化学必修2之 元素与原子.docx
- 文档编号:25877273
- 上传时间:2023-06-16
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:1.66MB
化学必修2之 元素与原子.docx
《化学必修2之 元素与原子.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学必修2之 元素与原子.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
化学必修2之元素与原子
这一册我们探究的是化学反应的实质并初步接触有机化学
这里先谈化学反应的实质
先来明确几个概念
1.原子:
原子是由质子,中子&核外电子组成的
原子核带正电,电子带负电,他们之间有作用力,库伦力,也就是我们物理选修3-1要讲的。
就把他当成是异种电荷相互吸引就行了,原子的大小可以用原子核与电子的相互作用力理解,这在元素周期律里会讲到。
2.电子排布:
电子排布问题之电子层:
电子在原子中处于不同的能级状态,粗略说是分层分布的。
第一层电子层(K层),第二电子层(L层),第三(M层)、第四(N层)、第五(O层)。
电子所带能量随着电子层的升高而升高。
(这句话就是废话,自从学了就没用过……)
电子排布问题之三个原则:
1.电子总先排布在能量最底层,就是从里到外排布。
2.每一层最多2(n^2)个电子,最外层小于等于8个,次外层小于等于18个,倒数第三层小于等于32个。
3.此原则只适用于主族元素。
给你几个例子:
3.核素:
核
素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
例如,原子核里有6个质子和6个中子的碳原子,质量数是12,称为碳-12核素,或写成12C核素。
原子核里有6个质子和7个中子的碳原子,质量数为13,称13C核素。
氧元素有16O,17O,18O三种核素。
4.同位素:
具有相同质子数,不同中子数,不同质量数(质量数即质子数加中子数),同一元素的不同核素互为同位素
5.同素异形体:
同素异形体,是相同元素组成,不同形态的单质。
如碳元素就有金钢石、石墨、无定形碳等同素异形体。
同素异形体由于结构不同,彼此间物理性质有差异;但由于是同种元素形成的单质,所以化学性质相似。
正文开始了啊……
一.元素周期表
背元素周期表
只背主族元素就行了(就是标有xxA的纵列)还有那个稀有气体元素也要背啊
竖着背
就像:
氢锂钠钾铷铯钫,铍镁钙锶钡镭,硼铝镓铟铊,碳……一直背到氡
很有用的。
不止是很有用,元素周期表就是整个高中化学的总纲!
高中化学就是在进一步再进一步地研究化学元素周期表。
二.元素周期律
要深入探究元素周期表,就要对各个化学元素的性质了如指掌,这就靠:
元素周期律。
考试中会有大约20到40分的题,直接或间接考到元素周期律
元素周期律
这里一般不涉及副族元素与稀有气体元素。
原子半径
同一周期(稀有气体除外),从左到右,随着原子序数的递增,元素原子的半径递减;
同一族中,从上到下,随着原子序数的递增,元素原子半径递增。
如图(这样更直观一点):
这个得这么理解:
1.原子核带正电,电子带负电,同一周期(稀有气体除外),从左到右,随着原子序数的递增,原子核的带电量也在增加,与电子之间的作用力也就越来越大,原子核束缚电子的力越来越强,所以同一周期(稀有气体除外),从左到右,随着原子序数的递增,半径递减
2.同一族中,从上到下,随着原子序数的递增,电子层数也在递增,多一层电子自然半径就大一点了。
这里再注意一点:
稀有气体原子半径是非常大的,不遵循这个规律,若题目未涉及稀有气体元素,则不把它考虑在内。
主要化合价(最高正化合价和最低负化合价)
同一周期中,从左到右,随着原子序数的递增,元素的最高正化合价递增(从+1价到+7价),第一周期除外,第二周期的O、F(O。
F无正价)元素除外;
最低负化合价递增(从-4价到-1价)第一周期除外,由于金属元素一般无负化合价,故从ⅣA族开始。
元素最高价的绝对值与最低价的绝对值的和为8
这里注意几点:
金属无负价,氧无正价(通常为0价或-2价),氟无正价(通常为0价或-1价)
元素的金属性和非金属性
同一周期中,从左到右,随着原子序数的递增,元素的金属性递减,非金属性递增;
同一族中,从上到下,随着原子序数的递增,元素的金属性递增,非金属性递减;
其实,金属性就是失电子的性质,最外层电子比4小的易失去,比4大的易得到(即非金属性)要是正好等于4怎么办呢?
