学年同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第一章 原子结构与元素周期律 第2节 第2课时.docx
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学年同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第一章原子结构与元素周期律第2节第2课时
第2课时 元素周期表
[目标导航] 1.认识元素周期表的结构及周期、族等概念。
2.了解ⅡA、ⅤA族和过渡金属元素的某些性质和用途。
3.理解元素原子结构与元素在周期表中位置之间的关系。
一、元素周期表
1.元素周期表与元素周期律的关系
元素周期表是元素周期律的具体表现形式。
2.元素周期表中的方格与分区
(1)元素信息
以铁元素为例说明:
(2)元素周期表分区
分界线附近元素的性质:
既能表现出一定的金属性,又能表现出一定的非金属性。
3.元素周期表的编排原则
(1)横行
(2)纵列
4.元素周期表的结构
(1)周期:
横行(共7个:
三短三长一不全)
周期分类
短周期
长周期
周期序数
1
2
3
4
5
6
7(不完全周期)
元素种类
2
8
8
18
18
32
26(未满)
周期序数与原子结构的关系
周期序数=原子核外电子层数
(2)族:
纵行(共16个:
七主、七副、0、Ⅷ族)
族
主族
0族
副族
Ⅷ族
构成周期
由长周期元素和短周期元素共同构成
仅由长周期元素构成
列序
1,2,13~17
18
3~7,11,12
8,9,10
族序数
ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA
0
ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB,ⅠB,ⅡB
Ⅷ
主族序数与原子结构关系
主族序数=原子最外层电子数
【议一议】
1.对元素周期表中元素的原子结构特点和原子半径变化规律进行如下讨论。
(1)同一周期的元素在原子结构上有什么特点?
(2)同一主族元素在原子结构上有什么特点?
(3)主族元素的最高正价数(F和O除外)与主族序数有什么关系?
答案
(1)同一周期的元素的原子电子层数相同,最外层电子数递增。
(2)同一主族元素的原子最外层电子数相同,电子层数递增。
(3)主族元素的最高正价数(F和O除外)=主族序数。
2.原子序数为x的元素位于元素周期表中的第ⅡA族,则原子序数为x+1的元素位于元素周期表的哪一族?
答案 ⅢA族或ⅢB族。
原子序数为x+1的元素应位于ⅡA族右侧相邻的族,在短周期中为ⅢA族,长周期中为ⅢB族。
3.同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差一定是1吗?
请举例说明。
答案 不一定。
具体举例如下:
周期
ⅡA
ⅢA
2、3
n
n+1
4、5
n
n+11
6
n
n+25
4.Se与O同主族,且Se原子比O原子多两个电子层,则Se的原子序数为______,Se的最高价氧化物对应的水化物化学式为________。
答案 34 H2SeO4
解析 Se位于第4周期,且与O、S同主族,Se的原子序数比S多18,S的原子序数比O多8,所以Se的原子序数为8+8+18=34。
Se与S位于同一主族,Se最高化合价为+6价,所以其最高价氧化物对应的水化物与硫的相似,为H2SeO4。
二、元素周期表中的重要元素和焰色反应
1.ⅡA族元素(碱土金属元素)
(1)具体元素:
铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra)。
(2)原子结构:
原子最外层有2个电子。
(3)物理性质:
①形成的单质都呈银白色,具有良好的导电性。
②含钙、锶、钡等元素的物质灼烧时会产生绚丽的颜色,这些元素的化合物可用于制造焰火。
(4)化学性质:
该族元素的原子容易失去两个电子,因此它们的化学性质比较活泼。
(5)存在形态:
在自然界中均以化合态存在。
2.ⅤA族元素
(1)具体元素:
氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)等元素。
(2)原子结构:
原子最外层有5个电子。
(3)存在形态:
单质磷在空气中易被氧化,自然界中没有游离态的磷元素。
3.过渡元素
(1)具体元素:
副族和Ⅷ族(元素周期表中第3~12列)元素。
(2)原子结构:
过渡元素原子最外层都有1~2个电子,全部为金属元素。
(3)物理性质:
多数单质坚硬,有光泽;过渡元素的单质都具有良好的导电性。
(4)化学性质:
多数过渡元素的单质比较稳定,与空气和水的反应缓慢或根本不反应。
4.焰色反应
(1)概念:
某些金属或它们的化合物在高温时火焰呈现特征颜色的反应,如钠呈黄色,钾呈浅紫色(通过蓝色钴玻璃观察)。
焰色反应是金属元素特有性质,属于物理变化,与元素存在的状态无关。
(2)操作步骤:
【议一议】
1.原子最外层有2个电子的元素一定是第ⅡA族元素吗?
