高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表学案及答案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表学案及答案，共25页。

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
1
2
3
4
5
6
7
字母代号
K
L
M
N
O
P
Q
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
①能量规律
核外电子由里向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层里，即按K→L→M→ N……顺序排列。
②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
①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。
②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。
③次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。
④内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。
⑤电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al；电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li、Ca。
⑥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）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
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、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
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（ ）
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（ ）
例题3、 下列各组微粒中，属于同一种元素的是（ ）
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（ ）
例题5、 下列关于18O的说法中正确的是（ ）
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（ ）
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电子等质子体的是（ ）
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( )
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（ ）
核素和同位素
例题1、 下列各组物质中，互为同位素的是（ ）
例题2、 互为同素异形体的是（ ）
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
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（ ）
随练2、 下列各组微粒，互称为同位素的是（ ）
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①②③的叙述正确的是( )
随练4、 重水（）是重要的核工业原料，下列说法不正确的是（ ）
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（ ）
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ⅥA族
例题3、 在周期表中，下列各组元素位于同一主族的是（ ）
随练1、 下列元素中，属于第三周期的是( )
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（ ）
随练3、 下列物质的主要成分（括号中）不包括ⅣA族元素的是( )
A．石英石[SiO2]
B．猫眼石[Be3Al2Si6O18]
C．孔雀石[Cu2（OH）2CO3]
D．红宝石[Al2O3]
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
【规律总结】
①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。
②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
相似性：
除铯外，其余的都呈银白色；质软，有延展性，导热性和导电性；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
①钠、钾与氧气反应
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：2Na＋O2Na2O2，K＋O2KO2（点燃时超氧化钾）
金属Li、Na、K和O2反应：
金属Li和O2：点燃时，2Li＋O2Li 2O2，反应很慢
金属Na和O2：在空气中，4Na＋O2= 2Na2O；点燃时，2Na＋O2Na2O2，反应剧烈
金属K和O2：在空气中，4K＋O2=2 K2O；点燃时， 2K＋O2= K2O2（O2较少）；K＋O2KO2（O2较充分），反应更剧烈
②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：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2K＋2H2O=2KOH＋H2↑
【总结】：与O2或与水反应剧烈程度：K>Na；金属的活泼性：K>Na。
碱金属与O2或与水反应剧烈程度：Li