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第一節 原子結構與元素周期表
第2課時：元素周期表 核素、同位素
第四章 物質結構 元素周期律
元素周期表
01
核素 同位素
02
學習目標
1.通過閱讀教材、討論交流，了解核素、同位素的含義，認識同位素在生產、生活中的應用，初步學會利用各概念之間的關系解答有關問題。
2．通過對元素周期表發現史資料的收集整理、交流匯報，了解元素周期表的形成過程，并能運用歸納、概括等方法對信息進行加工，體驗科學探究的過程，進一步學習科學探究的方法。
3．通過閱讀教材、歸納總結，知道周期和族的概念，會描述元素周期表的結構，知道元素在周期表中的位置與原子結構的關系，初步學會推導元素在周期表中的位置的基本方法。
【元素周期表的發現】
元素周期表
元素周期表
活動一、元素周期表的發展歷程
元素周期表
任務一、閱讀教材P98頁“科學史話”，思考元素周期表的發展歷程有
哪些？完成表格內容。
誕生
編制
意義
演變
現行
1869年，俄國化學家門捷列夫編制出第一張元素周期表
將元素按照相對原子質量由小到大依次排列，并將化學性質相似的元素放在一起
揭示了元素間的內在聯系，成為化學發展史上的重要里程碑之一
元素周期表中為未知元素留下的空位先后被填滿
排序依據由相對原子質量改為原子的核電荷數
元素周期表
任務二、討論交流：閱讀教材P94頁內容，思考現行元素周期表的編
排原則是什么？
①原子序數：按照元素在周期表中的順序給元素編號；原子序數＝核電荷數＝
質子數＝核外電子數。
②元素周期表中元素的排列方式：將電子層數相同的元素按照原子序數遞增的
順序由左向右排成橫行，再把不同橫行中最外層電子數相同的元素，按電子層
數遞增的順序由上向下排成縱列。
對應訓練
【典例1】下列說法中不正確的是（ ）
A．元素的原子序數等于核電荷數
B．元素所在周期序數等于該元素原子的電子層數
C．元素原子的質子數等于核外電子數
D．元素所在周期序數等于該元素原子的最外層電子數
D
【解析】在原子中質子數=核電荷數=原子序數，所以元素的原子序數等于核電荷數，故A正確；原子核外有幾個電子層，該元素就位于第幾周期，即元素所在周期序數等于該元素原子的電子層數，故B正確；原子呈電中性，則原子中質子數=核外電子數，故C正確；元素所在周期序數等于該元素原子的電子層數，主族元素的族序數等于最外層電子數，故D錯誤；故選D。
對應訓練
【典例2】任何科學真理的發現，都不是一帆風順的，門捷列夫的元
素周期表奠定了現代化學和物理學的理論基礎。下列關于元素周期
表的敘述正確的是（ ）
A．周期表中有7個主族、8個副族
B．目前使用的元素周期表中，最長的周期含有32種元素
C．短周期元素是指1~20號元素
D．原子的最外層電子數都等于該元素所在的族序數
B
【解析】A．周期表中有7個主族、7個副族，A錯誤；B．目前使用的元素周期表中，最長的周期為第六周期，含有32種元素，B正確；C．短周期元素是指第一、二、三周期的元素，即1~18號元素，C錯誤；D．主族元素的原子，原子的最外層電子數等于該元素所在的族序數，D錯誤；故選B。
原子序數=核電荷數=質子數=核外電子數
原子序數是按照元素在周期表中的順序給元素編號。
七行——七個周期（1-3短周期，4-7長周期）
十八列——十六個族：七個A族、七個B族、一個VIII族、一個0族
七行十八列構成的二維平面結構
元素周期表
第一周期
第二周期
第三周期
第四周期
第五周期
第六周期
第七周期
1、周期（橫行）
2
8
8
18
18
32
32
短周期
長周期
周期數=電子層數
元素的種類
周期的名稱
元素周期表
三短四長七周期
元素周期表
活動二、探究元素周期表的結構
任務一、觀察元素周期表，結合教材P95頁“思考與討論”，思考周期序
數與原子核外電子排布有何關系？完成表格內容。
周期序數 起止元素 包括元素種數 核外電子層數
1 H～He 2 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 Fr～Og 7
【結論】由上得到元素的周期序數等于原子核外電子層數。元素周期表的前三周期統稱為短周期，其余周期統稱為長周期。顯然短周期元素就是指前18號元素。
