原子结构 元素周期律和周期表
教学目标
知识技能：掌握原子结构的知识，元素周期律的内容以及周期表的结构；理解原子结构与元素周期律和周期表（即位—构—性）之间的内在联系。
能力培养：通过例题培养学生运用位一构一性三者之间的联系规律解决实际问题的能力。通过原子结构和元素在周期表中的位置的推断，培养学生发散思维和收敛思维的能力。
科学思想：通过习题训练，使学生领悟事物是普遍联系的和量变引起质变的辩证法思想；学习用科学的方法和逻辑推理去挖掘物质之间的内在联系。
科学品质：通过例题中信息的学习，激励学生形成严谨求实的科学态度和勇于创新，追求真理的科学精神。
科学方法：通过推断题的分析与解答，学会运用位—构—性三者之间的规律解决实际问题的推理方法。
重点、难点位—构—性三者之间的规律及其应用。
教学过程设计
教师活动
【板书】一、原子结构
1．原子的组成
【提问】请说明原子的组成。
学生活动
回答原子结构的知识要点：
（2）原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
（3）质量数A=Z+N，是原子量的近似值。
在学生回忆的基础上予以补充
【板书】2．原子核
（1）所含质子数______；中子数______；
电子数______；质量数______。
（2）该微粒的结构示意图
思考并回答问题：
（1）所含质子数17；中子数18；电子数18；质量数35。
（2）该微粒的结构示意图 
（5）已知Cl元素的原子量为35.5，可知这两种原子在自然界的原子百分组成之比是Cl-35∶Cl-37=3∶1。
这里应明确同位素与核外电子数无关；
并非所有原子核内都有中子。
非金属元素：其阴离子半径＞原子半径
金属元素：其阳离子半径＜原子半径
请认真思考后做出回答。
【提问】比较三种“原子量”之间的差别，并判断下列各式分别表示哪种“原子量”？
①M=m/mc/12；
回答：三种原子量的概念及计算：（略）
①为同位素的原子量；
②为元素的（平均）原子量；
③为元素的近似平均原子量（A为质量数）。
【投影】例2某元素构成的双原子分子有三种，其式量分别为158、160、162。在天然单质中，此三种单质的物质的量之比为1∶1∶1。由此推断以下结论中，正确的是 [ ]
A．此元素有三种同位素
B．其中一种同位素质量数为80
C．其中质量数为79的同位素原子占原子总数的1/2
D．此元素的单质的平均式量为160
【组织讨论】请讨论解题思路并做答。
通过例题引导学生思考与分析：
（1）如何确定该元素同位素原子的种类？
（2）怎样计算其同位素原子的质量数？
（3）怎样计算各种同位素原子的百分比？
（4）如何确定此元素的单质的平均式量？
讨论并回答：
（1）有三种单质，说明该元素只可能有两种同位素原子；若有三种同位素原子，则形成的单质分子就不止三种。设这两种原子分别为aX和bX，则三种单质为：aXaX、aXbX、bXbX。
（2）这两种原子的质量数分别是：158/2=79；162/2=81；而式量为160的是由两种同位素原子共同形成的（79+81=160）。所以，质量数为80的同位素并不存在。
（3）由三种单质的物质的量之比为
1∶1∶1，可求得质量数为79和81的两种同位素原子的个数比为1∶1，即各占50％。
（4）单质的平均式量可由下式求得：
M=158×1/3+160×1/3+162×1/3= 160</PGN0046.TXT/PGN>
【板书】3．原子核外电子的排布
【投影】例3 下列叙述中正确的是 [ ]
A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同；
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布；
C．两原子，若核外电子排布相同，则一定属于同种元素；
D．不存在两种质子数和电子数均相同的阳离子和阴离子。
请认真思考后做出回答。
引导学生小结有关电子排布的知识。
分析与辨析、回答：
A中的微粒，可以是原子、阳离子和阴离子，如Na+和O2-，都是2、8的电子层结构，但化学性质相差甚远。
B中当H形成H+时，不与任何稀有气体的原子结构相同。
C对于中性原子其质子数=电子数，所以核外电子排布相同时，一定属于同种元素。故，本题C、D正确。
【投影】（1）核外电子排布的四条规律；
（2）短周期元素各个电子层上电子数目之间的数量关系。
（3）最外层电子数与元素化合价的关系；确定元素的最高正价和最低负价（仅非金属元素），且两者绝对值之和等于8（H为2）。
听其他同学发言，积极思考，参与讨论，并给予必要的补充。比如：
半径比较三规律：
