化学必修 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表导学案

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2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）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2课时  元素周期表课程学习目标1．结合原子结构示意图，归纳出元素周期表的编排原则及结构，根据原子序数确定元素在周期表中的位置。2．阅读元素周期表的发展。学科核心素养1．通过对“元素周期表”的学习，培养证据推理和模型认知能力。2．通过对“周期表的发展”的了解，增强科学探究精神和社会责任感。【新知学习】一.原子序数1.定义：按照元素在周期表中的  位置   给元素编号，得到原子序数。2.原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系：    原子序数＝　　质子数　　＝　　核电荷数　　＝　　核外电子数　　二.元素周期表的结构周期表编排规则：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。1．周期：元素周期表共有　七　个横行，每一横行称为一个周期，故元素周期表共有　七　个周期①周期序数与电子层数的关系：　周期序数=核外电子层数　　②周期的分类元素周期表中，我们把1、2、3周期称为  短周期   ，   4、5、6、7 周期称为长周期。【课堂练习】请大家根据元素周期表，完成下表内容类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数短周期1H—He212Li—Ne823Na—Ar83长周期4K—Kr1845Rb—Xe1856Cs—Rn3267Fr—118号327 周期数==       核外电子层数     ；各周期元素从左向右都是原子序数   依次递增    ；  2．族：元素周期表共有　18　个纵行，除了　8、9、10　三个纵行称为Ⅷ外，其余的每一个纵行称为一个　族　，故元素周期表共有　16　个族。族的序号一般用罗马数字表示。①族的分类      元素周期表中，我们把   18  个纵行共分为   16  个族，其中  7   个主族，  7 个副族，一个  VIII  族，一个 0  族。a．主族：由   短周期  元素和   长周期   元素共同构成的族，用A表示：ⅠA、 IIA  、 IIIA  、 IVA  、 VA  、 VIA   、VIIA   b．副族：完全由 长周期  元素构成的族，用B表示：ⅠB、 IIB  、 IIIB  、 IVB  、 VB  、 VIB   、VIIB   c．第Ⅷ族：  8、9、10 三个纵行           d．零族：第  18 纵行，即稀有气体元素②主族序数与最外层电子数的关系：       主族序数=最外层电子数           各主族元素从上向下都是原子序数         依次增大                ； ③族的别称ⅠA（除H外）称为  碱金属  元素      ⅡA称为 碱土金属  元素    ⅣA称为  碳族  元素         ⅤA称为  氮族  元素   ⅥA称为  氧族  元素         ⅦA称为  卤族 元素  副族和第Ⅷ族全部是   金属  元素；又称为    过渡金属   元素3．元素周期表中的方格中的符号的意义     【知识进阶】元素周期表的结构及简单应用问题探究：1869年，俄国化学家门捷列夫给元素设计并建造了个新家——元素周期表，具有相同电子层数的元素被分在了同一个楼层上(同周期)，具有相似性质的一个家族(同族)的元素分在了同一个单元。你瞧，元素们正在忙忙碌碌、高高兴兴地搬进新家呢！(1)形成化合物的种类最多的元素是哪一族？第ⅣA族。第ⅣA族中的碳元素形成的化合物的种类最多。(2)Fe最外层有2个电子，一定位于第ⅡA族吗？第ⅡA族的元素最外层一定有2个电子，但最外层有2个电子的元素不一定位于第ⅡA族。Fe属于过渡元素。【知识归纳总结】1．强化记忆元素周期表的结构(1)记忆口诀横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七已排满。纵列称为族，共有十六族，一八依次现，一零再一遍。一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三纵算一族，占去8、9、10。镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB族。(2)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)。