碳就是这样,会形成共价化合物,以后会学到的。
原子半径大的易失电子,是因为电子跑得忒远了,原子核抓不住了。
最高价氧化物所对应的水化物的酸碱性
同一周期中,从左到右,元素最高价氧化物所对应的水化物的酸性增强(碱性减弱);
同一族中,从上到下,元素最高价氧化物所对应的水化物的碱性增强(酸性减弱)。
注意:
这个“最高价”和“氧化物的水化物”经常考
单质与氢气化合的难易程度
同一周期中,从左到右,随着原子序数的递增,单质与氢气化合越容易;
同一族中,从上到下,随着原子序数的递增,单质与氢气化合越难。
这个可以用实验来证明:
氟气和氢气见着面就反应,很剧烈,会爆炸,而氯气和氢气则需要点燃才能反应。
气态氢化物的稳定性
同一周期中,从左到右,随着原子序数的递增,元素气态氢化物的稳定性增强;
同一族中,从上到下,随着原子序数的递增,元素气态氢化物的稳定性减弱。
三.碱金属元素&卤族元素
详细了解ⅠA族元素(碱金属元素)和ⅦA族元素(卤族元素)的性质。
碱金属
碱金属(alkalimetal)指的是元素周期表ⅠA族元素中所有的金属元素,目前共计锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种,前五种存在于自然界,钫只能由核反应产生。
碱金属是金属性很强的元素,其单质也是典型的金属,表现出较强的导电、导热性。
碱金属的单质反应活性高,在自然状态下只以盐类存在,钾、钠是海洋中的常量元素,在生物体中也有重要作用;其余的则属于轻稀有金属元素,在地壳中的含量十分稀少。
元素物理性质:
单质锂
锂,金属元素,元素符号Li,原子序数3。
银白色,质软,是密度最小的金属。
用于原子反应堆、制轻合金及电池等。
钠块
钠,一种金属元素,质地软,能使水分解释放出氢。
在地壳中钠的含量为2.83%,居第六位,主要以钠盐的形式存在,如食盐(氯化钠)、智利硝石(硝酸钠)、纯碱(碳酸钠)等。
钠也是人体肌肉和神经组织中的主要成分之一。
单质钾
一种化学元素。
化学符号(K),原子序数19,相对原子质量为39.0983,属周期系ⅠA族,为碱金属的成员。
钾在地壳中的含量为2.59%,占第七位。
在海水中,除了氯、钠、镁、硫、钙之外,钾的含量占第六位。
铷(Rb)
铷(Rb)是一种化学物质,银白色蜡状金属。
质软而轻,其化学性质比钾活泼。
在光的作用下易放出电子。
遇水起剧烈作用,生成氢气和氢氧化铷。
易与氧作用生成氧化物。
由于遇水反应放出大量热,所以可使氢气立即燃烧。
纯金属铷通常存储于煤油中。
铯
铯色白质软,熔点低。
在空气中容易氧化。
是制造真空件器、光电管等的重要材料,化学上用做催化剂。
钫 【元素符号】Fr 【原子序数】87 【族-系列】ⅠA—碱金属 【密度】1.870克/立方厘米 【性状】质软(碱金属的特性) 【颜色】银白色
元素化学性质
与水反应
2Li+2H2O=2LiOH+H2(g)
2Na+2H2O=2NaOH+H2(g)
2K+2H2O=2KOH+H2(g)
与氧气反应
4Li(s)+O₂(g)=2Li2O(s)
2Na(s)+O₂(g)=Na2O₂(s)
M(s)+O₂(g)=M2O(s)M=K、Rb、Cs
与卤素(X)反应
2M(s)+X₂(g)=2MX(s)
与氢气(H₂)反应
2M(s)+H₂(g)=2MH(s)
与硫反应
M(s)+S(s)=M2S(s)
与磷反应
M(s)+P(s)=M3P(s)
锂与氮气反应
