元素周期表核素高一化学讲义习题

第四章物质结构元素周期律第1节原子结构与元素周期表第2课时元素周期表核素1.对已学的元素进行排列,通过学习元素周期表的发展史了解化学先辈们逐步完善元素周期表的历程,培养科学态度。在预测元素性质的活动中认识同位素、核素的概念。2.观察原子结构,揭示元素周期表排列方式的规律和意义,学习“抽象和具体”的科学方法。3.通过小组合作编排和完善元素周期表，培养分析和推理能力,在未知元素的预测中激发化学学习兴趣。一、元素周期表编排与结构1．元素周期表的发展历程诞生1869年，俄国化学家门捷列夫首制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化学元素间的联系演变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2．元素周期表的编排原则(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。(1)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。(2)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。3．结构(1)周期(7个横行→7个周期)周期分类短周期长周期周期序数1234567元素种类28818183232周期序数与原子结构的关系周期序数＝原子电子层数(2)族(18个纵行→16个族→7主7副1零1Ⅷ族)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1，2，13～17183～7，11，128，9，10族序数ⅠA，ⅡA，ⅢA，ⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA0ⅢB，ⅣB，ⅤB，ⅥB，ⅦB，ⅠB，ⅡBⅧ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(3)同周期相邻主族元素的原子序数之差。周期ⅡAⅢA2、3nn＋14、5nn＋116、7nn＋254．元素周期表中方格里的符号的意义5．原子序数的定量关系同周期第ⅡA族与第ⅢA族原子序数差可能为1、11、25同族相邻周期原子序数差：第ⅠA族～第ⅡA族：上一周期元素种类数；第ⅢA族～0族：下一周期元素种类数。如Na与K相差8，Cl与Br相差18二、核素同位素1．元素核素(1)元素：具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。(2)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\o\al(A,Z)X。(3)氢元素的三种核素原子名称原子符号(eq\o\al(A,Z)X)氢元素的原子核质子数(Z)中子数(N)氕eq\o\al(1,1)Heq\a\vs4\al(1)eq\a\vs4\al(0)氘eq\o\al(2,1)H或Deq\a\vs4\al(1)eq\a\vs4\al(1)氚eq\o\al(3,1)H或Teq\a\vs4\al(1)eq\a\vs4\al(2)【点拨】①元素周期表中涉及的元素有118种，但核素多于118种。②并不是所有原子均有中子数，氕无中子。2．同位素(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\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H互为同位素。(2)特点：①同位素在元素周期表中占有相同的位置。②同一元素的不同核素的中子数不同，质量数也不相同。③天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。(3)同位素的用途①eq\a\vs4\al(\o\al(14,)6C)在考古工作中用于测定文物的年代。②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氢弹。③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。(4)同位素示例①氧的三种核素：eq\o\al(16,)8O、eq\o\al(17,)8O、eq\o\al(18,)8O。②碳的三种核素：eq\o\al(12,)6C、eq\o\al(13,)6C、eq\o\al(14,)6C。③铀的三种核素：eq\o\al(234,)92U、eq\o\al(235,)92U、eq\o\al(238,)92U，其中eq\o\al(235,)92U用于制造原子弹。3．相对原子质量的计算(1)核素(原子)的相对原子质量(MX)＝eq\f(mX,\f(1,12)m12C)(2)核素的近似相对原子质量＝质量数(A)(3)元素的相对原子质量M(X)＝M(X1)·a%＋M(X2)·b%＋…≈A(X1)·a%＋A(X2)·b%＋…(其中a%、b%为各核素所占的原子个数百分比)(4)元素的近似相对原子质量M(X)＝A1·a%＋A2·b%＋…4．