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第四章物质结构元素周期律第一节原子结构与元素周期表第2课时元素周期表核素目标与素养：1.知道元素、核素的含义。(宏观辨识与微观探析)2.认识原子结构以及元素在元素周期表中位置的关系。(宏观辨识与微观探析)3.知道元素周期表的结构。(宏观辨识与微观探析)4.体会元素周期表在学习元素及其化合物知识及科学研究中的重要作用。(宏观辨识与微观探析)自主预习探新知一、元素周期表的编排原则1．元素周期表的出现与演变2．原子序数(1)含义：按照元素在周期表中的顺序给元素的编号。(2)原子序数与原子结构的关系：原子序数＝核电荷数＝＝。核外电子数质子数二、元素周期表的结构1．编排原则2．元素周期表的结构3．常见族的别称族别名第ⅠA族(除氢外)碱金属元素第ⅦA卤族元素0族稀有气体元素4.元素周期表中的方格中的符号的意义(1)元素周期表中所含元素种类最多的族是哪一族？[提示]ⅢB族。(2)最外层电子数是2的元素都是第ⅡA族吗？[提示]不一定，0族的He原子最外层也是两个电子。三、核素1．核素把具有一定数目和一定数目的一种原子叫做核素。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。2．同位素(1)定义：相同而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之间互为同位素，如三种核素均是氢元素的同位素。中子数质子中子质子数(2)实例——氢元素的同位素：1H、2H、3H氢元素的原子核质子数(Z)中子数(N)原子名称原子符号(AZX)10氕11H11氘21H或D12氚31H或T(3)同位素的特征①同一种元素的各种同位素的化学性质；物理性质略有差异。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，即各种同位素所占的______________是相同的。原子个数百分比几乎完全相同比率(4)同位素的用途①146C在考古工作中用于测定文物的年代。②21H、31H用于制造。③利用放射性同位素释放的射线育种、、诊断和治疗疾病等。给金属探伤氢弹(1)146C与147N的质量数相等，是否互为同位素？[提示]质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。146C与147N的质量数相等，但质子数分别为6和7，属于不同的元素，故不是同位素。(2)核素种类与质子数、中子数和质量数有何关系？[提示]核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，因此核素种类由质子数、中子数共同决定。质量数＝质子数＋中子数，故不同的核素也可能具有相同的质量数，如146C和147N，故核素种类与质量数无直接关系。(3)结合核外电子排布讨论：互称同位素的不同核素为什么具有几乎完全相同的化学性质？[提示]同种元素的不同核素核内质子数相同，具有完全相同的核外电子排布，因此化学性质几乎完全相同。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)现行元素周期表的编排依据是相对原子质量()(2)一个横行即是一个周期，一个纵列即是一个族()(3)最外层电子数相同的元素一定是同族元素()(4)每一周期都是碱金属元素开始，稀有气体元素结束()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．下列有关钯原子(10646Pd)的说法错误的是()A．原子序数为46B．质子数为46C．电子数为46D．中子数为46D[由10646Pd可知，钯的原子序数为46，核外电子数＝原子序数＝质子数＝46；核内中子数为106－46＝60，D选项错误。]3．在63Li、147N、2311Na、2412Mg、73Li、146C中：(1)________和________互为同位素。(2)________和________质量数相等，但不能互称同位素。(3)________和________的中子数相等，但质子数不相等，所以不是同一种元素。[解析]质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故63Li与73Li互为同位素；147N与146C质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素；2311Na和2412Mg的中子数均是12，但质子数不相等，所以不是同一种元素。[答案](1)63Li73Li(2)147N146C(3)2311Na2412Mg核心突破攻重难认识元素周期表1.元素周期表的结构(1)记忆口诀横行叫周期，现有一至七，四长三个短，第七已排满。纵列称为族，共有十六族，一八依次现①，一零再一遍②。一纵一个族，Ⅷ族搞特殊，三纵算一族，占去8、9、10。镧系与锕系，蜗居不如意，十五挤着住，都属ⅢB族。说明：①指ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ；②指ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0。(2)列序数与族序数的关系①列序数＜8，主族和副族的族序数＝列序数；②列序数＝8或9或10，为第Ⅷ族；③列序数＞10，主族和副族的族序数＝列序数－10(0族除外)。(3)过渡元素元素周期表中从ⅢB到ⅡB共10个纵列，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多种元素，全部为金属元素，统称为过渡元素。2．元素原子序数差的确定方法(1)同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差(2)同主族相邻两元素原子序数的差的情况①若为ⅠA、ⅡA族元素，则原子序数的差等于上周期元素所在周期的元素种类数。②若为ⅢA族至0族元素，则原子序数的差等于下周期元素所在周期的元素种类数。【典例】1869年，俄国化学家门捷列夫制作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。下列有关元素周期表的说法正确的是()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个族C．第ⅠA族的元素全部是金属元素D．短周期是指第一、二、三、四周期A[第ⅢB族中包含锕系与镧系元素，共有32种元素，A项正确；元素周期表中共有18个纵列，16个族，B项错误；第ⅠA族中H为非金属元素，C项错误；短周期包括第一、二、三周期，D项错误。]