第09讲 原子结构与元素周期表 学案-2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

人教版（2019）高中化学 必修第一册 【分层导学+易错辨析】 第四章 物质结构 元素周期律 第一节 原子结构与元素周期表 （第09讲） “把零散的元素排成一列，门捷列夫读懂了原子内心的秩序。” 课时信息 【建议课时】2课时（建议第1课时讲原子结构与核素，第2课时讲周期表结构与碱金属、卤族） 教学目标 ● 认识原子构成，理解质量数A与质子数Z、中子数N的关系，能正确书写核素符号 AZX 并进行微粒数量换算。 ● 理解元素、核素、同位素的含义，知道氢的三种核素及同位素在考古、能源、医学中的应用。 ● 了解核外电子分层排布规律，能画出1～20号元素原子（简单离子）的结构示意图。 ● 掌握元素周期表的结构（周期、族），能由原子序数推断元素在周期表中的位置。 ● 以碱金属、卤族为例，理解同主族元素性质的递变规律。 教学重点 ★ 质量数与微粒间数量关系；元素、核素、同位素辨析 ★ 核外电子排布规律与原子结构示意图 ★ 周期表结构（周期、族）及由原子序数推断位置 ★ 碱金属、卤族性质的递变规律 教学难点 ▲ 由原子序数推断元素在周期表中的位置（0族定位法） ▲ 原子、离子的电子数换算与10电子、18电子微粒推断 ▲ 同位素与同素异形体、核素等易混概念的辨析 情景导入 【生活情境】考古学家用碳-14测定半坡遗址出土木炭的年代：活着的生物体内14C与12C比例恒定，死亡后14C按约5730年的半衰期衰变，测其剩余比例即可推算年代。氢弹爆炸利用氘（2H）、氚（3H）核聚变释放巨大能量，而我国“人造太阳”装置正试图让这一过程可控、和平利用。2020年嫦娥五号从月壤带回样品，其中富含的氦-3（3He）被视为未来清洁核聚变燃料——地球上氦主要是4He，月壤却因长期受太阳风照射富集了3He。这些看似遥远的事实，背后都是同一个问题：原子内部质子、中子、电子是怎样排布的？ 思考与讨论 问题1：为什么12C、14C以及3He、4He化学性质几乎相同，却在考古、能源上扮演不同角色？它们之间是什么关系？ 问题2：氕、氘、氚都属于氢元素，它们的质子数、中子数、电子数各是多少？为什么把它们排在周期表同一格？ 问题3：由“3He、4He”的写法，你能说出左上角、左下角数字分别代表什么吗？ 第一部分　课前预习·知识点填空 说明：通读教材后独立填写，参考答案见文末；注意每空只填一个核心概念。 （一）原子结构与元素周期表　预习填空 1．原子由居于中心带正电的______和核外带负电的______构成；原子核一般由______和______构成，其中质子带______电，中子______电。 2．质量数(A)＝______数(Z)＋______数(N)；原子中：原子序数＝核电荷数＝______数＝______数。 3．阳离子核外电子数＝质子数______阳离子所带电荷数；阴离子核外电子数＝质子数______阴离子所带电荷数（填“加”或“减”）。 4．核素符号 AZX 中，左上角A表示______数，左下角Z表示______数；如 2311Na 的中子数为______。 5．具有相同质子数的一类原子总称______；具有一定数目质子和中子的一种原子叫______；质子数相同而______数不同的同一元素不同核素互称______。 6．氢的三种核素：氕______、氘______（D）、氚______（T）。 7．核外电子总是尽先排布在能量______的电子层；各层最多容纳______个电子；最外层不超过______个（K层为最外层不超过2个）。 8．周期表有______个横行即______个周期；______个纵列，分为______个族。周期序数＝原子的______数；主族序数＝原子的______电子数。 9．第ⅠA族（除氢）统称______元素；第ⅦA族统称______元素；0族统称______元素。 10．同主族碱金属从上到下金属性逐渐______，与水反应越来越______；同主族卤素从上到下非金属性逐渐______，气态氢化物稳定性逐渐______。 11．0族元素原子序数依次为He＝2、Ne＝10、Ar＝18、Kr＝36、Xe＝54、Rn＝______、Og＝118。 第二部分　知识讲解·例题变式（嵌入式导学） 模块一　原子的构成与质量数 原子由居于中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成；原子核由质子和中子构成。质子带1个单位正电荷，中子不带电，电子带1个单位负电荷。原子的质量主要集中在原子核上。 粒子 电性 相对质量 作用 质子 正电 约1 决定元素种类 中子 不带电 约1 决定同种元素的不同核素 电子 负电 约1/1836 最外层电子数决定化学性质 质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。中性原子：质子数＝核外电子数＝原子序数；阳离子：电子数＝Z－电荷数；阴离子：电子数＝Z＋|电荷数|。 【教师批注】氕(1H)核内只有1个质子、没有中子，所以“所有原子核都由质子和中子构成”是错的。另外，质子数相同的粒子不一定是同种元素，如F-与OH-质子数均为9，但前者是原子、后者是原子团。 【例题1】下列关于 2311Na 的叙述，正确的是（　　） A．中子数为11　　B．质量数为11　　C．核外电子数为11　　D．质子数为23 【解析】2311Na中左下角11为质子数Z，左上角23为质量数A。 