高中化學人教版必修第一冊課件第四章第一節(jié)第2課時元素周期表核素

第2課時元素周期表核素概念認知·自主學習一、元素周期表1.元素周期表的出現(xiàn)與演變:1869年,俄國化學家門捷列夫在前人研究的基礎(chǔ)上,將元素按照_____________由小到大排列,將化學性質(zhì)相似的元素放在一起,制成了第一張元素周期表。相對原子質(zhì)量2.元素周期表的編排原則:(1)原子序數(shù):按照元素在周期表中的順序給元素編的序號。原子序數(shù)=_________=_______=___________。(2)橫行原則:把___________相同的元素,按_____________的順序從左到右排列。(3)縱列原則:把不同橫行中_____________相同的元素,按_____________的順序由上而下排列。核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)電子層數(shù)目原子序數(shù)遞增最外層電子數(shù)電子層數(shù)遞增3.元素周期表的結(jié)構(gòu):二、核素1.元素核素:(1)元素:具有相同_____數(shù)(核電荷數(shù))的一類原子的總稱。(2)核素:具有一定數(shù)目_____和一定數(shù)目_____的一種原子。質(zhì)子質(zhì)子中子2.同位素:【概念理解】1.判斷下列說法是否正確:(1)現(xiàn)行元素周期表的編排依據(jù)是相對原子質(zhì)量。 (

)提示:現(xiàn)行元素周期表中元素排序的依據(jù)是原子的核電荷數(shù)。(2)元素周期表一個橫行即是一個周期,一個縱列即是一個族。 (

)提示:在元素周期表中,一個橫行為一個周期,而1個縱列不一定為一個族,如8、9、10三個縱列共同組成一個族。(3)最外層電子數(shù)相同的元素一定是同族元素。 (

)提示:氦和鎂最外層都是2個電子,但不在同一族。×××(4)不同元素的核素的質(zhì)量數(shù)一定不同。 (

)提示:14C與14N分別是由碳元素、氮元素組成的核素,質(zhì)量數(shù)均為14?！痢窘滩耐诰颉?.教材中描述“質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素”,18O2和16O2互為同位素嗎?提示:不是,同位素指的是質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子,這兩種微粒屬于分子,是同一種物質(zhì)?！厩榫硲?yīng)用】3.氕、氘、氚是H元素的三種核素,氕H原子核內(nèi)有1個質(zhì)子,無中子;氘D(又叫重氫),原子核內(nèi)有1個質(zhì)子,1個中子,豐度0.016%;氚T(又叫超重氫),原子核內(nèi)有1個質(zhì)子,2個中子。上圖中有幾種元素?幾種核素?這些核素之間屬于何種關(guān)系?提示:圖中有1種元素,3種核素,這3種核素是同一種元素的不同核素,互稱同位素。能力形成·合作探究學習任務(wù)一元素周期表的結(jié)構(gòu)及簡單應(yīng)用【合作探究】比爾·蓋茨辦公室中除了有海量的藏書之外,居然還發(fā)現(xiàn)有一面墻安裝著整個元素周期表。這表可不是我們常見的掛圖,這可是貨真價實的元素實物!據(jù)比爾·蓋茨表示,他收集了除放射性元素外,所有元素的實體,并且按照元素周期表的順序排列起來。其實,這種元素墻并不是只有比爾·蓋茨的辦公室有,我們國內(nèi)曾經(jīng)有高校也展示過。【學習活動1】探究元素周期表的結(jié)構(gòu)1.比爾·蓋茨辦公室墻上的元素周期表共有__個橫行,代表__個周期,___個縱列,代表___個族。2.比爾·蓋茨墻上的元素周期表的各周期都是從非金屬元素開始的嗎?提示:不一定。第一周期是從氫元素開始的。3.比爾·蓋茨辦公室墻上的元素周期表墻與我們課本上的元素周期表結(jié)構(gòu)相同。元素周期表中同主族某相鄰兩元素的原子序數(shù)相差是多少?提示:2或8或18或32。7718164.元素種類最多的族是第Ⅷ族嗎?提示:不是,是第ⅢB族,共32種元素?！緦W習活動2】掌握元素周期表的應(yīng)用1.某元素原子核外有3個電子層,最外層電子數(shù)是3,指出該元素在比爾·蓋茨墻上元素周期表中的位置:第__周期、第____族。2.元素周期表中原子序數(shù)為34的元素,因為36-34=2,故其在ⅥA族,這種判斷方法正確嗎?提示:正確。36號元素屬于0族,向左移動兩列即為ⅥA族。3ⅢA3.某元素在比爾·蓋茨墻上元素周期表中排在第4行,第2列,則該元素排在元素周期表第四周期,第ⅡA族,為___元素。4.在元素周期表中,甲、乙是元素周期表中同一周期的兩種元素,甲位于ⅡA族,其原子序數(shù)為x,乙位于ⅢA族,則乙的原子序數(shù)可能為______________、____________或____________。

