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第4课时导学案

第4课时　原子结构与元素周期表复习课

[核心素养发展目标]　1.巩固原子的构成，加深对核素、同位素概念的理解，熟练掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的关系。2.熟练掌握元素周期表的结构，能用原子结构理论解释同族元素性质的相似性和递变性。

一、原子结构　核素

1．构成原子的微粒及作用

2．微粒符号周围数字的含义

(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

(2)原子序数＝核电荷数＝质子数＝原子的核外电子数。

3．元素、核素、同位素的关系

(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子(　　)

(2)不同的核素可能具有相同的质子数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同(　　)

(3)中子数不同而质子数相同的微粒一定互为同位素(　　)

(4)Cl与Cl得电子能力几乎相同(　　)

答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√

1．已知：A.质子数，B.中子数，C.核外电子数，D.最外层电子数，用字母回答下列问题。

(1)原子种类由________决定；

(2)元素种类由________决定；

(3)元素的化合价由________决定。

答案　(1)AB　(2)A　(3)D

2．(1)2.0 g由H和O构成的水(H2O)，该水分子的物质的量为________，含中子数为________。

(2)核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则该离子的核外电子数为________。

答案　(1)0.1 mol　NA(或6.02×1023)

(2)A－N－2

解析　(1)H2O的摩尔质量为20 g·mol－1，

2 g H2O的物质的量n＝＝＝0.1 mol。1个H2O分子含有中子数为[0＋(18－8)]＝10，故0.1 mol H2O含有的中子数为NA或6.02×1023。

二、元素周期表的结构以及元素在周期表中位置的确定方法

1．结构

2.确定主族元素在元素周期表中位置的方法

(1)根据原子结构示意图来确定

利用以下两个等量关系：

①核外电子层数＝周期数　②主族序数＝最外层电子数

如某原子结构示意图为，其在元素周期表中的位置是第四周期第ⅥA族。

(2)根据稀有气体元素的原子序数确定

①明确0族元素信息

②某元素原子序数大于0族元素原子序数，则在此0族元素的下一周期，小于0族元素原子序数，则在同一周期。通过某元素原子序数与0族元素原子序数的差值计算所处的族序数。

(1)第ⅠA族全部是金属元素(　　)

(2)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格，它们是同位素(　　)

(3)两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1(　　)

(4)0族元素原子的最外层均有8个电子(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×

请在下表中画出元素周期表的轮廓，并在表中按要求完成下列问题：

(1)标出周期序数和族序数。

(2)用阴影表示出碱金属元素的位置。

(3)将前四周期卤族元素的元素符号填入表中适当的位置。

(4)写出各周期元素的种类。

(5)写出稀有气体元素的原子序数。

(6)写出金属与非金属元素分界线处的金属元素符号。

答案　

下列说法正确的是(　　)

A．同一周期中的第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序数差一定为1

B．L层上的电子数为奇数的元素一定是主族元素

C．同一主族相邻两个周期的元素的原子序数差为上一周期所含元素种数

D．族序数等于周期序数的元素一定是金属元素

答案　B

解析　同一周期中的第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序数差不一定为1，也可能是11或25，A错误；L层上的电子数为奇数的元素一定是第二周期元素，属于主族元素，B正确；同一主族相邻两个周期的元素的原子序数差不一定为上一周期所含元素种数，也可能是下一周期所含元素种数，例如氯与溴等，C错误；族序数等于周期序数的元素不一定是金属元素，例如氢元素，D错误。

三、同主族元素性质的相似性和递变性

1．同主族元素的性质具有相似性与递变性，下列关于碱金属元素与卤素的说法正确的是(　　)

A．碱金属单质的密度随着原子序数增大而增大

B．碱金属单质与氧气反应都能生成两种含氧化合物

C．卤素单质的熔点随着原子序数增大而增大

D．I2可以与Fe反应生成FeI3

答案　C

解析　碱金属单质的密度随着原子序数增大而呈增大趋势(但钾反常)，故A错误；Li的金属性较弱，与氧气反应生成氧化物，不生成过氧化物，故B错误；碘的氧化性较弱，不能将Fe氧化到＋3价，故D错误。

