第四章第一节原子结构与元素周期表教学设计2022-2023学年高一上学期人教版（2019）化学必修第一册

原子结构与元素周期表一、原子结构质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数；质量数＝＋；原子(EQ\*jc0\*hps21\o(\s\up9(A),Z)X)其中：Z为质子数，A为质量数，中子数（A－Z）个二、电子排布核外电子分层排布a、电子层用K、L、M、N、O、P、Q表示从内到外的电子层b、离核近的区域内运动的电子能量较低，离核远的电子能量高。c、电子层排布规律：①第n层最多能容纳的电子数为2n2；②最外层的电子数最多只能有8个（K层只能2个）；③次外层不得超过18个三、元素周期表的结构(1)周期类别周期包括元素种数每周期末的元素及原子序数短周期122He氦2810Ne氖3818Ar氩长周期41836Kr氪51854Xe氙63286Rn氡732118Og（2）族七个主族，七个副族，一个Ⅷ族，一个0族周期序数＝数主族序数＝数四、核素1、元素是具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。2、核素：是具有一定数目的质子和一定数目中子的原子。3、同位素的概念：同位素，是指质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素。如氢元素有3种中子数不同的原子，EQ\o\ar(\s\up5(1),\s\do2(1))H、EQ\o\ar(\s\up5(2),\s\do2(1))H、EQ\o\ar(\s\up5(3),\s\do2(1))H等三种常见的核素，它们互为同位素。4、同位素应用考古时利用EQ\o\ar(\s\up5(14),\s\do2(6))C测定一些文物的年代；EQ\o\ar(\s\up5(2),\s\do2(1))H和EQ\o\ar(\s\up5(3),\s\do2(1))H用于制造氢弹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【知识点应用】一、元素周期表1、已知a为第ⅡA族元素，b为第ⅢA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且a、b为同一周期元素。下列关系错误的是()A．n＝m＋1 B．n＝m＋11C．n＝m＋25 D．n＝m＋102、如图是元素周期表的一部分，已知A、B、C、D、E五种原子核外共有85个电子，其中只有C元素原子次外层电子数为18，则B元素是()A．铝B．镁C．磷D．硫3、（双选）如果n为第ⅡA族中某元素原子序数，则原子序数为(n＋1)的元素位于()A．ⅢAB．ⅣAC．ⅢBD．ⅠA4、下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字为原子序数)，其中正确的是()二、核外电子的排布1．A、B两原子，A原子L层比B原子M层少3个电子，B原子L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，则A、B分别是()A．硅和钠B．硼和氮C．碳和氯D．碳和铝2．某原子的第x电子层，当它属于最外电子层时，最多容纳的电子数与第(x－1)层最多容纳的电子数相同；当它属于次外层时，最多容纳的电子数比第(x－1)层最多容纳的电子数多10个。则此电子层是()A．K层B．L层C．M层D．N层3．A，B为短周期元素，A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B元素原子核外电子数比A元素原子核外电子总数多5个，则A、B两元素形成的化合物可表示为()A．BAB．BA3C．B3A2D．A3B24．下列说法中正确的是()A．锂的原子结构示意图是B．某原子M层电子数为L层电子数的4倍C．某离子M层和L层电子数均为K层的4倍D．离子的核电荷数一定等于其核外电子数5．短周期元素M和N的离子M2＋和N2－具有相同电子层结构，则下列说法正确的是()A．M原子比N原子多一个电子层B．M的原子序数比N小C．M和N原子的电子层数相等D．M和N原子最外层电子数相等6．具有下列结构的原子，其元素一定属于ⅡA族元素的是()A．最外层电子数与次外层电子数相等的原子B．M层电子数为K层电子数一半的原子C．最外层有2个电子的原子D．M层电子数等于其内层电子数之和的eq\f(1,5)的原子7．短周期的两种元素A和B，它们的离子A－和B2＋具有相同的电子层结构，下列说法中正确的是()A．原子序数A>B B．电子总数A－>B2＋C．离子半径A－>B2＋ D．原子半径A>B8．已知X原子核外有n个电子层，X是位于第ⅣA族的短周期元素，下列有关说法正确的是()A．n=3 B．X原子最外层有4个电子C．X可能是金属元素 D．X原子易得到电子三、元在周期表中的位置推导1、某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152.0，原子核外的电子数为63。下列叙述中错误的是()A.它是副族元素B.它是第六周期元素C.