提示:x+1

x+11

x+25。若為短周期,ⅡA族元素、ⅢA族元素的原子序數(shù)相差1,即乙的原子序數(shù)為x+1;若元素在四、五周期,中間有10個縱列,ⅡA族元素、ⅢA族元素的原子序數(shù)相差11,即乙的原子序數(shù)為x+11;若元素在六、七周期,中間有10個縱列,且存在鑭系(15種元素)和錒系(15種元素),ⅡA族元素、ⅢA族元素的原子序數(shù)相差25,即乙的原子序數(shù)為x+25。鈣【歸納整合】1.元素周期表的結(jié)構(gòu):(1)列序數(shù)與族序數(shù)的關(guān)系①列序數(shù)≤2,主族的族序數(shù)=列序數(shù);②3≤列序數(shù)≤7,副族的族序數(shù)=列序數(shù);③列序數(shù)=8或9或10,為第Ⅷ族;④11≤列序數(shù)≤12,副族的族序數(shù)=列序數(shù)-10;⑤13≤列序數(shù)≤17,主族的族序數(shù)=列序數(shù)-10;⑥列序數(shù)=18,0族(2)三個定量關(guān)系①周期序數(shù)=電子層數(shù)②主族序數(shù)=最外層電子數(shù)③原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)(3)原子序數(shù)的定量關(guān)系①同周期,ⅡA與ⅢA族原子序數(shù)差可能為1、11、25;②同族,相鄰周期原子序數(shù)差:ⅠA～ⅡA:上一周期元素種類數(shù);ⅢA～0族:下一周期元素種類數(shù)。如Na與K相差8,Cl與Br相差18。2.元素周期表的簡單應(yīng)用:(1)根據(jù)原子序數(shù)確定元素在元素周期表中的位置元素的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系依據(jù)原子序數(shù)確定元素在元素周期表中的位置。(2)0族定位法確定元素的位置①0族元素的周期序數(shù)和原子序數(shù)②推斷方法0族元素HeNeArKrXeRnOg周期序數(shù)一二三四五六七原子序數(shù)21018365486118

【思考討論】根據(jù)元素周期表的結(jié)構(gòu),討論并推導(dǎo)出下列微粒的符號及其所屬元素在元素周期表中的位置。提示:微粒符號:O

Na+

Cl

Cl-;所在位置:第二周期第ⅥA族第三周期第ⅠA族第三周期第ⅦA族第三周期第ⅦA族。【典例示范】【典例1】(2021·濟南高一檢測)以下關(guān)于元素周期表結(jié)構(gòu)的敘述正確的是(

)A.元素周期表有7個主族,族序數(shù)后標BB.元素周期表有4個長周期、3個短周期C.第ⅢA族位于元素周期表的第3列(從左往右)D.0族位于元素周期表的第16列(從左往右)【解析】選B。A.元素周期表有7個主族、族序數(shù)后標A,故A錯誤;第一、二、三周期屬于短周期,第四、五、六、七周期為長周期,即元素周期表有4個長周期、3個短周期,故B正確;元素周期表中第3列是第ⅢB族,第ⅢA族位于元素周期表的第13列,故C錯誤;第16列為第ⅥA族元素,0族位于元素周期表的第18列,故D錯誤?！旧罨伎肌?1)Ti為22號元素,請寫出它在元素周期表中的位置。(關(guān)鍵能力—分析與推測)提示:第四周期ⅣB族。(2)若將周期表中第八周期完全填滿,此周期應(yīng)含有多少種元素?(關(guān)鍵能力—歸納與論證)提示:50。周期表中第八周期完全填滿,此周期應(yīng)含有50種元素?！镜淅?】短周期元素A、B、C在周期表中的位置如圖所示。已知B、C兩元素的原子序數(shù)之和是A元素的4倍,則A、B、C是 (

)A.Be、Na、Al

B.B、Mg、SiC.O、P、Cl D.C、Al、P

【思維建模】解答本類試題思維流程如下:【解析】選C。短周期元素A、B、C,設(shè)A的原子序數(shù)為m,則B、C的原子序數(shù)分別為m+8-1和m+8+1,由題意知(m+8-1)+(m+8+1)=4m,則m=8,故選C?！旧罨伎肌?1)B、C兩元素所在族數(shù)之和是A元素族數(shù)的________倍。(關(guān)鍵能力—分析與推測)