6Li(s)+N2(s)=2Li3N(s)
注:
(g)表示气态,(l)表示液态,(s)表示固态,(aq)表示溶液中的溶质。
卤素
卤族元素指周期系ⅦA族元素。
包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At),简称卤素。
它们在自然界都以典型的盐类存在,是成盐元素。
卤族元素的单质都是双原子分子,它们的物理性质的改变都是很有规律的,随着分子量的增大,卤素分子的颜色变深,它们的熔点、沸点、密度、原子体积也依次递增。
卤素都有氧化性,氟单质的氧化性最强。
卤族元素和金属元素构成大量无机盐,此外,在有机合成等领域也发挥着重要的作用。
元素物理性质:
氟
氟(F)
原子序数:
9相对原子质量原子:
18.9984
氟气常温下为淡黄色的气体,有剧毒。
与水反应立即生成氢氟酸和氧气并发生燃烧,同时能使容器破裂,量多时有爆炸的危险。
氟、氟化氢和氢氟酸对玻璃有较强的腐蚀性。
氟是氧化性最强的元素,只能呈-1价。
单质氟与盐溶液的反应,都是先与水反应,生成的氢氟酸再与盐的反应,通入碱中可能导致爆炸。
水溶液氢氟酸是一种弱酸。
但却是稳定性、腐蚀性最强的氢卤酸,如果皮肤不慎粘到,将一直腐蚀到骨髓。
化学性质活泼,能与几乎所有元素发生反应(除氦、氖)。
氯(Cl)
氯
原子序数:
17相对原子质量:
35.4527
氯气常温下为黄绿色气体,可溶于水,1体积水能溶解2体积氯气。
有毒,与水部分发生反应,生成HCl与次氯酸,次氯酸不稳定,分解放出氧气,并生成盐酸,次氯酸氧化性很强,可用于漂白。
氯的水溶液称为氯水,不稳定,受光照会分解成HCl与氧气。
液态氯气称为液氯。
HCl是一种强酸。
氯有多种可变化合价。
氯气对肺部有强烈刺激。
氯可与大多数元素反应。
氯气具有强氧化性氯气与变价金属反应时,生成最高金属氯化物
溴
溴(Br)
原子序数:
35相对原子质量:
79.904
液溴,在常温下为深红棕色液体,可溶于水,100克水能溶解约3克溴。
挥发性极强,有毒,蒸气强烈刺激眼睛、粘膜等。
水溶液称为溴水。
溴单质需要加水封存,防止蒸气逸出危害人体。
有氧化性,有多种可变化合价,常温下与水微弱反应,生成氢溴酸和次溴酸。
加热可使反应加快。
氢溴酸是一种强酸,酸性强于氢氯酸。
溴一般用于有机合成等方面。
碘(I)
碘
原子序数:
53相对原子质量126.90447
碘在常温下为紫黑色固体,具有毒性,易溶于汽油、乙醇苯等溶剂,微溶于水,加碘化物可增加碘的溶解度并加快溶解速度。
100g水在常温下可溶解约0.02g碘。
低毒,氧化性弱,有多种可变化合价。
有升华性,加热即升华,蒸汽呈紫红色,但无空气时为深蓝色。
有时需要加水封存。
氢碘酸为无放射性的最强氢卤酸,也是无放射性的最强无氧酸。
但腐蚀性是所有无放射氢卤酸中最弱的,仅对皮肤有刺激性。
有还原性。
碘是所有卤族元素中最安全的,因为氟、氯、溴的毒性、腐蚀性均比碘强,而砹虽毒性比碘弱,但有放射性。
但是,碘对人体并不安全,尤其是碘蒸气,会刺激粘膜。
即使要补碘,也要用无毒的碘酸盐。
所以所有的卤族元素对人体都不安全。
砹的半衰期:
8.3小时
砹(AT)
原子序数:
85相对原子质量:
209.9871
砹(At)极不稳定。
砹210是半衰期最长的同位素,其半衰期也只有8.3小时。
地壳中砹含量只有10亿亿亿分之一,主要是镭、锕、钍自动分裂的产物。
砹是放射性元素。
