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

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
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：
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X A
Z 表示一个质量数为A ，质子数为Z 的原子X
（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：、H 1
1、H 2
1H 3
1 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）
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
2、化学性质
（1）与氧气反应：4Li+O 2
△
2Li 2O 、2Na+O 2
△
2O 2
规律：Li 与O 2反应，常温或加热均生成Li 2O ；
Na 与O 2反应，常温生成Na 2O ，加热生成Na 2O 2；
K 与O 2反应，常温生成K 2O 2，加热生成KO 2(超氧化钾) Rb 、Cs 燃烧时生成更复杂的氧化物 （2）与Cl 2反应：生成氯化物
（3）与H 2O 反应：通式：2R+2H 2O=2ROH+H 2↑ （4）与非氧化性酸反应：通式：2R+2H +=2R ++H 2↑ （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
光照或点燃
碘 I 53
7 5 紫黑色固体
2、化学性质
（1）与金属反应：2R+nX 2=2RX n （X ：F 、Cl 、Br 、I ）
（2）与H 2的反应：F 2+H 2=2HF Cl 2+H 2=======2HCl Br 2+H 22HBr I 2+H 22HI
稳定性：HF>HCl>HBr>HI
（3）与H 2O 反应：X 2+H 2O=HX+HXO （X ：Cl 、Br 、I ） 氟特殊：2H 2O+2F 2=4HF+O 2
（4）与碱溶液反应：X 2+2NaOH=NaX+NaXO+H 2O （X ：Cl 、Br 、I ） 氟先与水反应生成HF ，HF 再与碱反应
（5）与SO 2反应：X 2+SO 2+2H 2O=2HX+H 2SO 4（X ：Cl 、Br 、I ）
（6）卤素单质的置换反应：Cl 2+2NaBr=2NaCl+Br 2 Cl 2+2Br -=2Cl -+Br 2
Cl 2+2KBr=2KCl+Br 2 Cl 2+2Br -=2Cl -+Br 2 Cl 2+2KI=2KCl+I 2 Cl 2+2I -=2Cl -+I 2 Br 2+2KI=2KBr+I 2 Br 2+2I -=2Br -+I 2
4、卤族元素的一些特性
（1）F 2无正价，HF 能腐蚀玻璃，保存在塑料瓶或铅皿中
（2）Br 2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，Br 2有很强的腐蚀性，所以不能用橡皮塞。

（3）I 2易升华，遇淀粉变蓝；食盐中加入的是KIO 3；I 2氧化性较弱，与变价金属反应时，生成较低价态的化合物
（4）酸性强弱：HF<HCl<HBr<HI ； HClO 4>HBrO 4>HIO 4
三、小结
1、元素性质与原子的最外层电子数有关
2、元素金属性强弱的比较
（1）同周期元素，从左到右，失电子能力依次减弱，还原性依次减弱，金属性依次减弱 （2）同主族元素，从上到下，失电子能力依次增强，还原性依次增强，金属性依次增强 （3）根据金属活动性顺序表，排在前面的金属性越强
（4）金属与水或酸反应置换出氢气的难易程度，越容易者，金属性越强 （5）最高价氧化物对应水化物的碱性强弱，碱性越强，金属性越强 （6）金属单质与盐溶液的置换反应 3、元素非金属性强弱的比较
（1）同周期元素，从左到右，得电子能力依次增强，氧化性依次增强，非金属性依次增强 （2）同主族元素，从上到下，得电子能力依次减弱，氧化性依次减弱，非金属性依次减弱
+53 2 8 18 18 7
（3）单质与氢气化合的难易程度及氢化物的稳定性；越易化合，氢化物越稳定，非金属性越强（4）最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，酸性越强，非金属性越强
（5）非金属单质与盐溶液的置换反应
注：常见酸的酸性强弱比较：高氯酸(HClO4)>硫酸(H2SO4)>磷酸(H3PO4)>硅酸(H2SiO3)。