4.1原子結(jié)構(gòu)與元素周期表++課件++【知識(shí)精研+拓展延伸】高一上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第一冊(cè)+

第四章

物質(zhì)結(jié)構(gòu)

元素周期律第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表一、原子結(jié)構(gòu)【知識(shí)回顧】原子是由什么組成的？1、原子結(jié)構(gòu)模型的演變道爾頓模型（1803年）：原子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，它們是堅(jiān)實(shí)的、不可再分的實(shí)心球?！皩?shí)心球”模型古希臘哲學(xué)家德謨克利特物質(zhì)是由不可分割的微粒（原子）構(gòu)成的原子結(jié)構(gòu)模型的演變湯姆孫湯姆孫原子模型：葡萄干面包式湯姆生的“葡萄干面包式”原子結(jié)構(gòu)模型1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了原子中存在電子，并用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出了電子的質(zhì)量。他推測(cè)這種粒子均勻地嵌在云狀的正電荷球體中。盧瑟福的帶核原子結(jié)構(gòu)模型1909年英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，提出了帶核的原子結(jié)構(gòu)模型。推測(cè)原子中心存在原子核，帶正電，電子帶負(fù)電，在其周圍高速運(yùn)行，就像行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。金箔探測(cè)屏ɑ粒子發(fā)生器狹縫玻爾的軌道原子結(jié)構(gòu)模型1913年丹麥物理學(xué)家玻爾指出：原子核外，電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，每個(gè)軌道都具有一個(gè)確定的能量值；核外電子在這些穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，既不放出能量，也不吸收能量。

20世紀(jì)初（1926-1935年）科學(xué)家提出，原子核外電子的運(yùn)動(dòng)不遵循經(jīng)典力學(xué)的原理，必須用量子力學(xué)模型描述核外電子的運(yùn)動(dòng)。即現(xiàn)代量子力學(xué)模型（電子云模型）。現(xiàn)代電子云模型高速運(yùn)動(dòng)，接近光速；沒有確定的軌跡，不能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定電子在某一時(shí)刻所處的位置和運(yùn)動(dòng)速度，也不能描繪出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。只能用統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)指出它在原子核外空間某處出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少。用“電子云”形象地描述核外電子的運(yùn)動(dòng)。1234原子核外電子如何運(yùn)動(dòng)？2、原子核外電子的排布【思考】在多電子原子里，每個(gè)電子具有的能量是否都相同？電子是如何排布的？

在含有多個(gè)電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，人們把不同區(qū)域簡(jiǎn)化為不連續(xù)的殼層，稱之為電子層。（有人把這種電子層模型比擬為洋蔥式結(jié)構(gòu)）電子層數(shù)n=1，2，3，4，5，6，7表示從內(nèi)到外的電子層。KLMNOPQ在多電子原子中，電子的能量是不相同的。在離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較低，在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較高。由于原子中的電子是處在原子核的引力場(chǎng)中，電子總是從內(nèi)層排起，當(dāng)一層充滿后再填充下一層。那么，每個(gè)電子層最多可以排布多少個(gè)電子呢?結(jié)論：電子由低能量排向高能量當(dāng)一層充滿后再填充下一層下表是稀有氣體元素原子的電子層排布，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?核電荷數(shù)元素名稱元素符號(hào)各電子層的電子數(shù)KLMNOP2氦He210氖Ne2818氬Ar28836氪Kr2818854氙Xe281818886氡Rn281832188思考·討論（1）當(dāng)K層為最外層時(shí)，最多能容納的電子數(shù)是多少？除了K層，其他各層為最外層時(shí)，最多能容納的電子數(shù)是多少？當(dāng)K層為最外層時(shí)，最多能容納2個(gè)電子數(shù)。除了K層，其他各層為最外層時(shí)，最多能容納8個(gè)電子數(shù)。（2）次外層最多容納的電子數(shù)是多少？次外層最多容納18個(gè)電子數(shù)。（3）你能歸納出第n層最多能容納的電子數(shù)嗎？第n層最多能容納2n2電子數(shù)（1）電子總是先排布能量較低的電子層。原子核外第n層最多能容納的電子數(shù)為2n2。（2）最外層電子數(shù)不超過8個(gè)（K層為最外層只有2個(gè)），次外層電子數(shù)最多18個(gè)，倒數(shù)第三層電子數(shù)最多32個(gè)。（3）原子最外電子層有8個(gè)電子（最外層為K層時(shí)，最多只有2個(gè)電子）的結(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。原子核外電子排布規(guī)律原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量都近似為1，如果忽略電子的質(zhì)量，將核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取近似整數(shù)值相加，所得的數(shù)值叫做質(zhì)量數(shù)。