元素、核素、同位素、同素异形体的联系【例1】（2023秋·高一课时练习）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【详解】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。 【变式11】（2023春·上海徐汇·高一上海民办南模中学校考期中）关于元素周期表的说法正确的是A．最外层电子数为2的原子都属于IIA族 B．有3个短周期C．主族都有非金属元素 D．IA族全部是金属元素【答案】B【详解】A．He的最外层电子数为2，但是不属于IIA族，A错误；B．元素周期表中有3个短周期，分别为1、2、3周期，B正确；C．IIA族没有非金属元素，C错误；D．IA族含有H元素和碱金属元素，D错误；故选B。【变式12】（2023春·河南郑州·高一郑州一中校考期中）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8D．ⅡA族与ⅢA族之间隔着10个纵列【答案】A【详解】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。【变式13】（2021秋·辽宁大连·高一大连八中校考阶段练习）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YXZA．Y的原子序数可能为a－17 B．Y与Z的原子序数之和可能为2aC．Z的原子序数可能为a＋31 D．X、Y、Z可能均为短周期元素【答案】D【详解】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a17，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a17，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a17，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。【例2】（2023秋·辽宁抚顺·高一抚顺一中校考阶段练习）合成新物质是研究化学的主要目的之一、意大利科学家合成了一种新型的氧分子O4，下列关于O4的说法中，正确的是A．O4是一种新型的化合物 B．O4和O2互为同位素C．O4和O2互为同素异形体 D．O4和O2可通过物理变化实现转化【答案】C【详解】A．O4是单质，不是化合物，故A错误；B．质子数相同，中子数不同的同一元素的原子互为同位素；O4和O2不是同位素，故B错误；C．O4和O2是氧元素的不同单质，故互为同素异形体，故C正确；D．O4和O2之间的转化是化学反应，物理变化不能实现转化，故D错误；故选：C。【变式21】（2023·上海·高二统考学业考试）氢元素有1H、2H和3H三种核素，它们含有相同的A．中子数 B．质量数 C．质子数 D．核外电子数【答案】C【详解】氢元素的核素具有相同的质子数，不同的中子数，故答案选C。【变式22】（2022秋·上海黄浦·高一上海市光明中学校考期中）下列属于同位素的是A．金刚石和石墨 B．和 C．和 D．和【答案】C【详解】A．金刚石和石墨是同一种元素构成的不同单质，A错误；B．和是质量数相同的不同种元素，B错误；C．和具有相同的质子数不同的中子数属于同位素，C正确；D．和是同一种元素构成的不同单质，D错误；故选C。【变式23】（2023秋·云南昆明·高一云南师大附中校考开学考试）2023年8月22日，日本政府宣布24日起将开始核污染水排海，含包括氚在内的64种核放射性物质。日本核污水排放入海洋后，其放射性物质在海洋中将通过三种方式传播，2~3年内或可侵入中国海域。已知质子数相同、中子数不同的同一元素的不同种原子间互称为同位素，比如氢的同位素为氘()和氚()，则下列属于同位素的是A．和 B．CO和CO2 C．35C和37C1 D．Na和Na+【答案】C【详解】A．质子数为94，质子数为92，属于不同的元素，故A错误；B．CO和CO2为C元素、O元素形成两种不同的化合物，不是同位素，故B错误；C．35Cl和37Cl质子数均为17，质量数分别为35、37，二者互为同位素，故C正确；D．Na和Na+为Na元素形成的原子和离子，不属于同位素，故D错误；答案选C。一、单选题1．（2020春·江苏盐城·高一统考期末）最近我国科学家发现一种新型超导体一Bi3O2S2C1，其中不属于短周期元素的是A．Bi(铋) B．O(氧) C．S(硫) D．Cl(氯).【答案】A【详解】短周期元素是指位于元素周期表前3周期的元素，O在第二周期，S、Cl在第三周期，都是短周期元素，Bi位于元素周期表第六周期，不属于短周期元素，答案选A。2．（2023秋·江苏无锡·高一江苏省锡山高级中学校考期末）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【详解】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。3．（2020春·江苏扬州·高一江苏省高邮中学校考期中）下列各组物质中属于同素异形体的一组是（