2．元素周期表中卤族元素(F→I)的单质和化合物的性质，从上到下呈现一定的递变性。下列叙述不正确的是(　　)

A．氢卤酸(HX)的酸性依次减弱　

B．单质的颜色加深

C．单质的沸点逐渐升高

D．阴离子的还原性逐渐增强

答案　A

解析　A项，卤族元素由上到下半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱，氢卤酸(HX) 的酸性依次增强，错误；B项，卤素单质由上到下颜色逐渐加深，正确；C项，卤族元素由上到下相对原子质量增大，单质的相对分子质量越大，单质沸点越高，正确；D项，卤族元素由上到下非金属性逐渐减弱，因此阴离子的还原性逐渐增强，正确。

1．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是(　　)

A.Xn－含有的中子数为a＋b

B.Xn－含有的电子数为a－n

C．X原子的质量数为a＋b＋n

D．X原子的质量约为 g

答案　D

解析　中子数为b－a，电子数为a＋n，质量数为b，X的近似摩尔质量为b g·mol－1，NA个X原子的质量为b g，则1个X原子的质量为 g，故D正确。

2．下列各图若为元素周期表的一部分(表中数字代表原子序数)，其中合理的是(　　)

答案　D

解析　本题要求熟记元素周期表的结构，知道1～18号元素在元素周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在元素周期表的最右端和3号元素在元素周期表的最左端排除A、B、C三项。

3．下列叙述正确的是(　　)

A．元素周期表是按元素的相对原子质量排列而成的

B．元素周期表中的副族元素统称为过渡元素

C．元素周期表共有7个横行(周期)和16个纵列(族)

D．元素周期表中，短周期包括9种非金属元素

答案　B

解析　元素周期表是按元素的原子序数由小到大的顺序排列而成的；共有7个横行(即7个周期)，18个纵列(分为7个主族，8个副族和1个0族)；其中副族元素统称为过渡元素；短周期包括1～18号元素，除稀有气体元素外共有10种非金属元素。

4．下列各项表述正确的一组是(　　)

答案　D

5.短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置关系如图所示，回答下列问题：

(1)X元素形成单质的分子式是________________________________________________。

(2)写出Y元素形成的单质跟水反应的化学方程式：______________________________。

(3)写出Z元素的原子结构示意图：_____________________________________________。

答案　(1)He　(2)2F2＋2H2O===4HF＋O2　(3)

题组一　原子结构

1．下列有关两种微粒X和X＋的叙述正确的是(　　)

A．一定都是由质子、中子、电子组成的

B．化学性质几乎完全相同

C．核电荷数和核外电子数一定相等

D．质子数一定相同，质量数和中子数一定不相同

答案　D

解析　有的原子或离子不一定含有中子和电子，例如：H＋没有中子，也没有电子，故A错误；元素的化学性质取决于它的最外层电子数，X＋已经失去电子，故与原子的化学性质不同，故B错误；核电荷数相同，但是核外电子数不等，故C错误；质子数都为Z，质量数分别是A和A＋1，中子数分别是A－Z和A＋1－Z，故D正确。

2．简单原子的原子结构可用如图形象地表示：

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(　　)

A．①②③互为同位素

B．①②③互为同素异形体

C．①②③是三种化学性质不同的粒子

D．①②③具有相同的质量数

答案　A

题组二　元素、核素、同位素和同素异形体

3．下列化学符号表示同一种元素的是(　　)

①X　②X　③　④

A．①③   B．①②③

C．②③   D．全部

答案　B

解析　①②③表示的元素的核电荷数均为17，为氯元素；④表示的元素的核电荷数为18，为氩元素，故B正确。

4.U是重要的核工业原料，在自然界中的含量很低，它的浓缩一直为国际社会所关注。则该原子核内中子数与质子数之差为(　　)

