1、第13讲 原子结构与元素周期表知识图谱原子结构和元素周期表知识精讲一原子结构 1原子结构2质量数(1)概念: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,所得的数值叫做质量数,常用A表示。(2)对于原子(Z为原子所含质子数,A为其质量数),质量关系:质量数(A)质子数(Z)中子数(N)。(3)数量关系:核电荷数质子数=核外电子数。3核外电子排布在多电子原子中,电子分别在能量不同的区域内运动,把不同的区域简化为不连续的壳层,称作电子层。各电子层由内到外电子层数1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由近及远能量高低由低到高(1)核外电子排布规律能量规律核外电子由里向外,依次排布在能量逐
2、渐升高的电子层里,即按KLM N顺序排列。数量规律各电子层最多容纳2n2个电子(n表示电子层数)。最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。次外层最多能容纳的电子数不超过18个。(2)核外电子排布的表示方法原子结构示意图(3)前20号元素的原子排布特点最外层电子数为1的原子有H、Li、Na、K;最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg、Ca。最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍、3倍、4倍的原子分别是C、O、Ne。次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。电子层数与最外层电子
3、数相等的原子有H、Be、Al;电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li、Ca。最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S;最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。二元素周期表1869年,俄国化学家门捷列夫在前人研究的基础上,将元素按照相对原子质量由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵列,制出了第一张元素周期表。随着化学科学的不断发展,元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满,元素周期表中元素的排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数。1元素周期表的结构2族的排列方式3元素周期表的排布原则(1)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。周期数=电子层数(2
4、)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。主族序数=最外层电子数(3)原子序数:按照元素在周期表中的顺序给元素编的序号。(4)原子序数与元素的原子结构之间的关系:原子序数=核电荷数质子数=核外电子数4元素周期表各族元素的特点族元素最外层电子数得失电子难易IA族(碱金属元素)锂Li、钠Na、钾K、铷Rb、铯Cs、钫Fr1易失去电子A族(碱土金属元素)铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)2易失去电子A族(氮族元素)氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、镆Mc5易得到电子VIA族(氧族元素)氧(O)、硫(S)
5、、硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)6易得到电子VIIA族(卤族元素)氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)7易得到电子0族元素(稀有气体元素)第18列8(He为2)稳定过渡元素第312列(副族与VIII族)全部为金属元素镧系第6周期IIIB族(共15个元素)锕系第7周期IIIB族(共15个元素)5元素周期表的金属元素与非金属元素分界线6元素周期表中元素信息三核素1核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一类原子。同种元素的原子一定具有相同的质子数,但是同种元素的原子的中子数不一定相同,如:氕、氘、氚。2同位素:同一元素的不同核素,即质子数相同,中子数不同的原子;如:1H、2H、
6、3H同位素之间,原子的质子数相同,中子数不同,质量数也不同3天然同位素和人工同位素同位素有天然存在和人工制造的区别,元素的天然同位素保持一定的比率不变,元素的平均相对原子质量就是按照该元素各种核素的比率计算的算术平均值。4同位素的用途有的同位素具有放射性,称为放射性同位素。同位素在生产、生活和科学研究中有重要用途。(1)考古时利用14C测定文物的年代;(2)D和T用于制造氢弹;(3)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。5“四素”的区别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
7、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、2H、3H三种核素1H、2H、3H互称同位素O2、O3互为同素异形体原子结构和核外电子排布例题1、 19世纪门捷列夫的突出贡献是( )A.提出了原子学说B.发现了元素周期律C.发现了稀有气体D.提出了分子学说例题2、 某粒子的结构示意图为,关于该粒子的说法不正确的是( )A.核外电子数为18B.核外有3个电子层C.属于带负电荷的粒子D.在化学反应中易得电子例题3、 下列各组微粒中,属于同一种元素的是( )A.Cl和ClB.