中子数N＝A－Z＝23－11＝12；中性原子电子数＝质子数＝11。 A错（中子数12）、B错（质量数23）、C对、D错（质子数11）。 答案：C 【变式训练1】某微粒 R3+ 的质量数为27，核外有10个电子。则原子核内中子数为（　　） A．13　　B．17　　C．10　　D．14 【解析】R3+核外10电子，则中性R原子电子数＝10＋3＝13，即Z＝13为铝。 中子数N＝A－Z＝27－13＝14。 答案：D 模块二　元素、核素、同位素 概念 研究对象 关键词 元素 宏观一类原子 质子数相同 核素 微观一种原子 质子、中子数都一定 同位素 原子间互称 同元素、中子数不同 同素异形体 单质间互称 同种元素、不同单质 同位素在周期表中占同一格，核外电子排布相同，故化学性质几乎完全相同；但中子数不同，质量数、密度、放射性等物理性质不同。天然同位素丰度一般固定。 名称 符号 质子数 中子数 用途 氕 11H 1 0 普通氢 氘 21H（D） 1 1 重水D2O、核聚变 氚 31H（T） 1 2 “人造太阳”核聚变 【教师批注】同位素之间的转化（如铀衰变）发生在原子核内部，属于核反应，既不是物理变化也不是化学变化。14C测年、235U核燃料、3He清洁能源、131I治甲状腺，都利用了“同位素化学性质相同、核性质不同”。 【例题2】嫦娥五号月壤中富含的氦-3为 3He，地球上氦主要为 4He。下列说法正确的是（　　） A．3He与4He互为同素异形体　　B．3He原子核内有1个中子 C．3He与4He化学性质差别很大　　D．3He核外有3个电子 【解析】He原子序数为2，故3He、4He质子数均为2、电子数均为2。 3He中子数＝3－2＝1，4He中子数＝4－2＝2；二者质子数同、中子数异，互为同位素（不是同素异形体），化学性质几乎相同。 A错（同位素）、B对、C错、D错（电子数2）。 答案：B 【变式训练2】核电站燃料 23592U 与 23892U 相比，下列叙述正确的是（　　） A．是两种不同元素　　B．中子数相同　　C．互为同位素　　D．核外电子数不同 【解析】二者质子数均为92，属铀元素；中子数分别为143、146，不同；电子数均为92；互为同位素。 答案：C 模块三　核外电子排布与原子结构示意图 电子由内到外分K、L、M、N……层，离核越近能量越低。排布四规律：①尽先排能量最低层；②每层最多2n2个；③最外层≤8个（K层为最外层≤2）；④次外层≤18个、倒数第三层≤32个。 1～20号元素原子结构示意（文本表格：圈内为核电荷数，层上数字为该层电子数） 元素 +电荷 K L M N 结构类型 H +1 1 最外层1 He +2 2 稳定(2e) O +8 2 6 易得电子 Ne +10 2 8 稳定(8e) Na +11 2 8 1 易失电子 Mg +12 2 8 2 金属 Al +13 2 8 3 金属 Si +14 2 8 4 半导体 Cl +17 2 8 7 易得电子 Ar +18 2 8 8 稳定(8e) K +19 2 8 8 1 活泼金属 Ca +20 2 8 8 2 活泼金属 Na原子写作“+11　2　8　1”；Na+失最外层1个电子后变为“+11　2　8”，少一层；Cl-得1个电子变为“+17　2　8　8”，层数不变。 【教师批注】由内层电子数反推元素是常考技巧：如“L层是K层的3倍”，K层固定2个，则L层6个，电子排布2、6，为氧。注意Ca为2、8、8、2而非2、8、10——受“最外层≤8”限制。 【例题3】某元素原子L层电子数是K层的3倍。该元素是（　　） A．硅　　B．碳　　C．硫　　D．氧 【解析】K层最多排2个，L层为其3倍即6个，电子排布2、6，核电荷数8，为氧。 碳为2、4；硅为2、8、4；硫为2、8、6。 答案：D 【变式训练3】下列微粒结构示意图“+12　2　8”所表示的是（　　） A．Mg2+　　B．Mg原子　　C．O2-　　D．Ne原子 【解析】核电荷数12为镁元素；核外电子2＋8＝10，比质子数少2，为失去2个电子的Mg2+。 Mg原子应为2、8、2；O2-核电荷数为8。 答案：A 模块四　元素周期表的结构 编排原则：电子层数相同的按原子序数递增排成横行（周期）；最外层电子数相同的按电子层数递增排成纵列（族）。 周期 起止 元素种数 类别 第一周期 H～He 2 短周期 第二周期 Li～Ne 8 短周期 第三周期 Na～Ar 8 短周期 第四周期 K～Kr 18 长周期 第五周期 Rb～Xe 18 长周期 第六周期 Cs～Rn 32 长周期(含镧系) 第七周期 Fr～Og 32 已填满 记忆口诀“三短三长一不全”，各周期种数2、8、8、18、18、32、32。18个纵列分16个族：7主族(A)、7副族(B)、第Ⅷ族（占8、9、10三列）、0族。主族序数＝最外层电子数，周期序数＝电子层数。 【教师批注】“18纵列只有16族”是因为第8、9、10列合称第Ⅷ族。最外层1～2个电子的不一定是主族（如Cu最外层1个属ⅠB，He最外层2个属0族）。含元素最多的族是第ⅢB族（镧系、锕系）。 【例题4】下列关于元素周期表结构的叙述，正确的是（　　） A．有7个横行、18个纵列，故有18个族 B．每一周期都从碱金属开始、以稀有气体结束 C．第8、9、10纵列合称第Ⅷ族 D．第ⅠA族元素统称碱金属，全部为金属 【解析】A错：18纵列合并为16族；B错：第一周期从H开始；C对；D错：ⅠA含H，H为非金属。 答案：C 【变式训练4】下列说法正确的是（　　） A．主族元素的族序数等于其最外层电子数 B．所有族都由长、短周期元素共同构成 C．