1、第一节原子结构与元素周期表1.认识原子结构、元素性质与元素在周期表中位置的关系。2.知道元素、核素的含义。3.了解原子核外电子的排布。4.知道元素周期表的结构,以碱金属和卤族元素为例,了解主族元素性质的递变规律。1.原子的构成微粒及其作用原子的构成微粒及其作用1|原子结构2.质量数质量数(1)定义:忽略电子的质量,将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫做质量数,用“A”表示。(2)微粒之间的关系质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)3.核外电子排布核外电子排布(1)电子层含义在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动,人们把不同的区域简化为不连续的壳层
2、,称之为电子层表示方法n1234567字母KLMNOPQ离核远近由近到远能量高低由低到高(2)原子核外电子的排布规律4.原子原子(离子离子)结构的表示方法结构的表示方法,如下所示如下所示:2|元素周期表1.元素周期表的出现与演变元素周期表的出现与演变2.原子序数原子序数(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=质子数 =核外电子数。3.元素周期表的编排原则元素周期表的编排原则4.元素周期表的结构元素周期表的结构族别称第A族(除氢外)碱金属 元素第A族卤族元素0族稀有气体元素5.常见族的别称常见族的别称6.元素周期表中的方格中的符号的意
3、义元素周期表中的方格中的符号的意义3|元素、核素、同位素1.元素、核素、同位素的关系元素、核素、同位素的关系2.相对原子质量相对原子质量3.同位素的特征同位素的特征4.几种重要的核素几种重要的核素核素UC H HO用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子23592 146 21 31 188 4|原子结构与元素的性质1.碱金属元素的原子结构碱金属元素的原子结构元素名称锂钠钾铷铯元素符号LiNaKRbCs原子结构示意图原子半径/nm0.1520.1860.2270.2480.265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
4、的物理性质碱金属单质的物理性质 实验操作实验现象化学方程式实验结论钠剧烈燃烧,产生黄色火焰,生成淡黄色固体2Na+O2 Na2O2与O2反应的剧烈程度:NaNa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更复杂的化合物钾3.碱金属的化学性质碱金属的化学性质(1)钠、钾与氧气反应的比较(2)钠、钾与水反应的比较碱金属单质钠钾实验操作 实验现象相同点金属浮在水面上;熔成闪亮的小球;小球四处游动;发出嘶嘶的响声;加入酚酞溶液后,溶液呈红色不同点钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧实验原理2Na+2H2O 2NaOH+H22K+2H2O 2KOH+H2实验结论与水反应的剧
5、烈程度:KNa;金属的活泼性:KNa4.卤族元素卤族元素(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)卤族元素单质的物理性质卤素单质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+Cl2 2HCl较稳定Br2加热H2+Br2 2HBr不如氯化氢稳定I2不断加热H2+I2 2HI不稳定结论从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 (3)卤素单质的化学性质a.卤素单质与氢气反应b.卤素单
6、质之间的置换反应实验操作实验现象化学方程式溶液由无色变为橙黄色 Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2 溶液由无色变为黄褐色 Cl2+2KI 2KCl+I2 溶液由无色变为褐色 Br2+2KI 2KBr+I2 1.洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜,电子层模型就类似于切开的洋葱。原子核周围真实存在这样的壳层()2.我国科学家通过测量石英中26Al和10Be两种元素的比例确定了“北京人”年龄,这种测量方法叫“铝铍测年法”。10Be和9Be具有相同的物理性质()10Be与9Be是同种元素的不同核素,二者互为同位素,化学性质几乎相同,物理性质不同。3.在我国,从战国时期到东汉初年,铁器的使用开始普遍起来。
7、Fe最外层有2个电子,一定位于第A族()第A族的元素最外层一定有2个电子,但最外层有2个电子的元素不一定位于第A族。Fe属于过渡元素。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。4.所有原子均是由质子、中子、电子构成的()1H中不含中子。5.碱金属元素即A元素()第A元素包括氢元素和碱金属元素。6.从上到下,碱金属单质的密度依次增大,熔、沸点依次降低()钾的密度比钠小。7.K比Na活泼,故K可以从钠盐溶液中置换出Na()钠、钾均与水反应,故K不能从钠盐溶液中置换出Na。8.HX(X=F、Cl、Br、I)都极易溶于水,它们的热稳定性随卤族元素核电荷数的增加而增强()HX(X=F、Cl、Br、I)的热稳
8、定性随卤族元素核电荷数的增加而减弱。9.卤素单质的颜色按F2、Cl2、Br2、I2逐渐加深()10.同周期相邻两主族元素的原子序数均相差1()在第2、3周期中第A族、第A族元素的原子序数差1;在第4、5周期中第A族、第A族元素的原子序数差11;第6、7周期中第A族、第A族元素的原子序数差25。11.卤素单质与水反应均可用X2+H2O HXO+HX表示()F2与H2O的反应是2F2+2H2O 4HF+O2。1|元素、核素、同位素、同素异形体的辨析1946年,美国芝加哥大学利比教授发明了14C测定年代的技术,并于1960年获得诺贝尔化学奖。14C是碳元素的放射性同位素,半衰期是5 730年。环境中
