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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优质教案
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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优质教案，共16页。教案主要包含了课后巩固等内容，欢迎下载使用。
第二课时 元素周期表 核素、同位素
课题： 4.1.2 元素周期表 核素、同位素
课时
1
授课年级
高一
课标要求
知道元素周期表的结构及元素、核素、质量数、同位素的含义—初步建立族序数、周期数（“位”）与原子核外电子排布（“构”）的关系及元素“位”、“构”、“性”的关系。
教材
分析
本节内容是高中化学人教版（2019版）必修第一册第四章第一节《原子建构与元素周期表》内容，本节教学的主要目的是帮助学生能够从原子结构的角度进一步认识元素周期表的实质，未学习元素周期律打下基础。
本节内容新教材与旧教材基本相似，没有大的变化，但稍有调整，因此教学中可以按照旧教材的思路展开教学。教材先介绍原子结构、质量数概念，然后介绍核外电子排布规律、原子结构示意图。教材通过“思考与讨论”，引导学生观察稀有气体元素的原子核外电子排布，发现规律，从而归纳1⁓20号元素的原子核外电子排布，这样的呈现方式，重在启发学生思考、培养逻辑思维能力。再引入元素周期表，学生在初中已了解概貌，教材中这部分内容编写的目的是要使学生了解和熟悉元素周期表的结构。本节采用“思考与讨论”的方式，让学生发现、归纳原子结构与元素周期表的关系，重点讨论准确表达族序数与原子核外电子排布的关系，为后面讨论元素性质打下基础。初步了解元素周期表的结构后，结合原子结构示意图分析元素原子结构与元素在周期表位置的关系；从同族元素原子结构示意图出发，比较最外层电子数，并突出最外层电子数相同，认识族的概念，然后介绍核素和同位素的有关知识。再以碱金属和卤素元素为代表，通过比较原子结构（电子层数、最外层电子数）的异同，突出最外层电子数的相同，并通过实验和事实，探究同族元素性质的相似性和递变性，通过观察、交流和归纳，得出结论，形成元素性质与原子核外电子排布的关系。
本节内容教学重点是元素周期表的结构和元素在元素周期表中的位置及其性质的递变规律，教学难点是原子结构与元素性质的关系。体现“构”“位”“性”的关系，教材的呈现重视知识的逻辑性，在“构”“位”的基础上，以“演绎、归纳”的方式得出性质及其变化规律。从原子结构和元素周期表出发演绎元素的性质，再以理论和事实为依据，归纳得出同主族元素性质的变化规律。元素周期表的发现过程，充分体现了科学研究方法、观念和科学精神，教材在本节特别重视化学史情境的创设。通过节引言、元素周期表的引人段落、科学史话、研究与实践等形式，呈现周期表的发现过程和意义。例如，在元素周期表的引人段落，以门捷列夫编制第一张周期表引入，并特别强调其是“在前人研究的基础上”编制出来的;在科学史话“元素周期表的发展”中，简述了门捷列夫周期表之前的基础和之后的发展;在研究与实践“认识元素周期表”中，还以学生体验的形式，通过关注周期表发展过程中的不同形式，引导学生认识和理解周期表。这条化学史情境线索的呈现，能使学生发现和体会科学家的研究方法和科学态度。教材还突出了周期表能使学生能通过周期表的位置和元素的原子结构预测元素的性质，发现新元素的重要作用。如卤族元素是通过“思考与讨论”栏目，采用“预测—验证（事实）—分析—结论”的思路归纳出来的。学生可以通过这样的过程体会元素周期表的作用。同时，教材还在“方法导引”中介绍了“预测”这一科学方法，有利于学生认识到科学方法对以及和学习的意义。本节内容共分4个课时完成。第一课时“原子结构 核外电子排布”，第二课时“元素周期表 核素、同位素”，第三课时“原子结构与元素的性质—碱金属”，第四课时“原子结构与元素的性质—卤素”。
本课时是本节的第二课时“元素周期表 核素、同位素”的内容。在学习原子核外电子排布的基础上，了解元素周期表的绘制原则。在之前的学习中，学生已经知道了原子是由核外电子、质子和中子构成的，在初中也了解了元素周期表的简单概念，但是不清楚元素周期表的编写原则，对于族和周期的分类也不是非常清晰。通过本课时的学习，进一步理解元素周期表尤其是短周期元素的编写方式，为今后元素周期律的学习打下坚实的基础。本课时教学可以从化学史引入新课，创设问题情境，让线索带着问题去思考，去阅读。教师再利用课件让学生熟悉并了解族、周期的概念及元素周期表的结构，让学生通过阅读教材来学习核素、同位素的概念。既可以培养学生的自学能力，又能激发学习兴趣，促使学生在情境中主动探究科学的奥秘。
教学目标
1.通过阅读教材、讨论交流，了解核素、同位素的含义，认识同位素在生产、生活中的应用，初步学会利用各概念之间的关系解答有关问题。
2．通过对元素周期表发现史资料的收集整理、交流汇报，了解元素周期表的形成过程，并能运用归纳、概括等方法对信息进行加工，体验科学探究的过程，进一步学习科学探究的方法。
3．通过阅读教材、归纳总结，知道周期和族的概念，会描述元素周期表的结构，知道元素在周期表中的位置与原子结构的关系，初步学会推导元素在周期表中的位置的基本方法。
教学重、难点
重点：元素周期表的结构，核素、同位素的概念
难点：元素周期表的结构
核心素养
宏观辨识与微观探析：宏观上认识元素周期表的基本结构七行18列，分为七个周期，16个族，从微观上理解同主族元素原子核外电子排布的相似性和递变规律，初步理解结构决定性质，性质反映结构的基本规律。
证据推理与模型认知：建立同主族、同周期元素原子结构变化的微观模型，理解根据该模型进行元素性质推理的科学思想。
科学态度与社会责任：通过“科学史话”及“化学与职业”栏目，培养严谨求实的科学态度，增强努力学好化学知识为社会服务的责任感和使命感。
学情分析
学生在初中已经初步了解元素周期表，知道元素周期表的基本结构（横排和纵列），并会用元素周期表查找元素的部分知识，但对元素与原子结构的关系理解深度不够，不清楚族、周期、核素、同位素等概念，特别是原子核外电子排布特点与族序数、周期数的关系等。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
化学史情境
【回顾1】什么是原子序数？原子序数与核电荷数有何关系？
【学生】原子序数是元素在元素周期表中的顺序，原子序数与元素的原子结构之间存在如下的关系： 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 。
【回顾2】在多电子原子中，原子核外的电子是如何排布的？
【学生】在多电子的原子里，原子的核外电子在不同的区域运动，将这些不同的区域简化为 电子层 。离核较近的 电子层 中的电子能量 低 ，由内向外分别用 K、L、M、N、O、P、Q 来表示。
【预习1】元素周期表的编排原则是什么？
【学生1】元素周期表的编排原则：按 原子序数 递增的顺序从左到右排列，把 电子层数 相同的元素排成一横行。
【学生2】把不同横行中 最外层电子数相同 相等的元素，按 电子层数递增 递增的顺序从上到下排成一纵行。
【预习2】元素周期表的结构有何特点？
【学生1】元素周期表的结构：周期表中有 7 个横行，叫做周期。周期的序数就是该周期元素的原子具有的 电子层数 。第一、二、三周期称为 短周期 ；四、五、六、七周期称为 长周期 。
【学生2】周期表有 18 个纵行，称为族，主族元素的族序数后标 A ，副族元素的族序数后标 B 。第8、9、10三纵行称为第Ⅷ族，第18纵行称为0族。
【教师】简要评价。
【导入】历史上，为了寻求各种元素及其化合物间的内在联系核规律性，人们进行了许多尝试。1869年俄国化学家门捷列夫绘制出第一张元素周期表是化学科学发展中一个重要的里程碑。118号元素发现之后，科学界一直在讨论一个问题，元素周期表第七周期已经被填满，是否证明所有化学元素已经被集齐了呢？（见PPT视频）
回顾旧知，预习新知，创设化学史情境，激发学习兴趣和探究的欲望。
环节二、
氧元素周期表
活动一、元素周期表的发展历程
【过渡】由于在门捷列夫的时代，科学家对于原子的结构并没有清晰的认识，所以门捷列夫绘制的第一张元素周期表是按照元素的相对原子质量来排列的，随着科学家对原子结构认识的不断深入，元素周期表中元素的排列依据也由相对原子质量改为核电荷数。
【问题1】阅读教材P98页“科学史话”，思考元素周期表的发展历程有哪些？完成表格内容。
诞生
1869年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表
编制
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起
意义
揭示了元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一
演变
元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满
现行
排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数
【教师】投影表格，引导分析。