短周期包括第1、2、3、4周期 D．0族元素最外层都达到8电子稳定结构 【解析】A对；B错：副族、第Ⅷ族、0族只由长周期构成；C错：短周期为1、2、3周期；D错：He最外层为2电子。 答案：A 模块五　由原子序数推断位置（0族定位法） 记牢0族原子序数：He＝2、Ne＝10、Ar＝18、Kr＝36、Xe＝54、Rn＝86、Og＝118。某元素序数介于相邻两0族之间： ● 与较大的那个0族同周期；比大0族小1～7，则族序数＝8－差值。如35号Br比36(Kr)小1，即第四周期ⅦA族。 ● 比小0族大1或2，即下一周期ⅠA、ⅡA族。如37号Rb比36大1，即第五周期ⅠA族。 【教师批注】例：55号Cs介于54(Xe)与86(Rn)之间，比54大1，即第六周期ⅠA族；116号Lv介于86与118之间，118－116＝2，族序数＝8－2＝6，即第七周期ⅥA族。 【例题5】2016年命名的118号元素Og，在周期表中位于（　　） A．第六周期0族　　B．第八周期ⅠA族　　C．第七周期ⅦA族　　D．第七周期0族 【解析】118恰为最后一个0族元素的原子序数，故Og本身是第七周期稀有气体，位于第七周期0族。 答案：D 【变式训练5】原子序数为34的元素Se，位于周期表的（　　） A．第三周期ⅣA族　　B．第四周期ⅥA族　　C．第四周期ⅦA族　　D．第五周期ⅥA族 【解析】34介于18(Ar)与36(Kr)之间，与36同周期（第四周期）；36－34＝2，族序数＝8－2＝6，故第四周期ⅥA族。 答案：B 模块六　碱金属元素（第ⅠA族，除H外） 包括Li、Na、K、Rb、Cs，最外层均1个电子，易失去，表现强金属性。 性质 递变（Li～Cs） 说明 密度 总体增大（K反常，K＜Na） Li、Na、K保存于煤油/石蜡 熔沸点 逐渐降低 Cs熔点很低 与O2产物 渐复杂 Li生成Li2O；Na生成Na2O2；K生成KO2 与水反应 越来越剧烈 2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；K轻微爆炸 金属性 逐渐增强 Cs为最活泼金属 【教师批注】锂是密度最小的金属，用于锂电池；碱金属着火不能用水或CO2灭火器，须用干燥沙土。密度递变中K反常（K＜Na），是常考例外。 【例题6】下列关于碱金属Li、Na、K的比较，正确的是（　　） A．熔点：Li＜Na＜K　　B．与水反应剧烈程度：Li＜Na＜K C．金属性：Li＞Na＞K　　D．密度：Li＞Na＞K 【解析】同主族从上到下金属性增强、与水反应越剧烈（B对、C错）；熔沸点降低（熔点Li＞Na＞K，A错）；密度总体增大但K反常（D错）。 答案：B 【变式训练6】预测金属铯(Cs)的性质，不正确的是（　　） A．CsOH是强碱　　B．Cs与水剧烈反应甚至爆炸 C．Cs还原性比Na弱　　D．空气中燃烧生成比Na2O2更复杂的氧化物 【解析】Cs在Na下方，金属性更强：CsOH碱性更强、与水更剧烈、还原性更强、产物更复杂（可生成CsO2）。C错。 答案：C 模块七　卤族元素（第ⅦA族） 包括F、Cl、Br、I，最外层均7个电子，易得1个电子，表现强非金属性。 性质 递变（F～I） 说明 单质颜色 逐渐加深 F2淡黄绿、Cl2黄绿、Br2深红棕、I2紫黑 熔沸点 逐渐升高 Br2是常温唯一液态非金属单质 与H2化合 越来越难 F2暗处爆炸；I2持续加热且可逆 HX稳定性 HF＞HCl＞HBr＞HI HI最不稳定 置换反应 活泼置换不活泼 Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2；Br2＋2KI=2KBr＋I2 非金属性 逐渐减弱 F最强，无正化合价 【教师批注】F2氧化性极强，通入盐溶液会先与水剧烈反应，不能像Cl2那样置换水溶液中的Br-、I-。卤素在CCl4中：Br2显橙红、I2显紫红，萃取后下层显色。 【例题7】为比较氯、溴、碘非金属性，进行：①NaBr溶液加氯水；②KI溶液加溴水；③KI溶液加氯水。下列正确的是（　　） A．①中溶液变橙黄，说明Cl2氧化性强于Br2 B．②不能证明Br、I非金属性强弱 C．非金属性：I＞Br＞Cl D．氯水滴入NaF溶液可置换出F2 【解析】①Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2，生成Br2显橙黄，氧化剂Cl2＞氧化产物Br2，A对；②Br2置换I2可证明Br＞I，B错；综合非金属性Cl＞Br＞I，C错；F2会先与水反应且F非金属性更强，D错。 答案：A 【变式训练7】下列关于卤族性质递变，不正确的是（　　） A．单质颜色从F2到I2逐渐加深 B．气态氢化物稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI C．与H2化合：F2最易、I2最难 D．还原性：F-＞Cl-＞Br-＞I- 【解析】A、B、C均正确；非金属性越弱对应阴离子还原性越强，故还原性应为F-＜Cl-＜Br-＜I-，D错。 答案：D 模块八　10电子、18电子微粒与易混概念 类别 分子 阳离子 阴离子 10电子 Ne、HF、H2O、NH3、CH4 Na+、Mg2+、Al3+、NH4+ N3-、O2-、F-、OH- 18电子 Ar、HCl、H2S、PH3、F2、H2O2 K+、Ca2+ P3-、S2-、Cl- 电子层结构相同的离子，核电荷数越大半径越小（“序大径小”）。同位素（原子比中子）与同素异形体（单质比结构）要分清。 