1、责任编辑：郑淑娟曲丕丞房慧君林翠丽封面设计：魏然版权所有请勿擅自用本书制作各类出版物违者必究如对教材内容有意见、建议或发现印装质量问题，请与山东科学技术出版社联系电话：0531-82098030电子邮箱：欢迎同学们进入高中化学课程的学习！依据 普通高中化学课程标准 （2017年版） ， 化学课程分为必修课程、选择性必修课程和选修课程三大类。其中，必修课程是普通高中学生发展的共同基础，努力体现化学基本观念与发展趋势，促进同学们化学学科核心素养的发展，以适应未来社会发展需求，是全体同学必须修习的课程。选择性必修课程包括“化学反应原理” “物质结构与性质” “有机化学基础”三个模块，培养同学们深入学
2、习与探索化学的志向，引导同学们更加深入地认识化学科学、了解化学研究的内容与方法、提升化学学科核心素养的水平，是同学们根据个人需求与升学考试要求选择修习的课程。选修课程包括“实验化学”“化学与社会”“发展中的化学科学”三个系列，面向对化学学科有不同兴趣和不同需要的同学，拓展化学视野，深化对化学科学及其价值的认识，是同学们自主选择修习的课程。依据普通高中化学课程标准（2017 年版）的理念和要求，我们编写了本套教材，力求选取最具化学学科核心素养发展价值的知识内容和学习素材，按照科学、合理、有效的学习进阶，安排学习内容，设计学习活动，引导同学们学习最为核心的基础知识和基本技能，掌握最有价值的科学方法
3、和思想方法，形成正确的思想观念和科学态度，达成“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等方面化学学科核心素养的发展目标。为了便于同学们学习，我们将必修课程教材分成两册编写。在学习这两册教材的过程中，同学们将通过观察辨析一定条件下的物质形态及变化的宏观现象，初步掌握物质及其变化的分类方法，能够运用有关符号表征物质及其变化；从微观层面理解物质的组成、结构与性质的联系，形成“结构决定性质，性质决定应用”的观念，学会根据物质的微观结构推论元素及其化合物在特定条件下可能具有的性质和发生的变化；掌握探究物质性质的主要方法和基本程序，关注
4、化学反应中的物质变化和能量变化，能够预测在一定条件下某种物质可能发生的化学反应，增强变化观念和平衡思想；初步学会收集各种证据，掌握对物质的性质及物质的变化提出可能的假设并予以验证的方法；发现和提出有研究价值的化学问题，独立或合作依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，对观察记录进行信息加工、获得实验结论并提出进一步探究的设想，培养独立思考、敢于质疑、致同学们致同学们1第 1 节 原子结构与元素性质第 2 节元素周期律和元素周期表第 3 节元素周期表的应用微项目海带提碘与海水提溴体验元素性质递变规律的实际应用本章自我评价 第1章原子结构元素周期律第 1 节 认识有机化合物第 2 节从化石燃
5、料中获取有机化合物第 3 节饮食中的有机化合物 微项目自制米酒领略我国传统酿造工艺的魅力本章自我评价第3章简单的有机化合物2勇于创新的精神；关注与化学有关的社会问题，深刻理解化学、技术、社会和环境之间的关系，认识化学科学的独特魅力及对人类社会发展的重大贡献，强化社会责任意识。本必修课程教材在呈现形式上具有一系列独具匠心的设计：每节开始设置“联想质疑”栏目，铺设情境，提出问题，为同学们的探究学习做好铺垫；通过 “观察思考”“活动探究”“交流研讨”“迁移应用”等活动性栏目组织同学们进行自主探究和开展合作学习，并利用 “方法导引” 栏目对有关活动进行有效的指导；利用 “资料在线” “拓展视野”“身边
6、的化学”“化学与技术”等资料性栏目丰富同学们的知识，拓展同学们的视野；每节的“练习与活动”及每章的自我评价设置“学习理解”“应用实践”“迁移创新”三个层次，提供精选习题和有关活动，以提升同学们理论联系实际的迁移应用能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力；每章在“本章自我评价”中列出化学学科核心素养的发展重点和学业要求，以便同学们据此检查自己的学习情况；每章设置一个微项目，开展项目式学习，引导同学们面对实际的化学问题，学以致用，实现所学知识向关键能力和核心素养的转化。本册教材是必修第二册，共 3 章，每章各有3 节和 1 个微项目，主要是引导同学们认识原子结构，建构元素周期律，知道元素周期表
