第3单元 课题3 元素（学生版）-2024年初中化学同步（人教版）

第3 单元 课题3 元素 课程标准 学习目标 1 初步形成基于元素和分子、原子认识物质及其 变化的视角，建立认识物质的宏观和微观视角之 间的关联，知道物质的性质与组成、结构有关。 2 认识物质是由元素组成的，知道质子数相同的 一类原子属于同种元素， 3 了解在化学反应中元素的种类是不变的， 4 知道可以用符号表示物质的组成，认识表示分 子、原子、离子的符号， 5 初步认识元素周期表。 1 了解元素的概念，学会用元素描述物质的宏观 组成。 2 能对元素进行简单分类，能识记并正确书写常 见元素的名称和符号， 3 能从组成物质的元素的角度判断单质、化合 物、氧化物， 4 能根据原子的核电荷数判断核内质子数和核外 电子数， 5 能根据元素的原子序数在元素周期表中查到该 元素的名称、符号、相对原子质量等信息。 自主梳理 一、元素 1．定义：具有 质子数 (即 核电荷数 ) 相同的一类原子的总称。 (1)决定元素种类的是 质子数 (填“质子数”或“电子数”)； 一种元素与另一种元素的本区别是 质子数 不同。 (2) 如图可知，、+ 两种粒子的质子数都为 11 ，所以属于 同种 (填“同种”或“不同种”)元素；但这两种 粒子 最外层电子数 不同，所以它们的化学性质不相同。 元素的种类由 质子数 决定，元素的化学性质由 最外层电子数 决定。 2．元素和原子的关系 一切物质都是由元素组成的。物质有的是由分子构成的，有的是由原子构成的，也有的是由离子构成的。 目标任务 01 预习导学 02 (1)元素是 宏观 (填“宏观”或“微观”)概念，只讲 种类、质量 ，不讲 个数 。 (2)原子是 微观 (填“宏观”或“微观”)概念，既讲 种类、质量 ，又讲 个数 。 水的宏观描述：水是由氢元素和氧元素组成的； 水的微观描述：水是由水分子构成的；水分子是由氢原子和氧原子构成的；1 个水(2)分子是由2 个氢原子 和1 个氧原子构成。 3．化学变化前后，原子的种类不变，元素的种类 不变 。 氧气是由 氧元素 组成。过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾都可以分解得到氧气，所以这三种物质是含有 氧元 素 (填“氧分子”或“氧元素”)。 4．元素的分类： (1)金属元素(元素名称为“钅”旁，汞除外)如 铁、铜、镁 等； (2)非金属元素(元素名称为“气”“氵”“石”旁)如 氧、氮、碳、硫 等； (3)稀有气体元素：包括 氦 、 氖 、 氩 、氪、氙、氡等元素。 5．元素在地壳和生物细胞中的含量 (1)地壳中的含量居前四位的元素名称和符号依次是 氧 () 、 硅 (S) 、 铝 (l) 、 铁 (Fe) 。 (2)生物细胞中含量最多的元素是 氧 () ，含量最多的金属元素是 钙 () 。 二、元素符号 1．书写：由一个字母表示的元素符号必须 大 写；由两个字母表示的元素符号，第一个字母必须 大 写， 第二个字母必须 小 写。 2．意义： (1)表示 一种元素 ； (2)表示 该元素的一个原子 。 金属、稀有气体、大多数固态非金属等的元素符号还可表示 一种物质 ； 当元素符号前面加了数字m(m>1，整数)时，就只能表示微观意义，即 该元素的 m 个原子 ，如m 表示 m 个钠原子 。 三、元素周期表简介 1 结构： (1)周期：元素周期表共有 7 个横行，每一个横行叫做一个 周期 ，共有 7 个周期。 (2)族：杨sr 元素周期表共有 18 个纵列，每一个纵列叫做一个 族 (8,9,10 三个纵列共同组成一个族)， 共有 16 个族。 (3)原子序数：元素周期表按元素 原子核电荷数 递增的顺序给元素编的号。