其量少、不稳定、难于聚集,其“庐山真面目”谁都没见过(金属性应该更强。
颜色应比碘还要深,可能呈黑色固体)。
但科学家却合成砹的同位素20种。
砹的金属性质比碘还明显一些,可以与银化合形成极难还原的AgAt。
砹与氢化合产生的氢砹酸(HAt)是最强的、最不稳定的氢卤酸,但腐蚀性是所有氢卤酸中最弱的。
颜色:
化学性质:
1.均能与H2发生反应生成相应卤化氢,卤化氢均能溶于水,形成无氧酸。
H2(g)+F2(g)=2HF(g)(会发生爆炸)
H2(g)+Cl2(g)=(点燃或光照)2HCl(g)(会发生爆炸)
H2(g)+Br2(g)=(500摄氏度加热)2HBr(g)
H2(g)+I2(g)=(持续加热)2HI(g)(可逆反应).
2HI(g)=(加热)H2(g)+I2(g)
2.均能与水反应生成相应的氢卤酸和次卤酸(氟除外)
2F2(g)+2H2O(l)=4HF(aq)+O2(g)
X2(g)+H2O(l)=HX(aq)+HXO(aq)X=表示ClBrI
3.与金属反应;如:
3Cl2+2Fe=2FeCl3
4.与碱反应;如:
Br2+2NaOH=NaBr+NaBrO+H2O
实验中如何鉴别卤素离子
加入HNO3酸化的硝酸银溶液,
氯离子:
得白色沉淀Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)
溴离子:
得淡黄色沉淀Ag+(aq)+Br-(aq)=AgBr(s)
碘离子:
得黄色沉淀Ag+(aq)+I-(aq)=AgI(s)
四.例题精讲
例1今有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷按C、A、D、E的顺序增大。
C、D都能分别与A按原子个数比1:
1或2:
1形成化合物。
CB可与EA2反应生成C2A与气态物质EB4。
⑴写出五种元素名称AB,C,D,E。
⑵画出E的原子结构简图,写出电子式D2A2,EB4。
⑶比较EA2与EB4的熔点高低<。
⑷写出D单质与CuSO4溶液反应的离子方程。
【解析】此题的关键在于分析EB4中E元素只能是ⅣA族元素C或Si。
因B的原子序数不最小,则B不可能为H元素,E的价态应为+4,B应为ⅦA族元素,且只能为F,如果无Cl元素,则原子序数比E还大。
而E只能为Si,即EB4为SiF4,从CB的化合物的形式可知C为+1价,则由C2A可知A为-2价,只能为O。
能与O按原子个数比1:
1或2:
1形成化合物的元素只能是H或Na。
【答案】⑴氧,氟,氢,钠,硅⑵
略
⑶SiO2>SiF4
⑷2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑
【命题意图】本题考查主族元素的化合价与原子序数的关系,以及有关元素周期表中各关系式的具体应用。
例2砹(At)是原子序数最大的卤族元素,推测砹或砹的化合物不可能具有的性质是
A.HAt很稳定B.易溶于某些有机溶剂C.AgAt不溶于水D.是有色固体
[解析]由题意,砹在周期表中与碘相邻,故它的性质与碘具有相似性,但它的非金属性应比碘弱。
HAt的稳定不如HI,故选项A错误;碘易溶于某些有机溶剂,则砹也应溶解;AgI不溶于水,则AgAt也不溶于水;碘是紫黑色固体,根据相似性砹也是有色固体。
正确选项为A。
例3:
两种短周期的元素X和Y,可组成化合物XY3,当Y的原子序数为m时,X的原子序数可能是哪些?