8、Co和COC.H和He例题4、 在宾馆、办公楼等公共场所,常使用一种电离式烟雾报警器,其主体是一个放有镅241()放射源的电离室。原子核内中子数与核外电子数之差是( )A.241B.146C.95D.51例题5、 下列关于18O的说法中正确的是( )A.该原子核内有18个质子B.该原子核内有8个中子C.该原子核外有8个电子D.该原子的质量数为26随练1、 某粒子的结构示意图为,关于该粒子的说法正确的是( )A.核电荷数为18B.核外有3个电子层C.属于金属元素的离子D.在化学反应中易得1个电子随练2、 核外电子数相同、所显电性和所带电量也相同的微粒称为等电子等质子体。下列各组内的两种微粒属于等
9、电子等质子体的是( )A.Na+和Mg2+B.O2-和Mg2+C.F-和Cl-D.Na+和NH4+随练3、 联合国宣布19年为“国际化学元素周期表年”,我国的刘庄教授为汞元素的代言人。下列关的说法中,错误的是()A.质子数为80B.质量数为278C.中子数为118D.核外电子数为80随练4、 硒(Se)元素是人体必须的微量元素。具有抗癌作用,其原子核内中子数与核外电子数之差是()A.11B.34C.45D.79核素和同位素例题1、 下列各组物质中,互为同位素的是()A.CO和CO2B.和C.O2和O3D.H2O和H2O2例题2、 互为同素异形体的是()A.红磷和白磷B.磷酸与偏磷酸C.H2O与
10、D2OD.H与D例题3、 雷雨天闪电时空气中有臭氧(O3)生成。下列说法正确的是( )A.在相同的温度与压强下,等体积的O2和O3含有相同的分子数B.O2和O3的转化是物理变化C.O2与O3互为同位素D.等物质的量的O2和O3含有相同的质子数例题4、 、是三种核素,下列说法不正确的是A.原子核内有1个中子B.它们互称为同位素C.它们是同一种原子D.它们在周期表中占一个格随练1、 19年是元素周期表发表150周年,期间科学家为完善周期表做了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值,被采用为国际新标准。是铟的一种同位素,下列说法正确的是()A.质子数
11、为115B.核外电子数为66C.中子数为66D.质子数与中子数之和为11随练2、 下列各组微粒,互称为同位素的是()A.和B.和C.O2和O3D.CH4和C2H6随练3、 简单原子的原子结构可用如图的方法形象地表示:其中表示质子或电子,表示中子,则下列有关的叙述正确的是()A.互为同位素B.在自然界中含量相同C.是三种化学性质不同的粒子D.具有相同的质量数随练4、 重水()是重要的核工业原料,下列说法不正确的是( )A.氘()原子核内有1个质子B.与是不同的核素C.与的相对分子质量相同D.与互为同位素元素周期表中元素信息例题1、 元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的()A.红外光谱B
12、.质谱C.原子光谱D.核磁共振氢谱例题2、 某元素原子的结构示意图为,由此得到的结论不正确的是()A.该原子有3个电子层B.该元素属于金属元素C.该原子在化学反应中易得2个电子D.该元素在周期表中的位置是第3周期、第A族例题3、 在周期表中,下列各组元素位于同一主族的是()A.H、CB.Mg、AlC.N、PD.Si、S随练1、 下列元素中,属于第三周期的是()A.锂B.碳C.氧D.铝随练2、 X和Y属短周期元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的一半,Y位于X的前一周期,且最外层只有一个电子,则X和Y形成的化合物的化学式可表示为()A.XYB.XY2C.XY3D.X2Y3随练3、 下列物质的
13、主要成分(括号中)不包括A族元素的是()A石英石SiO2B猫眼石Be3Al2Si6O18C孔雀石Cu2(OH)2CO3D红宝石Al2O3A.AB.BC.CD.D原子结构与元素的性质知识精讲一原子结构与元素的性质1金属性与非金属性结构决定性质,性质反映结构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。2碱金属(1)碱金属的原子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锂Li3 110.152 nm钠Na11 120.186 nm钾K19 130.227 nm铷
