第四章第一节 第2課时元素周期表 教学设计2022-2023学年上学期高一化学人教版（2019）必修第一册

授课主题元素周期表教学目的1.了解原子序数与原子结构间的关系。2.了解元素周期表的编排原则，知道周期和族的表示方法。3.了解元素周期表的基本结构，知道主族和副族的概念。4.能从整体上把握元素周期表的结构，会正确表示元素在周期表中的位置。5.以碱金属元素和卤族元素为例，了解原子结构与元素性质之间的关系，认识原子结构相似的一族元素在化学性质上表现出的相似性和递变性。6.知道核素和同位素的含义。重、难点能从整体上把握元素周期表的结构，会正确表示元素在周期表中的位置；以碱金属元素和卤族元素为例，了解原子结构与元素性质之间的关系，认识原子结构相似的一族元素在化学性质上表现出的相似性和递变性。教学内容要点一、元素周期表的编排1．原子序数按照元素在周期表中的顺序给元素所编的序号为原子序数。原子序数=核电荷数＝核内质子数＝核外电子数（原子中）要点诠释：存在上述关系的是原子而不是离子，因为离子是原子失去或得到电子而形成的，所以在离子中：核外电子数＝质子数加上或减去离子的电荷数。2．现在的元素周期表的科学编排原则（1）将电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成一横行，称为周期； （2）把最外层电子数相同（氦除外）的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行，称为族。要点二、元素周期表的结构1.周期周期短周期长周期一二三四五六七对应行数1234567所含元素种数28818183232（排满时）每周期0族元素原子序数210183654861182.族族主族副族Ⅷ族0族族数7711族序号ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡBⅧ0列序号1213141516173456711128\9\1018要点诠释：（1）周期：元素周期表有7个横行，也就是7个周期。前三周期叫短周期，后四个周期叫长周期。第七周期排到112号元素，共有26种元素，由于尚未排满，所以又叫不完全周期。（2）族：常见的元素周期表共有18个纵行，从左到右分别叫第1纵行、第2纵行……第18个纵行。把其中的第8、9、10三个纵行称为第Ⅷ族，其余每一个纵行各称为一族，分为七个主族、七个副族和一个0族，共16个族。族序数用罗马数字表示，主族用A、副族用B，并标在族序数的后边。如ⅠA、ⅡA、ⅢA……ⅠB、ⅡB、ⅢB……（3）第18纵行的氦最外层有2个电子，其它元素原子的最外层都有8个电子，它们都已达到稳定结构，化学性质不活泼，化合价都定为0价，因而叫做0族。（4）元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族共10个纵行，包括了第Ⅷ族和全部副族，共60多种元素，全部为金属元素，统称为过渡元素。（5）在周期表中根据组成元素的性质，有些族还有一些特别的名称。例如：第ⅠA族：碱金属元素；第ⅡA族：碱土金属元素；第ⅣA族：碳族元素；第ⅤA族：氮族元素；第ⅥA族：氧族元素；第ⅦA族：卤族元素；0族：稀有气体元素。（6）第六周期的镧系元素、第七周期的锕系元素分别包含15种元素，为了使元素周期表的结构紧凑，放在第ⅢB族；但实际上每种元素都占有元素周期表的一格，所以另外列出，放在元素周期表的下方。3.周期表与原子结构的关系（1）周期序数＝电子层数（2）族序数＝最外层电子数（对主族而言）（3）原子序数=质子数4.各族在元素周期表中的位置分布【例1】下列叙述中正确的是（）A.除0族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数B.除短周期外，其他周期均有18种元素C.副族元素中没有非金属元素D.碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素【总结升华】根据元素周期表的结构分析。元素周期表中只有主族和0族中有非金属元素，第ⅡA族全部是金属元素，过渡元素全部是金属元素。举一反三：【例2】在现有的元素周期表中，同一周期的第ⅡA、第ⅢA族两种元素的原子序数之差不可能是（）A．