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

原子结构与元素周期表 第一课时 原子结构 原子结构探究史 现代电子云模型 道尔顿 实心球模型 汤姆孙 “枣糕”模型 卢瑟福 行星模型 玻尔 量子轨道模型 原子结构 原子 原子核 核外电子 质子 中子 质量大，体积小 质量近似相等 质量可以忽略 电子 中子 质子 质量数 相对原子质量≈质子数+中子数 思考：原子都具有中子和质子吗？ 1H原子中没有中子 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 1 原子的表示方法 X A Z — 元素符号 质量数 — 质子数 — 粒子符号 质子数(Z ) 质量数(A ) 中子数(N ） 电荷数 核外电子数 结论 ①阳离子： ②阴离子： Na+ 11 23 Cl- 17 37 核外电子数＝质子数-电荷数 核外电子数＝质子数+电荷数 Na 11 23 Cl 17 37 11 23 12 0 11 17 37 20 0 17 11 23 12 1 10 17 37 20 1 18 X2- 32 16 【例题】判断正误 (1)原子呈电中性是因为中子不带电(　　) (2)质子数和中子数决定原子的质量(　　) (3)原子的质量数就是原子的相对原子质量(　　) (4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等(　　) (5)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17(　　) × √ × × √ 核外电子排布 电子层数 1 2 3 4 5 6 7 字母代号 K L M N O P Q 由内到外，能量逐渐升高 ① 分层排布 ② 离核近能量低，离核远能量高 ③电子由内向外排列，尽可能先排布在能量最低的电子层上 在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，人们把不同区域简化为不连续的壳层，称之为电子层。 电子层模型示意图 K L N M 核外电子排布规律 ①K层为最外层时不超过_____个， 其余最外层电子数不超过____个 ②次外层电子数不超过____个 （当K层为次外层时不超过___个） ③各电子层最多容纳______个电子 ④ 倒数第三层电子数不超过____个 核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数 K L M N O P 2 氦 He 2 10 氖 Ne 2 8 18 氩 Ar 2 8 8 36 氪 Kr 2 8 18 8 54 氙 Xe 2 8 18 18 8 86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8 2 8 18 2 2n2 32 1.能量最低原理 2.数量规律 核外电子排布规律 理解核外电子排布规律应注意的问题： 1.核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可以排 18个电子，而当它是最外层时，最多可以排8个电子。 2.电子不是排满M层再排N层，如K和Ca。 原子结构示意图 Mg 元素符号 原子核 核电荷数或质子数 K L M 电子层 M层电子数 失去2e- 得到e- 【例题】画出下列原子或离子的结构示意图 ①S： ，S2－： ； ②Ca： ，Ca2＋： 。 阴离子：质子数<电子数 阳离子：质子数>电子数 与Ne电子层结构相同的阳离子有：______________________ 阴离子有：______________________ Na＋、Mg2＋、Al3＋ F－、O2－、N3－ (1)最外层电子数为1的原子有______________；最外层电子数为2的原子有________________。 (2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有___________。 (3)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有_____，3倍的原子有_____。 H、Li、Na He、Be、Mg Be、Ar C O (4)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有 。 (5)电子层数与最外层电子数相等的原子有 。 (6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有 。 