原子序数与元素 原子核电荷数 在数值上相同。 2．周期表每一格包含的信息(以镁元素为例)： 3 元素周期表的规律 (1)元素所在的周期数等于原子的 核外电子层数 。 (2)元素所在的主族数等于原子的 最外层电子数 。 (3)同一周期的元素通常以 金属 元素开头，靠近尾部的是 非金属 元素，结尾是 稀有气体 元素。 (4)同一周期元素的原子，质子数和核外电子数的变化规律是 从左到右依次递增 。 (5)同一族元素原子的 最外层电子数 相同，化学性质相似。(e 最外层有2 个电子，属于相对稳定结构) 预习检测 1 下列表示地壳中元素含量示意图的是 B D ． B．B ． D．D 2 生活中常遇到“加碘食盐”、“高钙牛奶”等商品，这里的“碘、钙”是指 ．单质 B．元素 ．分子 D．原子 3 氢元素()与汞元素(g)的本质区别是 ．质子数不同 B．元素符号不同 ．氢元素是非金属元素，汞元素是金属元素 D．相对原子质量不同 4．思维导图有助于建构知识，如图是小金建立的有关物质宏观组成和微观构成的思维导图，其中“▲” 应填入的是( ) ．原子 B．中子 ．元素 D．质子 5 元素符号的意义： (1)宏观上表示 ，如“”表示氮元素，“”表示氧元素。每种元素只能有一种元素符号。 (2)微观上表示这种元素的 ，如“”表示1 个氮原子，“”表示1 个氧原子。如果物质直接由原 子构成，则该元素符号还表示一种物质，如“Fe”表示铁这种物质。 6 几种原子的构成如下表所示： 原子种类 质子数 中子数 核外电子数 氕 1 0 1 氘 1 1 1 氚 1 2 1 (1) 这些原子可用元素符号___________表示。 (2) 由此你对原子和元素之间关系的理解是___________。 7 用元素、原子、分子、离子填空： (1)水是由水___________构成的 (2)铁是由铁___________构成的。 (3)过氧化氢是由氢、氧___________组成的 (4)氯化钠是由钠和氯的___________构成的。 8 图甲为锌元素在元素周期表中的相关信息、图乙为锌原子结构示意图，根据这两个图回答： (1)锌的原子序数为______，核电荷数为______，锌原子的质子数为______，核外电子数为______； (2)锌的相对原子质量为______； (3)锌在周期表中位于第______周期； (4)锌在化学反应中容易______电子； (5)写出锌离子的离子符号________。9 元素周期表是学习和研究化学的重要工具。请根据表(1-18 号元素 的原子结构示意图)回答下列问题： (1)元素周期表中，不同元素间最本质的区别是___________。 (2)、、排在同一周期是因为___________(填“质子数”“电子层数”或“最外层电子数”)相同。 (3)钠离子核外电子排布与___________(填元素符号)原子核外电子排布相同。 (4)16 号元素的原子在化学反应中比较容易___________(选填“得”或“失”)电子。该元素属于________ ___(选填“金属”或“非金属”)元素。 (5)某原子结构示意图为 ，其中X 值为___________，它位于元素周期表里第___________ 周期。与上图中___________元素化学性质相似。 10 物质的组成与构成 (1)请用物质组成和构成的化学术语填空。已知②、⑥、⑧为带电的粒子。 _________ ① ；②_________；③_________；④_________；⑤_________；⑥_________；⑦_________； ⑧_________。 (2)从上图可以看出，原子有结构，结构有层次，规律相同。