新教材素養(yǎng)突破人教版化學必修第一冊講義第四章物質結構元素周期律4.1.2Word版含答案

第2課時核素原子結構與元素的性質核心微網絡素養(yǎng)新目標1．了解核素、同位素的含義及關系。2．學會研究元素性質的方法。3．理解同主族元素的性質遞變規(guī)律及與原子結構的關系。學業(yè)基礎[預習新知]一、核素同位素1．核素(1)具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子叫做核素。(2)氫有三種核素：氕，原子符號為eq\o\al(1,1)H；氘，原子符號為eq\o\al(2,1)H或D；氚，原子符號為eq\o\al(3,1)H或T。2．同位素質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱同位素，即同一元素的不同核素互稱為同位素。二、堿金屬元素1．堿金屬元素的原子結構元素LiNaKRbCs原子結構示意圖原子半徑(mm)0.1520.1860.2270.2480.265結構特點相同點最外層電子數都是1遞變性從Li到Cs，核電荷數逐漸增加，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大2.堿金屬單質的性質(1)堿金屬單質的物理性質(2)堿金屬單質的化學性質a．鈉、鉀與O2反應的比較實驗操作實驗現象化學方程式實驗結論鈉劇烈燃燒，有黃色火焰，生成淡黃色固體2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2與O2反應的劇烈程度：Na<K，生成產物越來越復雜鉀比鈉的燃燒更劇烈，火焰呈紫色(透過藍色鈷玻璃觀察)鉀與氧氣反應生成比K2O2更復雜的化合物b．鉀、鈉與H2O反應的比較鉀鈉實驗操作實驗現象共同點a.金屬浮在水面上b．金屬熔化成光亮的小球c．小球四處游動d．發(fā)出“嘶嘶”的響聲e．反應后滴加酚酞溶液變紅色不同點鉀與水反應更劇烈，伴有輕微的爆炸聲化學方程式2K＋2H2O=2KOH＋H2↑2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑實驗結論金屬的活動性：Na<K三、鹵族元素1．鹵族元素的原子結構元素FClBrI原子結構示意圖結構特點相同點最外層上都有7個電子遞變性從F到I，隨著核電荷數的增加，電子層數逐漸增多，原子半徑逐漸增大2.鹵族元素單質的性質(1)物理性質F2Cl2Br2I2顏色：eq\o(→,\s\up7(淺黃綠色黃綠色深紅棕色紫黑色))逐漸加深熔、沸點：eq\o(→,\s\up7(氣體氣體液體固體))逐漸升高密度：eq\o(→,\s\up7())逐漸增大水溶性：eq\o(→,\s\up7(反應溶解溶解微溶))逐漸減小(2)化學性質①與H2反應a．填寫下表：反應條件化學方程式產物穩(wěn)定性F2暗處H2＋F2=2HF很穩(wěn)定Cl2光照或點燃H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(光照或點燃))2HCl較穩(wěn)定Br2加熱H2＋Br2eq\o(=,\s\up7(△))2HBr不穩(wěn)定I2不斷加熱H2＋I2eq\o(,\s\up7(△))2HI很不穩(wěn)定b.得出結論：從F2到I2，與H2反應所需要的條件逐漸eq\o(□,\s\up1(48))升高，反應劇烈程度依次eq\o(□,\s\up1(49))減弱，生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次eq\o(□,\s\up1(50))減弱。②鹵素單質間的置換反應。a．填寫下表：實驗操作實驗現象化學方程式靜置后，液體分層，上層無色，下層橙紅色2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2靜置后，液體分層，上層無色，下層紫紅色2KI＋Br2=2KBr＋I2靜置后，液體分層，上層無色，下層紫紅色2KI＋Cl2=2KCl＋I2b.