哪一族全部是金属元素?
哪一族全部是非金属元素?
答案 不一定。
原子最外层电子数为2的元素包括ⅡA族、氦及部分过渡元素。
第ⅡA族、Ⅷ族及全部副族元素全部为金属元素,第ⅦA族、0族全部为非金属元素。
2.元素周期表中所含元素种类最多的族是ⅠA族吗?
说明理由。
答案 不是,是ⅢB族。
因为第3列第6周期和第7周期包括镧系和锕系各15种元素。
3.ⅠA族或ⅡA族元素相邻周期的原子序数之差,ⅢA~ⅦA族或0族元素相邻周期的原子序数之差各有什么特点?
答案 ⅠA和ⅡA族元素相邻周期的原子序数之差=原子序数小的元素所在周期的元素种类数。
ⅢA~ⅦA族和0族元素相邻周期的原子序数之差=原子序数大的元素所在周期的元素种类数。
一、元素周期表的结构
1.元素周期表的结构特点
周期
周期序数
元素种类
族
族与列的关系
短周期
1
2种
主族
ⅠA、ⅡA
第1、2列
2
8种
ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA
第13~17列
3
8种
副族
ⅠB、ⅡB
第11、12列
长周期
4
18种
ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB
第3~7列
5
18种
0族
第18列
6
32种
Ⅷ族
第8、9、10列
7
26种
【关键提醒】
(1)第1周期只有两种元素,不相邻且分别位于两个端点。
(2)第8、9、10列为Ⅷ族,而不是ⅧB族。
(3)当列序个位数小于或等于7时,则该列对应A族或B族,且个位数值即为族序数。
(4)ⅢB族元素种类最多,共32种元素。
(5)元素周期表中的特殊位置
①过渡元素:
元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列元素,都是金属元素。
②镧系:
元素周期表第6周期第ⅢB族中,从57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
③锕系:
元素周期表第7周期第ⅢB族中,从89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
2.主族元素在周期表中位置与原子结构的关系
(1)原子序数=原子核内质子数=原子核外电子数=核电荷数。
(2)周期序数=原子核外电子层数。
(3)主族序数=原子最外层电子数。
3.主族元素主要化合价与在周期表中位置的关系
(1)主族序数=元素最高正价数(O、F除外)=8-|最低负价|。
(2)|最低负价|=8-主族序数(限Ⅳ~ⅦA族)。
(3)最高正价-|最低负价|={0(H、ⅣA族),2(ⅤA族),4(ⅥA族),6(ⅦA族)}(O、F除外)。
4.原子最外层电子数与元素位置的关系
(1)最外层电子数为1~2的元素:
ⅠA族、ⅡA族、副族、0族(He)。
(2)最外层电子数为3~7的元素一定是主族元素。
(3)最外层电子数为8的元素为0族元素(He除外)。
(4)最外层电子数比次外层电子数多的元素,一定是第2周期元素。
(5)阴离子最外层电子数与次外层电子数相等的元素位于第3周期。
5.同构规律
稀有气体与同周期非金属元素的阴离子、下一周期金属的阳离子具有相同的电子层结构。
【例1】 下图是元素周期表的一部分,下列说法中正确的是( )
A.元素①位于第2周期ⅣA族
B.②原子的最外层电子数为6
C.④所在族序数比②多8
D.元素的最高化合价③=⑤
解析 元素周期表中最右上方的元素为氦,最后一列为0族,推知③和⑤位于ⅦA族,②和④位于ⅥA族,①位于ⅤA族,进一步推知①为N,②为O,③为F,④为S,⑤为Cl。
答案 B
