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4.1 原子结构与元素周期表--【新教材】人教版(2019)高中化学必修一基础知识讲义

由天下分享时间：2025/3/21 9:36:35 加入收藏我要投稿点赞

第一节原子结构与元素周期表

（一）原子结构

一、质量数

1、定义：忽略电子的质量，将核内所有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

2、公式：质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）

二、电子层

1、定义：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。我们把不同的区域简化为

不连续的壳层，也称作电子层。

2、表示方法

电子层数（n）电子层符号离核远近能量高低 1 K 2 L 3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q 近远低高三、核外电子排布的一般规律——“一低四不超” 1、能量规律——能量最低原理：核外电子总是先排布在能量较低的电子层里，然后由内向外，依次

排布在能量逐渐升高的电子层

2、数量规则：四不超：（1）每层最多容纳电子数为2n2

（2）最外层不超过8个电子（K层为最外层时不超过2个电子）（3）次外层不超过18个电子（4）倒数第三层不超过32个电子注：以上规律是相互联系，不能孤立地理解

四、核外电子排布的表示方法——原子结构示意图和离子结构示意图

（二）元素周期表

一、元素周期表的发现：1869年俄国化学家门捷列夫将元素按照相对原子质量由小到

大依次排列，并将化学性质相似的元素放在一个纵行，绘制出了第一张元素周期表

二、原子序数：

1、定义：按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数

2、原子序数与元素的原子结构之前的关系：原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数 3、微粒的核外电子数与质子数、电荷数的关系：原子、分子的电子数=核电荷数=质子数阴离子的电子数=质子数+电荷数阳离子的电子数=质子数-电荷数

三、元素周期表的结构

1、编排原则：

（1）周期：把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行称为周期

（2）族：把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行称为族 2、结构：

（1）周期（七横七周期，三短四长）从上到下第一周期类别短周期各周期原子的电子层数 1 各周期最多容纳的元素种类数 2 同周期内原子序数变化规第二周期第三周期第四周期第五周期第六周期第七周期（不完全周期）列数类别名称 1 IA 2 3 4 5 副族 6 长周期 2 3 4 5 6 7 8 8 18 18 32（含镧系15种元素） 32（含锕系15种元素）依次递增左（2）族（十八纵行十六族，七主七副一VIII一0） 7 8 9 10 11 IB 12 13 14 15 主族 16 17 主族第VIII族第VIII族副族 180族IIA IIIB IVB VB VIB VIIB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA 0族注：⑴电子层数=周期序数；主族元素族序数=原子最外层电子数 ⑵主族元素由短周期和长周期元素共同构成，副族元素完全由长周期元素构成

⑶过渡元素：从第IIIB族到第IIB族共10个纵行，包括了第VIII族和全部副族元素，全部为

金属元素，统称为过渡元素。

⑷镧系与锕系：镧系：位于第六周期第IIIB族57-71号元素，共15种元素，他们的化学性质相似

锕系：位于第七周期第IIIB族89-103号元素，共15种元素，他们的化学性质相似

由于第IIIB族包括镧系和锕系元素，因此，第IIIB族是元素种类最多的族 ⑸特殊族的名称：第IA族叫做碱金属元素，第VIIA族叫做卤族元素

3、元素周期表中方格的内容：原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量 4、原子的表示方法：用ZX表示一个质量数为A，质子数为Z的原子X

A（三）核素

1、定义：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。例如：1H、1H、1H 2、同位素：质子数相同而中子数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互称为同位素）

3、元素、核素、同位素、同素异形体的区别概念元素具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称宏观概念，是多个具有相同质子数的原子的总称只讲种类，不讲个数质子数核素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素微观概念，指元素的具体的某种原子化学反应中的最小微粒质子数、中子数同位素质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素微观概念，指同一元素的不同原子之间的关系物理性质不同，化学性质几乎完全相同质子数、中子数同素异形体同种元素形成的不同单质 123范围单质一般地，化学性质相似，物理性质不同组成元素、结构特性决定因素实例 168O18、8O都属于氧元素 1123H、1H、1H是不同的核素 1123H、1H、1H互为同位素用途 O2和O3，金刚石和石墨，红磷和白磷，互为同素异形体 1423同位素的应用：考古时利用6C测定一些文物的年代，1H、1H用于制造氢弹，利用放射性同位素释放的射线育种 4、元素的相对原子质量，就是按照该元素各种核素原子所占的一定百分比算出的平均值