【学生】外层表格内容，展示交流：
【教师】评价、补充。
【问题2】阅读教材P94页内容，思考什么是原子序数？现行元素周期表的编排原则是什么？
【学生1】原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素编号；原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
【序数2】元素周期表中元素的排列方式：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再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向下排成纵列。
【教师】评价、强调：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再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向下排成纵列。
【对应练习1】下列说法中不正确的是（ ）
A．元素的原子序数等于核电荷数
B．元素所在周期序数等于该元素原子的电子层数
C．元素原子的质子数等于核外电子数
D．元素所在周期序数等于该元素原子的最外层电子数
【答案】D
【解析】A．在原子中质子数=核电荷数=原子序数，所以元素的原子序数等于核电荷数，故A正确；B．原子核外有几个电子层，该元素就位于第几周期，即元素所在周期序数等于该元素原子的电子层数，故B正确；C．原子呈电中性，则原子中质子数=核外电子数，故C正确；D．元素所在周期序数等于该元素原子的电子层数，主族元素的族序数等于最外层电子数，故D错误；故答案选D。
【对应练习2】任何科学真理的发现，都不是一帆风顺的，门捷列夫的元素周期表奠定了现代化学和物理学的理论基础。下列关于元素周期表的叙述正确的是（ ）
A．周期表中有7个主族、8个副族
B．目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素
C．短周期元素是指1~20号元素
D．原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数
【答案】B
【解析】A．周期表中有7个主族、7个副族，A错误；B．目前使用的元素周期表中，最长的周期为第六周期，含有32种元素，B正确；C．短周期元素是指第一、二、三周期的元素，即1~18号元素，C错误；D．主族元素的原子，原子的最外层电子数等于该元素所在的族序数，D错误；故选B。
创设化学史情境—元素周期表的发现史，激发学生的学习兴趣和科学探究的精神，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
引导分析周期表的结构特点，认识周期表的编排原则。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活
动活动二、探究元素周期表的结构
【过渡】周期表中每一个横行作为1个周期，每一列作为1个族（第8、9、10三列统称为第Ⅷ族），周期表有7个横行和18个纵列，分成了7个周期和16个族。
【问题1】观察元素周期表，结合教材P95页“思考与讨论”，思考周期序数与原子核外电子排布有何关系？完成表格内容。
【教师】投影表格、巡视观察：周期序数与原子核外电子排布的关系。
【学生】完成表格内容，展示交流：
周期序数
起止元素
包括元素种数
核外电子层数
1
H～He
2
1
2
Li～Ne
8
2
3
Na～Ar
8
3
4
K～Kr
18
4
5
Rb～Xe
18
5
6
Cs～Rn
32
6
7
Fr～Og
32
7
【教师】评价、强调：由上得到元素的周期序数等于原子核外电子层数。元素周期表的前三周期统称为短周期，其余周期统称为长周期。显然短周期元素就是指前18号元素。
【问题2】讨论交流：观察元素周期表，思考元素周期表的结构（周期、族）有何特点？完成表格内容。
【学生1】周期(7个横行→7个周期)：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行。
【教师】投影表格、引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
周期分类
短周期
长周期
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
元素种类
2
8
8
18
18
32
32
周期序数与原子结构的关系
周期序数＝原子电子层数
【教师】追问：元素周期表中的列是如何编排的？
【学生】族(18个纵行→16个族→7主7副1零1Ⅷ族)：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行。
【教师】投影表格、引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
族
主族
0族
副族
Ⅷ族
构成周期
由长周期元素和短周期元素共同构成
仅由长周期元素构成
列序
1，2，13～17
18
3～7，11，12
8，9，10
族序数
ⅠA，ⅡA，ⅢA，ⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA
0
ⅢB，ⅣB，ⅤB，ⅥB，ⅦB，ⅠB，ⅡB
Ⅷ
族序数与原子结构关系
主族序数＝原子最外层电子数
常见族的别称
第ⅠA族(除氢)：碱金属元素；第ⅦA族：卤族元素；0族：稀有气体元素
【教师】评价、投影表格：同周期相邻主族元素的原子序数之差。
【学生】完成表格内容、展示交流：
周期
ⅡA
ⅢA
2、3
n
n＋1
4、5
n
n＋11
6、7
n
n＋25
【教师】评价、补充。
【问题3】探究：元素周期表还有哪些其它表现特征？
【学生1】板书：元素周期表中的方格中的符号的意义：
【教师】元素周期表中还有哪些元素的位置比较特殊？
【学生1】过渡元素：元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列元素，都是金属元素。
【学生2】镧系：元素周期表第六周期第ⅢB族中，从57号元素到71号元素共15种元素。
【学生3】锕系：元素周期表第七周期第ⅢB族中，从89号元素到103号元素共15种元素。
【学生4】ⅡA , ⅢA不紧邻，最外层电子为1—2的不一定是ⅠA 、 ⅡA主族，也可能是过渡元素。
【学生5】
【对应练习1】下列关于元素周期表的叙述正确的是（ ）
A．元素周期表揭示了化学元素间的内在联系，是化学发展史上的重要里程碑之一
B．元素所在的周期数等于它的电子层数，所在的族序数等于它的最外层电子数
C．元素周期表有7个横行即7个周期，18个纵列即18个族
D．某种元素的相对原子质量取整数值，就是其原子序数
【答案】A
【解析】A．门捷列夫研制出的元素周期表，不仅揭示了元素间的内在联系和变化规律，也为发现新元素及探究物质的用途提供了依据，其价值非凡，A正确；B．周期数=电子层数，主族序数=最外层电子数，对于副族及第Ⅷ族元素，族序数不一定等于相应原子的最外层电子数，B错误；C．元素周期表中的8、9、10三个纵列合在一起叫做第Ⅷ族，故共有16个族，C错误；D．元素的原子序数等于元素的核电荷数或对应原子的质子数，D错误；故选A。
【对应练习2】2018年IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)制作了新版周期表，包含118种元素。下列有关元素周期表说法正确的是（ ）
A．元素周期表中只有第ⅡA元素原子最外层电子数为2
B．元素周期表有18个族
C．第ⅠA族的元素全部是金属元素
D．元素周期表中含元素种类最多的族是第ⅢB族
【答案】D
【解析】A．He最外层有2个电子，但属于稀有气体元素，在0族，故A错误；B．元素周期表有7个主族、7个副族、1个0族和1个VIII族，共16个族，故C错误；C．第ⅠA族的H元素是非金属，故C错误；D．元素周期表中含元素种类最多的族为ⅢB族，含锕系和镧系元素，故D正确。故选D。
【对应练习3】下列关于过渡元素及其单质的说法正确的是（ ）
A．过渡元素包括12列元素
B．过渡元素中既含有金属元素，也含非金属元素
C．所有的过渡元素的单质都具有良好的导电性
D．过渡金属元素的单质比较稳定，与空气和水不发生反应
【答案】C
【解析】A．过渡元素包括第3~12列共10列元素，故A错误；B．过渡元素中只含有金属元素，不含非金属元素，故B错误；C．过渡元素中只含有金属元素，单质都具有良好的导电性，故C正确；D．多数过渡金属元素的单质比较稳定，与空气和水反应缓慢或不发生反应，故D错误；选C。
回归教材，分析各周期元素的特点，认识元素周期表横行的编排特点及规律。
深度认识元素周期表中的各周期元素种数特点，为推断元素在周期表中的位置作铺垫。
通过观察、分析，认识周期表中纵列的编排原则、特点及规律，明确周期、族与原子序数的关系。
深度认识元素周期表的结构特点，为后续学习物质结构打下基础。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节三、
核素 同位素
活活动一、元素和核素
【过渡】现行元素周期表排满后共有118种元素，但形成的原子种类远远多于118种，下面我们就来探究其中的原因，了解元素和核素的关系。
