数均为7

最高正价均为+7(除F)

最低负价均为T

最高价氧化物

无HC10HBrOHIO

对应水化物HXO”444

气态氢化物HXHFHC1HBrHI

自然界中状态均以化合态形式存在

3.卤族元素性质的递变性

(1)物理性质递变

气体物理性质

______有刺激性气味的有毒气体，能溶于水易液化，密度比空气大

Cl2(1:2),

______液体，易挥发，有刺激性气味，有毒，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中

Br2

溶解度较大，储存时要加水，水封，以防止挥发

I2—固体，有光泽，易升华，在水中溶解度不大，但在有机溶剂中溶解度较大

（2）化学性质的递变

化学性质规律（F、ChBr、I）

原子得电子能力减弱

非金属性增强

单质的氧化性F2>Cl2>Br2>I2

阴离子的还原性F'<Cl<Br<r

最高价氧化物对应水化物的酸性

HClO4>HBrO4>HIO4

单质与H2化合的难易程度变难

氢化物的稳定性HF>HCl>HBr>HI

4.氯、澳、碘单质间的置换

实验内容操作方法实验现象化学方程式

将少量氯水滴入盛有KBr溶液

氯置换澳无色变_____色

的试管中，用力振荡试管—

将少量氯水滴入盛有KI溶液的

氯置换碘无色变_____色

试管中，用力振荡试管—

将少量滨水滴入盛有KI溶液的

漠置换碘无色变_____色

试管中，用力振荡试管—

氯能从可溶的澳化物和碘化物水溶液中置换出澳和碘，澳能置换出碘，即氯比澳

结论

和碘活泼，漠比碘活泼，即氯、漠、碘单质的氧化性强弱为_____

5.元素非金属性强弱的判断标准

本质原子越易得电子，非金属性越强（与原子得电子数目无关）

①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，_____

非金属性比较判断方②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，_____

法③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，_____

④元素在周期表中的位置：右边或上方元素的_____

考点剖曰

---------------------IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII-----------------------

考点一：核外电子排布规律

I\.［例1］某元素原子的最外层电子数是次外层的加倍（优为大于1的整数），则该原子的核外

电子总数为（）

考点二：元素周期表

【例2】（2023秋•新疆乌鲁木齐・高一乌鲁木齐市第四中学校考期末）下列关于元素周期表

的说法不正确的是

A.IA族元素全部是金属元素，叫做碱金属元素

B.短周期中共有15种主族元素

C.0族元素原子的最外层电子数不都是8个

D.元素周期表有7个横行，18个纵列

考点三：核素

【例3】（2023春・河南郑州•高一校联考阶段练习）最近，中科院核化学研究室科研人员自

主研发晨Ge分离纯化工艺和黑Ge"：Ga发生器制备技术，并测得黑Ge的半衰期为271天。已知：

质量数相同、质子数不同的原子互为同量素；半衰期指质量减少一半所需要的时间。下列说法正确

的是

A.黑Ge和;;Ga互为同位素B.黑Ge和;;Ge互为同量素

C.::Ga的中子数与质子数之差为6D.mg祟Ge衰变813天时剩余的质量为Jmg

6

【例4】（2023春・北京丰台•高一统考期中）重水（2比0）是重要的核工业原料，下列说法不

正琥的是

A.笊（2中原子核内有1个质子B.1压18。与2H216O的相对分子质量相同

C.1压0与2H2。互为同位素D.咱与2H是不同的核素

考点三：原子结构与元素的性质

।、一,【例5】（2022春•内蒙古呼伦贝尔•高一校考期末）下列说法中不正确的是

A.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素的最外层电子数

B.非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数

C.金属元素在化合物中只显正价

D.同种元素的最高正价和最低负价的绝对值之和为8（0、F除外）

[Apj【例6】（2022春・陕西榆林•高一榆林市第一中学校考期中）我国拥有自主知识产权的硅衬

底高光效氮化钱发光二极管（简称LED）技术，已广泛用于照明、显像等多个领域。钱元素的原子结

构示意图及钱在元素周期表中的信息如图所示，下列说法正确的是

A.铁元素位于元素周期表的第四周期

B.一个Ga原子有28个电子

C.钱的相对原子质量为69.72g

D.钱元素为非金属元素

[⑨基础达标

---------------------lllllllllllltllllllllllllllllllllllllllll-----------------------