非金属元素的原子半径＜其相应的阴离子半径。
金属元素的原子半径＞其相应的阳离子半径。
具有相同电子层结构的阴阳离子，随着元素原子序数的递增，离子半径逐渐减小。
【板书】二、元素周期律
【投影】
1．写出1～20号元素的原子结构示意图；
思考并回答：
写出1～20号元素的原子结构示意图。
2．观察并思考：
随着原子序数的递增：
a．原子最外层电子数有何变化规律
a．原子最外层电子数总是由1～2或1～8出现周期性的变化
b．原子半径的变化有何规律
b．原子半径总是由大到小，到稀有气体元素时半径突然增大，呈周期性的变化
c．元素的主要化合价有何变化规律
c．元素的主要化合价（最高正价与最低负价）均呈现由低到高的周期性的变化
3．什么叫元素周期律？
回答：
元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化的规律，就叫元素周期律。</PGN0047.TXT/PGN>
【板书】三、元素周期表
1．元素周期表的结构
【提问】元素周期表的主要特征有哪些？
（1）引导学生复习元素周期表的结构：
【板书】
②周期的分类及各周期的元素数目
说明：
在此引导学生注意相邻两个短周期中元素原子序数之间的数量关系。
③族的分类
思考，归纳，发言。
倾听，回忆。
回忆，发言：
周期 元素数目
（2）金属与非金属元素的分界线两边的元素有哪些？
思考并回答：把握金属与非金属元素的分界线两边的元素，如B、Al、Si等。
（3）掌握每个主族元素的名称、符号和序数。
练习书写主族元素的名称、符号和序数。
【投影】例4 两种短周期元素组成的化合物中，原子个数比为1∶2。若两种元素的原子序数分别为p和q，则对下列p和q可能的关系概括得最完全的是 [ ]
①p+q=15 ②p=q+5
③p=q-5 ④p+q=22
A．①④ B．①③④
C．①②③④ D．①②④
【组织讨论】请讨论解题思路并做答。
讨论、分析、回答：
①两种“短周期元素”，说明这两种元素的原子序数都小于18；
②化合物中，原子个数比为1∶2，有两种形式：XY2或X2Y。其中XY2型的化合物，常见的有CO2、SO2、NO2以及ⅡA和ⅦA族元素之间形成的化合物，如MgCl2、BeF2等。
常见X2Y型的化合物如IA与ⅥA族之间的化合物如H2O、Na2O及N2O等。
所以此题应选C。</PGN0048.TXT/PGN>
【板书】2．元素性质的递变规律
（1）元素周期表中微粒半径的递变规律
【投影】例5 各组微粒的半径比较，正确的是 [ ]
①F＜F-＜Cl- ②O2-＜Mg2+Al3+
③Ca2+＜Ca＜Ba ④S2-＜Se2-＜Br-
A．①③ B．②③
C．③④ D．①④
读题与解题。答案是A。
【组织讨论】请讨论解题思路并总结微粒半径比较的规律。
讨论，总结微粒半径比较的规律：
（1）同周期元素原子半径，随原子序数的递增而递减；
（2）同主族元素原子半径，随原子序数的递增而增大；
（3）同主族元素离子半径，随原子序数的递增也增大；
（4）具有相同电子层结构的阴阳离子，其半径随原子序数的递增而减小。
【评价】对学生的正确回答予以鼓励，并对发言中的问题和不完善之处予以补充。
【板书】（2）元素周期表中各元素单质性质的递变规律
【提问】周期表中元素单质的性质呈现怎样的变化规律？
思考，总结：
（1）同周期从左到右，随原子序数的递增，元素的金属性和单质还原性逐渐减弱；元素的非金属性和单质的氧化性逐渐增强。
（2）同主族从上到下，随原子序数的递增，元素的金属性和单质还原性逐渐增强；元素的非金属性和单质的氧化性逐渐减弱。
（3）位于分界线两边的元素一般具有两性。
【投影】通过实验证明：Na、Mg、Al、Fe这四种金属活动性的相对强弱。
【组织讨论】不仅要提出方案，还要说明实验操作的方法和应该看到的实验现象。
【评价】因为是复习，因此学生有可能提出各方面的依据或设想。在学生提出可能的方案后，引导学生对每一个方法都进行评价，让学生自己分析并说明为什么可行？为什么不行的道理。
这9种设想中，不能完全充分说明问题
的有：（1）、（4）、（7）、（8）和（9）。
【提问】哪些实验事实能够说明：S的非金属性比Cl要弱？
思考，讨论，设计并提出实验方案或实验事实：（学生可能的方案有）
（1）与氧气反应的难易程度；
（2）与水反应的难易程度；
（3）与水反应后生成的氢氧化物的碱性的相对强弱；
（4）与强酸反应产生氢气的剧烈程度；
（5）四种金属之间的置换反应；
（6）它们形成的强酸盐溶液的pH的大小（水解程度）；
（7）它们对应的金属阳离子氧化性的相对强弱；
（8）这四种金属的冶炼方法；
（9）在自然界的存在形态。