【教师批注】判断口诀：“同位素”是原子比中子，“同素异形体”是单质比结构。如12C与14C是同位素；O2与O3、金刚石与石墨是同素异形体。 【例题8】下列各组物质互为同素异形体的是（　　） A．12C与14C　　B．O2与O3　　C．H2O与D2O　　D．Na与Na+ 【解析】同素异形体是同种元素形成的不同单质。A为同位素（原子间）；B中O2、O3均为氧元素不同单质，正确；C为不同化合物；D为原子与离子。 答案：B 【变式训练8】下列微粒与Ne原子电子层结构相同的是（　　） A．Na　　B．Cl-　　C．Mg2+　　D．K+ 【解析】Ne为2、8共10电子。Na为2、8、1；Cl-为2、8、8；Mg2+失2电子后为2、8；K+为2、8、8。 答案：C 模块九　原子结构综合计算与四种相对原子质量 由核素符号 AZX 出发进行数量换算，是本节计算的核心。解题三步：①先写 AZX，明确 A＝Z＋N；②由微粒带电情况求质子数——中性原子电子数＝Z，阳离子电子数＝Z－电荷数，阴离子电子数＝Z＋|电荷数|；③用 N＝A－Z 求中子数，并结合电子层数与最外层电子数推断周期表位置。 （1）四种相对原子质量辨析 名称 含义 举例 核素的相对原子质量 某核素一个原子质量与12C质量1/12之比 16O约15.995 核素的质量数 质子与中子相对质量取整之和 16O质量数为16 元素的相对原子质量 各天然同位素按丰度加权平均 氯约35.45 元素的近似相对原子质量 用各同位素质量数加权平均 氯约35.5 周期表中查出的是“元素的相对原子质量”（平均值）；氯约35.45正是35Cl（约75.77%）与37Cl（约24.23%）加权平均的结果。 【教师批注】同位素形成的单质（H2、D2、T2）与化合物（H2O、D2O）化学性质几乎相同，但它们是不同的分子，摩尔质量不同，等物质的量时质量不同。 【例题9】某金属阳离子 M3+ 核外有10个电子，质量数为27。下列推断错误的是（　　） A．M原子核内质子数为13　　B．M原子核内中子数为14 C．M位于第三周期ⅢA族　　D．M3+比M原子少3个质子 【解析】M3+核外10电子，则中性M原子电子数＝10＋3＝13，Z＝13为Al；中子数＝27－13＝14；Al有3个电子层、最外层3个，第三周期ⅢA族。 D错：形成离子只是得失电子，质子数目不变，M3+与M原子质子数均为13。 答案：D 【变式训练9】氯元素有35Cl和37Cl两种天然同位素。下列说法正确的是（　　） A．35Cl与37Cl中子数之比为35∶37 B．35Cl与37Cl物理、化学性质都完全相同 C．35Cl与37Cl核外电子排布相同 D．等物质的量的35Cl2与37Cl2质量相同 【解析】35Cl、37Cl质子数均为17，中子数分别为18、20。A错：中子数之比18∶20＝9∶10；B错：化学性质几乎相同，物理性质不同；C对：电子排布均为2、8、7；D错：摩尔质量70与74 g/mol不同，等物质的量质量不同。 答案：C 模块十　碱金属与卤族的实验事实及情景应用 同主族递变规律不仅要记住结论，还要能用实验事实验证。碱金属从Li到Cs与水反应越来越剧烈，可概括为“锂慢钠快钾爆铯剧”；与氧气产物越来越复杂（Li生成Li2O，Na生成Na2O2，K生成KO2）。卤素从F2到I2与H2化合越来越难，HX稳定性越来越弱；卤素单质间的置换是比较非金属性最直接的证据。 碱金属 与水现象 与O2主要产物 保存 Li 较缓和 Li2O 石蜡密封 Na 剧烈、熔成小球 Na2O2 煤油 K 轻微爆炸 K2O2、KO2 煤油 Rb、Cs 剧烈爆炸 更复杂氧化物 密封 卤素单质 颜色状态 与H2化合条件 氢化物稳定性 F2 淡黄绿气体 暗处爆炸 HF很稳定 Cl2 黄绿气体 光照/点燃 HCl稳定 Br2 深红棕液体 加热较慢 HBr较不稳定 I2 紫黑固体 持续加热可逆 HI最不稳定 【教师批注】萃取是分离卤素的常用方法：Br2、I2在CCl4中分别显橙红、紫红色；因CCl4密度比水大，萃取后下层显色。F2通入盐溶液会先与水剧烈反应，不能置换水溶液中的Br-、I-。 【情景拓展】同位素在现代社会大显身手：核电站利用235U裂变发电；铀浓缩利用235U与238U质量差异进行气体离心；碘-131被甲状腺选择性吸收以治疗甲亢；14C半衰期约5730年，使考古学家能测定古生物年代；嫦娥五号月壤中的3He则是未来清洁核聚变的理想燃料。这些应用都建立在“同位素化学性质相同、核性质不同”这一基本认识之上。 【例题10】下列关于卤素置换实验与非金属性的说法，正确的是（　　） A．氯水加入NaF溶液可置换出F2 B．溴水加入KI淀粉溶液变蓝，说明Br2氧化性强于I2 C．卤族单质从上到下氧化性增强 D．HF的酸性强于HCl，故非金属性F强于Cl 【解析】A错：F2会先与水反应，且F非金属性强于Cl；B对：Br2置换出I2使淀粉变蓝，氧化剂Br2强于氧化产物I2；C错：从上到下氧化性减弱；D错：无氧酸酸性不能判断非金属性。 答案：B 【变式训练10】下列关于碱金属的叙述，正确的是（　　） A．碱金属单质都应保存在煤油中 B．碱金属单质密度随原子序数增大一直增大 C．碱金属元素最高正化合价均为＋1价 D．碱金属阳离子还原性随原子序数增大而增强 【解析】A错：Li密度小于煤油，须石蜡密封；B错：密度总体增大但K反常；C对：最外层1个电子，最高正价均为＋1；D错：碱金属阳离子很难再失电子，不讨论简单阳离子还原性递变。 答案：C 模块十一　结构计算与位置推断的解题方法 （1）由化合价与质量分数推断元素 【例题拆解】某元素R的最高价氧化物为R2O5，其气态氢化物中氢的质量分数约为17.6%，且R原子质子数比中子数少1。