新教材素养突破人教版化学必修第一册讲义第四章物质结构元素周期律4.1.2Word版含答案

第2课时核素原子结构与元素的性质核心微网络素养新目标1．了解核素、同位素的含义及关系。2．学会研究元素性质的方法。3．理解同主族元素的性质递变规律及与原子结构的关系。学业基础[预习新知]一、核素同位素1．核素(1)具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。(2)氢有三种核素：氕，原子符号为eq\o\al(1,1)H；氘，原子符号为eq\o\al(2,1)H或D；氚，原子符号为eq\o\al(3,1)H或T。2．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同位素，即同一元素的不同核素互称为同位素。二、碱金属元素1．碱金属元素的原子结构元素LiNaKRbCs原子结构示意图原子半径(mm)0.1520.1860.2270.2480.265结构特点相同点最外层电子数都是1递变性从Li到Cs，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大2.碱金属单质的性质(1)碱金属单质的物理性质(2)碱金属单质的化学性质a．钠、钾与O2反应的比较实验操作实验现象化学方程式实验结论钠剧烈燃烧，有黄色火焰，生成淡黄色固体2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2与O2反应的剧烈程度：Na<K，生成产物越来越复杂钾比钠的燃烧更剧烈，火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)钾与氧气反应生成比K2O2更复杂的化合物b．钾、钠与H2O反应的比较钾钠实验操作实验现象共同点a.金属浮在水面上b．金属熔化成光亮的小球c．小球四处游动d．发出“嘶嘶”的响声e．反应后滴加酚酞溶液变红色不同点钾与水反应更剧烈，伴有轻微的爆炸声化学方程式2K＋2H2O=2KOH＋H2↑2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑实验结论金属的活动性：Na<K三、卤族元素1．卤族元素的原子结构元素FClBrI原子结构示意图结构特点相同点最外层上都有7个电子递变性从F到I，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大2.卤族元素单质的性质(1)物理性质F2Cl2Br2I2颜色：eq\o(→,\s\up7(浅黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色))逐渐加深熔、沸点：eq\o(→,\s\up7(气体气体液体固体))逐渐升高密度：eq\o(→,\s\up7())逐渐增大水溶性：eq\o(→,\s\up7(反应溶解溶解微溶))逐渐减小(2)化学性质①与H2反应a．填写下表：反应条件化学方程式产物稳定性F2暗处H2＋F2=2HF很稳定Cl2光照或点燃H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(光照或点燃))2HCl较稳定Br2加热H2＋Br2eq\o(=,\s\up7(△))2HBr不稳定I2不断加热H2＋I2eq\o(,\s\up7(△))2HI很不稳定b.得出结论：从F2到I2，与H2反应所需要的条件逐渐eq\o(□,\s\up1(48))升高，反应剧烈程度依次eq\o(□,\s\up1(49))减弱，生成气态氢化物的稳定性依次eq\o(□,\s\up1(50))减弱。②卤素单质间的置换反应。a．填写下表：实验操作实验现象化学方程式静置后，液体分层，上层无色，下层橙红色2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色2KI＋Br2=2KBr＋I2静置后，液体分层，上层无色，下层紫红色2KI＋Cl2=2KCl＋I2b.得出结论：Cl2、Br2、I2三种卤素单质的氧化性由强到弱的顺序是Cl2>Br2>I2，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是I－>Br－>Cl－。[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)元素都是由两种或两种以上核素组成的。()(2)eq\o\al(1,1)H＋、eq\o\al(2,1)H＋和eq\o\al(3,1)H＋互为同位素()(3)第ⅠA族元素全部是金属元素。()(4)元素周期表中镧系元素占据同一格，它们都互为同位素()(5)同主族元素的最外层电子数一定相同()(6)卤素单质与水反应均可用X2＋H2O=HXO＋HX表示()(7)从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高()(8)14C可用于文物的年代鉴定，14C与答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×2．