4.1 原子结构与元素周期表 课件-2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

第四章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构与元素周期律 课时1 原子结构与核素 原子结构模型的演变（P94） 道尔顿模型（1803年）：原子是构成物质的基本粒子，他们是坚实的、不可再分的实心球。 道尔顿“实心球”模型 汤姆孙“葡萄干面包”模型 汤姆孙原子模型(1904年)：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。 原子结构模型的演变（P94） 4 原子结构模型的演变 提示：α粒子是带正电的高能粒子（He原子核），由两个中子和两个质子构成，质量为氢原子的4倍。 原子结构模型的演变 卢瑟福认为： （1）原子很小，原子内部空间很大 （2）原子中心有个带正电荷的原子核，α粒子途经原子核附近受到斥力改变方向 （3）原子核质量比α粒子大， α粒子碰撞到原子核被弹回来。 原子结构模型的演变 卢瑟福原子模型（1911年）： 在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星围绕太阳运转一样。 卢瑟福核式模型 原子结构模型的演变 1919年，英国物理学家卢瑟福发现质子 1932年，英国物理学家查德威克发现中子 玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。 电子云模型：（1925年-1935年）：现代物质结构学说。电子在原子核外空间做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道 波尔电子分层排布模型 一、原子结构 原子 质子 中子 原子核 核外电子 (带正电) (不带电) (带负电) 核电荷数=质子数=原子序数=核外电子数 原子是由居于原子中心的带正电的原子核 和核外带负电的电子构成的，原子核所带正电荷数 与核外电子所带负电荷数相等，则整个原子不显电性。 二、质量问题 相对原子质量： 以1个12C原子质量的1/12为标准，其它原子的质量与它相比所得到的数值； 衍生1：1个质子的相对质量： 衍生2：1个中子的相对质量： 衍生3：1个电子的质量问题： 1.007(≈1)； 1.006(≈1) ； 约为质子(或中子)质量的1/1836 所以：原子的质量主要集中在原子核上； 二、质量问题 质量数： 质量数(A)＝质子数(Z)+中子数(N) 实质：原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值加起来得到的数值。 12 6 原子的表示方法 C ZX A 质量数 质子数 元素符号 符号 质子数 中子数 质量数 电子数 核电荷数 AZX abRm+ cdMn- 3717Cl 填空 练习1：cg abRm+电子数 ，中子数 . 练习2：等物质的量的16Oa、18Ob中子数之比为6：5， 则a:b为 ； 练习 三、核素、同位素 元素 概 念 特 点 实 例 具有相同核电荷 数的一类原子的 总称 。（广义） 元素的种类由 质子数决定 核素 具有一定数目的 质子和中子的一 种原子 核素的种类由质子数和中子数共同决定 同位素 同种元素的不同 核素之间的互称 同种元素的同位素 的种类由中子数决 定 （1）同位素的特点 2、在天然存在的某种元素里，各种同位素原子所占的原子个数百分比（丰度）一般是不变的。 1、同一元素的同位素的化学性质基本相同。 （2）几种相对质量 一个原子的质量 一个12C原子质量的1/12 核素（原子）相对原子质量= 质量数=质子数+中子数 （精确值） （近似值） 使用范畴： 原子 核素（原子）近似相对原子质量： 元素相对原子质量: 按各种天然同位素原子所占百分比算出的平均值。 例如，Cl 的相对原子质量为34.969，自然丰度为75.77%， Cl 的相对原子质量为36.966，自然丰度为24.23%， 氯元素的相对原子质量=34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453 氯元素近似相对原子质量=35×75.77%+37×24.23%=35.485 （2）几种相对质量 核素（原子）相对原子质量 核素（原子）近似相对原子质量(质量数) 元素相对 原子质量 元素近似相对 原子质量 近似值 使用范畴：原 子 近似值 使用范畴：元 素 丰度 精确值 丰度 近似值 （2）几种相对质量 注意： 1、同种元素，可以有若干种不同的核素。至今已发现了110种元素，但发现了核素远多于110种 2、 17O是一种核素，而不是一种同位素。