补充：1、不含中子的元素是H；2、不含电子的离子是H+；3、最轻的金属单质和非金属单质分别是Li和H

4、其单质在常温下呈液态的非金属元素是Br；

5、地壳中含量最高的非金属元素和金属元素分别是O和Al 6、其单质在空气中含量最大的元素是N；

7、组成物质种类最多的元素和单质硬度最大的元素都是C 8、最活泼的非金属元素和金属元素分别是F和Cs；

9、含氢量最高的化合物是CH4

10、焰色反应呈黄色和紫色的元素分别是钠元素和钾元素

（四）原子结构与元素的性质

一、碱金属元素

1、结构和物理性质元素名称元素符号核电荷数锂 Li 3 +3 2 1 原子结构示意图最外层电子数电子层数原子半径颜色和状态熔沸点密度1 2 钠 Na 11 +11 2 8 1 1 3 钾 K 19 +19 2 8 8 1 从上往下银白色，柔依次增大软 1 4 从上往下依次降低从上下依增大，K比小铷 Rb 37 +37 2 8 18 8 1 1 5 铯 Cs 55 +55 2 8 18 18 8 1 1 6 略带金色光泽，柔软 2、化学性质

（1）与氧气反应：4Li+O2

△ 2Li2O 、2Na+O2 △ Na2O2

规律：Li与O2反应，常温或加热均生成Li2O；

Na与O2反应，常温生成Na2O，加热生成Na2O2；

K与O2反应，常温生成K2O2，加热生成KO2(超氧化钾) Rb、Cs燃烧时生成更复杂的氧化物（2）与Cl2反应：生成氯化物

（3）与H2O反应：通式：2R+2H2O=2ROH+H2↑ （4）与非氧化性酸反应：通式：2R+2H+=2R++H2↑ （5）与盐反应：先与水反应，再与盐反应

注：1、钾、钠保存在煤油中，锂保存在石蜡中

2、钾、钠着火用沙土盖灭 3、钾、钠用完可放回原试剂瓶

4、焰色反应中，钠显黄色，钾透过蓝色钴玻璃显紫色

二、卤族元素

1、结构和物理性质元素名称元素核电符号荷数原子结构示意图氟 F 9 +9 2 7 最外层电子数电子层数原子半径颜色和状态密熔7 2 淡黄绿色气体氯 Cl 17 +17 2 8 7 7 3 从上往下依次增大黄绿色气体从下增 +35 溴 Br 35 2 8 18 7 7 4 深红棕色液体碘 I 53 +53 2 8 18 18 7 7 5 紫黑色固体 2、化学性质

（1）与金属反应：2R+nX2=2RXn（X：F、Cl、Br、I）

光照或点燃（2）与H2的反应：F2+H2=2HF Cl2+H2=======2HCl Br2+H22HBr I2+H22HI

稳定性：HF>HCl>HBr>HI

（3）与H2O反应：X2+H2O=HX+HXO（X：Cl、Br、I）氟特殊：2H2O+2F2=4HF+O2

（4）与碱溶液反应：X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O（X：Cl、Br、I）氟先与水反应生成HF，HF再与碱反应

（5）与SO2反应：X2+SO2+2H2O=2HX+H2SO4（X：Cl、Br、I）

（6）卤素单质的置换反应：Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 Cl2+2Br-=2Cl-+Br2

Cl2+2KBr=2KCl+Br2 Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 Cl2+2KI=2KCl+I2 Cl2+2I-=2Cl-+I2 Br2+2KI=2KBr+I2 Br2+2I-=2Br-+I2

3、卤化银的相关性质：物质 AgF AgCl AgBr AgI 颜色白色白色浅黄色黄色溶解性易溶难溶，且从上往下溶解度依次减小感光性难分解，不具备感光性见光易分解，且感光性从上往下依次增强用途 AgBr、AgI常用作感光材料；Ag用于人工降雨4、卤族元素的一些特性

（1）F2无正价，HF能腐蚀玻璃，保存在塑料瓶或铅皿中

（2）Br2是唯一的液态非金属单质，极易挥发，有毒；实验室通常将其密封保存在阴冷处，且试剂

瓶内常加适量水进行水封，Br2有很强的腐蚀性，所以不能用橡皮塞。