决定核素种类的是()A．质子数B．中子数C．原子的最外层电子数D．质子数和中子数答案：D3．下列互为同位素的是()A．H2D2B．14N14C．16O17OD．金刚石石墨解析：同位素是指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只有C项符合。答案：C4．下列有关金属钠和金属钾的比较，正确的是()A．金属性：Na>KB．氢氧化物的碱性：Na<KC．还原性：Na>KD．与水反应的剧烈程度：Na>K解析：钠和钾属于碱金属元素，根据“同主族自上至下元素金属性增强”可知，元素的金属性：Na<K，单质的还原性：Na<K，与水反应的剧烈程度：Na<K，氢氧化物的碱性：Na<K，故选B。答案：B5．氟、氯、溴、碘四种元素，它们的下列性质的递变规律不正确的是()A．单质的密度依次增大B．单质的熔、沸点依次升高C．Cl2可以从KI溶液中置换出I2D．Br2可以从NaCl溶液中置换出Cl2答案：D6．卤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7B．卤族元素的单质只有氧化性C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次减弱D．卤素单质与H2化合的难易程度为F2<Cl2<Br2<I2解析：卤素原子最外层有7个电子，而不是单质最外层有7个电子，A项错误；氯、溴、碘元素的单质既有氧化性，又有还原性，B项错误；氟是非金属性最强的卤族元素，C项正确；单质与H2化合的难易程度为F2>Cl2>Br2>I2，D项错误。答案：C技能素养目标一“四个概念”的比较[例1]下列关于eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的说法正确的是()A.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I互为同位素B.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的质量数相同C.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I是同一种核素D.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的核外电子数和中子数均为53【解析】eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的质子数相同，属于同种元素，又因其质量数不同，所以中子数也不同，即二者互为同位素，A正确，B错误；核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的原子，所以eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I是两种不同的核素，C错误；对原子而言，质子数＝核外电子数，故eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的核外电子数均为53，中子数N＝A－Z，所以eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的中子数分别为74和78，D错误。【答案】A微粒符号周围数字的含义[提升1]下列说法中不正确的是()①质子数相同的粒子一定属于同一种元素②同位素的性质几乎完全相同③质子数相同，电子数也相同的两种粒子，不可能是一种分子和一种离子④电子数相同的粒子不一定属于同一种元素⑤一种元素不可能形成不同的单质⑥某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数A．①②⑤⑥B．①②④⑤C．②③⑤⑥D．③④⑤⑥解析：①质子数相同的原子一定属于同一种元素，不正确；②同位素的化学性质几乎完全相同，物理性质不同，不正确；③由于中性微粒中，质子数＝核外电子数，带电微粒(离子)中，质子数≠核外电子数，所以质子数相同，电子数也相同的粒子，不可能是一种分子和一种离子，正确；④电子数相同的粒子不一定属于同一种元素，例如O2－和F－等都是10电子微粒，正确；⑤一种元素可能形成不同的单质，如O2和O3，不正确；⑥质量数是原子的一种说法，而元素没有质量数，不正确。答案：A原子结构中常见数量关系(1)原子的质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数。(2)阳离子所带电荷数＝质子数－核外电子数；阴离子所带电荷数＝核外电子数－质子数。(3)质子数(Z)＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带的电荷数。(4)质子数(Z)＝阴离子的核外电子数－阴离子所带的电荷数。[核心能力]“四个概念”的区别和联系1．