4.1原子结构与元素周期表 课件 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第一节原子结构与元素周期表 第一课时 原子结构 高中化学必修一第四章 一、原子结构 阅读课本P94科学史话 原子结构模型的演变 原子 原子核 核外电子 中子 （正电） 不显 电性 （不带电） 每个质子带1个单位正电荷 每个电子带1个单位负电荷 质子 原子：核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数 一、原子结构 构成原子的粒子的质量和相对质量（课本P92注标①） 粒子种类 质 量 相对质量 质子 1.6726×10-27 kg　　 1.007 中子 1.6749×10-27 kg 1.008　 电子 质子质量的1/1836 1/1836 原子的质量主要集中在原子核上 质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) 阅读课本P92第二自然段理解质量数的概念 一、原子结构 ① 分层排布 ② 离核近能量低，离核远能量高 n=1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 由内到外，能量逐渐升高 由于原子中的电子是处在原子核的引力场中(类似于地球上的万物处于地心引力场中)，电子一般总是先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。 注意：电子层符号 阅读课本P92最后两自然段理解电子的分层排布的原因 二、原子核外电子排布规律 （1）当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？ （2）次外层最多能容纳的电子数是多少？ 通过分析和讨论可以看出，原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n2 ，而且，无论原子有几个电子层，其最外层中的电子数最多只有8个（K层只有2个）。原子最外电子层有8个电子（最外层为K层时，最多只有2个电子）的结构是相对稳定的结构。 即按K→L→M→N……顺序排列。 在多电子原子中，电子的能量是不相同的。在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中（类似于地球上的万物处于地心引力场中），电子一般总是先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。 能量最低原理 请你根据所归纳的规律，用原子结构示意图表示核电荷数为120号元素原子的核外电子排布。 下列关于Na、Na+二种粒子的判断中，正确的是（ ） ①核电荷数相同②核外电子数相等⑧电子层结构完全相同④质量几 乎相等⑤质子数等⑥Na+比Na稳定 A．①④⑤ B．①③⑤⑥ C．①④⑤⑥ D．②⑧④ C 1．元素周期表的发展历程 三、元素周期表 门捷列夫 核电荷数 （1）按_____________ _递增的顺序从左到右排列 （2）将_____________的元素排成一个横行 （3）把__________________的元素排成一个纵列 原子的核电荷数 电子层数相同 最外层电子数相同 2．元素周期表的片编排原则 三、元素周期表 7个 周期 短周期 长周期 第4.5.6.7周期，每周期所含元素的的种类分别是18.18.32.32 一 二 三 四 五 六 七 短周期 长周期 第1.2.3周期，每周期所含元素的的种类分别是2.8.8 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 电子层数相同 ⅠA 第Ⅷ族 ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅠB ⅡB ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 0族 碱金属元素 第ⅠA族，除氢外。 卤族元素 第ⅦA族 稀有气体元素 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，如 、 和就各为一种核素。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（即同一元素的不同核素互称为同位素），如 、 和互为同位素。 例如，氧元素有、 和三种核素；碳元素有、 和等核素；铀元素有、 、 等核素；等等。此外，科学家还利用核反应人工制造出很多种同位素。同位素中，有些具有放射性，称为放射性同位素。同位素在生活、生产和科学研究中有着重要的用途。例如，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、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。 下列关于具有放射性的 的说法正确的是（ ） A．是一种新元素 B．中子数是125 C．其化学性质与 有很大区别 D．质子数是53 D 利用宇宙射线产生的放射性同位素碳-14来测定含碳物质的年龄，叫碳-14测年。下列关于 的叙述不正确的是（ ） A． 原子核外电子数为6 B． 原子核外中子数为14 C． 具有放射性 D． 与 化学性质基本相同 B X A Z ——元素符号 质量数 —— 核电荷数 —— （核内质子数） 表示原子组成的一种方法 a——代表质量数；b——代表质子数既核电荷数； c——代表离子的所带电荷数；d——代表化合价 e——代表原子个数 a b c d e各代表什么？ a b + d X c+ e 1.质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N） 2.原子 ：核电荷数＝质子数＝核外电子数 3. 阳离子 ：核电荷数＝质子数>核外电子数，核外电子数＝a－m 4. 阴离子 ：核电荷数＝质子数<核外电子数，核外电子数＝b＋n OH- NH4+ 原子结构与元素的性质 金属元素的原子最外层电子一般少于4个，在化学反应中容易失去电子，具有金属性；非金属元素的原子最外层电子一般多于4个，在化学反应中容易得到电子，具有非金属性。所以人们常说，原子结构决定元素的性质。经常把元素周期表中的同族元素放在一起研究，是因为它们之间存在着某种内在的联系。 碱金属元素 碱金属是一类化学性质非常活泼的金属，在自然界中都以化合态存在。 （1）在周期表中，从上到下碱金属元素原子的核电荷数、原子半径的变化有什么 特点？ （2）观察碱金属元素的原子结构示意图，它们的原子核外电子排布有什么特点？ 从哪一点能够推断出碱金属元素的化学性质具有相似性？   