4.1原子結構與元素周期表-【導學案】2024-2025學年高一化學人教版（2019）必修第一冊（原卷版）

4.1原子結構與元素周期表【學習目標】（一）學習目標1、簡單了解元素周期表的發(fā)展歷程；2、了解元素周期表的編排原則及結構；3、能描述元素在元素周期表中的位置；4、理解核素及同位素概念；5、了解同位素在工農業(yè)生產中的應用?！绢A習新知】（一）原子結構一、原子結構1．原子的構成(1)原子的構成如碳原子的原子結構模型(2)原子的表示方法即：X表示質量數(shù)是A，質子數(shù)是Z的X原子。2．質量數(shù)(1)概念原子核內所有質子和中子的相對質量取近似整數(shù)值后相加所得的數(shù)值。(2)構成原子的微粒間的兩個關系①質量數(shù)(A)＝質子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。②質子數(shù)＝核外電子數(shù)＝核電荷數(shù)＝原子序數(shù)。3．核外電子的排布規(guī)律(1)電子層從內到外，分別用n表示，依次為1,2,3,4,5,6,7或K，L，M，N，O，P，Q。(2)內層電子能量較低，外層能量較高。電子總是先從內層排起，排滿后，再排下一層。4．第n層最多容納電子數(shù)為2n2，最外層最多容納8個電子，K層只能容納2個電子。（一）元素周期表一、元素周期表1、元素周期表的發(fā)展歷程誕生?1869年，俄國化學家門捷列夫編制出第一張元素周期表。依據(jù)?按照相對原子質量由小到大排列，將化學性質相似的元素放在同一縱行。意義?揭示了化學元素間的內在聯(lián)系，成為化學發(fā)展史上的重要里程碑之一。發(fā)展?隨著化學科學的發(fā)展，元素周期表中為未知元素留下的空位先后被填滿。成熟?當原子的組成及結構的奧秘被發(fā)現(xiàn)后，編排依據(jù)由相對原子質量改為原子的核電荷數(shù)，形成現(xiàn)行的元素周期表。2、元素周期表的編排原則:(1)原子核外電子層數(shù)目相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行；(2)原子核外最外層電子數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行。3、元素周期表的結構（1）周期①定義：具有相同的電子層數(shù)而又按原子序數(shù)遞增的順序排列的一橫行，叫做一個周期。②與原子結構的關系：周期的序數(shù)就是該周期元素具有的電子層數(shù)。③分類：短周期：包括第一、二、三周期；長周期：包括第四、五、六、七周期（2）族①定義：把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行。②與原子結構的關系：元素周期表中主族元素的族序數(shù)等于其最外層電子數(shù)。③分類：主族—在族序數(shù)后標A，如周期表中第14個縱行表示為第ⅣA族。副族—在族序數(shù)后標B，如周期表中第6個縱行表示為第ⅥB族。0族—最外層電子數(shù)為8（He為2）。第Ⅷ族—周期表中第8、9、10縱行。注：①堿金屬元素在第ⅠA族②鹵族元素在第ⅦA族

③稀有氣體元素在0族4、元素周期表的結構特點(1)周期類別周期序數(shù)起止元素包括元素種數(shù)核外電子層數(shù)稀有氣體原子序數(shù)位置與結構的關系短周期一H～He212周期序數(shù)＝電子層數(shù)二Li～Ne8210三Na～Ar8318長周期四K～Kr18436五Rb～Xe18554六Cs～Rn32686七Fr～Uuo327118(2)族(前七周期)列數(shù)123456789101112131415161718類別主族副族Ⅷ族副族主族0族名稱ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧ族ⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0族元素種數(shù)763244441244666667位置與結構的關系①主族元素的族序數(shù)＝最外層電子數(shù)②副族元素最外層電子數(shù)一般不等于族序數(shù)(第ⅠB族、ⅡB族除外)，最外層只有1～2個電子5、元素周期表中原子序數(shù)的數(shù)量關系(1)同周期周期ⅡAⅢA2、3nn＋14、5nn＋116、7nn＋25(2)同族若A、B為同主族元素，A所在周期有m種元素，B所在周期有n種元素，A在B的上一周期，設A的原子序數(shù)為a；①若A、B為第

ⅠA族或第ⅡA族(位于過渡元素左邊的元素)，則B的原子序數(shù)為(a＋m)

；②若A、B為第ⅢA～第ⅦA族(位于過渡元素右邊的元素)，則B的原子序數(shù)為(a＋n)