16O、17O、18O是氧元素的三种核素，互为同位素。 3、天然元素中有的一种元素有多种核素,称为多核素元素, 如:H、O等; 也有的天然元素仅只有一种核素,称为单一核素元素, 如:Na、F等。 三、核素、同位素 注意： 4.同一元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同。 5.天然存在的某种元素，不论是游离态，还是化合态，其各种同位素所占的原子个数百分比一般不变。 三、核素、同位素 练习1： 1H、2H、3H和16O、18O可以形成几种H2O分子？ 几种H2O2分子？ 思考 12种H2O分子，18种H2O2分子 1.大多数同位素具有放射性; 应用：“示踪原子”:可以了解到化学反应过程中,原子的去向;如: 氧气的来源是水还是过氧化钠呢? 可以用18O代替过氧化钠中的氧原子,测定氧气中的氧,就可以知道来源于过氧化钠. 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 核素的应用 核素的应用 2.在能源、农业、医疗、考古等方面都有重要应用 课时2 原子核外电子排布 1－20号元素的原子结构示意图 钾（K） 钙（Ca） ＋19 2 8 8 1 ＋20 2 8 8 2 课时2 原子核外电子排布 1、原子核外电子是分层运动的(分层排布的)。 n＝1、2、 3、 4、5、 6、7…… K、L、 M、 N、O、 P、Q…… 根据电子运动区域离核远近的不同 思考与讨论： 课时2 原子核外电子排布 2.排布规律 a 电子一般优先排在能量低的电子层， 只有内层排满才排较高能量的电子层. b 每层最多容纳的电子数为2n2(n表示电子层数) c 最外层不超8个（最外层为K层不超2个）， 次外层不超18个，倒数第三层不超32个。 以上规律是相互联系的，不能孤立地机械套用。 课时2 原子核外电子排布 练习：书写33号元素原子结构示意图 特殊关系 对应元素 最外层电子数等于电子层数 最外层有1个电子 最外层有2个电子 最外层电子数等于次外层电子数的一半 最外层电子数等于次外层电子数 最外层电子数等于次外层电子数的2倍 最外层电子数等于次外层电子数的3倍 最外层电子数等于次外层电子数的4倍 1－20号元素 H、Be、Al H、Li、Na C Ne O Be、Mg、He Li、Si Be、Ar 获得该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 做课件不容易，知识产权应当得到保护，如发现侵权行为，欢迎联系18288733534，不胜感激~ 拓展：10电子微粒有哪些？ 拓展：18电子微粒有哪些？ C2H6、N2H4、 H2O2、F2 课时3 元素周期表 排列方式：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再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向下排成纵列。 课时3 元素周期表 电子层数目 原子序数递增 最外层电子数 电子层数递增 在周期表中的顺序 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 2 1 2 8 8 18 18 32 32 2 3 4 5 6 7 10 18 36 54 86 118 = 三短四长七周期 7 7 18 16 7 7 1 8、9、10 1 族的别称: 第IA族元素(除氢)称为碱金属元素; 第IVA族元素称为碳族元素; 第VA族元素称为氮族元素: 第VIA族元素称为氧族元素: 第VIA族元素称为卤族元素; 0族元素称为稀有气体元素。 (1)列序数与族序数的关系 ①列序数＜8时， 主族和副族的族序数＝列序数； ②列序数＝8或9或10时，为第Ⅷ族； ③列序数>10时，主族和副族的族序数＝列序数－10(0族除外)。 (2)三个定量关系 ①周期序数＝电子层数 ②主族序数＝最外层电子数 ③原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数 ⅢB ⅡB 金属 原子序数 元素符号 元素名称 相对原子质量 ⅢB ⅡB 寻找制取农药元素 寻找半导体 寻找催化剂 P111 课时3 元素周期表 1.在现行周期表中第四、五、六、七周期均有18列，为什么第四、五周期各有18种元素，而第六、七周期各有32种元素？ 第六周期第ⅢB族为镧系，共15种元素；第七周期第ⅢB族为锕系，共15种元素，比第四、五周期多出14种元素。 2.含有元素种类最多的族是哪一族？ 第ⅢB族共32种元素。 思考： 课时3 元素周期表 思考： 3.