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4.1.1 原子结构与元素周期表
知识点一 原子结构
【例1】（2020·上海杨浦·复旦附中期中） I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中 I的含
量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏，下列有关 I的叙述中错误的是（ ）
A． I的化学性质与 I相同 B． I的原子核外电子数为78
C． I的原子序数为53 D． I的原子核内中子数多于质子数
【答案】B
【解析】A. I与 I的核外电子排布相同，化学性质相同，A正确；
B. I的原子核外电子数为53，78是中子数，B错误；
C. I的原子序数为53，C正确；D. I的原子核内中子数是78，质子数是53，中子数大于质子数，D正确；答案选B。
【一隅三反】
1．（2020·邵阳县第二中学月考）铀元素有多种同位素，其中 的质量数是
A．51 B．92 C．143 D．235
【答案】D
【解析】原子符号的左上角为质量数，即 的质量数是235，故D正确。综上所述，答案为D。
2．（2020·全国课时练习）某元素的二价阴离子核外有18个电子，质量数为32，该元素原子的中子数为(
)
A．2 B．14 C．18 D．16
【答案】D
【解析】原子中质子数=核外电子数，质量数=质子数+中子数；二价阴离子核外有18个电子，则该元素的
原子核外有16个电子，原子核内有16个质子，中子数=质量数-质子数 ，故选D。
3．（2020·全国课时练习）下列叙述中不正确的是( )
A．原子的核外M层电子数是L层电子数一半的元素是硅
B．原子的最外层电子数是次外层电子数1.5倍的元素是硼
C．原子的次外层电子数是最外层电子数1/3的元素是氧
D．＋1价离子的电子层排布与氖原子相同的元素是氟
【答案】D
【解析】A、元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半，说明元素原子有三个电子层，从内到外每一
个电子层上的电子数分别为2、8、4，所以原子序数为14，为硅元素，选项A正确；
B、原子的最外层电子数是次外层电子数1.5倍，说明元素原子有二个电子层，从内到外每一个电子层上的
电子数分别为2、3，所以原子序数为5，为硼元素，选项B正确；
C、原子的次外层电子数是最外层电子数1/3，说明元素原子有二个电子层，从内到外每一个电子层上的电
子数分别为2、6，所以原子序数为8，为氧元素，选项C正确；
D、＋1价离子的电子层排布与氖原子相同的元素是钠，选项D不正确。
答案选D。知识点二 元素周期表
【例2】（2020·全国高一课时练习）下表为元素周期表，表中每个字母代表一种元素，请回答下列问题：
(1)属于主族元素的有_____________________(填字母)。
(2) 、 分别属于第___________族、第___________族。
(3)属于第Ⅷ族元素的有______________________(填字母)。
(4)第四周期与第三周期数目之差为______________________。【答案】（1） 、 、 、 、 、 、 （2）Ⅰ Ⅱ （3） 、 、 （4）10
【解析】(1)属于主族元素的有 、 、 、 、 、 、 ；
(2) 、 分别位于元素周期表中第Ⅰ 族、第Ⅱ 族；
(3)元素周期表中第8、9、10三个纵列统称为第Ⅷ族，故属于第Ⅷ族元素的有 、 、 ；
(4)第三周期有8种元素，第四周期有18种元素，故第四周期与第三周期所含元素的数目之差为10。
1.奇偶规律
①原子序数是奇数的主族元素，其所在主族序数及主要化合价必为奇数；
②原子序数是偶数的主族元素，其所在主族序数及主要化合价必为偶数。
2.“序、层”规律
①若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同，则“阴上阳下”，即阴离子在上一周期，阳离子在下一周期，
【一隅三反】
1．（2020·吉林农安·期末）下列对于元素周期表结构的叙述中，正确的是
A．7个横行代表7个周期，18个纵行代表18个族
B．副族元素中没有非金属元素
C．除第一周期外，其他周期均有18种元素