【问题1】阅读教材P96页内容，观察表4-1，思考核素和元素的定义是什么？
【学生1】核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，其符号为eq \\al(A,Z)X。例如：都是氢元素的不同核素。决定核素种类的是质子数与中子数，与核外电子无关。
【学生2】元素：具有相同质子数(核电荷数)和不同中子数的一类原子的总称。决定元素种类的是质子数，与中子数和核外电子无关。
【教师】评价、讲解：具有相同核电荷数（或质子数）的同一 类原子的总称元素，核素是具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子，即一种核素就是一种原子。
【问题2】根据教材P96页表4-1，回答氢元素的三种核素有核特点？完成表格内容。
【教师】投影表格：氢元素的三种核素比较。
【学生】完成表格内容，展示交流：
原子
名称
原子符号(eq \\al(A,Z)X)
氢元素的原子核
质子数(Z)
中子数(N)
氕
eq \\al(1,1)H
eq \a\vs4\al(1)
eq \a\vs4\al(0)
氘
eq \\al(2,1)H或D
eq \a\vs4\al(1)
eq \a\vs4\al(1)
氚
eq \\al(3,1)H或T
eq \a\vs4\al(1)
eq \a\vs4\al(2)
【教师】评价、强调：元素周期表中涉及的元素有118种，但核素多于118种。并不是所有原子均有中子数，氕无中子。
【对应练习1】核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。下列说法错误的是( )
A．eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子
B．eq \\al(40,20)Ca和eq \\al(42,20)Ca、石墨和金刚石均为同素异形体
C．eq \\al(1,1)H和eq \\al(2,1)H是不同的核素
D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同
【答案】B
【解析】A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，eq \\al(1,1)H和eq \\al(2,1)H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素，12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，同理，eq \\al(40,20)Ca和eq \\al(42,20)Ca也互为同位素，其物理性质不同，但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。
【对应练习2】美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了新型氢微粒，这种新粒子是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成，对于这种微粒，下列说法正确的是（ ）
A．该微粒为电中性 B．它是氢元素的一种新的核素
C．它的化学式为H3 D．它比一个普通H2分子多一个氢原子核
【答案】D
【解析】A．这种氢粒子是由3个氢原子核（只含质子）和2个电子构成的，所以该粒子带一个单位的正电荷，A错误；B．这种氢粒子是是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成，故该离子为化学式为H3+，该微粒是一个离子，而不是原子，核素是一种原子，故不是氢元素的一种新的核素，B错误；C．这种氢粒子是由3个氢原子核（只含质子）和2个电子构成，该微粒可表示为H3+，C错误；D．普通氢分子2个原子核，这种氢粒子是由3个氢原子核构成，它比一个普通H2分子多一个氢原子核，D正确；故答案为：D。
回归教材，认识元素和核素概念，理解二者的本质区别于联系。
创设问题情境，通过具体实例分析，深度理解概念的内涵和外延。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活
活活动二、探究同位素的概念、特点及用途
【过渡】我们将这种同一元素的不同核素互称为同位素，或者说质子数相同而中子数不同的核素互称同位素。
【问题1】阅读教材P96页最后自然段，回答同位素的定义、特点是什么？有何用途？
【学生1】概念：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(即同一元素的不同核素互称为同位素)，如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H互为同位素。
【学生2】特点：同位素在元素周期表中占有相同的位置，化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异；同一元素的不同核素的中子数不同，质量数也不相同；天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。
【学生3】用途：eq \a\vs4\al(\\al(14, )6C)在考古工作中用于测定文物的年代；eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H用于制造氢弹；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。
【教师】评价、强调：各种同位素原子的物理性质有所不同，但它们的化学性质基本相同；同位素中，有些具有放射性，称为放射性同位素；同位素在生活、生产和科学研究中有着重要作用。
【教师】追问：同位素还有哪些具体应用？
【学生1】作核燃料：作制造核武器的动力性材料（235U）。
【学生2】金属探伤：利用γ射线的贯穿本领，可以检查金属内部有没有沙眼和裂纹。
【学生3】辐射育种：利用放射性同位素的射线对遗传物质产生影响，提高基因突变频率，从而选育出优良品种。
【学生4】临床治癌：利用放射性同位素的射线杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂。
【学生5】环保治污：利用放射性同位素的射线可消毒灭菌，杀死各种病原体从而能保护环境使其少受污染。
【教师】评价、补充。
【问题2】讨论：元素、核素、同位素、同素异形体的区别与联系是什么，完成表格内容。
【教师】投影表格、引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
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
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
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H三种核素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H互称同位素
O2与O3互为同素异形体
联系
【教师】评价、强调：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。有的同位素具有放射性，称为放射性同位素。同位素有很多用途：考古时利用14C测定文物的年代；D和T用于制造氢弹；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。
【教师】追问：如何判断和理解同位素、同素异形体的？
【学生1】同种元素可以有多种不同的核素，即可存在不同的原子，所以元素的种类数远小于原子的种类数。
【学生2】1H2、1HD是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不属于同位素，也不属于同素异形体。
【教师】评价、强调：判断某微粒是同位素还是同素异形体，关键是要确定微粒的类别。只有原子才可能是同位素，单质才可能是同素异形体。
【对应训练1】稀土有工业“黄金”之称。下列有关稀土元素与的说法不正确的是（ ）
A．元素Y的原子序数为39 B．与的性质相同
C．核素的原子核内有52个中子 D．与互为同位素
【答案】B
【解析】A．原子序数=质子数，故元素Y的原子序数为39，A项正确；B．与互为同位素，物理性质不同，B项错误；C．指质子数为39，则中子数=91-39=52，C项正确；D．指质子数为39，中子数为51的Y原子，指质子数为39，中子数为52的Y原子，与是两种不同的原子，互为同位素，D项正确；答案选B。
【对应训练2】2021年，“中国天眼”正式对全球开放，其“眼镜片”主要成分是高性能碳化硅新型材料，它能探测到宇宙边缘的中性氢，重现宇宙早期图像。下列有关说法正确的是（ ）
A．其塔架所用钢材的组成元素都是金属元素
B．其射电板所用铝合金具有较强的抗腐蚀性
C．中性氢原子构成的氢气有三种同素异形体
D．硅位于元素周期表第三周期ⅥA族
【答案】B