同周期的第ⅡA、ⅢA族元素间原子序数差值可能为多少？并说明原因。 第二、三周期差1，第四、五周期差11，原因是中间隔10格过渡元素，第六、七周期差25，原因是中间隔10格过渡元素，且第ⅢB族一格为15种元素。 课时3 元素周期表 思考： 4.同主族的上下相邻元素，原子序数之差可能是多少？ 若A、B为同主族元素，A所在周期有m种元素，B所在周期有n种元素，A在B的上一周期，设A的原子序数为a ①若A、B位于第IA族或第IIA族(位于过渡元素左边)，则B的原子序数为(a+m) ②若A、B位于第IIIA~第VIIA族(位于过渡元素右边)，则B的原子序数为(a+n)。 (2)定位置 ①若某些元素的原子序数比相应的0族元素多1、2，则这些元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的第IA、第IIA族。如88号元素，88-86=2，则其应在第七周期第IIA族。 ②若某些元素的原子序数比相应的0族元素少1、2、3、4、5，则这些元素应分别处在该0族元素同周期的第VIIA、第VIA、第vA、第IVA、第IIIA族。如84号元素，86-84=2，应在第六周期第VIA族。 练习1：X+核外各电子层所容纳电子数分别为2、8、8,则X元素在周期表中的位置是（ ） A.第三周期0族 B.第四周期第IA族 C.第三周期第IA族 D.第三周期第ⅦA族 练习2：短周期元素A、B、C的位置如图所示,已知B、C两元素的原子序数之和是A元素原子序数的4倍,则A、B、C依次是（ ） A. Be、Na、Al B.C、Al、P C.B、Mg、Si D.O、P、Cl 课时4 原子结构与元素的性质 a、稳定结构： 最外层为8电子(K层为2个)的结构，叫稳定结构！ 例如：稀有气体元素， He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn b、不稳定结构： 最外层电子数小于8个(K层小于2个)，为不稳定结构。 化学反应中不稳定结构总是通过各种方式趋向达到稳定结构。 1、结构稳定性 课时4 原子结构与元素的性质 c、原子排布与电子性质的关系： 原子的核外电子排布，特别是最外层电子数决定着元素的主要化合价。 (如化合价、氧化性或还原性、金属性或非金属性) 决定 金属元素： 最外层电子数一般少于4个，易失电子表现金属性(还原性). 非金属元素: 最外层电子数一般多于或等于4个，易得电子表现非金属性(氧化性) 碱金属 碱金属 卤族元素 元素名称 元素符号 核电荷数 颜色（常态） 密度 g/cm3 熔点 OC 沸点 OC 锂 Li 3 银白色, 柔软 0.534 180.5 1347 钠 Na 11 银白色, 柔软 0.97 97.81 882.9 钾 K 19 银白色, 柔软 0.86 63.65 774 铷 Rb 37 银白色, 柔软 1.532 38.89 688 铯 Cs 55 略带金色光泽,柔软 1.879 28.40 678.4 熔沸点降低 反常 密度有增大趋势 ①相似性 碱金属单质都有银白色的金属光泽（但铯略带金色光泽）、硬度小、有延展性，密度小、熔沸点较低，导电、导热性良好。液态钠钾合金可做原子反应堆的导热剂。 1.碱金属的物理性质 P101 课时4 原子结构与元素的性质 （P101） （1）碱金属的主要物理性质及递变规律 相似性: 单质的熔、沸点降低 密度逐渐增大 递变性： 反常：[ρ(Na)> ρ(K)] 大多为银白色（铯略带金色），质软，密度较小，熔点较低，导热、导电性好，液态钠钾合金可做原子反应堆的导热剂。 Li Na K Rb Cs 课时4 原子结构与元素的性质 ρ（Li、Na、K）<ρ（水）；ρ（Rb、Cs）>ρ（水） ρ（Li）<ρ（煤油） 注 意： 思考：Li与K 应如何保存？ Li封存于固体石蜡中(密度比煤油的小) 少量K保存于煤油中。 族 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 锂 钠 钾 铷 铯 Li Na K Rb Cs 3 11 19 37 55 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 逐渐增大 2.碱金属元素的化学性质 P99 ①相同点：最外层电子数都是 ， 在化合物中化合价为 。 ②递变性：随原子序数的递增，碱金属元素原子的电子层数逐渐 ，原子半径逐渐 ，失电子能力逐渐 ，单质的还原性逐渐 。 课时4 原子结构与元素的性质 （2）碱金属的主要化学性质及递变规律 钾与钠化学 性质的异同 碱金属化学 性质的比较 课时4 原子结构与元素的性质 相似：①都能与水反应生成碱和氢气 ②都能与氧气剧烈反应 不同：①钾与水反应比钠与水反应更剧烈 ②钾燃烧的产物比钠燃烧的产物复杂 方程式： 钾与钠化学性质的异同P101 为什么？ 