質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）質(zhì)量數(shù)原子的表示方法原子符號(hào)：ZXA代表一個(gè)質(zhì)量數(shù)為A，質(zhì)子數(shù)為Z的原子a——代表質(zhì)量數(shù)；b——代表核電荷數(shù)；c——代表離子的價(jià)態(tài)；d——原子個(gè)數(shù)n——元素化合價(jià)abcdn各代表什么?abXc+d+n常見的“10電子微?！焙汀?8電子微粒”【思考】如何根據(jù)所含微粒（質(zhì)子、中子或電子）確定一種元素或一種原子？為什么圖中H的質(zhì)量數(shù)有3個(gè)呢？質(zhì)量數(shù)H1氫1.008123思考·討論

元素是具有相同質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）的一類原子的總稱。

同種元素原子的原子核中質(zhì)子數(shù)是相同的，中子數(shù)不一定相同。氫元素的原子核原子名稱質(zhì)子數(shù)（Z）中子數(shù)（N）10氕（pie）11氘（dao）12氚（chuan）氫元素的不同核素把具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素H11H12H13各為一種核素二、核素質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素即：質(zhì)子數(shù)相同的不同原子互稱為同位素H11H12H13互為同位素天然存在的同位素，相互間保持著一定的比率。元素的相對(duì)原子質(zhì)量，就是按照該元素各種核素所占的一定百分比計(jì)算出來的平均值。同位素常見元素的同位素及其用途

放射性同位素用于育種、治療惡性腫瘤(1)原子質(zhì)量(2)相對(duì)原子質(zhì)量(原子量)

(3)原子質(zhì)量數(shù)(4)同位素原子量(5)元素的相對(duì)原子質(zhì)量(即平均原子量)(6)元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量幾對(duì)相關(guān)概念Cl元素相對(duì)原子質(zhì)量=M1×a1

+M2×a2=34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453

例：Cl元素相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算同位素同位素的相對(duì)原子質(zhì)量(Mi)豐度(ai)原子百分含量34.96975.77%36.96624.23%Cl元素近似相對(duì)原子質(zhì)量=A1×a1

+A2×a2=35×75.77%+37×24.23%=35.48535×75%+37×25%=35.5(進(jìn)一步對(duì)豐度作近似處理)M(R)＝R1×a1％+R2×a2％＋…

