4.1原子结构与元素周期表-【导学案】2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第一册（原卷版）

4.1原子结构与元素周期表【学习目标】（一）学习目标1、简单了解元素周期表的发展历程；2、了解元素周期表的编排原则及结构；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、了解同位素在工农业生产中的应用。【预习新知】（一）原子结构一、原子结构1．原子的构成(1)原子的构成如碳原子的原子结构模型(2)原子的表示方法即：X表示质量数是A，质子数是Z的X原子。2．质量数(1)概念原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值后相加所得的数值。(2)构成原子的微粒间的两个关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。②质子数＝核外电子数＝核电荷数＝原子序数。3．核外电子的排布规律(1)电子层从内到外，分别用n表示，依次为1,2,3,4,5,6,7或K，L，M，N，O，P，Q。(2)内层电子能量较低，外层能量较高。电子总是先从内层排起，排满后，再排下一层。4．第n层最多容纳电子数为2n2，最外层最多容纳8个电子，K层只能容纳2个电子。（一）元素周期表一、元素周期表1、元素周期表的发展历程诞生⇒1869年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表。依据⇒按照相对原子质量由小到大排列，将化学性质相似的元素放在同一纵行。意义⇒揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。发展⇒随着化学科学的发展，元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满。成熟⇒当原子的组成及结构的奥秘被发现后，编排依据由相对原子质量改为原子的核电荷数，形成现行的元素周期表。2、元素周期表的编排原则:(1)原子核外电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行；(2)原子核外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行。3、元素周期表的结构（1）周期①定义：具有相同的电子层数而又按原子序数递增的顺序排列的一横行，叫做一个周期。②与原子结构的关系：周期的序数就是该周期元素具有的电子层数。③分类：短周期：包括第一、二、三周期；长周期：包括第四、五、六、七周期（2）族①定义：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行。②与原子结构的关系：元素周期表中主族元素的族序数等于其最外层电子数。③分类：主族—在族序数后标A，如周期表中第14个纵行表示为第ⅣA族。副族—在族序数后标B，如周期表中第6个纵行表示为第ⅥB族。0族—最外层电子数为8（He为2）。第Ⅷ族—周期表中第8、9、10纵行。注：①碱金属元素在第ⅠA族②卤族元素在第ⅦA族

③稀有气体元素在0族4、元素周期表的结构特点(1)周期类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数稀有气体原子序数位置与结构的关系短周期一H～He212周期序数＝电子层数二Li～Ne8210三Na～Ar8318长周期四K～Kr18436五Rb～Xe18554六Cs～Rn32686七Fr～Uuo327118(2)族(前七周期)列数123456789101112131415161718类别主族副族Ⅷ族副族主族0族名称ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧ族ⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0族元素种数763244441244666667位置与结构的关系①主族元素的族序数＝最外层电子数②副族元素最外层电子数一般不等于族序数(第ⅠB族、ⅡB族除外)，最外层只有1～2个电子5、元素周期表中原子序数的数量关系(1)同周期周期ⅡAⅢA2、3nn＋14、5nn＋116、7nn＋25(2)同族若A、B为同主族元素，A所在周期有m种元素，B所在周期有n种元素，A在B的上一周期，设A的原子序数为a；①若A、B为第

ⅠA族或第ⅡA族(位于过渡元素左边的元素)，则B的原子序数为(a＋m)

；②若A、B为第ⅢA～第ⅦA族(位于过渡元素右边的元素)，则B的原子序数为(a＋n)

；（一）核素二、核素、同位素1、核素（1）定义：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H；氘，原子符号为H或D；氚，原子符号为H或T。2、同位素（1）定义：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。（2）特点①对象：核素是指单个原子而言，而同位素则是指核素之间关系；②“同位”是指质子数相同，周期表中位置相同，各同位素原子结构几乎相同（除中子数），同一元素的各种同位素化学性质几乎相同；③不同：不同的同位素构成的物质其物理性质不同；④同位素特性：在天然存在的某种元素中，不论是游离态，还是化合态，各种同位素所占的丰度(原子百分比)一般是不变的。（3）应用①考古时利用测定文物的年代；②和用于制造氢弹；③利用放射性同位素释放的射线育种、治疗恶性肿瘤。“四素”概念理解

元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的核素之间的相互称谓同种元素形成的不同单质之间的相互称谓范畴同类原子，存在游离态、化合态两种形式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由一种元素组成，可独立存在决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数组成元素、结构实例H、C、N三种元素、、三种核素、、互为同位素O2与O3互为同素异形体（一）原子结构与元素的性质二、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＋O2Na2O2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

