高中化學蘇教版必修第一冊專題五 第1單元　第2課時　元素周期表及其應用 (共56張PPT)

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第一單元元素周期律和元素周期表

第2課時元素周期表及其應用

課標定位素養(yǎng)闡釋

1.通過認識元素周期表的發(fā)展歷程,養(yǎng)成嚴謹求實、不斷創(chuàng)新的科學態(tài)度,能說出元素周期表的編排原則及其結構。

2.能根據(jù)原子序數(shù)確定元素在周期表中的位置,能從原子微觀結構的角度理解元素周期表的編排原則。

3.能說出同主族元素性質的相似性和遞變性,通過實驗探究及材料分析,培養(yǎng)科學探究及創(chuàng)新意識和證據(jù)推理模型認知素養(yǎng)。

4.能根據(jù)“位”“構”“性”關系,建立元素推斷的模型,并利用模型解決問題。

一、元素周期表的編排原則

1.元素周期表的編排原則。

(1)橫行原則:把電子層數(shù)相同的元素按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成行。

(2)縱列原則:將最外電子層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成列。

2.元素周期表的結構。

(1)周期(即橫行)。

周期數(shù)=電子層數(shù)。

(2)族(18個縱列,16個族)。

主族序數(shù)=最外層電子數(shù),同一主族的元素最外層電子數(shù)

相同,元素性質具有相似性,但由于電子層數(shù)不同,它們的性質也會出現(xiàn)一定的遞變規(guī)律。

ⅠA族除H之外的元素又被稱為堿金屬,ⅦA族元素統(tǒng)稱為鹵素。

二、同主族元素性質的遞變規(guī)律

1.堿金屬的結構與性質。

(1)堿金屬的原子結構。

由上表可知:

①堿金屬的原子最外層電子數(shù)都是1。

②堿金屬的原子隨核電荷數(shù)逐漸增大,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大。

(2)堿金屬的物理性質。

除銫外,堿金屬都是銀白色單質,硬度小,延展性好,密度比較小,熔點也比較低。

(3)堿金屬與水反應。

2.鹵素的結構與性質。

(1)鹵素的原子結構。

由上表可知:

①鹵素原子的最外層電子數(shù)都是7。

②鹵素原子隨核電荷數(shù)逐漸增大,電子層數(shù)增多,原子半徑逐漸增大。

(2)鹵素性質的遞變。

由實驗得出結論:由Cl2→I2,鹵素單質的氧化性逐漸減弱,相應的鹵素離子的還原性逐漸增強。

由此可得,ⅦA族元素的非金屬性由上到下逐漸減弱。

3.同主族元素及同周期元素性質的遞變規(guī)律。

三、元素周期表中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區(qū)及性質遞變如上圖所示,請?zhí)顚懗鰣D中序號對應的空白。

2.分界線附近元素的性質:它們的物理性質和化學性質介于金屬和非金屬之間。這些元素的單質質地一般較脆,外表有金屬光澤,大多可以用來做半導體材料。

四、元素周期表的應用

1.幫助我們更好地學習和研究化學。

元素的原子結構決定了元素在周期表中的位置,而元素在周期表中的位置反映了元素的原子結構和元素的性質特點,我們可以根據(jù)元素在周期表中的位置,推測元素的原子結構,預測其主要性質。

2.借助元素周期表研究合成有特定性質的新物質。

(1)在金屬和非金屬的分界線附近尋找半導體材料,如鍺、硒、硅等。

(2)在過渡元素(副族和Ⅷ族元素)中尋找各種優(yōu)良的催化劑和耐高溫、耐腐蝕的合金材料。

【自主思考1】坦桑石是一種新興寶石,其組成為Ca2Al3(SiO4)3(OH)。坦桑石中所含有的元素屬于周期表中的長周期還是短周期

提示:短周期元素是指前三周期的元素,Al、Si在第三周期,O在第二周期,H在第一周期;Ca在第四周期為長周期元素。

【自主思考2】周期表中哪一族全部是金屬元素哪一族全部是非金屬元素

提示:ⅡA族、Ⅷ族及全部副族元素全部為金屬元素。ⅦA族和0族全部為非金屬元素。

【自主思考3】堿金屬鈁(Fr)具有放射性,它是堿金屬元素中重要的元素。試推測Fr的原子半徑比銫大還是小FrOH是強堿還是弱堿鈁能否與水反應

提示:Fr的原子半徑比銫大;FrOH是強堿;鈁能與水反應生成相應的堿和氫氣,由于反應劇烈而發(fā)生爆炸。

【自主思考4】金屬元素與非金屬元素之間有沒有嚴格的界限

提示:沒有,金屬元素和非金屬元素的主要區(qū)別在于金屬原子易失去電子成為陽離子,而非金屬原子則易得到電子生成陰離子。元素周期表右上方區(qū)域的元素是非金屬元素,左下方區(qū)域的元素是金屬元素,位于分界線附近的元素,既表現(xiàn)出某些金屬的性質,也表現(xiàn)出某些非金屬的性質。所以說金屬元素與非金屬元素之間沒有嚴格的界限。

【自主思考5】結合元素周期律分析,在現(xiàn)有元素中金屬性和非金屬性最強的元素(放射性元素除外)分別是什么

提示:根據(jù)同周期自左向右元素的金屬性逐漸減弱、非金屬性(稀有氣體元素除外)逐漸增強;同主族元素自上而下元素的金屬性逐漸增強,元素的非金屬性逐漸減弱,因此非金屬性最強的元素為F,金屬性最強的元素為Cs。

【效果自測】

1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。

(1)同周期中元素原子核外的電子層數(shù)一定相同。()

(2)同族元素的最外層電子數(shù)一定等于族序數(shù)。()