课时4 原子结构与元素的性质 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 Na 11 0.186 K 19 0.227 1.原子的最外层均为1个电子，易失电子，形成稳定结构 2.钾比钠多一个电子层，半径更大，更易失电子 钾与钠化学性质的异同P101 课时4 原子结构与元素的性质 元素金属性强弱判断方法P101 钾与水反应比钠与水反应更容易 单质与水（或酸）反应置换出氢气的难易程度 金属性：钾>钠 碱性强弱：氢氧化钾> 氢氧化钠 金属性：钾>钠 最高价氧化物对应的水化物-氢氧化物的碱性强弱 课时4 原子结构与元素的性质 预测锂、铷、铯的化学性质 元素符号 最外层 电子数 电子层数 原子半径 Li 1 逐 渐 增 多 逐 渐 变 大 Na K Rb Cs 预测： ①能与水反应、与氧气反应，生成+1价的化合物 ②与氧气或水反应时，Li比Na难反应 ③与氧气或水反应时，Rb、Cs比K易反应 课时4 原子结构与元素的性质 预测锂、铷、铯的化学性质 Li Rb Cs 课时4 原子结构与元素的性质 （2）碱金属的主要化学性质及递变规律 ①与O2反应（P101） 铷、铯 钾 钠 锂 室 温 点 燃 总结刚刚实验中我们观察到的现象：与同学们的预测相同，锂，铷，铯确实都能分别与氧气和水发生反应。并且，铷和铯遇到氧气或水立即反应甚至爆炸。相比较而言，锂与水反应就比较平静和缓慢了，而锂与氧气需加热才能反应，生成氧化锂。化学方程式如屏幕所示。 65 2K + 2H2O == 2KOH + H2↑ 2R + 2H2O == 2ROH + H2↑ 现象：浮、游、熔、燃、红 结论：碱金属都具有强还原性，且随核电荷数的增加， 元素的金属性逐渐增强。 课时4 原子结构与元素的性质 （2）碱金属的主要化学性质及递变规律 ②与水反应 思考3：碱金属元素在自然界中的存在？ 思考1：碱金属与盐酸： 思考2：碱金属与盐溶液： 思考4：Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、Fr+也具有强还原性吗？ 课时4 原子结构与元素的性质 （2）碱金属的主要化学性质及递变规律 ②与水反应 课时4 原子结构与元素的性质 （2）碱金属的主要化学性质及递变规律 思考：Na2O2和KO2都可以用作潜艇的供氧剂，请写出他们与水、CO2反应的化学方程式，比较其中哪种供氧剂更好？ 递变性 ①与氧气反应：从Li→Cs，与氧气反应越来越剧烈，产物越来越复杂。如Li与O2生成Li2O，Na与O2生成Na2O、Na2O2，K与O2生成K2O、KO2。 ③Li→Cs，氢氧化物碱性由弱至强的顺序为 _______________________________________________。 LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH ②与H2O(或酸)的反应：从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈。如K与H2O反应能发生轻微爆炸，则Rb、Cs遇水会发生爆炸。 课时4 原子结构与元素的性质 （2）碱金属的主要化学性质及递变规律 3、卤族元素P102-104 课时4 原子结构与元素的性质 （1）物理性质 规律 颜色：加深 状态： F2：淡黄绿 I2：紫黑色 Cl2：黄绿色 Br2：深红棕 熔沸点：升高 密 度：增大 溶解度：降低 常温：F2、Cl2为气体 常温：Br2为液体 常温：I2为固体 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （1）物理性质 单质性质 Br2：深红棕色液体，易挥发，腐蚀橡胶， 密封保存(试剂瓶中加水密封)。 I2：紫黑色固体，加热易升华，遇冷凝华。 存在形态： 在自然界都以化合态存在，其单质可由人工制得。 溶解特性： 溴和碘在水中溶解度小，易溶于汽油、酒精、 四氯化碳等有机溶剂。（医疗碘酒） 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （1）物理性质 单质 颜色和状态 密度 熔点 ℃ 沸点 ℃ F2 淡黄绿色 气体 1.69g/L -219.6 -188.1 Cl2 黄绿色气体 3.124g/L -101 -34.6 Br2 深棕色液体 3.119g/cm3 7.2 58.78 I2 紫黑色固体 4.93g/cm3 113.5 184.4 密度逐渐增大 熔点逐渐升高 颜色逐渐加深 递变性： 相似性： 不易溶于水，易溶于有机溶剂 特性：溴是常温常压下唯一呈液态非金属单质 碘易升华，遇淀粉溶液变蓝色 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 元素名称 氟 氯 溴 碘 元素符号 F Cl Br I 原子结构示意图         原子半径/nm 0.071 0.099 1.14 1.33 相同点：卤族元素原子结构的最外层电子数相同都为7个。 