提示:2。A、B、C分別為O、P、Cl,分別位于第ⅥA族,第ⅤA族,第ⅦA族,所以B、C兩元素所在族數(shù)之和是A元素族數(shù)的2倍。(2)與B、C同周期的非金屬元素還有________(填元素符號)。(關(guān)鍵能力—歸納與論證)

提示:Si、S?！疽?guī)律方法】(1)同主族相鄰元素原子序數(shù)的差值為周期所包含的元素種數(shù),所以可能為2、8、18或32;(2)根據(jù)第ⅡA族和第ⅢA族的位置關(guān)系及元素周期表的結(jié)構(gòu)推斷出同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序數(shù)之差為1、11或25。

【備選例題】(2021·北京市平谷區(qū)高一檢測)已知X、Y、Z三種主族元素在周期表中的位置如圖所示,設(shè)X的原子序數(shù)為a。則下列說法不正確的是 (

)A.Y與Z的原子序數(shù)之和可能為2aB.Y的原子序數(shù)可能為a-17C.Z的原子序數(shù)可能為a+31D.X、Y、Z一定為短周期元素【解析】選D。X、Y、Z為主族元素,Y一定不在第一周期,則X、Y、Z均可能為長周期元素,D項錯誤;若X、Y、Z分別位于第三、四、五周期的右邊,則Y的原子序數(shù)為a-17,Y與Z的原子序數(shù)之和可能為2a;若X、Y、Z分別位于第四、五、六周期的右邊,Z的原子序數(shù)可能為a+31。【深化思考】與X同族,與Z同周期的元素的原子序數(shù)可能為多少?提示:a+18或a+32。【學以致用】1.(2021·廣州高一檢測)下列說法正確的是 (

)A.最外層電子數(shù)大于4的一定是非金屬元素B.元素周期表有18個縱列,7個橫行,故有18個族,7個周期C.第ⅠA族就是堿金屬D.長周期可能含有18種元素,也可能含有32種元素【解析】選D。非金屬元素的最外層電子數(shù)一般大于4,在反應(yīng)中易得到電子,但某些金屬元素的最外層電子數(shù)也大于4,如銻和鉍等,故A錯誤;元素周期表有18個縱列,7個橫行,第Ⅷ族有3個縱列,所以有16個族,7個周期,故B錯誤;第ⅠA族除H以外的元素是堿金屬元素,故C錯誤;第4、5周期含有18種元素,第6、7周期含有32種元素,故D正確。2.下列各圖若為元素周期表的一部分(表中數(shù)字代表原子序數(shù)),其中合理的是(

)【解析】選D。可根據(jù)稀有氣體2號、10號元素應(yīng)在周期表的最右端和3號元素應(yīng)在周期表的最左端判斷A、B、C錯誤。3.(2021·信陽高一檢測)我國的納米基礎(chǔ)研究能力已躋身世界前列,曾制得一種氮化物合成納米材料,其化學式為RN。已知該化合物中的Rn+核外有28個電子。則R元素位于元素周期表的 (

)A.第三周期第ⅤA族 B.第四周期第ⅢA族C.第五周期第ⅢA族 D.第四周期第ⅤA族【解析】選B。據(jù)氮化物的化學式為RN知,N為-3價,則R為+3價,所以R的原子序數(shù)為28+3=31;大于31且最鄰近的0族元素原子序數(shù)為36(氪,第四周期),31-36=-5,因此R元素也在第四周期,8-|-5|=3,則R在第ⅢA族。

【補償訓(xùn)練】A、B、C、D為短周期元素,在周期表中所處的位置如圖所示,A、C兩元素的原子核外電子數(shù)之和等于B元素原子的質(zhì)子數(shù)。(1)寫出A元素的名稱:________。

(2)B位于周期表中第________周期________族。

(3)C的原子結(jié)構(gòu)示意圖為____________________________________。(4)D的單質(zhì)與水反應(yīng)的化學方程式為___________________________?！窘馕觥苛頑的原子序數(shù)為x+8,則A的原子序數(shù)為x-1,C的原子序數(shù)為x+1,則x-1+x+1=x+8,x=8,故A為N,B為S,C為F,D為Cl。答案:(1)氮(2)三ⅥA