D．碱金属元素是指ⅠA族的所有元素
【答案】B
【解析】A．7个横行代表7个周期，18个纵行代表16个族，7个主族、7个副族、1个0族、1个ⅤⅢ族，
A错误；
B．副族元素均在长周期，均为金属元素，只有主族元素存在非金属元素，B正确；
C．2、3周期有8种元素，6、7周期有32种元素，则只有4、5周期有18种元素，C错误；
D．碱金属元素为金属元素，而ⅠA族元素含H，碱金属元素是指ⅠA族的除H之外的所有元素，D错误。
答案选B。
2．（2020·全国课时练习）某元素的原子结构示意图为： ，则该元素在元素周期表中的位置是
A．第二周期，第ⅠA族 B．第二周期，第ⅤA族C．第三周期，第ⅣA族 D．第三周期，第ⅤA族
【答案】D
【解析】根据原子结构示意图可知质子数是15个，有3个电子层，最外层电子数是5个，则位于元素周期
表的第三周期第ⅤA族，答案选D。
3．（2020·全国课时练习）下列各图为元素周期表的一部分，则图中所示原子序数与其在元素周期表中的
位置不相符的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】A．2和10号元素分别为 、 ，属于同一族，并且相邻，8号元素为O，与 相隔第Ⅶ
族的 元素，原子序数与其在周期表中的位置相符，故A正确；
B．2、9、16号元素分别为 、 、 ，分别位于第一周期0族、第二周期Ⅶ 族、第5周期Ⅵ 族，
原子序数与其在周期表中的位置相符，故B正确；
C．7号和33号元素分别为 、 ，属于第Ⅴ 族元素，且相隔一个周期，12号元素为 ，位于第二
周期Ⅱ 族，但第Ⅱ 族与第Ⅴ 族相隔Ⅲ ……Ⅳ 族，故原子序数与其在周期表中的位置不相符，
故C错误；
D．1、4、12号元素分别为 、 、 ，分别位于第一周期Ⅰ 族、第二周期Ⅱ 族、第三周期Ⅱ
族，原子序数与其在周期表中的位置相符，故D正确；
答案选C。
4．（2020·全国课时练习）X、Y、Z是周期表中位置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16，核内质子数之和为30，则X、Y、Z分别是（ ）
A．O、N、P B．S、P、N C．N、O、S D．Cl、S、O【答案】A
【解析】设X元素的最外层电子数为x，由X和Y同周期，Y和Z同主族可知，Y、Z最外层电子数可能
为x+1或x-1，若Y、Z元素的最外层电子数为x+1，由三种元素原子的最外层电子数之和为16可得关系式：
x+2（x+1）=16，解得x= ，不合题意舍去；若Y、Z元素的最外层电子数为x—1，由三种元素原子的最
外层电子数之和为16可得关系式：x+2（x—1）=16，解得x=6，则X为ⅥA族元素、Y为ⅤA族元素；
设X的原子序数为m，由X和Y同周期，Y和Z同主族可知，Y的原子序数为m—1，Z的原子序数可能
为m+7或m-9，若Z的原子序数为m—9，由核内质子数之和为30可得关系式：m+( m—1)+( m—9)=30，
解得m= ，不合题意舍去；若Z的原子序数为m+7，由核内质子数之和为30可得关系式：m+( m—1)+
( m+7)=30，解得m=8，则X为O元素、Y为N元素、Z为P元素，故选A。
5．（2020·全国课时练习）短周期元素 、 、 、 在元素周期表中的位置如图所示，其中 所处的
周期序数与主族序数相等，请回答下列问题：
（1） 元素的原子结构示意图为__________________； 元素在元素周期表中的位置为____________。
（2）原子序数比 小2的元素是_________（填元素符号），它的单质在氧气中燃烧的化学方程式为
______________________________。
（3）原子序数比 大4的元素是______（填元素符号），该元素最高价氧化物的水化物溶液与 元素
最高价氧化物的水化物溶液反应的离子方程式为______________________________。
【答案】（1） 第二周期ⅣA族
（2）
（3）【解析】(1)T为Al，原子核外有13个电子，原子结构示意图为 ；Q为C，原子核外有2个电子
层，最外层电子数为4，在周期表中的位置是第二周期ⅣA族；
(2)原子序数比Al小2的元素是Na，在氧气中燃烧生成过氧化钠，反应方程式为 ；