它的原子核内有63个质子D.它的一种同位素的核内有89个中子2．俄罗斯科学家用一种钙原子轰击含95个质子的镅原子，成功合成4个第115号元素的原子，这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素。下列有关叙述正确的是()。A．115号元素在第六周期B．113号元素在第七周期ⅢA族C．115号和113号元素都是非金属元素D．镅元素和115号元素不在同一周期3、A、B、C为短周期元素，在周期表中所处的位置如图所示。ACBA、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。(1)写出A、B元素的名称________、________。(2)B位于元素周期表中第________周期第________族。(3)C的原子结构示意图为________。(4)写出A的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式_____________________。4、元素周期表中有相邻元素A、B、C，A与B同周期，B与C同主族，它们的原子最外层电子数之和为19，原子序数之和为41，则这三种元素的名称分别为：A________，B________，C________。5．下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑨种元素，填写下列空白：主族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0族2①②③3④⑤⑥⑦⑧4⑨(1)写出元素符号和名称：①________，②________，⑧________，⑨________。(2)写出下列反应的化学方程式：⑦单质跟④的氢氧化物溶液反应：__________________________________________。⑤的氧化物跟④的氢氧化物溶液反应：______________________________________。⑥的单质在③的单质中燃烧：__________________________________________。四、元素、核素1、H、D、T、H+可以用来表示（）A．同一种原子 B．化学性质不同的氢原子C．氢元素 D．氢的四种核素2、据最新报道，用10B合成的l0B20分子有非常好的抗癌作用，下列说法正确的是()A．硼元素的质量数是10B．10B的中子数和核外电子数不同C．10B20是一种新合成的化合物D．10B20具有较强的化学活性3、氯元素的天然同位素有35Cl和37Cl。氯元素的相对原子质量为35.45，则天然氯元素中35Cl和37Cl的原子数目之比约为()A.3:1

B.1:3

C.3:2

D.4:14．具有广泛用途的eq\o\al(60,27)Co放射源首次实现了国内批量生产。另外，钴还有多种原子eq\o\al(56,27)Co、eq\o\al(57,27)Co、eq\o\al(58,27)Co和eq\o\al(59,27)Co。以下关于钴原子的说法正确的是()A、eq\o\al(56,27)Co、eq\o\al(57,27)Co、eq\o\al(58,27)Co、eq\o\al(59,27)Co和eq\o\al(60,27)Co是摩尔质量不同的五种同素异形体B、eq\o\al(60,27)Co放射源可以用来治疗癌症，其原子中中子数与电子数之差等于6C、eq\o\al(56,27)Co、eq\o\al(57,27)Co、eq\o\al(58,27)Co、eq\o\al(59,27)Co和eq\o\al(60,27)Co互为同位素，物理性质几乎相同，化学性质不同D、eq\o\al(56,27)Co、eq\o\al(57,27)Co、eq\o\al(58,27)Co、eq\o\al(59,27)Co和eq\o\al(60,27)Co互为同分异构体5、填写下表中的空格：40194019【答案】一、1、D2、C3、AC4、D二、1、C2、C3、C4、C5、A6、D7、C8、B三、1、D2、B3、（1）氮硫（2）三ⅥA（3）+9+927（4）NH3+HNO3===NH4NO34、氯硫氧5、（1）CNArK（2）Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2OAl2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2OS+O2点燃SO2点燃四、1、C2、D3、A4、B5、19211940EQ\o\ar(\s\up5(38),\s\do2(18))Ar1818EQ\o\ar(\s\up5(32),\s\do2(16))S2-16【原子结构与元素的性质】1、碱金属（1）碱金属元素的化学性质相似性与递变性1．相似性：碱金属最外层上都只有一个电子，化学反应中易失去一个电子，形成+1价的阳离子，碱金属均能与氧气、水反应，表现出金属性(还原性)。2．递变性：随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的吸引能力逐渐减小，最外层电子更易失去，表现在参加化学反应时越来越剧烈，金属性增强。