Li～Ne
Na～Ar
K～Kr
Rb～Xe
Cs～Rn
8
8
18
18
32
32
2、族（縱行）
主族
副族
0族
【注意】第VIII族，包括第8、9、10 縱行
元素周期表
七主七副一八一零族
元素周期表
任務二、討論交流：觀察元素周期表，思考元素周期表的結構（族）
有何特點？完成表格內容。
族 主族 0族 副族 Ⅷ族
構成周期 列序
族序數
族序數與原子結構關系 ———————————— 常見族的別稱 由長周期元素和短周期元素共同構成
僅由長周期元素構成
1，2，13～17
18
3～7，11，12
8，9，10
Ⅷ
ⅢB，ⅣB，ⅤB，ⅥB，ⅦB，ⅠB，ⅡB
ⅠA，ⅡA，ⅢA，ⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA
0
主族序數＝原子最外層電子數
第ⅠA族(除氫)：堿金屬元素；第ⅦA族：鹵族元素；0族：稀有氣體元素
元素周期表
任務三、問題探究：元素周期表還有哪些其它表現特征？
①元素周期表中的方格中的符號的意義：
②元素周期表的特殊位置:
A.過渡元素：元素周期表中從ⅢB族到ⅡB族10列元素，都是金屬元素。
B.鑭系：元素周期表第六周期第ⅢB族中，從57號元素到71號元素共15種元素。
C.錒系：元素周期表第七周期第ⅢB族中，從89號元素到103號元素共15種元素。
D.ⅡA , ⅢA不緊鄰，最外層電子為1~2的不一定是ⅠA 、 ⅡA主族，也可能是過渡
元素。同周期原子序數的差值是1、11或25
對應訓練
【典例1】下列關于元素周期表的敘述正確的是（ ）
A．元素周期表揭示了化學元素間的內在聯系，是化學發展史上的重
要里程碑之一
B．元素所在的周期數等于它的電子層數，所在的族序數等于它的最
外層電子數
C．元素周期表有7個橫行即7個周期，18個縱列即18個族
D．某種元素的相對原子質量取整數值，就是其原子序數
A
【解析】門捷列夫研制出的元素周期表，不僅揭示了元素間的內在聯系和變化規律，也為發現新元素及探究物質的用途提供了依據，其價值非凡，A正確；周期數=電子層數，主族序數=最外層電子數，對于副族及第Ⅷ族元素，族序數不一定等于相應原子的最外層電子數，B錯誤；8、9、10三個縱列合在一起叫做第Ⅷ族，故共有16個族，C錯誤；元素的原子序數等于元素的核電荷數，D錯誤；故選A。
對應訓練
【典例2】2018年IUPAC(國際純粹與應用化學聯合會)制作了新版周
期表，包含118種元素。下列有關元素周期表說法正確的是（ ）
A．元素周期表中只有第ⅡA元素原子最外層電子數為2
B．元素周期表有18個族
C．第ⅠA族的元素全部是金屬元素
D．元素周期表中含元素種類最多的族是第ⅢB族
D
【解析】A．He最外層有2個電子，但屬于稀有氣體元素，在0族，故A錯誤；B．元素周期表有7個主族、7個副族、1個0族和1個VIII族，共16個族，故C錯誤；C．第ⅠA族的H元素是非金屬，故C錯誤；D．元素周期表中含元素種類最多的族為ⅢB族，含錒系和鑭系元素，故D正確。故選D。
對應訓練
【典例3】下列關于過渡元素及其單質的說法正確的是（ ）
A．過渡元素包括12列元素
B．過渡元素中既含有金屬元素，也含非金屬元素
C．所有的過渡元素的單質都具有良好的導電性
D．過渡金屬元素的單質比較穩定，與空氣和水不發生反應
C
【解析】A．過渡元素包括第3~12列共10列元素，故A錯誤；B．過渡元素中只含有金屬元素，不含非金屬元素，故B錯誤；C．過渡元素中只含有金屬元素，單質都具有良好的導電性，故C正確；D．多數過渡金屬元素的單質比較穩定，與空氣和水反應緩慢或不發生反應，故D錯誤；選C。
核素 同位素
核素 同位素
活動一、元素和核素
任務一、閱讀教材P96頁內容，觀察表4-1，思考核素和元素的定義
是什么？
①核素：具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子，其符號為AZX。
例如： 、 、 都是氫元素的不同核素。決定核素種類的是質子數與中子
數，與核外電子無關。
②元素：具有相同質子數(核電荷數)和不同中子數的一類原
子的總稱。決定元素種類的是質子數，與中子數和核外電子