7、的结构，认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表中位置的关系以及原子结构、元素性质呈现的周期性变化规律；建立化学键概念，认识化学反应体系能量改变与化学键的关系，知道化学反应可以实现化学能与其他形式能量的转化；了解化学反应具有一定的限度和速率，知道化学反应速率的表示方法，体会从限度、速率两个方面认识和调控化学反应的重要性；知道有机化合物的结构特点，认识一些典型的有机化合物的性质及其与结构特点的关系，掌握主要的有机反应类型，了解合成新物质是有机化学研究价值的重要体现，在学习过程中发展同学们的化学学科核心素养。相信本套教材能够成为同学们认识化学科学、学习化学学科的好帮手，为同学们在学校的组织和老师的
8、指导下发展化学学科核心素养、提高学业水平，打下坚实的基础，开辟广阔的空间。 目 录CONTENTS第 1 章原子结构元素周期律第 1 节原子结构与元素性质 /2第 2 节元素周期律和元素周期表 /10第 3 节元素周期表的应用 /19微项目海带提碘与海水提溴 体验元素性质递变规律的实际应用 /30本章自我评价 /34第 2 章化学键化学反应规律第 1 节化学键与物质构成 /40第 2 节化学反应与能量转化 /46第 3 节化学反应的快慢和限度 /56微项目研究车用燃料及安全气囊 利用化学反应解决实际问题 /65本章自我评价 /69第 3 章简单的有机化合物第 1 节认识有机化合物 /76第 2
9、 节从化石燃料中获取有机化合物 /88第 3 节饮食中的有机化合物 /103微项目自制米酒 领略我国传统酿造工艺的魅力 /116本章自我评价 /1201. 各章节中的主要术语与物质名称 /1242. 本册教材中主要的实验内容 /1263. 常见元素中英文名称对照表 /1274. 部分酸、碱和盐的溶解性表（室温） /128附录第 1 节 原子结构与元素性质第 2 节元素周期律和元素周期表第 3 节元素周期表的应用微项目海带提碘与海水提溴体验元素性质递变规律的实际应用本章自我评价 第1章原子结构元素周期律第 1 节原子结构与元素性质原子是构成物质的一种基本微粒，物质的组成、结构和性质都与原子结构密
10、切相关。那么，原子的内部结构是怎样的？原子结构与元素性质又有着怎样的关系呢？1. 原子核 核素原子由原子核和核外电子构成，而原子核由更小的微粒质子和中子构成。英国物理学家卢瑟福（E.Rutherford）在 粒子散射实验（图 1-1-1）的基础上，经过理论分析和计算，提出了核式原子模型：原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于原子的中心；电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动（图 1-1-2） 。卢瑟福通过实验和理论分析构建的核式原子模型，形象地描述了原子结构。那么，原子核的内部结构是怎样的，电子在核外空间的运动状态又是怎样的？人们对原子结构认识的不断深入，对认识元素性质有哪些帮助？
11、 图1-1-1 卢瑟福实验示意图实验前，根据“葡萄干布丁”原子模型进行的预测实验结果：绝大多数 粒子通过，少数 粒子偏转，个别 粒子被反弹 图1-1-2 卢瑟福核式原子模型一、原子结构金箔 粒子发射源联想质疑Chemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 2质子带正电荷，中子不带电，质子和中子依靠一种特殊的力核力结合在一起。对于一个原子来说： 核电荷数 = 质子数 = 核外电子数电子的质量很小，相对于质子和中子的质量，可以忽略不计，因此原子的质量几乎全部集中在原子核上；也就是说，原子的质量可以看作原子核中质子的质量和中子的质量之和。人们将原子核中质子数和中子数之和称为质量数（mass nu
12、mber） 。质子数（Z） + 中子数（N）= 质量数（A）一般用符号AZX 表示一个质量数为 A、质子数为 Z 的原子，那么，构成原子的有关微粒之间的关系可表示为：根据表 1-1-1 中所列数据讨论：1. 在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系？为什么？2. 原子的质量主要由哪些微粒决定？3. 如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？表1-1-1电子、质子和中子的基本数据微粒电子质子中子质量/kg9.10910-31 1.67310-271.67510-27相对质量0.000 548 4
13、1.0071.008电量/C1.60210-191.60210-190电荷 -1+10质子 Z 个原子AZX原子核中子 （A-Z）个核外电子 Z 个交流研讨变第 1 节原子结构与元素性质等3人们把具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子称为核素（nuclide） 。氢元素有氕、氘、氚三种核素，分别用11H、21H 和31H 表示。在天然元素中，许多元素都具有多种核素，如碳元素有三种核素（612C、136C、146C） 、氧元素有三种核素（168O、178O、188O） 、铀元素有三种核素（23492U、23592U、23892U） 、氯元素有两种核素（3517Cl、3717Cl）等；有些元