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 碱金属元素 锂( ) 0.152 钠( ) 0.186 钾( ) 0.227 铷( ) 0.248 铯( ) 0.265 Li 3 1 2 1 3 Na 11 1 4 1 5 1 6 K 19 Rb 37 Cs 55 ①最外层电子数相等；②从上到下，电子层数依次增加；原子半径依次增大。原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失去最外层电子的能力逐渐增强。 碱金属元素的化学性质相似。碱金属元素的原子最外层电子数相同，都是1 个电子，它们的化学性质相似，都能与氧气 ① 等非金属单质以及水反应。 钾与氧气反应生成多种氧化物，在中学阶段不作介绍。 碱金属元素的化合价都是+1价。 单质 与氧气反应 反应程度 Li Na K Rb Cs 越来越剧烈 更为复杂 K2O、K2O2、KO2 Li2O 更为复杂 Na2O、Na2O2 碱金属单质与氧气或水反应时，钠的反应比锂剧烈；钾的反应比钠剧烈；铷和铯的反应更加剧烈，它们遇到空气或水都会立即燃烧，遇水甚至会爆炸。也可以说，碱金属元素的化学性质具有差异性。 碱金属单质在物理性质上也表现出一些相似性和规律性。例如，它们都比较柔软，有延展性；密度都比较小，熔点也都比较低，导热性和导电性也都很好，如钠钾合金（室温下呈液态）可用作核反应堆的传热介质。 ρ煤油=0.8g/ml,Li不能保存在煤油中，Na，K可以保存在煤油中 第 ‹#› 页 下列叙述正确的是（ ） A．Na在空气中燃烧会生成Na2O2，故Li在空气中燃烧也会生成Li2O2 B．碱金属元素是指ⅠA族的所有元素 C．在熔融状态下，钠可以从MgCl2中置换出镁 D．Li、Na、K都可以保存在煤油中 C A．Li在空气中燃烧只生成Li2O，故A错误；B．碱金属元素是指ⅠA族除氢外的金属元素，故B错误；C．钠比镁金属性强，能在熔融状态下置换出氯化镁中的镁单质，故C正确；D．Li的密度比煤油小，不能保存在煤油中，故D错误 一般情况下，元素的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判断。 金属性强弱的判断依据： 金属单质与水反应快慢 金属单质与酸反应快慢 最高价氧化物的水化物的碱性强弱 金属单质间的置换反应 下列叙述中，可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是 A．在氧化还原反应中，1个甲原子失去的电子比1个乙原子失去的电子多 B．甲的阳离子比乙的阳离子氧化性强 C．甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能 D．甲的阳离子的化合价高于乙的阳离子的化合价 第 ‹#› 页 同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，核对最外层电子吸引力逐渐减弱，失电子的 能力逐渐增强,金属性依次增强 第 ‹#› 页 碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，下列预言错误的是( ) A.在碱金属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. C 氧化物种类增多 第 ‹#› 页 卤族元素 卤族元素（简称卤素）是典型的非金属元素，它们在自然界中都以化合态存在。 F2 Br2 I2 第 ‹#› 页 减弱 减弱 易→难 第 ‹#› 页 卤素单质间的置换反应 类似于金属与盐溶液的置换反应，卤素单质间也可发生置换反应。例如： 通过卤素单质间的置换反应，可以比较卤素单质的氧化性强弱。 如何从原子结构上解释这一现象？ 2KBr＋Cl2 = Br2＋2KCl 2KI＋Cl2 = I2＋2KCl 2KI＋Br2 = I2＋2KBr 写出方程式 第 ‹#› 页 非金属性强弱判断依据： 一般情况下，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，或与氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性来判断。 非金属 单质与氢气反应的难易 气态氢化物的稳定性强弱 最高价氧化物的水化物的酸性强弱 非金属单质间的置换反应 下列各组物质性质比较的表示中，正确的是( ) A.还原性：HF>HCl>HBr>HI B.稳定性：HF<HCl<HBr<HI C.与水反应由易到难：Cl2>Br2>I2>F2 D.密度：F2<Cl2<Br2<I2 E.酸性： HF>HCl>HBr>HI F.酸性： HClO4>HBrO4>HIO4 DF 第 ‹#› 页 依据下列说法来判断相应元素的金属性、非金属性强弱，不合理的是:(　　) A．卤素单质Cl2、Br2、I2的氧化性强弱 B．气态氢化物 NH3、H2O、HF的稳定性 C．碱金属单质 Li、Na、K与水反应的剧烈程度 D．1 mol Na、Mg、Al分别与足量盐酸反应时失去电子数的多少 D 在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，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。 (1)F无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。 (2)X2＋H2O===HX＋HXO 而2F2＋2H2O = 4HF＋O2。 (3)Br2在常温下是唯一的一种液态非金属单质。 (4)I2为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。 (5)HF为弱酸，而HCl、HBr、HI为强酸。 (6)除AgF外，其余卤化银均为沉淀。AgCl为白色，AgBr为淡黄色，AgI为黄色。 拓展：卤素的特性 以下进行元素性质比较的方案中可行的是 A．铁投入CuSO4溶液中能置换出铜，钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜，可以得出Fe比Na的金属性强 B．H2SO3的酸性比H2CO3强，可以比较S与C的非金属性强弱 C．Cl2和S分别与铁反应，可以比较Cl与S的非金属性强弱 D.大理石与稀盐酸能产生CO2气体，说明Cl的非金属性强于C 最高价氧化物对应的水化物 金属：相应的碱（NaOH、Mg(OH)2） 非金属：最高价含氧酸（H2SO4、HClO4） 第 ‹#› 页 硒是人体肝脏和肾脏的组成元素之一，现在含有元素硒(Se) 的保健品已经进入市场, 已知它与氧元素同族, 与K同周期, 关于硒的说法中不正确的是（ ） A.原子序数为34                 B.最高价氧化物的水化物的分子式为H2SeO4 C.Se的非金属性比Br弱         D.气态氢化物的稳定性比硫化氢气体强 D 第 ‹#› 页 Lavf57.83.100 $$