【解析】A．钢材的组成元素除了铁元素外，还有碳元素，故A错误；B．铝合金表面有一层致密的氧化膜，具有较强的抗腐蚀性，故B正确；C．同种元素组成的不同单质为同素异形体，中性氢原子构成的氢气只有一种单质，故C错误；D．硅元素位于元素周期表第三周期ⅣA族，故D错误；答案B。
回归教材，进一步了解同位素的概念、特点及用途，培养宏观辨识与微观探析和科学探究与社会责任的化学核心素养。
利用对比分析方法，深度辨析相似概念的本质区别与联系。
创设问题情境，培养利用所学知识解决实际问题的能力。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节四、课后巩固
作业设计
1.（易）下列有关元素周期表的说法中错误的是（ ）
A．元素原子的最外层电子数等于该元素所在的族序数
B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C．除He外的所有稀有气体元素原子的最外层电子数都是8
D．ⅡA族与ⅢA族之间隔着10个纵列
【答案】A
【解析】A．只有主族元素原子的最外层电子数等于该元素所在的族序数，过渡元素的族序数大多等于其价电子数，不是最外层电子数，选项A错误；B．元素周期表中从IIIB族到IIB族10个纵行的元素都是过渡元素，过渡元素全部为金属元素，选项B正确；C．稀有气体元素原子中，只有氦原子的最外层电子数为2，其余的均为8，选项C正确；D．ⅡA族、ⅢA族分别位于元素周期表的第2纵列和第13纵列，即ⅡA族与ⅢA族之间隔着10个纵列(第3列～第12列)，选项D正确；答案选A。
2．（易）下列关于元素周期表的叙述正确的是（ ）
A．在元素周期表中共有18个纵行，18个族
B．同族元素的最外层电子数一定相同
C．同周期元素的电子层数相同
D．元素周期表有7个周期，8个主族
【答案】C
【解析】A．周期表共有18个纵行，16个族，其中第Ⅷ族包括第8、9、10三个纵行，A项错误；B．对于0族元素、副族元素及第Ⅷ族元素来说，同族元素原子的最外层电子数不一定相同，B项错误；C．同周期元素具有相同的电子层数，C项正确；D．元素周期表有7个周期，7个主族，D项错误；答案选C。
3.（中）已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示。设X的原子序数为a，则下列说法不正确的是（ ）
Y
X
Z
A．Y的原子序数可能为a－17B．Y与Z的原子序数之和可能为2a
C．Z的原子序数可能为a＋31D．X、Y、Z可能均为短周期元素
【答案】D
【解析】A．若Y为第三周期元素，则 X、Z分别为第四、五周期元素，X的原子序数为a，则Y的原子序数为a-17，A正确；B．若Y为第三周期元素，则 X 、Z分别为第四、五周期元素，X的原子序数为a，则Y的原子序数为 a-17，Z的原子序数为a+17，则Y与乙的原子序数之和为2a，B正确；C．若 Y为第四周期元素，则 X、Z分别为第五、六周期元素，X 的原子序数为a，则Y的原子序数为a-17，Z的原子序数为a+31，C正确；D．由图中X、Y、Z三种主族元素在周期表中的相对位置可知，X、Y、Z三种主族元素处于过渡元素右侧，Y 不可能是第一周期元素，则Z一定处于长周期，D错误； 故选D。
4．（中）元素M、R形成的简单离子M2-与R+的核外电子数之和为20，下列说法正确的是（ ）
A．M原子的质子数一定大于R原子的质子数
B．M可能存在16M、18M两种核素
C．M2-与R+的电子层结构不可能相同
D．两种离子结合可形成MR型化合物
【答案】B
【解析】从离子的核外电子数之和为20，可推出M、R两种原子的质子数之和为19，则R为Na、M为O或R为Li、M为S，以此来解答。A．若M为O，R为Na，O的质子数为8小于Na的为11，A错误；B．氧元素含有16O、17O和18O三种核素，若M为O时则成立，B正确；C．若M为O，R为Na，则O2-和Na+均具有10电子，具有相同的电子层结构，C错误；D．简单离子M2-与R+形成的化合物为MR2，不可能为MR型化合物，D错误；故答案为：B。
5．（中）钷广泛用于量规、光电池等。的最外层电子数是2，下列说法不正确的是（ ）
A．的原子核外有61个电子B．与互为同位素
C．属于金属元素D．的中子数为147
【答案】D
【解析】A．原子的质子数等于核外电子数，故的原子核外有61个电子，故A正确；B．与的质子数相同、中子数不同，故互为同位素，故B正确；C．属于金属元素，故C正确；D．的中子数为147-61=86，故D错误；故选D。
6．（中）13C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，Kurt等人由此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（ ）
A．13C与15N有相同的中子数B．13C60与12C60互为同素异形体
C．13C与14C的性质完全相同D．14N与15N互为同位素
【答案】D
【解析】A．13C与15N的中子数分别为7、8，A错误；B．同素异形体是同一种元素形成的不同的单质，因排列方式而具有不同性质的的单质，13C60与12C60的排列相同，B错误；C．13C与14C互为同位素，化学性质基本一样，物理性质不同，C错误；D．同位素具有相同的质子数不同的中子数核素的互称，14N与15N质子数都是7，中子数分别为7、8，D正确；故选D。
7．（难）某位同学为1～18号元素设计了一种扇形图(如下图)，其实就是目前仍在使用的扇形周期表的一部分，下列有关说法不正确的是（ ）
A．每个小扇区就是长式周期表的一个族
B．此扇形周期表中只显示了三个周期
C．扇形周期表拆下扇子顶螺丝可以转换为现行的长式周期表
D．扇形周期表考虑镧系和锕系应有九个周期
【答案】D
【解析】A．第一个小扇区表示H、Li、Na，最外层电子相同，为一个族，Be和Mg最外层电子数相同，也为一个族，同理类推，每个小扇区就是长式周期表的一个族，A正确；B．由元素在扇形周期表中的位置可知，H和He位于第一周期，Li、Be、B、C、N、O、F、Ne位于第二周期，Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar位于第三周期，此扇形周期表中只显示了三个周期，B正确；C．扇形周期表拆下扇子顶螺丝后可观察到有三个横行，为三个周期，8个竖行，为八个主族，故可以转换为现行的长式周期表的一部分，C正确；D．元素周期表有7个周期，其中镧系元素属于第六周期，是第IIB族， 锕系元素属于第七周期，也是第IIB族，D错误；故选D。
8.（中）下表标出的是元素周期表的一部分元素，回答下列问题：
(1)属于第二周期元素的有_______、__________、________ (填元素符号)， 属于第ⅢA 族的有 ________(填元素符号)，属于第 IA 族的有__________ 、_______(填元素符号)。
(2)C 元素在元素周期表中的位置是第_____周期第____族。B 元素在元素周期表中的位置是第_____周期第____族。
【答案】C O F Al Na K 3 VA 2 ⅥA
【解析】根据元素在周期表中的分布，A是F，B是O，C是P，D是C，E是Ar，F是Cl， G是S，H是P，I是Mg，J是Na，K是Ca，L是K，M是过渡金属元素，N是Br，结合元素周期表的结构分析解答。
(1)属于第二周期元素的有D、B、A三种元素，分别为C、O、F；属于第ⅢA 族的是H，为Al元素；属于第 IA 族的有J、L两种元素，分别为Na、K，故答案为：C；O；F；Al；Na；K；
(2)C是P元素，在元素周期表中的位置是第3周期第VA族。B 是O元素，在元素周期表中的位置是第2周期第ⅥA族，故答案为：3；VA；2；ⅥA。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
板书
设计
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
第一课时 原子结构 核外电子排布
一、元素周期表
1、元素周期表的发展历程
2、元素周期表的结构
（1）周期：每一横行叫一个周期，共7个周期，1、2、3为短周期，4、5、6、7为长周期。
（2）族：共18列，分16个族，七主七副，一八一零
二、核素 同位素
1、核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，其符号为eq \\al(A,Z)X。
2、元素：具有相同质子数(核电荷数)和不同中子数的一类原子的总称。决定元素种类的是质子数，与中子数和核外电子无关。
3、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(即同一元素的不同核素互称为同位素)，如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H互为同位素。
4、元素、核素、同位素、同素异形体的比较
教学
反思