14、素则只有一种核素，如氟（199F） 、钠（2311Na）等。比较氕、氘、氚的原子结构科学家发现有三种氢原子：氕（pi ） 、氘（d o） 、氚（chun） 。这三种氢原子中质子、中子和电子的数量关系如图 1-1-3 所示。思考1. 氕、氘、氚的原子结构有何异同？如何用符号表示这三种氢原子？2. 氕、氘、氚属于同一种元素吗？原子氕氘氚俗称-重氢 超重氢发现年份176619311934 图1-1-3 氕、氘、氚原子中质子、中子和电子的数量关系示意图氕（H）氘（D）氚（T）质子中子电子观察思考资 料 在 线元素的相对原子质量元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度（
15、某种核素在这种元素的所有天然核素中所占的比例）的乘积之和。例如，氯元素有两种核素：3517Cl，相对原子质量为 34.97，其丰度为75.77%；3717Cl，相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%。因此，氯元素的相对原子质量为 34.9775.77% + 36.9724.23% 35.45。质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素（isotope） 。例如，11H、21H、31H 互为同位素，其中21H、31H 可用于制造氢弹；23492U、23592U、23892U 互为同位素，其中23592U 是核反应堆的燃料。同位素分为稳定同位素和放射性同位素两种。放射性同位素最
16、常见的应用是进行同位素示踪和用作放射源。例如，追踪植物中放射性3215P 发出的射线，能够确定磷在植物中的作用部位；应用放射性同位素发出的射线，可以进行金属制品探伤、人体疾病诊断和肿瘤治疗等。Chemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 4化 学 与 技 术未来的能源核聚变能核聚变是将轻原子核融合成较重原子核的核反应，它所产生的能量比核裂变反应产生的能量大得多。例如，1 g氘（21H）全部聚合为氦所放出的热能可使 4108 g 冰变成水蒸气。另外，核聚变的污染轻，不会产生放射性垃圾。但是，要想利用核聚变帮助人类长久地解决能源问题，必须使核聚变产生的能量均匀地释放出来，也就是要实现受控核聚
17、变。目前，实现受控核聚变遇到的最大技术障碍是难以将核燃料加热到几千万甚至上亿摄氏度的高温。现在，科学家正在探索在室温下实现受控核聚变的可能性。 图1-1-4 核聚变反应控制室2. 核外电子排布物质在化学反应中的表现与组成该物质的元素的原子结构有着密切的联系，其中核外电子扮演着非常重要的角色。电子在原子内有着“广阔”的运动空间。现代物质结构理论认为，在含有多个电子的原子里，能量低的电子通常在离核较近的区域内运动，能量高的电子通常在离核较远的区域内运动。为了研究问题的方便，科学家认为电子是在原子核外离核由近及远、能量由低到高的不同电子层上分层排布的。通常将能量最低、离核最近的电子层称为第一电子层，
18、能量稍高、离核稍远的电子层称为第二电子层由内向外依次类推，共有 7 个电子层。这些电子层由内向外可依次用 K、L、M、N、O、P、Q 表示。每个电子层最多能容纳 2n2（n 代表电子层数）个电子，而最外层所能容纳的电子则不超过 8 个（第一层为最外层时不超过 2 个） 。人们常用原子结构示意图来简明地表示电子在原子核外的分层排布情况。图 1-1-5给出了核电荷数为 1 20 的元素的原子结构示意图。 图1-1-5 核电荷数为120的元素的原子结构示意图变第 1 节原子结构与元素性质等5随着对原子结构认识的不断深入，人们对原子结构与元素原子得失电子能力之间关系的认识也越来越深刻。元素的性质与原子
19、的最外层电子数密切相关。例如，稀有气体元素原子最外层电子数为 8（氦原子除外，它的最外层只有 2 个电子） ，原子结构稳定，原子既不容易获得电子也不容易失去电子；金属元素原子最外层电子数一般小于 4，原子较易失去电子形成阳离子；非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于 4，原子较易获得电子形成阴离子。化合价是元素的一种重要性质。元素的化合价与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关。例如，稀有气体元素原子的电子层已达到稳定结构，元素通常表现为 0 价；钠原子的最外层只有 1 个电子，原子容易失去 1 个电子形成 Na+而达到稳定结构，因此钠元素在化合物中呈 +1 价；氯原子的最外层有 7 个电