9、14C和12C、13C的比例几乎不变,活的有机体中14C与稳定的碳原子的比例相同。然而,当一个有机体死去后,它就停止了与环境交换碳元素。有机体中残存的放射性14C没有被交换掉,而是以14C的特定衰变速度进行衰变。为了测定已死生物的年龄,科学家们测定残存物中14C与稳定碳原子的比例,并把它与活的有机体中的比例进行比较。例如,如果已死有机体中的比例值为活有机体比例值的一半,那么它的年龄就是14C的半衰期5 730年。问题1.材料中提到的12C、13C、14C是同一种元素吗?确定各自含有的质子数、中子数,并判断三者是同一种核素吗?提示:12C含有的质子数是6、中子数是6;13C含有的质子数是6、中子
10、数是7;14C含有的质子数是6、中子数是8;三者质子数相同,属于同一种元素;中子数不同,是不同的核素。2.13C、14C是同素异形体吗?二者是什么关系?试着列举两种碳的同素异形体。提示:同素异形体是指由同种元素形成的不同的单质,13C、14C不是同素异形体,二者互为同位素。金刚石、石墨、C60等互为同素异形体。注意易混淆的问题注意易混淆的问题(1)同种元素可以有若干种不同的核素,即核素种类远大于元素种类。(2)元素有多少种核素,就有多少种原子。(3)同位素是同一元素不同原子的互称,不指具体原子。(4)同一元素的不同同位素原子的质量数不同,核外电子层结构相同,其原子、单质及其构成的化合物的化学性
11、质几乎完全相同,只是某些物理性质略有差异。2|认识元素周期表的结构1867年俄国化学家门捷列夫在研究中开始触及元素分类的规律性。为了进一步将元素进行分类,他把当时已发现的63种元素中相对分子质量相近的元素排列在一起,并进行反复研究,探索元素之间的规律性。门捷列夫克服了许多困难,终于在1869年2月编制了第一张元素周期表。利用周期表,门捷列夫成功的预测了当时尚未发现的元素的特性。1913年英国科学家莫塞莱利用阴极射线撞击金属产生X射线,发现原子序数越大,X射线的频率就越高,因此他认为核内正电荷决定了元素的化学性质,并把元素依照核内正电荷数(即质子数或原子序数)排列,经过多年修订后才成为当代的周期
12、表。问题1.元素周期表中含有元素种类最多的族是第族吗,为什么?提示:第族元素种类不是最多的,第B族元素种类最多。因为第六周期第B族镧系元素有15种,第七周期第B族锕系元素有15种,第B族共有32种元素,第族元素共有12种。2.观察元素周期表,思考同一周期第A族与第A族元素原子序数相差的数值是多少?为什么?提示:第A族与第A族之间间隔了过渡元素,由于二、三周期没有过渡元素,所以同周期第A族与第A族元素原子序数相差1;四、五周期有10种过渡元素,所以同周期第A族与第A族元素原子序数相差11;六、七周期有24种过渡元素,所以同周期第A族与第A族元素原子序数相差25。3.分析第A族、第A族上下两个周期
13、元素原子序数的差值,总结同一主族元素原子序数的变化规律。提示:若为第A、A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。若为第A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。4.已知元素的原子序数,怎样根据0族元素的原子序数推导该元素在周期表中的位置?提示:理清原子序数与元素位置的理清原子序数与元素位置的“序数差值序数差值”规律规律(1)同周期相邻主族元素原子的“序数差值”规律除四、五、六、七周期第A族和第A族外,其余同周期相邻元素序数差为1。同周期第A族和第A族元素的原子序数差:第二、三周期相差1,第四、五周期相差11,第六、七周期相差25。(2)同主族相邻元素
14、的“序数差值”规律第二、三周期的同族元素原子序数相差8。第三、四周期的同族元素原子序数相差有两种情况:第A族、A族相差8,其他族相差18。第四、五周期的同族元素原子序数相差18。第五、六周期的同族元素原子序数镧系之前的相差18,镧系之后的相差32。第六、七周期的同族元素原子序数相差32。3|认识原子结构与元素性质的关系1896年初,法国物理学家贝克勒尔在研究产生X射线的原因时,发现了天然铀的放射性现象。放射性的发现揭示了原子内部的复杂性。1904年,汤姆孙设想,原子是一个带电的球,正电性的物质均匀地分布在原子内部整个空间,电子嵌在那里就像葡萄干嵌在面包里似的。然而,英国物理学家和化学家卢瑟福通
15、过著名的粒子对金箔的散射实验,推翻了汤姆孙的观点,证实了正电荷集中在原子中心即原子核上,而原子内部的绝大部分空间都是空荡荡的。现在原子结构可以确定的是原子由原子核和核外电子构成,核外电子的排布情况对原子的化学性质具有重要影响。分析下列原子结构示意图,回答相关问题。.卤族元素的原子结构示意图为:.碱金属元素的原子结构示意图为:问题1.观察碱金属元素的原子结构示意图,分析其结构的相似性和递变性,推测其性质的相似性和递变性并解释其原因。提示:碱金属元素原子的最外层只有1个电子,均容易失去最外层电子,表现较强的金属性。随着原子序数增大,电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子的引力减弱,金属性增
16、强。2.观察卤族元素的原子结构示意图,分析其结构的相似性和递变性,推测其性质的相似性和递变性并解释其原因。提示:卤族元素原子的最外层有7个电子,均容易得到1个电子,表现较强的非金属性。随着原子序数增大,电子层数增多,原子半径增大,原子核对最外层电子的引力减弱,非金属性减弱。3.观察S、Ca的原子结构示意图,根据其结构特点,分析其性质。提示:硫的最外层有6个电子,容易获得2个电子形成8电子稳定结构,具有较强的非金属性;钙最外层有2个电子,容易失去2个电子,具有较强的金属性。卤素单质的相似性和递变性卤素单质的相似性和递变性(1)结构的相似性决定了性质的相似性与H2反应:X2+H2 2HX与活泼金属(如Na)反应:2Na+X2 2NaX(2)结构的递变性决定了性质的递变性氧化性与还原性与H2反应的难易及氢化物的稳定性(由F2 I2)a.与H2反应越来越难,生成的氢化物的稳定性逐渐减弱,还原性逐渐增强。b.氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高。卤素单质与变价金属(如Fe)的反应