Li、Si H、Be、Al He、C、S 课堂小结 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 核外电子分层排布规律 能量最低原理 核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上 由内向外依次排布在能量较高的电子层上 数量规律 每层最多容纳2n2个电子 最外层不能超过8个电子(第一层为最外层时不超过2个) 次外层不能超过18个电子 原子 原子核 核外电子 质子 中子 质量大，体积小 1.下列关于电子排布的说法正确的是（ ） A．氧离子(O2-)的核电荷数与最外层电子数相等 B．在多电子的原子中，能量高的电子通常在离核近的区域内运动 C．核外电子总是先排在能量高的电子层上 D．某原子M层电子数为L层电子数的4倍 A 2.主族元素X、Y，已知X的质子数为a，X2＋比Y2－核外少8个电子，若Y原子的质量数为b，则Y原子核内中子数为( ) A．b－a－4 B．b－a－8 C．b＋a＋8 D．b－a－12 A 3.已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A<B<C，且都小于18，A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断： (1)三种元素的元素符号： A________；B________；C________。 (2)画出三种元素的原子结构示意图： A________； B________； C_________。 C Si Cl 原子结构与元素周期表 第二课时 元素周期表 核素 元素周期表 元素周期表的发展历程 诞生 依据 意义 1869年，俄国化学家 门捷列夫 编制出第一张元素周期表 揭示了元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一 发展 元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满 现行 编排依据：相对原子质量 → 核电荷数，形成现行的元素周期表 按相对原子质量由小到大排列，将化学性质相似的元素放在同一纵列 元素周期表的编排原则 横行原则： 把 电子层数目 相同的元素，按 原子序数递增 的顺序从左到右排列。 纵行原则： 把不同横行中 最外层电子数 相同的元素，按 电子层数递增 的顺序由上而下排列。 原子序数、电子层数、最外层电子数 元素周期表的结构 元素周 期 表的结构 7个周期 7个主族：由短周期和长周期元素共同构成的族（IA～VIIA） 7个副族：仅由长周期构成的族（ⅠB～ⅦB） VIII族（3个纵行）：包括Fe、Co、Ni等元素 7个横行 18个纵行 0族：稀有气体元素 一 二 三 四 五 六 七 2种元素 8种元素 8种元素 18种元素 18种元素 32种元素 32种元素 短周期 长周期 16个族 元素周期表-周期 短周期 长周期 周期序数=原子核外电子层数 元素周期表-族 1. 7个主族： 由短周期元素和长周期元素共同构成的族。 表示方法：在族序数后面标“A”，ⅠA~ⅦA 2. 7个 副族：完全由长周期元素构成的族 表示方法：在族序数后标“B”，ⅠB~ⅦB 3. 第VⅢ族：8、9、10三个纵行 4. 0族：稀有气体元素 七主七副三八一零 18列纵行16个族 元素周期表-族 主族 副族 第VⅢ族 0族 主族序数=最外层电子数 碱金属元素 卤族元素 过渡金属元素 稀有气体元素 副族最外层电子数一般不等于族序数，ⅠB、ⅡB除外 元素周期表中原子序数的特点 第二、三周期元素， 原子序数差为1 第四、五周期元素， 原子序数差为11 第六、七周期元素， 原子序数差为25 1.同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差 元素周期表中原子序数的特点 2.同主族相邻两元素原子序数差 2 8 8 18 18 32 8 8 18 32 18 32 对于ⅠA、ⅡA， 相差上一周期元素种数 元素种数 2种 8种 8种 18种 18种 32种 32种 对于ⅢA~ⅦA和零族， 相差下一周期元素种数 根据元素周期表确定原子位置 1.元素的位置与原子结构的互相推断 则该元素原子有___个电子层，最外层电子数是___，即___元素。 ② Y元素的原子序数是16，则该元素的原子结构示意图是 其在周期表中的位置是_____________________。 ① X元素是第三周期第ⅠA族元素 3 1 钠 第三周期第ⅥA族 根据元素周期表确定原子位置 2.零族定位法 ① 第 17 号元素位于第____周期第______族。 ② 第 56 号元素位于第____周期第______族。 0族元素 周期序数 原子序数 He 一 2 Ne 二 10 Ar 三 18 Kr 四 36 Xe 五 54 Rn 六 86 Og 七 118 根据0族元素原子序数判断周期数 根据差值确定族序数 三 VIIA 六 IIA 根据元素周期表确定原子位置 3.十字定位法 X Y Z X、Y、Z 均为短周期元素，它们在周期表中的相对位置如图所示。已知X、Y、Z 三种元素的质子数之和为40，则X、Y、Z分别是（ ） A．N、S、Cl B．B、Si、P C．C、P、S D．Be、Al、Si A 元素、核素、同位素、同素异形体 （1）元素：具有相同核电荷数（即核内质子数）的同一类原子的总称。 （2）核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫核素。 氢元素的原子核 原子名称 原子符号( ) 质子数(Z) 中子数(N) 1 0 氕（piē） 1 1 氘（dāo） 或D 1 2 氚（chuān） 或T 1. 概念 元素、核素、同位素、同素异形体 （3）同位素：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，如： 互为同位素。 （4）同素异形体：由同种元素形成的不同单质，互称为同素异形体。 如：氧气和臭氧、石墨和金刚石、红磷和白磷。 1 H 氢 1.008 1 2 3 质量数 ① 在周期表里占据同一位置，质子数相同，属于同种元素。 ② 化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异。 ③ 天然存在的同位素，相互之间保持固定的比率。 元素、核素、同位素、同素异形体总结 元素 核素 同位素 同素异形体 本质 质子数相同的 一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质 范畴 同类原子 原子 原子 单质 特性 只有种类，没有个数 化学反应中的 最小微粒 化学性质几乎 完全相同 元素相同 性质不同 决定因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构 举例 H、C、O 三种元素 1H 1 1H 2 1H 3 三种核素 1H 1 1H 2 1H 3 互称同位素 O2、O3互为同素异形体 几种重要的同位素及应用 1H 1 6C 12 1H 2 1H 3 92U 234 1.氢有三种同位素： 氘和氚是制造氢弹的材料 2.铀有三种同位素： 92U 235 92U 238 铀235 是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料 3.碳有三种同位素： 6C 13 6C 14 碳12 作为原子量及阿伏加德罗常数的标准 碳14 在考古学中测定生物死亡年代、医学上检测幽门螺旋杆菌 几种重要的同位素及应用 示踪原子 18O 5.利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、治疗癌症和肿瘤等 4.同位素示踪法 1. 2019年1月3日上午10时26分，嫦娥四号探测器实现人类探测器首次月背软着陆。月背探测器用的是同位素温差发动机，使用的放射性同位素有Sr(锶)、Pu(钚)、Po(钋)。通过衰变产生能量发电。下列有关同位素的说法中正确的是( ) A．位于周期表中同一周期同一族的不同的核素，一定互为同位素 B．氧有三种核素16O、17O、18O，所以自然界中的氧气分子共有6种 C．同位素是指质子数相同中子数不同的微粒间的互称 D．温差发动机使用时没有发生化学变化 D 2.在元素周期表中前四周期的五种元素的位置关系如图所示。若B元素的核电荷数为Z，则五种元素的原子序数之和为(　　) A.5Z B.5Z＋18 C.5Z＋10 D.5Z＋8 3.原子序数为31的元素R，在周期表中的位置为( ) A.第三周期ⅤA族 B.第四周期ⅢA族 C.第五周期ⅢA族 D.