1B．11C．18D．25【总结升华】元素周期表共有18个纵列，可分为16个族。其中第8、9、10三个纵列称为第Ⅷ族，其它每个纵列称为一族，包括七个主族、七个副族和一个0族，其中它们的排列顺序并不是按主副族依次排列，需要总结理清。【例3】114号元素（289Uuq）是由设在杜布纳的核研究联合研究所的科学家1998年用钙轰击钚获得，是迄今为止已知的最稳定同位素，半衰期达30秒，相比之下，是超铀元素中异乎寻常的长寿核素，似乎正在证实稳定岛理论的预言。下列关于该元素的说法中不正确的是（）A.该元素为放射性元素B.该元素属于过渡元素C.该元素位于第七周期ⅣA族D.该元素的主要化合价有+4、+2【总结升华】熟悉元素周期表的结构，熟记各周期0族元素的原子序数，就能利用上述方法根据元素的原子序数确定元素在周期表中的位置。1、在下列元素中，不属于主族元素的是（）A．氢B．铁C．钙D．碘2、在元素周期表中，第三、四、五、六周期所含元素种数分别是（）A.8、18、32、32B.8、8、18、18C.8、18、18、32D.18、18、32、323、A、B两元素分别为某周期第ⅡA族、第ⅢA族元素，若A元素的原子序数为x，则B元素的原子序数可能为（）①x+1②x+8③x+11④x+18⑤x+25⑥x+32A．①②③B．③④⑤C．①③⑤D．②④⑥4、甲、乙是周期表中同一主族相邻的两种元素，若甲的原子序数为x，则乙的原子序数不可能为（）A．x+2B．x+4C．x+8D．x+18

5、推算原子序数为6、13、34、53、88的元素在周期表中的位置。原子序数613345388周期族要点三、元素的性质与原子结构应用元素周期表，以典型金属元素族（碱金属）和典型非金属元素族（卤族元素）为例，运用理论探究和实验探究的方法，达到掌握元素的性质与原子结构关系的目的。重点掌握元素周期表中同一主族元素的相似性和递变性。1．碱金属元素查阅元素周期表和课本，我们可得到碱金属元素的有关信息如下表：元素名称元素符号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/nm锂Li3120.152钠Na11130.186钾K19140.227铷Rb37150.248铯Cs55160.265要点诠释：（1）碱金属元素原子结构的特点：①相同点：碱金属元素原子的最外层都有1个电子，②不同点：碱金属元素原子的核电荷数和电子层数各不相同。（2）碱金属元素性质的相似性和递变性①相似性：由于碱金属元素原子最外层都只有一个电子，所以都容易失去最外层电子，都表现出很强的金属性，化合价都是+1价。②递变性：随着核电荷数的递增，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，故从锂到铯，金属性逐渐增强。注：元素金属性强弱可以从其单质与水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及它们的最高价氧化物的水化物——氢氧化物的碱性强弱来比较。（3）碱金属单质的性质①化学性质：碱金属单质都能与氧气等非金属单质反应，生成对应的金属氧化物等化合物；都能与水反应，生成对应的金属氢氧化物和氢气；并且随着核电荷数的递增，碱金属单质与氧气、水等物质的反应越来越剧烈。4Li+O22Li2O2Na+O2Na2O22Na+2H2O==2NaOH+H2↑2K+2H2O==2KOH+H2↑实验探究：对比钾、钠与氧气、水的反应实验内容现象结论或解释与氧气反应钠在空气中燃烧钠开始熔化成闪亮的小球，着火燃烧，产生黄色火焰，生成淡黄色固体化学方程式：2Na+O2Na2O2钾在空气中燃烧钾开始熔化成闪亮的小球，剧烈反应，生成橙黄色固体化学方程式：K+O2KO2（超氧化钾）碱金属与水反应钠与水的反应钠块浮在水面，熔化成闪亮小球，四处游动嘶嘶作响，最后消失化学方程式：2Na+2H2O==2NaOH+H2↑钾与水的反应钾块浮在水面，熔成闪亮的小球，四处游动，嘶嘶作响，甚至轻微爆炸，最后消失化学方程式：2K+2H2O==2KOH+H2↑实验中的注意事项：a．钠、钾在实验室里都保存在煤油中，所以取用剩余的金属块可放回原试剂瓶中，并且使用前要用滤纸把表面煤油吸干。