；（一）核素二、核素、同位素1、核素（1）定義：具有一定數(shù)目質子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素。（2）氫有三種核素：氕，原子符號為H；氘，原子符號為H或D；氚，原子符號為H或T。2、同位素（1）定義：質子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱同位素，即同一元素的不同核素互稱為同位素。（2）特點①對象：核素是指單個原子而言，而同位素則是指核素之間關系；②“同位”是指質子數(shù)相同，周期表中位置相同，各同位素原子結構幾乎相同（除中子數(shù)），同一元素的各種同位素化學性質幾乎相同；③不同：不同的同位素構成的物質其物理性質不同；④同位素特性：在天然存在的某種元素中，不論是游離態(tài)，還是化合態(tài)，各種同位素所占的豐度(原子百分比)一般是不變的。（3）應用①考古時利用測定文物的年代；②和用于制造氫彈；③利用放射性同位素釋放的射線育種、治療惡性腫瘤?！八乃亍备拍罾斫?/p>

元素核素同位素同素異形體本質質子數(shù)相同的一類原子質子數(shù)、中子數(shù)都一定的原子質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素之間的相互稱謂同種元素形成的不同單質之間的相互稱謂范疇同類原子，存在游離態(tài)、化合態(tài)兩種形式原子原子單質特性只有種類，沒有個數(shù)化學反應中的最小微?；瘜W性質幾乎完全相同由一種元素組成，可獨立存在決定因素質子數(shù)質子數(shù)、中子數(shù)質子數(shù)、中子數(shù)組成元素、結構實例H、C、N三種元素、、三種核素、、互為同位素O2與O3互為同素異形體（一）原子結構與元素的性質二、堿金屬元素1．堿金屬元素的原子結構元素LiNaKRbCs原子結構示意圖原子半徑(mm)0.1520.1860.2270.2480.265結構特點相同點最外層電子數(shù)都是1遞變性從Li到Cs，核電荷數(shù)逐漸增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大2．堿金屬單質的性質(1)堿金屬單質的物理性質(2)堿金屬單質的化學性質a．鈉、鉀與O2反應的比較

實驗操作實驗現(xiàn)象化學方程式實驗結論鈉劇烈燃燒，有黃色火焰，生成淡黃色固體2Na＋O2Na2O2與O2反應的劇烈程度：Na<K，生成產物越來越復雜鉀比鈉的燃燒更劇烈，火焰呈紫色(透過藍色鈷玻璃觀察)鉀與氧氣反應生成比K2O2更復雜的化合物b．鉀、鈉與H2O反應的比較

鉀鈉實驗操作實驗現(xiàn)象共同點a.金屬浮在水面上b．金屬熔化成光亮的小球c．小球四處游動d．發(fā)出“嘶嘶”的響聲e．反應后滴加酚酞溶液變紅色不同點鉀與水反應更劇烈，伴有輕微的爆炸聲化學方程式2K＋2H2O===2KOH＋H2↑2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑實驗結論金屬的活動性：Na<K三、鹵族元素1．鹵族元素的原子結構元素FClBrI原子結構示意圖結構特點相同點最外層上都有7個電子遞變性從F到I，隨著核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大2．鹵族元素單質的性質(1)物理性質