一、单选题

1.（2023秋•陕西西安・高一长安一中校考期末）下列化学用语描述正确的是

质

子

O

中

子

A.氤的原子结构模型：I：&）o

电

子

B

B.6

C.160、旧、2H、3H四种核素可构成4种水分子

D.23Na、24Mg两种核素的中子数相等，因此互为同位素

2.（2019春•黑龙江绥化•高一校考期末）下列有关碱金属的叙述正确的是

A.碱金属单质和氧气反应时都会生成同类产物

B.碱金属单质的硬度都较大

C.液态的钠可用作核反应堆的传热介质

D.碱金属单质都是银白色的固体

3.（2023春・上海徐汇・高一上海市第四中学校考期中）“类比推理”是化学中常用的思维方法。下列

推理正确的是

A.硅是常用的半导体元素，楮也是常用的半导体元素

B.Fe和Cb反应生成FeCb,推测Fe与b反应生成Feb

C.Cb与水反应生成HC1和HC1O,推测F2与水反应生成HF和HFO

D.CO2通入Na2C）2溶液生成Na2co3,贝!ISO2通入NazCh溶液生成Na2so3

4.（2023秋•天津河西•高一天津实验中学校考期末）向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的CL

后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是

A.NaBr和KIB.NaBr和KC1C.NaCl和KC1D.NaCl、KC1和L

5.（2023春・山东枣庄•高一统考期中）黑。、的半衰期很短，在自然界中不能稳定存在。人工

合成反应如下：to+；Hef；3o+;x；；6o+；Hef；5o+：Y。下列说法错误的是

A.X、Y的中子数分别为4、2

B.X、Y均与汨e互为同位素

C.X、Y的化学性质几乎相同

D.上述人工合成反应均属于化学变化

6.（2023秋・河南驻马店•高一统考期末）根据元素周期表与元素周期律，下列推断不合理的是

A.第六周期0族元素的原子序数为86B.第37号元素的最高化合价是+1

C.第53号元素的单质在常温常压下是固态D.位于第四周期第VA族的元素为金属元素

7.（2023秋•陕西西安・高二长安一中校考期末）在生物科技领域，通过追踪植物中放射性北P发出

的射线，来确定磷在植物中的作用部位。该核素原子核外电子数为

A.15B.32C.17D.47

8.（2023秋•广西钦州•高一统考期末）月球的土壤中吸附着数百万吨的；He,每百吨；He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，氮元素主要以；He的形式存在。下列说

法正确的是

A.；He原子比；He原子少一个质子

B.；He和；He互为同素异形体

C.:He原子比；He原子多一个中子

D.He元素最外层电子数为2,性质活泼

9.（2023春・福建泉州•高一晋江市第一中学校考期中）《流浪地球》被称为“第一部中国自己的科

幻大片”，电影中涉及很多有趣的知识。下列说法错误的是

6.4g氧气

中化4碳.4g二氧

反应前反应后

图1图2

A.影片幻想了太阳氢闪，地球将被摧毁。氨气属于稀有气体、是空气的成分之一

B.电影中由硅、碳、氧、硫等元素经过一系列变化能变成铁,该过程属于化学变化

C.固定太空电梯的缆绳材料最有可能是碳纳米管（如图1）,碳纳米管与C60互为同素异形体

D.取ag偏二甲脚（火箭推进剂）在6.4g氧气中恰好完全反应，如图2,则偏二甲胧中不含氧

10.（2022秋•江苏连云港•高一统考期中）钻元素的一种核素2co可以用治疗恶性肿瘤。下列关于

该核素的说法正确的是

A.质子数为60B.中子数为33

C.核外电子数为87D.与黑Mn互为同位素

|］总过关检泱1）

----------------------llilllllllilllllillllllllllllllllllllllll------------------------

