元素周期表讲义

第一节元素周期表

基础知识梳理

一、元素周期表

1、1869年，门捷列夫根据相对原子质量的顺序制出第一张元素周期表。

2、原子序数与原子结构之间的关系：原子序数 = 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数

3、(1)周期序数 = 电子层数。周期序数用阿拉伯数字表示。

(2)元素周期表目前有7个周期。

第1、2、3周期称为短周期，分别含有2、8、8种元素；第4、5、6周期称为长周期，分别含有18、18、32种元素；第7周期称为不完全周期。

4、(1)元素周期表有18个纵行，称为族，共16个族。族序数用罗马数字表示。

(2)元素周期表中含有7个主族(ⅠA族~ⅦA族)、7个副族(ⅢB族~ⅦB族、ⅠB族~ⅡB 族)、1个第Ⅷ族(三个纵行)和1个0族(稀有气体)。

(3)主族元素族序数 = 最外层电子数。

(4)稀有气体元素化学性质不活泼，很难与其他物质发生化学反应，把它们的化合价定为0，因而叫做0族。

二、元素的性质与电子结构

1、碱金属（ⅠA）元素：锂(3Li)、钠(11Na)、钾(19K)、铷(37Rb)、铯(55Cs)、钫(87Fr)

(1)原子结构

同：最外层均为1个电子

异：电子层数依次增多，核电荷数依次增多，原子半径依次增大

(2)元素性质

同：均为活泼金属元素，最高正价均为+1价

异：失电子能力依次增强，金属性依次增强

(3)单质性质

同：均为强还原性（均与O2、X2等非金属反应，均能与水反应生成碱和氢气。），银白色，均具轻、软、易熔的特点

异：与水（或酸）反应置换出氢依次变易，还原性依次增强，密度趋向增大，熔沸点依次降低，硬度趋向减小

(4)化合物性质

同：氢氧化物都是强碱。过氧化物M2O2具有漂白性，均与水反应产生O2；

异：氢氧化物的碱性依次增强。

注：①Li比煤油轻，故不能保存在煤油中，而封存在石蜡中。

②Rb，Cs比水重，故与水反应时，应沉在水底。

③与O2反应时，Li为Li2O；Na可为Na2O，Na2O2；K，Rb，Cs的反应生成物更复杂。

2、卤族（ⅦA）元素：氟(9F)、氯(17Cl)、溴(35Br)、碘(53I)、砹(85At)

A. 相似性

(1)卤素原子最外层都有七个电子，易得到一个电子形成稀有气体元素的稳定结构，因此卤素的负价均为－1价。氯、溴、碘的最高正价为+7价，有的还有+1、+3、+5价，其最高价氧化物及水化物的化学式通式分别为X 2O 7和 HXO 4(F 除外)。

(2)卤族元素的单质： ①均为双原子分子(X 2)；

②均能与H 2化合：H 2 + X 2 = 2HX ；

③均能与水不同程度反应，其通式(除F 2外)为：H 2O + X 2 HX + HXO ； ④均能与碱溶液反应；

⑤Cl 2、Br 2、I 2在水中的溶解度较小(逐渐减小，但在有机溶剂中溶解度较大，相似相溶)。 B. 递变性

(1)原子序数增大，原子的电子层数增加，原子半径增大，元素的非金属性减弱。 (2)单质的颜色逐渐加深从淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色，状态从气→气→液→固，溶沸点逐渐升高；得电子能力逐渐减弱，单质的氧化性逐渐减弱，与氢气化合由易到难，与水反应的程度逐渐减弱。

(3)阴离子的还原性逐渐增强。 (4)氢化物的稳定性逐渐减弱。

(5)最高正价含氧酸的酸性逐渐减弱(氟没有含氧酸)。

注：利用卤素单质间的置换反应结合有机溶剂层颜色的方法来检验卤素单质。 2Br —

+ Cl 2 = 2Cl —

+ Br 2；2I —

+ Cl 2 = 2Cl —

+ I 2；2I —

+ Br 2 = 2Br —

+ I 2 卤素单质在不同溶剂中的颜色

水 CCl 4 苯 酒精 Cl 2 黄绿色 Br 2 橙黄色 橙红色 橙红色 橙红色 I 2

褐色

紫红色

紫红色

褐色

说明：密度：CCl 4>水>苯；浓度不同颜色深浅有所不同。

小结：元素性质与原子结构密切相关，主要与原子核外电子排布，特别是最外层电子数有关。 三、核素

1、原子(或离子)的质量关系：质量数(A ) = 质子数(Z ) + 中子数(N ) 元素的相对原子质量与同位素的相对原子质量

元素的近似相对原子质量与同位素的近似相对原子质量（质量数） 2、原子(或离子)的电荷关系：

(1)中性原子：质子数(Z)=核外电子数=核电荷数 (2)阴离子：核外电子数=质子数+离子电荷数 (3)阳离子：核外电子数=质子数－离子电荷数

3、X A

Z

的含义 X A

Z

表示一个质量数为A 、质子数为Z 的原子。

X A a Z b 中A 表示质量数，Z 表示质子数，a 表示粒子所带的电荷数和电性，b 表示组成该

粒子的原子数目。

4、核素、同位素的特征及原子种类的判断

具有一定的质子数和中子数的一种原子叫做核素，质子数相同而中子数不同的原子互称

为同位素（即同一元素的不同核素互称为同位素）。H 11、H 21、H 3

1是氢的3种同位素（常记为H 、D 、T ），126C 、136C 、146C 是碳的3种同位素，H 11、H 21、H 31、126C 、136C 、146C 代表6

