4.1 原子结构 与元素周期表（举一反三题型专练，天津专用）化学人教版必修第一册

第一节 原子结构与元素周期表（题型突破·举一反三） 题型01 原子结构、核素、同位素 题型02 原子核外电子排布的规律 题型03 元素周期表 题型04 原子结构与碱金属元素的性质 题型05 原子结构与卤族元素的性质 题型06 同主族元素性质的相似性与递变性 ▌题型01 原子结构、核素、同位素 1．原子的构成微粒及作用 2．原子结构的特殊点 （1）原子的质量主要集中在原子核上； （2）原子中既有正电荷，又有负电荷，但整个原子不显电性； （3）原子在化学变化中不可再分，但在其他变化中仍然可以再分； （4）核电荷数（质子数）＝核外电子数，只适用于原子和分子。 3．质量数：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。 【特别提醒】质量数与相对原子质量不是一个概念。元素的相对原子质量等于各核素相对原子质量乘以各核素所占的百分比再求和。 4．核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。 （1）符号：X，Z表示质子数，A代表质量数 （2）原子的构成微粒间的数目关系 ①电中性原子 ②带电原子——离子的电子数目计算 （3）核素之间的转化不属于物理变化，也不属于化学变化，而属于核变化 （4）微粒符号及意义 （5）常见的重要核素及其应用 U C C H（D） H（T） 核燃料 用于考古断代 相对原子质量的标准 阿伏伽德罗常数基准 制氢弹 5．同位素 （1）概念：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。 （2）同位素的比较 ①原子中一定含质子和电子，不一定都含有中子，如H中没有中子。 ②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。 （3）特点：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。 【典例1】（25-26高一上·天津东丽·阶段检测）2014年05月07日，天津某公司在南京丢失一枚探伤用放射源铱-192（192Ir），环保部门将其定性为重大辐射事故。已知含有74个电子，则的中子数比质子数多 A．38 B．44 C．115 D．118 【答案】A 【详解】核外有74个电子，中性原子的质子数为；的质量数为192，中子数为，故中子数比质子数多； 故答案选A。 【变式1-1】（25-26高一上·天津武清·阶段检测）分类是学习和研究化学的一种重要方法，下列物质的归类错误的是 A．化学变化：食物腐败、氢气与氯气混合爆炸 B．同种核素：H(氕)、D(氘)、T(氚) C．同素异形体：、金刚石和石墨 D．同种物质：、 【答案】B 【详解】A．食物腐败属于缓慢氧化，氢气与氯气混合爆炸生成，二者均有新物质生成，属于化学变化，A正确； B．核素是具有一定数目质子和一定数目中子的原子，氕（）、氘（）、氚（）质子数均为1，但中子数分别为0、1、2，属于三种不同的核素，B错误； C．、金刚石和石墨均是碳元素组成的结构不同的单质，互为同素异形体，C正确； D．和均为水，构成二者的氢原子互为同位素，化学性质几乎完全相同，属于同种物质，D正确； 故选B。 【变式1-2】（25-26高一上·天津南开·期末）25℃、101 kPa时，下列关于相同体积的和的说法正确的是 A．互为同位素 B．质子数相同 C．中子数相同 D．质量数相同 【答案】B 【详解】A. 同位素是指质子数相同而中子数不同的同种元素的不同原子，而和是分子，不是原子，因此它们不互为同位素。A错误。 B. 每个分子由两个原子组成，每个1H原子有1个质子；每个分子由两个原子（氘）组成，每个原子也有1个质子，因此两种分子的质子数均为2，25℃、101 kPa时，相同体积的和的物质的量相同，所含质子数相同，B正确。 C. 原子的中子数为0（质量数1，质子数1），因此分子的中子数为0；原子的中子数为1（质量数2，质子数1），因此分子的中子数为2。相同体积的和的物质的量相同，二者中子数不同。C错误。 D.  原子的质量数为1，因此分子的总质量数为2；原子的质量数为2，因此分子的总质量数为4。二者质量数不同。D错误。 故选B。 【变式1-3】（25-26高一下·天津·期末）利用示踪技术研究与的反应历程，结果如下： ① ② 下列叙述正确的是 A．反应①是置换反应 B．的核电荷数是18 C．与互为同素异形体 D．反应历程中中的键未发生断裂 【答案】D 【详解】A．置换反应的定义为单质与化合物反应生成新单质和新化合物，反应①的生成物均为化合物，无单质生成，不属于置换反应，A错误； B．的质量数为18，质子数为8，核电荷数与质子数相等，为8，B错误； C．与是质子数相同、中子数不同的氧元素的不同核素，互为同位素，同素异形体描述的是同种元素形成的不同单质，C错误； D．反应历程中的键在反应①中保留在中，反应②中该键又保留在中，整个过程未发生断裂，D正确。 ▌题型02 原子核外电子排布的规律 1．电子层 （1）含义：电子运动在能量不同的区域，简化为不连续的壳层，也称作电子层。 （2）特点：各电子层之间没有明显的界限 （3）不同电子层的表示及能量关系 各电子层由内到外 电子层数 1 2 3 4 5 6 7 字母代号 K L M N O P Q 离核远近 由近到远 能量高低 由低到高 2．原子核外电子排布规律及其之间的关系 3．原子核外电子排布的表示方法 （1）原子结构示意图 （2）离子结构示意图 ①阳离子结构示意图：与上周期的稀有气体排布相同 ②阴离子结构示意图：与同周期的稀有气体排布相同 【典例2】（24-25高一上·天津河东·期末）某元素原子L层上的电子数是K层上的3倍，此元素是 A．氟 B．氧 C．氮 D．碳 【答案】B 【详解】根据原子核外电子的排布规律可知其电子排布为，该元素是氧元素； 故答案为：B。 