(3)(4)Cl2+H2O===HCl+HClO【素養(yǎng)發(fā)展】元素周期表根據(jù)排布規(guī)則不同還有很多不同的類型:扇形元素周期表、柱型元素周期表、四棱錐形元素周期表等。某研究性學習小組以元素周期律為課題研究“短周期元素在周期表中的分布”,他們提出元素在周期表中排布的四種方案:方案甲方案乙方案丙方案丁(1)這四種方案都有“合理”的理由,請?zhí)顚懺诒碇?“合理”的理由方案甲方案乙方案丙方案丁提示:“合理”的理由方案甲H與Li、Na原子最外層均為一個電子,He與Ne、Ar等稀有氣體最外層都已達穩(wěn)定結(jié)構(gòu)方案乙He與Be、Mg等第ⅡA族的元素最外層電子數(shù)均為2方案丙H與F、Cl等第ⅦA族的元素均可得一個電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)方案丁H與C、Si等第ⅣA族的非金屬元素類似,都不易得到或失去電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(2)下列化合物中支持方案丙中把H放在第ⅦA族的是________。

A.H2O

B.HCl

C.NH4Cl

D.NaH提示:D。方案丙中把H放在第ⅦA族是因為H也可得到1個電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),從而顯-1價,故只有D符合。(3)下列關(guān)系式中支持方案丁中把H放在第ⅣA族的是________。

A.最外層電子數(shù)=族序數(shù)B.最高正化合價+|最低負化合價|=8C.最高正化合價=|最低負化合價|D.電子層數(shù)=周期數(shù)提示:C。方案丁中把H放在第ⅣA族是因為H同C、Si一樣都不易得到或失去電子,但形成化合物時最高正價就等于最低負價的絕對值。學習任務(wù)二核素同位素【合作探究】我國第一顆原子彈使用槍式構(gòu)型,將一塊低于臨界質(zhì)量的235U用炸藥射向三個同樣處于低臨界的環(huán)形235U,造成整塊超臨界質(zhì)量的鈾,引發(fā)裂變連鎖反應(yīng)。而1967年研發(fā)的氫彈主要利用氫的同位素(2H、3H)的核聚變反應(yīng)所釋放的能量來進行殺傷破壞,同樣質(zhì)量的氫彈威力最高約為原子彈的100倍?！緦W習活動】元素、核素、同位素的概念及比較1.235U與234U、238U都是U元素,但是三者的質(zhì)量數(shù)不同,它們屬于什么關(guān)系呢?提示:235U與234U、238U具有相同的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù),但中子數(shù)不同,互為同位素。2.2H2和3H2互為同位素嗎?提示:2H2和3H2是分子,不互為同位素。3.所有的元素都有同位素嗎?提示:不是。大部分元素有同位素,即有不同的核素(原子);少量元素沒有同位素,即只有一種核素(原子)。4.互為同位素的不同核素的物理性質(zhì)不同,而它們的化學性質(zhì)為什么幾乎完全相同?提示:互為同位素的不同核素的電子層結(jié)構(gòu)相同,故它們的化學性質(zhì)幾乎完全相同?！練w納整合】1.符號中各個字母的含義:3.同位素的“六同三不同”:

【思考討論】俄羅斯科學家用一種含20個質(zhì)子的鈣原子轟擊含95個質(zhì)子的镅原子,結(jié)果4次成功合成4個第115號元素原子,中文名“鏌”,讀音是mò。這4個原子生成數(shù)微秒后衰變成第113號元素原子,中文名“”,讀作nǐ。(1)115號元素原子的電子層數(shù)和最外層電子數(shù)分別為多少?提示:根據(jù)118號元素位于第七周期0族;可以推出115號元素位于元素周期表第七周期第ⅤA族,故115號元素原子的電子層數(shù)為7,最外層電子數(shù)為5。(2)若鏌元素的一種核素為Mc,則該元素的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的差為多少?提示:該核素中子數(shù)為289-115=174,與質(zhì)子數(shù)之差為174-115=59。

【解題指南】解答本題需要注意理解以下兩個方面:(1)核素與同位素的關(guān)系與區(qū)別。(2)原子中的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)的關(guān)系?！旧罨伎肌吭S多元素有多種核素,如氧元素有16O、17O、18O,碳元素12C、13C、14C。(1)氧元素的3種同位素與碳元素的3種同位素最多可能組成多少種二氧化碳分子?(關(guān)鍵能力—歸納與論證)提示:18種。一種碳原子與3種氧原子可組成6種分子,C16O2、C17O2、C18O2、C16O17O、C16O18O、C17O18O,3種碳原子可形成18種二氧化碳分子。(2)23g由14C、16O組成的二氧化碳分子,其中含有質(zhì)子數(shù)為________(用NA表示,下同),中子數(shù)為________,電子數(shù)為________。(關(guān)鍵能力—分析與推測)