碱金属从Li→Cs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂；从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈；最高价氧化物对应水化物的碱性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH。归纳总结碱金属元素性质递变规律单质与水反应剧烈程度单质与氧气反应产物种类最高价氧化物对应水化物的碱性最高化合价Li从上到下越来越剧烈Li2OLiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH+1NaNa2O、Na2O2+1KK2O、K2O2、KO2+1Rb更复杂+1Cs+1结论同主族元素，从上到下，单质与水或酸反应越来越剧烈，最高价氧化物对应水化物的碱性越来越强，金属性越来越强。（2）、碱金属单质物理性质的相似性与递变性碱金属除铯外，其余的都呈银白色，比较柔软，有延展性，密度比较小，熔点比较低，导热性和导电性好。从Li到Cs，单质的熔、沸点逐渐降低，密度总体呈现逐渐增大的趋势(注：K的密度小于Na)。2、卤族元素（1）、卤素单质物理性质的相似性与递变性卤素单质都是双原子分子，有颜色，易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂(萃取原理)。随着原子序数的递增，卤素单质的颜色逐渐加深，密度依次增大，熔点、沸点依次升高。（2）、化学性质的相似性与递变性(1)相似性项目化学方程式与H2反应X2+H22HX与活泼金属反应(如Na)2Na+X22NaX与H2O反应X2+H2OHX+HXO(X=Cl、Br、I)(2)递变性①卤素单质与H2的反应：一定条件下均可与氢气反应：H2+X22HX。从F2→I2反应条件由易到难；反应剧烈程度由剧烈变为缓慢；卤化氢的稳定性逐渐减弱。化学式与氢气的反应化学方程式F2在冷、暗处就能剧烈化合而爆炸，生成的氟化氢很稳定F2+H22HF(氟化氢)Cl2在光照或点燃下发生反应，生成的氯化氢较稳定Cl2+H22HCl(氯化氢)Br2在加热至一定温度下才能反应，生成的溴化氢不如氯化氢稳定Br2+H22HBr(溴化氢)I2持续加热下才能缓慢化合，碘化氢不稳定同时发生分解I2+H22HI(碘化氢)②卤素单质间的置换反应：卤素间可以发生置换反应，较活泼的非金属可以将较不活泼的非金属从它们的盐溶液中置换出来。说明卤素单质的氧化性：F2>Cl2>Br2>I2。实验现象化学方程式将少量氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置。加入四氯化碳振荡静置后，发现溶液分层，盛有NaBr溶液的试管中下层显橙色，说明有单质溴生成。盛有KI溶液的试管中，下层显紫红色，说明有单质碘生成。2NaBr+Cl22NaCl+Br22KI+Cl22KCl+I2将少量溴水加入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后加入少量四氯化碳，振荡、静置。加入四氯化碳振荡静置后，发现溶液分层，下层显紫红色，说明有单质碘生成。2KI+Br22KBr+I2归纳总结卤素性质递变规律化合价最高价氧化物对应水化物的酸性单质与氢气反应情况气态氢化物的稳定性最高最低F无−1暗处剧烈反应并爆炸稳定性：HF>HCl>HBr>HICl+7−1HClO4>HBrO4>HIO4光照或者点燃发生反应Br+7−1加热后反应I+7−1不断加热才能缓慢反应结论同主族元素，从上到下，最高价氧化物对应水化物的酸性越来越强，单质与氢气反应越来越难，气态氢化物的稳定性越来越弱，非金属性越来越弱。【碱金属、卤素性质】1．碱金属是典型的活泼金属，其根本原因是()A．碱金属单质的密度小，熔点和沸点低B．碱金属在常温下易被氧化C．碱金属原子最外电子层上都只有1个电子，容易失去D．碱金属原子的核电荷数比较小2．碱金属元素的某种性质X随原子序数Z的变化趋势如图所示，则X不可能是()A．单质的密度 B．核电荷数C．单质的还原性 D．原子半径3．钠和铯都是碱金属元素，下列关于铯及其化合物的叙述不正确的是()A．少量铯通常可保存在煤油中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生成二氧化碳和氧化铯D．氢氧化铯是强碱，碱性比氢氧化钾强4、下列对碱金属的叙述，其中完全不正确的组合是()①K通常保存在煤油中，以隔绝与空气的接触②碱金属常温下呈固态，取用时可直接用手拿③碱金属中还原性最强的是钾④碱金属阳离子，氧化性最强的是Li＋⑤碱金属的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大⑥从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高A．②③⑥B．②③④C．④⑤⑥D．①③⑤5、下列各项比较不正确的是()A．铷与水反应现象与钠相似B．