b．对钠、钾的用量要控制；特别是钾的用量以绿豆粒大小为宜，否则容易发生爆炸危险。c．对碱金属与水反应后的溶液，可用酚酞试液检验生成的碱。②物理性质碱金属单质颜色和状态密度／g·cm－3熔点／℃沸点／℃锂（Li）银白色、柔软0.534180.51347钠（Na）银白色、柔软0.9797.81882.9钾（K）银白色、柔软0.8663.65774铷（Rb）银白色、柔软1.53238.89688铯（Cs）略带金属光泽、柔软1.87928.40678.4要点诠释：相似性：除铯外，其余都呈银白色；都比较柔软；有延展性；导电性和导热性也都很好；碱金属的密度都比较小，熔点也都比较低。递变性：随着核电荷数的递增，碱金属单质的密度依次增大（钾除外）；熔沸点逐渐降低。2．卤族元素（1）原子结构的特点要点诠释：①相同点：最外层电子数都是7个。②不同点：核电荷数和电子层数不同。（2）卤族元素性质的相似性和递变性①相似性：最外层电子数都是7个，化学反应中都容易得到1个电子，都表现很强的非金属性，其化合价均为－1价。②递变性：随着核电荷数和电子层的增加，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，元素原子的得电子能力逐渐减弱，元素的非金属性逐渐减弱，卤素单质的氧化性逐渐减弱。注：元素的非金属性强弱可以从其最高价氧化物的水化物的酸性强弱，或单质与氢气生成气态氢化物的难易程度以及氢化物的稳定性来推断。（3）卤素单质的物理性质卤素单质颜色和状态密度熔点／℃沸点／℃F2淡黄绿色气体1.69g/L（15℃）－219.6－188.1Cl2黄绿色气体3.215g/L（0℃）－101－34.6Br2深红棕色液体3.119g/cm3（20℃）－7.258.78I2紫黑色固体4.93g/cm3113.5184.4要点诠释：随着核电荷数的递增，卤素单质的颜色逐渐加深；状态由气→液→固；密度逐渐增大；熔沸点都较低，且逐渐升高。（3）卤素单质的化学性质①卤素单质与氢气反应F2＋H2＝2HF在暗处能剧烈化合并发生爆炸，生成的氟化氢很稳定Cl2＋H22HCl光照或点燃发生反应，生成氯化氢较稳定Br2＋H22HBr加热至一定温度才能反应，生成的溴化氢较稳定I2＋H22HI不断加热才能缓慢反应；碘化氢不稳定，在同一条件下同时分解为H2和I2，是可逆反应要点诠释：随着核电荷数的增多，卤素单质（F2、Cl2、Br2、I2）与氢气反应的剧烈程度逐渐减弱，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱：HF>HCl>HBr>HI；元素的非金属性逐渐减弱：F>Cl>Br>I。②卤素单质间的置换反应实验探究：对比卤素单质（Cl2、Br2、I2）的氧化性强弱实验内容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。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。现象静置后，液体均分为两层。上层液体均呈无色，下层液体分别呈橙色、紫色。静置后，液体分为两层。上层液体呈无色，下层液体呈紫色。方程式①2NaBr+Cl2==2NaCl+Br2②2KI+Cl2==2KCl+I2③2KI+Br2==2KBr+I2结论随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性逐渐减弱：Cl2>Br2>I2（4）卤素的特殊性①氟无正价，无含氧酸；氟的化学性质特别活泼，遇水生成HF和O2，能与稀有气体反应，氢氟酸能腐蚀玻璃，氟化银易溶于水，无感光性。②氯气易液化，次氯酸具有漂白作用，且能杀菌消毒。③溴是常温下唯一液态非金属单质，溴易挥发，少量溴保存要加水液封，溴对橡胶有较强腐蚀作用。④碘为紫黑色固体，易升华，碘单质遇淀粉变蓝。【例1】下列对碱金属性质的叙述中，正确的是（）A.单质都是银白色的柔软金属，密度都比较小B.单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物C.碱金属单质与水反应生成碱和氢气D.