A．143  B．92  C．51  D．235

答案　C

解析　中子数(N)＝质量数(A)－质子数(Z)＝235－92＝143，中子数与质子数之差为143－92＝51，故选C。

5．下列关于35Cl和37Cl、O2和O3、1H216O和2H218O的说法正确的是(　　)

A．35Cl和37Cl互为同素异形体

B．O2和O3是氧元素的两种核素

C．35Cl和37Cl中的35和37均表示质量数

D．1H216O和2H218O表示同一种水分子

答案　C

解析　35Cl和37Cl核电荷数相同，中子数不同，互为同位素，A项错误；O2和O3为氧元素组成的不同单质，属于同素异形体，B项错误；35Cl和37Cl中的35和37均表示质量数，C项正确；1H216O和2H218O的质子数相同，中子数不同，质量数也不同，不是相同的水分子，D项错误。

题组三　元素周期表

6．下列关于元素周期表编排的叙述不正确的是(　　)

A．把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行

B．元素周期表中每个周期均从金属元素开始，以非金属元素结束

C．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成纵列

D．短周期元素中非金属元素共有10种

答案　B

解析　元素周期表编排的原则是把电子层数相同的各种元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，故A正确；元素周期表编排的原则是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成纵列，故C正确；短周期共有18种元素，其中非金属元素共有10种，金属元素有5种，故D正确。

7．用Zn高能原子轰击Pb的靶子，使锌核与铅核熔合，生成一个112号元素的原子的同时向外释放出一个中子。下列说法错误的是(　　)

A．112号元素的相对原子质量为277

B．此变化不属于化学变化

C．科学家合成的112号元素是金属元素

D．112号元素位于第七周期第ⅡB族

答案　A

解析　此112号元素原子的质量数为70＋208－1＝277，该原子的相对原子质量约为277，但不能由此确定该元素的相对原子质量，A错误；此反应中原子核发生了改变，不属于化学变化，B正确；112号元素位于元素周期表的第七周期第ⅡB族，属于过渡元素，是金属元素，C、D正确。

题组四　同主族元素性质的相似性和递变性

8．以下关于锂、钠、钾、铷、铯的叙述不正确的是(　　)

①对应的氢氧化物中，碱性最强的是CsOH

②单质熔点最高的是铯

③与O2反应均可得到多种氧化物

④单质的密度依次增大

⑤单质的还原性依次增强

⑥对应阳离子的氧化性依次增强

A．①③⑤   B．②④⑥

C．②③④⑥   D．①⑤

答案　C

解析　①元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，由于金属性最强的元素是Cs，所以对应的氢氧化物中碱性最强的是CsOH，正确；②碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而降低，所以单质熔点最低的是铯，错误；③Li与O2反应只能得到Li2O，错误；④碱金属单质的密度随着原子序数的增加而增大，但K例外，K的密度小于Na，错误；⑤碱金属元素随原子序数的增加，原子半径逐渐增大，失电子能力增强，所以其单质的还原性依次增强，正确；⑥由于碱金属元素的原子半径逐渐增大，原子核吸引电子的能力逐渐减弱，失电子能力增强，所以它们对应阳离子的氧化性依次减弱，错误。

9．卤族元素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是(　　)

A．卤素单质的最外层电子数都是7

B．从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次减小

C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱

D．卤素单质与H2化合的难易程度由难到易的顺序为F2、Cl2、Br2、I2

答案　C

解析　卤素原子的最外层电子数都是7，故A错误；从上到下，卤素原子的电子层数依次增多，原子半径依次增大，故B错误；从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子得电子能力依次减弱，故C正确；卤素单质与H2化合的难易程度由易到难的顺序为F2、Cl2、Br2、I2，故D错误。

10．下列说法正确的是(　　)