(3)0族元素的最外層電子數(shù)均為8。()

(4)每一縱列一定為一族。()

(5)元素周期表已發(fā)展成一個穩(wěn)定的形式,它不可能再有新的變化了。()

√

×

×

×

×

(6)元素周期表中共有18個縱列,16個族。()

(7)最外層有2個電子的元素一定是ⅡA族元素。()

(8)堿金屬在化合物中的化合價都為+1價。()

(9)堿金屬的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而增大。()

(10)堿金屬的化學性質活潑,易失電子發(fā)生還原反應。()

(11)HX都極易溶于水,它們的熱穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)增加而增強。()

(12)處于金屬和非金屬分界線附近的元素常用作催化劑材料。()

√

×

√

√

×

×

×

2.下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分別代表某一化學元素。

表中所列元素中:

屬于短周期元素的有(填字母);

屬于主族元素的有(填字母);

e元素在元素周期表中的位置是第周期族。

答案:b、h、j、a、c、f、i、l、mb、a、c、d、f、h、g、i、j、k、l四ⅣB

3.(1)F、Cl、Br、I、At的氫化物中最不穩(wěn)定的是(寫化學式)。

(2)下列單質的熔、沸點隨原子序數(shù)遞增而升高的是(填字母,下同)。

A.堿金屬B.鹵素

(3)下列反應中,更劇烈的是。

A.鈉與水反應B.鉀與水反應

(4)取下列溶液分別加入兩支試管中,再分別依次加入少量氯水和少量四氯化碳,用力振蕩、靜置后,四氯化碳層顯紫紅色的是。

A.溴化鈉溶液B.碘化鉀溶液

答案:(1)HAt(2)B(3)B(4)B

4.元素周期表在指導科學研究和生產實踐方面具有十分重要的意義,請將下列A、B兩欄描述的內容用連線的方式對應起來。

AB

①制半導體的元素a.ⅢB至ⅥB族的過渡元素

②制催化劑的元素b.F、Cl、Br、S“三角地帶”

③制耐高溫材料的元素c.金屬與非金屬分界線附近

④制農藥的元素d.相對原子質量較小的元素

⑤地殼中含量較多的元素e.過渡元素

答案:①c②e③a④b⑤d

問題引領

觀察元素周期表的結構,回答有關問題。

探究任務1認識元素周期表的結構

1.觀察元素周期表中族的排列順序,分析同一周期ⅡA族和ⅢA族元素原子序數(shù)的差值是多少

提示:第二、三周期相差1;第四、五周期間隔副族元素以及Ⅷ族元素,所以相差11;第六、七周期間隔副族元素和Ⅷ族元素,但ⅢB族因為有鑭系和錒系元素,所以相差25。

2.ⅠA族和ⅦA族中第三和第四周期上下元素的原子序數(shù)差分別為多少

提示:ⅠA族中第三周期元素為Na,第四周期中元素為K,原子序數(shù)相差8;第ⅦA族中第三周期元素為Cl,第四周期中元素為Br,原子序數(shù)相差18。

3.88號元素的位置是什么

提示:稀有氣體元素的原子序數(shù)分別為2、10、18、36、54、86、118。88比86大2,所以88號元素在86號元素的下一周期的第二列,即第七周期ⅡA族。

歸納提升

1.同周期ⅡA族和ⅢA族元素的原子序數(shù)差。

2.同主族相鄰兩元素原子序數(shù)差的情況。

(1)若為ⅠA、ⅡA族元素,則原子序數(shù)的差等于上一周期元素所在周期的元素種類數(shù)。

(2)若為ⅢA族至0族元素,則原子序數(shù)的差等于下一周期元素所在周期的元素種類數(shù)。

典型例題

【例題1】1995年我國科研人員在蘭州首次合成了鏷元素的一種同位素鏷-239,并測知其原子核內有148個中子?，F(xiàn)有A元素的一種同位素,比鏷-239少54個質子和100個中子,則A元素在元素周期表中的位置是()。

A.第三周期ⅠA族B.第三周期ⅡA族

C.第五周期ⅠA族D.第四周期ⅦA族

答案:C

解析:鏷-239的質子數(shù)為239-148=91,所以A元素的質子數(shù)為91-54=37,所以A元素位于第五周期ⅠA族。

根據(jù)原子序數(shù)推導元素位置:

【變式訓練1】如圖為元素周期表的一部分,已知A、B、C、D、E五種元素原子核外共有85個電子,E位于周期表中第四周期,則B元素是()。

A.PB.SiC.ClD.S

答案:A

解析:因為E在第四周期,A、B、C、D為前三周期元素,應位于ⅢA族右邊。設B的原子序數(shù)為x,則D的原子序數(shù)為(x-8),E的原子序數(shù)為(x+18),則(x-1)+x+(x+1)+(x-8)+(x+18)=85,x=15,故B元素為P。

問題引領

1.元素在周期表中的位置與原

子結構有何必然聯(lián)系

提示:主族序數(shù)=最外層電子數(shù);

周期序數(shù)=核外電子層數(shù)。元素

原子核外有幾個電子層,元素就

位于第幾周期;主族元素的原子

的最外電子層有幾個電子,元素就位于第幾主族。

探究任務2元素位置、結構、性質之間的關系

2.如果已知X、Y為周期表中相鄰的兩元素,且它們的最高價氧化物對應的水化物的酸性大小為X>Y,能否確定它們的相對位置

提示:可根據(jù)元素非金屬性的變化規(guī)律確定它們的相對位置。由已知條件可確定非金屬性為X>Y,所以,如果它們同周期,則X在Y的右面;如果它們同主族,則X在Y的上面。

3.M、N兩種主族元素在周期表中的相對位置如圖所示,如