原子结构与元素周期律

元素周期表　相对原子质量取 IUPAC 2021 年国际原子量表

本表按人教版教材的周期表编排：七个周期、十八列，镧系与锕系各十五种元素列在表下两行。常温常压指 25 ℃、101 kPa。　1 H 氢　2 He 氦　3 Li 锂　4 Be 铍　5 B 硼　6 C 碳　7 N 氮　8 O 氧　9 F 氟　10 Ne 氖　11 Na 钠　12 Mg 镁　13 Al 铝　14 Si 硅　15 P 磷　16 S 硫　17 Cl 氯　18 Ar 氩　19 K 钾　20 Ca 钙　21 Sc 钪　22 Ti 钛　23 V 钒　24 Cr 铬　25 Mn 锰　26 Fe 铁　27 Co 钴　28 Ni 镍　29 Cu 铜　30 Zn 锌　31 Ga 镓　32 Ge 锗　33 As 砷　34 Se 硒　35 Br 溴　36 Kr 氪　37 Rb 铷　38 Sr 锶　39 Y 钇　40 Zr 锆　41 Nb 铌　42 Mo 钼　43 Tc 锝　44 Ru 钌　45 Rh 铑　46 Pd 钯　47 Ag 银　48 Cd 镉　49 In 铟　50 Sn 锡　51 Sb 锑　52 Te 碲　53 I 碘　54 Xe 氙　55 Cs 铯　56 Ba 钡　57 La 镧　58 Ce 铈　59 Pr 镨　60 Nd 钕　61 Pm 钷　62 Sm 钐　63 Eu 铕　64 Gd 钆　65 Tb 铽　66 Dy 镝　67 Ho 钬　68 Er 铒　69 Tm 铥　70 Yb 镱　71 Lu 镥　72 Hf 铪　73 Ta 钽　74 W 钨　75 Re 铼　76 Os 锇　77 Ir 铱　78 Pt 铂　79 Au 金　80 Hg 汞　81 Tl 铊　82 Pb 铅　83 Bi 铋　84 Po 钋　85 At 砹　86 Rn 氡　87 Fr 钫　88 Ra 镭　89 Ac 锕　90 Th 钍　91 Pa 镤　92 U 铀　93 Np 镎　94 Pu 钚　95 Am 镅　96 Cm 锔　97 Bk 锫　98 Cf 锎　99 Es 锿　100 Fm 镄　101 Md 钔　102 No 锘　103 Lr 铹　104 Rf 𬬻　105 Db 𬭊　106 Sg 𬭳　107 Bh 𬭛　108 Hs 𬭶　109 Mt 鿏　110 Ds 𨭆　111 Rg 𬬭　112 Cn 鿔　113 Nh 鿭　114 Fl 𫓧　115 Mc 镆　116 Lv 𫟷　117 Ts 鿬　118 Og 鿫

