2019-2020学年新教材高中化学 第四章 物质结构 元素周期律 4.1.2 核素 原子结构与元素

核心微网络素养新目标1．了解核素、同位素的含义及关系。2．学会研究元素性质的方法。3．理解同主族元素的性质递变规律及与原子结构的关系。学业基础[预习新知]一、核素同位素1．核素(1)具有一定数目____和一定数目____的一种原子叫做核素。(2)氢有三种核素：氕，原子符号为____；氘，原子符号为____或____；氚，原子符号为____或____。2．同位素________相同而________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____互称为同位素。质子中子11H21HD31HT质子数中子数核素二、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相同点最外层电子数都是____结构特点递变性从Li到Cs，核电荷数逐渐增加，电子层数逐渐____，原子半径逐渐____1增多增大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________________________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更复杂的化合物与O2反应的剧烈程度：Na___K，生成产物越来越复杂2Na＋O2===△Na2O2b．钾、钠与H2O反应的比较钾钠实验操作共同点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___实验现象不同点___与水反应更剧烈，伴有轻微的爆炸声化学方程式______________________________实验结论金属的活动性：Na___K红色钾2K＋2H2O===2KOH＋H2↑2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑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____________相同点最外层上都有___个电子结构特点递变性从F到I，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐______，原子半径逐渐______7增多增大2.卤族元素单质的性质(1)物理性质F2Cl2Br2I2颜色：―――――――――――――――――――→浅黄绿色黄绿色深红棕色紫黑色逐渐_____熔、沸点：―――――――――――――――――→气体气体液体固体逐渐_____密度：―――――――――――――――――→逐渐_____水溶性：――――――――――――――――――→反应溶解溶解微溶逐渐_____加深升高增大减小(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______________________________Cl2_______________________________________Br2______________________________I2______________________________暗处H2＋F2===2HF很稳定光照或点燃H2＋Cl2=============光照或点燃2HCl较稳定加热H2＋Br2=====△2HBr不稳定不断加热H2＋I2△2HI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□48_____，反应剧烈程度依次□49_____，生成气态氢化物的稳定性依次□50_____。升高减弱减弱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____，下层____________________________静置后，液体分层，上层____，下层____________________________静置后，液体分层，上层____，下层____________________________无色橙红色2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2无色紫红色2KI＋Br2===2KBr＋I2无色紫红色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____________，相应卤素离子的还原性由强到弱的顺序是____________。Cl2Br2I2I－Br－Cl－[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)元素都是由两种或两种以上核素组成的。()(2)11H＋、21H＋和31H＋互为同位素()(3)第ⅠA族元素全部是金属元素。()(4)元素周期表中镧系元素占据同一格，它们都互为同位素()(5)同主族元素的最外层电子数一定相同()(6)卤素单质与水反应均可用X2＋H2O===HXO＋HX表示()(7)从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高()(8)14C可用于文物的年代鉴定，14C与12C为同种单质()××××√×××2．决定核素种类的是()A．质子数B．中子数C．原子的最外层电子数D．质子数和中子数答案：D3．下列互为同位素的是()A．H2D2B．14N14CC．16O17OD．金刚石石墨解析：同位素是指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只有C项符合。答案：C4．下列有关金属钠和金属钾的比较，正确的是()A．金属性：NaKB．氢氧化物的碱性：NaKC．还原性：NaKD．与水反应的剧烈程度：NaK解析：钠和钾属于碱金属元素，根据“同主族自上至下元素金属性增强”可知，元素的金属性：NaK，单质的还原性：NaK，与水反应的剧烈程度：NaK，氢氧化物的碱性：NaK，故选B。答案：B5．氟、氯、溴、碘四种元素，它们的下列性质的递变规律不正确的是()A．单质的密度依次增大B．单质的熔、沸点依次升高C．Cl2可以从KI溶液中置换出I2D．