【解题感悟】 要熟悉周期表的结构特征,包括各族(列序)的相对位置,ⅢB(镧系、锕系)和Ⅷ族(8、9、10列)的特殊性,过渡元素位置(周期和族),金属与非金属的分区等。
变式训练1 关于周期表的知识,下列说法正确的是( )
A.周期表共有七个主族,七个副族,一个0族,一个第Ⅷ族,所以共有16个纵列
B.元素周期表中,元素种类最多的周期是第4周期
C.第7周期叫做不完全周期
D.碱金属元素就是ⅠA族元素
答案 C
解析 周期表共有七个主族,七个副族,一个0族,一个第Ⅷ族,其中第Ⅷ族有3个纵列,所以共有18个纵列,A错误;第4周期有18种元素,而第6周期有32种元素,B错误;第7周期未排满,叫不完全周期,C正确;ⅠA族元素是由氢元素和碱金属元素组成的,D错误。
二、原子序数与元素在周期表中位置的关系
1.同周期序差规律
(1)短周期元素原子序数差=族序数差。
(2)分布在过渡元素同侧的两元素:
原子序数差=族序数差。
(3)分布在过渡元素两侧的两元素:
第4(或5)周期元素原子序数差=族序数差+10;第6(或7)周期元素原子序数差=族序数差+24。
(4)同周期ⅡA和ⅢA族两元素原子序数的关系:
①第2或第3周期的ⅡA与ⅢA族原子序数之差都为1,如4Be→5B;
②第4或第5周期的ⅡA与ⅢA族原子序数之差都为11,如38Sr→49In;
③第6或第7周期的ⅡA与ⅢA族原子序数之差都为25,如56Ba→81Tl。
2.同主族序差规律
(1)第ⅠA、ⅡA族(过渡元素左侧),同族相邻周期元素原子序数差=上一周期元素种类数。
如:
12Mg→20Ca,原子序数之差为Mg元素所在第3周期的元素种数8。
(2)第ⅢA~ⅦA族(过渡元素右侧),同族相邻周期元素原子序数差=下一周期元素种类数。
如:
13Al→31Ga,原子序数之差为Ga元素所在第4周期的元素种数18。
3.由原子序数确定元素在周期表中的位置
(1)原子结构示意图法
推断根据:
周期数=原子电子层数,主族序数=原子最外层电子数。
适用范围:
主族元素,适合原子序数较小的元素位置推断。
(2)0族定位法
①0族元素原子序数与周期序数
稀有气体元素
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
X(未知)
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
原子序数
2
10
18
36
54
86
118
②比大小,定周期;求差值,定族数
若某元素原子序数比最邻近的0族元素的原子序数多1或2,则该元素处于相邻近0族元素下一周期的ⅠA族或ⅡA族。
如元素87X,87-86=1,则X在第7周期第ⅠA族;若某元素原子序数比最邻近的0族元素的原子序数少1~5时,则该元素处于相邻近0族元素所在周期的ⅢA~ⅦA族,如84X应在第6周期第ⅥA。
4.根据核外电子排布规律推断元素在周期表中的位置
(1)“阴上阳下”规律
电子层结构相同的离子,若电性相同,则位于同周期,若电性不同,则阳离子位于阴离子的下一周期。
如:
A、B、C、D为短周期元素,其简单离子A+、B2+、C-、D2-具有相同电子层结构,则A、B、C、D在元素周期表的相对位置为
(2)奇偶规律
原子序数为奇(偶)数的主族元素位于奇(偶)数族,元素(F和O除外)的最高正价为奇(偶)数。
【例2】 俄罗斯科学家用含20个质子的钙的一种原子轰击含95个质子的镅原子成功合成第115号元素的原子。
该原子生成数微秒后衰变成第113号元素。
下列有关叙述正确的是( )
A.115号元素在第6周期
B.113号元素在第7周期ⅢA族
C.115号和113号元素都是非金属元素
D.镅元素和115号元素不在
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