其中R1、R2…為各核素的相對(duì)原子質(zhì)量

a1％、a2％…為各核素的原子個(gè)數(shù)百分?jǐn)?shù)元素的相對(duì)原子質(zhì)量M(R)：各種天然核素的相對(duì)原子質(zhì)量與其原子個(gè)數(shù)百分含量（豐度）乘積的代數(shù)和。如果用各核素的質(zhì)量數(shù)A1、A2……代替其相對(duì)原子質(zhì)量，計(jì)算得到的是元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量?？茖W(xué)史話元素周期表的發(fā)展1789年，拉瓦錫在《化學(xué)概要》中提出第一個(gè)元素分類表，此后，人們對(duì)元素體系的研究不斷深入。1829年，德國(guó)化學(xué)家德貝賴納提出了“三素組”的概念，對(duì)于探尋元素性質(zhì)的規(guī)律具有啟發(fā)性。1867年，俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫在研究中開始觸及到元素進(jìn)行分類。1905年，瑞士化學(xué)家維爾納制成了現(xiàn)代形式的元素周期表。1913年，英國(guó)物理學(xué)家莫塞萊發(fā)現(xiàn)并證明了周期表元素的原子序數(shù)等于原子的核電荷數(shù)。門捷列夫1869年第1張?jiān)刂芷诒鞹i =50Zr=90?=100V =51Nb=94Ta=182Cr =52Mo=96W=186Mn=55Rh=104.4Pt=197.4Fe =56Ru=104.4Ir=198Ni=Co =59Pd=106.6Os=199H=1Cu=63.4Ag=108Hg=200Be=9.4Mg=24Zn=65.2Cd=112B=11Al=27.4? =68U=116Au=197?C=12Si=28? =70Sn=118N=14P=31As=75Sb=122Bi=210?O=16S=32Se=79.4Te=128?F=19Cl=35.5Br =80I=127Li=?

Na=23K=39Rb=85.4Cs=133Tl=204Ca=40Sr=87.6Ba=137Pb=207?=45Ce=92?Er=56La=94?Yt=60Di=95?In=75.6Th=118?相對(duì)原子質(zhì)量門捷列夫1869年第1張?jiān)刂芷诒砣⒃刂芷诒矶讨芷陂L(zhǎng)周期主族（7個(gè)）副族（7個(gè)用B）副族：第VIII族零族周期三短四長(zhǎng)；七主八副一零族。(1)橫行原則：把

相同的元素，按

的順序從左到右排列。(2)縱行原則：把不同橫行中

相同的元素，按

的順序由上而下排列。(3)原子序數(shù)：按照元素

給元素編的序號(hào)。(4)原子序數(shù)與元素的原子結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系：原子序數(shù)＝

＝

＝

。電子層數(shù)目在周期表中的順序最外層電子數(shù)核電荷數(shù)原子序數(shù)遞增質(zhì)子數(shù)電子層數(shù)遞增核外電子數(shù)元素周期表的編排原則周期元素周期表有7個(gè)橫行，每個(gè)橫行叫做一個(gè)周期；其中，第一、二、三周期稱為短周期，其他周期均為長(zhǎng)周期。每一周期中元素的電子層數(shù)相同，從左到右原子序數(shù)遞增，周期的序數(shù)等于該周期元素所具有的電子層數(shù)。即：周期的序數(shù)=電子層數(shù)1、主族：由短周期元素和長(zhǎng)周期元素共同構(gòu)成的族。表示方法：用羅馬數(shù)字表示的族序數(shù)，在族序數(shù)后面標(biāo)記字母

“A”；如：ⅠA、ⅡA、ⅢA、…2、副族：完全由長(zhǎng)周期元素構(gòu)成的族。表示方法：用羅馬數(shù)字表示的族序數(shù)，在族序數(shù)后面標(biāo)記字母

“B”字。如ⅠB、ⅡB、ⅢB、…

第VⅢ族：（“八、九、十”三個(gè)縱行）3、0族：最外層電子數(shù)為8的元素化學(xué)性質(zhì)不活潑，通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把它們的化合價(jià)定為0，因而叫做0族。族1.A為第ⅡA族元素，B為第ⅢA族元素，其原子序數(shù)分別為m和n，且A、B為同一周期的元素。若A、B為第二、三周期元素，n＝m＋1；若A、B為第四、五周期元素，n＝m＋11；若A、B為第六、七周期元素，n＝m＋25。2.A、B為相鄰兩周期，同一主族的元素，若A、B為第ⅠA、ⅡA元素，則原子序數(shù)分別相差：2、8、8、18、18、32；若A、B為第ⅢA-ⅦA元素，則原子序數(shù)分別相差：8、8、18、18、32、32。同周期、同主族元素的序差規(guī)律3.每周期元素種類：2、8、8、18、18、32、32；稀有氣體原子序數(shù)：2、10、18、36、54、86、118。LiNaKRbCsFr四、原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)FClBrIAt堿金屬是一類化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷慕饘?，在自然界中都以化合態(tài)存在。1、堿金屬元素