20、子，原子容易获得 1 个电子形成 Cl-而达到稳定结构，因此氯元素在氯化钠、氯化镁等氯化物中呈 -1 价。二、原子结构与元素原子得失电子能力拓 展 视 野认识核外电子的运动电子极其微小，即使使用最先进的扫描隧道显微镜（STM） ，也只能观察到原子，而观察不到比原子小得多的电子。一个多世纪以来，科学家主要采用原子光谱和建立模型的方法对核外电子的运动进行研究。其中，玻尔原子模型和电子云模型对人们认识核外电子的运动起到了极大的促进作用。玻尔原子模型1913 年，玻尔在核式原子模型的基础上提出了新的原子模型：核外电子处在一定的轨道上绕核运行，在不同轨道上运动的电子具有不同的能量且能量是量子化的（即不是
21、连续的） ；当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，会辐射或吸收一定的能量；等等。现代物质结构理论保留了玻尔原子模型合理的部分，并在此基础上进一步发展。电子云模型宏观物体的运动都有一定的轨迹，如人造卫星按一定的轨道围绕地球运行，而在原子核外运动的电子并不遵循宏观物体的运动规律。人们不可能同时准确地测定电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也不能描画出它们的运动轨迹，而只能描述电子在原子核外空间某处单位体积内出现的概率大小。为了形象地表示电子在原子核外空间运动的这一特征，人们常用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外空间某处单位体积内出现概率的大小。这种形象地描述电子在原子核外空间某处单位体积内
22、出现概率大小的模型称为“电子云模型” 。 图1-1-7 氢原子的“电子云模型” 图1-1-6 丹麦科学家玻尔 （N.Bohr，18851962）Chemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 6比较钠、镁、钾元素原子的失电子能力基于对原子结构与元素原子失电子能力之间关系的认识，完成下列活动。1. 预测钠、镁两种元素原子失电子能力的强弱，并从原子结构的角度说明理由。2. 预测钠、钾两种元素原子失电子能力的强弱，并从原子结构的角度说明理由。【实验 1】用小刀切下一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有水并滴加有几滴酚酞溶液的烧杯中，立即盖上表面皿；取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，放入
23、盛有等量水并滴加有几滴酚酞溶液的另一只烧杯中，立即盖上表面皿。分别观察现象。【实验 2】取两只烧杯，向其中加入等量的水并加入几滴酚酞溶液。用小刀分别切下大小相似的一小块金属钠和一小块金属钾，用滤纸吸干表面的煤油，同时将金属钠和金属钾分别放入上述两只烧杯中，立即盖上表面皿，观察现象。实验记录实验现象实验结论通过单质与水（或酸）的反应比较元素原子失电子能力在多数情况下，可以通过比较元素的单质与水（或酸）反应置换出氢气的难易程度来判断元素原子失电子能力的强弱。方法导引思考1. 你对以上两组元素原子失电子能力强弱的预测正确吗？你从原子结构的角度对它们失电子能力强弱的解释是否合理？哪些证据支持了你的预测
24、和解释？2. 通过前面的学习，你已经可以从质子数、中子数、核电荷数、核外电子数、最外层电子数、电子层数等方面描述原子的结构了，它们是否会影响元素原子失电子能力的强弱？如果会，如何影响？如果不会，说明理由。3. 请根据以上讨论来分析说明硫、氯两元素中哪种元素原子的得电子能力强。4. 如何用图示的方式描述原子结构对元素原子得失电子能力的影响？元素原子得失电子的能力与原子的最外层电子数、核电荷数和电子层数均有关系。在如图1-1-5所示的核电荷数为 1 20 的元素（除原子已达到稳定结构的 He、Ne、Ar 三种元素外）中，若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难失电子、越容
25、易得电子；若原子的最外层电子数相同，则电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越容易失电子、越难得电子。通常所说的元素的金属性、非金属性分别与元素原子的失电子能力和得电子能力相对应。活动探究变第 1 节原子结构与元素性质等7概括整合1. 请用图示的方法描述构成原子的各种微粒与元素、核素之间的关系，以及元素、核素与同位素之间的关系，示例如下：练习与活动学习理解1. 原子的表示。（1）通常用AZX 表示一个原子，其中 A 表示_，Z 表示_。（2）补全下表。微粒符号质子数中子数质量数核外电子数126C88188O2. 概括核外电子排布的规律。3. 说明原子结构与元素原子得失电子能力之间的关系。元素核