(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＋Cl22HCl较稳定Br2加热H2＋Br22HBr不稳定I2不断加热H2＋I22HI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升高，反应剧烈程度依次减弱，生成气态氢化物的稳定性依次减弱。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－。【思考探究】（一）思考探究一、原子结构【思考·讨论】P87页(1)当K层为最外层时，最多能容纳__________个电子；除了K层外，其它层为最外层时，最多能容纳______个电子。(2)次外层最多能容纳________个电子。(3)第n层最多能容纳的电子数为2n2(4)用原子结构示意图表示1~20号元素的原子核外电子排布。一、元素周期表1、元素周期表的发展史2、元素周期表的编排原则【思考·讨论】P89页(1)___________________相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，称为周期。原子序数与原子结构之间存在下列关系：原子序数=核电荷数=________=核外电子数(2)___________________相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行，称为族。3、元素周期表的结构(1)周期表中周期的特点和划分：元素周期表中有7个横行，共有_____个周期特点同周期中的元素的__________数相同周期序数＝__________分类短周期共有____个，包括第______________周期长周期共有_____个，包括第四，五，六，七周期(2)周期表中族的特点和划分：个数元素周期表中有___个纵行，共有_____个族特点主族元素的族序数＝_______________分类主族共有7个，包括___________________________________-副族共有___个，包括________________________________Ⅷ族包括第8、9、10三个纵行0族占据元素周期表的第__纵行，最外层电子数为8(He是2)注：①碱金属元素在第_____族②卤族元素在第_____族③稀有气体元素在0族4、元素周期表的每个方格中，一般都标有元素的基本信息，如_______、________、__________和___________等。【同步训练】1．已知原子M的原子核内有n个中子，M原子的质量数为A，则mg中所含电子的物质的量是A． B．C． D．2．下列“类比”合理的是A．Ca(OH)2与少量CO2反应生成CaCO3，则Ca(OH)2与少量SO2反应生成CaSO3B．Na与O2在加热条件下反应生成Na2O2，则Li与O2在加热条件下反应生成Li2O2C．Cl2和H2O反应生成HCl和HClO，则F2和H2O反应生成HF和HFOD．Fe与S在加热条件下生成FeS，则Cu与S在加热条件下生成CuS3．我国卫生部门规定市面上销告的碘盐中必须含有KIO3，某学生通过查阅资料知道：。该同学为了检验销售的碘盐中是否含有KIO3，用试纸和生活中常见的物质进行实验来验证。可选择的物质有：①自来水②碘化钾淀粉试纸③酒精④食醋⑤淀粉⑥食糖。进行实验时必须使用的物质是A．②④ B．①② C．③④⑤ D．①②④⑤4．在我国北斗三号全球卫星导航系统中使用了“铷()原子钟”，它被誉为卫星的“心脏”，下列有关说法错误的是A．铷元素位于第五周期第IA族 B．和具有相同的电子数C．的中子数为48 D．和互为同素异形体5．我国化学家通过对反应的研究，进一步揭示了化学反应的本质。下列关于H与D的说法不正确的是A．中子数均为2 B．质子数均为1C．核外电子数均为1 D．两者互为同位素6．1869年，俄国化学家门捷列夫制出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，成为化学史上的重要里程碑之一，随着人们对科学的认识不断深入，终于使门捷列夫元素周期表变得完整。下图是元素周期表的一部分，请回答下列问题：①②③④⑤⑥⑦⑧⑨下列叙述正确的是A．元素③的氢化物水溶液呈酸性B．元素⑥的原子半径在同周期元素中最大C．元素⑦的氧化物是两性氧化物D．元素⑤的最高价为+77．下列关于元素周期表的说法正确的是A．金属元素都在长周期 B．每一主族中都有非金属元素C．每一族只包含一个纵列 D．前三个周期为短周期，其余为长周期8．日本政府于2021年4月13日召开会议，决定在未来2年内将核电站产生的核废水分批排入大海，核废水中包含63种放射性物质，其中可导致白血病，下列有关说法不正确的是A．的质子数为38B．内中子数和核外电子数之差为11C．和互为同位素D．转变为属于物理变化9．溴元素的原子结构示意图及其在元素周期表中的信息如图所示，下列说法中正确的是A．图中n的数值等于5B．原子序数与核电荷数都是35C．在化学反应中，溴原子获得电子形成D．溴元素为金属元素10．元素周期表对科学研究和生产有指导意义，在元素周期表的过渡元素区域可以找到A．做半导体材料元素 B．做催化剂材料的元素C．做农药的元素 D．做核反应堆导热材料的元素11．质量数是37的原子，可能有A．19个质子，18个中子，20个电子 B．18个质子，19个中子，18个电子C．19个质子，18个中子，18个电子 D．17个质子，20个中子，18个电子12．若几种微粒具有相同的质子数，则下列说法一定正确的是A．一定属于同一种元素 B．可能是几种不同的分子或离子C．彼此之间互为同位素 D．不可能是一种分子和一种离子13．元素的化学性质主要取决于原子的A．原子序数 B．核外电子数 C．最外层电子数 D．核内中子数14．下列关于金属的说法正确的是A．所有金属都能与盐酸发生置换反应B．根据金属与酸反应置换出氢气的难易可比较金属的活泼性C．金属都是银白色D．金属都具有较高的熔点15．简单原子的原子结构可用图表示方法形象地表示：其中●表示质子或电子，