得出結論：Cl2、Br2、I2三種鹵素單質的氧化性由強到弱的順序是Cl2>Br2>I2，相應鹵素離子的還原性由強到弱的順序是I－>Br－>Cl－。[即學即練]1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)元素都是由兩種或兩種以上核素組成的。()(2)eq\o\al(1,1)H＋、eq\o\al(2,1)H＋和eq\o\al(3,1)H＋互為同位素()(3)第ⅠA族元素全部是金屬元素。()(4)元素周期表中鑭系元素占據同一格，它們都互為同位素()(5)同主族元素的最外層電子數一定相同()(6)鹵素單質與水反應均可用X2＋H2O=HXO＋HX表示()(7)從Li到Cs，堿金屬的密度越來越大，熔、沸點越來越高()(8)14C可用于文物的年代鑒定，14C與答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×(8)×2．決定核素種類的是()A．質子數B．中子數C．原子的最外層電子數D．質子數和中子數答案：D3．下列互為同位素的是()A．H2D2B．14N14C．16O17OD．金剛石石墨解析：同位素是指質子數相同，中子數不同的同一種元素的不同核素的互稱，只有C項符合。答案：C4．下列有關金屬鈉和金屬鉀的比較，正確的是()A．金屬性：Na>KB．氫氧化物的堿性：Na<KC．還原性：Na>KD．與水反應的劇烈程度：Na>K解析：鈉和鉀屬于堿金屬元素，根據“同主族自上至下元素金屬性增強”可知，元素的金屬性：Na<K，單質的還原性：Na<K，與水反應的劇烈程度：Na<K，氫氧化物的堿性：Na<K，故選B。答案：B5．氟、氯、溴、碘四種元素，它們的下列性質的遞變規(guī)律不正確的是()A．單質的密度依次增大B．單質的熔、沸點依次升高C．Cl2可以從KI溶液中置換出I2D．Br2可以從NaCl溶液中置換出Cl2答案：D6．鹵素是最活潑的一族非金屬元素，下列關于鹵族元素的說法正確的是()A．鹵素單質的最外層電子數都是7B．鹵族元素的單質只有氧化性C．從F到I，原子核對最外層電子的吸引能力依次減弱，原子的得電子能力依次減弱D．鹵素單質與H2化合的難易程度為F2<Cl2<Br2<I2解析：鹵素原子最外層有7個電子，而不是單質最外層有7個電子，A項錯誤；氯、溴、碘元素的單質既有氧化性，又有還原性，B項錯誤；氟是非金屬性最強的鹵族元素，C項正確；單質與H2化合的難易程度為F2>Cl2>Br2>I2，D項錯誤。答案：C技能素養(yǎng)目標一“四個概念”的比較[例1]下列關于eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的說法正確的是()A.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I互為同位素B.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的質量數相同C.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I是同一種核素D.eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的核外電子數和中子數均為53【解析】eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的質子數相同，屬于同種元素，又因其質量數不同，所以中子數也不同，即二者互為同位素，A正確，B錯誤；核素是指具有一定數目質子和一定數目中子的原子，所以eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I是兩種不同的核素，C錯誤；對原子而言，質子數＝核外電子數，故eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的核外電子數均為53，中子數N＝A－Z，所以eq\o\al(127,53)I和eq\o\al(131,53)I的中子數分別為74和78，D錯誤?！