提示:11NA

12NA

11NA。M(14C16O2)=(14+16×2)g·mol-1=46g·mol-1,n(14C16O2)=

=0.5mol,1個14C16O2分子中含有22個質(zhì)子,24個中子,22個電子,故23g14C16O2中含有的總質(zhì)子數(shù)為0.5NA×22=11NA,中子數(shù)為0.5NA×24=12NA,電子數(shù)為0.5NA×22=11NA。【素養(yǎng)發(fā)展】核武器是具有大規(guī)模殺傷破壞效應(yīng)的武器。其中主要利用鈾235(235U)或钚239(239Pu)等重原子核的裂變鏈式反應(yīng)原理制成的裂變武器,通常稱為原子彈;主要利用重氫(2H,氘)或超重氫(3H,氚)等輕原子核的熱核反應(yīng)原理制成的熱核武器或聚變武器,通常稱為氫彈。(1)已知鈾為92號元素,钚為94號元素。235U與239Pu中的中子數(shù)分別為多少?提示:143

145。(2)2H與3H互為同位素,其核外電子數(shù)不同,這種說法是否正確?提示:不正確,2H與3H互為同位素,其核外電子數(shù)相同,都為一個。(3)原子彈爆炸是化學變化嗎?提示:不是化學變化,原子種類發(fā)生變化,是物理變化而非化學變化。均出現(xiàn)相似性和遞變性原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)堿金屬鹵素原子結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)最外層1個電子電子層數(shù)增多，原子半徑增大化學性質(zhì)相似性遞變性與O2反應(yīng)與水反應(yīng)相似性、遞變性原子結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)最外層7個電子電子層數(shù)增多，原子半徑增大化學性質(zhì)相似性遞變性與H2反應(yīng)相互置換相似性、遞變性學情診斷·課堂測評1.(水平1)1869年,俄國化學家門捷列夫制作出了第一張元素周期表,揭示了化學元素間的內(nèi)在聯(lián)系,成為化學史上的重要里程碑之一。下列有關(guān)元素周期表的說法正確的是 (

)A.元素周期表含元素最多的族是第ⅢB族B.元素周期表有18個族C.第ⅠA族的元素全部是金屬元素D.短周期是指第一、二、三、四周期【解析】選A。第ⅢB族中包含錒系與鑭系元素,共有32種元素,A項正確;元素周期表中共有18個縱列,16個族,B項錯誤;第ⅠA族中H為非金屬元素,C項錯誤;短周期包括第一、二、三周期,D項錯誤。2.(水平1)氯元素在自然界有35Cl和37Cl兩種同位素,在計算式:34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453中 (

)A.75.77%表示35Cl的質(zhì)量分數(shù)B.24.23%表示35Cl的豐度表示氯元素的相對原子質(zhì)量表示37Cl的質(zhì)量數(shù)【解析】選C。在氯元素的相對原子質(zhì)量的計算式34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453中:75.77%表示35Cl的豐度,故A錯誤;24.23%表示37Cl的豐度,故B錯誤;35.453表示氯元素的相對原子質(zhì)量,故C正確;36.966表示37Cl的相對原子質(zhì)量,故D錯誤。3.(水平1)中科院研發(fā)出世界上最強氘氚中子源,下列有關(guān)說法錯誤的是(

)A.氘、氚屬于同一種核素B.氘、氚互稱為同位素C.氘、氚核外電子數(shù)相同D.氘、氚的質(zhì)量數(shù)分別為2、3【解析】選A。氘原子、氚原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)均為1,但中子數(shù)分別為1個和2個,中子數(shù)不同,所以氘、氚屬于同種元素,不同核素,A錯誤;質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互稱為同位素,因此氘、氚互稱為同位素,B正確;氘、氚的質(zhì)子數(shù)相同,因為原子的質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù),所以氘、氚核外電子數(shù)相同,C正確;原子的質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),因此氘、氚的質(zhì)量數(shù)分別為2、3,D正確。4.(水平2)X、Y、Z、W四種元素的原子序數(shù)分別為6、13、34、53,它們在周期表中的位置錯誤的是 (

)A.X位于第二周期第ⅣA族B.Y位于第三周期第ⅢA族C.Z位于第四周期第ⅤA族D.W位于第五周期第ⅦA族【解析】選C。根據(jù)稀有氣體元素的原子序數(shù),確定已知原子序數(shù)的元素在周期表中的位置。6-2=4,A項正確;13-10=3,B項正確;34-18=16,該元素位于周期表第16列,即第ⅥA族,C項錯誤;53-36=17,該元素位于周期表第17列,即第ⅦA族,D項正確。5.(水平2)銫是一種人工放射性核素。下列說法正確的是 (

)A.133