新高一化学暑假衔接（人教版）：第16讲 原子结构和元素周期表【学生版】

第16讲原子结构和元素周期表

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。

一、原子的构成源

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/kg1.673×10－271.675×10－279.109×10－31

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1H；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→核电荷数＝质子数＝______。

(2)阳离子带正电荷→核电荷数＝质子数＝______＋______。

(3)阴离子带负电荷→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1，若忽略电子的质量，则有质量数(A)＝______＋______。

4．原子构成的表示方法

A

一般用符号ZX表示，X用元素符号表示，A表示______，Z表示______。

二、核外电子的排布

1．核外电子分层排布

(1)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KLMNOPQ

电子离核距离由______及______

电子能量由______到______

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

8氧O26

11钠Na281

17氯Cl287

18氩Ar288

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

(1)钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：

(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：

Na＋；Cl－。

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2×32＝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_________________________________________。

(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。

三、元素周期表编排与结构

1．发展历程

2．编排原则

(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

(1)周期(7个横行→7个周期)

周期分类短周期长周期

周期序数1234567

元素种类2____________________________________

周期序数与原子

周期序数＝______

结构的关系

(2)族(18个纵行→16个族→7主7副1零1Ⅷ族)

族主族0族副族Ⅷ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、3nn＋1

4、5nn＋11

6、7nn＋25

4.元素周期表的表现特征

（1）元素信息——以铁元素为例说明。

（2）元素周期表的特殊位置

①过渡元素：元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列元素，都是______元素。

②镧系：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锕系：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＝。

1

一个12C原子质量×

12

2．原子的近似相对原子质量＝______

3．元素的相对原子质量

(1)含义：_______________________________________________________。

②计算公式Mr＝A·a%＋B·b%＋C·c%＋……

其中A、B、C分别为该元素的各种同位素的相对原子质量，a%、b%、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

12

(1)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6C、

142

7N、1H三种核素。

235

(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；92U用于制造原子弹、核发电；

23

1H、1H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

(3)常见元素的同位素

12323

氢1H、1H(D)、1H(T)1H(D)、1H(T)用于制氢弹

16171818

氧8O、8O、8O8O用于示踪原子

12131414

碳6C、6C、6C6C用于考古断代

234235236235

铀92U、92U、92U92U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______。

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)0.152

____________

钠(Na)0.186

______

____________

钾(K)0.227

____________

铷(Rb)0.248

____________

铯(Cs)0.265

2．相似性

(1)化学性质

最外层都有______个电子→易______电子→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______。

(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

①

②与O2的反应的程度越来越______。

③与H2O的反应越来越______，如K与H2O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______。

(2)物理性质

密度逐渐______(K反常)，熔沸点逐渐______。

4．特殊性

(1)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。

(3)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Xn＋＋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

1．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(Cl)

从上到下

__________________

溴(Br)由______

______

碘(I)5

2．卤族元素性质的相似性

3．卤族元素性质的递变性

(1)物理性质递变

气体物理性质

Cl2______有刺激性气味的有毒气体，能溶于水(1:2)，易液化，密度比空气大

______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

4．氯、溴、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

氯置换溴无色变_____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

将少量溴水滴入盛有KI溶液的

溴置换碘无色变_____色_____

试管中，用力振荡试管

氯能从可溶的溴化物和碘化物水溶液中置换出溴和碘，溴能置换出碘，即氯比溴

结论

和碘活泼，溴比碘活泼，即氯、溴、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_____

考点一：核外电子排布规律

【例1】某元素原子的最外层电子数是次外层的m倍(m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

68686868

主研发32Ge分离纯化工艺和32Ge/31Ga发生器制备技术，并测得32Ge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

68686874

A．32Ge和31Ga互为同位素B．32Ge和32Ge互为同量素

1

C．68Ga的中子数与质子数之差为6D．mg68Ge衰变813天时剩余的质量为mg

31326

2

【例4】（2023春·北京丰台·高一统考期中）重水(H2O)是重要的核工业原料，下列说法不．

正．确．的是

2118216

A．氘(H)原子核内有1个质子B．H2O与H2O的相对分子质量相同

1212

C．H2O与H2O互为同位素D．H与H是不同的核素

考点三：原子结构与元素的性质

【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(O、F除外)

【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

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

构示意图及镓在元素周期表中的信息如图所示，下列说法正确的是

A．镓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．镓的相对原子质量为69.72g

D．镓元素为非金属元素

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

A．氚的原子结构模型：

13

B．可用于考古断代的一种核素的符号：6C

C．16O、1H、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，锗也是常用的半导体元素

B．Fe和Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3

C．Cl2与水反应生成HCl和HClO，推测F2与水反应生成HF和HFO

D．CO2通入Na2O2溶液生成Na2CO3，则SO2通入Na2O2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Cl2

后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是

A．NaBr和KIB．NaBr和KClC．NaCl和KClD．NaCl、KCl和I2

1615

5．（2023春·山东枣庄·高一统考期中）8O、8O的半衰期很短，在自然界中不能稳定存在。人工

16313a16315m

合成反应如下：8O2He8O+bX；8O2He8O+nY。下列说法错误的是

A．X、Y的中子数分别为4、2

3

B．X、Y均与2He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

32

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15P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

33

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2He，每百吨2He核聚变所

4

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2He的形式存在。下列说

法正确的是

34

A．2He原子比2He原子少一个质子

34

B．2He和2He互为同素异形体

43

C．2He原子比2He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

A．影片幻想了太阳氦闪，地球将被摧毁。氦气属于稀有气体、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偏二甲肼(火箭推进剂)在6.4g氧气中恰好完全反应，如图2，则偏二甲肼中不含氧

60

10．（2022秋·江苏连云港·高一统考期中）钴元素的一种核素27Co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

60

C．核外电子数为87D．与25Mn互为同位素

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

3537

A．17Cl与17Cl互为同位素B．O2和O3互为同位素

C．C2H5OH和CH3OCH3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．液溴采用水封法保存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“类钫”，据元素周

期表结构及元素性质变化趋势，有关“类钫”的预测说法正确的是（）

A．“类钫”在化合物中呈+1价

B．“类钫”属过渡元素，具有放射性

C．“类钫”单质的密度小于1gcm-3

D．“类钫”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R2O

④根据同族元素性质的递变规律推测，At2与H2化合较难，破化银也难溶于水

⑤根据Cl、Br、I的非金属性依次减弱，可推出HCl、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碳酸铯不易发生分解反应生成氧化铯和二氧化碳

A．2B．3C．4D．5

二、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。

(1)已知D可用于实验室制O2，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_______。

(3)已知Br2的性质和Cl2有一定的相似性，写出Br2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BrO3。但水中BrO3

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BrO3

-

第二步是BrO3被活性炭还原为Br，

其反应方程式(未配平)如下：

①_______。

--

②*C+BrO→Br+*CO2

-

反应的总方程式为：2BrO3+3*C=2Br+3*CO2。

已知：其中*C代表活性炭表面，*CO2代表活性炭表面氧化物；每步中的*C被氧化为*CO2，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_______。

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_____。

A．氟B．氯C．溴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