单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高【总结升华】根据碱金属物理性质、化学性质的相似性和递变性分析，同时注意其中的特殊性。【例2】按氟、氯、溴、碘四种元素的顺序，下列性质的递变规律不正确的是（）A．单质的密度依次增大B．单质的熔、沸点依次升高C．Cl2可从KBr溶液中还原出Br2D．单质都能与H2化合，且逐渐变难【总结升华】掌握同一主族元素原子及单质从上到下的性质递变性，并善于与碱金属元素对比，是学习知识和培养各种能力的关键。1、下列叙述中错误的是（）A．随着电子层数增多，碱金属的原子半径逐渐增大B．碱金属单质都具有强还原性，它们的离子都具有强氧化性C．碱金属单质的熔沸点随着核电荷数的增大而降低D．碱金属元素在自然界里都是以化合态存在的2、下列关于碱金属某些性质的排列中，正确的是（）A.原子半径：Li<Na<K<Rb<Cs B.密度：Li<Na<K<Rb<CsC.熔点、沸点：Li<Na<K<Rb<Cs D.还原性：Li>Na>K>Rb>Cs3、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．卤化氢的稳定性为：HF＞HCl＞HBr＞HID．卤素单质与氢气越难反应，生成物越不稳定4、下列物质中，酸性最强的是（）A.H4SiO4B.H3PO4C.H2SO4D.HClO45、随着卤素原子半径的增大，下列递变规律正确的是（）A.单质的熔沸点逐渐降低 B.卤素离子的还原性逐渐增强C.气态氢化物稳定性逐渐增强 D.单质的氧化性逐渐增强要点四、核素、同位素1．质量数：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，所得的数值叫做质量数。质量数(A)≈质子数(Z)+中子数(N)要点诠释：（1）1个电子的质量约为1个质子质量的1/1836，所以原子的质量主要集中在原子核上。（2）1个质子的相对质量为1.007，1个中子的相对质量为1.008，其近似整数值均为1。（3）质量数的表达式：质量数（A）＝质子数（Z）+中子数（N）（4）元素是具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。（5）精确的测定结果证明，同种元素的原子的原子核内，质子数相同，中子数不一定相同。（6）是原子符号，其意义为：表示一个质量数为A、质子数为Z的X原子。2．核素：把具有一定数目质子和一定数目中子的一类原子叫做核素。要点诠释：（1）核素概念的外延为原子，这里的原子泛指导电呈电中性的原子和带有电荷的简单阴、阳离子。如与为同一种核素。（2）绝大多数的元素都包含多种核素。（3）有的核素在自然界中稳定存在，而有的核素具有放射性而不能在自然界中稳定存在。3．同位素：质子数相同而中子数不相同的同一元素的不同原子互称为同位素。要点诠释：（1）同一元素的不同核素互称为同位素。如、、都是氢的同位素，见下表：氢元素的原子核质量数（A）原子名称原子符号应用质子数（Z）中子数（N）101氕——112氘或D用于制造氢弹123氚或T（2）“同位”即指核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。（3）许多元素都有同位素，如、、是氧的同位素。（4）同位素中，有些具有放射性，称为放射性同位素。如就是碳的放射性同位素。（5）同位素中，有的是天然的，有的是人造的。如元素周期表中原子序数为112号的元素的各同位素都是人造的。（6）天然稳定存在的同位素，相互间保持一定的比率。（7）同位素的化学性质几乎相同，其原因是同位素的质子数相同，原子核外电子排布相同。（8）元素的相对原子质量，就是按照该元素各核素原子所占的一定百分比算出的平均值。（9）同位素的应用：在日常生活中，工农业生产和科学研究中有着重要的用途。如考古时利用测定一些文物的年代，和用于制造氢弹，利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤等。元素、核素、同位素之间的关系【例1】16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏伽德罗常数，下列说法正确的是

（）A.16O2和18O2互为同位素B.