敬鸢浮緼微粒符號周圍數字的含義[提升1]下列說法中不正確的是()①質子數相同的粒子一定屬于同一種元素②同位素的性質幾乎完全相同③質子數相同，電子數也相同的兩種粒子，不可能是一種分子和一種離子④電子數相同的粒子不一定屬于同一種元素⑤一種元素不可能形成不同的單質⑥某種元素的相對原子質量取整數，就是其質量數A．①②⑤⑥B．①②④⑤C．②③⑤⑥D．③④⑤⑥解析：①質子數相同的原子一定屬于同一種元素，不正確；②同位素的化學性質幾乎完全相同，物理性質不同，不正確；③由于中性微粒中，質子數＝核外電子數，帶電微粒(離子)中，質子數≠核外電子數，所以質子數相同，電子數也相同的粒子，不可能是一種分子和一種離子，正確；④電子數相同的粒子不一定屬于同一種元素，例如O2－和F－等都是10電子微粒，正確；⑤一種元素可能形成不同的單質，如O2和O3，不正確；⑥質量數是原子的一種說法，而元素沒有質量數，不正確。答案：A原子結構中常見數量關系(1)原子的質子數＝核電荷數＝原子序數＝核外電子數。(2)陽離子所帶電荷數＝質子數－核外電子數；陰離子所帶電荷數＝核外電子數－質子數。(3)質子數(Z)＝陽離子的核外電子數＋陽離子所帶的電荷數。(4)質子數(Z)＝陰離子的核外電子數－陰離子所帶的電荷數。[核心能力]“四個概念”的區(qū)別和聯系1．區(qū)別名稱內容項目元素核素同位素同素異形體本質質子數相同的一類原子的總稱質子數、中子數都相同的原子質子數相同、中子數不同的核素同種元素形成的不同單質范疇同類原子原子原子單質特性只有種類，沒有個數化學反應中的最小微?；瘜W性質幾乎完全相同元素相同、性質不同決定因素質子數質子數、中子數質子數、中子數組成元素、結構舉例H、C、O三種元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三種核素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H互稱同位素O2與O3互為同素異形體2.聯系同位素的三同、三不同三同：同種元素(同質子數、同核電荷數、同電子數)，相同位置(在周期表中)，化學性質幾乎相同。三不同：不同種原子(中子數不同、質量數不同)，不同的物理性質，不同的原子個數百分比。目標二元素的性質與原子結構的關系[例2]下列說法中錯誤的是()A．鉀的金屬性比鈉強B．溴的非金屬性比氯強C．NaOH的堿性比LiOH強D．HCl的熱穩(wěn)定性比HBr強【解析】由于金屬性K>Na>Li，故堿性KOH>NaOH>LiOH；非金屬性Cl>Br，則其對應氫化物的熱穩(wěn)定性HCl>HBr。【答案】B判斷元素非金屬性強弱的方法①單質與H2化合的難易程度。②簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。③最高價氧化物對應水化物的酸性強弱。[提升2]下列關于主族元素的說法錯誤的是()A．同主族元素隨著原子序數遞增，元素金屬性增強B．同主族元素隨著原子序數遞增，元素單質的熔、沸點逐漸升高C．同主族元素原子最外層電子數都相同D．同主族元素最高價氧化物對應水化物的酸性逐漸減弱，堿性逐漸增強答案：B判斷元素金屬性強弱的方法①與O2化合的難易程度。②與H2O(或與酸)反應的劇烈程度。③最高價氧化物對應氫氧化物的堿性強弱。④金屬單質間的置換反應。[核心能力]元素的性質與原子結構的關系(1)元素性質的影響因素：元素的性質主要與原子核外電子的排布，特別是與最外層電子數有關。(2)同主族元素性質的遞變規(guī)律：例如：元素金屬性和非金屬性的實質1．金屬性實質：失電子能力，失電子能力強，則金屬性強。2．非金屬性實質：得電子能力，得電子能力強，則非金屬性強。學考評價提示：對應學生用書55頁1．下列微粒中，決定元素種類的是()A．質子數B．中子數C．質量數D．核外電子數答案：A2.eq\o\al(222,86)Rn具有放射性，從而對人體產生傷害。該原子的中子數和質子數之差是()A．136B．50答案：B3．下列說法正確的是()A．堿性：LiOH>NaOH>KOH>RbOHB．金屬性：Rb>K>Na>LiC．