26、素 1核素 2原子核核外电子Z 个（分层排布）质子Z 个中子（A-Z）个互为同位素互为同位素原子 AZXChemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 82. 下列原子结构示意图是否正确？如有错误，指出错误的原因并改正。+9FNaSiSMg2 8+11 2 9+12 28 2+14 29 3+16 27 7+826+11 2 8+17 28 7+17 28 83. 下列原子或离子的结构示意图表示的各是什么微粒？应用实践5. 据报道，某些花岗岩会释放氡（22286Rn） ，对人体造成伤害。（1）氡原子的质量数是_，质子数是_，中子数是_。（2）请将 Rn 的原子结构示意图补全。（3）请根据
27、Rn 的原子结构预测氡气的化学性质（ ） 。A. 非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应B. 比较活泼，能与钠等金属反应C. 不太活泼，与氮气性质相似D. 很难与其他物质发生反应选择该选项的理由是_。（4）研究发现，镭能蜕变为22286Rn，故将22286Rn 称为镭射气；钍能蜕变为22086Rn，故将22086Rn 称为钍射气；锕能蜕变为21986Rn，故将21986Rn 称为锕射气。22286Rn、22086Rn、21986Rn （ ） 。A. 属于同种元素 B. 互为同位素 C. 属于同种核素 D. 属于同种原子判断依据： _决定元素种类，_决定核素种类。6. 比较下列两组元素原子得电子能
28、力的强弱，并从原子结构的角度进行论证。（1）O 和 F （2）O 和 S7. 请利用原子结构的知识回答下列问题。（1）预测：金属钠和金属铝哪一种更容易与氯气反应？为什么？（2）元素的化合价与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关。请尝试概括核电荷数为 120 的元素的化合价与元素原子最外层电子数之间的关系。32184. 请分别利用原子结构的知识和实验事实论证“镁元素原子的失电子能力强于铝元素原子” 。 第5（2）题图_变第 1 节原子结构与元素性质等9物质世界尽管丰富多彩、变化无穷，但物质都是由元素组成的。人类在长期的生产活动和科学实验中，逐渐认识了元素之间的内在联系和元素性质变化的规律性，
29、并以一定的方式将它们表示出来。目前，已经发现的元素有 110 多种。在元素周期表中，元素是有序排列的。你是否想过：元素为什么会按照这样的顺序在元素周期表中排列？它们之间存在着什么关系？人们是怎样描述这种关系的？ 图1-2-1 元素周期表第 2 节元素周期律和元素周期表联想质疑Chemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 10元素周期律初探1. 下表所列的是部分元素的有关信息，请将表中所缺内容补充完整。元素符号元素名称原子序数核电荷数电子层数原子最外层电子数原子半径/nm相对原子质量最高化合价和最低化合价（常见）H0.0301.008+1He4.0030Li0.1526.941+1Be0.
30、1119.012+2B0.08610.81+3C0.07712.01+4，-4N0.07014.01+5，-3O0.06616.00-2F0.06419.00-1Ne20.180Na0.18622.99+1Mg0.16024.31+2Al0.14326.98+3Si0.11728.09+4，-4P0.11030.97+5，-3S0.10632.06+6，-2Cl0.09935.45+7，-1Ar39.9502. 请运用作图的方法对表中的各项内容进行比较、分析，寻找其中的规律。3. 如何描述你发现的规律？原子序数（atomic number）是元素在元素周期表中的序号，其数值等于该元素原子核内的
31、质子数。研究原子序数为 118 的元素，可以帮助我们认识元素之间的内在联系和元素性质的变化规律。一、元素周期律活动探究变第 2 节元素周期律和元素周期表等11拓 展 视 野如何构建变量关系模型研究变量之间的关系和变化规律时，可以借鉴数学中研究函数的思路，寻找自变量和因变量的关系，具体包括：1. 确定自变量。本活动中，以原子序数为自变量。2. 选取因变量，寻找自变量和因变量之间的关系。3. 选择表达形式，确定用哪种形式呈现变化规律。人们常常借助柱状图或折线图来表示自变量与因变量之间的关系。4. 描述规律，表达自变量和因变量之间的关系。例如，可用“随着温度的升高，硝酸钾的溶解度增大”来描述温度与硝