16O和18O核外电子排布方式不同

C.通过化学变化可以实现16O和18O间的相互转化

D.标准状况下，1.12L16O2和1.12L18O2均含有0.1NA个氧原子

【总结升华】注意区分同位素、核素概念。1、据报道，上海某医院正在研究用放射性的治疗肿瘤。该原子的原子核内中子数与核外电子数之差为（）A．72B．19C．53D．1252、下列关于原子的几种描述中，不正确的是（）A．18O与19F具有相同的中子数B．16O与17O具有相同的电子数C．12C与13C具有相同的质量数D．14N与15N具有相同的质子数3、下列关于12C和13C说法正确的是（）A．两者互为同位素B．两者互为同素异形体C．两者属于同一种核素D．两者属于不同的元素1．下列关于元素周期表的说法中，正确的是（）A.元素周期表是按照元素的相对原子质量大小排布而成的B.元素周期表共有7个周期16个族C.过渡元素都是金属元素，第ⅠA族都是金属元素D.最外层电子数相同的元素都在同一族2．卤族元素的原子序数之差不可能是（）A．16B．26C．36D．443．X、Y是元素周期表同一主族中的两种元素。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4．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和性质，下列说法正确的是（）A.同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数C.短周期元素原子形成离子后，最外层都达到8电子稳定结构D.同一主族元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同5．34Se是人体必需微量元素，克山病就是由于人体内硒缺乏引起的。下列关于78Se和80Se的说法正确的是（）A.78Se和80Se互为同素异形体B.78Se和80Se互为同位素C.78Se和80Se分别含有44和46个质子D.78Se和80Se都含有34个中子【课后作业】一、选择题（每题只有一个选项符合题意）1.碱金属元素都是典型的活泼金属，其原因是（）A.密度小，熔、沸点低B.在自然界中无游离态存在C.常温下易液化D.最外层只有一个电子，容易失去2.我国西部地区蕴藏着丰富的锂资源。关于锂的叙述不正确的是（）A.锂是一种最轻的金属B.氢氧化锂的碱性比氢氧化钠弱C.锂的化学性质比钠活泼D.锂在同周期中最易失电子3.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错误的是（）A.砹为有色固体B.HAt很稳定C.AgAt不溶于水 D.砹单质熔沸点比碘单质熔沸点高4．如图所示在盛有溴水的三支试管中分别加入苯、四氯化碳和酒精，振荡后静置，出现下列现象，正确的结论是（）A．①加入的是CCl4，②加入苯，③加入酒精B．①加入的是酒精，②加入CCl4，③加入苯C．①加入的是苯，②加入CCl4，③加入酒精D．①加入的是苯，②加入酒精，③加入CCl45．碱金属钫（Fr）具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，下列对其性质的预测中，错误的是（）A．在碱金属元素中它具有最大的原子半径B．它的氢氧化物化学式为FrOH，是一种极强的碱C．钫在空气中燃烧时，只生成化学式为Fr2O的氧化物D．它能跟水反应生成相应的碱和氢气，由于反应剧烈而发生爆炸6．下列关于碱金属的原子结构和性质的叙述中不正确的是（）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去B．碱金属单质都是强还原剂C．碱金属单质都能在O2中燃烧生成过氧化物D．碱金属单质都能与水反应生成碱和H27．①钾比水轻；②钾的熔点低；③钾与水反应时要放出热量；④钾与水反应后溶液是呈碱性。某学生将一小块金属钾投入滴有酚酞试液的水中，以上实验能证明上述四点性质中的（）A．①④B．①②④C．①③④D．①②③④8．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原子数之差是（）A．136B．50C．86D．2