）A．1H、2H和3H B．金刚石和石墨C．正丁烷和异丁烷 D．CO2和SiO2【答案】B【详解】由同种元素形成的不同种单质互为同素异形体，互为同素异形体的物质要符合以下两个条件：同种元素形成，不同单质。A．1H、2H和3H是质子数相同中子数不同的同种元素的不同原子，互为同位素，故A不合题意；B．金刚石和石墨是碳元素形成的不同种单质，为碳元素的同素异形体，故B正确；C．正丁烷和异丁烷分子式相同均为C4H10，结构不同，互为同分异构体，故C不合题意；D．CO2和SiO2是不同的氧化物，均属于酸性氧化物，故D不合题意；答案为B。4．（2023春·江苏南通·高三统考阶段练习）元素周期表是重要的化学学习工具。查阅元素周期表可得元素锑的信息如下图所示，下列说法不正确的是A．锑的最高化合价为＋5价 B．锑在周期表中位于第五周期VA族C．锑元素的相对原子质量为 D．锑的最高价氧化物对应水化物可能为强碱【答案】D【详解】A．由元素周期表信息可知，锑原子的最外层电子数为5，则锑元素的最高正化合价为＋5价，故A正确；B．由元素周期表信息可知，锑原子的最外层电子数为5，则锑元素位于元素周期表第五周期VA族，故B正确；C．由元素周期表信息可知，锑元素的相对原子质量为，故C正确；D．由元素周期表信息可知，锑原子的最外层电子数为5，则锑元素位于元素周期表的金属与非金属分界线附近，最高价氧化物对应水化物可能为两性氢氧化物，故D错误；故选D。5．（2023秋·江苏常州·高一常州高级中学校考期中）据科学家预测，月球的土壤中吸附着百万吨的氦，每百吨氦3核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量；而地球上的氦主要是以氦存在。运用你所学过的化学知识分析，下列有关和的说法不正确的是A．和的质子数均为2B．和的原子结构示意图均可表示为C．和分别形成单质的物理和化学性质均一样D．和是He的两种核素，互为同位素【答案】C【详解】A．He元素的原子序数为2，原子序数=核电荷数=质子数，因此和的质子数均为2，故A说法正确；B．和两者互为同位素，它们质子数相同，原子结构示意图均为，故B说法正确；C．和两者互为同位素，它们物理性质不相同，它们核外电子排布相同，化学性质相同，故C说法错误；D．和是He的两种核素，质子数均为2，中子数分别为1、2，因此它们互为同位素，故D说法正确；答案为C。6．（2023春·江苏苏州·高一校考阶段练习）我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。在实际生产中，可利用反应来捕捉废气中的，下列有关化学用语或说法正确的是A．中子数为8的氧原子：B．H、D、T互为同位素C．的结构示意图：D．的电离方程式：【答案】B【详解】A．中子数为8的氧原子：，A错误；B．H、D、T为氢元素的三种核素，互为同位素，B正确；C．核电荷数为11，C错误；D．的电离方程式为，D错误；故选B。7．（2020春·江苏南通·高一校考期中）下列有关元素周期表叙述正确的是A．第ⅠA族元素称为碱金属元素B．短周期元素只包括主族，不包括副族C．最外层有2个电子的元素一定是同一族D．电子层数相同的元素一定排在同一周期【答案】D【详解】A．第ⅠA族元素除氢元素外称为碱金属元素，故A错误；B．短周期元素包括17种主族元素，和3种0族元素，故B错误；C．最外层有2个电子的元素不一定是同一族，如氦和镁不在同一主族，故C错误；D．电子层数相同的元素一定排在同一周期，故D正确；故选D。8．（2023秋·江苏徐州·高一统考期末）2022年11月29日，神舟十五号载人飞船成功发射。下列说法不正确的是A．飞船外壳材料使用的是钛合金，其熔点高于纯钛B．新一代运载火箭使用的液氢和液氧均为非金属单质C．光束通过空间站使用的纳米气凝胶时，可观察到丁达尔效应D．空间站使用石墨烯存储器，石墨烯与金刚石互为同素异形体【答案】A【详解】A．合金的熔点低于成分金属，故A错误；B．液氢和液氧均为非金属单质，故B正确；C．纳米气凝胶属于胶体，光束通过时可观察到丁达尔效应，故C正确；D．石墨烯与金刚石均为碳元素的单质，故互为同素异形体，故D正确；故选A。9．（2021·江苏苏州·高一统考开学考试）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【详解】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。10．（2021春·江苏常州·高一校考期中）在元素周期表中位于金属元素和非金属元素交界处，最容易找到的材料是A．制催化剂的材料 B．半导体材料C．制农药的材料 D．耐高温、耐腐蚀的合金材料【答案】B【详解】A．可以用于做催化剂的元素种类较多，一般为过渡金属元素，故A错误；B．在金属元素和非金属元素交接区域的元素通常既具有金属性又具有非金属性，可以用来做良好的半导体材料，如硅等，故B正确；C．非金属元素位于右上方，部分非金属可以用来做制农药的材料，故C错误；D．