(3)过渡元素元素周期表中从ⅢB到ⅡB共10个纵行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多种元素，全部为金属元素，统称为过渡元素。2．元素周期表的简单应用——元素推断(1)利用元素的位置与原子结构的关系推断。本方法常用于确定原子序数小于18的元素。①应用关系。等式一：周期序数＝电子层数等式二：主族序数＝最外层电子数等式三：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数②实例。(ⅰ)X元素是第二周期第ⅠA族元素，则该元素原子有两个电子层，最外层电子数是1，即为锂元素。(ⅱ)Y元素的原子序数是15，则该元素的原子结构示意图是，其在周期表中的位置是第三周期第ⅤA族。(2)利用短周期中族序数与周期数的关系推断。特殊位置元素族序数等于周期数H、Be、Al族序数等于周期数的2倍C、S族序数等于周期数的3倍O周期数是族序数的2倍Li周期数是族序数的3倍Na (3)利用离子电子层结构相同的“阴上阳下”推断具有相同电子层结构的离子，如aX(n＋1)＋、bYn＋、cZ(n＋1)－、dMn－的电子层结构相同，在周期表中位置关系为  …cZdMbYaX…   则它们的原子序数关系为：a>b>d>c。3．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ⅢA～ⅦA族。③若差为其他数，则由相应差数找出相应的族。点拨：同周期相邻Ⅱ、Ⅲ主族元素的原子序数相差1、11或25。在第2、3周期中第ⅡA族、第ⅢA族元素的原子序数差1，在第4、5周期中因第ⅡA族、第ⅢA族间存在10种过渡元素，故元素的原子序数差11；第6、7周期中因第ⅡA族、第ⅢA族间的过渡元素中存在镧系、锕系，故元素的原子序数差25。【典例】2019年是元素周期表诞生150周年。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．周期表中的族分为主族、副族、0族和Ⅷ族C．过渡元素全部是副族元素D．主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成【答案】C【解析】根据元素周期表的结构知共有18列，16族，故A正确；周期表中的族分为7主族、7副族、0族和Ⅷ族，故B正确；过渡元素是副族和Ⅷ族元素，故C错误；主族都是由短周期元素和长周期元素共同组成的，故D正确。〔变式训练〕短周期元素A、B、C在周期表中的位置如图所示。已知B、C两元素的原子序数之和是A元素的4倍，则A、B、C是(　 　)A．Be、Na、Al　　　 B．B、Mg、SiC．O、P、Cl D．C、Al、P【答案】C【解析】短周期元素A、B、C，设A的原子序数为m，则B、C的原子序数分别为m＋8－1和m＋8＋1，由题意知(m＋8－1)＋(m＋8＋1)＝4m，则m＝8，故选C。 【效果检测】1．某元素的原子结构示意图为：，则该元素在元素周期表中的位置是（    ）A．第二周期，第ⅠA族 B．第二周期，第ⅤA族C．第三周期，第ⅣA族 D．第三周期，第ⅤA族【答案】D【解析】根据原子结构示意图可知质子数是15个，有3个电子层，最外层电子数是5个，则位于元素周期表的第三周期第ⅤA族，答案选D。2．下列选项能确定主族元素在元素周期表中所处位置的是（    ）A．电子层数和最外层电子数B．核内中子数C．次外层电子数D．相对原子质量【答案】A【解析】主族元素在元素周期表中的位置取决于电子层数和最外层电子数，且有关系式：周期序数原子核外电子层数、主族序数原子最外层电子数，故A项符合题意;答案：A。3．1869年，俄国化学家门捷列夫制作出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。下列有关我们常用的元素周期表的说法正确的是(    )A．元素周期表有七个横行，也是七个周期B．元素周期表有18个纵行，即有18个族C．短周期是指第一、二、三、四周期D．ⅠA族的元素全部是金属元素【答案】A【解析】A. 元素周期表有七个横行，也是七个周期，故A正确；B. 元素周期表有18个纵行，分为7个主族、7个副族、1个第Ⅷ族和1个0族，故B错误；C. 短周期是指第一、二、三周期，故C错误；D.第IA族元素中的氢元素是非金属，故D错误；答案选A。【点睛】该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。主要是考查学生对元素周期表的了解掌握情况，旨在巩固学生的基础，提高学生的应试能力和学习效率。4．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1C．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【答案】C【解析】A．