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成才之路 · 化學,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 必修2,物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律,第一章,第二節(jié) 元素周期律,第一章,第3課時 元素周期表和 元素周期律的應用,第一章,元素周期律和元素周期表的誕生是19世紀化學科學的重大成就之一，具有重要的哲學意義、自然科學意義和實際應用價值。 門捷列夫在研究元素周期表時，科學地預言了11種尚未發(fā)現(xiàn)的元素，為它們在周期表中留下空位。例如，他認為在鋁的下方有一個與鋁類似的元素“類鋁”，并預測了它的性質(zhì)。 1875年，法國化學家發(fā)現(xiàn)了這種元素，將它命名為鎵。鎵的性質(zhì)與門捷列夫推測的一樣。門捷列夫還預測在硅和錫之間存在一種元素——“類硅”， 15年后該元素被德國化學家文克勒發(fā)現(xiàn)，為了紀念他的祖國，將其命名為“鍺”。,你知道門捷列夫是如何做出如此準確的預測的嗎？門捷列夫作出這一偉大預言的科學依據(jù)是什么？元素周期表中元素性質(zhì)之間存在著怎樣的內(nèi)在聯(lián)系呢？,●學習目標 1．了解元素周期表中金屬元素、非金屬元素的簡單分區(qū)。 2．認識元素周期表是元素周期律的具體體現(xiàn)。 3．體會元素周期表和元素周期律在科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導意義。,●新知預習 1．周期表中金屬元素區(qū)和非金屬元素區(qū) (1)分界線的劃分：沿著周期表中___跟___之間畫一條虛線，虛線的左面是______元素，右面是________元素。 (2)各區(qū)域金屬性、非金屬性的強弱特點： 周期表的左下方是______性最強的元素，是___元素；右上方是________性最強的元素，是____元素；最后一個縱行是__________元素。在分界線附近的元素，既能表現(xiàn)出一定的_____性，又能表現(xiàn)出一定的_________性。,硼,砹,金屬,非金屬,金屬,鈁,非金屬,氟,稀有氣體,金屬,非金屬,2．位、構(gòu)、性關(guān)系在生產(chǎn)實踐中的應用 (1)____________、______________________和________________三者之間的密切關(guān)系，除了能指導人們進行化學學習和化學研究外，對于指導生產(chǎn)實踐也具有十分重要的意義。 (2)在探尋新材料中的應用 ①根據(jù)在元素周期表中位置靠近的元素具有相似的性質(zhì)這一規(guī)律，可以利用元素周期表尋找 ________。 ②人們可以在_____________________________尋找半導體材料，還可以在過渡元素中尋找優(yōu)良的_________。,元素的性質(zhì),元素在周期表中的位置,元素的原子結(jié)構(gòu),新材料,金屬元素和非金屬元素的交界處,催化劑,③位于元素周期表ⅢB和ⅣB的過渡元素如鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鎢(W)等的單質(zhì)，多具有_______________等特點，人們利用它們?yōu)樵现谱骱娇蘸教炱鞑摹?④人們還利用元素周期表尋找合適的_______材料、_____材料等。,耐高溫、耐腐蝕,超導,磁性,(3)在探礦領(lǐng)域的應用 地球上化學元素的分布與____________________________有著密切的關(guān)系。 ①相對原子質(zhì)量較小的元素在地殼中含量____，______________較大的元素在地殼中含量較少； ②原子序數(shù)是偶數(shù)的元素在地殼中的含量_____，原子序數(shù)是奇數(shù)在地殼中的含量_______；,它們在元素周期表中的位置,較多,相對原子質(zhì)量,較多,較少,③處于地球表面的元素多數(shù)呈現(xiàn)______態(tài)，處于巖層深處的元素多數(shù)呈現(xiàn)________； ④________一般是強烈的親石元素，主要富集于巖石圈的上層。,高價,低價態(tài),堿金屬,●自主探究 1．什么元素的金屬性最強？什么元素的非金屬性最強？它們分別位于元素周期表中的什么位置？ 提示：由周期表中同一周期和同一主族元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律可以看出：周期表的左下方是金屬性最強的元素，是鈁元素；右上方是非金屬性最強的元素，是氟元素；由于元素的金屬性和非金屬性之間并沒有嚴格的界線，位于分界線附近的元素既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。