32、酸钾的溶解度之间的关系，其中，温度是自变量，硝酸钾的溶解度是因变量。人类对元素周期律的认识人类对元素周期律的认识经历了一个漫长的过程。自道尔顿（J.Dalton）提出原子论和原子量（现称相对原子质量）概念之后，测定各种元素原子量的工作进展迅速。到19 世纪中叶，人们已经获得了 60 多种元素的原子量数据。以此为基础，科学家开始研究原子量与元素性质之间的关系。俄国科学家门捷列夫和德国科学家迈尔（J.Meyer）等根据原子量的大小对元素进行分类排列时，发现元素性质随着原子量的递增呈现明显的周期性变化。这就是人们对元素周期律的早期认识。后来，英国物理学家莫斯莱（H.Moseley）应用 X 射线测定
33、了原子核所带正电荷的数目，指出元素原子的核电荷数是元素的根本特征，原子序数是根据元素原子的核电荷数确定的。这样，元素周期律的确立就有了更科学的基础。直到 20 世纪 30 年代，科学家弄清了各元素原子的核外电子排布之后，才实现了对元素周期律实质的认识。现在人们已经知道，元素在元素周期表中的位置与原子的核外电子排布密切相关。 图1-2-2 俄国科学家门捷列夫 （D.Mendeleev， 18341907）通过探究可以发现，随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数、原子半径、元素的化合价等均呈现周期性变化。在大量科学研究的基础上，人们归纳出一条规律：元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化
34、，这个规律叫作元素周期律（periodic law of elements） 。元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。元素周期律的发现是 19 世纪化学科学的重要成就之一，它大大加深了人们对物质世界的认识，指导着人们开展诸如预测元素及其化合物的性质、寻找或合成具有特殊性质的新物质等科学研究工作。元素周期律有力地推动着现代科学技术的发展。方法导引Chemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 12仔细观察元素周期表（见附录） ，思考下列问题。1. 元素周期表共有多少个周期？每个周期各有多少种元素？2. 以第 2 周期、第 3 周期元素为例分析：元素周期表中，位于同一
35、周期的元素的原子结构有什么相同之处？它们又是怎样递变的？3. 以第 1 纵列、第 17 纵列元素为例分析：元素周期表中，位于同一纵列的元素的原子结构有什么相同之处？它们又是怎样递变的？4. 在元素周期表中，找出你熟悉的元素的位置。5. 关于元素周期表，你还能提出哪些问题？元素周期律帮助人们认识了看似杂乱无章的化学元素之间的相互联系和内在的变化规律。元素周期表是元素周期律的具体表现形式，是学习和研究化学科学的重要工具。在元素周期表中，横行称为周期（period） ，纵列称为族（group） 。通过元素周期表，我们可以了解某种元素的名称、元素符号、相对原子质量、原子序数等信息。二、元素周期表原子序
36、数元素符号元素名称相对原子质量注： * 处给出的是关于价电子排布的信息。 图1-2-3 元素周期表中铁元素的信息 图1-2-4 铷和溴的原子 结构示意图RbBr元素周期表共有 7 个横行，也就是 7 个周期。周期的序数就是该周期元素原子核外的电子层数。7 个周期中， 1、 2、 3 周期称为短周期； 4、 5、 6、 7 周期称为长周期。2015 年，国际纯粹与应用化学联合会（简称 IUPAC）宣布，确认之前多国科学家陆续合成的新元素分别为元素周期表中的第 113、115、117 和 118 号元素。至此，元素周期表的第 7周期所有元素均已被发现。而除第 1 周期外，每一周期的元素都是从原子最
37、外层电子数为 1 的元素开始，逐渐过渡到原子最外层电子数为 7 的元素，最后以原子最外层电子数为 8 的稀有气体元素结束。元素周期表共有 18 个纵列。其中，第 8、9、10 三个纵列为一族，合称为族；第 18纵列由稀有气体元素组成，稀有气体元素的化学性质不活泼，化合价通常为零，因而这一族称为 0 族；除了第 8、9、10、18 纵列外，其余 14 个纵列每个纵列为一族。族有主族和副观察思考认识元素周期表变第 2 节元素周期律和元素周期表等13 图1-2-5 碱土金属元素及其单质拓 展 视 野镧系元素和锕系元素在元素周期表第 6 周期中，从 57 号元素镧（La）到 71 号元素镥（Lu） ，