A．在多电子的原子中，能量高的电子通常在离核近的区域内运动

B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有M层排满后才排N层

C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍

D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等

答案　D

解析　在多电子的原子中，能量高的电子通常在离核远的区域内运动，A项错误；原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8的规律，B项错误；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能容纳18个电子，所以某原子M层电子数与L层电子数不能相差4倍，C项错误；O2－的结构示意图是，其核电荷数与最外层电子数相等，D项正确。

11．在离子RO中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是(　　)

A．A－x＋n＋48   B．A－x＋n＋24

C．A－x－n－24   D．A＋x－n－24

答案　B

解析　氧原子中含有的核外电子数＝质子数＝8，所以R中的质子数为x－n－3×8＝x－n－24，已知R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是A－x＋n＋24。

12．下列关于Lv和Lv的说法错误的是(　　)

A.Lv和Lv核外最外层电子数相同

B.Lv和Lv的化学性质几乎完全相同

C.Lv和Lv的质子数相差1

D.Lv的中子数与质子数相差62

答案　C

解析　因为Lv和Lv的质子数相同，核外电子数相同，所以最外层电子数也相同，故A正确；因为Lv和Lv互为同位素，所以两者的化学性质几乎完全相同，故B正确；Lv和Lv的质子数相同，中子数相差1，故C错误；Lv的中子数为178，中子数与质子数之差为62，故D正确。

13．X、Y是元素周期表中第ⅦA族中的两种元素，下列叙述中能说明X的非金属性比Y强的是(　　)

A．X原子的电子层数比Y原子的电子层数多

B．X的氢化物的沸点比Y的氢化物沸点低

C．X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定

D．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来

答案　C

解析　A项中X原子电子层数多于Y，因此在同族中X在Y的下方，根据同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱可知，X的非金属性比Y弱，错误；B项中Y的氢化物如果是HF，X的氢化物是HCl，则沸点：HF>HCl，非金属性：F>Cl，错误；C项中比较的是氢化物的稳定性，X的氢化物比Y的稳定，说明X的非金属性比Y的强，正确；D项中Y单质能够将X从其盐溶液中置换出来，说明Y的非金属性强于X，错误。

14．有X、Y、Z三种元素：

(1)X元素原子的核电荷数为8，其原子核内的质子数为________，该元素原子的二价阴离子中，核外电子数为________。离子结构示意图为________，中子数为9的核素表示为________。

(2)Y元素原子的一价阳离子核外有18个电子，质量数为40，该元素原子的原子核内中子数为________，其原子结构示意图为____________。

(3)2 g ZO中电子数比质子数多3.01×1022个，则Z的相对原子质量为________。

答案　(1)8　10　　O　(2)21　　(3)32

解析　(1)核电荷数＝质子数＝8，阴离子的核外电子数＝质子数＋离子所带电荷数＝10，某核素中子数是9，则质量数是17，可表示为O。

(2)Y元素原子的质子数是18＋1＝19，质量数为40，则该元素原子的原子核内中子数为40－19＝21。

(3)多出来的电子数就是离子所带的电荷数。

ZO　　　　～　　 　电子数比质子数多的数目

[48＋Ar(Z)]　　　　　　  2×6.02×1023

2　　　　　　　　　　　3.01×1022

得Ar(Z)＝32。

15．如图为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑧在表中的位置，用化学用语回答下列问题。

(1)①②③④分别是________、________、________、________(用元素符号表示)。

(2)①③④元素中的两种元素可形成含10个电子的分子，它们是________、________。

(3)画出⑤的原子结构示意图：________。

(4)⑧的单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为___________________________________。

答案　(1)H　C　N　O　(2)NH3　H2O

(3)　(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

解析　(1)由元素在周期表中的位置可知，①为H元素、②为C元素、③为N元素、④为O元素。

(2)H元素与N、O元素形成的NH3、H2O为含10个电子的分子。

(3)⑤为Na元素，其原子结构示意图为。

(4)⑧为Cl元素，氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。