(2)化學性質①與H2反應a．填寫下表：

反應條件化學方程式產物穩(wěn)定性F2暗處H2＋F2===2HF很穩(wěn)定Cl2光照或點燃H2＋Cl22HCl較穩(wěn)定Br2加熱H2＋Br22HBr不穩(wěn)定I2不斷加熱H2＋I22HI很不穩(wěn)定b．得出結論：從F2到I2，與H2反應所需要的條件逐漸升高，反應劇烈程度依次減弱，生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次減弱。②鹵素單質間的置換反應。a．填寫下表：實驗操作實驗現(xiàn)象化學方程式靜置后，液體分層，上層無色，下層橙紅色2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2靜置后，液體分層，上層無色，下層紫紅色2KI＋Br2===2KBr＋I2靜置后，液體分層，上層無色，下層紫紅色2KI＋Cl2===2KCl＋I2b．得出結論：Cl2、Br2、I2三種鹵素單質的氧化性由強到弱的順序是Cl2>Br2>I2，相應鹵素離子的還原性由強到弱的順序是I－>Br－>Cl－?！舅伎继骄俊浚ㄒ唬┧伎继骄恳?、原子結構【思考·討論】P87頁(1)當K層為最外層時，最多能容納__________個電子；除了K層外，其它層為最外層時，最多能容納______個電子。(2)次外層最多能容納________個電子。(3)第n層最多能容納的電子數(shù)為2n2(4)用原子結構示意圖表示1~20號元素的原子核外電子排布。一、元素周期表1、元素周期表的發(fā)展史2、元素周期表的編排原則【思考·討論】P89頁(1)___________________相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行，稱為周期。原子序數(shù)與原子結構之間存在下列關系：原子序數(shù)=核電荷數(shù)=________=核外電子數(shù)(2)___________________相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行，稱為族。3、元素周期表的結構(1)周期表中周期的特點和劃分：元素周期表中有7個橫行，共有_____個周期特點同周期中的元素的__________數(shù)相同周期序數(shù)＝__________分類短周期共有____個，包括第______________周期長周期共有_____個，包括第四，五，六，七周期(2)周期表中族的特點和劃分：個數(shù)元素周期表中有___個縱行，共有_____個族特點主族元素的族序數(shù)＝_______________分類主族共有7個，包括___________________________________-副族共有___個，包括________________________________Ⅷ族包括第8、9、10三個縱行0族占據(jù)元素周期表的第__縱行，最外層電子數(shù)為8(He是2)注：①堿金屬元素在第_____族②鹵族元素在第_____族③稀有氣體元素在0族4、元素周期表的每個方格中，一般都標有元素的基本信息，如_______、________、__________和___________等?！就接柧殹?．已知原子M的原子核內有n個中子，M原子的質量數(shù)為A，則mg中所含電子的物質的量是A． B．C． D．2．下列“類比”合理的是A．Ca(OH)2與少量CO2反應生成CaCO3，則Ca(OH)2與少量SO2反應生成CaSO3B．Na與O2在加熱條件下反應生成Na2O2，則Li與O2在加熱條件下反應生成Li2O2C．Cl2和H2O反應生成HCl和HClO，則F2和H2O反應生成HF和HFOD．Fe與S在加熱條件下生成FeS，則Cu與S在加熱條件下生成CuS3．我國衛(wèi)生部門規(guī)定市面上銷告的碘鹽中必須含有KIO3，某學生通過查閱資料知道：。該同學為了檢驗銷售的碘鹽中是否含有KIO3，用試紙和生活中常見的物質進行實驗來驗證?？蛇x擇的物質有：①自來水②碘化鉀淀粉試紙③酒精④食醋⑤淀粉⑥食糖。進行實驗時必須使用的物質是A．②④ B．①② C．③④⑤ D．①②④⑤4．在我國北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)中使用了“銣()原子鐘”，它被譽為衛(wèi)星的“心臟”，下列有關說法錯誤的是A．銣元素位于第五周期第IA族 B．和具有相同的電子數(shù)C．的中子數(shù)為48 D．和互為同素異形體5．我國化學家通過對反應的研究，進一步揭示了化學反應的本質。下列關于H與D的說法不正確的是A．中子數(shù)均為2 B．質子數(shù)均為1C．核外電子數(shù)均為1 D．兩者互為同位素6．1869年，俄國化學家門捷列夫制出了第一張元素周期表，揭示了化學元素間的內在聯(lián)系，成為化學史上的重要里程碑之一，隨著人們對科學的認識不斷深入，終于使門捷列夫元素周期表變得完整。下圖是元素周期表的一部分，請回答下列問題：①②③④⑤⑥⑦⑧⑨下列敘述正確的是A．元素③的氫化物水溶液呈酸性B．元素⑥的原子半徑在同周期元素中最大C．元素⑦的氧化物是兩性氧化物D．元素⑤的最高價為+77．下列關于元素周期表的說法正確的是A．金屬元素都在長周期 B．每一主族中都有非金屬元素C．每一族只包含一個縱列 D．前三個周期為短周期，其余為長周期8．日本政府于2021年4月13日召開會議，決定在未來2年內將核電站產生的核廢水分批排入大海，核廢水中包含63種放射性物質，其中可導致白血病，下列有關說法不正確的是A．的質子數(shù)為38B．內中子數(shù)和核外電子數(shù)之差為11C．和互為同位素D．轉變?yōu)閷儆谖锢碜兓?．溴元素的原子結構示意圖及其在元素周期表中的信息如圖所示，下列說法中正確的是A．圖中n的數(shù)值等于5B．原子序數(shù)與核電荷數(shù)都是35C．在化學反應中，溴原子獲得電子形成D．溴元素為金屬元素10．元素周期表對科學研究和生產有指導意義，在元素周期表的過渡元素區(qū)域可以找到A．做半導體材料元素 B．做催化劑材料的元素C．做農藥的元素 D．做核反應堆導熱材料的元素11．質量數(shù)是37的原子，可能有A．19個質子，18個中子，20個電子 B．18個質子，19個中子，18個電子C．19個質子，18個中子，18個電子 D．17個質子，20個中子，18個電子12．若幾種微粒具有相同的質子數(shù)，則下列說法一定正確的是A．一定屬于同一種元素 B．可能是幾種不同的分子或離子C．彼此之間互為同位素 D．不可能是一種分子和一種離子13．元素的化學性質主要取決于原子的A．原子序數(shù) B．核外電子數(shù) C．最外層電子數(shù) D．核內中子數(shù)14．下列關于金屬的說法正確的是A．所有金屬都能與鹽酸發(fā)生置換反應B．根據(jù)金屬與酸反應置換出氫氣的難易可比較金屬的活潑性C．金屬都是銀白色D．金屬都具有較高的熔點15．簡單原子的原子結構可用圖表示方法形象地表示：其中●表示質子或電子，