【变式2-1】（25-26高一上·天津东丽·阶段检测）中国空间站目前使用的是世界上最先进的砷化镓（GaAs）太阳能电池。砷的原子结构示意图和镓元素在元素周期表中的信息如图所示： 已知上述元素原子的内层（除最外层）电子排布相同。下列说法错误的是 A．砷元素在元素周期表的第四周期 B．镓原子的相对原子质量是69.72 g C．砷元素和镓元素最本质的区别是质子数不同 D．镓在化学反应中一般会失电子显+3价 【答案】B 【详解】A．原子的电子层数等于其所在周期数，砷原子核外有4个电子层，因此砷元素位于元素周期表第四周期，A正确； B．相对原子质量是比值，单位为1，通常省略不写，镓原子的相对原子质量为69.72，单位不是，B错误； C．质子数决定元素种类，砷元素和镓元素最本质的区别是质子数不同，C正确； D．已知两种元素内层电子排布相同，镓原子序数为31，核外电子排布为2、8、18、3，最外层电子数为3，小于4，化学反应中易失去3个电子显价，D正确； 答案选B。 【变式2-2】（24-25高一上·天津静海·阶段检测）下列说法中正确的是 A．某单核微粒的核外电子排布如图所示，则该微粒一定是氩原子 B．最外层只有1个电子的元素一定是金属元素 C．NH与H3O+具有相同的质子数和电子数 D．最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子 【答案】C 【详解】A．该微粒不一定是原子，如x=17时为氯离子，x=19时为钾离子，A错误； B．H原子的最外层只有1个电子，但H不是金属元素，B错误； C．NH与H3O+所含质子数均为11，电子数均为10，C正确； D．最外层电子数是次外层电子数2倍的元素为C元素，C原子既不容易失电子也不容易得电子，D错误； 综上所述答案为C。 ▌题型03 元素周期表 一、元素周期表的编排原则 1．元素周期表的出现与演变 （1）首创者：1869年，俄国化学家门捷列夫 （2）编排顺序：按照元素的相对原子质量由小到大排列 2．元素周期表的编排原则 把 电子层数相同的元素按照原子序数依次递增的顺序从左到右排列成一横行 叫周期。 把 不同横行中最外层电子数相同的元素按照电子层数递增的顺序排列成纵行 叫族。 二、元素周期表的结构 （1）周期：周期序数＝电子层数 周期分类 短周期 长周期 周期序数 1 2 3 4 5 6 7 元素种类 2 8 8 18 18 32 32 （2）族：主族序数＝原子的最外层电子数，过渡元素的族序数一般不等 族分类 主族 副族 第Ⅷ族 0族 总数 族数目 7 7 1 1 16 列数目 7 7 3 1 18 （3）过渡元素：副族和第Ⅷ族族 ①镧系元素：第6周期ⅢB族，共15种 ②锕系元素：第7周期ⅢB族，共15种 ③应用：找耐高温、耐腐蚀、催化剂和超导材料 2．族序数与列数的关系 （1）2、3周期IIA和IIIA相邻，原子序数相差1 （2）4、5周期IIA和IIIA之间有副族和VIII族，原子序数相差11 （3）6、7周期IIA和IIIA之间有副族和VIII族，还额外多出镧系和锕系，原子序数相差25 【典例3】（23-24高一上·天津南开·期末）下列关于过渡元素的叙述正确的是 A．过渡元素由金属元素和非金属元素组成 B．研究过渡元素有助于制造出新品种的农药 C．过渡元素位于元素周期表金属与非金属分界线处 D．可在过渡元素中寻找制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素 【答案】D 【详解】A．过渡元素都是金属，A错误； B．过渡元素都是金属，农药多数是含Cl、P、S、N、As等元素的化合物，均为非金属，在周期表的右上角，B错误； C．过渡元素都是金属，半导体材料都是周期表里金属与非金属分界线附近的元素，C错误； D．人们在长期实践中发现制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素几乎都是在过渡元素中寻找，D正确； 故选D。 【变式3-1】（24-25高一上·天津和平·期末）下图所示各为元素周期表中的一部分，表中数字是原子序数，其中X为35的是 A． B． C． D． 【答案】A 【分析】X元素的原子序数为35，位于元素周期表第四周期ⅦA族，则X为Br元素，左邻元素为原子序数为34的Se元素，上邻元素为原子序数为17的Cl元素，下邻元素为原子序数为53的I元素。 【详解】A．由分析可知，Br元素的左邻元素为原子序数为34的Se元素，Se元素的上邻元素为原子序数为16的S元素，下邻元素为原子序数为52的Te元素，故A正确； B．由分析可知，Br元素的上邻元素为原子序数为17的Cl元素，Cl元素的左邻元素的原子序数为16，右邻元素的原子序数为18，故B错误； C．由分析可知，Br元素的下邻元素为原子序数为53的I元素，I元素的左邻元素的原子序数为52，右邻元素的原子序数为54，故C错误； D．由分析可知，Br元素的下邻元素为原子序数为53的I元素，故D错误； 故选A。 【变式3-2】（24-25高一上·天津南开·期末）元素周期表中某区域的一些元素多用于制造半导体材料，它们是 A．金属元素和非金属元素分界线附近的元素 B．右上方区域的非金属元素 C．过渡元素 D．稀有气体元素 【答案】A 【详解】A．金属元素和非金属元素分界线附近的元素既具有金属性又具有非金属性，适合作为半导体材料，A正确； B．右上方区域的非金属元素非金属性强，通常不用于半导体，B错误； C．过渡元素多为金属，导电性良好，不适合半导体，C错误； D．稀有气体性质稳定，难以参与导电，D错误； 故选A。 【变式3-3】（23-24高一上·天津和平·期末）下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是 A．   B．   C．   D．   【答案】D 【分析】短周期元素的排布情况分别为：2、8、8，元素序号为1-2、3-10、11-18。第四周期比第三周期多18种元素。 【详解】A. 第一周期只有两个元素，所以2号元素在第一周期，3号元素在第二周期，A错误； B. 