本课时以元素周期表为中心，研究元素周期表的结构、特点、功能为重点，突出位置、结构、性质之间的相互依存关系，教学抓住欣赏元素周期表、应用元素周期表、展望元素周期表，构成完整的知识脉络。针对学生对于周期表中大量元素不熟悉的情况，选择适当的情境资源来熟悉这些元素。教学中引导学生以周期和族为序，认识7个周期（包含3个短周期和4个长周期）和7个主族和0族的元素名称及副族的表示方法，为了让学生能较熟练掌握所学知识，教师引导学生学习有序记忆化学知识的方法。介绍元素周期表的发展历史和同位素在生成生活中的应用，提高了学生宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任的核心素养。
第二课时 元素周期表 核素、同位素
课题： 4.1.2 元素周期表 核素、同位素
课时
1
授课年级
高一
课标要求
知道元素周期表的结构及元素、核素、质量数、同位素的含义—初步建立族序数、周期数（“位”）与原子核外电子排布（“构”）的关系及元素“位”、“构”、“性”的关系。
教材
分析
本节内容是高中化学人教版（2019版）必修第一册第四章第一节《原子建构与元素周期表》内容，本节教学的主要目的是帮助学生能够从原子结构的角度进一步认识元素周期表的实质，未学习元素周期律打下基础。
本节内容新教材与旧教材基本相似，没有大的变化，但稍有调整，因此教学中可以按照旧教材的思路展开教学。教材先介绍原子结构、质量数概念，然后介绍核外电子排布规律、原子结构示意图。教材通过“思考与讨论”，引导学生观察稀有气体元素的原子核外电子排布，发现规律，从而归纳1⁓20号元素的原子核外电子排布，这样的呈现方式，重在启发学生思考、培养逻辑思维能力。再引入元素周期表，学生在初中已了解概貌，教材中这部分内容编写的目的是要使学生了解和熟悉元素周期表的结构。本节采用“思考与讨论”的方式，让学生发现、归纳原子结构与元素周期表的关系，重点讨论准确表达族序数与原子核外电子排布的关系，为后面讨论元素性质打下基础。初步了解元素周期表的结构后，结合原子结构示意图分析元素原子结构与元素在周期表位置的关系；从同族元素原子结构示意图出发，比较最外层电子数，并突出最外层电子数相同，认识族的概念，然后介绍核素和同位素的有关知识。再以碱金属和卤素元素为代表，通过比较原子结构（电子层数、最外层电子数）的异同，突出最外层电子数的相同，并通过实验和事实，探究同族元素性质的相似性和递变性，通过观察、交流和归纳，得出结论，形成元素性质与原子核外电子排布的关系。
本节内容教学重点是元素周期表的结构和元素在元素周期表中的位置及其性质的递变规律，教学难点是原子结构与元素性质的关系。体现“构”“位”“性”的关系，教材的呈现重视知识的逻辑性，在“构”“位”的基础上，以“演绎、归纳”的方式得出性质及其变化规律。从原子结构和元素周期表出发演绎元素的性质，再以理论和事实为依据，归纳得出同主族元素性质的变化规律。元素周期表的发现过程，充分体现了科学研究方法、观念和科学精神，教材在本节特别重视化学史情境的创设。通过节引言、元素周期表的引人段落、科学史话、研究与实践等形式，呈现周期表的发现过程和意义。例如，在元素周期表的引人段落，以门捷列夫编制第一张周期表引入，并特别强调其是“在前人研究的基础上”编制出来的;在科学史话“元素周期表的发展”中，简述了门捷列夫周期表之前的基础和之后的发展;在研究与实践“认识元素周期表”中，还以学生体验的形式，通过关注周期表发展过程中的不同形式，引导学生认识和理解周期表。这条化学史情境线索的呈现，能使学生发现和体会科学家的研究方法和科学态度。教材还突出了周期表能使学生能通过周期表的位置和元素的原子结构预测元素的性质，发现新元素的重要作用。如卤族元素是通过“思考与讨论”栏目，采用“预测—验证（事实）—分析—结论”的思路归纳出来的。学生可以通过这样的过程体会元素周期表的作用。同时，教材还在“方法导引”中介绍了“预测”这一科学方法，有利于学生认识到科学方法对以及和学习的意义。本节内容共分4个课时完成。第一课时“原子结构 核外电子排布”，第二课时“元素周期表 核素、同位素”，第三课时“原子结构与元素的性质—碱金属”，第四课时“原子结构与元素的性质—卤素”。
本课时是本节的第二课时“元素周期表 核素、同位素”的内容。在学习原子核外电子排布的基础上，了解元素周期表的绘制原则。在之前的学习中，学生已经知道了原子是由核外电子、质子和中子构成的，在初中也了解了元素周期表的简单概念，但是不清楚元素周期表的编写原则，对于族和周期的分类也不是非常清晰。通过本课时的学习，进一步理解元素周期表尤其是短周期元素的编写方式，为今后元素周期律的学习打下坚实的基础。本课时教学可以从化学史引入新课，创设问题情境，让线索带着问题去思考，去阅读。教师再利用课件让学生熟悉并了解族、周期的概念及元素周期表的结构，让学生通过阅读教材来学习核素、同位素的概念。既可以培养学生的自学能力，又能激发学习兴趣，促使学生在情境中主动探究科学的奥秘。
教学目标
1.通过阅读教材、讨论交流，了解核素、同位素的含义，认识同位素在生产、生活中的应用，初步学会利用各概念之间的关系解答有关问题。
2．通过对元素周期表发现史资料的收集整理、交流汇报，了解元素周期表的形成过程，并能运用归纳、概括等方法对信息进行加工，体验科学探究的过程，进一步学习科学探究的方法。
3．通过阅读教材、归纳总结，知道周期和族的概念，会描述元素周期表的结构，知道元素在周期表中的位置与原子结构的关系，初步学会推导元素在周期表中的位置的基本方法。
教学重、难点
重点：元素周期表的结构，核素、同位素的概念
难点：元素周期表的结构
核心素养
宏观辨识与微观探析：宏观上认识元素周期表的基本结构七行18列，分为七个周期，16个族，从微观上理解同主族元素原子核外电子排布的相似性和递变规律，初步理解结构决定性质，性质反映结构的基本规律。
证据推理与模型认知：建立同主族、同周期元素原子结构变化的微观模型，理解根据该模型进行元素性质推理的科学思想。
科学态度与社会责任：通过“科学史话”及“化学与职业”栏目，培养严谨求实的科学态度，增强努力学好化学知识为社会服务的责任感和使命感。
学情分析
学生在初中已经初步了解元素周期表，知道元素周期表的基本结构（横排和纵列），并会用元素周期表查找元素的部分知识，但对元素与原子结构的关系理解深度不够，不清楚族、周期、核素、同位素等概念，特别是原子核外电子排布特点与族序数、周期数的关系等。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
化学史情境
【回顾1】什么是原子序数？原子序数与核电荷数有何关系？
【学生】原子序数是元素在元素周期表中的顺序，原子序数与元素的原子结构之间存在如下的关系： 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 。
【回顾2】在多电子原子中，原子核外的电子是如何排布的？
【学生】在多电子的原子里，原子的核外电子在不同的区域运动，将这些不同的区域简化为 电子层 。离核较近的 电子层 中的电子能量 低 ，由内向外分别用 K、L、M、N、O、P、Q 来表示。
【预习1】元素周期表的编排原则是什么？
【学生1】元素周期表的编排原则：按 原子序数 递增的顺序从左到右排列，把 电子层数 相同的元素排成一横行。
【学生2】把不同横行中 最外层电子数相同 相等的元素，按 电子层数递增 递增的顺序从上到下排成一纵行。
【预习2】元素周期表的结构有何特点？
【学生1】元素周期表的结构：周期表中有 7 个横行，叫做周期。周期的序数就是该周期元素的原子具有的 电子层数 。第一、二、三周期称为 短周期 ；四、五、六、七周期称为 长周期 。
【学生2】周期表有 18 个纵行，称为族，主族元素的族序数后标 A ，副族元素的族序数后标 B 。第8、9、10三纵行称为第Ⅷ族，第18纵行称为0族。
【教师】简要评价。
【导入】历史上，为了寻求各种元素及其化合物间的内在联系核规律性，人们进行了许多尝试。1869年俄国化学家门捷列夫绘制出第一张元素周期表是化学科学发展中一个重要的里程碑。118号元素发现之后，科学界一直在讨论一个问题，元素周期表第七周期已经被填满，是否证明所有化学元素已经被集齐了呢？（见PPT视频）
回顾旧知，预习新知，创设化学史情境，激发学习兴趣和探究的欲望。
环节二、
氧元素周期表
活动一、元素周期表的发展历程
【过渡】由于在门捷列夫的时代，科学家对于原子的结构并没有清晰的认识，所以门捷列夫绘制的第一张元素周期表是按照元素的相对原子质量来排列的，随着科学家对原子结构认识的不断深入，元素周期表中元素的排列依据也由相对原子质量改为核电荷数。
【问题1】阅读教材P98页“科学史话”，思考元素周期表的发展历程有哪些？完成表格内容。
诞生
1869年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表
编制
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起
意义
揭示了元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一
演变
元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满
现行
排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数
【教师】投影表格，引导分析。
【学生】外层表格内容，展示交流：
【教师】评价、补充。
【问题2】阅读教材P94页内容，思考什么是原子序数？现行元素周期表的编排原则是什么？