14、Rb37140.248 nm铯Cs55150.265 nm【规律总结】递变性:在元素周期表中,碱金属元素原子的最外层电子数相同,随核电荷数的增大,电子层数依次增多,原子半径逐渐增大。相似性:碱金属元素的原子最外层电子数为1,易失去电子而具有较强的金属性。(2)碱金属的物理性质碱金属单质颜色和硬度密度g/cm3熔点()沸点()Li银白色,柔软0.534180.51347Na银白色,柔软0.9797.81882.9K银白色,柔软0.8663.65774Rb银白色,柔软1.53238.89688Cs略带金色光泽,柔软1.87928.40678.4相似性:除铯外,其余的都呈银白色;质软,有延展性,导热
15、性和导电性;密度较小,熔点较低。递变性:碱金属熔、沸点随原子序数增大而减小; 密度随原子序数的增大而增大(K例外);(3)碱金属的化学性质钠、钾与氧气反应金属Na与O2金属K与O2剧烈燃烧,黄色火焰,生成淡黄色固体剧烈燃烧,紫色火焰,生成黄色固体实验现象:都能在空气中燃烧,钠产生黄色火焰,钾产生紫色火焰(透过蓝色钴玻璃),钾燃烧更剧烈。反应方程式:2NaO2Na2O2,KO2KO2(点燃时超氧化钾)金属Li、Na、K和O2反应:金属Li和O2:点燃时,2LiO2Li 2O2,反应很慢金属Na和O2:在空气中,4NaO2= 2Na2O;点燃时,2NaO2Na2O2,反应剧烈金属K和O2:在空气中
16、,4KO2=2 K2O;点燃时, 2KO2= K2O2(O2较少);KO2KO2(O2较充分),反应更剧烈与H2O反应实验现象:相似点:金属浮在水面上;金属熔成闪亮的小球;小球四处游动;发出嘶嘶的响声;反应后的溶液呈红色。不同点:钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧。反应方程式:2Na2H2O=2NaOHH2,2K2H2O=2KOHH2【总结】:与O2或与水反应剧烈程度:KNa;金属的活泼性:KNa。碱金属与O2或与水反应剧烈程度:LiNaK Rb Cs,Rb、Cs与空气或水都会立即燃烧,与水会爆炸。随着核电荷数递增,碱金属元素原子电子层逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减
17、弱,原子失去最外层电子的能力逐渐增强,所以原子失电子能力增加,即由锂到铯,金属性逐渐增强。3卤族元素(1)卤族元素的原子结构元素名称元素符号核电荷数最外层电子数电子层数原子半径氟F9720.071 nm氯Cl17730.099 nm溴Br35741.14 nm碘I53751.33 nm递变性:卤族元素的原子最外层电子数相同,随核电荷数的增大,电子层数依次增多,原子半径逐渐增大。相似性:卤族元素原子最外层电子数为7,易得到电子而具有较强的非金属性。(2)卤族单质的物理性质卤素单质颜色状态密度熔点()沸点()F2浅黄绿色气体1.69g/L(15)-219.6-188.1Cl2黄绿色气体3.214
18、g/L(0)-101-34.6Br2深红棕色液体3.119 g/cm3(20)-7.258.78I2紫黑色固体4.93 g/cm3()113.5184.4【总结】递变性:卤族单质的颜色逐渐加深,密度逐渐增大,熔沸点逐渐升高。(3)卤族单质的化学性质卤族单质和氢气的反应【总结】卤族单质和H2反应的程度越来越难;生成氢化物的稳定性逐渐减弱。卤族单质间的置换反应分别向KBr和KI溶液中滴加氯水,观察现象卤族单质间的置换反应实验操作现象溶液由无色变为橙色溶液由无色变为橙红色溶液由无色变为棕红色反应2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl2Br + Cl2 = Br2 + 2Cl2KI + Cl2
19、 = I2 + 2KCl2I + Cl2 = I2 + 2Cl2KI + Br2 = I2 + 2KBr2I + Br2 = I2 + 2Br结论氧化性:Cl2Br2还原性:BrCl氧化性:Cl2I2还原性:ICl氧化性:Cl2Br2还原性:BrCl【总结】氧化性:Cl2Br2I2;还原性:IBrCl随着核电荷数递增,卤族元素原子电子层逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的引力逐渐减弱,所以得电子的能力逐渐减弱,即由氟到碘,非金属性逐渐减弱。4碱金属和卤族元素的共性同一主族元素,由上到下原子核外电子层数依次增加,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
20、增强,非金属性逐渐减弱。碱金属元素原子结构与性质例题1、 下列有关碱金属的说法不正确的是( )A.均为A族元素,最外层均有1个电子B.单质的还原性:LiNaKRbCsC.碱性:LiOHNaOHKOHRbOHCsOHD.由Li到Cs,核电荷数依次增加,电子层数、原子半径依次增大例题2、 某课外小组同学通过实验发现钾和钠的化学性质相似。下列解释最合理的是()A.原子的最外层电子数相同B.原子半径相差不大C.元素的最高正化合价相同D.都属于金属元素例题3、多选题 可能存在的第119号未知元素,有人称为“类钫”,它的性质和碱金属元素性质相似。有关“类钫”的预测说法正确的是( )A.“类钫”在化合物中呈