思考與討論（1）在周期表中，從上到下堿金屬元素原子的核電荷數(shù)、原子半徑的變化有什么特點(diǎn)？（2）觀察堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，它們的原子核外電子排布有什么特點(diǎn)？從哪一點(diǎn)能夠推斷出堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)具有相似性。從上到下核電荷數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸增大。最外層電子數(shù)相同，都為1，并且電子層數(shù)逐漸增大。最外層電子數(shù)相同?！締栴}和預(yù)測(cè)】（1）回憶第二章學(xué)過的知識(shí)，鈉有哪些化學(xué)性質(zhì)？（2）結(jié)合鋰、鈉和鉀的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，請(qǐng)你預(yù)測(cè)鋰、鉀可能具有哪些與鈉相似的化學(xué)性質(zhì)？鈉可以和O2、H2O發(fā)生反應(yīng)都能與O2和H2O反應(yīng)堿金屬與O2的反應(yīng)K比Na反應(yīng)更快更劇烈NaK【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】劇烈燃燒發(fā)出黃色火焰生成淡黃色固體【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】劇烈燃燒發(fā)出紫色火焰生成黃色固體NaK探究

堿金屬化學(xué)性質(zhì)的比較4Li+2O2==2Li2O（氧化鋰，普通氧化物）2Na+O2==Na2O2（過氧化鈉，復(fù)雜氧化物）K+O2==KO2

（超氧化鉀，復(fù)雜氧化物）鉀與氧氣反應(yīng)生成多種氧化物，該反應(yīng)只是其中一個(gè)金屬的活潑性：K大于Na浮、熔、游、響、紅

浮、熔、游、響、燒、爆、紅NaKK比Na反應(yīng)更劇烈2K+2H2O==2KOH+H2↑2Na+2H2O==2NaOH+H2

↑結(jié)論與水反應(yīng)劇烈程度：K＞Na；金屬的活潑性：K大于＞Na堿金屬與H2O的反應(yīng)相似性:最外層電子數(shù)都是1容易失去1個(gè)電子(似金屬鈉,與O2、水、酸、鹽溶液反應(yīng))遞變性:從Li→Cs核電荷數(shù)增加電子層數(shù)逐漸增多原子半徑逐漸增大失電子能力逐漸增強(qiáng)元素的金屬性逐漸增強(qiáng)單質(zhì)的還原性逐漸增強(qiáng)與O2、H2O等反應(yīng)更快更劇烈核對(duì)最外層電子的引力逐漸減弱分析和結(jié)論

堿金屬化學(xué)性質(zhì)的相似性和遞變性與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系堿金屬物理性質(zhì)比較堿金屬單質(zhì)顏色和狀態(tài)密度(g.cm3)熔點(diǎn)(℃)沸點(diǎn)(℃)Li銀白色，柔軟0.534180.51347Na銀白色，柔軟0.9797.81882.9K銀白色，柔軟0.8663.65774Rb銀白色，柔軟1.53238.89688Cs略帶金屬光澤，柔軟1.87928.40678.4密度增大熔點(diǎn)降低沸點(diǎn)降低保存在煤油中保存在石蠟中