【评价】与学生一起在讨论中评价每一个方案。
【板书】（3）最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性，以及非金属元素气态氢化物的稳定性的递变规律
【投影】例6 已知同周期的X、Y、Z三元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序：HZO4＞H2YO4＞H3XO4，下列判断不正确的是 [ ]
A．阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序减弱
B．单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱
C．原子半径按x、Y、Z的顺序减小
D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱
思考，归纳，回答：
可能的思路有：
（1）与氢化合的反应条件；
（2）生成的气态氢化物的热稳定性；
（3）Cl2通入H2S或硫化物的溶液中，能得到S单质的沉淀；
（4）Fe或Cu在其中燃烧时，所得产物中Fe或Cu元素的价态等等。
【提问】应该如何比较最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性的相对强弱？
讨论，总结：
根据“最高价氧化物对应水化物的酸性或碱性，以及非金属元素气态氢化物的稳定性，取决于金属或非金属元素的活动性的相对强弱”的规律，本题应选B、D。
非金属元素气态氢化物的稳定性与非金属元素单质的氧化性有何内在联系？
思考，回答。
四、“位—构—性”的规律及应用
【引入】元素周期律揭示了元素之间的内在联系，元素周期表是元素周期律的具体体现形式。那么，这种元素间的内在联系表现在哪些方面？这些规律对于我们解决实际问题又有哪些具体的指导意义呢？
请同学们谈谈自己的体会和看法。
倾听，思考。
积极参加讨论，并发言。
思考，发言：
（1）原子序数=核电荷数=质子数=核外电子总数；
（2）由核外电子总数可知电子的排布，从而知道电子层数，推知该元素在周期表中的周期数；
（3）最外层电子数决定元素的化学性质；
（4）根据元素在周期表中的位置，可推知元素的化学性质。
【评价】只知道周期数，能否确定元素在周期表中的位置？对，还得知道它所在的族序数。
【评价】元素的化学性质难道只与最外层电子数有关吗？对，还与原子半径即电子层数的多少有关。
教师活动
【投影】现在我们来系统地归纳“位—构—性”三者之间的关系：元素“位—构—性”三者之间的关系小结：
【过渡】现在我们来看例题：
【投影】例7 下图是周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元素原子核外电子数之和等于B的质量数。B原子核内质子数和中子数相等。下面叙述中不正确的是 [ ]
A．三种元素的原子半径的大小顺序是B＜A＜C
B．A元素最高价氧化物的对应水化物具有强氧化性和不稳定性
C．B元素的氧化物，氢化物的水溶液都呈酸性
D．C元素的单质是非金属单质中唯一能跟水激烈反应的单质
【提问】我们请一位同学示范讲解本题的分析及推断过程。其他同学注意思考，有欠缺的地方予以补充。
读题，思考并回答：
（1）由于 A、B、C是短周期元素，它们在表中的位置关系明确，因此，可设B的原子序数是x，则A的原子序数是（x-9），C原子序数是（x-7）；
（2）又由于 A、B、C三种元素原子核外电子数之和等于B的质量数，B原子核内质子数和中子数相等，则有等式：
（x-9）+x+（x-7）=2x，则有x=16。
可知B为16号S元素，则A为N元素，C为F元素。
（3）据上述分析得：只有A不正确。</PGN0051.TXT/PGN>
【投影】例8 在周期表主族元素中，甲元素与乙、丙、丁三元素上下或左右紧密相邻。甲、乙两元素的原子序数之和等于丙元素的原子序数。这四种元素原子的最外层电子数之和为20。据此可以判断：元素甲为______，元素丙为______，元素乙和丁所形成化合物的分子式为______或______。
【组织讨论】请讨论解题思路并求解。
读题，分析及解答：
依据元素周期表中元素位—构—性三者之间的关系，利用题给信息，确定突破口：
（1）可以最外层电子数之和为20猜想，甲的最外层电子数在5左右；
（2）可以甲元素与乙、丙、丁三元素上下或左右紧密相邻，写出四种可能的位置关系，设出甲的序数，结合最外层电子数之和为20求解。
答案：甲为N，丙为P，乙和丁的化合物为CO或CO2。
【课堂小结】
精选题
一、选择题