21、1价B.“类钫”元素具有放射性C.“类钫”单质的密度小于1 g/cm3D.“类钫”单质有较高的熔点例题4、 下列各性质中不符合图示关系的是( )A.还原性B.与水反应的剧烈程度C.熔点D.原子半径随练1、 下列关于铷(Rb)的叙述正确的是( )A.它位于周期表的第四周期、第IA族B.氢氧化铷是弱碱C.在钠、钾、铷3种单质中,铷的熔点最高D.硝酸铷是离子化合物随练2、 按钠、钾、铷、铯的顺序,下列有关叙述正确的是( )A.其氢氧化物中碱性最强的是NaOHB.单质还原能力最强的是铯C.单质熔点最低的是钠D.原子半径逐渐减少随练3、 关于锂的结构和性质的判断错误的是( )与水反应比钠剧烈原子半径比钠
22、小其氧化物露置于空气中易吸收CO2它的阳离子最外层电子数与Na的最外层电子数相同通常作为还原剂A.B.C.D.只有卤族元素原子结构与性质例题1、 通过卤素间的反应实验,可以比较出卤素单质氧化性的强弱。实验如下:下列说法不正确的是()A.CCl4起到萃取、富集I2的作用B.a中下层变无色,说明I2转化为IC.中发生反应的离子方程式为:Br22II22BrD.依据a、b中现象,可以证明Cl2的氧化性比Br2强例题2、 氯气与碘在加热的条件下以一定比例反应可得的一红棕色液体ICl(氯化碘),ICl的性质类似于卤素,有很强的化学活动性。例如:IClH2O HCl HIO,2Zn2IClZnCl2ZnI
23、2,下列叙述正确的是( )A.在Zn跟ICl的反应中,ZnI2既是氧化产物又是还原产物B.在H2O跟ICl的反应中,ICl是氧化剂H2O是还原剂C.在Zn跟ICl的反应中,ZnCl2既是氧化产物又是还原产物D.在H2O跟ICl的反应中,ICl既是氧化剂又是还原剂例题3、 下列卤族元素中,非金属性最强的是( )A.氟B.氯C.溴D.碘随练1、多选题 鉴别Cl、Br、I三种离子,不宜选用的试剂组是( )A.溴水和淀粉溶液B.AgNO3溶液和稀HNO3C.氯水和CCl4溶液D.氯水和碘化钾淀粉溶液随练2、 砹(At)是放射性元素,它的化学性质符合卤素性质的变化规律,下列说法正确的是( )A.HAt很
24、稳定B.AgAt易溶于水C.砹易溶于有机溶剂D.砹(At2)是白色固体答案解析原子结构和元素周期表原子结构和核外电子排布例题1、【答案】 B【解析】 A道尔顿提出了近代原子学说,故A错误;B1869年,俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律,故B正确;C英国化学家莱姆赛发现了稀有气体,故C错误;D阿佛加德罗提出了分子学说,故D错误。例题2、【答案】 D【解析】 暂无解析例题3、【答案】 A【解析】 暂无解析例题4、【答案】 D【解析】 暂无解析例题5、【答案】 C【解析】 A18O的质子数是8,质量数是18,故A错误;B中子数质量数质子数18810,故B错误;C核外电子数质子数8,故C正确;D18
25、O的质量数是18,故D错误。随练1、【答案】 B【解析】 暂无解析随练2、【答案】 D【解析】 暂无解析随练3、【答案】 B【解析】 的质子数为80,质量数为198,中子数质量数质子数19880118,原子中:核外电子数质子数80,中子数核外电子数1188038,综上,A、C、D正确,B错误随练4、【答案】 A【解析】 质量数为79,质子数核外电子数34,中子数793445,中子数与核外电子数之差是11。核素和同位素例题1、【答案】 B【解析】 ACO和CO2是碳的两种氧化物,故A不符合题意;B和,质子数相同,中子数不同的同种元素的不同核素,两者互称同位素,故B符合题意;CO2和O3是同种元素
26、形成的不同单质,属于同素异形体,故C不符合题意;DH2O和H2O2是氧的两种氢化物,属于化合物,故D不符合题意。例题2、【答案】 A例题3、【答案】 A【解析】 A在相同的温度与压强下,等体积的O2和O3含有相同的物质的量,分子数相同,故A正确;BO2和O3的转化是生成了新的物质,属于化学变化,故B错误;CO2与O3互为同素异形体,故C错误;D等物质的量的O2和O3含有氧原子不同,所含质子数不同,故D错误例题4、【答案】 C随练1、【答案】 C【解析】 中质子数核外电子数49,中子数质量数质子数1154966,则A质子数为49,故A错误;B表示核外电子数为49,故B错误;C的中子数115496