耐高温、耐腐蚀的合金材料为金属材料，一般具有较强的金属性，大多属于过渡金属元素，故D错误；故答案选B。11．（2023秋·江苏连云港·高一统考期末）现代元素周期表是1869年俄国科学家门捷列夫首创。下图是扇形元素周期表，表中的“1、2、3、4”表示原子的核外电子层数，与现代元素周期表中的周期对应：“一、二、三……”与现代元素周期表中的族对应，共18列；“①、②、③、④……”表示周期表中1~18号元素。关于该元素周期表的说法正确的是A．①为Na B．①②属于同一周期C．③④原子的最外层电子数相同 D．①~⑨在现代元素周期表中均为短周期主族元素【答案】D【详解】A．由图可知，①为第一周期第ⅠA族，为氢，A错误；B．①②属于同一族而不是周期，B错误；C．③④为同一周期不同族，则原子的最外层电子数不相同，C错误；D．短周期为第一、二、三周期，主族为第ⅠA族第ⅦA族，由图可知，①~⑨在现代元素周期表中均为短周期主族元素，D正确；故选D。12．（2012春·江苏盐城·高一统考期中）在周期表中，第三、四、五、六周期元素的数目分别是A．8、18、18、32 B．8、18、32、32C．8、18、18、18 D．8、8、18、18【答案】A【详解】根据元素周期表可知，第三、四、五、六周期元素的数目分别是8、18、18、32，故A正确。故选A。13．（2022秋·江苏盐城·高一校联考阶段练习）我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。在实际生产中，可利用反应CO2＋NaOH=NaHCO3来捕捉废气中的CO2，下列有关化学用语或说法正确的是A．中子数为8的氧原子：OB．H、D、T互为同位素C．三种物质的俗称分别是干冰、纯碱、小苏打D．NaHCO3的电离方程式：NaHCO3=Na++H++CO【答案】B【详解】A．中子数为8的氧原子，其质量数=质子数+中子数=8+8=16，质量数写在左上角，质子数写在左下角即，故A错误；B．H、D、T为氢元素的三种核素，质子数相同而中子数不同，互为同位素，故B正确；C．NaOH的俗称为烧碱，故C错误；D．碳酸氢钠电离出钠离子和碳酸氢根离子，其的电离方程式：，故D错误；综上所述，答案为B。14．（2023秋·江苏淮安·高一统考期末）下列关于物质或核素应用错误的是A．用作制造氢弹的原料 B．可用作食品添加剂C．浓硫酸用作气体干燥剂 D．可用于治疗胃酸过多【答案】D【详解】A．用作制造氢弹的原料，A正确；B．可用作食品添加剂，如添加在红酒中，B正确；C．浓硫酸具有吸水性，用作气体干燥剂，C正确；D．溶液碱性强，不可用于治疗胃酸过多，通常用碳酸氢钠，D错误；故选D。15．（2019春·江苏盐城·高一盐城市大丰区新丰中学校考期中）在短周期元素中，原子最外电子层只有1个或2个电子的元素A．是非金属元素 B．是稀有气体元素 C．是金属元素 D．无法确认为哪一类元素【答案】D【详解】在短周期元素中，原子最外电子层只有1个或2个电子的元素可能是金属元素（二、三周期），也可能是非金属元素（第一周期），也可能是稀有气体元素，所以无法确定是哪一种元素，答案选D。16．（2021秋·江苏盐城·高一校考阶段练习）下列关于元素周期表的说法中不正确的是A．过渡元素全部是金属元素B．的核外电子数为18，则X在第四周期第ⅡA族C．同周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数差值一定是1D．元素周期表有7个主族，7个副族，1个0族，1个第Ⅷ族，共18个纵列【答案】C【详解】A．依据元素周期表，过渡元素全部是金属元素，A正确；B．的核外电子数为18，则X的核外电子数为20，即X为，位于第四周期第ⅡA族，B正确；C．如果是第二、三周期，则第ⅡA族和第ⅢA族原子序数差值为1，如果是第四、五周期，则第ⅡA族和第ⅢA族原子序数差值为11，如果是第六、七周期，则原子序数差值为25，C错误；D．元素周期表有7个主族、7个副族、1个0族、1个第Ⅷ族，第Ⅷ族占有3列，其余各占有1列，共18纵列，D正确；故选C。17．（2018春·江苏泰州·高一泰州中学校考期中）下列叙述正确的是A．短周期元素是指1～20号元素 B．核素的种类和元素的种类一样多C．元素周期表中共有18列、16个族 D．主族元素的最高正价均等于其族序数【答案】C【详解】A．短周期元素是指第一、二、三周期元素，是1～18号元素，故A错误；B．元素是指具有相同核电荷数的同一类核素的总称，核素的种类比元素种类多，故B错误；C．元素周期表有18个列，但有16个族，7个主族、7个副族、1个零族、1个ⅤⅢ族，故C错误；D．氧、氟非金属性强，均无正价，故D错误；答案为C。18．（2023春·江苏苏州·高一统考开学考试）少量与反应生成和。下列说法正确的是A．的俗名为纯碱 B．中子数为10的氧原子可表示为C．中氧元素的化合价为 D．与具有相同的电子层结构【答案】D【详解】A．的俗名为烧碱、火碱、苛性钠，故A错误；B．中子数为10的氧原子质量数为10+8=18，可表示为，故B错误；C．中H为+1价，氧元素的化合价为，故C错误；D．与核外有10个