(3)原子序数比S大4的元素是Ca，该元素最高价氧化物的水化物是氢氧化钙，S元素最高价氧化物的水化
物是硫酸，氢氧化钙溶液与硫酸溶液发生中和反应生成硫酸钙和水，离子方程式为
。
知识点三 核素
【例3】．（2020·防城港市防城中学月考）原子、元素、核素、同位素等都属于重要的化学基本概念。下
列八种化学符号： H、 H、 C、 Li、 Na、 N、 Li、 Mg。（1）涉及的核素共有__种；
（2）互为同位素的是___、___。
（3）质量数相等，但不能互称为同位素的是___；
（4）中子数相等，但质子数不相等的是___。
（5）氢的三种同位素是__。
【答案】（1）8 （2） Li和 Li H和 H （3） 和
（4） Na和 Mg （5） H、 H、 H
【解析】(1)核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，属于原子的有 H、 H、 C、 Li、
Na、 N、 Li、 Mg，它们都表示核素，即共有8种核素，故答案为：8；
(2)质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素，在8种微粒中， Li和 Li质子数都是3，
而中子数分别为3和4，即二者互为同位素， H和 H质子数都是1，而中子数分别为0和1，即二者互为
同位素，故答案为： Li和 Li； H和 H；
(3)在8中微粒中，质量数相等的是 和 ，它们的质子数分别为6和7而不相同，它们不能互称同位
素，故答案为： 和 ；
(4)根据质量数=质子数+中子数得， H、 H、 C、 Li、 Na、 N、 Li、 Mg的中子数分别为0、
1、8、3、12、7、4、12，因此中子数相等，但质子数不相等的是 Na、 Mg，故答案为： Na和
Mg；
(5)氢原子有三种同位素： H、 H、 H，故答案为： H、 H、 H。
【一隅三反】
1．（2020·全国课时练习）在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮。后来科学家利用 ，又制出 、 、、 及 含的化合物等。下列说法正确的是( )
A． 、 、 、 都是氮的同位素
B． 是化学变化
C．高聚氮与 、 、 、 、 互为同素异形体
D．NO和 互为同素异形体
【答案】B
【解析】A. 、 、 、 都是氮元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故A错误；
B. 转化为 的过程中有新物质生成，属于化学变化，故B正确；
C.同素异形体是同种元素形成的不同种单质的互称， 是阳离子，不是单质，与 、 、 、 互
为同素异形体，故C错误；
D.同素异形体是同种元素形成的不同种单质的互称，NO和 是化合物，不互为同素异形体，故D错误；
故选B。
2．（2020·湖北沙区·沙市中学月考）由同一种元素所构成的不同单质被称为同素异形体，下列哪组物质不
属于同素异形体的是（ ）
A．钢和铁 B．金刚石和石墨 C．红磷和白磷 D．氧气和臭氧
【答案】A
【解析】A．钢和铁都是铁和碳的合金，是混合物，不是单质，不能互为同素异形体，A正确；
B．金刚石和石墨都是由碳元素形成的不同物质，都是单质，互为同素异形体，B错误；
C．红磷和白磷都是由磷元素形成的不同物质，都是单质，互为同素异形体，C错误；
D．氧气与臭氧都是由氧元素形成的不同物质，都是单质，互为同素异形体，D错误；
答案选A。
3．（2020·防城港市防城中学期中）按照要求将相应序号填入空白中：①35Cl ②金刚石 ③CO
④CO ⑤37Cl ⑥ ⑦SO ⑧ ⑨石墨。其中________互为同位素，________为酸性氧化物，
2 2
________的质量数相等，但不能互为同位素，________互称同素异形体。【答案】①⑤ ④⑦ ⑥⑧ ②⑨
【解析】同位素为同种元素的不同核素，质子数相同，质量数(或中子数)不同，所以互为同位素的为①和
⑤；和酸发生复分解反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物，④、⑦为酸性氧化物；原子符号左上角数字
代表质量数，⑥、⑧质子数分别为6、7，质量数都为14，质量数相等，但不能互为同位素；同种元素形成
的不同单质为同素异形体，②、⑨为碳元素的不同单质，互为同素异形体。