,如鋁元素的單質(zhì)有金屬光澤，能導電，能跟酸反應置換出H2，但鋁又能跟NaOH溶液反應產(chǎn)生H2，且Al2O3、Al(OH)3具有兩性，因此鋁元素既表現(xiàn)一定的金屬性，又表現(xiàn)一定的非金屬性。再如硅元素能跟H2反應生成氣態(tài)氫化物SiH4，其最高價氧化物SiO2是酸性氧化物，最高價氧化物對應的水化物H2SiO3是酸；但硅單質(zhì)有金屬光澤，是半導體材料，因此硅元素既表現(xiàn)一定的非金屬性，又表現(xiàn)一定的金屬性。,2．學習元素周期表知識有什么重要意義？元素周期表有什么重要應用？ 提示：明確元素周期表的重要應用：對化學學習、為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、發(fā)現(xiàn)新元素、合成新物質(zhì)提供理論指導作用；還對生產(chǎn)實踐有重要的指導作用?？傊?，在哲學、自然科學、生產(chǎn)實踐等方面都具有十分重要的價值。在回答該問題時，要有具體的事例說明。,元素的金屬性和非金屬性 元素的化合價在周期表中位置的關(guān)系,●思維導圖,,1．金屬元素與非金屬元素的分區(qū) (1)金屬元素與非金屬元素的分界線：沿著周期表中硼、硅、砷、碲、砹跟鋁、鍺、銻、釙之間畫一條虛線，虛線的左面是金屬元素，虛線的右面是非金屬元素。這條虛線就是金屬元素與非金屬元素的分界線。(詳見教材17頁圖1－9) (2)“分界線”附近元素的性質(zhì)特點：既能表現(xiàn)出一定的金屬性，又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。 (3)元素金屬性與非金屬性最強的方位：周期表的左下方是金屬性最強的元素；周期表的右上方是非金屬性最強的元素。,●教材點撥,2．元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律,,(1)同周期元素，從左至右，核電荷數(shù)依次增多，而電子層數(shù)相同，故原子核對最外層電子的作用力逐漸增強，則失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強，因此元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。 例如，第三周期元素中，Na、Mg、Al的金屬性逐漸減弱，而Si、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強。,(2)同主族元素，自上而下，電子層數(shù)依次增多，原子半徑依次增大，原子核對核外電子的作用力逐漸減弱，則失去電子能力逐漸增強，得電子能力逐漸減弱，因此金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。 例如，第ⅠA族的堿金屬元素，從Li到Cs金屬性逐漸增強而第ⅦA族元素從F到I非金屬性逐漸減弱。 (3)金屬與非金屬元素之間沒有嚴格的界限，位于“分界線”附近的元素，既有一定的金屬性，又有一定的非金屬性。,3．元素的化合價與元素在周期表中位置的關(guān)系 元素的化合價與原子的電子層結(jié)構(gòu)，特別是與最外層中電子的數(shù)目有密切關(guān)系。 (1)主族元素的最高正化合價＝主族序數(shù)＝價電子數(shù)。 (2)非金屬元素：最高正化合價＋|負化合價|＝8。 溫馨提示：元素原子的最外電子層中的電子也叫價電子，有些元素的化合價與原子的次外層或倒數(shù)第三層的部分電子有關(guān)，這部分電子也叫價電子。,(2014·會昌中學高一月考)電子層數(shù)相同的三種元素X、Y、Z，已知其最高價氧化物對應水化物的酸性強弱為HXO4＞H2YO4＞H3ZO4。下列判斷錯誤的是( ) A．原子半徑：X＞Y＞Z B．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HX＞H2Y＞ZH3 C．非金屬性：X＞Y＞Z D．單質(zhì)氧化性：X＞Y＞Z,●典例透析,【解析】 X、Y、Z三種元素電子層數(shù)相同，即為同周期三種元素，其最高價氧化物對應水化物的酸性強弱為：HXO4＞H2YO4＞H3ZO4。根據(jù)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，最高價氧化物對應水化物的酸性越強，則對應元素的非金屬性越強，單質(zhì)的氧化性越強：X＞Y＞Z，原子序數(shù)越大：Z(X)＞Z(Y)＞Z(Z)，原子半徑越?。