根据元素周期表的编排原则，元素的原子序数越大，其族序数不一定越大，故A错误；B．同周期的第ⅡA族元素与第ⅢA族元素的原子序数相差1(第二、三周期)、11(第四、五周期)或25(第六、七周期)，故B错误；C．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，故C正确；D．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，故D错误。综上所述，答案为C。5．下列各图为元素周期表的一部分，则图中所示原子序数与其在元素周期表中的位置不相符的是（    ）A． B．C． D．【答案】C【解析】A．2和10号元素分别为、，属于同一族，并且相邻，8号元素为O，与相隔第Ⅶ族的元素，原子序数与其在周期表中的位置相符，故A正确；B．2、9、16号元素分别为、、，分别位于第一周期0族、第二周期Ⅶ族、第5周期Ⅵ族，原子序数与其在周期表中的位置相符，故B正确；C．7号和33号元素分别为、，属于第Ⅴ族元素，且相隔一个周期，12号元素为，位于第二周期Ⅱ族，但第Ⅱ族与第Ⅴ族相隔Ⅲ……Ⅳ族，故原子序数与其在周期表中的位置不相符，故C错误；D．1、4、12号元素分别为、、，分别位于第一周期Ⅰ族、第二周期Ⅱ族、第三周期Ⅱ族，原子序数与其在周期表中的位置相符，故D正确；答案选C。6．下列各组元素中，属于同一周期的是（   ）A．Na、P B．N、Cl C．F、Mg D．O、S【答案】A【解析】【分析】原子结构中，具有相同电子层的原子，在同一周期，以此来解答．【详解】A. Na、P的原子结构中均有3个电子层，均位于第三周期，故A选；B. N、Cl分别在第二周期、第三周期，故B不选；C. F、Mg分别在第二周期、第三周期，故C不选；D. O、S分别在第二周期、第三周期，故D不选；故选A。【点睛】本题考查元素周期表的结构及应用，侧重元素位置的考查，注意把握原子的电子层数等于周期数的关系，熟悉常见元素的位置是解题关键。7．下列有关对元素周期表的认识正确的是（    ）A．第ⅠA族元素又可称为碱金属元素B．元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素C．第Ⅷ族是包含元素种类最多的族D．第三、四周期同主族元素的原子序数一定相差8【答案】B【解析】A．元素周期表中，第ⅠA族除氢元素外的其他元素都是金属元素，称为碱金属元素，故A错误；B．元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族10个纵列，包括了7个副族和第Ⅷ族，统称为过渡元素，都是金属元素，故B正确；C．到目前为止，第Ⅷ族共有12种元素，而第ⅢB族包括镧系元素和锕系元素，目前共有32种元素，故元素周期表中，包含元素种类最多的是第ⅢB族，故C错误；D．第三周期是短周期，只有8种元素，而第四周期是长周期，有18种元素，这两个周期的第ⅠA族、第ⅡA族元素的原子序数相差8，其他主族的原子序数相差18，故D错误；综上所述，答案为B。8．结合元素周期表回答下列问题：（1）下图中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的边界___________。（2）周期表中所列元素，属于短周期元素的有__________种，属于主族元素的有__________种；g元素位于第__________周期第__________族；i元素位于第__________周期第__________族。（3）f元素位于第__________周期第__________族，原子结构示意图为__________请在下图方框中按氦元素的式样写出该元素的原子序数，元素符号、元素名称、相对原子质量__________。【答案】    7    6    三    0    四    ⅡB    三    ⅥA            【解析】【分析】由各元素在周期表中的相对位置可知，a为H元素、b为C元素、c为Na元素、d为Mg元素、e为Al元素、f为Ar元素、h为Ti元素、i为Zn元素。【详解】（1）根据元素周期表结构可知，第一周期有2种元素，分别位于第1列和第18列，第二、三周期各有8种元素，分别位于第1、2、13～18列，余下的4个周期均为长周期，均包含了全部的18列，则补全实线的图示如下，故答案为：；（2）从题给元素周期表中各元素的相对位置可知，属于短周期元素的有a、b、c、d、e、f，g共7种；属于主族元素的有a、b、c、d、e，f共6种；g元素位于第三周期0族，i元素位于第四周期ⅡB族，故答案为：7；6；三；0；四；ⅡB；（3）f元素为硫元素，原子符号为S，位于元素周期表第三周期ⅥA族，原子序数是16，相对原子质量近似为32，原子结构示意图为，在周期表中的相关信息如下图。