第一步：由R2O5中O为－2价，知R最高正价为＋5，位于ⅤA族，最低负价为－3，氢化物为RH3。第二步：由氢的质量分数 3/(M＋3)≈17.6%，解得M≈14，指向氮N。第三步：N质子数7、中子数7，位于第二周期ⅤA族，其最高价氧化物水化物为HNO3。 （2）由原子结构特征锁定突破口 短周期推断常见“题眼”：最外层电子数是次外层2倍即C；是3倍即O；地壳中含量最多即O，最多金属即Al；空气中含量最多即N；短周期金属性最强即Na；半导体材料即Si。先锁一种，再按周期表相对位置补全，最后代回条件验证。 特征结构 推断元素 特征结构 推断元素 最外层是次外层2倍 C 地壳中最多元素 O 最外层是次外层3倍 O 地壳中最多金属 Al 最外层＝电子层数 H、Be、Al 短周期金属性最强 Na 10电子负一价 F-、OH- 18电子负二价 S2- 【教师批注】解推断题口诀：先由突破口定一种，再画局部周期表补全，最后代回条件逐条验证。注意“最高正价＋|最低负价|＝8”，可由化合价代数和快速定族。 【周期表结构速记】0族原子序数：He 2、Ne 10、Ar 18、Kr 36、Xe 54、Rn 86、Og 118。各周期元素种数2、8、8、18、18、32、32。18列分16族：7主、7副、第Ⅷ族（占8、9、10三列）、0族。主族序数＝最外层电子数，周期序数＝电子层数。 【综合精讲1】月球土壤富含3He。试回答：(1)3He与地球上丰富的4He互称什么？它们质子数、中子数、电子数各是多少？(2)为什么3He被视为理想核聚变燃料而4He却不能？答：(1)3He与4He质子数均为2、电子数均为2，中子数分别为1、2，二者质子数相同中子数不同，互为同位素。(2)核聚变利用原子核反应，同位素核性质不同；3He聚变产物无强放射性，故被视为清洁燃料；这正体现了“同位素化学性质相同而核性质不同”。 【综合精讲2】某元素R的单质在空气中燃烧生成淡黄色固体。(1)该淡黄色固体是什么？写出R在周期表中的位置。(2)写出R与水反应的化学方程式。(3)比较R与同主族钾、锂与水反应的剧烈程度。答：(1)淡黄色固体为Na2O2，R为钠Na，位于第三周期ⅠA族。(2)2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。(3)同主族从上到下金属性增强，与水反应越来越剧烈：锂较缓和、钠剧烈、钾轻微爆炸。 【综合精讲3】现有：①H2O、②D2O、③Na2O2、④O2与O3、12C与14C。其中属于同位素的是______，属于同素异形体的是______，属于同种元素不同化合物的是______。答：同位素是质子数同中子数异的原子间，即12C与14C；同素异形体是同种元素不同单质，即O2与O3；H2O与D2O是氢的不同核素形成的不同化合物，不是同位素也不是同素异形体。 模块十二　相邻元素原子序数差与周期表推断 已知一种元素求相邻元素的原子序数，是周期表推断的延伸。同周期相邻主族元素，因中间可能隔着过渡元素区，原子序数差并不总是1。 位置关系 原子序数差 举例 同周期相邻（短周期） 1 Na(11)与Mg(12) 同周期ⅡA与ⅢA（短周期） 1 Mg(12)与Al(13) 同周期ⅡA与ⅢA（长周期） 11 Ca(20)与Ga(31) 同主族相邻（上下） 2、8、8、18、18、32 Li(3)与Na(11)差8 同主族左上至右下 随周期递增 须逐周期累加 解题时先由0族序数定位，再据“同主族上下差＝上周期种数”累加。如Na为11，下方K为11＋8＝19，再下方Rb为19＋18＝37。 【教师批注】注意长周期中ⅡA与ⅢA之间隔着10个过渡元素，故Ca(20)与Ga(31)相差11，而不是1；这是长周期与短周期在结构上的重要区别。 【例题11】已知钾(K)为19号元素。下列推断正确的是（　　） A．钾下一周期同主族元素原子序数为27 B．钾与钙原子序数相差11 C．钾下一周期同主族元素为铷(Rb)，原子序数为37 D．钾位于第四周期ⅡA族 【解析】K为19号，第四周期ⅠA族（D错）；其下一周期同主族为Rb，原子序数＝19＋18＝37（A错、C对）；K与Ca相邻，原子序数相差1（B错）。 答案：C 【变式训练11】硒(Se)为34号元素，与它同主族且相邻的上一周期元素是（　　） A．硫(S，16号)　　B．碲(Te，52号)　　C．氧(O，8号)　　D．砷(As，33号) 【解析】Se为第四周期ⅥA族；其上一周期同主族元素原子序数＝34－18＝16，即硫S。 答案：A 【必背速记清单】①两个等式：质量数＝质子数＋中子数；原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。②两条位置规律：周期序数＝电子层数；主族序数＝最外层电子数。③三组概念：元素（质子数）、核素（质子中子都定）、同位素（质子同中子异）。④两条递变：同主族金属性“上弱下强”、非金属性“上强下弱”。⑤0族序数：2、10、18、36、54、86、118。 典型计算综合题（逐问） 某元素R的核素 AZR，其阳离子 Rn+ 核外共有 m 个电子。(1)试用m、n表示质子数Z；(2)用A、m、n表示中子数N；(3)若R为短周期金属，Rn+核外10电子，写出两种可能的R及其离子符号。 解析：(1)Rn+是R失去n个电子形成的，故中性R原子电子数＝m＋n，即Z＝m＋n。(2)N＝A－Z＝A－(m＋n)。