Br2可以从NaCl溶液中置换出Cl2答案：D6．卤素是最活泼的一族非金属元素，下列关于卤族元素的说法正确的是()A．卤素单质的最外层电子数都是7B．卤族元素的单质只有氧化性C．从F到I，原子核对最外层电子的吸引能力依次减弱，原子的得电子能力依次减弱D．卤素单质与H2化合的难易程度为F2Cl2Br2I2解析：卤素原子最外层有7个电子，而不是单质最外层有7个电子，A项错误；氯、溴、碘元素的单质既有氧化性，又有还原性，B项错误；氟是非金属性最强的卤族元素，C项正确；单质与H2化合的难易程度为F2Cl2Br2I2，D项错误。答案：C技能素养目标一“四个概念”的比较[例1]下列关于12753I和13153I的说法正确的是()A.12753I和13153I互为同位素B.12753I和13153I的质量数相同C.12753I和13153I是同一种核素D.12753I和13153I的核外电子数和中子数均为53【解析】12753I和13153I的质子数相同，属于同种元素，又因其质量数不同，所以中子数也不同，即二者互为同位素，A正确，B错误；核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的原子，所以12753I和13153I是两种不同的核素，C错误；对原子而言，质子数＝核外电子数，故12753I和13153I的核外电子数均为53，中子数N＝A－Z，所以12753I和13153I的中子数分别为74和78，D错误。【答案】A微粒符号周围数字的含义[提升1]下列说法中不正确的是()①质子数相同的粒子一定属于同一种元素②同位素的性质几乎完全相同③质子数相同，电子数也相同的两种粒子，不可能是一种分子和一种离子④电子数相同的粒子不一定属于同一种元素⑤一种元素不可能形成不同的单质⑥某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数A．①②⑤⑥B．①②④⑤C．②③⑤⑥D．③④⑤⑥解析：①质子数相同的原子一定属于同一种元素，不正确；②同位素的化学性质几乎完全相同，物理性质不同，不正确；③由于中性微粒中，质子数＝核外电子数，带电微粒(离子)中，质子数≠核外电子数，所以质子数相同，电子数也相同的粒子，不可能是一种分子和一种离子，正确；④电子数相同的粒子不一定属于同一种元素，例如O2－和F－等都是10电子微粒，正确；⑤一种元素可能形成不同的单质，如O2和O3，不正确；⑥质量数是原子的一种说法，而元素没有质量数，不正确。答案：A原子结构中常见数量关系(1)原子的质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数。(2)阳离子所带电荷数＝质子数－核外电子数；阴离子所带电荷数＝核外电子数－质子数。(3)质子数(Z)＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带的电荷数。(4)质子数(Z)＝阴离子的核外电子数－阴离子所带的电荷数。[核心能力]“四个概念”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、中子数都相同的原子质子数相同、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.联系同位素的三同、三不同三同：同种元素(同质子数、同核电荷数、同电子数)，相同位置(在周期表中)，化学性质几乎相同。三不同：不同种原子(中子数不同、质量数不同)，不同的物理性质，不同的原子个数百分比。目标二元素的性质与原子结构的关系[例2]下列说法中错误的是()A．钾的金属性比钠强B．溴的非金属性比氯强C．NaOH的碱性比LiOH强D．HCl的热稳定性比HBr强【解析】由于金属性KNaLi，故碱性KOHNaOHLiOH；非金属性ClBr，则其对应氢化物的热稳定性HClHBr。【答案】B判断元素非金属性强弱的方法①单质与H2化合的难易程度。②简单气态氢化物的稳定性。③最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。[提升2]下列关于主族元素的说法错误的是()A．同主族元素随着原子序数递增，元素金属性增强B．同主族元素随着原子序数递增，元素单质的熔、沸点逐渐升高C．同主族元素原子最外层电子数都相同D．同主族元素最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强答案：B判断元素金属性强弱的方法①与O2化合的难易程度。②与H2O(或与酸)反应的剧烈程度。③最高价氧化物对应氢氧化物的碱性强弱。④金属单质间的置换反应。[核心能力]元素的性质与原子结构的关系(1)元素性质的影响因素：元素的性质主要与原子核外电子的排布，特别是与最外层电子数有关。(2)同主族元素性质的递变规律：例如：元素金属性和非金属性的实质1．金属性实质：失电子能力，失电子能力强，则金属性强。2．非金属性实质：得电子能力，得电子能力强，则非金属性强。学考评价1．下列微粒中，决定元素种类的是()A．质子数B．中子数C．质量数D．核外电子数答案：A2.22286Rn具有放射性，从而对人体产生伤害。该原子的中子数和质子数之差是()A．136B．50C．86D．222答案：B3．下列说法正确的是()A．碱性：LiOHNaOHKOHRbOHB．金属性：RbKNaLiC．Fe、Na分别和稀盐酸反应时，每个Fe原子失去2个电子，每个Na原子失去1个电子，所以Fe的金属活动性强于NaD．Rb不易与水反应放出H2解析：因为金属性LiNaKRb，所以碱性LiOHNaOHKOHRbOH，Rb比K更易与水反应，B项正确，A、D两项错误；每个原子失去电子的数目不能作为判断Fe与Na金属活动性强弱的依据，根据常见金属活动性顺序来看，Fe比Na金属活动性弱，C项错误。答案：B4．下列关于F、Cl、Br、I的比较，说法正确的是()A．原子最外层电子数随核电荷数的增加而增多B．单质颜色随核电荷数的增加而加深C．氢化物的稳定性随核电荷数的增加而增强D．非金属性随核电荷数的增加而增强解析：F、Cl、Br、I均属于ⅦA族，原子最外层电子数均为7，随核电荷数的增加元素的非金属性减弱，氢化物的稳定性减弱，单质颜色加深，A、C、D错误，B正确。答案：B5．砹是现知原子序数最