区别名称内容项目元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子的总称质子数、中子数都相同的原子质子数相同、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\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三种核素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H互称同位素O2与O3互为同素异形体2.联系同位素的三同、三不同三同：同种元素(同质子数、同核电荷数、同电子数)，相同位置(在周期表中)，化学性质几乎相同。三不同：不同种原子(中子数不同、质量数不同)，不同的物理性质，不同的原子个数百分比。目标二元素的性质与原子结构的关系[例2]下列说法中错误的是()A．钾的金属性比钠强B．溴的非金属性比氯强C．NaOH的碱性比LiOH强D．HCl的热稳定性比HBr强【解析】由于金属性K>Na>Li，故碱性KOH>NaOH>LiOH；非金属性Cl>Br，则其对应氢化物的热稳定性HCl>HBr。【答案】B判断元素非金属性强弱的方法①单质与H2化合的难易程度。②简单气态氢化物的稳定性。③最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。[提升2]下列关于主族元素的说法错误的是()A．同主族元素随着原子序数递增，元素金属性增强B．同主族元素随着原子序数递增，元素单质的熔、沸点逐渐升高C．同主族元素原子最外层电子数都相同D．同主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强答案：B判断元素金属性强弱的方法①与O2化合的难易程度。②与H2O(或与酸)反应的剧烈程度。③最高价氧化物对应氢氧化物的碱性强弱。④金属单质间的置换反应。[核心能力]元素的性质与原子结构的关系(1)元素性质的影响因素：元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与最外层电子数有关。(2)同主族元素性质的递变规律：例如：元素金属性和非金属性的实质1．金属性实质：失电子能力，失电子能力强，则金属性强。2．非金属性实质：得电子能力，得电子能力强，则非金属性强。学考评价提示：对应学生用书55页1．下列微粒中，决定元素种类的是()A．质子数B．中子数C．质量数D．核外电子数答案：A2.eq\o\al(222,86)Rn具有放射性，从而对人体产生伤害。该原子的中子数和质子数之差是()A．136B．50答案：B3．下列说法正确的是()A．碱性：LiOH>NaOH>KOH>RbOHB．金属性：Rb>K>Na>LiC．Fe、Na分别和稀盐酸反应时，每个Fe原子失去2个电子，每个Na原子失去1个电子，所以Fe的金属活动性强于NaD．Rb不易与水反应放出H2解析：因为金属性Li<Na<K<Rb，所以碱性LiOH<NaOH<KOH<RbOH，Rb比K更易与水反应，B项正确，A、D两项错误；每个原子失去电子的数目不能作为判断Fe与Na金属活动性强弱的依据，根据常见金属活动性顺序来看，Fe比Na金属活动性弱，C项错误。答案：B4．下列关于F、Cl、Br、I的比较，说法正确的是()A．原子最外层电子数随核电荷数的增加而增多B．单质颜色随核电荷数的增加而加深C．氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强D．非金属性随核电荷数的增加而增强解析：F、Cl、Br、I均属于ⅦA族，原子最外层电子数均为7，随核电荷数的增加元素的非金属性减弱，氢化物的稳定性减弱，单质颜色加深，A、C、D错误，B正确。答案：B5．砹是现知原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，对砹及其化合物的叙述，正确的是()A．与H2化合能力：At2>I2B．砹在常温下为白色固体C．砹原子的最外电子层上有7个电子D．砹能从NaCl溶液中置换出氯单质解析：从F2到At2，元素的非金属性逐渐减弱，与H2化合能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到I2，单质的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，B项不正确；卤族元素的原子，最外层上都有7个电子，C项正确；因氧化性Cl2>At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。答案：C6．下列有关同主族元素性质的比较，不正确的是()A．金属性：K>Na>LiB．非金属性：O>S>SeC．还原性：F－>Cl－>I－D．碱性：KOH>NaOH>LiOH解析：同主族，自上而下，元素的金属性逐渐增强，A正确；同主族，自上而下，元素的非金属性逐渐减弱，离子的还原性逐渐增强，B正确，C错误；同主族，自上而下，元素金属性逐渐增强，最高价氧化物的水化物的碱性增强：KOH>NaOH>LiOH，D正确。答案：C练后感悟1．