(3)Rn+核外10电子为短周期金属阳离子，常见有Na+(Z＝11，失1电子)、Mg2+(Z＝12，失2电子)、Al3+(Z＝13，失3电子)，任写两种即可。 模块十三　短周期元素推断综合训练 本模块集中训练“由结构特征锁元素、由周期表定位置、由递变判性质”的完整思维链。先读下表掌握常见短周期元素的结构特征，再完成两道综合推断。 元素 结构/性质特征 周期表位置 常见题型 H 最轻、无中子 第一周期ⅠA 同位素、核外电子 C 最外层是次外层2倍 第二周期ⅣA 有机物骨架 N 空气中含量最多 第二周期ⅤA 氢化物碱性 O 地壳最多、最外层3倍 第二周期ⅥA 氧化物、过氧化物 Na 短周期金属性最强 第三周期ⅠA 与水/氧气反应 Al 地壳最多金属、两性 第三周期ⅢA 两性氢氧化物 Si 半导体材料 第三周期ⅣA 芯片、太阳能 Cl 最高价含氧酸最强 第三周期ⅦA 置换、漂白 【综合推断】A、B、C、D、E为短周期元素：A是相对原子质量最小的元素；B是地壳中含量最多的元素；C的阳离子C+与B的阴离子B2-电子层结构相同；D与B同主族且相邻；E是地壳中含量最多的金属元素。 解析：A相对原子质量最小，即A为H；B地壳中最多，即B为O；B2-为O2-(2、8)，C+与其电子层结构相同，即C+为Na+，C为Na；D与O同主族且相邻的短周期元素，即D为S；E地壳中最多金属，即E为Al。五种元素分别为H、O、Na、S、Al。其中Na与水剧烈反应，Al(OH)3为两性氢氧化物，O与S可形成SO2、SO3。 【教师批注】推断题一旦出现两元素重叠，说明某处“题眼”读反了，应立即回查：是最外层与次外层倍数关系，还是电子层结构相同的离子种类。切忌将错就错。本题突破口是O2-与Na+同为10电子。 模块十四　本章重要实验现象与方程式小结 实验 主要现象 化学方程式 Na在空气中燃烧 黄色火焰、生成淡黄色固体 2Na＋O2Na2O2 Na与冷水反应 浮、熔、游、响 2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑ K与冷水反应 轻微爆炸 2K＋2H2O=2KOH＋H2↑ 氯水加NaBr 溶液变橙黄 Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2 溴水加KI 加CCl4后下层紫红 Br2＋2KI=2KBr＋I2 概念 判断关键 举例 元素 质子数 H、O、Na 核素 质子、中子都一定 16O、18O 同位素 原子间、质子同中子异 16O与18O 同素异形体 单质间、结构不同 O2与O3 【教师批注】写方程式时注意条件：Na燃烧须注明“点燃”；钠与水常温即可用“＝”。卤素置换在水溶液中进行，F2例外须先与水反应。 错题辨析 易错点1 【错解】认为“原子都是由质子、中子、电子构成的”，于是判断 11H 核内有1个中子。 【正解】11H（氕）核内只有1个质子、0个中子；它是唯一无中子的常规原子核。 【错因】混淆了“一般原子核”与“所有原子核”。绝大多数原子由质子、中子、电子构成，但普通氢原子例外；质子数决定元素种类，中子数可不同。 易错点2 【错解】把 3He 与 4He 的关系判为“同素异形体”，或认为二者化学性质差别很大。 【正解】3He与4He质子数均为2、中子数不同，互为同位素；它们核外电子排布相同，化学性质几乎相同。 【错因】混淆了同位素（同种元素不同核素，原子间互称）与同素异形体（同种元素不同单质间互称）。同位素只在质量、放射性等物理性质上不同。 易错点3 【错解】由“最外层达到8电子”判断该微粒一定是稀有气体原子。 【正解】最外层达8电子的微粒可能是阳离子（如Na+为2、8）、阴离子（如Cl-为2、8、8），不一定是稀有气体原子。 【错因】只看最外层电子数而忽略核电荷数与电子总数的关系。判断微粒种类必须同时比较质子数与核外电子数。 易错点4 【错解】认为“周期表每一纵列就是一个族”，从而得出共有18个族。 【正解】周期表有18个纵列，但第8、9、10三列合并为第Ⅷ族，实际只有16个族。 【错因】未注意第Ⅷ族占三个纵列这一特殊结构；同时碱金属不包含氢（ⅠA中的H为非金属）。 易错点5 【错解】比较碱金属密度时认为“随原子序数增大一直增大”，或把K的密度说成大于Na。 【正解】碱金属密度总体增大，但K出现反常，K的密度小于Na；保存时Na、K可浸煤油，Li因密度比煤油小只能用石蜡密封。 【错因】把递变规律绝对化，忽略K这一反常特例；同时忽视了Li密度小于煤油这一保存差异。 第三部分　分层练习 练习一　基础过关 【基础过关】 1．考古中用 14C 测定文物年代。14C 原子核内中子数为（　　） A．6　　B．14　　C．20　　D．8 2．下列化学用语书写正确的是（　　） A．中子数为10的氧原子写作 108O　　B．Na原子结构示意图为“+11　2　8　1” C．Mg2+结构示意图为“+12　2　8　2”　　D．Cl-核外有17个电子 3．下列关于同位素的说法，正确的是（　　） A．同位素是同种元素的不同单质 B．35Cl与37Cl核外电子排布不同 C．1H、2H、3H互为同位素 D．同位素之间物理性质完全相同 4．下列各组微粒，核外电子总数相等的是（　　） A．Na+与Mg2+　　B．Ar与Cl　　C．Ne与Na　　D．O2-与S2- 5．稀土元素在新能源、电子工业中作用巨大。稀土主要位于周期表的（　　） A．第ⅠA族　　B．镧系及ⅢB族　　C．0族　　D．卤族 6．下列关于钠原子与钠离子的说法，正确的是（　　） A．它们质子数不同　　B．它们电子层数相同 C．Na+比Na原子少1个电子　　D．