(1)m-4;
(2)m+4;(3)m+8;(4)m-2;(5)m+6。
在解题中应首先根据抽象化学式XY3确定X、Y可能的化合价XY3或XY3,依据X、Y可能的化合价找到它们在周期表中的位置X位于ⅢA族或ⅤA,Y位于ⅦA或ⅠA,再根据它们在周期表中位置推断出具体元素进行组合,这样从抽象的化学式XY3落实到具体实例:
BF3、AlF3、BCl3、AlCl3、NH3、PH3。
此时要注意思维的严谨性,记住特殊实例:
PCl3、SO3。
最后再用具体实例代替抽象的XY3,逐一进行核对得出X可能的原子序数,以上答案均可能。
此类型题的特点主要集中在短周期元素的范围内进行讨论,有时还强调属于离子型或共价型化合物,主要考查思维的敏捷性和全面性。
短周期元素两两形成化合物的类型与实例归纳如下:
类型
AB
AB2
A2B
AB3
A2B3
A3B2
离子型
ⅠA与ⅦA
ⅡA与ⅦA
ⅠA与ⅥA
ⅢA与ⅦA
ⅢA与ⅥA
ⅡA与ⅤA
共价型
H与ⅦA
ⅣA与ⅥA
H与ⅥA
H与ⅤA
B与ⅥA
特例
CO、NO
SO2、NO2
N2O
PCl3、SO3
N2O3
例4:
X、Y是除第一周期外的短周期元素,它们可以形成离子化合物XmYn,且离子均具有稀有气体原子的结构,若X的原子序数为a,则Y的核电荷数不可能是:
A.a+8-m-nB.a+16-m-nC.a-m-nD.a-8+m+n
根据化学式XmYn推算X、Y两元素的化合价分别为+n、-m,此时所形成的阳离子Xn+和阴离子Ym-均具有稀有气体原子的结构,所对应的稀有气体原子有以下三种情况:
同一种原子,则有a-n=b+m;相差一周期,则a-n+8=b+m;相差两周期,则a-n+16=b+m。
故答案D错误。
例5:
若短周期中的两元素可以形成原子个数比为2:
3的化合物,则两种元素的原子序数之差不可能是:
A.1B.3C.5D.6
根据题意,两元素可形成A2B3型化合物,A为+3价即为ⅢA族的Al或B及ⅤA族的N或P;可形成-2价的元素为ⅥA族的O或S。
ⅢA、ⅤA族元素的原子序数为奇数,ⅥA族元素的原子序数为偶数,因此其差值不可能为偶数,故答案应选D。
此题利用了短周期元素的主族序数与原子序数的关系:
主族序数为奇数则原子序数为奇数;主族序数为偶数则原子序数为偶数。
四,其他知识
1.看到金属与非金属的分界线了么?
那里的左右两侧都是过渡元素,是半导体。
2.元素周期表右上角的那些元素适合作农药。
3.氟气是一个令人不得不服气的气体,它可以氧化除氦、氖外任何元素。
(连稀有气体都会被氧化)
五.学习方法&下期预告
1.学会了元素周期表就掌握了元素的性质,这是高中三年的化学天天都要提到的,十分重要,不仅要记忆,更要理解(元素周期律那一块一定要理解,只靠记忆会很容易弄混)。
2.下一期我们将要学习化学键,化学反应与能量,原电池(原电池难倒了无数理科生)。
附:
数学题(7.14)
数学题(7.16)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学必修2 元素与原子 化学 必修 元素 原子