同位素的两个特征(1)同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；(2)在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率，即各种同位素所占的原子个数百分比是相同的。2．卤化氢的性质递变规律：a．稳定性：HF>HCl>HBr>HI。b．还原性：HF<HCl<HBr<HI。c．水溶液酸性：HF<HCl<HBr<HI(氢氟酸是弱酸，其余均为强酸)。3．卤素单质间的置换反应Cl2能置换出Br2和I2，Br2能置换出I2：Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2，Cl2＋2I－=2Cl－＋I2，Br2＋2I－=2Br－＋I2。氧化性：Cl2>Br2>I2还原性：I－>Br－>Cl－课时作业17核素原子结构与元素的性质提示：对应学生用书103页[学业达标]1．下列描述中，不正确的是()A．14N与15N具有相同的质子数B．18O和17O具有相同的电子数C．18O和19FD．12C与13解析：14N与15N的质子数都是7；18O和17O的电子数都是8；18O和19F的中子数都是10；12C与答案：D2．若有某种新元素，它的原子核内有161个中子，质量数为272。该元素的原子序数与原子核内中子数的关系()A．大于B．小于C．等于D．不能肯定解析：根据质量数和质子数、中子数，原子序数和质子数之间的关系，可得该元素的质子数为272－161＝111，因此质子数小于中子数，即原子序数小于中子数。答案：B3．下表符号中“2”选项eq\o\al(2,1)H2HeCl2Ca2＋A质量数中子数质子数电荷数B质量数质子数原子数电荷数C质子数中子数原子数电子数D质量数质子数分子数电荷数解析：eq\o\al(2,1)H中2表示质量数，2He中2表示质子数，Cl2中2表示含有2个氯原子，Ca2＋中的2表示带2个电荷。答案：B4．已知R2＋核外有a个电子，b个中子。表示R原子符号正确的是()A.eq\o\al(b,a)RB.eq\o\al(a＋b－2,a－2)RC.eq\o\al(a＋b,a－2)RD.eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R解析：R2＋是原子失去2个电子形成的，故R原子核外有a＋2个电子，核内有b个中子，a＋2个质子，表示R原子符号正确的是eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R。答案：D5．为纪念编制了第一个元素周期表的俄国化学家门捷列夫，人们把第101号元素(人工合成元素)命名为钔。该元素最稳定的一种原子可以表示为eq\o\al(258,101)Md，该原子所含中子的数目为()A．56B．157答案：B6．简单原子的原子结构可用下图形象地表示：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互为同素异形体B．①②③互为同位素C．①②③是三种化学性质不同的粒子D．①②③具有相同的质量数解析：由题图可知三个原子的质子数、核外电子数相同，而中子数不同，所以应为同位素，同位素的化学性质相同。答案：B7．下列各组中属于同位素关系的是()A．金刚石与石墨B．T2O与H2OC．40K与39KD．16O与16O2－解析：A中金刚石与石墨都是碳元素形成的不同的单质，属于同素异形体；B中T2O与H2O是化合物；D中16O2－是离子，16O与16O2－的关系为同一种元素形成的不同的微粒。C正确。答案：C8．碱金属是典型的活泼金属，其根本原因是()A．碱金属单质的密度小，熔、沸点低B．碱金属在常温下易被氧化C．碱金属原子最外电子层上都只有1个电子，容易失去D．碱金属原子的核电荷数比较小答案：C9．下列各组比较不正确的是()A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈B．还原性：K>Na>Li，故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C．熔、沸点：Li>Na>KD．碱性：LiOH<NaOH<KOH解析：锂的活泼性比钠弱，与水反应不如钠剧烈，A正确；还原性：K>Na>Li，但K不能置换出NaCl溶液中的Na，而是先与H2O反应，B错误；碱金属元素从Li到Cs，熔、沸点逐渐降低，即Li>Na>K>Rb>Cs，C正确；从Li到Cs，碱金属元素的金属性逐渐增强，对应最高价氧化物的水化物的碱性依次增强，即碱性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH，D正确。答案：B10．下列关于卤素的叙述正确的是()A．卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合B．卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高C．卤素各单质都能与水剧烈反应D．