比較柔軟，有延展性；密度都比較小，熔點(diǎn)也都比較低，導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性都很好，如液態(tài)鈉可用作核反應(yīng)堆的傳熱介質(zhì)。1、根據(jù)金屬單質(zhì)與水或者與酸反應(yīng)置換出氫的難易程度。置換出氫越容易，則金屬性越強(qiáng)。2、根據(jù)金屬元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物堿性強(qiáng)弱。堿性越強(qiáng)，則原金屬元素的金屬性越強(qiáng)。3、可以根據(jù)對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子的氧化性強(qiáng)弱判斷。金屬陽(yáng)離子氧化性越弱，則元素金屬性越強(qiáng)。

元素金屬性強(qiáng)弱判斷的依據(jù)2Br2I2Cl22、鹵族元素

在元素周期表中，與氯元素處于同一縱行——第VIIA族的元素氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)都能與Na、K、Ca、Mg等金屬化合成鹽，所以統(tǒng)稱為鹵素(成鹽元素之意)。它們?cè)谧匀唤缰卸家曰蠎B(tài)存在。鹵素單質(zhì)顏色（常態(tài)）密度熔點(diǎn)（℃）沸點(diǎn)（℃）F2淡黃綠色（氣體）1.69g/L（15℃）-219.6-188.1Cl2黃綠色（氣體）3.214g/L（0℃）-101-34.6Br2深紅棕色（液體）3.119g/cm3（20℃）-7.258.78I2紫黑色（固體）4.93g/cm3113.5184.4密度增大熔沸點(diǎn)升高物理性質(zhì)相似性：均有顏色，密度小，熔沸點(diǎn)低。遞變性：由F2→I2，氣態(tài)→固態(tài)，顏色加深，密度增大，熔沸點(diǎn)升高。結(jié)合下表，推測(cè)鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有什么相似性和遞變性？元素名稱元素符號(hào)核電荷數(shù)原子結(jié)構(gòu)示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑(nm)氟0.071氯0.099溴0.114碘0.133FClBrI917355377772345根據(jù)鹵素的原子結(jié)構(gòu)，請(qǐng)你試著推測(cè)氟、氣、溴、碘在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出的相似性和遞變性。FClBrI結(jié)構(gòu)相似：最外層電子數(shù)都是7遞變：核電荷數(shù)(Z)增加，電子層數(shù)(n)增多，原子半徑(r)增大。得電子能力逐漸減弱單質(zhì)氧化性逐漸減弱與H2、水等反應(yīng)越來越難化學(xué)性質(zhì)

相似性:容易得到1個(gè)電子

強(qiáng)氧化性(似Cl2，與金屬、H2、水、堿、鹵化物反應(yīng))(1)X2與金屬單質(zhì)反應(yīng)

通式：

X2+金屬

金屬鹵化物

2Na+Cl2=2NaCl2Na+Br2=2NaBr2Na+I2=2NaI特殊：

I2與變價(jià)金屬生成低價(jià)鹽

Fe+I2=FeI22Cu+I2=2CuI化學(xué)性質(zhì)相同:I2+H2O===HI+HIO不同:2F2+2H2O===4HF+O2Cl2+H2O

===HCl+HClOBr2+H2O===HBr+HBrO(2)鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)(3)鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)H2+F2=2HF在暗處能劇烈化合并發(fā)生爆炸，生成的氟化氫很穩(wěn)定H2+Cl2=====2HCl光照或點(diǎn)燃發(fā)生反應(yīng)，生成的氯化氫較穩(wěn)定H2+Br2===2HBr加熱至一定溫度才能反應(yīng)，生成的溴化氫不如氯化氫穩(wěn)定不斷加熱才能緩慢反應(yīng)；碘化氫不穩(wěn)定，在同一條件下同時(shí)分解為H2和I2，是可逆反應(yīng)光照或點(diǎn)燃相似性：與氫氣反應(yīng)生成相應(yīng)的氫化物：_________________遞變性：規(guī)律：F2Cl2Br2I2

與氫氣反應(yīng)難易程度：依次___________與氫氣反應(yīng)劇烈程度：依次______________生成氫化物的穩(wěn)定性：依次_________________________鹵素的