1．短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置关系如右图，其中正确的是 [ ]
A．Z一定是活泼金属元素
B．X的最高价氧化物的水化物是一种强酸
C． 1molY 的单质跟足量水反应时，发生转移的电子为2mol
D．由Z单质形成的晶体属于分子晶体
2．第二周期的元素与氢元素所形成的常见分子或离子中，电子总数为10的有 [ ]
A．6种以上
B．5种
C．4种
D．3种
3．第三周期元素R，它的最外层达到饱和时所需电子数小于次外层和最内层电子数之差，并且等于最内层电子数的正整数倍，则关于R的正确说法 [ ]
①常温下能稳定存在的R的氧化物都能与NaOH溶液反应；
②R的最高价氧化物对应水化物都是强酸；
③R的单质固态时属于同一类型的晶体；
④R 的气态氢化物都能受热分解。
A．仅①
B．①②④
C．①④
D．②③④
4．下面的推断，错误的是 [ ]
A．铍是一种轻金属，它的氧化物的水化物可能具有两性
B．砹是一种有色固体，HAt很不稳定，AgAt是有色难溶于水且感光性很强的固体
C．硫酸锶（SrSO4）是难溶于水和盐酸的白色固体
D．硒化氢（H2Se）是无色、有毒，比H2S稳定的气体
5．下列有关物质性质的比较顺序中，不正确的是 [ ]
A．热稳定性：HF＜HCl＜HBr＜HI
B．微粒半径：K+＞Na+＞Mg2+＞Al3+
C．酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3
D．熔点：Li＜Na＜K＜Rb
6．下列化合物中阳离子半径与阴离子半径比值最小的是 [ ]
A．NaF B．MgI2 C．BaI2 D．KBr
7．在F、P、Si、Fe这四种元素中，每种元素都有某些方面区别于其它三种元素，若从中选出氟元素，选择的理由正确的是 [ ]
A．最高价氧化物对应水化物酸性最强
B．单质与冷水反应最剧烈
C．单质固态时为分子晶体，熔、沸点较低
D．在氧化物：OF6，P2O5，SiO2，Fe2O3中，OF6最稳定
8．已知aAn+、bB(n+1)+、cCn-、dD(n+1)-均是具有相同电子层结构的短周期元素形成的简单离子，下列叙述正确的是 [ ]
A．原子半径C＞D＞A＞B
B．原子序数b＞a＞c＞d
C．离子半径D＞C＞A＞B
D．单质的还原性A＞B＞C＞D
9．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是 [ ]
A．六氟化氙（XeF6）
B．次氯酸（HClO）
C．氯化硫（S2Cl2）
D．三氟化硼（BF3）
10．在元素周期表短周期中的X和Y两种元素可组成化合物XY3，下列说法正确的是 [ ]
A．XY3晶体一定是离子晶体
B．若Y的原子序数为m，X的原子序数一定是m±4
C．X和Y可属同一周期，也可属于两个不同周期
D．XY3一定不属于同一主族
二、非选择题
11．a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下：
其中b的离子半径大于e的离子半径；d是由极性键构成的四原子极性分子；c与f可形成共价型g分子。
试写出：
（1）a微粒的结构示意图______；
（2）b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为（用化学式表示）______＞______；
（3） d溶于水的电离方程式______；
（4）g微粒所构成的晶体类型是______；
（5）c微粒是______，f微粒是______（用化学式表示）。
12．A、B、C、D是4种短周期元素，它们的原子序数依次增大，其中A、C及D、B分别是同主族元素，又知B、D两元素的原子核中质子数之和是A、C两元素原子中质子数和的2倍，这4种元素的单质中有2种气体，2种固体。
（1）写出元素符号：A______，C______。
（2）写出2种均含A、B、C、D四种元素的化合物相互反应逸出气体的化学方程式______。
（3）用A元素的单质和B元素的单质可以制成电池，电池中装有浓KOH溶液，用多种的惰性电极浸入KOH中，两极均有特制的防止气体透过隔膜，在一极通入A的单质，另一极通人B的单质，通入B单质的一极电极反应方程式是：______。
答 案
一、选择题
1．C 2．A 3．C 4．A、D 5．A、D 6．B 7．B 8．B、C 9．C 10．C
二、非选择题
11． 
（2）NaOH＞Mg（OH）2
（4）分子晶体
（5）OH- H3O+
12．（1）H，Na
（2）NaHSO4+NaHSO3=Na2SO4+SO2↑+H2O
（3）O2+4e+2H2O→4OH