【学生1】原子序数：按照元素在周期表中的顺序给元素编号；原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
【序数2】元素周期表中元素的排列方式：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再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向下排成纵列。
【教师】评价、强调：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再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向下排成纵列。
【对应练习1】下列说法中不正确的是（ ）
A．元素的原子序数等于核电荷数
B．元素所在周期序数等于该元素原子的电子层数
C．元素原子的质子数等于核外电子数
D．元素所在周期序数等于该元素原子的最外层电子数
【答案】D
【解析】A．在原子中质子数=核电荷数=原子序数，所以元素的原子序数等于核电荷数，故A正确；B．原子核外有几个电子层，该元素就位于第几周期，即元素所在周期序数等于该元素原子的电子层数，故B正确；C．原子呈电中性，则原子中质子数=核外电子数，故C正确；D．元素所在周期序数等于该元素原子的电子层数，主族元素的族序数等于最外层电子数，故D错误；故答案选D。
【对应练习2】任何科学真理的发现，都不是一帆风顺的，门捷列夫的元素周期表奠定了现代化学和物理学的理论基础。下列关于元素周期表的叙述正确的是（ ）
A．周期表中有7个主族、8个副族
B．目前使用的元素周期表中，最长的周期含有32种元素
C．短周期元素是指1~20号元素
D．原子的最外层电子数都等于该元素所在的族序数
【答案】B
【解析】A．周期表中有7个主族、7个副族，A错误；B．目前使用的元素周期表中，最长的周期为第六周期，含有32种元素，B正确；C．短周期元素是指第一、二、三周期的元素，即1~18号元素，C错误；D．主族元素的原子，原子的最外层电子数等于该元素所在的族序数，D错误；故选B。
创设化学史情境—元素周期表的发现史，激发学生的学习兴趣和科学探究的精神，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
引导分析周期表的结构特点，认识周期表的编排原则。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活
动活动二、探究元素周期表的结构
【过渡】周期表中每一个横行作为1个周期，每一列作为1个族（第8、9、10三列统称为第Ⅷ族），周期表有7个横行和18个纵列，分成了7个周期和16个族。
【问题1】观察元素周期表，结合教材P95页“思考与讨论”，思考周期序数与原子核外电子排布有何关系？完成表格内容。
【教师】投影表格、巡视观察：周期序数与原子核外电子排布的关系。
【学生】完成表格内容，展示交流：
周期序数
起止元素
包括元素种数
核外电子层数
1
H～He
2
1
2
Li～Ne
8
2
3
Na～Ar
8
3
4
K～Kr
18
4
5
Rb～Xe
18
5
6
Cs～Rn
32
6
7
Fr～Og
32
7
【教师】评价、强调：由上得到元素的周期序数等于原子核外电子层数。元素周期表的前三周期统称为短周期，其余周期统称为长周期。显然短周期元素就是指前18号元素。
【问题2】讨论交流：观察元素周期表，思考元素周期表的结构（周期、族）有何特点？完成表格内容。
【学生1】周期(7个横行→7个周期)：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行。
【教师】投影表格、引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
周期分类
短周期
长周期
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
元素种类
2
8
8
18
18
32
32
周期序数与原子结构的关系
周期序数＝原子电子层数
【教师】追问：元素周期表中的列是如何编排的？
【学生】族(18个纵行→16个族→7主7副1零1Ⅷ族)：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行。
【教师】投影表格、引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
族
主族
0族
副族
Ⅷ族
构成周期
由长周期元素和短周期元素共同构成
仅由长周期元素构成
列序
1，2，13～17
18
3～7，11，12
8，9，10
族序数
ⅠA，ⅡA，ⅢA，ⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA
0
ⅢB，ⅣB，ⅤB，ⅥB，ⅦB，ⅠB，ⅡB
Ⅷ
族序数与原子结构关系
主族序数＝原子最外层电子数
常见族的别称
第ⅠA族(除氢)：碱金属元素；第ⅦA族：卤族元素；0族：稀有气体元素
【教师】评价、投影表格：同周期相邻主族元素的原子序数之差。
【学生】完成表格内容、展示交流：
周期
ⅡA
ⅢA
2、3
n
n＋1
4、5
n
n＋11
6、7
n
n＋25
【教师】评价、补充。
【问题3】探究：元素周期表还有哪些其它表现特征？
【学生1】板书：元素周期表中的方格中的符号的意义：
【教师】元素周期表中还有哪些元素的位置比较特殊？
【学生1】过渡元素：元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列元素，都是金属元素。
【学生2】镧系：元素周期表第六周期第ⅢB族中，从57号元素到71号元素共15种元素。
【学生3】锕系：元素周期表第七周期第ⅢB族中，从89号元素到103号元素共15种元素。
【学生4】ⅡA , ⅢA不紧邻，最外层电子为1—2的不一定是ⅠA 、 ⅡA主族，也可能是过渡元素。
【学生5】
【对应练习1】下列关于元素周期表的叙述正确的是（ ）
A．元素周期表揭示了化学元素间的内在联系，是化学发展史上的重要里程碑之一
B．元素所在的周期数等于它的电子层数，所在的族序数等于它的最外层电子数
C．元素周期表有7个横行即7个周期，18个纵列即18个族
D．某种元素的相对原子质量取整数值，就是其原子序数
【答案】A
【解析】A．门捷列夫研制出的元素周期表，不仅揭示了元素间的内在联系和变化规律，也为发现新元素及探究物质的用途提供了依据，其价值非凡，A正确；B．周期数=电子层数，主族序数=最外层电子数，对于副族及第Ⅷ族元素，族序数不一定等于相应原子的最外层电子数，B错误；C．元素周期表中的8、9、10三个纵列合在一起叫做第Ⅷ族，故共有16个族，C错误；D．元素的原子序数等于元素的核电荷数或对应原子的质子数，D错误；故选A。
【对应练习2】2018年IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)制作了新版周期表，包含118种元素。下列有关元素周期表说法正确的是（ ）
A．元素周期表中只有第ⅡA元素原子最外层电子数为2
B．元素周期表有18个族
C．第ⅠA族的元素全部是金属元素
D．元素周期表中含元素种类最多的族是第ⅢB族
【答案】D
【解析】A．He最外层有2个电子，但属于稀有气体元素，在0族，故A错误；B．元素周期表有7个主族、7个副族、1个0族和1个VIII族，共16个族，故C错误；C．第ⅠA族的H元素是非金属，故C错误；D．元素周期表中含元素种类最多的族为ⅢB族，含锕系和镧系元素，故D正确。故选D。
【对应练习3】下列关于过渡元素及其单质的说法正确的是（ ）
A．过渡元素包括12列元素
B．过渡元素中既含有金属元素，也含非金属元素
C．所有的过渡元素的单质都具有良好的导电性
D．过渡金属元素的单质比较稳定，与空气和水不发生反应
【答案】C
【解析】A．过渡元素包括第3~12列共10列元素，故A错误；B．过渡元素中只含有金属元素，不含非金属元素，故B错误；C．过渡元素中只含有金属元素，单质都具有良好的导电性，故C正确；D．多数过渡金属元素的单质比较稳定，与空气和水反应缓慢或不发生反应，故D错误；选C。
回归教材，分析各周期元素的特点，认识元素周期表横行的编排特点及规律。
深度认识元素周期表中的各周期元素种数特点，为推断元素在周期表中的位置作铺垫。
通过观察、分析，认识周期表中纵列的编排原则、特点及规律，明确周期、族与原子序数的关系。
深度认识元素周期表的结构特点，为后续学习物质结构打下基础。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节三、
核素 同位素
活活动一、元素和核素
【过渡】现行元素周期表排满后共有118种元素，但形成的原子种类远远多于118种，下面我们就来探究其中的原因，了解元素和核素的关系。
【问题1】阅读教材P96页内容，观察表4-1，思考核素和元素的定义是什么？
【学生1】核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，其符号为eq \\al(A,Z)X。例如：都是氢元素的不同核素。决定核素种类的是质子数与中子数，与核外电子无关。