第二周期只有8个元素，应该是3-10号元素，11号元素应该排在第三周期，B错误； C. 10号元素应该在第二周期，11、12号元素在第三周期，C错误； D. 正确，从上到下依次为第二、三、四周期； 故合理选项为D。 ▌题型04 原子结构与碱金属元素的性质 ①从Li→Cs，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。 ②从Li→Cs，密度逐渐增大（钠、钾反常），熔点逐渐降低。 ③相同条件下，碱金属从Li→Cs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，说明金属越来越活泼。 ④相同条件下，碱金属从Li→Cs，与水反应越来越剧烈，说明金属越来越活泼。 碱金属元素性质的相似性（用R表示碱金属元素） 碱金属元素性质的递变性 性质的具体体现 元素 Li Na K Rb Cs 与氧气反应 反应越来越剧烈，产物越来越复杂 Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 更复杂氧化物 与水反应 反应越来越剧烈 反应缓慢 反应剧烈 轻微爆炸 剧烈爆炸 氢氧化物 碱性强弱：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH＜CsOH 【典例4】（25-26高一上·天津武清·阶段检测）下列关于碱金属元素和卤族元素的说法错误的是 A．碱金属单质的密度随着核电荷数的增加依次增大 B．碱金属元素原子半径越大，失电子能力越强 C．卤素单质的颜色随着核电荷数的增加而加深 D．卤素单质的熔沸点随着核电荷数的增加而增大 【答案】A 【详解】A．碱金属单质密度随核电荷数增加整体呈增大趋势，但钾（K）的密度小于钠（Na），存在反常，并非依次增大，A错误； B．同主族碱金属元素从上到下电子层数增多，原子半径越大，原子核对最外层电子的吸引能力越弱，失电子能力越强，B正确； C．卤素单质从到颜色依次为浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色，颜色随核电荷数增加逐渐加深，C正确； D．卤素单质均为分子晶体，熔沸点由分子间作用力决定，核电荷数增加则相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高，D正确。 【变式4-1】（24-25高一上·天津·阶段检测）下列关于铯及其化合物的说法中不正确的是 A．氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强 B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气 C．Cs的还原性比Na强，故的氧化性大于 D．Cs与氧气反应只能生成 【答案】D 【详解】A．Cs的最外层电子数也是1，电子层数比K的多，故Cs的金属性比K强，CsOH的碱性比KOH强，故A正确； B．铯与Na性质相似，与水或酸反应更剧烈，都生成，故B正确； C．Cs的还原性比Na强，所以的得电子能力比强，的氧化性大于，故C正确； D．因为Cs的金属性强于Na，碱金属元素只有Li与反应的产物为一种，其他与反应的产物至少有两种，故D错误； 答案选D。 【变式4-2】（23-24高一上·天津·阶段检测）下列有关碱金属的叙述正确的是 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．单质可从硫酸铜稀溶液中置换出铜 D．在自然界中没有游离态 【答案】D 【详解】A．Li在空气中燃烧只生成Li2O，A错误； B．碱金属元素是指ⅠA族除氢外的金属元素，B错误； C．碱金属均较活泼，例如钠和水生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠又和硫酸铜生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，C错误； D．碱金属均较活泼，在自然界中没有游离态，D正确； 故选D。 【变式4-3】（24-25高一上·天津河东·期末）下列元素中，金属性最强的是 A．Li B．Na C．K D．Rb 【答案】D 【详解】选项中的四种元素是第IA的元素，同主族元素从上到下随着原子序数的增加，原子核外电子层数逐渐增加，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，越来越易失电子，金属性逐渐增强，所以金属性最强的是Rb，故答案为D。 ▌题型05 原子结构与卤族元素的性质 ①从F到I，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。 F2　 　Cl2　 　Br2　 　 I2 ②颜色：逐渐加深 ③熔、沸点：逐渐升高 ④密度：逐渐增大 ⑤水溶性：逐渐减小 ⑥随着核电荷数的增多，卤素单质与H2反应的剧烈程度逐渐减小，生成的气态氢化物的稳定性逐渐减弱。 ⑦氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2；元素的非金属性：F＞Cl＞Br＞I 【特别提醒】同主族元素从上到下，随着核电荷数的增加，原子的最外层电子数相同，原子的电子层数增加，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的引力逐渐减弱，原子失电子能力逐渐增强、得电子能力减弱，元素的金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱，对应单质的还原性逐渐增强、氧化性逐渐减弱。 【典例5】（24-25高一上·天津河北·期末）下列关系正确的是 A．原子半径： B．金属性： C．酸性： D．稳定性： 【答案】B 【详解】A．同主族元素随核电荷数越大半径越大，即r(Cl)>r(F)，故A错误； B．