27、6,故C正确;D的质子数为49,中子数为66,质子数与中子数之和为115,故D错误。随练2、【答案】 A【解析】 A、和质子数相同,中子数不同,属于锂元素的两种不同核素,互称为同位素,故A正确;B、和质子数不同,不属于同种元素,不互为同位素,故B错误;C、O2和O3为氧元素形成的两种不同的单质,互为同素异形体,故C错误;D、CH4和C2H6结构相似,相差一个CH2原子团,互为同系物,故D错误。随练3、【答案】 A随练4、【答案】 D【解析】 质子数=核外电子数,氘(D)原子的质子数是1个,所以原子核外有1个电子,故A正确;元素周期表中元素信息例题1、【答案】 C【解析】 A项,红外光谱可获得分
28、子中含有何种化学键或官能团的信息;B项,质谱是用电场和磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测的方法,常用于确定实验式;C项,原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱,每一种原子的光谱都不同,用原子光谱可以研究原子结构;D项,核磁共振氢谱法可确定分子中不同位置的H的数目。例题2、【答案】 B【解析】 原子的结构示意图为,可知该元素核内16个质子,为硫元素,A原子结构示意图可知,该元素原子有3个电子层,故A正确;B硫元素为非金属元素,故B错误;C该原子最外层6个电子,易得到2个电子达到8电子稳定结构,故C正确;D原子结构示意图可知,该元素原子有3个电子层,
29、最外层6个电子,所以该元素在周期表中的位置是第3周期、第A族,故D正确。例题3、【答案】 C【解析】 A、H是第A族,C位于A元素,不属于同一主族,故A不选;B、Mg、Al分别属于第三周期A和A元素,不属于同一主族,故B不选;C、N、Si分别是第A元素,所以属于同一主族,故C选;D、S、Si分别是A和A元素,所以不属于同一主族,故D不选。随练1、【答案】 D【解析】 A锂的质子数为3,原子核外有1个电子层,为第一周期元素,故A错误;B碳的质子数为6,原子核外有2个电子层,为第二周期元素,故B错误;C氧的质子数为8,原子核外有2个电子层,为第二周期元素,故C错误;D铝的质子数为13,原子核外有3
30、个电子层,为第三周期元素,故D正确;随练2、【答案】 A【解析】 暂无解析随练3、【答案】 D【解析】 暂无解析原子结构与元素的性质碱金属元素原子结构与性质例题1、【答案】 B【解析】 A碱金属位于周期表第A族,主族族序数等于原子最外层电子数,最外层电子数为1,故A正确;B同主族电子层数依次增加,失电子能力越来越强,还原性增强,单质的还原性:LiNaKRbCs,故B错误;C同主族电子层数依次增加,失电子能力越来越强,金属性越强形成碱的碱性越强,LiOHNaOHKOHRbOHCsOH,故C正确;D从上到下电子层数依次增大,核电荷数依次增加,电子层数、原子半径依次增大,故D正确。例题2、【答案】
31、A【解析】 钾和钠位于周期表相同主族,原子最外层电子数相同,在发生化学反应时易失去最外层电子,表现为强还原性,性质相似。例题3、多选题【答案】 A B【解析】 暂无解析例题4、【答案】 C【解析】 图中表示碱金属的某项性质随核电荷数的增大而逐渐增大或升高。随核电荷数增大,碱金属元素原子半径逐渐增大,还原性增强,单质与水反应的剧烈程度增大,A、B、D符合图像关系;随核电荷数增大,碱金属的熔点逐渐降低。随练1、【答案】【解析】 暂无解析随练2、【答案】【解析】 暂无解析随练3、【答案】 A【解析】 暂无解析卤族元素原子结构与性质例题1、【答案】 B【解析】 A、碘单质和四氯化碳都是非极性分子,下层
32、呈紫色,所以CCl4起到萃取、富集I2的作用,所以A选项是正确的;B、四氯化碳不溶于水,比水重,碘单质在四氯化碳中溶解度大于水中,四氯化碳层为紫红色,上层主要溶质是氯化钾,加氯水后,I2被氧化为碘酸根离子,能溶解在水中,而不是将I2转化为I,故B错误;C、溴单质的氧化性强于碘单质,所以溴单质能将碘离子氧化成碘单质,发生了Br22II22Br,所以C选项是正确的;D、滴入氯水能将碘单质氧化成无色的碘酸根离子,而滴入溴水下层仍呈紫色,所以氯气的氧化性强于溴单质,故D正确。例题2、【答案】 A【解析】 暂无解析例题3、【答案】 A【解析】 根据元素周期律判断,同一周期中,元素的非金属性随着原子序数的增大而增大,同一主族中,元素的非金属性随着原子序数的增大而减小;氟、氯、溴、碘是同一主族元素,氟、氯、溴、碘的非金属性随着原子序数的增大而减小,所以非金属性最强的是氟。随练1、多选题【答案】 A D【解析】 暂无解析随练2、【答案】 C【解析】 暂无解析