第四周期ⅤA族 B C 4. X、Y、Z是周期表中相邻的三种短周期元素，X和Y同周期，Y和Z同主族，三种元素原子的最外层电子数之和为17，原子序数之和为31，则X、Y、Z是 ( ) A. Mg、Al、Si B. Li、Be、Mg C. N、O、S D. P、S、O C 原子结构与元素周期表 第三课时 原子结构与元素的性质 （碱金属元素 卤族元素） 碱金属元素的结构 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 Li     1      2 0.152 钠 Na 3 0.186 钾 K 4 0.227 铷 Rb 37 5 0.248 铯 Cs 55 6 0.265 3 11 19 从Li到Cs，核电荷数增加，电子层数增大，原子半径增大，最外层电子数均为1 碱金属元素的物理性质 元素名称 核电荷数 颜色和状态 密度g/cm3 熔点℃ 沸点℃ 锂 3 银白色 0.534 180.5 1347 钠 11 银白色 0.97 97.81 882.9 钾 19 银白色 0.86 63.65 774 铷 37 银白色 1.532 38.89 688 铯 55 略带金色 1.879 28.40 678.4 从Li到Cs，密度增大（Na、K反常，Rb、Cs大于水），熔沸点降低 碱金属元素的化学性质比较 回忆第二章学过的知识，钠有哪些化学性质？ 1.与氧气反应： 2.与水反应： 4Na + O2 = 2Na2O 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ 2Na + O2 Na2O2 Δ 请你预测锂、钠、钾、铷、铯的化学性质 碱金属元素的化学性质比较 单质 与氧气反应 与水反应 反应程度 氢氧化物碱性 结论 Li Na K Rb Cs 反应越来越剧烈 产物越来越复杂 遇水燃烧，甚至爆炸 4Li+O2 === 2Li2O 2Na+2H2O === 2NaOH+H2↑ 2K+2H2O ===2KOH+H2↑ 2Li+2H2O === 2LiOH+H2↑ 反应剧烈程度依次增强 2Na+O2 === Na2O2 K+O2 === KO2 氢氧化物的碱性依次增强 单质的还原性依次增强 碱金属元素的化学性质与原子结构之间的关系 元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm Li 0.152 Na 0.186 K 0.227 Rb 0.248 Cs 0.265 碱金属元素原子 最外层只有一个电子 原子结构的相似性 元素性质的相似性 决定 在化合物中化合价+1 易失电子，表现金属性（还原性） 随着核电荷数增加 电子层数逐渐增大 原子结构的递变性 元素性质的递变性 决定 原子半径逐渐增大 金属性（还原性）逐渐增强 原子失电子能力逐渐增强 元素金属性强弱的判断依据 金属性 金属活动顺序表 ② 单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度（易—强） 金属单质间的置换反应（以强制弱） ④ 阳离子氧化性越强，元素的还原性越弱 ⑤根据元素在周期表中的位置，同主族从上到下，金属性逐渐增强 ⑥ 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱（强—强） 金属性：元素原子失去电子的性质 碱金属元素的用途 钠钾合金可作为核反应堆的传热介质。 铷铯主要用于制备光电管、真空管。铯原子钟是目前最准确的计时仪器。 锂电池是一种高能电池；锂是有机化学中重要的催化剂；锂是制造氢弹不可缺少的材料；锂是优质的高能燃料（已经用于宇宙飞船、人造卫星和超声速飞机）。 以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是（ ） ①氢氧化物中碱性最强的是CsOH；②单质熔点最高的是铯；③单质都是热的良导体；④单质的密度依次增大，且都比水小；⑤单质的还原性依次增强；⑥对应阳离子的氧化性依次增强。 A. ①③ B. ②⑤ C. ②④⑥ D. ①③⑤ C 卤族元素的结构 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 氟 F 9     7     2 0.071 氯 Cl 17 3 0.099 溴 Br 35 4 1.12 碘 I 53 5 1.32 从F到I，核电荷数增加，电子层数增大，原子半径增大，最外层电子数均为7 卤族元素的物理性质 元素 符号 核电荷数 单质 颜色和状态（常态） 密度 熔点℃ 沸点℃ F 9 F2 淡黄绿色气体 1.69g/L -219.6 -188.1 Cl 17 Cl2 黄绿色气体 3.124g/L -101 -34.6 Br 35 Br2 深红棕色液体 3.119g/cm3 -7.2 58.78 I 53 I2 紫黑色固体 4.93g/cm3 113.5 184.4 从F2到I2，颜色加深，状态由气态→液态→固态，密度增大，熔沸点升高 卤族元素的物理性质 ①卤素单质都有毒，可溶于水，易溶于苯、CCl4、汽油等有机溶剂 ②溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。 ③液溴易挥发，保存时要加水液封；碘可升华，淀粉溶液遇碘变蓝。 ④氟是最活泼的非金属，没有正化合价，化合态只有负一价。 