同主族从上到下金属性增强，K和Na属于同主族，即金属性K强于Na，故B正确； C．S的非金属性强于P，则硫酸的酸性强于H3PO4，故C错误； D．Cl的非金属性强于Br，则HCl的稳定性强于HBr，故D错误； 答案为B。 【变式5-1】（24-25高一上·天津·期末）下表列出了①~⑩十种元素在元素周期表中的位置。 根据表中元素①~⑩，回答下列问题： (1)①元素有三种质子数相同，中子数不同的核素，互称为___________。 (2)⑥的单质与⑤的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为___________。 (3)⑨的单质与水蒸气反应的化学方程式为___________。 (4)某小组同学设计实验比较第ⅦA族元素的非金属性强弱为：。 甲同学设计实验如下： 打开分液漏斗的活塞，烧瓶中产生黄绿色气体，蘸有溶液的棉球变为橙黄色，湿润的淀粉试纸变蓝，已知：常温下浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气。 乙同学设计实验如下： 向A中通入少量充分反应后，静置A中液体为橙黄色，将A中液体滴入试管内，取下试管，充分振荡，试管中的层变为紫红色。 ①以上两位同学的实验，___________(填“甲”或“乙)同学的实验能证明非金属性：。另一名同学的实验不能证明此结论的原因，请用离子方程式表示___________。 ②除了利用卤素单质间的置换反应，下列可作为卤族元素非金属性递变规律的判断依据有___________(填字母)。 A．、、的熔点逐渐升高 B．、、的稳定性逐渐减弱 C．、、水溶液的酸性逐渐增强 D．、、的还原性逐渐增强 【答案】(1)同位素 (2) (3) (4) ①乙 ②BD 【分析】根据元素在周期表的位置，①~⑩十种元素分别为H、He、Li、C、Na、Al、Cl、Ca、Fe、Kr； 【详解】（1）H元素有三种质子数相同，中子数不同的核素，互称为同位素； （2）⑥的单质Al与⑤的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为； （3）⑨的单质Fe与水蒸气反应的化学方程式为； （4）①甲方案装置中氯气也能和碘化钾反应，氯气干扰了溴置换碘的反应，离子方程式为：，不一定发生溴和碘化钾的反应，所以不能说明非金属性：Br＞I；乙方案装置A中少量氯气与NaBr反应生成溴，打开分液漏斗活塞，试管中溴与KI反应生成碘，可比较非金属性：Cl＞Br＞I，故乙同学的实验能证明非金属性：； ② A．Cl2，Br2、I2的熔点逐渐升高，属于物理性质变化规律，不可用于非金属性递变规律的判断依据，故A不选； B．非金属性越强，简单气态氢化物稳定性越强，HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，可用于非金属性递变规律的判断依据，故B选； C．、、不是含氧酸，不能根据其水溶液的酸性比较元素的非金属性，故C不选； D．、、的还原性逐渐增强，说明相应元素非金属性逐渐减弱，可用于非金属性递变规律的判断依据，故D正确； 故答案为：BD。 【变式5-2】（22-23高一上·天津河西·期末）向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的Cl2后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是 A．NaBr和KI B．NaBr和KCl C．NaCl和KCl D．NaCl、KCl和I2 【答案】C 【详解】向和的混合溶液中，通入足量的，发生反应：，，加热，挥发，升华，最后得到固体为：和。 故选C。 【变式5-3】（24-25高一上·天津·阶段检测）下列说法正确的有 ①同主族元素从上至下，单质的氧化性逐渐减弱 熔点逐渐降低 ②碱金属单质物理通性是硬度小，密度小，熔点低 ③碱性： LiOH≥NaOH>KOH>RbOH ④酸性： ⑤卤族元素由上至下，阴离子的还原性增强，单质的颜色加深 ⑥碱金属元素的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大 ⑦可以利用非金属单质与H₂反应的难易程度来证明其元素非金属性的强弱 A．4个 B．5个 C．6个 D．7个 【答案】A 【详解】①如果是卤素单质，从上到下，氧化性逐渐减弱，熔点逐渐升高，故①错误； ②碱金属的硬度都比较小，密度都比较小，熔点比较低，故②正确； ③金属性：Li＜Na＜K＜Rb，碱性：LiOH＜NaOH＜KOH＜RbOH，故③错误； ④Cl元素的非金属性强于S，故酸性：HClO4>H2SO4，故④错误； ⑤卤族元素中，非金属性越弱，其简单阴离子的还原性越强，非金属性F＞Cl＞Br＞I，所以卤族元素由上至下，阴离子的还原性增强；卤素单质从上到下，单质的颜色分别为浅黄绿色、黄绿色、红棕色、紫色，颜色加深，故⑤正确； ⑥同主族最外层电子数相同，随核电荷数增大而增大，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，故⑥正确； ⑦非金属性越强，与氢气化合越容易，则单质与H2反应的难易程度，能体现非金属性强弱，故⑦正确； 正确的有②⑤⑥⑦； 答案选A。 ▌题型06 同主族元素性质的相似性与递变性 【典例6】（23-24高一下·天津·学业考试真题）结合元素周期表和元素周期律相关知识，按要求回答下列问题。 (1)硫的原子结构示意图为______。硫在元素周期表中的位置为第三周期第______族。 (2)根据硫与氯在周期表中的位置，比较如下物质的性质强弱：稳定性：H2S______HCl；酸性：H2SO4______HClO4(填“<”或“>”)。 (3)验证同主族元素非金属性的递变规律。 上述实验中，向试管中滴加试剂后，振荡、静置，观察到溶液颜色均变深。 ①实验Ⅰ中反应的离子方程式为__________________。 ②由实验Ⅰ与实验Ⅱ的现象可得出卤素单质的氧化性强弱顺序是Cl2______Br2______I2(填“<”或“>”)。 ③通过比较和分析卤素单质间的置换反应，可验证在元素周期表中，同主族元素从上到下非金属性逐渐______(填“增强”或“减弱”)的规律。 【答案】(1) ⅥA (2) < < (3) ① ② > > ③减弱 【详解】（1） 硫的原子序数为16，核外电子排布为K层2个、L层8个、M层6个，故原子结构示意图为；硫位于第三周期第VIA族； （2）同周期中，非金属性：Cl>S，因此稳定性：H2S < HCl；酸性：Cl的最高价氧化物对应酸（HClO4）的酸性强于S的最高价氧化物对应酸（H2SO4），故H2SO4< HClO4； （3）①实验I中，Cl2置换出Br2，离子方程式为； ②根据氧化性：氧化剂＞氧化产物，可知实验I说明Cl2氧化性强于Br2，实验Ⅱ说明 Br2氧化性强于I2，故顺序为: Cl2 > Br2 > I2； ③通过比较和分析卤素单质间的置换反应，可验证在元素周期表中，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱。 【变式6-1】（2025高一下·天津南开·学业考试）门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”、“类硅”在内的11种元素。回答下列问题： I．“类铝”在门捷列夫预言4年后，被布瓦博德朗在一种矿石中发现，命名为镓(Ga)。 (1)铝在元素周期表中的位置为第_______周期第_______族。 (2)铝是一种活泼金属可以与NaOH溶液反应，该反应的离子方程式为_______。工业上采用电解熔融_______(填化学式)制备金属Al。 (3)镓与铝同主族，且位于铝的下一周期，则镓的原子结构示意图为_______。 II．门捷列夫预言的“类硅”，多年后被德国化学家文克勒发现，命名为锗(Ge)。 (4)硅是应用最为广泛的半导体材料，写出高纯硅的一种用途：_______。 (5)是一种_______(填“酸性”“碱性”或“两性”)氧化物，实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，用化学方程式解释原因：_______。 (6)写出的电子式：_______。 (7)硅和锗单质分别与反应时，反应较难进行的是_______(填“硅”或“锗”)。 【答案】(1) 三 ⅢA (2) Al2O3 (3) (4)计算机芯片、太阳能电池 (5) 酸性 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O (6) (7)锗 【详解】（1）铝是13号元素，在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族。 （2）铝可以与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，该反应的离子方程式为 。工业上采用电解熔融Al2O3制备金属Al。 （3） 镓与铝同主族，且位于铝的下一周期，镓是31号元素，则镓的原子结构示意图为； （4）硅是应用最为广泛的半导体材料，高纯硅的一种用途制作计算机芯片、太阳能电池。 （5）二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，是一种酸性氧化物，实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，原因是2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O。 （6） 是共价化合物，电子式为； （7）同主族元素从上到下，非金属性减弱，单质与氢气越难反应，硅和锗单质分别与反应时，反应较难进行的是锗。 【变式6-2】（2026高一下·天津南开·学业考试）结合元素周期表和元素周期律相关知识，按要求回答下列问题。 (1)Al的原子结构示意图为____________________________，Al在元素周期表中的位置为____________________________。 (2)根据硅在周期表中的位置，比较如下物质的性质强弱(填“<”或“>”)。 稳定性：________；酸性：__________。 (3)探究的性质。 实验：将少量固体分别装入两支试管中，向试管1中滴加的盐酸，向试管2中滴加的溶液。边滴加边振荡，观察现象。 ①试管1中反应的离子方程式为______________________________。 ②试管2中的实验现象是____________________，表明能与强碱溶液反应。 ③对比分析试管1和试管2中的实验现象，说明属于_______________(填“酸性”、“碱性”或“两性”)氧化物。 (4)在元素周期表中，锗()位于第四周期，与同主族。推测的最外层电子数为__________，其最高价氧化物的化学式为__________________。 【答案】(1) 第三周期第IIIA族 (2) > < (3) 固体逐渐溶解 两性 (4) 4 【详解】（1）Al的核电荷数为13，核外电子分层排布，K层2个、L层8个、M层3个，原子结构示意图为；元素的周期序数等于电子层数，主族序数等于最外层电子数，因此Al位于第三周期第ⅢA族。 （2）同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性随非金属性减弱而降低，C、Si同主族，因此稳定性；同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性随非金属性增强而增强，Si、S同周期，S的非金属性强于Si，因此酸性。 （3）①与强酸反应生成铝盐和水，书写离子方程式时氧化物和水保留化学式，配平后得到该离子方程式为； ②和强碱NaOH反应生成可溶性的四羟基合铝酸钠，因此观察到固体溶解得到无色溶液； ③既能与强酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水，符合两性氧化物的定义。 （4）同主族元素原子最外层电子数相同，Si位于第ⅣA族，最外层电子数为4，因此Ge最外层电子数也为4；主族元素最高正价等于最外层电子数（O、F除外），故Ge最高正价为+4价，氧化物中O为-2价，根据化合物正负化合价代数和为0，可得最高价氧化物化学式为。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原子结构与元素周期表（题型突破·举一反三） 题型01 原子结构、核素、同位素 题型02 原子核外电子排布的规律 题型03 元素周期表 题型04 原子结构与碱金属元素的性质 题型05 原子结构与卤族元素的性质 题型06 同主族元素性质的相似性与递变性 ▌题型01 原子结构、核素、同位素 1．原子的构成微粒及作用 2．原子结构的特殊点 （1）原子的质量主要集中在 上； （2）原子中既有正电荷，又有负电荷，但整个原子 ； （3）原子在化学变化中不可再分，但在其他变化中仍然可以再分； （4）核电荷数（质子数）＝核外电子数，只适用于原子和分子。 3．质量数：将原子核内所有 和 的相对质量取 相加所得的数值。 【特别提醒】质量数与相对原子质量不是一个概念。元素的相对原子质量等于各核素相对原子质量乘以各核素所占的百分比再求和。 4．核素：具有一定数目 和一定数目 的一种原子。 （1）符号：X，Z表示 ，A代表 （2）原子的构成微粒间的数目关系 ①电中性原子 ②带电原子——离子的电子数目计算 （3）核素之间的转化不属于物理变化，也不属于化学变化，而属于 变化 （4）微粒符号及意义 （5）常见的重要核素及其应用 U C C H（D） H（T） 核燃料 用于 相对原子质量的标准 阿伏伽德罗常数基准 制 5．同位素 （1）概念： 相同而 不同的同一元素的不同原子互称为同位素。 （2）同位素的比较 ①原子中一定含质子和电子，不一定都含有中子，如H中没有中子。 ②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。 （3）特点：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。 【典例1】（25-26高一上·天津东丽·阶段检测）2014年05月07日，天津某公司在南京丢失一枚探伤用放射源铱-192（192Ir），环保部门将其定性为重大辐射事故。已知含有74个电子，则的中子数比质子数多 A．38 B．44 C．115 D．118 【变式1-1】（25-26高一上·天津武清·阶段检测）分类是学习和研究化学的一种重要方法，下列物质的归类错误的是 A．化学变化：食物腐败、氢气与氯气混合爆炸 B．同种核素：H(氕)、D(氘)、T(氚) C．同素异形体：、金刚石和石墨 D．同种物质：、 【变式1-2】（25-26高一上·天津南开·期末）25℃、101 kPa时，下列关于相同体积的和的说法正确的是 A．互为同位素 B．质子数相同 C．中子数相同 D．质量数相同 【变式1-3】（25-26高一下·天津·期末）利用示踪技术研究与的反应历程，结果如下： ① ② 下列叙述正确的是 A．反应①是置换反应 B．的核电荷数是18 C．与互为同素异形体 D．反应历程中中的键未发生断裂 ▌题型02 原子核外电子排布的规律 1．电子层 （1）含义：电子运动在能量不同的区域，简化为不连续的壳层，也称作电子层。 （2）特点：各电子层之间没有明显的界限 （3）不同电子层的表示及能量关系 各电子层由内到外 电子层数 1 2 3 4 5 6 7 字母代号 K L M N O P Q 离核远近 由 到 能量高低 由 到 2．原子核外电子排布规律及其之间的关系 3．原子核外电子排布的表示方法 （1）原子结构示意图 （2）离子结构示意图 ①阳离子结构示意图：与上周期的稀有气体排布相同 ②阴离子结构示意图：与同周期的稀有气体排布相同 【典例2】（24-25高一上·天津河东·期末）某元素原子L层上的电子数是K层上的3倍，此元素是 A．氟 B．氧 C．氮 D．碳 【变式2-1】（25-26高一上·天津东丽·阶段检测）中国空间站目前使用的是世界上最先进的砷化镓（GaAs）太阳能电池。砷的原子结构示意图和镓元素在元素周期表中的信息如图所示： 已知上述元素原子的内层（除最外层）电子排布相同。下列说法错误的是 A．砷元素在元素周期表的第四周期 B．镓原子的相对原子质量是69.72 g C．砷元素和镓元素最本质的区别是质子数不同 D．镓在化学反应中一般会失电子显+3价 【变式2-2】（24-25高一上·天津静海·阶段检测）下列说法中正确的是 A．某单核微粒的核外电子排布如图所示，则该微粒一定是氩原子 B．最外层只有1个电子的元素一定是金属元素 C．NH与H3O+具有相同的质子数和电子数 D．最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子 ▌题型03 元素周期表 一、元素周期表的编排原则 1．元素周期表的出现与演变 （1）首创者：1869年，俄国化学家门捷列夫 （2）编排顺序：按照元素的相对原子质量由小到大排列 2．元素周期表的编排原则 把 叫周期。 把 叫族。 二、元素周期表的结构 （1）周期：周期序数＝ 数 周期分类 短周期 长周期 周期序数 1 2 3 4 5 6 7 元素种类 18 18 32 32 （2）族：主族序数＝原子的 数，过渡元素的族序数一般不等 族分类 主族 副族 第Ⅷ族 0族 总数 族数目 7 7 1 1 16 列数目 7 7 3 1 18 （3）过渡元素：副族和第Ⅷ族族 ①镧系元素：第6周期ⅢB族，共15种 ②锕系元素：第7周期ⅢB族，共15种 ③应用：找耐高温、耐腐蚀、催化剂和超导材料 2．族序数与列数的关系 （1）2、3周期IIA和IIIA相邻，原子序数相差 （2）4、5周期IIA和IIIA之间有副族和VIII族，原子序数相差 （3）6、7周期IIA和IIIA之间有副族和VIII族，还额外多出镧系和锕系，原子序数相差 【典例3】（23-24高一上·天津南开·期末）下列关于过渡元素的叙述正确的是 A．