卤素的单质都能与氢气反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强解析：卤素能与其他非金属化合，如H、C等；卤素单质越活泼，其相对分子质量越小，其熔、沸点越低；卤素单质中只有氟能与水剧烈反应。答案：D11．下列对卤素的说法不符合递变规律的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱C．F－、Cl－、Br－、I－的还原性逐渐增强D．卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色变浅，密度增大解析：从F→I原子半径依次增大，单质氧化性逐渐减弱，则阴离子的还原性逐渐增强，氢化物的稳定性逐渐减弱，卤素单质按F2、Cl2、Br2、I2的顺序颜色逐渐变深，密度也逐渐增大。答案：D12．下列关于卤族元素由上到下性质递变规律的叙述，正确的是()①单质的氧化性增强②单质的颜色加深③气态氢化物的稳定性增强④单质的沸点升高⑤阴离子的还原性增强A．①②③B．②③④C．②④⑤D．①③⑤解析：F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次减弱，其对应的阴离子F－、Cl－、Br－、I－的还原性依次增强，故①叙述错误，⑤叙述正确；F2、Cl2、Br2、I2的颜色由淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色逐渐加深，②叙述正确；HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，③叙述错误；F2、Cl2、Br2、I2在通常情况下其状态变化为气→液→固，则沸点逐渐升高，④叙述正确，C正确。答案：C13．如图表示碱金属的某些性质与核电荷数的变化关系，则下列各性质中不符合图示关系的是()A．还原性B．与水反应的剧烈程度C．熔点D．原子半径解析：由图可知，随着核电荷数的增大，碱金属的性质呈增大趋势，而碱金属单质的熔、沸点随核电荷数的增大而降低。答案：C14．下列关于卤素(用X表示)的叙述正确的是()A．其单质都能与水反应，通式为X2＋H2O=HX＋HXOB．HX易溶于水，其水溶液都是强酸C．其单质都有颜色，都有毒D．最高价含氧酸的通式为HXO4解析：本题考查卤素及有关化合物的基本知识规律，解答好本题，除掌握一般规律外，要注意F2及F的化合物的特殊性：①F2与水反应置换H2O中的O生成O2，不像其他卤素单质，②F是最强的非金属，在化合物中不表现正价，HF的溶液表现弱酸性。答案：C15．(1)下列原子：eq\o\al(12,6)C、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(40,19)K、eq\o\al(131,53)I、eq\o\al(238,92)U中共有________种元素，________种核素。(2)在H3O＋中，质子数、中子数、电子数之比为________；在NH3D＋中，质子数、中子数、电子数之比为________。(3)填写下列表格(Z——质子数，N——中子数，A——质量数)：原子组成ZNA1939eq\o\al(16,8)O1822解析：(1)有C、N、H、Na、U、K、I七种元素。(2)1个H3O＋中有11个质子，8个中子，10个电子；1个NH3D＋中有11个质子，8个中子、10个电子。答案：(1)79(2)11:8:1011:8:10(3)原子组成ZNAeq\o\al(39,19)K208816eq\o\al(40,18)Ar4016.已知元素aA、bB、cC、dD、eE的原子的结构示意图分别为请回答下列问题：(1)属于同周期的元素是________(填元素符号，下同)，属于同主族的元素________。(2)金属性最强的元素是________，非金属性最强的元素是________。(3)上述元素中最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是________。解析：(1)弄清原子结构示意图与元素在周期表中的位置关系，即电子层数与周期数相等，所以A、B、C同周期。主族的族序数与最外层电子数相等，所以B、D、E同主族。(2)同周期从左到右金属性减弱，非金属性增强；同主族从上到下金属性增强，非金属性减弱。所以Na的金属性最强，F的非金属性最强。(3)金属性越强，最高价氧化物对应的水化物碱性越强。答案：(1)Na、Al、ClF、Cl、Br(2)NaF(3)NaOH[等级突破]17．常温下，KMnO4固体和浓盐酸反应产生氯气。为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验过程：Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。Ⅳ.……(1)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是__________