人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表学案，共10页。学案主要包含了元素周期表，核素等内容，欢迎下载使用。


一、元素周期表
1．元素周期表的出现与演变
2．原子序数
(1)含义：按照元素在周期表中的顺序给元素编号。
(2)原子序数与元素的原子结构之间存在的关系：
原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
3．元素周期表的结构
(1)编排原则

(2)元素周期表的结构

(3)族的分类
(4)常见族的别称：第ⅠA族(除氢外)—碱金属元素，ⅦA——卤族元素，0族—稀有气体元素，ⅣA、ⅤA、ⅥA族依次又叫碳族、氮族、氧族。
(5)元素周期表中方格中的符号的意义
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)元素周期表中每一横行称为一周期，每一纵列称为一个族。( )
(2)氧位于第二周期第Ⅵ族。( )
(3)元素周期表中8、9、10纵列称为ⅧB族。( )
(4)第ⅠA族完全为金属元素。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4) ×
(1)元素周期表中所含元素种类最多的族是哪族？共有多少种元素？
[提示] ⅢB；32。
(2)同一周期，ⅡA与ⅢA族的原子序数差一定为1吗？为什么？
[提示] 不一定，可能为1、11、25。
二、核素
1．氢元素的三种核素
2.核素与同位素
(1)核素：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。
(2)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eq \\al(1,1)H、D、T互称为同位素。
(3)核素(原子)符号
质量数为A、质子数为Z的核素(原子)表示为eq \\al(A,Z)X。
(4)同位素的特征
①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；物理性质略有差异。
②在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率。
(5)同位素的用途
①eq \\al(14, 6)C在考古工作中用于测定一些文物的年代。
②eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H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。
④利用18O作为示踪原子探究有机反应机理。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)任何核素原子一定具有质子和中子。( )
(2)eq \\al(18, )8O表示质子数为8，中子数为18的氧原子。( )
(3)1H2与D2互为同位素。( )
(4)1H、D与16O可形成两种水分子。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)×
教材最后附页的元素周期表中列出了118种元素，能否说明我们现在只知道118种核素？为什么？
[提示] 否，有的元素包含多种核素。
1．填表
[答案] (1)H、Be、Al (2)C、S (3)O (4)Li (5)Na
2．第三周期和第四周期中的ⅡA、ⅢA族元素的原子序数差分别为多少？
[答案] 1 11
3．Na与K、Cl与Br的原子序数差分别为多少？
[答案] 8 18
4．88号元素在周期表中的位置如何？
[答案] 第七周期、ⅡA族
1．元素周期表的结构
(1)列序数与族序数的关系
①列序数＜8，主族和副族的族序数＝列序数；
②列序数＝8或9或10，为第Ⅷ族；
③列序数>10，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
(3)原子序数的定量关系
①同周期，ⅡA与ⅢA族原子序数差可能为1,11,25
②同族，相邻周期原子序数差：ⅠA～ⅡA：上一周期元素种类数；ⅢA～0族：下一周期元素种类数。如Na与K相差8，Cl与Br相差18。
2．据原子序数确定元素位置的方法——稀有气体定位法
(1)比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的序数大小，找出与其相邻近的0族元素，那么该元素就和序数大的0族元素处于同一周期。
(2)求差值定族数
①若某元素原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。
②若比相应的0族元素少1～5时，则应处在同周期的ⅦA～ⅢA族。
③若差为其他数，则由相应差数找出相应的族。
如84号元素的位置为与86号稀有气体氡在同一周期(第六周期)，在ⅥA族。
1．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
D [本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素应在周期表的最左端判断A、B、C错误。]
2．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、SD．Be、Al、Si
A [由短周期元素X、Y、Z在周期表中的相对位置可知X位于第二周期，Y、Z位于第三周期，设X的原子序数为a，则Y、Z的原子序数分别为a＋9、a＋10，由题意得：a＋(a＋9)＋(a＋10)＝40，a＝7，故X、Y、Z分别为N、S、Cl。]
3．据国外有关资料报道，在独居石(一种共生矿，化学成分为Ce、La、Nb等的磷酸盐)中，查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断116号元素应位于周期表的( )
A．第六周期ⅣA族B．第七周期ⅥA族
C．第七周期ⅦA族D．第八周期ⅥA族
B [118号元素应为第七周期0族元素，而116号元素在0族向左第2列，故应为第ⅥA族元素。]
1．有下列物质：
①Heq \\al(18,2)O ②Deq \\al(16,2)O ③12CH4 ④14C17O2
上述物质涉及________种元素，________种核素。
[答案] 3 7
2．有下列几组物质：
①35Cl与37Cl ②O2与O3 ③H2O与D2O ④金刚石与石墨 ⑤D与T ⑥13C与14C