【学生2】元素：具有相同质子数(核电荷数)和不同中子数的一类原子的总称。决定元素种类的是质子数，与中子数和核外电子无关。
【教师】评价、讲解：具有相同核电荷数（或质子数）的同一 类原子的总称元素，核素是具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子，即一种核素就是一种原子。
【问题2】根据教材P96页表4-1，回答氢元素的三种核素有核特点？完成表格内容。
【教师】投影表格：氢元素的三种核素比较。
【学生】完成表格内容，展示交流：
原子
名称
原子符号(eq \\al(A,Z)X)
氢元素的原子核
质子数(Z)
中子数(N)
氕
eq \\al(1,1)H
eq \a\vs4\al(1)
eq \a\vs4\al(0)
氘
eq \\al(2,1)H或D
eq \a\vs4\al(1)
eq \a\vs4\al(1)
氚
eq \\al(3,1)H或T
eq \a\vs4\al(1)
eq \a\vs4\al(2)
【教师】评价、强调：元素周期表中涉及的元素有118种，但核素多于118种。并不是所有原子均有中子数，氕无中子。
【对应练习1】核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。下列说法错误的是( )
A．eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子
B．eq \\al(40,20)Ca和eq \\al(42,20)Ca、石墨和金刚石均为同素异形体
C．eq \\al(1,1)H和eq \\al(2,1)H是不同的核素
D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同
【答案】B
【解析】A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，eq \\al(1,1)H和eq \\al(2,1)H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素，12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，同理，eq \\al(40,20)Ca和eq \\al(42,20)Ca也互为同位素，其物理性质不同，但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。
【对应练习2】美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了新型氢微粒，这种新粒子是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成，对于这种微粒，下列说法正确的是（ ）
A．该微粒为电中性 B．它是氢元素的一种新的核素
C．它的化学式为H3 D．它比一个普通H2分子多一个氢原子核
【答案】D
【解析】A．这种氢粒子是由3个氢原子核（只含质子）和2个电子构成的，所以该粒子带一个单位的正电荷，A错误；B．这种氢粒子是是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成，故该离子为化学式为H3+，该微粒是一个离子，而不是原子，核素是一种原子，故不是氢元素的一种新的核素，B错误；C．这种氢粒子是由3个氢原子核（只含质子）和2个电子构成，该微粒可表示为H3+，C错误；D．普通氢分子2个原子核，这种氢粒子是由3个氢原子核构成，它比一个普通H2分子多一个氢原子核，D正确；故答案为：D。
回归教材，认识元素和核素概念，理解二者的本质区别于联系。
创设问题情境，通过具体实例分析，深度理解概念的内涵和外延。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活
活活动二、探究同位素的概念、特点及用途
【过渡】我们将这种同一元素的不同核素互称为同位素，或者说质子数相同而中子数不同的核素互称同位素。
【问题1】阅读教材P96页最后自然段，回答同位素的定义、特点是什么？有何用途？
【学生1】概念：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(即同一元素的不同核素互称为同位素)，如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H互为同位素。
【学生2】特点：同位素在元素周期表中占有相同的位置，化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异；同一元素的不同核素的中子数不同，质量数也不相同；天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。
【学生3】用途：eq \a\vs4\al(\\al(14, )6C)在考古工作中用于测定文物的年代；eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H用于制造氢弹；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。
【教师】评价、强调：各种同位素原子的物理性质有所不同，但它们的化学性质基本相同；同位素中，有些具有放射性，称为放射性同位素；同位素在生活、生产和科学研究中有着重要作用。
【教师】追问：同位素还有哪些具体应用？
【学生1】作核燃料：作制造核武器的动力性材料（235U）。
【学生2】金属探伤：利用γ射线的贯穿本领，可以检查金属内部有没有沙眼和裂纹。
【学生3】辐射育种：利用放射性同位素的射线对遗传物质产生影响，提高基因突变频率，从而选育出优良品种。
【学生4】临床治癌：利用放射性同位素的射线杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂。
【学生5】环保治污：利用放射性同位素的射线可消毒灭菌，杀死各种病原体从而能保护环境使其少受污染。
【教师】评价、补充。
【问题2】讨论：元素、核素、同位素、同素异形体的区别与联系是什么，完成表格内容。
【教师】投影表格、引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
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
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
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H三种核素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H互称同位素
O2与O3互为同素异形体
联系
【教师】评价、强调：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。有的同位素具有放射性，称为放射性同位素。同位素有很多用途：考古时利用14C测定文物的年代；D和T用于制造氢弹；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。
【教师】追问：如何判断和理解同位素、同素异形体的？
【学生1】同种元素可以有多种不同的核素，即可存在不同的原子，所以元素的种类数远小于原子的种类数。
【学生2】1H2、1HD是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不属于同位素，也不属于同素异形体。
【教师】评价、强调：判断某微粒是同位素还是同素异形体，关键是要确定微粒的类别。只有原子才可能是同位素，单质才可能是同素异形体。
【对应训练1】稀土有工业“黄金”之称。下列有关稀土元素与的说法不正确的是（ ）
A．元素Y的原子序数为39 B．与的性质相同
C．核素的原子核内有52个中子 D．与互为同位素
【答案】B
【解析】A．原子序数=质子数，故元素Y的原子序数为39，A项正确；B．与互为同位素，物理性质不同，B项错误；C．指质子数为39，则中子数=91-39=52，C项正确；D．指质子数为39，中子数为51的Y原子，指质子数为39，中子数为52的Y原子，与是两种不同的原子，互为同位素，D项正确；答案选B。
【对应训练2】2021年，“中国天眼”正式对全球开放，其“眼镜片”主要成分是高性能碳化硅新型材料，它能探测到宇宙边缘的中性氢，重现宇宙早期图像。下列有关说法正确的是（ ）
A．其塔架所用钢材的组成元素都是金属元素
B．其射电板所用铝合金具有较强的抗腐蚀性
C．中性氢原子构成的氢气有三种同素异形体
D．硅位于元素周期表第三周期ⅥA族
【答案】B
【解析】A．钢材的组成元素除了铁元素外，还有碳元素，故A错误；B．铝合金表面有一层致密的氧化膜，具有较强的抗腐蚀性，故B正确；C．同种元素组成的不同单质为同素异形体，中性氢原子构成的氢气只有一种单质，故C错误；D．硅元素位于元素周期表第三周期ⅣA族，故D错误；答案B。
回归教材，进一步了解同位素的概念、特点及用途，培养宏观辨识与微观探析和科学探究与社会责任的化学核心素养。
利用对比分析方法，深度辨析相似概念的本质区别与联系。