构成不同原子粒子数量的不同导致不同原子的 差异性：如钠、氯原子种类不同是因为___________数量不同；质量不同是因为___________数量不同；在 化学变化中的表现不同是因为___________数量不同。 ►环节一 探究元素周期表 问题探究1 【资料】人类对元素的探索 2019 年是门捷列夫发明的元素周期表诞生150 周年，联合国大会宣布2019 年为“国际化学元素 周期表年” 1869 年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表。这张表为化学学科的建立与发展做出了 奠基性贡献。因此，他被称为元素周期表之父。 元素周期表中每一横行成为一个周期，共7 个周期。每一纵列称为一个族(8、9、10 三列共同组成 一个族)，共有16 个族，包括7 个主族(族)、7 个副族(B 族)、第Ⅷ族和0 族。元素在周期表中的位 置能反映该元素的原子结构。元素周期表按元素原子核电荷数递增的顺序给元素编号，叫做原子序 数。原子序数与元素原子核电荷数在数值上相同，元素周期数等于核外电子层数，同一周期的元素 电子层数相同，例如：第1 周期的氢、氢元素的原子核外都有1 个电子层(如图)。主族(族)元素的 族数等于最外层电子数，同一主族元素最外层电子数相同，因此同一族的元素有着相似的化学性 质。 根据元素周期表可以推测元素的原子结构及其性质的递变规律。科学家利用元素周期表，寻找制取 催化剂、化学农药、新型材料的元素。今后还有更多的未知元素等待我们继续探索。 探究提升 03 依据文章内容回答下列问题。 (1)下列科学家中，被称为元素周期之父的是_______ (填序号，下同)。 拉瓦锡 B 道尔顿 门捷列夫 (2)元素周期表中第 8 号元素是地壳中含量最多的元素，该元素是_______ (填元素名称)。 (3)镁元素位于元素周期表中的第_______周期、第_______族。 (4)下列说法正确的是_______ 元素周期表中共有7 个周期和16 个族 B 氢、氦原子的电子层数相同 锂、钠的化学性质相似 要点归纳 一、元素周期表 1 定义：根据元素的原子结构和性质，将已知的100 多种元素按原子序数(指按元素原子核电荷数递增的 顺序给元素编的号，数值上等于核电荷数)科学有序地排列起来所得的表，叫做元素周期表。 2 结构 (1)周期：每一横行为一个周期，共有 7 个周期。 (2)族：每个纵行为一族，共18 个纵行，16 个族(8，9，10 三个纵行共同组成一个族)。 3 周期表中的元素分类 在周期表中，用不同颜色对金属元素、非金属元素做出了区分。元素周期表的起始：金属元素→非金属元 素(→稀有气体元素)，其中稀有气体元素又称0 族元素。元素随着原子序数的递增其化学性质呈周期性的 变化。 二、元素周期表的信息 三、元素周期表与原子结构的关系 1 原子核外电子层数等于周期数。同一周期的元素，原子核外电子层数相同。 2 同一周期的元素，原子序数、最外层电子数(前三周期)从左到右依次增加。 3 同一族的元素，原子的最外层电子数相同，化学性质相似。 典例精讲 【例1】(山东省青岛市市南区2022-2023 学年九年级上学期期中)“追梦”学习小组在学习“物质的组成 与构成”主题时，阅读了下列材料。 材料一：氦气(e)在空气中含量甚微。通常它是一种无色无味的气体，密度为01785g/L，大约是氢气的2 倍：氦气的化学性质稳定。氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体，若用氢气代替氦气充入非常危险。 氦气可作为焊接金属和冶炼金属时的保护气。 材料二：1911 年著名物理学家卢瑟福等人为探索原子的内部结构做了粒子轰击金箔实验。