递变性： ①核电荷数依次增大； ②电子层数依次增加； ③原子半径依次增大。 原子结构 化学性质 决定 易得1个电子 具有氧化性 得电子能力逐渐减弱 单质的氧化性逐渐减弱 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 F2 I2 Br2 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 化学性质活泼，具有相似的化学性质。F→I氧化性减弱，对应离子还原性增强。 ①与金属反应 相似性： 一定条件下，与绝大部分金属发生反应。 递变性: F2、Cl2、Br2与金属反应， 变价金属呈高价，反应条件越来越高。 I2与金属反应，变价金属呈低价。 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 ②与H2反应 相似性： 一定条件下,都可以与H2发生反应，生成HX。 递变性 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 ①与H2反应 归纳： 随核电荷数的增加，F→I原子半径增大，与H2反应的剧烈程度减弱，生成物稳定性降低。 可逆反应 正反应 逆反应 同一条件下同时发生 Cl2＋H2O I2＋H2 可逆号 反应物生成物同时存在 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 F2 Cl2 Br2 I2 与氢气反应的难易程度： 生成氢化物的稳定性： 卤素的非金属性强弱： 由易到难 由强到弱 元素非金属性强弱判断方法： ①与氢气生成气态氢化物的难易程度及稳定性 ②最高价氧化物的水化物的酸性强弱 由强到弱 HClO4>HBrO4>HIO4 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 ③与H2O反应 相似性： 在一定条件下，都可以与水发生反应 递变性: F2 2F2＋2H2O＝4HF＋O2 剧烈反应 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 ③与H2O反应 递变性: Cl2 可逆反应：在酸性溶液中，Cl－、ClO－不能大量共存 2H＋＋Cl－＋ClO－＝Cl2↑＋H2O 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 ③与H2O反应 递变性: Br2 I2 都可以生成HX和HXO，但Br2比Cl2更弱，I2只能微弱地进行。 4I－＋4H＋＋O2＝2I2＋2H2O I2溶解趋势弱，I－被氧化趋势强 3、卤族元素 课时4 原子结构与元素的性质 （2）化学性质 ④卤素单质间置换 溶液变为橙色 溶液变为棕褐色 溶液变为棕褐色 氧化性：F2>Cl2>Br2>I2 还原性：F-<Cl-<Br-<I- 方程式： 思考：F2能与KBr溶液、KI溶液发生置换反应吗？ (1)氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。 (2)X2＋H2O=HX＋HXO（X=Cl、Br、I) 而 2F2＋2H2O=4HF＋O2。 (3)Br2在常温下是唯一呈液态的非金属单质。 (4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2 变蓝色。 (5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。 (6)除氟化银外，其余卤化银均为沉淀。氟化银、氯化银为白色，溴化银为淡黄色，碘化银为黄色。 卤素的特性 拓展 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。 ⅠA Li Na K Rb Cs Ⅶ A F Cl Br I At 金属性增强 非金属性减弱 小结 Lavf58.20.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) Lavf58.28.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.57(gap_fixed:False) $