無關。
核素 同位素
任務二、根據教材P96頁表4-1，回答氫元素的三種核素有核特點？
完成表格內容。
氫元素的三種核素比較：
原子名稱 原子符號(X) 氫元素的原子核 質子數(Z) 中子數(N)
氕
氘
氚
1
1
1
1
2
0
H
H或D
H或T
【結論】元素周期表中涉及的元素有118種，但核素多于118種。并不是所有
原子均有中子數，氕無中子。
對應訓練
【典例1】核素是具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子。
下列說法錯誤的是(　 　)
A． 、 、H＋和H2是氫元素的四種不同粒子
B． 和 、石墨和金剛石均為同素異形體
C． 和 是不同的核素
D．12C和14C互為同位素，物理性質不同，但化學性質幾乎完全相同
B
【解析】A項中的四種微粒是氫元素的四種不同粒子， 和 是質子數均為1，中子數不等的不同的氫原子，它們是不同的核素，12C和14C由于其質子數均為6，而中子數分別為6和8，故它們互為同位素，同理， 和 也互為同位素，其物理性質不同，但化學性質幾乎完全相同；金剛石與石墨是由碳元素組成的不同的單質，它們互為同素異形體。
對應訓練
【典例2】美國夏威夷聯合天文中心的科學家發現了新型氫微粒，這
種新粒子是由3個氫原子核(只含質子)和2個電子構成，對于這種微
粒，下列說法正確的是（ ）
A．該微粒為電中性 B．它是氫元素的一種新的核素
C．它的化學式為H3 D．它比一個普通H2分子多一個氫原子核
D
【解析】這種氫粒子是由3個氫原子核（只含質子）和2個電子構成的，所以該粒子帶一個單位的正電荷，A錯誤；這種氫粒子是由3個氫原子核(只含質子)和2個電子構成，化學式為H3+，該微粒是一個離子，而不是原子，核素是一種原子，B錯誤；這種氫粒子是由3個氫原子核（只含質子）和2個電子構成，該微粒可表示為H3+，C錯誤；D．普通氫分子2個原子核，這種氫粒子是由3個氫原子核構成，D正確；故答案為：D。
核素 同位素
活動二、探究同位素的概念、特點及用途
任務一、閱讀教材P96頁最后自然段，結合“化學與職業”欄目，回答
同位素的定義、特點是什么？有何用途？
①概念：質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱為同位素(即同一元
素的不同核素互稱為同位素)，如 、 、 互為同位素。
②特點：同位素在元素周期表中占有相同的位置，化學性質幾乎完全相同，物理
性質略有差異；；同一元素的不同核素的中子數不同，質量數也不相同；天然存
在的同位素，相互間保持一定的比率。
③用途：14C在考古工作中用于測定文物的年代；2H、3H用于制造氫彈；利用放射
性同位素釋放的射線育種、給金屬探傷、診斷和治療疾病等。
核素 同位素
任務二、元素、核素、同位素、同素異形體的區別與聯系是什么。
元素 核素 同位素 同素異形體
本質
范疇
特性
決定因素
舉例
質子數相同的一類原子
質子數、中子數都一定的原子
質子數相同、中子數不同的核素
同種元素形成的不同單質
同類原子
原子
原子
單質
只有種類，
沒有個數
化學反應中的最小微粒
化學性質幾乎相同，物理性質不同
元素相同
性質不同
質子數
質子數、中子數
質子數、中子數
組成元素、結構
H、C、O
三種元素
O2、O3
項目
內容
1H
1
1H
2
1H
3
三種核素
1H
1
1H
2
1H
3
互稱同位素
核素 同位素
【元素、核素、同位素、同素異形體的聯系】
對應訓練
【典例1】回答下列問題：
（1）有下列微粒
①以上8種微粒中共有____種核素，共____種元素。
②互為同位素的是____________。
③質量數相等的是_____和_____，中子數相等的是_____和_____。
④ H、D、T 三種核素構成的氫氣的相對分子質量有____種。
6 5
14C　 14N　 14C 　16O
5
（2）18O2與16O2，二者的關系是____________________________（填“互為同位素”“互為同素異形體”或“屬于同一種物質”）。
屬于同一種物質
核素 同位素
【典例2】2021年，“中國天眼”正式對全球開放，其“眼鏡片”主要成分