Fe、Na分別和稀鹽酸反應時，每個Fe原子失去2個電子，每個Na原子失去1個電子，所以Fe的金屬活動性強于NaD．Rb不易與水反應放出H2解析：因為金屬性Li<Na<K<Rb，所以堿性LiOH<NaOH<KOH<RbOH，Rb比K更易與水反應，B項正確，A、D兩項錯誤；每個原子失去電子的數目不能作為判斷Fe與Na金屬活動性強弱的依據，根據常見金屬活動性順序來看，Fe比Na金屬活動性弱，C項錯誤。答案：B4．下列關于F、Cl、Br、I的比較，說法正確的是()A．原子最外層電子數隨核電荷數的增加而增多B．單質顏色隨核電荷數的增加而加深C．氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數的增加而增強D．非金屬性隨核電荷數的增加而增強解析：F、Cl、Br、I均屬于ⅦA族，原子最外層電子數均為7，隨核電荷數的增加元素的非金屬性減弱，氫化物的穩(wěn)定性減弱，單質顏色加深，A、C、D錯誤，B正確。答案：B5．砹是現知原子序數最大的鹵族元素，根據鹵素性質的遞變規(guī)律，對砹及其化合物的敘述，正確的是()A．與H2化合能力：At2>I2B．砹在常溫下為白色固體C．砹原子的最外電子層上有7個電子D．砹能從NaCl溶液中置換出氯單質解析：從F2到At2，元素的非金屬性逐漸減弱，與H2化合能力逐漸減弱，A項不正確；由F2到I2，單質的顏色依次加深，I2是紫黑色固體，則砹為黑色固體，B項不正確；鹵族元素的原子，最外層上都有7個電子，C項正確；因氧化性Cl2>At2，所以At2不能從NaCl溶液中置換出Cl2，D項不正確。答案：C6．下列有關同主族元素性質的比較，不正確的是()A．金屬性：K>Na>LiB．非金屬性：O>S>SeC．還原性：F－>Cl－>I－D．堿性：KOH>NaOH>LiOH解析：同主族，自上而下，元素的金屬性逐漸增強，A正確；同主族，自上而下，元素的非金屬性逐漸減弱，離子的還原性逐漸增強，B正確，C錯誤；同主族，自上而下，元素金屬性逐漸增強，最高價氧化物的水化物的堿性增強：KOH>NaOH>LiOH，D正確。答案：C練后感悟1．同位素的兩個特征(1)同一種元素的各種同位素的化學性質幾乎完全相同；(2)在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，同位素相互之間保持一定的比率，即各種同位素所占的原子個數百分比是相同的。2．鹵化氫的性質遞變規(guī)律：a．穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI。b．還原性：HF<HCl<HBr<HI。c．水溶液酸性：HF<HCl<HBr<HI(氫氟酸是弱酸，其余均為強酸)。3．鹵素單質間的置換反應Cl2能置換出Br2和I2，Br2能置換出I2：Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2，Cl2＋2I－=2Cl－＋I2，Br2＋2I－=2Br－＋I2。氧化性：Cl2>Br2>I2還原性：I－>Br－>Cl－課時作業(yè)17核素原子結構與元素的性質提示：對應學生用書103頁[學業(yè)達標]1．下列描述中，不正確的是()A．14N與15N具有相同的質子數B．18O和17O具有相同的電子數C．18O和19FD．12C與13解析：14N與15N的質子數都是7；18O和17O的電子數都是8；18O和19F的中子數都是10；12C與答案：D2．若有某種新元素，它的原子核內有161個中子，質量數為272。該元素的原子序數與原子核內中子數的關系()A．大于B．小于C．等于D．不能肯定解析：根據質量數和質子數、中子數，原子序數和質子數之間的關系，可得該元素的質子數為272－161＝111，因此質子數小于中子數，即原子序數小于中子數。答案：B3．下表符號中“2”選項eq\o\al(2,1)H2HeCl2Ca2＋A質量數中子數質子數電荷數B質量數質子數原子數電荷數C質子數中子數原子數電子數D質量數質子數分子數電荷數解析：eq\o\al(2,1)H中2表示質量數，2He中2表示質子數，Cl2中2表示含有2個氯原子，Ca2＋中的2表示帶2個電荷。