它们化学性质完全相同 7．下列关于卤族单质性质的比较，正确的是（　　） A．氧化性：I2＞Br2＞Cl2 B．稳定性：HI＞HBr＞HCl C．最高价含氧酸酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4 D．还原性：Cl-＞Br-＞I- 8．下列关于原子核外电子排布的叙述，正确的是（　　） A．最外层电子数都不超过8个，与是否为K层无关 B．钙原子核外电子排布为2、8、8、2 C．核外电子总是先排满M层18个再排N层 D．稀有气体原子最外层都达到8电子稳定结构 9．门捷列夫曾预言“类铝”（即后来发现的镓Ga）。这一事例最能说明元素周期表（　　） A．是按相对原子质量严格排列的 B．能预言未知元素的性质，指导科学研究 C．已经完美无缺　　D．只能用于记忆元素 10．下列各组物质中，互为同位素的是（　　） A．O2与O3　　B．金刚石与石墨　　C．16O与18O　　D．H2O与D2O 练习二　能力提升 【能力提升】 1．某短周期元素阴离子 X2- 核外共有18个电子，质量数为32。下列说法正确的是（　　） A．X核内有16个中子 B．X位于第三周期ⅥA族 C．X2-的氧化性比X原子强 D．X元素不存在同位素 2．已知Rb为第ⅠA族元素。下列预测错误的是（　　） A．单质与水剧烈反应　　B．RbOH是强碱 C．金属性比Na强　　D．原子半径比Na小 3．某短周期元素原子最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素是（　　） A．Li或Si　　B．C或O　　C．Be或Mg　　D．N或P 4．碘-131(131I)用于治疗甲状腺疾病。下列关于碘及卤素的说法正确的是（　　） A．131I与127I核外电子排布不同 B．131I与127I化学性质几乎相同 C．131I的中子数为53 D．加碘盐中碘为游离态I2 5．第116号元素Lv已被人工合成。它在周期表中位于（　　） A．第七周期ⅥA族　　B．第七周期ⅦA族　　C．第六周期ⅥA族　　D．第八周期ⅥA族 6．某短周期元素原子最外层有7个电子。下列说法错误的是（　　） A．它一定位于第ⅦA族 B．其最高价含氧酸可能是已知最强酸 C．其单质在常温下一定是气体 D．其最低负化合价为－1价 7．根据元素周期表排列规律，下列预测合理的是（　　） A．铷(Rb)不能与水反应 B．氢氧化钡的碱性比氢氧化钙弱 C．砹(At)单质为有色固体，且HAt不稳定 D．硒化氢(H2Se)比H2S稳定 练习三　拓展探究 【拓展探究】 1．（综合推断）A、B、C、D为短周期元素：A+核外有10个电子；B原子最外层电子数是次外层的3倍；C与B同主族；D是地壳中含量最多的金属元素。下列判断正确的是（　　） A．离子半径：A+＞B2- B．气态氢化物稳定性：B的氢化物＜C的氢化物 C．D的最高价氧化物水化物是两性氢氧化物 D．A、B形成的化合物只有一种 2．（实验探究）为验证氯、溴、碘单质氧化性强弱，设计如下实验：①向NaBr溶液滴加氯水；②向KI溶液滴加溴水；③向KI溶液滴加氯水。 （1）实验①现象是溶液由无色变为______色，反应的离子方程式为____________； （2）实验②加入CCl4振荡静置后，下层CCl4层呈______色； （3）由实验可知三种单质氧化性由强到弱为____________，对应元素非金属性由强到弱为____________； （4）能否用氯水与NaF溶液比较Cl与F的非金属性？______，理由是____________。 3．（综合应用）嫦娥五号月壤样品分析中，科学家关注氦-3。请回答： （1）3He的质量数为______，质子数为______，中子数为______，核外电子数为______； （2）3He与4He互称______，它们在周期表中占______（填“同一格”或“不同格”）； （3）下列能量中，利用同位素核差异而非化学性质的是______（填字母）。A．锂电池放电　B．核电站发电　C．天然气燃烧　D．酸碱中和 本课时小结 知识框架 ● 原子结构：原子核(质子Z、中子N)＋核外电子；A＝Z＋N ○ 原子：Z＝电子数；阳离子：电子数＝Z－电荷；阴离子：电子数＝Z＋|电荷| ● 元素·核素·同位素：质子数定元素，中子数定核素，“同位”即同位置不同中子 ○ 同位素化学性质几乎相同，物理性质/放射性不同；14C、235U、3He、131I应用 ● 核外电子排布：能量最低、每层≤2n2、最外层≤8、次外层≤18 ○ 原子结构示意图文本表示：“+Z　层1　层2　……” ● 周期表：7周期(2/8/8/18/18/32/32)、18列16族；周期序数＝电子层数，主族序数＝最外层电子数 ○ 0族定位法：先定周期(与大0族同期)，再求差定族(族序数＝8－差值) ● 同主族递变：碱金属(ⅠA)金属性增强、与水更剧烈；卤素(ⅦA)非金属性减弱、HX稳定性减弱 核心结论 ◆ 质量数A＝Z＋N；原子中Z＝电子数，离子要加减电荷数。 ◆ 同位素＝质子数同中子数异（原子间），同素异形体＝同种元素不同单质；二者不可混。 ◆ 周期序数＝电子层数，主族序数＝最外层电子数；0族定位法是推断位置的钥匙。 ◆ 同主族“金增非减”：碱金属从上到下金属性增强，卤素从上到下非金属性减弱。 参考答案与详细解析 一、知识点填空答案 1．原子核；电子；质子；中子；正；不带。 2．质子；中子；质子；核外电子。 3．减；加。 4．质量；质子；12。 5．元素；核素；中子；同位素。 6．11H；21H；31H。 