必修第一册　人教版 · 2019 年审定

周期表的结构与周期律　由逐种学习转为按规律推断：核素与同位素、周期表的结构、位置与结构的对应，元素的性质随原子序数递增呈周期性变化。　第一节 原子结构与元素周期表　质量数：质子数与中子数之和，A=Z+N。　核素：有一定质子数和中子数的一种原子。　同位素：质子数相同、中子数不同的核素互称。　核外电子排布：每层最多 2n^2 个，最外层不超过 8 个。　元素周期表的结构：七个周期，十八纵列、十六个族。　位置与结构：周期数 = 层数，主族数 = 最外层电子数。　碱金属：从锂到铯，与水反应越来越剧烈。　卤族元素：从氟到碘，非金属性依次减弱。　第二节 元素周期律　元素周期律：元素性质随原子序数递增呈周期性变化。　原子半径的递变：同周期从左到右减小，同主族从上到下增大。　化合价的递变：最高正价 = 主族序数，负价 = 主族序数 − 8。　金属性的判据：置换出氢的难易、氢氧化物的碱性。　非金属性的判据：与氢化合的难易、氢化物稳定性、酸性。　位置、结构、性质：三者互相推断。　周期表的应用：分界线附近找半导体，过渡元素找催化剂。　实验 同周期、同主族元素性质的递变　同周期的比较：镁、铝与同浓度盐酸反应，看气泡快慢。　氢氧化物的碱性：氢氧化铝溶于 NaOH，氢氧化镁不溶。　同主族的比较：氯水置换溴、碘，四氯化碳萃取显色。　控制变量：酸的浓度、体积与金属的表面积相同。　常见题型 核素的表示。　$^{23}_{11}\text{Na}$ 的质子数为 ______，中子数为 ______，质量数为 ______。　$^{37}_{17}\text{Cl}^{-}$ 的核外电子数为 ______。　某原子核内有 26 个质子、30 个中子，该核素的符号为 ______。　氢的三种核素 $^{1}\text{H}$、$^{2}\text{H}$、$^{3}\text{H}$ 的中子数分别为 ______、______、______。　常见题型 判断正误（正确的画 √，错误的画 ×）。　$^{12}\text{C}$ 与 $^{14}\text{C}$ 互为同位素。（　　）　O₂ 与 O₃ 互为同位素。（　　）　同位素的化学性质几乎完全相同。（　　）　一种元素只有一种核素。（　　）　常见题型 元素在周期表中的位置。　原子序数为 12 的元素位于第 ______ 周期第 ______ 族。　原子序数为 17 的元素位于第 ______ 周期第 ______ 族。　原子序数为 19 的元素位于第 ______ 周期第 ______ 族。　某主族元素原子的最外层电子数为 6、电子层数为 2，它是 ______（填元素符号）。　常见题型 碱金属与卤素。　锂、钠、钾与水反应的剧烈程度依次（　　），金属性依次（　　）。　氟、氯、溴、碘单质的颜色依次（　　），熔、沸点依次（　　）。　向溴化钠溶液中通入氯气，溶液变为（　　）色，反应的化学方程式为 ______。　卤素单质与氢气化合由易到难的顺序为 ______。　常见题型 同周期元素的递变。第三周期元素有钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯。　原子半径最大的是 ______，最小的是 ______（填元素符号）。　最高价氧化物对应水化物中碱性最强的是 ______，酸性最强的是 ______。　气态氢化物最稳定的是 ______。　金属性最强的是 ______，非金属性最强的是 ______（填元素符号）。　常见题型 由位置推断。图中是元素周期表的一部分，A～E 为五种短周期元素。　A 的元素符号为 ______，B 的元素符号为 ______。　C 原子的最外层电子数为 ______，C 的最高价氧化物对应水化物的化学式为 ______。　D、E 中非金属性较强的是 ______（填字母），其气态氢化物的化学式为 ______。　B 与 D 同主族，原子半径 B ______ D（填「大于」或「小于」）。　拓展提高 微粒半径的比较。　将 Na、Mg、Al 的原子半径由大到小排列：______。　将 Na⁺、Mg²⁺、O²⁻、F⁻ 的离子半径由大到小排列：______。　Fe、Fe²⁺、Fe³⁺ 三种微粒中半径最大的是 ______。　Cl 与 Cl⁻ 中半径较大的是 ______。　拓展提高 短周期元素推断。X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的短周期元素：X 原子的最外层电子数是其电子层数的 3 倍；Y 是短周期中金属性最强的元素；Z 的最高正价为 +3；W 与 X 同主族。　X、Y、Z、W 分别为 ______、______、______、______（填元素符号）。　Y 与 X 形成的两种化合物的化学式为 ______ 和 ______。　Z 的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应，其化学式为 ______。　X 与 W 的气态氢化物中较稳定的是 ______。　拓展提高 比较金属性与非金属性的依据。　下列事实能说明氯的非金属性比硫强的是 ______（填序号）：① HCl 的酸性比 H₂S 强　② HClO₄ 的酸性比 H₂SO₄ 强　③ Cl₂ 能与 H₂S 反应生成 S　④ HCl 比 H₂S 稳定　⑤ 氯气与氢气化合比硫与氢气化合容易　能否用 HCl 与 H₂S 的酸性强弱比较氯与硫的非金属性？______（填「能」或「不能」）。　比较镁与铝的金属性，可比较二者最高价氧化物对应水化物的（　　）。　下列能说明钾的金属性比钠强的是 ______（填序号）：① 钾与水反应比钠剧烈　② 钾的密度比钠小　③ KOH 的碱性比 NaOH 强　拓展提高 由离子推断。X²⁻ 的核外电子数为 18，质量数为 32。　X 的质子数为 ______，中子数为 ______。　X 的元素符号为 ______，它位于第 ______ 周期第 ______ 族。　X 的最高价氧化物的化学式为 ______，气态氢化物的化学式为 ______。　X²⁻ 与 Ar 原子的核外电子排布（　　）（填「相同」或「不同」）。　拓展提高 周期表的应用。　在金属与非金属的分界线附近寻找（　　）材料。　在过渡元素中寻找优良的（　　）和耐高温、耐腐蚀的合金材料。　含氟、氯、硫、磷的化合物常用于制（　　）。　位于分界线附近、常用作半导体材料的元素有 ______（写出两种）。