种不同的原子。

* 同位素与同素异形体的比较

同位素

同素异形体

定义

质子数相同，中子数不相同的原子

同一元素组成的不同种单质 分子式 元素符号表示不同，如11H 、21H 、3

1H

元素符号表示相同，分子式可不同，如石墨和金刚石、O 2和O 3 结构 电子结构相同，原子核结构不同 单质的组成或结构不同 性质 物理性质不同，化学性质相同

物理性质不同，化学性质相似

知识体系

原子结构和元素周期律知识的综合网络

1. 原子结构（C ） ⑴ 原子的组成 核外电子 e = Z

原子核

质子 Z

中子 N(A —Z)

核电荷数（Z）== 核内质子数（Z）== 核外电子数== 原子序数

质量数（A）== 质子数（Z）＋中子数（N）

阴离子的核外电子数== 质子数＋电荷数（—）

阳离子的核外电子数== 质子数＋电荷数（＋）

⑵区别概念：元素、核素、同位素

元素：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称

核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子

同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子的

互称；

也就是说同一元素的不同核素之间互称为同位素。

⑶元素的相对原子质量

①同位素的相对原子质量：该同位素质量与12C质量的1/12的比值。

②元素的相对原子质量等于各种同位素相对原子质量与它们在元素中原子所占百分数（丰度）乘积之和。即：元素的相对原子质量A r == A r1·a%＋A r2·b%＋…

⑷核外电子的电子排布（了解）

①核外电子运动状态的描述

电子云（运动特征）：电子在原子核外空间的一定范围内高速、无规则的运动，不能测定或计算出它在任何一个时刻所处的位置和速度，但是电子在核外空间一定范围内出现的几率（机会）有一定的规律，可以形象地看成带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，我们把它称为电子云。

电子层：在多个电子的原子里，根据电子能量的差异和通常运动的区域离核远近不同，把电子分成不同的能级，称之为电子层。电子能量越高，离核越远，电子层数也越大。

电子层符号K L M N O P Q

电子层序数n 1 2 3 4 5 6 7

离核远近近——→远

能量高低低——→高

②原子核外电子排布规律

每一层电子数最多不超过2n2；

最外层电子数最多不超过8个，次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个；

核外电子总是先占有能量最低的电子层，当能量最低的电子层排满后，电子才依次进入能量较高的电子层。

⑸原子结构示意图的书写

2. 元素周期表（B）

⑴元素周期表见课本封页

⑵元素周期表的结构分解

周期名称周期别名元素总数规律

具有相同的电子层数而又按原子序数第1周期

短周期

2 电子层数== 周期数

（第7周期排满是第118号元第2周期8

递增的顺序排列的一个横行叫周期。 7个横行

7个周期

第3周期 8 素）

第4周期 长周期

18 第5周期 18 第6周期 32

第7周期

不完全周期 26（目前）

族名 类名 核外最外层电子数

规律

周期表中有18个纵行，第8、9、10三个纵行为第Ⅷ族外，其余15个纵行，每个纵行标为一族。

7个主族 7个副族 0族 第Ⅷ族

主 族

第ⅠA 族 H 和碱金属 1 主族数 == 最外层电子数

第ⅡA 族 碱土金属

2 第ⅢA 族

3 第ⅣA 族 碳族元素

4 第ⅤA 族 氮族元素

5 第ⅥA 族 氧族元素

6 第ⅦA 族 卤族元素

7 0族

稀有气体

2或8

副族

第ⅠB 族、第ⅡB 族、第ⅢB 族、第ⅣB 族、 第ⅤB 族、第ⅥB 族、第ⅦB 族、第Ⅷ族

典型例题分析

例1. 某元素的阳离子+

n R ，核外共用x 个电子，原子的质量数为A ，则该元素原子里的中

子数为（ ）

A ．n x --A

B ．n x +-A

C ．n x -+A

D ．n x ++A

分析：本题主要考查的是元素的原子得、失电子后，核电荷数和阴、阳离子的核外电子数及离子电荷数的关系。由于阳离子带正电，为原子失去电子的结果；阴离子带负电，为原子获得电子所致。所以阳离子的核外电子数应该是原子的质子数减去阳离子的电荷数，阴离子的核外电子数为原子的质子数加上阴离子的电荷数。根据质量关系：质量数＝质子数＋中子数，因此要求中子数必须先要知道质量数和质子数。根据题意，质量数为已知，而质子数则可根据该离子所带电荷数和它的核外电子数求得。阳离子+