38、原子的最外层和次外层电子层结构以及元素的化学性质十分相似，这 15 种元素总称为镧系元素。类似地，第 7 周期中的 89 号元素锕（Ac）到 103 号元素铹（Lr） ，这 15 种元素总称为锕系元素。为了使元素周期表的结构紧凑，科学家将镧系元素和锕系元素分别放在第 6 周期和第 7 周期的同一格内，并按原子序数递增的顺序，把它们分两行单独列在元素周期表的下方。稀土元素稀土元素是元素周期表中B 族钪、钇和镧系元素的统称。从 1794 年芬兰人加多林（J.Gadolin）发现钇到 1947 年美国人马林斯基（J.Marinsky）等制得钷，稀土元素陆续被发现，前后历时 150 多年。稀土元素的原
39、子结构相似，离子半径相近，在自然界密切共生。稀土元素的单质都是很活泼的金属，性质极为相似。稀土元素的常见化合价为 +3 价，其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配位化合物。稀土金属一般采用电解法制取。稀土资源是不可再生的重要自然资源，因其独特的物理性质和化学性质，广泛应用于新能源、新材料、节能环保、航空航天、电子信息等领域。我国是稀土资源较为丰富的国家之一，资源类型较多，探明的储量约占世界总储量的 23%，这为我国稀土工业的发展提供了坚实的基础。元素在元素周期表中的位置不仅反映了元素的原子结构特点，也显示了与元素性质之间的内在联系。处于同一主族的元素，它们的原子结构相似，使得它们具有相似的化学性
40、质。例如，A 族包括铍（Be） 、镁（Mg） 、钙（Ca） 、锶（Sr） 、钡（Ba） 、镭（Ra）等元素，人们称它们为碱土金属元素（图 1-2-5） 。这些元素的原子，最外层都有2 个电子，容易失去 2 个电子达到稳定结构，因此这些元素性质活泼，在自然界中都以化合态存在。该主族中的每一种金属元素的单质都呈亮白色，而且具有良好的导电性。含钙、锶、钡等元素的物质灼烧时会产生绚丽的颜色，因此含有这些元素的化合物可用于制造焰火。 族之分：由短周期元素和长周期元素共同组成的族称为主族，符号为 A，序数用罗马数字表示，如A、A、A 等；仅由长周期元素组成的族称为副族，符号为 B，序数也用罗马数字表示，如
41、B、B、B 等。位于同一主族的元素的原子最外层电子数相同，而且最外层电子数与族序数相同。同一主族的元素按照电子层数递增的顺序自上而下依次排列。Chemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 14资 料 在 线焰色试验多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫作焰色试验，亦称焰色反应。根据焰色试验可以判断某种元素的存在。表 1-2-1常见金属元素的焰色金属元素锂钠 钾钙锶钡铜焰色深红黄浅紫砖红洋红黄绿蓝绿再如，A 族包括氮 （N） 、磷 （P） 、砷 （As） 、锑 （Sb） 、铋（Bi） 、镆（Mc）等元素（图 1-2-6） ，人们又称它们为氮族元素。这些元素原子的最外
42、层都有 5 个电子，所以它们在最高价氧化物中的化合价为 +5 价。氮族元素中，氮和磷是典型的非金属元素；砷虽然是非金属元素，但已表现出一些金属元素的性质，如单质砷具有金属光泽；锑、铋则是金属元素； 115 号元素镆是人工合成的放射性元素。副族和族元素也有类似的情况。元素周期表中第3 12 列（副族和族）中的元素称为过渡元素。过渡元素包括了大部分金属元素，如铁、铜、镍、银和金等。大部分过渡元素的单质既坚硬又有光泽，金、铜等单质具有独特的色泽。所有过渡元素的单质都具有良好的导电性。多数过渡元素的单质比较稳定，与空气和水反应缓慢或根本不能反应。例如，古金币虽历经上千年的风雨侵蚀，仍保持着原有的光泽，
43、上面的各种花纹也依然清晰可见。元素周期表是一个化学知识宝库，它的内涵十分丰富。我们不仅可以从元素周期表中直接获得元素的名称、元素符号、相对原子质量、电子层结构等信息，还可以根据元素在元素周期表中的位置认识其性质以及寻找新元素及其化合物。 图1-2-6 氮族元素及其单质变第 2 节元素周期律和元素周期表等151. 元素周期律揭示了元素之间的联系和内在变化规律。简述元素周期律并说明其实质。2. 元素周期表是元素周期律的具体表现形式。描述元素周期表的结构并说明同周期、同主族元素的原子结构的特点。概括整合长式元素周期表 我们现在经常使用的就是一种长式元素周期表（见附录） 。1930 年以后广泛使用的长
44、式元素周期表有很多种形式，图 1-2-8 给出的三角形元素周期表也是一种长式元素周期表，它能直观地展现出元素性质的周期性变化。H HeLi BeBCNOF NeNa Mg Al SiPS Cl ArK Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br KrRb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb TeI XeCs Ba La Ce Pr NdPm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt AuHg Tl Pb Bi Po At RnFr Ra Ac