答案：B4．已知R2＋核外有a個電子，b個中子。表示R原子符號正確的是()A.eq\o\al(b,a)RB.eq\o\al(a＋b－2,a－2)RC.eq\o\al(a＋b,a－2)RD.eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R解析：R2＋是原子失去2個電子形成的，故R原子核外有a＋2個電子，核內有b個中子，a＋2個質子，表示R原子符號正確的是eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R。答案：D5．為紀念編制了第一個元素周期表的俄國化學家門捷列夫，人們把第101號元素(人工合成元素)命名為鍆。該元素最穩(wěn)定的一種原子可以表示為eq\o\al(258,101)Md，該原子所含中子的數目為()A．56B．157答案：B6．簡單原子的原子結構可用下圖形象地表示：其中“”表示質子或電子，“○”表示中子，則下列有關①②③的敘述正確的是()A．①②③互為同素異形體B．①②③互為同位素C．①②③是三種化學性質不同的粒子D．①②③具有相同的質量數解析：由題圖可知三個原子的質子數、核外電子數相同，而中子數不同，所以應為同位素，同位素的化學性質相同。答案：B7．下列各組中屬于同位素關系的是()A．金剛石與石墨B．T2O與H2OC．40K與39KD．16O與16O2－解析：A中金剛石與石墨都是碳元素形成的不同的單質，屬于同素異形體；B中T2O與H2O是化合物；D中16O2－是離子，16O與16O2－的關系為同一種元素形成的不同的微粒。C正確。答案：C8．堿金屬是典型的活潑金屬，其根本原因是()A．堿金屬單質的密度小，熔、沸點低B．堿金屬在常溫下易被氧化C．堿金屬原子最外電子層上都只有1個電子，容易失去D．堿金屬原子的核電荷數比較小答案：C9．下列各組比較不正確的是()A．鋰與水反應不如鈉與水反應劇烈B．還原性：K>Na>Li，故K可以從NaCl溶液中置換出金屬鈉C．熔、沸點：Li>Na>KD．堿性：LiOH<NaOH<KOH解析：鋰的活潑性比鈉弱，與水反應不如鈉劇烈，A正確；還原性：K>Na>Li，但K不能置換出NaCl溶液中的Na，而是先與H2O反應，B錯誤；堿金屬元素從Li到Cs，熔、沸點逐漸降低，即Li>Na>K>Rb>Cs，C正確；從Li到Cs，堿金屬元素的金屬性逐漸增強，對應最高價氧化物的水化物的堿性依次增強，即堿性：LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH，D正確。答案：B10．下列關于鹵素的敘述正確的是()A．鹵素是典型的非金屬元素，因此不能與其他非金屬元素化合B．鹵素單質越活潑，其熔、沸點就越高C．鹵素各單質都能與水劇烈反應D．鹵素的單質都能與氫氣反應，且氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性隨單質氧化性的增強而增強解析：鹵素能與其他非金屬化合，如H、C等；鹵素單質越活潑，其相對分子質量越小，其熔、沸點越低；鹵素單質中只有氟能與水劇烈反應。答案：D11．下列對鹵素的說法不符合遞變規(guī)律的是()A．F2、Cl2、Br2、I2的氧化性逐漸減弱B．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性逐漸減弱C．F－、Cl－、Br－、I－的還原性逐漸增強D．鹵素單質按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色變淺，密度增大解析：從F→I原子半徑依次增大，單質氧化性逐漸減弱，則陰離子的還原性逐漸增強，氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，鹵素單質按F2、Cl2、Br2、I2的順序顏色逐漸變深，密度也逐漸增大。答案：D12．