高中化学专题5 微观结构与物质的多样性第一单元 元素周期律和元素周期表说课ppt课件

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自主预习·新知导学
一、元素周期表的编排原则1.元素周期表的编排原则。(1)横行原则:把电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成行。(2)纵列原则:将最外电子层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序由上而下排成列。
2.元素周期表的结构。(1)周期(即横行)。
(2)族(18个纵列,16个族)。
主族序数=最外层电子数,同一主族的元素最外层电子数相同,元素性质具有相似性,但由于电子层数不同,它们的性质也会出现一定的递变规律。ⅠA族除H之外的元素又被称为碱金属,ⅦA族元素统称为卤素。
二、同主族元素性质的递变规律1.碱金属的结构与性质。(1)碱金属的原子结构。
由上表可知:①碱金属的原子最外层电子数都是1。②碱金属的原子随核电荷数逐渐增大,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大。
(2)碱金属的物理性质。除铯外,碱金属都是银白色单质,硬度小,延展性好,密度比较小,熔点也比较低。
(3)碱金属与水反应。
2.卤素的结构与性质。(1)卤素的原子结构。
由上表可知:①卤素原子的最外层电子数都是7。②卤素原子随核电荷数逐渐增大,电子层数增多,原子半径逐渐增大。
(2)卤素性质的递变。
由实验得出结论:由Cl2→I2,卤素单质的氧化性逐渐减弱,相应的卤素离子的还原性逐渐增强。由此可得,ⅦA族元素的非金属性由上到下逐渐减弱。
3.同主族元素及同周期元素性质的递变规律。
三、元素周期表中金属元素与非金属元素的分区
1.金属元素与非金属元素的分区及性质递变如上图所示,请填写出图中序号对应的空白。
2.分界线附近元素的性质:它们的物理性质和化学性质介于金属和非金属之间。这些元素的单质质地一般较脆,外表有金属光泽,大多可以用来做半导体材料。
四、元素周期表的应用1.帮助我们更好地学习和研究化学。元素的原子结构决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结构和元素的性质特点,我们可以根据元素在周期表中的位置,推测元素的原子结构,预测其主要性质。
2.借助元素周期表研究合成有特定性质的新物质。(1)在金属和非金属的分界线附近寻找半导体材料,如锗、硒、硅等。(2)在过渡元素(副族和Ⅷ族元素)中寻找各种优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。【自主思考1】 元素周期表中每一周期都是从碱金属开始,以稀有气体元素结束吗?提示:不是。ⅠA族包含氢元素以及碱金属,所以第一周期开始的元素是氢元素,不是碱金属。
【自主思考2】 元素种类最多的族是哪一族?ⅡA族元素的原子序数为x,则原子序数为x+1的元素在元素周期表的哪一族?提示:因为第六周期ⅢB族为镧系元素,有15种元素,第七周期ⅢB族为锕系元素,有15种元素,ⅢB族总共有32种元素。ⅡA族元素的原子序数为x,则原子序数为x+1的元素在与ⅡA族相邻的族。所以二、三周期与ⅡA族相邻的元素位于ⅢA族,第四周期往后与ⅡA族相邻的元素位于ⅢB族。
【自主思考3】 0族元素的原子序数,自上而下依次是多少?提示:每周期所含元素的种数为2、8、8、18、18、32、32,所以稀有气体元素的原子序数分别为2、10、18、36、54、86、118。【自主思考4】 最外层电子数是2的元素一定为ⅡA族元素吗?一定是金属元素吗?提示:最外层电子数是2的元素有ⅡA族元素、ⅡB族元素以及0族元素He等。
【自主思考5】 结合元素周期律分析,在现有元素中金属性和非金属性最强的元素(放射性元素除外)分别是什么?提示:根据同周期自左向右元素的金属性逐渐减弱、非金属性(稀有气体元素除外)逐渐增强;同主族元素自上而下元素的金属性逐渐增强,元素的非金属性逐渐减弱,因此非金属性最强的元素为F,金属性最强的元素为Cs。
【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)同周期中元素原子核外的电子层数一定相同。(　　)(2)同族元素的最外层电子数一定等于族序数。(　　)(3)0族元素的最外层电子数均为8。(　　)(4)每一纵列一定为一族。(　　)(5)元素周期表已发展成一个稳定的形式,它不可能再有新的变化了。(　　)
(6)元素周期表中共有18个纵列,16个族。(　　)(7)最外层有2个电子的元素一定是ⅡA族元素。(　　)(8)碱金属在化合物中的化合价都为+1价。(　　)(9)碱金属的原子半径随核电荷数的增大而增大。(　　)(10)碱金属的化学性质活泼,易失电子发生还原反应。(　　)(11)HX都极易溶于水,它们的热稳定性随核电荷数增加而增强。(　　)(12)处于金属和非金属分界线附近的元素常用作催化剂材料。(　　)
2.下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表某一化学元素。
表中所列元素中:属于短周期元素的有　　　　　　　　　　　(填字母); 属于主族元素的有　　　　　　　　　　　　(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、m　b、a、c、d、f、h、g、i、j、k、l　四　ⅣB
3.(1)F、Cl、Br、I、At的氢化物中最不稳定的是　　(写化学式)。  (2)下列单质的熔、沸点随原子序数递增而升高的是　 (填字母,下同)。 A.碱金属B.卤素(3)下列反应中,更剧烈的是　　　　。 A.钠与水反应B.钾与水反应
(4)取下列溶液分别加入两支试管中,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.碘化钾溶液答案:(1)HAt　(2)B　(3)B　(4)B
4.元素周期表在指导科学研究和生产实践方面具有十分重要的意义,请将下列A、B两栏描述的内容用连线的方式对应起来。A　　　　　　　　　　　　B①制半导体的元素　　 　a.ⅢB至ⅥB族的过渡元素②制催化剂的元素b.F、Cl、Br、S“三角地带”③制耐高温材料的元素c.金属与非金属分界线附近④制农药的元素d.相对原子质量较小的元素⑤地壳中含量较多的元素e.过渡元素答案:①c　②e　③a　④b　⑤d
合作探究·释疑解惑
探究任务1 认识元素周期表的结构
问题引领观察元素周期表结构,回答有关问题。
1.观察元素周期表中族的排列顺序,分析同一周期ⅡA族和ⅢA族元素原子序数的差值是多少?提示:第二、三周期相差1;第四、五周期间隔副族元素以及Ⅷ族元素,所以相差11;第六、七周期间隔副族元素和Ⅷ族元素,但ⅢB族因为有镧系和锕系元素,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数差分别为多少?提示:ⅠA族中第三周期元素为Na,第四周期中元素为K,原子序数相差8;第ⅦA族中第三周期元素为Cl,第四周期中元素为Br,原子序数相差18。3.88号元素的位置是什么?提示:稀有气体元素的原子序数分别为2、10、18、36、54、86、118。88比86大2,所以88号元素在86号元素的下一周期的第二列,即第七周期ⅡA族。
归纳提升1.同周期ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数差。
2.同主族相邻两元素原子序数差的情况。(1)若为ⅠA、ⅡA族元素,则原子序数的差等于上一周期元素所在周期的元素种类数。(2)若为ⅢA族至0族元素,则原子序数的差等于下一周期元素所在周期的元素种类数。
典型例题【例题1】 1995年我国科研人员在兰州首次合成了镤元素的一种同位素镤-239,并测知其原子核内有148个中子。现有A元素的一种同位素,比镤-239少54个质子和100个中子,则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:镤-239的质子数为239-148=91,所以A元素的质子数为91-54=37,所以A元素位于第五周期ⅠA族。
根据原子序数推导元素位置:
【变式训练1】 如图为元素周期表的一部分,已知A、B、C、D、E五种元素原子核外共有85个电子,E位于周期表中第四周期,则B元素是(　　)。 A.PB.SiC.ClD.S答案:A解析:因为E在第四周期,A、B、C、D为前三周期元素,应位于ⅢA族右边。设B的原子序数为x,则D的原子序数为(x-8),E的原子序数为(x+18),则(x-1)+x+(x+1)+(x-8)+(x+18)=85,x=15,故B元素为P。
探究任务2 元素位置、结构、性质之间的关系
问题引领1.元素在周期表中的位置与原子结构有何必然联系?提示:主族序数=最外层电子数;周期序数=核外电子层数。元素原子核外有几个电子层,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.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的右面;如果它们同主族,则X在Y的上面。
3.M、N两种主族元素在周期表中的相对位置如图所示,如何比较M、N的原子半径大小以及金属性、非金属性的强弱?
提示:可以将M左边相邻的元素,也就是N的上一周期同列的一种元素(设为R)作为参照进行比较,R与N同主族,与M同周期,原子半径N>R>M,金属性N>R>M,非金属性NM,金属性N>M,非金属性N归纳提升1.“位”“构”“性”三者之间的关系。(1)结构与位置的关系:
(2)结构与性质的关系:
(3)位置、结构和性质的关系(稀有气体元素除外):
2.元素周期表中的一些规律。(1)各周期元素种类数:第一~七周期的元素种类分别为2、8、8、18、18、32、32。(2)稀有气体元素的原子序数:第一~七周期中稀有气体元素的原子序数分别为2、10、18、36、54、86、118。(3)同族上、下相邻元素的原子序数相差2、8、18或32。(4)同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数相差1、11或25。
典型例题【例题2】 A、B、C为短周期元素,它们的位置关系如图所示:已知B、C两元素的原子序数之和是A元素的原子序数的4倍,则A、B、C的元素符号分别为A　　　　、B　　　　　、C　　　　。A的原子结构示意图为　　　,B在周期表中的位置是　　　　　,C的离子结构示意图为　　　　　　,A的氢化物分子式为　　　　　　;B、C的最高价氧化物的水化物的分子式分别为　　　　、　　　　,它们的酸性强弱为　　　　比　　　　强。 
解析:由于A、B、C均为短周期元素,且根据其位置可判断A不可能是第一周期的氢或氦元素,A应为第二周期元素,B、C为第三周期元素。设A的原子序数为x,B位于A的下一周期的前一个主族,C位于A的下一周期的后一个主族。由于第二、三周期同主族相邻元素原子序数相差8,因此B的原子序数为x+8-1=x+7,C的原子序数为x+8+1=x+9。根据B、C两元素原子序数之和是A元素的原子序数的4倍,则4x=x+7+x+9,可得x=8,则A是氧,B是磷,C是氯。
(1)解答元素化学性质强弱比较题时,先根据题目信息确定元素在周期表中的相对位置,再根据元素性质的递变规律比较。(2)利用元素周期律推断元素性质,应熟悉下列关系:
【变式训练2】 表中元素①~⑧均为短周期元素:
结合表中的有关信息,下列说法正确的是(　　)。A.元素⑥、②、⑧的金属性逐渐增强B.元素的非金属性:⑤<④C.元素③、⑥都是碱金属D.元素⑧的单质是半导体答案:C
解析:由④、⑦的常见化合价及原子半径可以推出④为P,⑦为N;①比⑦的半径略小,且最外层有6个电子,则①为O;⑥的焰色反应为黄色,则⑥为Na;③的常见化合价为+1价且在8种元素中③的原子半径不是最小,则③应为Li,故②应为Mg;⑤的单质的颜色为黄绿色,则⑤为Cl;⑧的最外层有3个电子,结合原子半径,可知⑧为Al。元素⑥(Na)、②(Mg)、⑧(Al)的金属性逐渐减弱,A错误;元素的非金属性:⑤(Cl)>④(P),B错误;铝不是半导体,而是电的良导体,D错误。