相似性 特性 思考：回忆第二章学过的知识，思考氯气具有哪些化学性质？ 与金属，非金属单质(如H2)化合，与水、碱液、还原性物质反应等 卤族元素的化学性质-与氢气反应 卤素 条件及现象 方程式 反应难易 程度 氢化物 稳定性 结论 F2 冷暗处爆炸 H2+F2=2HF Cl2 光照或点燃 H2+Cl2=2HCl Br2 高温 500℃ H2+Br2=2HBr I2 高温、持续加热缓慢进行 H2+I2 ⇌ 2HI 反应条件逐渐苛刻 氢化物稳定性逐渐减弱 单质的氧化性逐渐减弱 https://b23.tv/pDnPseL 卤族元素的化学性质-置换反应 实验 现象 离子方程式 结论 ①4mlKBr+1ml氯水振荡 ②4mlKI+1ml氯水振荡 ③4mlKI+1ml溴水振荡 无色变为橙黄色 无色变为棕黄色 无色变为棕黄色 2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2 2I－＋Cl2 = 2Cl－＋I2 2I－＋Br2 = 2Br－＋I2 Cl2 Br2 I2 氧化性减弱 Cl- Br- I- 还原性增强 思考 1.F2通入水中会剧烈反应，且有另一种单质气体生成，请根据氧化还原反应理论书写化学方程式：________________________。 2.氟气的氧化性大于氯气，将氟气通入氯化钠溶液中可以置换出氯气吗？ 3.已知：2Fe3++2I-=2Fe2++I2,Cl2和Br2与铁反应均可以得到三价铁的化合物，那I2呢？ 2F2＋2H2O == 4HF＋O2 不可以，直接与水反应 只能生成FeI2 卤族元素的化学性质 2F2 ＋ 2H2O === 4HF ＋ O2 （反应剧烈） X2 ＋ H2O HX＋ HXO（F除外） X2+ 2NaOH === NaX+ NaXO+H2O （F除外） 3X2+ 6NaOH === 5NaX+ NaXO3+3H2O （F除外） 卤素与水的反应 卤素与碱的反应 3X2 + 2Fe === 2FeX3 （X=F、Cl、Br 但I 除外） I2 + Fe === FeI2 卤素与金属单质反应 氯水为浅黄绿色，溴水一般为橙黄色或黄色，碘水一般为棕黄或棕褐色 卤素相关颜色 单质 溶于水 CCl4 汽油(苯) 离子与AgNO3 反应生成沉淀 F2 （气）淡黄绿色 —— —— —— —— Cl2 （气）黄绿色 黄绿色 黄绿色 黄绿色 AgCl 白色 Br2 （液）深红棕色 橙红色 橙红色 橙红色 AgBr 淡黄色 I2 （固）紫黑色 棕黄色 紫红色 紫红色 AgI 黄色 知识拓展 卤族元素的化学性质与原子结构之间的关系 元素符号 原子结构示意图 原子半径/nm F 0.071 Cl 0.099 Br 1.12 I 1.32 卤族元素原子 最外层有七个电子 原子结构的相似性 元素性质的相似性 决定 在化合物中化合价-1 易失电子，表现非金属性（氧化性） 随着核电荷数增加 电子层数逐渐增大 原子结构的递变性 元素性质的递变性 决定 原子半径逐渐增大 非金属性（氧化性）逐渐减弱 原子得电子能力逐渐减弱 元素非金属性强弱的判断依据 非金属性：元素原子得到电子的性质 非金属性 与氢气化合的难易程度（易-强） ② 气态氢化物的稳定性（稳定-强） 最高价氧化物的水化物—最高价含氧酸的酸性强弱（强-强） ④ 非金属单质间的置换（以强制弱） 非金属阴离子的还原性 ⑦ 根据元素在周期表中的位置，同主族从上到下，非金属性逐渐减弱 课程小结 金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 同一主族，从上到下： 电子层数逐渐 ， 原子半径逐渐 ， 失电子能力逐渐 ，得电子能力逐渐 ，金属性逐渐 ， 非金属性逐渐 ； 增大 增强 减弱 增强 减弱 增多 下列事实不能作为实验判断依据的是(　　) A．钠和镁分别与冷水反应，判断金属活动性强弱 B．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，判断钠与铁的金属活动性强弱 C．酸性H2CO3>H2SiO3，判断碳与硅的非金属活动性强弱 D．Br2与I2分别与足量的H2反应的难易，判断溴与碘的非金属活动性强弱 B Lavf56.40.101 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.77(fixed_gap:False) Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.7 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $$