元素周期表的应用PPT课件免费下载2023
展开一、【课程的主要内容】
如上图是碱金属的单质存在形式或元素标识，他们之间有什么相似之处和递变性？完成下列知识点你就会明白：
1．碱金属元素的原子结构及特点
(1)元素符号与原子结构示意图
(2)化学性质①与O2反应
②与水反应 注意对比实验
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
如图是卤素单质，他们的颜色越来越深，由气体逐渐变为固体，那么他们的性质有何相似性和递变性？请完成下列知识点：
(2)结构特点①相同点：最外层都有________个电子。②递变性：从F→I，核电荷数逐渐________，电子层数逐渐________，原子半径逐渐________。
2．卤族元素单质的性质
(2)化学性质①与H2反应
H2＋F2===2HF
②卤素单质间的置换反应
2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2
2KI＋Br2===2KBr＋I2
因为F2能与H2O发生反应(2F2＋2H2O===4HF＋O2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。
2KI＋Cl2===2KCl＋I2
知识点三 预测元素及其化合物的性质1．认识元素及其化合物的基本角度
首先，可以从元素在元素周期表中的________、________、____________这三个角度认识元素；其次，可以从物质________、元素的________、元素在元素周期表中的________这三个角度认识含有该元素的物质的化学性质，进而形成对元素及其化合物的多维立体认识网络。
2．元素的性质通常包括元素化合价、原子半径、元素原子的得失电子能力等，可以根据元素原子结构的特点和元素在元素周期表中的位置认识元素的性质。例如，硅原子的最外层有________电子，最高化合价为________价，最低化合价为________价，硅属于________元素；与同周期磷元素原子相比，其核电荷数较________、原子半径较________、原子核对最外层电子的吸引作用________，因此硅原子得电子能力较弱。
3．从物质类别、元素的化合价、元素在元素周期表中的位置的角度可以认识含有该元素的各物质的性质。例如，硅元素(原子序数为14)位于元素周期表中第________周期________族，属于非金属元素。二氧化硅(SiO2)属于________氧化物，能与碱溶液缓慢反应，高温时能与碱性氧化物反应；二氧化硅中硅元素为＋4价，因此二氧化硅具有氧化性，能与某些还原剂反应。又如，硅酸(H2SiO3)的酸性弱于碳酸，硅酸可以由硅酸钠(Na2SiO3)与盐酸、硫酸等反应制得。此外，许多物质还有其特殊的性质。例如，二氧化硅虽然属于酸性氧化物，但能与氢氟酸反应，该反应常用于刻蚀玻璃。
仔细阅读课本27页《身边的化学》
Na2SiO3＋H2O
H2SiO3↓＋2NaCl
(1)碱金属元素原子的次外层电子数都是8个( )(2)化合物中碱金属元素的化合价都为＋1价( )(3)碱金属元素的原子半径随核电荷数的增大而增大( )(4)碱金属单质的化学性质活泼，易失电子发生还原反应( )(5)Li在空气中加热生成LiO2( )(6)卤素单质与水反应均可用：X2＋H2OHXO＋HX表示( )(7)HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强( )(8)卤素单质的颜色从F2―→I2按相对分子质量增大而加深( )(9)将F2通入NaCl溶液中可置换出Cl2( )
微训练1．下列对碱金属的叙述中不正确的是( )
A．碱金属中还原性最弱的是锂B．碱金属的原子半径和离子半径都随核电荷数的增大而增大C．碱金属都易失去1个电子D．从Li到Cs，碱金属的密度越来越大，熔、沸点越来越高
解析 随原子序数的递增，碱金属原子半径和离子半径逐渐增大，单质的还原性逐渐增强，A、B正确；碱金属都易失去1个电子形成稳定的阳离子，C正确；从Li到Cs，密度呈增大趋势，但K的密度小于Na，熔、沸点越来越低，D错误。
2．下列关于卤素的叙述正确的是( )
A．卤素是典型的非金属元素，因此不能与其他非金属元素化合B．卤素单质越活泼，其熔、沸点就越高C．卤素各单质都能与水剧烈反应D．卤素的单质都能与氢气反应，且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强
解析 卤素能与其他非金属元素化合，如H、C等；卤素单质越活泼，其相对分子质量越小，其熔、沸点越低；卤素单质中只有氟能与水剧烈反应。
3．已知锂及其化合物的许多性质与碱金属差异较大，却与镁相似。下列有关锂及其化合物的叙述不正确的是( )
A．碳酸锂受强热很难分解B．碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的小C．锂在过量氧气中燃烧，主要产物是氧化锂而不是过氧化锂D．锂可以与氮气化合生成氮化锂(Li3N)
解析 解题时充分利用题目信息，锂及其化合物的性质与镁的相似，MgCO3煅烧分解成MgO和CO2，由此可知，Li2CO3也易分解。
4．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是( )
A．K与H2O反应最剧烈B．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出NaC．碱金属的阳离子没有还原性，所以有强氧化性D．从Li到Cs都易失去最外层1个电子，且失电子能力逐渐增强
解析 A项，在碱金属元素中，K不是最活泼的元素；B项，Rb先与水反应，不会置换出Na；C项，碱金属的阳离子很稳定，不具有强氧化性。
5．关于卤素X(依次为Cl、Br、I)的下列叙述不正确的是( )
A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2OHXO＋HX表示B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增强C．卤素单质的颜色随相对分子质量增大而加深D．相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从它的卤化物溶液里置换出来
解析 HX的热稳定性随核电荷数的增加而减弱。
6．下列说法正确的是( )
解析 制备粗硅反应产物为CO，不是CO2，A错误；自然界中二氧化硅不都存在于石英中，B错误；硅不与盐酸反应，C错误；D正确。
微思考1．同主族元素的原子结构及性质有何变化规律？
提示 同主族元素随核外电子层数的增加，它们的得电子能力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱；失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。
2．如何比较同主族元素的原子半径、阳离子半径、阴离子半径？
提示 (1)原子半径：同主族元素的原子最外层电子数相同，从上到下电子层数逐渐增多，所以半径逐渐增大。(2)阳离子半径：以碱金属为例，在形成离子时，均失去最外层电子，所以均少一个电子层，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。(3)阴离子半径：以卤族元素为例，在形成离子时，最外层均得到一个电子，所以最外层电子数仍然相同，电子层数仍然是逐渐增多，所以半径逐渐增大。
二、【拓展学习】
学习任务1 碱金属元素单质化学性质的相似性和递变性
如图是碱金属单质的存在形式，它们在生活中有不同的应用，结构相似为什么应用不同呢？带着这个问题完成下列讨论：
1．请结合碱金属元素的原子结构的递变性探究其单质化学性质的递变性。
提示 碱金属元素原子的最外层电子数都相等，但从Li到Cs，随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。
2．碱金属元素在性质上具有相似性，根据钠的性质，推断碱金属可能具有的化学性质有哪些？
提示 (1)与O2反应生成相应的氧化物，如Li2O、Na2O等。(2)与Cl2反应生成RCl，如NaCl、KCl等。(3)与H2O反应，能置换出H2O中的氢，反应通式为：2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。(4)与非氧化性酸反应，生成H2，反应通式为：2R＋2H＋===2R＋＋H2↑。(R表示碱金属元素)
3．根据碱金属元素性质的递变性，判断从Li→Cs，对应阳离子的氧化性强弱以及最高价氧化物对应水化物的碱性强弱的递变性。
提示 从Li到Cs，元素原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强，故对应离子的氧化性依次减弱，即Li＋＞Na＋＞K＋＞Rb＋＞Cs＋。最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强。
1．碱金属的相似性(用R表示碱金属元素)
(1)与O2反应从Li→Cs，与O2反应越来越剧烈，产物越来越复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。(2)与H2O(或酸)的反应从Li→Cs，与H2O(或酸)反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb和Cs遇水发生剧烈爆炸。(3)最高价氧化物对应水化物的碱性碱性：LiOH
A．锂与水反应不如钠与水反应剧烈B．Rb比Na活泼，故Rb可以从NaCl溶液中置换出NaC．熔、沸点：Li＞Na＞KD．碱性：LiOH
变式训练1 下列关于碱金属元素的原子结构和性质的叙述不正确的是( )
解析 碱金属元素最外层电子数均为1，在化学反应中很容易失去最外层的1个电子，还原性很强，A、B对；Li与O2反应，只生成Li2O，Na在O2中点燃生成Na2O2，K在O2中可生成KO2，C错；碱金属元素的单质都能与水反应生成碱和氢气，D对。
A．碱金属原子最外层都只有1个电子，在化学反应中容易失去B．碱金属单质都是强还原剂C．碱金属单质都能在氧气中燃烧生成过氧化物D．碱金属单质都能与水反应生成碱
学习任务2 卤族元素单质化学性质的相似性、递变性和特殊性
如图是卤素的核外电子排布和卤素单质的存在形式，请回答下列问题：
1．请结合卤族元素原子结构的相似性与递变性探讨其化学性质的相似性与递变性。
提示 (1)卤族元素原子最外层都有7个电子，都易得1个电子达到8电子稳定结构，所以在化学反应中都表现很强的氧化性。(2)随着原子序数的增加，电子层数依次增多，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐减弱，得电子能力依次减弱，氧化性依次减弱。
2．根据卤族元素的性质分析，将F2通入NaCl溶液中得到什么气体？
提示 F2的氧化性大于Cl2，但由于F2与水发生反应：2F2＋2H2O===4HF＋O2，F2不与溶液中的Cl－反应，故F2通入NaCl溶液中得到的是O2而不是Cl2。
3．已知还原性I－＞Br－＞Cl－＞F－，试从原子结构的角度分析原因。
提示 微粒的还原性即失电子的能力。按I－→Br－→Cl－→F－的顺序，离子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大，失去电子的能力逐渐减弱，故还原性逐渐减弱。
(2)与H2反应的难易程度及对应氢化物稳定性(由F2→I2)热稳定性①与H2反应越来越难，生成的氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强。是否易分解②氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高。
(1)溴是常温常压下唯一的液态的非金属单质。(2)卤素单质都有毒，溴有很强的腐蚀性，液溴易挥发，保存时要加一些水进行“水封”，碘可升华，使淀粉溶液变蓝(检验I2)。(3)Cl2、Br2、I2易溶于有机溶剂苯、CCl4、汽油等。(4)F无正化合价。
【例题2】 下列关于卤族元素由上到下性质递变的叙述，正确的是( )
①单质的氧化性增强 ②单质的颜色加深 ③气态氢化物的稳定性增强 ④单质的沸点升高 ⑤阴离子的还原性增强A．①②③B．②③④C．②④⑤D．④⑤
变式训练2 砹是现知原子序数最大的卤族元素，根据卤素性质的递变规律，对砹及其化合物的叙述，正确的是( )
解析 从F到At，元素的非金属性逐渐减弱，单质与H2化合能力逐渐减弱，A项不正确；由F2到I2，单质的颜色依次加深，I2是紫黑色固体，则砹为黑色固体，B项不正确；卤族元素的原子，最外层上都有7个电子，C项正确；因氧化性：Cl2>At2，所以At2不能从NaCl溶液中置换出Cl2，D项不正确。
A．与H2化合能力：At2>I2B．砹在常温下为白色固体C．砹原子的最外电子层上有7个电子D．砹能从NaCl溶液中置换出氯单质
学习任务3 元素的性质、结构及在周期表中位置的关系
资料：化学元素周期表是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表。列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素归在同一族中，如卤素及惰性气体。这使周期表中形成元素分区。由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系，因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用，作为分析化学行为时十分有用的框架。现代的周期表由门捷列夫于1869年创造，用以展现当时已知元素特性的周期性。自此，随着新元素的探索发现和理论模型的发展，周期表的外观曾经过改变及扩张。通过这种列表方式，门捷列夫也预测了一些当时未知元素的特性，以填补周期表中的空格。其后发现的新元素的确有相似的特性，使他的预测得到证实。
那么请结合所学知识回答下列问题：1．元素在周期表中的位置与原子结构有何必然联系？
提示 原子有几个电子层，元素就位于第几周期；主族元素的原子的最外电子层有几个电子，元素就位于第几主族。
2．原子结构与元素性质之间有何关系？
3．如何根据元素在周期表中的位置推测原子结构和元素的性质？(从同周期、同主族两方面分析)
提示 (1)同主族元素从上到下：原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，主要化合价相似，得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强。(2)同周期元素从左到右：原子半径逐渐减小，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，最高正化合价逐渐增大，得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱。
4．如果已知X、Y为周期表中相邻的两元素，且它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性大小为：X＞Y，能否确定它们的相对位置？
提示 可根据元素非金属性的变化规律确定它们的相对位置。由已知条件可确定非金属性为X＞Y，所以，如果它们同周期，则X在Y的右边；如果它们同主族，则X在Y的上面。
1．同一元素的“位、构、性”关系可表示如下：
(3)位置、结构和性质的关系：
2．元素周期律的具体应用
(1)预测未知元素的性质。依据：同主族元素性质的递变规律。如已知卤族元素的性质递变规律，可推知未知元素砹(At)的单质应为有色固体，与氢难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等。(2)比较元素的性质。依据：元素周期律。如比较H2SO4和H2SeO4的酸性强弱，因为S、Se同主族，自上至下，元素的非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐减弱，故酸性：H2SO4＞H2SeO4。
(3)解释实验现象：如氟气通入氯化钠溶液中，不是置换出氯气，而是与水发生剧烈反应，由元素周期表的递变规律知氟元素的非金属性最强，氟气是氧化性最强的非金属单质。(4)寻找新材料：如在金属元素与非金属元素的分界线附近的元素中寻找半导体材料等。
【例题3】 X、Y、W、Z为四种短周期主族元素，在周期表中的位置如图所示，W原子的最外层电子数与电子层数相同，下列说法正确的是( )
A.X只能形成一种氢化物B．W、X、Y的原子半径依次增大C．X的简单氢化物的热稳定性比Y的小D．W的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水
解析 由短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的位置可知，X、Y处于第二周期，W、Z处于第三周期，W原子的最外层电子数与电子层数相同，则W为Al，可推知X为C、Y为N、Z为S。C与氢元素生成的氢化物为烃类物质，有很多种，A项错误；同周期元素原子的核电荷数越大，原子半径越小，原子核外电子层数越多，原子半径越大，则W、X、Y的原子半径依次减小，B项错误；非金属性：N＞C，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，C项正确；氢氧化铝与弱碱NH3·H2O不反应，D项错误。
解析 同周期X、Y、Z三种元素的最高价氧化物的水化物的酸性由强到弱的顺序是HZO4>H2YO4>H3XO4，故X、Y、Z的原子序数为X
A．原子半径按X、Y、Z的顺序逐渐减小B．单质的氧化性按X、Y、Z的顺序减弱C．三种元素阴离子的还原性按X、Y、Z的顺序增强D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序减弱
学习任务4 (核心素养)同主族元素原子结构与元素性质间的关系
1．元素的金属性、非金属性与原子得失电子的关系
(1)元素的金属性是指气态原子失去电子的性质，金属性的强弱取决于原子失去电子能力的强弱，越易失去电子，金属性越强，而与失去电子的多少没有必然联系。(2)元素的非金属性是指气态原子得到电子的性质，非金属性的强弱取决于原子得到电子能力的强弱，越易得到电子，非金属性越强，而与得到电子的多少没有必然联系。(3)同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，而得电子能力逐渐减弱，故金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
2．同主族元素性质的递变规律
从碱金属元素和卤素的性质来看，同主族从上至下元素及其典型化合物性质的递变规律如下表所示。
【素养解题】[典例示范] 下列关于主族元素的说法错误的是( )
A．同主族元素随着原子序数递增，元素金属性逐渐增强B．同主族元素随着原子序数递增，元素单质的熔、沸点逐渐升高C．同主族元素原子最外层电子数都相同D．同主族元素随着原子序数递增其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强
[主族元素性质判断题的解题思路]
三、【对点训练】
A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少B．A原子电子层数比B原子的电子层数多C．1 ml A从酸中置换H＋生成的H2比1 ml B从酸中置换H＋生成的H2多D．常温时，A能从水中置换出氢气，而B不能
解析 比较金属的活泼性不能根据最外层电子数的多少，如Li的最外层电子数比Ca少，但不如Ca活泼，故A错误；比较金属的活泼性不能根据原子电子层数的多少，如Na的电子层数比Cu少，但Na比Cu活泼，故B错误；比较金属的活泼性不能根据生成氢气的多少来判断，例如1 ml Al从酸中置换H＋生成的H2比1 ml Mg从酸中置换H＋生成的H2多，但Mg的活泼性强，故C错误；常温时，A能从水中置换出氢，而B不能，说明A易失去电子，则金属A的活泼性肯定比金属B的活泼性强，故D正确。
解析 同主族元素，从上到下元素的非金属性减弱，A项错误；第ⅦA族元素最外层7个电子，易得1个电子形成－1价离子，B项正确；从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱，C项正确；同主族元素，从上到下元素的非金属性逐渐减弱，所以氢化物的还原性依次增强，D项正确。
2．下列说法中，不符合ⅦA族元素性质特征的是( )
A．从上到下元素的非金属性增强B．易形成－1价离子C．从上到下最高价氧化物的水化物酸性减弱(F除外)D．从上到下氢化物的还原性依次增强
3．在1961年，本生和基尔霍夫发现了一种新的碱金属元素，根据已学知识解答下列问题，帮助这两位科学家研究该元素。
(1)该元素单质的密度比水的密度大，则该元素可能是________。(2)该元素的单质与水反应比钾与水反应剧烈，但没有铯与水反应剧烈，由此可确定该元素是________。其确定依据是______________。(3)人类制备出该元素的单质比钠单质要晚得多，分析其中的原因：________________。
答案 (1)Rb、Cs、Fr(2)Rb 碱金属元素的单质按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序活动性逐渐增强，与水反应越来越剧烈(3)Rb＋的氧化性比Na＋的弱，不易被还原
解析 (1)在碱金属元素形成的单质中，Li、Na、K的密度都小于水的密度，Rb、Cs、Fr的密度都大于水的密度，故该元素可能是Rb、Cs、Fr。(2)碱金属元素的单质按Li、Na、K、Rb、Cs的顺序活动性逐渐增强，因此可以根据单质与水反应的剧烈程度，得出该元素为Rb。(3)Rb和Na在自然界中全部以化合物形态存在，因此要制备它们的单质，需要把Rb＋和Na＋从其化合物中还原。由于金属单质还原性越强，其阳离子氧化性就越弱，越不易被还原，因此单质Rb比单质Na制备得晚。
4．(1)常见卤素(F、Cl、Br、I)氢化物中最不稳定的是__________(写化学式)。
(2)下列单质熔、沸点随原子序数递增而升高的是___________________(填字母，下同)。A．碱金属元素B．卤族元素(3)下列反应中，更剧烈的是__________。A．钠与水反应B．钾与水反应(4)取下列溶液分装两试管，再分别依次加入少量氯水和少量四氯化碳，用力振荡、静置后，四氯化碳层显紫红色的是__________。A．溴化钠溶液B．碘化钾溶液
解析 卤素中碘元素的非金属性最弱，氢化物中最不稳定的是HI；碱金属元素的单质熔、沸点随原子序数递增而降低，卤素单质熔、沸点随原子序数递增而升高；钾比钠活泼，与水反应更剧烈；氯水与NaBr、KI溶液分别生成Br2、I2，而二者的四氯化碳溶液分别为橙色、紫红色。
答案 (1)HI (2)B (3)B (4)B
5．用A.质子数、B.中子数、C.核外电子数、D.最外层电子数、E.电子层数，填写下列空格：
(1)同位素种类由________决定。(2)元素种类由________决定。(3)某元素有无同位素由________决定。(4)核素相对原子质量由________决定。(5)主族元素的化学性质主要由________决定。(6)核电荷数由________决定。(7)碱金属原子失电子能力相对强弱由________决定。(8)原子得失电子能力相对强弱主要由________决定。
解析 (1)同位素种类的确定，既要确定元素(质子数)，又要确定核素(中子数)。(2)确定元素种类只需确定质子数。 (3)某元素有无同位素，已经确定了元素，只要由中子数确定同位素即可。注意跟(1)的区别。 (4)核素相对原子质量的近似整数值等于该核素的质量数，则由质子数和中子数决定。 (5)主族元素最外层电子数决定元素原子得失电子的能力，即化学性质。 (6)核电荷数＝质子数。 (7)碱金属元素原子电子层数越多，失电子能力越强，故决定碱金属原子失电子能力相对强弱的因素是电子层数。 (8)电子层数相同时原子的最外层电子数越少，失电子能力越强，最外层电子数越多，得电子能力越强；最外层电子数相同，电子层数越多，失电子能力越强，得电子能力越弱，故原子得失电子能力的相对强弱主要由最外层电子数和电子层数决定。
答案 (1)AB (2)A (3)B (4)AB (5)D (6)A (7)E (8)DE
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