簉(Z)＞r(Y)＞r(Z)，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越大：HX＞H2Y＞ZH3。由以上分析知A項錯誤。 【答案】 A,(2014·經(jīng)典習題選萃)A、B、C、D、E是前四周期的元素，其原子序數(shù)依次增大。A、C兩元素的電子層數(shù)相同，A、E兩元素的最外層電子數(shù)和次外層電子數(shù)也相同。A和C可形成化合物AC，D和E可形成化合物ED2，B原子最外層上的電子數(shù)比最內(nèi)層上的電子數(shù)多1個。 (1)推出這五種元素的名稱和符號___________________； (2)寫出AC、ED2的化學式________________________； (3)寫出這五種元素最高價氧化物對應水化物的化學式，并分析其酸、堿性變化情況_____________________________；,,,(4)C元素位于元素周期表的第___周期，第___族。D元素的最高正價是__________，價電子數(shù)是____________。 【解析】 A、C兩元素的電子層數(shù)相同，A、B、C原子序數(shù)依次增大，所以，A、B、C處于同一周期。A、E兩元素的最外層電子數(shù)和次外層電子數(shù)也相同，則A、E兩元素位于同一主族，且它們是第三、四兩周期的元素，若是第一、二周期或第二、三周期，則A、E兩元素的次外層電子數(shù)不可能也相同。所以，E是K或Ca，A是Na或Mg。,若A是Na，E是K，由A和C形成化合物AC推知，C是Cl；而D在C與E之間，D應是氬(Ar)，但D和E形成化合物ED2，故A不可能是Na，E不可能是K。 若A是Mg，E是Ca，由A和C形成化合物AC推知，C是S，AC是MgS；而D在C與E之間，D應是氯(Cl)，ED2是CaCl2，B在A、C之間，且B原子最外層上的電子數(shù)比最內(nèi)層上的電子數(shù)多1個，所以，B是鋁。,【點撥】 (1)對于某些復雜的推斷題，往往不能一步到位地確定某種具體元素，這時，可先確定某個范圍，再在這個范圍內(nèi)結(jié)合條件進行假設(shè)、推斷、排除。 (2)通過假設(shè)推斷出來的元素一般還要進行驗證。 (3)劃定范圍要根據(jù)條件，有所指向，有的放矢。,答案：AB,●變式訓練,點撥：同族元素Cl、Br、I非金屬性逐漸減弱，其最高價氧化物的水化物的酸性為HClO4HBrO4HIO4，A項不正確；Na、O、S三種原子的原子半徑大小為NaSO，B項不正確。,2．X、Y、R、M均為短周期元素，X、Y同周期，X、Y兩種元素最高價氧化物對應水化物化學式分別為H2XO4和HYO4。R、M同主族，R與冷水即可反應，M與熱水反應緩慢。下列關(guān)系正確的是( ) A．原子半徑X＞Y B．氫化物穩(wěn)定性H2X＞HY C．原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)R＜M D．溶液堿性R(OH)2＜M(OH)2 答案：A,元素周期表和元素周期律的應用,●思維導圖,,同一元素的“位、構(gòu)、性”關(guān)系可表示如下：,●教材點撥,,應用“位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)”三者的關(guān)系解答問題時要注意以下幾個方面： 1．結(jié)構(gòu)與位置互推 (1)掌握四個關(guān)系式。 ①電子層數(shù)＝周期數(shù)。 ②質(zhì)子數(shù)＝原子序數(shù)。 ③主族元素原子最外層電子數(shù)＝主族序數(shù)。 ④主族元素的最高正價＝族序數(shù)， 最低負價＝主族序數(shù)－8。,(2)熟練掌握周期表中的一些特殊規(guī)律。 ①各周期元素所能容納的元素種數(shù)。 ②稀有氣體的原子序數(shù)及在周期表中的位置。 ③同族上下相鄰元素原子序數(shù)的差值。,2.性質(zhì)與位置的互推 (1)根據(jù)元素的性質(zhì)可以推知元素在周期表中的位置。 若同周期元素A、B、C的金屬性逐漸增強，則A、B、C在同周期中按照C、B、A的順序從左到右排列。 (2)根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系可以推斷元素的性質(zhì)。 若元素A、B、C在同一主族中從上往下排列，則可推知A、B、C的單質(zhì)的氧化性依次減弱或還原性依次增強。 3．結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的互推 (1)元素原子最外層電子數(shù)小于4?易失電子。 (2)元素原子最外層電子數(shù)大于4?易得電子。