他们用一束质 量远大于电子的高速运动的粒子轰击金箱、发现“大多数粒子能穿过金箔，一小部分发生偏转，极少数被 反弹回来。”已知一个粒子与一个e-4 原子构成上的差别是粒子中没有电子。 材料三：1869 年门捷列夫经过反复比较、排序、将当时已经发现的63 种元素按相对原子质量递增的顺序 排列起来，使具有相似性质的元素排在问一列中，得到第一张元素周期表。元素周期律的发现使化学学习 和研究变得有规律可循。 请根据上述材料，分析回答： (1)氦气做保护气是因为______。 (2)检验一瓶气体是氢气还是氦气的方法______。 (3)粒子带______(选填“正”或“负”)电，与e-4 原子______(选填“属于”或“不属于”)同一种元素。 (4)根据卢瑟福的实验现象进行分析推理，能得出原子是由______构成的。 (5)结合1-18 号元素的相关信息如下图所示，分析回答。 ①锂原子在化学反应中容易______(选填“得”或“失”)电子，锂的氧化物的化学式为______。 ②元素的性质与其原子结构有密切关系。原子的最外层电子数相同时，电子层数越多，最外层电子离核越 远、原子核对最外层电子的吸引力越小，失电子能力越强，活泼性越强。由此推测，钠的活泼性______(选 填“大于”或“小于”)锂的活泼性。 ③同一周期的元素的原子结构呈现的变化规律是：自左向右______依次递增。 【例2】(2023·广西玉林·统考一模)元素周期表是学习和研究化学的重要工具，下图是元素周期表的一部 分。请回答有关问题： (1)观察发现，除第一周期外，其他两个周期的元素，均以______(填“金属”或“非金属”)元素开头，以 稀有气体元素结尾。 (2)请从上表中查找出关于第6 号元素的一条信息：______。 (3)氯原子在化学反应中易______(填“得到”或“失去”)电子形成氯离子，由此可推知元素的化学性质与 原子的______关系密切。 (4)氧元素和硫元素分别处在不同的周期，是因为它们的______不同。 (5)具有相同原子数目和电子数的分子或离子叫等电子体，等电子体具有相似的结构和性质。则 和___ ___(填化学式)互为等电子体。 ►环节二 探究元素的发现与应用 问题探究1 【资料】 之前考古学家面对各种各样的废墟、遗迹、化石的年代测定一筹莫展，只能根据一些残存的史料加以 猜测推断。终于，化学家们交给了历史学家一把宝贵的“历史刻度尺”，从此考古学家拥有了科学的 武器-碳-14！碳-14 原子核中含6 个质子与8 个中子。 碳-14 得到应用要归功于美国科学家利比。二战中，利比参与了研制原子弹的曼哈顿计划。战后利 比参与到研制放射性武器和放射性防护的军工研发中。他得知另一位科学家科尔夫发现了宇宙射线会 产生碳-14，他立刻理解到，活的生物通过光合作用和细胞呼吸与环境交换碳元素，体内碳-14 和 碳-12 的比例同大气一样，但是当生物死后，没有新的碳-14 补充进来，而残留在体内的碳-14 会不断 地衰变，一个中子变成1 个质子，形成新的原子核。那么对比活的生物体内碳-14 的含量和死的生物 化石中碳-14 的含量，就可以推算出生物化石的年龄。1960 年利比因此贡献获得了诺贝尔化学奖。 但碳-14 对年代测定的方法是有局限性的。由于碳-14 的半衰期约为5730 年，它一般用于6 万年 以内的年代测定，所以用来测定人类历史是可以的，但是如果对于类似元谋猿人这种170 万年尺度的 测定，碳-14 就不准了，需要用钾-氩测定法。 根据资料中的信息回答下列问题。 (1)下列作为相对原子质量的标准的是______ ．碳-12 B．碳-13 ．碳-14 D．氢-1 (2)碳-14 最有可能用来测定______的年代。 ．恐龙化石 B．三叶虫化石 ．元谋猿人 D．