n R

核外电子数为x ，则该阳离子对应

原子的核外电子数是n x +，核内的质子数也为n x +。所以n x n x N --=+-=A )(A 答案为A 。

例2．下列说法正确的是（ ）

A．同一元素各核素的质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同

B．任何元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子组成的

C．钠原子失去一个电子后，它的电子数与氖原子相同，所以变成氖原子

D．、、的质量数相同，所以它们是互为同位素

分析：本题是利用相关概念来对选项作出判断。对于A选项，可利用“结构决定性质”这一概念来进行判断；对于B选项，可利用部分原子结构的特殊性来解决；C选项中，必须明确决定原子种类的微粒是哪几种；D选项可用同位素的概念来进行判断。A选项中的各核素是属同一元素，这些核素间必定互为同位素。根据同位素和质量数的含义可知：各核素原子的质子数同中子数不同，二者之和在数值上等于质量数，因而质量数必不相等，但同位素的化学性质几乎完全相同，故A选项正确。B选项中描述的只是原子构成的一般规律，而忽视了

氕原子（）的原子核内只有质子而无中子这个特例，故B选项错误。C选项中原子种类应由质子数和中子数共同决定的，若原子核不改变，仅核外发生电子得失，是决不会发生由一种原子转变为另一种原子的，而只能由原子变为离子，故C选项错误。D选项中互为同位素的不同原子质子数相同，中子数不同，因而其质量数必然不等，故D选项错误。本题答案为A选项。答案为A。

例3．根据下列叙述填写相应微粒的符号：

A．某微粒一般不与其它元素的原子反应，这种微粒是____。

B．某微粒是阴离子，它的原子最外层电子是K层电子数的3倍，这种微粒是____。

C．某微粒氧化性极弱，但得到一个电子后的还原性很强，这种微粒是____。

D．某微粒还原性很弱，但失去一个电子后的氧化性很强，这种微粒是___。

分析：电子层结构为由其最外是8电子的稳定结构，所以该微粒可以是中性原子，也可以是阳离子或阴离子。A．该微粒不与其它元素的原子反应，它是稀有气体原子，其原子核核电荷为18，是氩元素。B．该微粒还原成中性原子，最外层是K层电子的3倍，它的

原子结构示意图为，其阴离子为S2-。C．某微粒氧化性很弱，得到一个电子后形成

原子，此原子结构示意图为，所以这种微粒应为K+。D．某微粒还原性很弱，失去一个电子后成为原子，该微粒为氯原子，氯原子氧化性强其微粒应为Cl-。答案为：A．Ar B．S2-C．K+ D．Cl-。

例4．设某元素的原子核内的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是（）A．不能由此确定该元素的相对原子质量

m

B．这种元素的相对原子质量为n

C ．若碳原子质量为g W ，此原子的质量为g )(W n m +

D ．核内中子的总质量小于质子的总质量

分析：相对原子质量是属于元素范畴的概念，而不是属于某一种原子的物理量，元素 的相对原子质量指的是平均相对原子质量，显然B 是错误的。任何原子的质量不可能是碳原子质量与此原子质子数与中子数之和的乘积，而且碳原子有多种同位素，选项C 中的W 并没有明确指的是哪一种同位素。故C 项也是错误的。题中没有指明是哪种原子，无法确切知道此核内质子数与中子数的相对多少，故D 项也是错误的。答案为A 。

例5．在下列各元素组中，除一种元素外，其余都可以按照某种共性归属一类，请选出各组的例外元素，并将该组其他元素的可能归属按所给六种类型的编号填入表内。

元素组

例外元素

其他元素所属编号 （1）S 、Na 、Mg （2）N 、P 、Sn 、As （3）K 、Ca 、Al 、Zn （4）Cu 、Fe 、Ag 、Ca

其他元素所属类型编号：①主族元素，②过渡元素，③同周期元素，④同主族元素，⑤金属元素，⑥非金属元素。

分析：此题考查学生对于周期表的结构是否熟悉。（1）中Na 、Mg 、S 为同周期元素，（2）中N 、P 、As 为ⅤA 族元素，（3）中K 、Ca 、Al 是主族元素，（4）中Cu 、Fe 、Ag 是过渡元素。答案：（1）N ，③（2）Sn ，④（3） Zn ，①（4） Ca ，②。

例6． NMR

C 136-（核磁共振）可以用于含碳化合物的结构分析，C 136表示的碳原子是（ ） A ．核外有13个电子，其中6个参与成键 B ．核内有6个质子，核外有7个电子

C ．质量数为13，原子序数为6，核内有7个质子

D ．质量数为13，原子序数为6，核内有7个中子

分析：从C 136分析，质量数为13，质子数为6，中子数为13－6＝7，原子序数＝核电荷数＝核外电子数＝质子数。答案为D 。

例7．甲、乙是周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为x ，则乙的原子序数不可能是（ ）

A ．x ＋2

B ．x ＋4

C ．x ＋8

D ．x ＋18

分析：根据每一周期所含元素的种数，第一周期有2种元素，第二、三两周期各含8种元素，第四、五两周期各含18种元素，第六周期含32种元素，则乙的原子序数可能为x ＋2、x ＋8、x ＋18或x ＋32，故应选B ．