下列關于鹵族元素由上到下性質遞變規(guī)律的敘述，正確的是()①單質的氧化性增強②單質的顏色加深③氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強④單質的沸點升高⑤陰離子的還原性增強A．①②③B．②③④C．②④⑤D．①③⑤解析：F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次減弱，其對應的陰離子F－、Cl－、Br－、I－的還原性依次增強，故①敘述錯誤，⑤敘述正確；F2、Cl2、Br2、I2的顏色由淡黃綠色→黃綠色→深紅棕色→紫黑色逐漸加深，②敘述正確；HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱，③敘述錯誤；F2、Cl2、Br2、I2在通常情況下其狀態(tài)變化為氣→液→固，則沸點逐漸升高，④敘述正確，C正確。答案：C13．如圖表示堿金屬的某些性質與核電荷數的變化關系，則下列各性質中不符合圖示關系的是()A．還原性B．與水反應的劇烈程度C．熔點D．原子半徑解析：由圖可知，隨著核電荷數的增大，堿金屬的性質呈增大趨勢，而堿金屬單質的熔、沸點隨核電荷數的增大而降低。答案：C14．下列關于鹵素(用X表示)的敘述正確的是()A．其單質都能與水反應，通式為X2＋H2O=HX＋HXOB．HX易溶于水，其水溶液都是強酸C．其單質都有顏色，都有毒D．最高價含氧酸的通式為HXO4解析：本題考查鹵素及有關化合物的基本知識規(guī)律，解答好本題，除掌握一般規(guī)律外，要注意F2及F的化合物的特殊性：①F2與水反應置換H2O中的O生成O2，不像其他鹵素單質，②F是最強的非金屬，在化合物中不表現正價，HF的溶液表現弱酸性。答案：C15．(1)下列原子：eq\o\al(12,6)C、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(40,19)K、eq\o\al(131,53)I、eq\o\al(238,92)U中共有________種元素，________種核素。(2)在H3O＋中，質子數、中子數、電子數之比為________；在NH3D＋中，質子數、中子數、電子數之比為________。(3)填寫下列表格(Z——質子數，N——中子數，A——質量數)：原子組成ZNA1939eq\o\al(16,8)O1822解析：(1)有C、N、H、Na、U、K、I七種元素。(2)1個H3O＋中有11個質子，8個中子，10個電子；1個NH3D＋中有11個質子，8個中子、10個電子。答案：(1)79(2)11:8:1011:8:10(3)原子組成ZNAeq\o\al(39,19)K208816eq\o\al(40,18)Ar4016.已知元素aA、bB、cC、dD、eE的原子的結構示意圖分別為請回答下列問題：(1)屬于同周期的元素是________(填元素符號，下同)，屬于同主族的元素________。(2)金屬性最強的元素是________，非金屬性最強的元素是________。(3)上述元素中最高價氧化物對應的水化物堿性最強的是________。解析：(1)弄清原子結構示意圖與元素在周期表中的位置關系，即電子層數與周期數相等，所以A、B、C同周期。主族的族序數與最外層電子數相等，所以B、D、E同主族。(2)同周期從左到右金屬性減弱，非金屬性增強；同主族從上到下金屬性增強，非金屬性減弱。所以Na的金屬性最強，F的非金屬性最強。(3)金屬性越強，最高價氧化物對應的水化物堿性越強。答案：(1)Na、Al、ClF、Cl、Br(2)NaF(3)NaOH[等級突破]17．常溫下，KMnO4固體和濃鹽酸反應產生氯氣。為驗證鹵素單質氧化性的相對強弱，某小組用下圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗)。實驗過程：Ⅰ.打開彈簧夾，打開活塞a，滴加濃鹽酸。Ⅱ.當B和C中的溶液都變?yōu)辄S色時，夾緊彈簧夾。Ⅲ.當B中溶液由黃色變?yōu)榧t棕色時，關閉活塞a。Ⅳ.……(1)驗證氯氣的氧化性強于碘的實驗現象是__________