创设问题情境，培养利用所学知识解决实际问题的能力。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节四、课后巩固
作业设计
1.（易）下列有关元素周期表的说法中错误的是（ ）
A．元素原子的最外层电子数等于该元素所在的族序数
B．元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C．除He外的所有稀有气体元素原子的最外层电子数都是8
D．ⅡA族与ⅢA族之间隔着10个纵列
【答案】A
【解析】A．只有主族元素原子的最外层电子数等于该元素所在的族序数，过渡元素的族序数大多等于其价电子数，不是最外层电子数，选项A错误；B．元素周期表中从IIIB族到IIB族10个纵行的元素都是过渡元素，过渡元素全部为金属元素，选项B正确；C．稀有气体元素原子中，只有氦原子的最外层电子数为2，其余的均为8，选项C正确；D．ⅡA族、ⅢA族分别位于元素周期表的第2纵列和第13纵列，即ⅡA族与ⅢA族之间隔着10个纵列(第3列～第12列)，选项D正确；答案选A。
2．（易）下列关于元素周期表的叙述正确的是（ ）
A．在元素周期表中共有18个纵行，18个族
B．同族元素的最外层电子数一定相同
C．同周期元素的电子层数相同
D．元素周期表有7个周期，8个主族
【答案】C
【解析】A．周期表共有18个纵行，16个族，其中第Ⅷ族包括第8、9、10三个纵行，A项错误；B．对于0族元素、副族元素及第Ⅷ族元素来说，同族元素原子的最外层电子数不一定相同，B项错误；C．同周期元素具有相同的电子层数，C项正确；D．元素周期表有7个周期，7个主族，D项错误；答案选C。
3.（中）已知X、Y、Z三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示。设X的原子序数为a，则下列说法不正确的是（ ）
Y
X
Z
A．Y的原子序数可能为a－17B．Y与Z的原子序数之和可能为2a
C．Z的原子序数可能为a＋31D．X、Y、Z可能均为短周期元素
【答案】D
【解析】A．若Y为第三周期元素，则 X、Z分别为第四、五周期元素，X的原子序数为a，则Y的原子序数为a-17，A正确；B．若Y为第三周期元素，则 X 、Z分别为第四、五周期元素，X的原子序数为a，则Y的原子序数为 a-17，Z的原子序数为a+17，则Y与乙的原子序数之和为2a，B正确；C．若 Y为第四周期元素，则 X、Z分别为第五、六周期元素，X 的原子序数为a，则Y的原子序数为a-17，Z的原子序数为a+31，C正确；D．由图中X、Y、Z三种主族元素在周期表中的相对位置可知，X、Y、Z三种主族元素处于过渡元素右侧，Y 不可能是第一周期元素，则Z一定处于长周期，D错误； 故选D。
4．（中）元素M、R形成的简单离子M2-与R+的核外电子数之和为20，下列说法正确的是（ ）
A．M原子的质子数一定大于R原子的质子数
B．M可能存在16M、18M两种核素
C．M2-与R+的电子层结构不可能相同
D．两种离子结合可形成MR型化合物
【答案】B
【解析】从离子的核外电子数之和为20，可推出M、R两种原子的质子数之和为19，则R为Na、M为O或R为Li、M为S，以此来解答。A．若M为O，R为Na，O的质子数为8小于Na的为11，A错误；B．氧元素含有16O、17O和18O三种核素，若M为O时则成立，B正确；C．若M为O，R为Na，则O2-和Na+均具有10电子，具有相同的电子层结构，C错误；D．简单离子M2-与R+形成的化合物为MR2，不可能为MR型化合物，D错误；故答案为：B。
5．（中）钷广泛用于量规、光电池等。的最外层电子数是2，下列说法不正确的是（ ）
A．的原子核外有61个电子B．与互为同位素
C．属于金属元素D．的中子数为147
【答案】D
【解析】A．原子的质子数等于核外电子数，故的原子核外有61个电子，故A正确；B．与的质子数相同、中子数不同，故互为同位素，故B正确；C．属于金属元素，故C正确；D．的中子数为147-61=86，故D错误；故选D。
6．（中）13C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，Kurt等人由此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（ ）
A．13C与15N有相同的中子数B．13C60与12C60互为同素异形体
C．13C与14C的性质完全相同D．14N与15N互为同位素
【答案】D
【解析】A．13C与15N的中子数分别为7、8，A错误；B．同素异形体是同一种元素形成的不同的单质，因排列方式而具有不同性质的的单质，13C60与12C60的排列相同，B错误；C．13C与14C互为同位素，化学性质基本一样，物理性质不同，C错误；D．同位素具有相同的质子数不同的中子数核素的互称，14N与15N质子数都是7，中子数分别为7、8，D正确；故选D。
7．（难）某位同学为1～18号元素设计了一种扇形图(如下图)，其实就是目前仍在使用的扇形周期表的一部分，下列有关说法不正确的是（ ）
A．每个小扇区就是长式周期表的一个族
B．此扇形周期表中只显示了三个周期
C．扇形周期表拆下扇子顶螺丝可以转换为现行的长式周期表
D．扇形周期表考虑镧系和锕系应有九个周期
【答案】D
【解析】A．第一个小扇区表示H、Li、Na，最外层电子相同，为一个族，Be和Mg最外层电子数相同，也为一个族，同理类推，每个小扇区就是长式周期表的一个族，A正确；B．由元素在扇形周期表中的位置可知，H和He位于第一周期，Li、Be、B、C、N、O、F、Ne位于第二周期，Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar位于第三周期，此扇形周期表中只显示了三个周期，B正确；C．扇形周期表拆下扇子顶螺丝后可观察到有三个横行，为三个周期，8个竖行，为八个主族，故可以转换为现行的长式周期表的一部分，C正确；D．元素周期表有7个周期，其中镧系元素属于第六周期，是第IIB族， 锕系元素属于第七周期，也是第IIB族，D错误；故选D。
8.（中）下表标出的是元素周期表的一部分元素，回答下列问题：
(1)属于第二周期元素的有_______、__________、________ (填元素符号)， 属于第ⅢA 族的有 ________(填元素符号)，属于第 IA 族的有__________ 、_______(填元素符号)。
(2)C 元素在元素周期表中的位置是第_____周期第____族。B 元素在元素周期表中的位置是第_____周期第____族。
【答案】C O F Al Na K 3 VA 2 ⅥA
【解析】根据元素在周期表中的分布，A是F，B是O，C是P，D是C，E是Ar，F是Cl， G是S，H是P，I是Mg，J是Na，K是Ca，L是K，M是过渡金属元素，N是Br，结合元素周期表的结构分析解答。
(1)属于第二周期元素的有D、B、A三种元素，分别为C、O、F；属于第ⅢA 族的是H，为Al元素；属于第 IA 族的有J、L两种元素，分别为Na、K，故答案为：C；O；F；Al；Na；K；
(2)C是P元素，在元素周期表中的位置是第3周期第VA族。B 是O元素，在元素周期表中的位置是第2周期第ⅥA族，故答案为：3；VA；2；ⅥA。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
板书
设计
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
第一课时 原子结构 核外电子排布
一、元素周期表
1、元素周期表的发展历程
2、元素周期表的结构
（1）周期：每一横行叫一个周期，共7个周期，1、2、3为短周期，4、5、6、7为长周期。
（2）族：共18列，分16个族，七主七副，一八一零
二、核素 同位素
1、核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，其符号为eq \\al(A,Z)X。
2、元素：具有相同质子数(核电荷数)和不同中子数的一类原子的总称。决定元素种类的是质子数，与中子数和核外电子无关。
3、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(即同一元素的不同核素互称为同位素)，如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H互为同位素。
4、元素、核素、同位素、同素异形体的比较
教学
反思
本课时以元素周期表为中心，研究元素周期表的结构、特点、功能为重点，突出位置、结构、性质之间的相互依存关系，教学抓住欣赏元素周期表、应用元素周期表、展望元素周期表，构成完整的知识脉络。针对学生对于周期表中大量元素不熟悉的情况，选择适当的情境资源来熟悉这些元素。教学中引导学生以周期和族为序，认识7个周期（包含3个短周期和4个长周期）和7个主族和0族的元素名称及副族的表示方法，为了让学生能较熟练掌握所学知识，教师引导学生学习有序记忆化学知识的方法。介绍元素周期表的发展历史和同位素在生成生活中的应用，提高了学生宏观辨识与微观探析、科学态度与社会责任的核心素养。
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