,溫馨提示：(1)最外層有1個或2個電子，則可能是ⅠA、ⅡA族元素，也可能是副族、Ⅷ族或0族元素氦。 (2)電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，若電性相同，則位于同周期，若電性不同，則陽離子位于陰離子的下一周期。 (3)要注意元素性質(zhì)的一些特殊性。如鋁的氧化物、氫氧化物具有兩性，但鍺等金屬元素與非金屬元素分界線附近的元素的相應化合物不具有兩性。,(2014·會昌中學高一月考)居里夫人發(fā)現(xiàn)的鐳是元素周期表中第七周期第ⅡA族元素，下列關(guān)于鐳的性質(zhì)描述不正確的是( ) A．在化合物中呈＋2價 B．單質(zhì)能使水分解，放出氫氣 C．氫氧化物呈兩性 D．碳酸鹽難溶于水,●典例透析,,,【解析】 由鐳是元素周期表中第7周期ⅡA族的元素，故其化學性質(zhì)非?；顫?，AB項正確。由ⅡA族的元素的遞變性可知氫氧化鐳為強堿，故C項錯誤。又由于ⅡA族的元素的碳酸鹽中碳酸鎂難溶、碳酸鈣難溶、碳酸鋇難溶等，所以依次類推碳酸鐳也難溶，故D項正確。 【答案】 C,(2014·經(jīng)典習題選萃)W、X、Y、Z四種短周期元素在元素周期表中的相對位置如圖所示，W的氣態(tài)氫化物可與其最高價含氧酸反應生成離子化合物，由此可知( ) A．X、Y、Z中最簡單氫化物穩(wěn)定性最弱的是Y B．Z元素氧化物對應水化物的酸性一定強于Y C．X元素形成的單核陰離子還原性大于Y D．Z元素單質(zhì)在化學反應中只表現(xiàn)氧化性,,,【解析】 W的氣態(tài)氫化物可與其最高價含氧酸形成離子化合物，故其氣態(tài)氫化物具有堿性，為NH3，故W為N，根據(jù)四種元素在周期表中的位置關(guān)系，可推知X為O，Y為S，Z為Cl。元素非金屬性越強，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，四種元素中，硫元素的非金屬性最弱，故穩(wěn)定性最弱的氫化物為H2S，A項正確；氯元素對應的氧化物的水化物有多種，如HClO、HClO4等，硫元素的氧化物的水化物也有多種，可能為H2SO4、H2SO3等，其酸性HClO4＞H2SO4＞H2SO3＞HClO，B項錯誤；硫元素的非金屬性小于氧元素，故還原性O(shè)2－＜S2－，C項錯誤；Cl2中氯元素化合價為中間價態(tài)，可以表現(xiàn)出氧化性和還原性，D項錯誤。,3．(2014·襄宜四市高一期中)運用元素周期律分析下面的推斷，其中不正確的是( ) A．鋰(Li)與水反應比鈉與水反應劇烈 B．砹(At)為有色固體，AgAt難溶于水也不溶于稀硝酸 C．在氧氣中，銣(Rb)的燃燒產(chǎn)物比鈉的燃燒產(chǎn)物更復雜 D．HBrO4的酸性比HIO4的酸性強 答案：A 點撥：Li和Na同族，金屬性LiNa，與水反應時Li不如Na反應劇烈，A項不正確。,●變式訓練,4．(2014·江陰市高一期中)X、Y、Z、W均為短周期元素，它們在周期表中相對位置如圖所示。若Y原子的最外層電子是內(nèi)層電子數(shù)的3倍，下列說法正確的是( ) A．X的氣態(tài)氫化物比Y的穩(wěn)定 B．W的最高價氧化物對應水化物 的酸性比Z的強 C．Z的非金屬性比Y的強 D．X與Y形成的化合物都易溶于水 答案：B,,點撥：同周期元素自左向右元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強，其氫化物穩(wěn)定性逐漸增強，其最高價氧化物的水化物的酸性逐漸增強，所以A項不正確，B項正確；同族元素自上至下，元素的非金屬性逐漸減弱，C項不正確；由題意知Y為O，X為N，二者形成的NO、N2O等不溶于水，D項不正確。,2．(2014·玉溪一中高一月考)元素周期律和元素周期表是學習化學的重要工具，下列說法不正確的是( ) A．同周期的主族元素中，ⅦA族元素的原子半徑最小 B．碳族元素都是非金屬元素，其非金屬性隨核電荷數(shù)的增加而減弱 C．元素周期表中從ⅢB族到ⅡB族十個縱列的元素都是金屬元素 D．ⅠA族元素的原子，其半徑越大，越容易失去電子 答案：B 點撥：碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb，其中C和Si為非金屬，Ge、Sn、Pb為金屬，B項不正確。,3．(2014·灌云縣四中高一檢測)某短周期元素最外層只有2個電子，則下列說法正確的是( ) A．該元素可能是第1、2或3周期元素 B．該元素最高正化合價為＋2 C．該元素是ⅡA族元素 D．該元素一定是金屬元素 答案：A 點撥：該元素可能為He、C、Mg，A項正確；He無＋2價，B項不正確；He元素為0族元素，C項不正確，D項不正確。,4．(2014·襄宜四中高一檢測)下列各組順序排列不正確的是( ) A．