一、选择题

1.（2023春•福建莆田•高一校考期中）下列对于元素周期表结构的叙述中，正确的是

A.7个横行代表7个周期，18个纵行代表18个族

B.除第1周期外，其他周期均有18种元素

C.副族元素中没有非金属元素

D.碱金属元素是指IA族的所有元素

2.（2023春・福建莆田•高一莆田第二十五中学校考期中）下列物质间的关系，描述不正确的是

A.与:;C1互为同位素B.Ch和。3互为同位素

C.C2H50H和CH30cH3属于同分异构体D.金刚石、足球烯互为同素异形体

3.（2023春•山东青岛•高一青岛二中校考期中）关于元素周期表的判断，下列说法正确的是

A.VIII族元素种类最多，IVA族元素形成化合物种类最多

B.第三周期第IVA族元素和第四周期第IVA族元素的原子序数之差为10

C.已知第六周期某主族元素的最外层电子数为2,那么该元素的原子序数为56

D.最外层电子数相同的元素一定位于同一主族

4.（2022•高一单元测试）下列关于碱金属和卤素单质的有关说法正确的是

A.随原子序数递增，碱金属密度一定增大B.碱金属都呈银白色

C.液滨采用水封法保存D.碘的升华是化学变化

5.（2018春・广西南宁・高一南宁二中校考期中）可能存在的第119号元素被称为“类钻”，据元素周

期表结构及元素性质变化趋势，有关“类胡”的预测说法正确的是（）

A.“类胡”在化合物中呈+1价

B.“类彷”属过渡元素，具有放射性

C.“类钻”单质的密度小于Ig.cmS

D.“类胡”单质有较高的熔点

6.(2022秋•河北廊坊•高一廊坊市第一中学校考期末)下列有关碱金属、卤素原子结构和性质的

描述，正确的个数为

①随着核电荷数的增加，碱金属单质的熔、沸点依次升高，密度依次增大

②F、Cl、Br、I的最外层电子数都是7,次外层电子数都是8

③碱金属单质的金属性很强，均易与氧气发生反应，加热时生成的氧化物形式为R?。

④根据同族元素性质的递变规律推测，At?与H?化合较难，破化银也难溶于水

⑤根据Cl、Br、：［的非金属性依次减弱，可推出HC1、HBr、HI的酸性依次减弱

⑥碱金属都应保存在煤油中

⑦卤素按F、Cl、Br、I的顺序非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数的增加，电子层数增多,

原子半径增大

⑧碳酸钠不易发生分解反应生成氧化钠和二氧化碳

A.2B.3C.4D.5

、填空题

7.(2022・重庆南岸•高一重庆第二外国语学校校考期中)利用“价类二维图”研究物质的性质是化学

研究的重要手段。下图是氯元素的化合价与部分物质类别的对应关系。

化合价A

«HC1O4

：NaClO2

+1

0

!HC1

单质氧化物酸盐物质类别

(1)已知D可用于实验室制02,其焰色试验为紫色。A、B、C、D四种物质中，属于电解质的是

(填化学式)。

(2)D在400。(：时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐；另一种盐M的阴阳离子个数比为1：1,

则M在水溶液中的电离方程式为o

(3)已知Br2的性质和CL有一定的相似性，写出Bw在一定条件下与NaOH溶液反应的离子方程式

(4)臭氧氧化技术被广泛用于饮用水的处理，当水中含有Br时会产生易致癌的BrO-。但水中BrO；

能被活性炭有效去除，其去除机理分为两步：

第一步是活性炭吸附BrO；

第二步是BrO］被活性炭还原为Br,

其反应方程式(未配平)如下：

①。

②*C+BrO--Br+*CC)2

反应的总方程式为：2BrO；+3*C=2Br+3*CO2o

已知：其中*C代表活性炭表面，*C02代表活性炭表面氧化物；每步中的*C被氧化为*C02,则反

应①的方程式为；则反应①与反应②中参加反应的*C个数之比为O

8.(2022秋•上海闵行•高一统考期末)海洋中蕴藏丰富的卤素资源，卤素资源在科研和工农业生

产中有着广泛的应用。

(1)海水中含量最多的卤素是o

A.氟B.氯C.澳D.碘

(2)将蓝色石蕊试纸浸泡在饱和氯水中，观察到的现象是。

A.试纸仍为蓝色B.试纸变红C.试纸先变红后变白D.试纸变无色

(3)只能用氯气和金属反应，而不能用金属与盐酸反应得到的是=

A.MgChB.FeC