山顶洞人 (3)有关碳-14 原子的说法不正确的是______ ．碳-14 原子的相对原子质量为14 B．碳-14 原子的电子数为6 ．碳-14 原子的核电荷数为14 D 碳-14 是由美国科学家利比发现的 (4)下列关于碳-14 原子衰变后的新原子核的说法正确的是______ ．碳原子核含7 个质子、8 个中子 B．氧原子核含7 个质子、8 个中子 ．碳原子核含6 个质子、7 个中子 D．氮原子核含7 个质子、7 个中子 (5)碳-12(即质子数为6、中子数为6 的碳原子)和碳-14(即质子数为6、中子数为8 的碳原子)______(选填 “是”或“不是”)同一种元素，理由是______。 (6)碳元素可以形成常见的化合物2，请从微观角度分析气态二氧化碳和固态二氧化碳的本质区别：______。 要点归纳 1 元素判断依据：质子数相同的一类原子； 2 决定元素种类的是质子数；一种元素与另一种元素的本区别是质子数不同。 3 元素的种类由质子数决定，元素的化学性质由最外层电子数决定。 4．元素和原子的关系 (1)元素是 宏观 (填“宏观”或“微观”)概念，只讲 种类、质量 ，不讲 个数 。 (2)原子是 微观 (填“宏观”或“微观”)概念，既讲 种类、质量 ，又讲 个数 。 5．化学变化前后，原子的种类不变，元素的种类 不变 。 6．原子结构示意图 原子的化学性质，与其原子的核外电子排布，特别是与最外层电子的数目有关。 典例精讲 【例3】 (安徽省六安市霍邱县2022-2023 学年九年级上学期期中)阅读下面科普短文。 在历史上，铁是唯一一种用其本名命名一个时代的元素(另外两个时代是石器时代和青铜器时代)。若果我 们要用制造工具的基本材料来命名一个时代，铁绝对是无可匹敌的。铁容易生锈这一事实是导致其有许多 坏名声的原因之一，每年要对数十亿计的花销负责。但铁的令人喜爱之处是它那较低的生产成本以及能够 形成各种各样合金的能力。这些合金的范围之广令人惊讶，它们的性质能够细致地加以调节。作为一种金 属，铁如此重要！亚铁离子对许多生命形态都是至关重要的，它在人体中位于血红蛋白的核心，负责血液 中氧气的运输。因此铁是人体中的关键微量成分之一。 在一些重要的酶的核心，常常可以发现金属离子，对血红蛋白而言是亚铁离子，而对植物中非常相似的叶 绿素而言别是镁离子，在蜘蛛的蓝色血液中则是铜离子，而在维生素B12 的中心位置则是钴离子。 (1)在酶的中心位置常常可以发现______元素，这些元素的原子容易______(选填“得到”或“失去”)电子 变成离子，写出亚铁离子的离子符号______。 (2)从文中可知铁的优点______。 (3)下列说法错误的是______。 人的呼吸作用需要酶的参与，酶是一种催化剂 B 铁生锈和农家肥料的腐熟属于缓慢氧化 铁在氧气中燃烧是剧烈氧化，是化合反应 D 硫在氧气中燃烧和铁丝在氧气中燃烧实验时，集气瓶中水的作用相同 【例4】(四川省宜宾市南溪区2022-2023 学年九年级上学期期中)阅读下面科普短文并回答问题。 研究发现，同种元素的原子核中，中子数不一定相同，如氢元素的原子核(如下表)。 氧元素的原子核 原子名称 质子数(Z) 中子数() 1 0 氕 1 1 氘 1 2 氚 为了更好地区别同种元素的不同原子，常用原子符号 来表示质量数为,质子数为z 的X 原子，其中质量 数=质子数+中子数。如上述氕、氘、氚3 种不同的氢原子就可以依次表示为 质子数相同而中 子不同的同一元素的不同原子互称为同位素。如 互为同位素。同位素在生活、生产和科学研究 中有着重要用途。例如考古时利用 测定一些文物的年代;通过测定 和 ,分析古代人类的食物结 构:追踪 发出的射线，确定磷在植物中的作用部位等。 (1)测定相对原子质量时，要使用含有6