7．最低；2n2；8。 8．7；7；18；16；电子层；最外层。 9．碱金属；卤族；稀有气体。 10．增强；剧烈；减弱；减弱。 11．86。 分层练习·基础过关答案与解析 1．碳为6号元素，质子数6；14C质量数14，中子数＝14－6＝8。 答案：D 2．A错：中子数10的氧质量数＝8＋10＝18，应写作188O；B对：Na为2、8、1；C错：Mg2+应为2、8，选项写成了Mg原子；D错：Cl-得1电子后为18电子。 答案：B 3．A错：同位素是原子间，不是单质；B错：35Cl与37Cl质子数相同，核外电子排布相同；C对：1H、2H、3H质子数均为1、中子数不同，互为同位素；D错：物理性质不同。 答案：C 4．Ne为10电子。Na+失1电子为10电子，Mg2+失2电子也为10电子，二者电子总数均为10；Ar为18、Cl为17、Na为11、O2-为10而S2-为18。 答案：A 5．稀土是钪、钇和镧系元素的统称，主要位于ⅢB族及第六周期镧系。 答案：B 6．Na与Na+质子数均为11（A错）；Na为2、8、1三层，Na+为2、8两层（B错）；Na+比Na少1个电子（C对）；最外层电子数不同，化学性质Na活泼而Na+稳定（D错）。 答案：C 7．同主族从F到I非金属性减弱：单质氧化性F2＞Cl2＞Br2＞I2（A错）；HX稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI（B错）；最高价含氧酸酸性HClO4＞HBrO4＞HIO4（C对）；阴离子还原性F-＜Cl-＜Br-＜I-（D错）。 答案：C 8．A错：K层为最外层时不超过2个；B对：钙为20号元素，受最外层≤8限制排布为2、8、8、2；C错：排满M层18个还要受最外层规则约束；D错：He最外层为2电子。 答案：B 9．门捷列夫依据性质递变留下空位，预言了镓等未知元素的存在与性质，体现周期表对科研的指导作用；现代周期表按原子序数排列且仍在完善。 答案：B 10．同位素是质子数相同中子数不同的原子间互称。A、B中O2与O3、金刚石与石墨均为同种元素不同单质，属同素异形体；C中16O与18O质子数均为8、中子数不同，互为同位素；D为不同化合物。 答案：C 分层练习·能力提升答案与解析 1．X2-核外18电子，则中性X电子数＝18－2＝16，Z＝16为硫；中子数＝32－16＝16。A：核内中子数16，数值正确但题目强调“核内有16个中子”，注意区分质子数也是16；B对：S有3个电子层、最外层6个，第三周期ⅥA族；C错：阴离子已达稳定结构，比原子难得电子、氧化性更弱；D错：硫存在32S、34S等同位素。 答案：B 2．Rb在Na下方，金属性更强、原子半径更大、与水更剧烈、RbOH为强碱。故D错（半径应更大）。 答案：D 3．若次外层为K层(2个)，最外层为其一半即1个，对应Li(2、1)；若次外层为L层(8个)，最外层为4个，对应Si(2、8、4)。 答案：A 4．131I与127I互为同位素，核外电子排布相同、化学性质几乎相同（A错B对）；131I中子数＝131－53＝78（C错）；加碘盐中碘以KIO3化合态存在，不是I2（D错）。 答案：B 5．0族Rn＝86(第六周期)，Og＝118(第七周期)。116介于86与118之间且与118同周期，118－116＝2，族序数＝8－2＝6，即第七周期ⅥA族。 答案：A 6．短周期最外层7个电子者位于ⅦA族（A对）；Cl的最高价含氧酸HClO4是已知最强无机含氧酸（B对）；C错：卤素单质常温下F2、Cl2为气体，Br2为液体，I2为固体，并非都是气体；最外层7个电子最低负价为－1（D对）。 答案：C 7．同主族从上到下金属性增强、非金属性减弱。A错：Rb金属性比Na更强，与水剧烈反应；B错：Ba在Ca下方，Ba(OH)2碱性更强；C对：At在I下方，单质颜色加深、状态趋向固体，HAt稳定性比HI更差；D错：非金属性S＞Se，氢化物稳定性H2S＞H2Se。 答案：C 分层练习·拓展探究答案与解析 1．突破口：A+核外10电子，即A为Na(11)；B最外层是次外层3倍，即电子排布2、6，B为O；C与O同主族短周期，即C为S；D地壳中最多金属，即D为Al。 A错：O2-与Na+电子层结构相同(2、8)，序大径小，r(O2-)＞r(Na+)； B错：非金属性O＞S，氢化物稳定性H2O＞H2S； C对：Al(OH)3为两性氢氧化物； D错：Na与O可形成Na2O、Na2O2两种化合物。 答案：C 2．（1）氯水置换出Br2，溶液由无色变橙黄色；离子方程式 Cl2＋2Br-=2Cl-＋Br2。 （2）Br2被CCl4萃取，下层CCl4层呈橙红色。 （3）由①②③知氧化性Cl2＞Br2＞I2；单质氧化性越强对应元素非金属性越强，故非金属性Cl＞Br＞I。 （4）不能；F2氧化性极强，通入水溶液会先与水剧烈反应，且非金属性F＞Cl，Cl2无法置换出F2。 答案：（1）橙黄；Cl2＋2Br-=2Cl-＋Br2。（2）橙红。（3）Cl2＞Br2＞I2；Cl＞Br＞I。（4）不能；F2会先与水剧烈反应，且非金属性F＞Cl。 3．（1）He为2号元素，3He质量数为3、质子数为2、中子数＝3－2＝1、中性原子电子数为2。 （2）3He与4He质子数相同、中子数不同，互为同位素，在周期表中占同一格。 （3）锂电池放电、天然气燃烧、酸碱中和均为化学变化，利用化学性质；核电站发电利用原子核裂变（核反应），与同位素核性质相关，故选B。 答案：（1）3；2；1；2。（2）同位素；同一格。（3）B。 学科网（北京）股份有限公司 $