熱穩(wěn)定性：HCl＞H2S＞PH3 B．原子半徑：Na＜Mg＜Al C．酸性強弱：H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4 D．堿性強弱：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3 答案：B 點撥：同周期元素Na、Mg、Al自左向右原子半徑逐漸減小，原子半徑關(guān)系為NaMgAl，B項不正確。,5．(2014·西安市一中高一考試)下列說法正確的是( ) A．Li是最活潑金屬，F(xiàn)是最活潑非金屬 B．Mg(OH)2堿性比Ca(OH)2強 C．元素周期表有7個主族，7個副族，1個0族，1個Ⅶ族，共16縱行 D．X2＋的核外電子數(shù)目為10，則X在第3周期第ⅡA族 答案：D,點撥：周期表中最活潑的金屬是Cs，A項不正確；Ca的金屬性強于Mg的金屬性，其最高價氧化物的水化物的堿性Ca(OH)2Mg(OH)2，B項不正確；周期表有7個主族、7個副族，1個0族、1個Ⅷ族，C項不正確；X2＋的電子數(shù)為10，則X為Mg，在第3周期第ⅡA族，D項正確。,6．(2014·余姚中學高一質(zhì)檢)元素周期表是學習化學的重要工具，它隱含著許多信息和規(guī)律。下表所列是五種短周期元素的原子半徑及主要化合價(已知鈹?shù)脑影霃綖?.089 nm)；,(1)用元素代號標出它們在周期表中的對應位置(以下為周期表的一部分) (2)B元素處于周期表中第________周期、第________族； (3)B的最高價氧化物對應水化物與C的最高價氧化物對應水化物反應的離子方程式為_________________________； (4)上述五種元素的最高價氧化物對應水化物中酸性最強的是________(填化學式)； (5)C、E形成的化合物為________、________(填化學式)。,,點撥：(1)由主要化合價和原子半徑知A為Mg，B為Al，C為S，D為Cl，E為O。 (2)B處于周期表中第三周期第ⅢA族。 (3)B、C的最高價氧化物對應水化物分別為Al(OH)3和H2SO4。 (4)最高價氧化物對應水化物分別為Mg(OH)2，Al(OH)3，H2SO4、HClO4，其中HClO4酸性最強。 (5)S與O形成的化合物有SO2和SO3。,微粒半徑大小的比較規(guī)律 影響微粒半徑大小的因素有： ①電子層數(shù)的多少。 ②原子核對電子的吸引。 ③核外電子的多少。 三種因素都起作用，但有主次的關(guān)系，通常情況下，電子層數(shù)越多，原子半徑越大；當電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越小。,簡單粒子的半徑大小可按“三看”方法比較。 “一看”電子層數(shù)：當電子層數(shù)不同時，電子層數(shù)越多，半徑越大。 “二看”核電荷數(shù)：當電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越小。 “三看”核外電子數(shù)：當電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時，核外電子數(shù)越多，半徑越大。,(1)同種元素微粒半徑的比較。 ①陽離子半徑小于相應原子半徑，如r(Na＋)＜r(Na)。 ②陰離子半徑大小相應原子半徑，如r(Cl－)＞r(Cl)。 ③同種元素不同價態(tài)的離子，價態(tài)越高，離子半徑越小，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。,(2)不同元素的微粒半徑的比較。 ①同周期的主族元素，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小(稀有氣體元素除外)，如r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(S)＞r(Cl)。 ②同主族元素的原子半徑(或離子半徑)都隨著電子層數(shù)的增加而逐漸增大，如r(F)＜r(Cl)＜r(Br)＜r(I)，r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)。 ③電子層結(jié)構(gòu)相同的粒子，核電荷數(shù)越大，半徑越小，如r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。,溫馨提示：原子半徑的大小主要是由核外電子層數(shù)和原子核對核外電子的作用兩方面因素決定的。一般來說，電子層數(shù)越多的原子，其半徑越大，反之，電子層數(shù)越少的原子，其半徑越小。當電子層數(shù)相同時，隨著核電荷數(shù)的增加，原子半徑逐漸減小。,