是高性能碳化硅新型材料，它能探測到宇宙邊緣的中性氫，重現宇宙
早期圖像。下列有關說法正確的是（ ）
A．其塔架所用鋼材的組成元素都是金屬元素
B．其射電板所用鋁合金具有較強的抗腐蝕性
C．中性氫原子構成的氫氣有三種同素異形體
D．硅位于元素周期表第三周期ⅥA族
B
核素 同位素
【解析】A．鋼材的組成元素除了鐵元素外，還有碳元素，故A錯誤；B．鋁合金表面有一層致密的氧化膜，具有較強的抗腐蝕性，故B正確；C．同種元素組成的不同單質為同素異形體，中性氫原子構成的氫氣只有一種單質，故C錯誤；D．硅元素位于元素周期表第三周期ⅣA族，故D錯誤；答案B。
1.下列有關元素周期表的說法中錯誤的是（ ）
A．元素原子的最外層電子數等于該元素所在的族序數
B．元素周期表中從ⅢB族到ⅡB族10個縱列的元素都是金屬元素
C．除He外的所有稀有氣體元素原子的最外層電子數都是8
D．ⅡA族與ⅢA族之間隔著10個縱列
A
【解析】A．只有主族元素原子的最外層電子數等于該元素所在的族序數，過渡元素的族序數大多等于其價電子數，不是最外層電子數，選項A錯誤；B．元素周期表中從IIIB族到IIB族10個縱行的元素都是過渡元素，過渡元素全部為金屬元素，選項B正確；C．稀有氣體元素原子中，只有氦原子的最外層電子數為2，其余的均為8，選項C正確；D．ⅡA族、ⅢA族分別位于元素周期表的第2縱列和第13縱列，即ⅡA族與ⅢA族之間隔著10個縱列(第3列～第12列)，選項D正確；答案選A。
2．下列關于元素周期表的敘述正確的是（ ）
A．在元素周期表中共有18個縱行，18個族
B．同族元素的最外層電子數一定相同
C．同周期元素的電子層數相同
D．元素周期表有7個周期，8個主族
【解析】A．周期表共有18個縱行，16個族，其中第Ⅷ族包括第8、9、10三個縱行，A項錯誤；B．對于0族元素、副族元素及第Ⅷ族元素來說，同族元素原子的最外層電子數不一定相同，B項錯誤；C．同周期元素具有相同的電子層數，C項正確；D．元素周期表有7個周期，7個主族，D項錯誤；答案選C。
C
3.元素M、R形成的簡單離子M2-與R+的核外電子數之和為20，
下列說法正確的是（ ）
A．M原子的質子數一定大于R原子的質子數
B．M可能存在16M、18M兩種核素
C．M2-與R+的電子層結構不可能相同
D．兩種離子結合可形成MR型化合物
B
【解析】離子的核外電子數之和為20，可推出M、R兩種原子的質子數之和為19，則R為Na、M為O或R為Li、M為S，以此來解答。若M為O，R為Na，O的質子數為8小于Na的為11，A錯誤；氧元素含有16O、17O和18O三種核素，若M為O時則成立，B正確；若M為O，R為Na，則O2-和Na+均具有10電子，具有相同的電子層結構，C錯誤；簡單離子M2-與R+形成的化合物為MR2，不可能為MR型化合物，D錯誤；故答案為：B。
4.已知X、Y、Z三種主族元素在元素周期表中的位置如圖所示。
設X的原子序數為a，則下列說法不正確的是（ ）
A．Y的原子序數可能為a－17
B．Y與Z的原子序數之和可能為2a
C．Z的原子序數可能為a＋31
D．X、Y、Z可能均為短周期元素
D
Y
X
Z
【解析】A．若Y為第三周期元素，則 X、Z分別為第四、五周期元素，X的原子序數為a，則Y的原子序數為a-17，A正確；B．若Y為第三周期元素，則 X 、Z分別為第四、五周期元素，X的原子序數為a，則Y的原子序數為 a-17，Z的原子序數為a+17，則Y與乙的原子序數之和為2a，B正確；C．若 Y為第四周期元素，則 X、Z分別為第五、六周期元素，X 的原子序數為a，則Y的原子序數為a-17，Z的原子序數為a+31，C正確；D．由圖中X、Y、Z三種主族元素在周期表中的相對位置可知，X、Y、Z三種主族元素處于過渡元素右側，Y 不可能是第一周期元素，則Z一定處于長周期，D錯誤； 故選D。
元素周期表
核素
元素
周期表
核素
結構
判斷元素在周期表中的位置：周期、族
發展歷程及編排原則
同位素：概念、特點、用途
核素的概念
元素的定義
周期：每一橫行叫一周期，共7各周期
族：七主七副，一八一零，共18列，16個族

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