45、Th Pa U Np Pu AmCm Bk Cf Es FmMdNo Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og 图1-2-8 三角形元素周期表历 史 回 眸形式不同的元素周期表自 1869 年门捷列夫制作出第一张元素周期表以来，至少已经出现了几百种不同形式的元素周期表。人们根据研究的侧重点的不同，给出了不同形式的元素周期表，例如：短式元素周期表 元素周期表有短表和长表之分。门捷列夫起初制作的元素周期表是最原始的短式元素周期表。20 世纪前半叶广泛使用的是短表，图 1-2-7 给出的就是一种短式元素周期表。 图1-2-7 一种短式元素周期表C
46、hemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 16学习理解1. 下表是元素周期表的一部分，表中所列的每个字母分别代表某一元素。bcgfilmhkjdea练习与活动（1）表中所列元素中，属于短周期元素的有_，属于主族元素的有_, e 元素在元素周期表中的位置是_周期_族。（2）下列 _元素的单质可能都是电的良导体。 A. b、c、i B. a、g、k C. c、g、l D. d、e、f（3） i 元素属于_ （填“金属”或“非金属” ）元素，它的最高化合价是 _，最低化合价是 _。3. 构建原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素性质的关系模型，示例如下：原子结构质子中子核电荷数电子层数最外
47、层电子数原子半径周期： 7 个周期（3 个短周期， 4 个长周期 ）原子序数族： 7个主族， 7个副族， 1个族， 1个0族原子得失电子能力化合价元素在元素周期表中的位置元素性质原子核（分层排布）核外电子变第 2 节元素周期律和元素周期表等17（4）按原子半径从小到大的顺序排列元素 b、c、f、l，并从原子结构的角度解释这样排序的原因。2. 请概括元素的原子结构与元素在元素周期表中位置的关系。应用实践3. 请利用元素周期律和元素周期表的有关知识回答下列问题。（1）下列关于元素性质或原子结构递变情况的叙述中，错误的是（ ） 。 A. Li、Be、B 原子的最外层电子数依次增多 B. P、S、Cl
48、 元素的最高正化合价依次升高 C. N、O、F 原子的半径依次增大 D. Na、K、Rb 原子核外的电子层数依次增多（2）A 元素原子最外层电子数是次外层电子数的 3 倍，B 元素原子次外层电子数是最外层电子数的 2 倍，则 A、B 元素（ ） 。 A. 一定是第 2 周期元素 B. 一定是同一周期元素 C. 一定分别位于第 2、3 周期 D. 可以相互化合形成化合物（3）短周期元素 A、B、C 在元素周期表中的位置如图所示。已知B、 C两元素的原子序数之和是A元素的原子序数的4倍，则A、B、C 分别是（ ） 。A. Be、Na、Al B. B、Mg、SiC. O、P、Cl D. C、Al、P
49、（4）X、Y、Z 是相邻的三种短周期元素，X 和 Y 同周期，Y 和 Z 同主族，三种元素原子的最外层电子数之和为 17，核内质子数之和为 31，则 X、Y、Z 分别是（ ） 。A. Mg、Al、Si B. Li、Be、MgC. N、O、S D. P、S、O4. A、B、C、D 四种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为 8。A 原子的 L 层电子数与 K、M 层电子数之和相等，D 原子的 K、L 层电子数之和等于电子总数的一半。请据此回答下列问题。（1）请写出四种元素的符号：A_，B_，C_，D_。它们的原子半径由大到小的顺序是_。（2）请画出四种元素的离子结构示
50、意图：A_，B_，C_，D_。它们的离子半径由大到小的顺序是_，请从离子结构的角度进行解释： _。ABC 第3（3）题图Chemistry 第 1 章 原子结构元素周期律 18元素周期律的发现和元素周期表的诞生，开创了化学科学的新纪元。从此，人们对丰富多彩的物质世界的认识更加系统。利用元素周期表，人们不仅可以系统地总结已有的元素及其化合物知识，而且可以结合原子结构的知识研究元素及其化合物性质的递变规律，并在此基础上预测未被发现的新物质的性质，继而把它们合成出来并加以应用。门捷列夫在批判地继承前人工作的基础上，对大量实验事实进行了订正、分析和概括，总结出元素周期律。门捷列夫根据元素周期律编制了第