选择性必修 2 · 物质结构与性质　人教版 · 2019 年审定

能级、电离能与电负性　把电子层再分成能级：构造原理与排布规则给出电子排布式，原子半径、电离能与电负性把周期律推进到定量。　第一节 原子结构　能层与能级：能层 K、L、M、N，能级 s、p、d、f。　构造原理：能级交错，4s 低于 3d，先填 4s。　电子排布式：按能层顺序书写，与填充顺序不同。　电子云与原子轨道：s 轨道球形，p 轨道哑铃形、三个方向。　泡利原理：一个轨道最多两个电子，自旋相反。　洪特规则：优先单独占据，半满、全满更稳定。　基态与激发态：吸收能量跃迁，回落时放出光。　第二节 原子结构与元素的性质　周期表的分区：按价电子排布分 s、p、d、ds、f 区。　原子半径：电子层越多越大，核电荷越大越小。　第一电离能：气态基态原子失去一个电子的最低能量。　电离能的反常：ⅡA、ⅤA 全满、半满，高于右邻。　逐级电离能：突然增大之处，就是主要化合价。　电负性：吸引成键电子的能力，氟最大为 4.0。　电负性的应用：差值大于 1.7 离子键，小于 1.7 共价键。　对角线规则：锂与镁、铍与铝、硼与硅相似。　常见题型 能层与能级。　第三能层（M 层）有 ______ 个能级，分别为 ______。　3d 能级有 ______ 个轨道，最多容纳 ______ 个电子。　第 $n$ 能层最多容纳的电子数为 ______。　各能级的轨道数：s 为 ______，p 为 ______，d 为 ______，f 为 ______。　常见题型 电子排布式。写出下列基态原子的电子排布式。　N：______。　Cl：______。　Fe：______（写简化电子排布式）。　Cu：______（写简化电子排布式）。　常见题型 轨道表示式。图中是四种轨道表示式。　违反泡利原理的是 ______（填序号）。　违反洪特规则的是 ______（填序号）。　正确的是 ______（填序号），它表示的基态原子是 ______。　基态碳原子的 2p 轨道上有 ______ 个未成对电子。　常见题型 位置与分区。　价层电子排布为 3d⁵4s¹ 的元素位于第 ______ 周期第 ______ 族，属于 ______ 区。　电子排布式为 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴ 的元素位于第 ______ 周期第 ______ 族，属于 ______ 区。　价层电子排布为 3d¹⁰4s² 的元素属于 ______ 区，它是 ______（填元素符号）。　价层电子排布为 ns²np⁵ 的元素位于第 ______ 族，属于 ______ 区。　常见题型 电离能。　同周期中第一电离能最大的是 ______ 族的元素。　Na、Mg、Al 的第一电离能由大到小的顺序为 ______。　N、O、F 的第一电离能由大到小的顺序为 ______。　某元素的逐级电离能（$\text{kJ/mol}$）依次为 578、1817、2745、11575，它的主要化合价为 ______。　常见题型 电负性。　元素周期表中电负性最大的元素是 ______，同周期从左到右电负性逐渐 ______。　Na 与 Cl 的电负性分别为 0.9 和 3.0，NaCl 中的化学键为 ______ 键。　H 与 Cl 的电负性分别为 2.1 和 3.0，HCl 中的化学键为 ______ 键。　NaH 中氢元素显 ______ 价（Na 的电负性为 0.9，H 为 2.1）。　拓展提高 由电子排布推断元素。　基态原子的 2p 能级有 3 个未成对电子的元素是 ______（填元素符号）。　基态原子的 M 层全充满、N 层只有 1 个电子的元素是 ______。　基态原子的最外层电子数是次外层的 3 倍的元素是 ______。　基态原子核外有 4 个未成对电子且原子序数最小的元素是 ______。　拓展提高 电离能的反常。　第一电离能 Be 大于 B 的原因：Be 的价层电子排布为 ______，处于（　　）状态。　第一电离能 N 大于 O 的原因：N 的 2p 能级处于（　　）状态。　Mg 与 Al 中第一电离能较大的是 ______。　第二周期元素中，第一电离能介于 B 与 N 之间的元素有 ______ 种。　拓展提高 逐级电离能。图中列出三种短周期元素 X、Y、Z 的前四级电离能（$\text{kJ/mol}$）。　X、Y、Z 的主要化合价分别为 ______、______、______。　若三者为同周期元素，则 X、Y、Z 的元素符号分别为 ______、______、______。　X 的 $I_3$ 远大于 $I_2$，是因为失去第三个电子时破坏的是（　　）的稳定结构。　三者中第一电离能最大的是 ______（填字母）。　拓展提高 基态、激发态与光谱。　基态原子吸收能量后电子跃迁到较高能级，成为（　　）原子，此时得到的是（　　）光谱。　焰色试验中观察到的颜色，来自电子从（　　）跃迁回（　　）时放出的光。　下列电子排布式表示激发态原子的是 ______（填序号）：① 1s²2s²2p⁶3s¹　② 1s²2s²2p⁵3s¹　③ 1s²2s¹2p¹　电子云中的小黑点表示电子在该处出现的（　　），不表示电子的个数。　拓展提高 电负性与对角线规则。　与 Al 处于对角线位置的第二周期元素是 ______，其氢氧化物 ______（填「有」或「没有」）两性。　Li 与 Mg 性质相似，原因是二者的（　　）接近。　SiC 中的化学键类型为 ______ 键（Si 的电负性为 1.8，C 为 2.5）。　CH₄ 中碳显 ______ 价，CO₂ 中碳显 ______ 价。