1．已知某元素的原子序数，可以推知该元素原子的()①质量数②周期数③核外电子数④中子数⑤族序数A．①③⑤B．②③⑤C．①②③D．②③④B[元素的原子序数＝核内质子数＝核外电子数，③正确；又根据原子序数和元素周期表的结构可以确定元素在周期表中的位置，即周期数和族序数，②、⑤均正确。]2．已知X、Y、Z三种主族元素在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()A.Y与Z的原子序数之和可能为2aB．Y的原子序数可能为a－17C．Z的原子序数可能为a＋31D．X、Y、Z一定为短周期元素YXZD[X、Y、Z为主族元素，Y一定不在第一周期，则X、Y、Z均可能为长周期元素，D项错误；若X、Y、Z分别位于第三、四、五周期的右边，则Y的原子序数为a－17；Y与Z的原子序数之和可能为2a；若X、Y、Z分别位于第四、五、六周期的右边，Z的原子序数可能为a＋31。]元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系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、中子数都一定的原子质子数相同、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11H、21H、31H三种核素11H、21H、31H互称同位素O2与O3互为同素异形体2.联系1在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。2同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。3自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。3．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B[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。]4．下列说法错误的是()A.11H、21H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子B.4020Ca和4220Ca、石墨和金刚石均为同素异形体C.11H和21H是不同的核素D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同B[元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，11H和21H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，同理，4020Ca和4220Ca互为同位素其物理性质不同但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。]当堂达标提素养1．下列说法正确的是()A．常用元素周期表中元素排序的依据是原子的核电荷数B．元素周期表有十六个纵列，也就是十六个族C．原子的最外层电子数相同的元素，一定属于同一族D．电子层数相同的粒子，对应元素一定属于同一周期A[元素周期表中有18个纵列，16个族，第Ⅷ族占三个纵列；Be和He的最外层电子数都是2，但不属于同一族；Ne和Na＋的电子层数都是2，但不属于同一周期。]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()ABCDD[本题要求熟记周期表的结构，知道1～18号元素在周期表中的具体位置。解题时可根据稀有气体2号、10号元素应在周期表的最右端和3号元素在周期表的最左端排除A、B、C三项。]3．俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子，结果4次成功合成4个第115号元素的原子。这4个原子生成数微秒后衰变成第113号元素。下列有关叙述正确的是()A．115号元素在第六周期B．113号元素在第七周期ⅢA族C．115号和113号元素都是非金属元素D．镅元素和115号元素不在同一周期B[95号元素镅、115号元素、113号元素，原子序数都大于86而小于118，所以都在第七周期；115号比118号原子序数少3，应在第ⅤA族，113号元素在第ⅢA族；113号元素和115号元素都是金属元素。]4.2010Ne是最早发现的Ne元素的稳定同位素，汤姆孙(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)在1913年发现了2210Ne。下列有关说法正确的是()A.2210Ne和2010Ne是同素异形体B.2210Ne和2010Ne属于不同的核素C.2210Ne和2010Ne的性质完全相同D.2210Ne转变为2010Ne为化学变化B[2210Ne和2010Ne的质子数相同，中子数不同，互为同位素，A错误；2210Ne和2010Ne的质子数相同，中子数不同，属于不同的核素，B正确；2210Ne和2010Ne的化学性质完全相同，物理性质不同，C错误；2210Ne转变为2010Ne中没有新物质生成，不是化学变化，D错误。]5．据短周期元素的信息回答问题。元素信息A第三周期第ⅥA族B族序数是周期数的3倍C原子序数是11DD3＋与Ne电子数相同(1)写出A、B的元素符号________、________，C、D元素的名称________、________。(2)写出B、C单质在加热时的反应的化学方程式____________________________________________________________________________________________________________。(3)从原子结构的角度分析A与B的______________相同，C与D的______________相同。[解析]短周期是第一、二、三周期(前18号元素)，据“周期序数＝电子层数，主族序数＝最外层电子数”“原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数”可推出A是硫，B是氧，C是钠，D3＋与Ne电子数相同，即D是13号元素铝。钠与氧气在加热时的反应为2Na＋O2=====△Na2O2，从原子结构的角度分析硫与氧的最外层电子数相同，钠与铝的电子层数相同。[答案](1)SO钠铝(2)2Na＋O2=====△Na2O