过渡元素由金属元素和非金属元素组成 B．研究过渡元素有助于制造出新品种的农药 C．过渡元素位于元素周期表金属与非金属分界线处 D．可在过渡元素中寻找制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素 【变式3-1】（24-25高一上·天津和平·期末）下图所示各为元素周期表中的一部分，表中数字是原子序数，其中X为35的是 A． B． C． D． 【变式3-2】（24-25高一上·天津南开·期末）元素周期表中某区域的一些元素多用于制造半导体材料，它们是 A．金属元素和非金属元素分界线附近的元素 B．右上方区域的非金属元素 C．过渡元素 D．稀有气体元素 【变式3-3】（23-24高一上·天津和平·期末）下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是 A．   B．   C．   D．   ▌题型04 原子结构与碱金属元素的性质 ①从Li→Cs，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐 ，原子半径逐渐 。 ②从Li→Cs，密度逐渐增大（ 反常），熔点逐渐 。 ③相同条件下，碱金属从Li→Cs，与O2反应越来越 ，产物越来越复杂，说明金属越来越 。 ④相同条件下，碱金属从Li→Cs，与水反应越来越 ，说明金属越来越活泼。 碱金属元素性质的相似性（用R表示碱金属元素） 碱金属元素性质的递变性 性质的具体体现 元素 Li Na K Rb Cs 与氧气反应 反应越来越剧烈，产物越来越复杂 Li2O Na2O、Na2O2 K2O、K2O2、KO2 更复杂氧化物 与水反应 反应越来越剧烈 反应缓慢 反应剧烈 轻微爆炸 剧烈爆炸 氢氧化物 碱性强弱： 【典例4】（25-26高一上·天津武清·阶段检测）下列关于碱金属元素和卤族元素的说法错误的是 A．碱金属单质的密度随着核电荷数的增加依次增大 B．碱金属元素原子半径越大，失电子能力越强 C．卤素单质的颜色随着核电荷数的增加而加深 D．卤素单质的熔沸点随着核电荷数的增加而增大 【变式4-1】（24-25高一上·天津·阶段检测）下列关于铯及其化合物的说法中不正确的是 A．氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强 B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气 C．Cs的还原性比Na强，故的氧化性大于 D．Cs与氧气反应只能生成 【变式4-2】（23-24高一上·天津·阶段检测）下列有关碱金属的叙述正确的是 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．单质可从硫酸铜稀溶液中置换出铜 D．在自然界中没有游离态 【变式4-3】（24-25高一上·天津河东·期末）下列元素中，金属性最强的是 A．Li B．Na C．K D．Rb ▌题型05 原子结构与卤族元素的性质 ①从F到I，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。 F2　 　Cl2　 　Br2　 　 I2 ②颜色：逐渐加深 ③熔、沸点：逐渐升高 ④密度：逐渐增大 ⑤水溶性：逐渐减小 ⑥随着核电荷数的增多，卤素单质与H2反应的剧烈程度逐渐减小，生成的气态氢化物的稳定性逐渐减弱。 ⑦氧化性：F2＞Cl2＞Br2＞I2；元素的非金属性：F＞Cl＞Br＞I 【特别提醒】同主族元素从上到下，随着核电荷数的增加，原子的最外层电子数相同，原子的电子层数增加，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的引力逐渐减弱，原子失电子能力逐渐增强、得电子能力减弱，元素的金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱，对应单质的还原性逐渐增强、氧化性逐渐减弱。 【典例5】（24-25高一上·天津河北·期末）下列关系正确的是 A．原子半径： B．金属性： C．酸性： D．稳定性： 【变式5-1】（24-25高一上·天津·期末）下表列出了①~⑩十种元素在元素周期表中的位置。 根据表中元素①~⑩，回答下列问题： (1)①元素有三种质子数相同，中子数不同的核素，互称为___________。 (2)⑥的单质与⑤的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为___________。 (3)⑨的单质与水蒸气反应的化学方程式为___________。 (4)某小组同学设计实验比较第ⅦA族元素的非金属性强弱为：。 甲同学设计实验如下： 打开分液漏斗的活塞，烧瓶中产生黄绿色气体，蘸有溶液的棉球变为橙黄色，湿润的淀粉试纸变蓝，已知：常温下浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气。 乙同学设计实验如下： 向A中通入少量充分反应后，静置A中液体为橙黄色，将A中液体滴入试管内，取下试管，充分振荡，试管中的层变为紫红色。 ①以上两位同学的实验，___________(填“甲”或“乙)同学的实验能证明非金属性：。另一名同学的实验不能证明此结论的原因，请用离子方程式表示___________。 ②除了利用卤素单质间的置换反应，下列可作为卤族元素非金属性递变规律的判断依据有___________(填字母)。 A．、、的熔点逐渐升高 B．、、的稳定性逐渐减弱 C．、、水溶液的酸性逐渐增强 D．、、的还原性逐渐增强 【变式5-2】（22-23高一上·天津河西·期末）向NaBr和KI的混合溶液中，通入足量的Cl2后，将溶液蒸干并灼烧，最后得到的物质是 A．NaBr和KI B．NaBr和KCl C．