还原性：K＞Na＞LiC．熔点：Li＞Na＞KD．碱性：LiOH＞NaOH＞KOH6．下列各组比较中正确的是()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．密度：Li＜Na＜K＜Rb＜CsD．碱性：LiOH＞NaOH＞KOH7．(双选题)钠和铯都是碱金属，则关于铯及其化合物叙述中不正确的是()A．Cs密度比水要小，能像钠一样浮在水面上B．Cs与水反应十分剧烈，甚至会发生爆炸C．Cs2CO3加热时易分解成CO2和Cs2OD．CsOH是强碱，碱性比KOH强8、砹(At)是卤素中核电荷数最大的元素，推测砹或砹的化合物性质的叙述中正确的是()A．砹为有色固体B．HAt很稳定C．AgAt易溶于水D．砹单质的溶沸点比碘单质的熔沸点低9、下列关于卤化氢的说法中不正确的是()A．卤素原子半径越大，氢化物越稳定B．卤素原子半径越大，氢化物越不稳定C．卤化氢稳定性为HF＞HCl＞HBr＞HID．卤素单质与氢气越难反应，生成物越不稳定10．下列有关卤族元素与0族元素的说法正确的是()A．卤族元素易与第ⅠA族元素形成盐B．0族元素可统称为稀有气体元素C．XeF6中Xe的化合价为0，因为Xe是0族元素D．砹(At)是第ⅦA元素，其固体单质的分子式为At11．下列卤素性质叙述中不正确的是()A．卤素单质的颜色按Cl2QUOTECl2、Br2、I2的顺序逐渐变深B．氯气易液化、溴单质易挥发，碘单质易升华C．氯、溴、碘的原子半径或离子半径随电子层数的增多而增大D．Cl2QUOTECl2、Br2、I2的氧化性逐渐增强12、甲、乙、丙三种溶液各含有一种X－(X－为Cl－、Br－或I－)离子，向甲中加淀粉溶液和新制的氯水变为橙色，将此溶液倒入丙，颜色无明显变化。则甲、乙、丙依次含有()A．Br－、Cl－、I－B．Br－、I－、Cl－C．I－、Br－、Cl－D．Cl－、I－、Br－13．下列说法正确的是()A．F、Cl、Br的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8B．由HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I非金属性递增的规律C．卤族元素按F、Cl、Br、I的顺序其非金属性逐渐减弱的原因是随着核电荷数增加，电子层数增多，原子半径增大，原子核对电子的吸引作用减弱D．根据卤族元素性质的递变规律可知，砹易溶于水，难溶于CCl414．若用X代表F、C1、Br、I四种卤族元素，下列能够表达它们的共性反应的是()A．X2+H22HX B．X2+H2OHX+HXOC．2Fe+3X22FeX3 D．X2+2NaOHNaX+NaXO+H2O15、某同学做同主族元素性质的相似性和递变性实验时，自己设计了一套实验方案，并记录了有关实验现象(见表，表中的“实验方案”与“实验现象”前后不一定是对应关系)。实验方案实验现象①将新制氯水滴加到NaBr溶液中，振荡后加入适量CCl4溶液，振荡，静置A.浮在水面上，熔成小球，四处游动，随之消失②将一小块金属钠放入冷水中B.分层，上层无色，下层紫色③将溴水滴加到NaI溶液中，振荡后加入适量CCl4溶液，振荡，静置C.浮在水面上，熔成小球，四处游动，并伴有轻微的爆炸声，很快消失④将一小块金属钾放入冷水中D.分层，上层无色，下层棕红色请你帮助该同学整理并完成实验报告。(1)实验目的：__________________________________________。(2)实验用品：①试剂：金属钠、金属钾、新制氯水、溴水、0.1mol·L－1NaBr、0.1mol·L－1NaI溶液、CCl4溶液等。②仪器：________、________、________、镊子、小刀、玻璃片等。(3)实验内容(请把表中与实验方案对应的实验现象的标号和化学方程式补写完整)：实验方案实验现象化学方程式①DCl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2②A2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑③④(4)实验结论：__________________________________________。【答案】1、C2、A3、C4、A5、D6、A7、AC8、A9、A10、B11、D12、B13、C14、A15、（1）探究同主族元素性质的相似性和递变性（2）烧杯、烧杯、胶头滴管（3）BBr2+2NaI2NaBr+I2C2K+2H2O2KOH+H2↑（4）同主族元素性质相似，自上而下元素的原子失电子能力递增，得电子能力减弱【巩固练习】1．（2020·安徽合肥一中高一期末）以下有关原子结构、元素周期律及元素周期表的叙述正确的是()A．所有主族元素原子的最外层电子数都等于元素的最高正化合价B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较低C．第IA族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素2、已知X、Y、