上述物质组互为同位素有________(填序号，下同)，互为同素异形体的有________。
[答案] ①⑤⑥ ②④
3．H、D、T与16O、17O可形几种不同的水分子？有哪几种相对分子质量。
[答案] 12种水分子，6种相对分子质量
1．比较
2.联系
(1)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。
(2)核素之间转化为核反应，不属于化学变化。
(3)同种元素可以有多种单质，所以单质种类数多于元素种类数。
3．几种相对原子质量(了解)
(1)核素相对原子质量＝eq \f(mx,\f(1,2)m12C)≈质量数。
(2)元素相对原子质量是按照该元素的各种核素所占的百分比计算的平均值。即M(元素)＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……(其中M1、M2……为各核素的相对原子质量，a%、b%为各核素的原子个数百分比)。
4．简单原子的原子结构可用下图形象地表示：其中“”表示质子或电子，“”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是 ( )
A．①②③互为同素异形体
B．①②③互为同位素
C．①②③是三种化学性质不同的粒子
D．①②③具有相同的质量数
[答案] B
5.eq \\al(20,10)Ne是最早发现的Ne元素的稳定同位素，汤姆孙()和阿斯通()在1913年发现了eq \\al(22,10)Ne。下列有关说法正确的是( )
A．eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne是同素异形体
B．eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne属于不同的核素
C．eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne的性质完全相同
D．eq \\al(22,10)Ne转变为eq \\al(20,10)Ne为化学变化
B [eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne的质子数相同而中子数不同，互为同位素，A错误；eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne的质子数相同而中子数不同，属于不同的核素，B正确；eq \\al(22,10)Ne和eq \\al(20,10)Ne的化学性质完全相同，物理性质不同，C错误；eq \\al(22,10)Ne 转变为eq \\al(20,10)Ne中没有新物质生成，不是化学变化，是核素之间的转化，D错误。]
1．关于元素周期表，下列叙述中不正确的是 ( )
A．元素周期表中共有18列，16族
B．元素周期表中的族分为主族、副族、0族
C．元素周期表中第3纵列为ⅢA族
D．主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成
[答案] C
2．下列叙述正确的是 ( )
A．元素的原子序数越大，其族序数也越大
B．同周期的第ⅡA族与第ⅢA族的原子序数一定相差1
C．在元素周期表中，第14列元素所形成的化合物种类最多
D．主族元素原子的最外层电子数为奇数，其族序数不一定为奇数
C [根据元素周期表的编排原则，A项错误；长周期的第ⅡA族与第ⅢA族之间隔着过渡元素，共10个纵列，故同周期的第ⅡA族与第ⅢA族的原子序数相差1(二、三周期)、11(四、五周期)或25(六、七周期)，B项错误；元素周期表中，第14列包含碳元素，是形成有机物的主体元素，C项正确；主族元素原子的最外层电子数为奇数，其族序数一定为奇数，D项错误。]
3．假设x是第ⅡB族中某元素的原子序数，那么原子序数为x＋1的元素位于( )
A．第ⅠB族 B．第ⅢB族
C．第ⅢA族D．第ⅡA族
C [元素周期表共有18个纵列，分为16个族，各族在元素周期表中的排序依次为ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0，若x是第ⅡB族中某元素的原子序数，则原子序数为x＋1的元素应位于第ⅢA族。]
4．(素养题)近20年来，稳定同位素分析法在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列说法中正确的是( )
A．34S原子核内的中子数为16
B．16O转换成18O不是化学变化
C．2H＋的酸性比1H＋的酸性更强
D．13C和15N的质子数相差2
B [由“质子数＋中子数＝质量数”可知，34S的中子数为34－16＝18，A项错误；原子是化学变化中的最小粒子，则16O转换成18O不是化学变化，B项正确；互为同位素的原子化学性质几乎相同，故2H＋的酸性与1H＋的酸性相同，C项错误；13C和15N的质子数分别是6、7，相差1，D项错误。]
5．俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子，中文名“镆”，读音是mò。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素，中文名“”，读作nǐ。
请回答：
(1)115号元素原子的电子层数和最外层电子数分别为________、________。
(2)若115号元素的一种核素质量数为289，则该元素的质子数与中子数的差为________。
(3)113号元素原子的核外电子数为________。
[答案] (1)7 5 (2)59 (3)113学 习 任 务
1．通过了解元素周期表的结构(周期族)，认识原子结构与元素周期表中位置间的关系，培养学生“宏观辨识与证据推理”的核心素养。
2．通过事实，了解核素的含义及符号，了解元素、核素、同位素的内含与外延。培养学生“宏观辨识与微观探析”的核心素养。
氢元素的原子核
原子名称
原子符号(eq \\al(A,Z)X)
质子数(Z)
中子数(N)
1
0
氕
eq \\al(1,1)H
1
1
氘
eq \\al(2,1)H或D
1
2
氚
eq \\al(3,1)H或T
全面熟悉元素周期表的结构与定量关系
特殊位置
元素符号
(1)族序数等于周期数
(2)族序数等于周期数的2倍
(3)族序数等于周期数的3倍
(4)周期数是族序数的2倍
(5)周期数是族序数的3倍
理解元素、核素、同位素、同素异形体的差异