NaCl和KCl D．NaCl、KCl和I2 【变式5-3】（24-25高一上·天津·阶段检测）下列说法正确的有 ①同主族元素从上至下，单质的氧化性逐渐减弱 熔点逐渐降低 ②碱金属单质物理通性是硬度小，密度小，熔点低 ③碱性： LiOH≥NaOH>KOH>RbOH ④酸性： ⑤卤族元素由上至下，阴离子的还原性增强，单质的颜色加深 ⑥碱金属元素的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大 ⑦可以利用非金属单质与H₂反应的难易程度来证明其元素非金属性的强弱 A．4个 B．5个 C．6个 D．7个 ▌题型06 同主族元素性质的相似性与递变性 【典例6】（23-24高一下·天津·学业考试真题）结合元素周期表和元素周期律相关知识，按要求回答下列问题。 (1)硫的原子结构示意图为______。硫在元素周期表中的位置为第三周期第______族。 (2)根据硫与氯在周期表中的位置，比较如下物质的性质强弱：稳定性：H2S______HCl；酸性：H2SO4______HClO4(填“<”或“>”)。 (3)验证同主族元素非金属性的递变规律。 上述实验中，向试管中滴加试剂后，振荡、静置，观察到溶液颜色均变深。 ①实验Ⅰ中反应的离子方程式为__________________。 ②由实验Ⅰ与实验Ⅱ的现象可得出卤素单质的氧化性强弱顺序是Cl2______Br2______I2(填“<”或“>”)。 ③通过比较和分析卤素单质间的置换反应，可验证在元素周期表中，同主族元素从上到下非金属性逐渐______(填“增强”或“减弱”)的规律。 【变式6-1】（2025高一下·天津南开·学业考试）门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”、“类硅”在内的11种元素。回答下列问题： I．“类铝”在门捷列夫预言4年后，被布瓦博德朗在一种矿石中发现，命名为镓(Ga)。 (1)铝在元素周期表中的位置为第_______周期第_______族。 (2)铝是一种活泼金属可以与NaOH溶液反应，该反应的离子方程式为_______。工业上采用电解熔融_______(填化学式)制备金属Al。 (3)镓与铝同主族，且位于铝的下一周期，则镓的原子结构示意图为_______。 II．门捷列夫预言的“类硅”，多年后被德国化学家文克勒发现，命名为锗(Ge)。 (4)硅是应用最为广泛的半导体材料，写出高纯硅的一种用途：_______。 (5)是一种_______(填“酸性”“碱性”或“两性”)氧化物，实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，用化学方程式解释原因：_______。 (6)写出的电子式：_______。 (7)硅和锗单质分别与反应时，反应较难进行的是_______(填“硅”或“锗”)。 【变式6-2】（2026高一下·天津南开·学业考试）结合元素周期表和元素周期律相关知识，按要求回答下列问题。 (1)Al的原子结构示意图为____________________________，Al在元素周期表中的位置为____________________________。 (2)根据硅在周期表中的位置，比较如下物质的性质强弱(填“<”或“>”)。 稳定性：________；酸性：__________。 (3)探究的性质。 实验：将少量固体分别装入两支试管中，向试管1中滴加的盐酸，向试管2中滴加的溶液。边滴加边振荡，观察现象。 ①试管1中反应的离子方程式为______________________________。 ②试管2中的实验现象是____________________，表明能与强碱溶液反应。 ③对比分析试管1和试管2中的实验现象，说明属于_______________(填“酸性”、“碱性”或“两性”)氧化物。 (4)在元素周期表中，锗()位于第四周期，与同主族。推测的最外层电子数为__________，其最高价氧化物的化学式为__________________。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第一节 原子结构与元素周期表 (题型突破举一反三) 【题型01原子结构、核素、同位素 典例精析 【典例1】A 举一反三 【变式11】B 【变式1-2】B 【变式13】D 题型02原子核外电子排布的规律 典例精析 【典例2】B 举一反三 【变式2-1】B 【变式22】C 题型03元素周期表 典例精析 【典例3】D 举一反三 【变式31】A 【变式32】A 【变式3-3】D 题型04原子结构与碱金属元素的性质 1/3 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 典例精析 【典例4】A 举一反三 【变式41】D 【变式42】D 【变式43】D 题型05原子结构与卤族元素的性质 典例精析 【典例S】B 举一反目 【变式51】(1)同位素 (2)2A1+20H+6H,0=2[AI(OH)4]+3H2个 高温 3)3Fe+4H0(g)=Fe,04+4H) (④ ①乙 CL2+2厂=2C+L2 ②BD 【变式52】C 【变式53】A 题型06 同主族元奏性质的相似性与递变性 【典例6】1) VIA (2) < (3) ①CL2+2Br=2CI+Br, ②>> ③减弱 【变式61】(1) 三 ΠA (2) 2AH20HF+6H,0-2[AI(OH)4]+3H,↑ Al2O3 2/3 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 3 183 (④)计算机芯片、太阳能电池 (5) 酸性 2NaOH+SiO2=NaSiO3+H2O H 量。 (⑥H:Si:H ●● H (⑦)锗 【变式6-2】(1) 第三周期第ILA族 (2) > (3) A12O3+6H=2A++3H,0 固体逐渐溶解 两性 (4) Ge0, 3/3