011第2课时 元素的性质和原子结构.docx
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011第2课时元素的性质和原子结构
第二节 元素周期律
一.原子核外电子的排布
1.在多个电子的原子里,核外电子是分层运动的,又叫电子分层排布。
2.电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。
3.核外电子的排布规律
(1)各电子层最多容纳的电子数是2n2(n表示电子层)
(2)最外层电子数不超过8个(K层是最外层时,最多不超过2个);次外层电子数目不超过18个;倒数第三层不超过32个。
(3)核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层,然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布。
【练习】14.填写下表:
15.判断下列示意图是否正确?
为什么?
16.填空
(1)当质子数(核电荷数)=核外电子数时,该粒子是,电性。
(2)当质子数(核电荷数)>核外电子数时,该粒子是离子,带电荷。
(3)当质子数(核电荷数)<核外电子数时,该粒子是离子,带电荷。
二.元素周期律:
1.核外电子层排布:
随着原子序数的递增,每隔一定数目的元素,会重复出现原子“最外层电子从_______个递增到_________个的情况(K层由1-2)而达到结构的变化规律。
2.最高正化合价和最低负化合价:
随着原子序数的递增,每隔一定数目的元素,会重复出现原子最高价由
,中部出现负价,由
的变化规律。
(1)O、F无正价,金属无负价
(2)最高正化合价:
最低负化合价:
-4→-1→0
(3)最高正化合价=最外层电子数=主族序数
(4)最高正化合价+∣最低负化合价∣=________
(5)最高正化合价+最低负化合价= 0、2、4、6
最外层电子数=4567
【练习】
17.在下列元素中,最高正化合价数值最大的是()
A.NaB.PC.ClD.Ar
18.元素X原子的最外层有3个电子,元素Y原子的最外层有6个电子,这两种元素形成的化合物的化学式可能是()
A.XY2B.X2Y3C.X3Y2D.X2Y
19.下列各组指定原子序数的元素,不能形成AB2型化合物的是( )
A.6和8B.16和8C.12和9D.11和6
三.元素金属性和非金属性的递变:
1.2Na+2H2O=2NaOH+H2↑(容易)Mg+2H2O2Mg(OH)2+H2↑(较难)
金属性:
Na>Mg
2.Mg+2HCl=MgCl2+H2↑(容易)2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑(较难)
金属性:
Mg>Al根据1、2得出:
金属性 Na>Mg >Al
3.碱性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3金属性:
金属性 Na>Mg >Al
NaMgAl
金属性逐渐减弱
4.结论:
SiPSCl
单质与H2的反应越来越容易生成的氢化物越来越稳定
最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强
故:
非金属性逐渐增强。
NaMgAl SiPSCl
金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
同周期从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
5.随着原子序数的递增,元素的核外电子排布、主要化合价、金属性和非金属性都呈现周期性的变化规律,这一规律叫做元素周期律。
【练习】
20.用元素符号回答原子序数11~18号的元素的有关问题。
(1)最高价氧化物的水化物碱性最强的是____。
(2)最高价氧化物的水化物酸性最强的是。
(3)最容易生成氢化物且最稳定的是。
21.从原子序数11依次增加到17,下列所叙递变关系错误的是()
A.电子层数逐渐增多B.原子核吸引电子的能力逐渐增强
C.最高正价数值逐渐增大D.从硅到氯负价从-4-1
22.已知X、Y、Z为三种原子序数相连的元素,最高价氧化物对应水化物的酸性相对强弱是:
HXO4>H2YO4>H3ZO4。
则下列说法不正确的是( )
A.气态氢化物的稳定性:
HX>H2Y>ZH3B.非金属活泼性:
Y<X<Z
C.单质的氧化性:
X2>Y2>Z2D.原子最外电子层上电子数相等
23.稳定性强弱:
HFHClHBrHINH3HFNH3PH3
24.碱性强弱:
KOHNaOHMg(OH)2
25.酸性强弱:
HClO4HBrO4HNO3H3PO4
四、同周期、同主族金属性、非金属性的变化规律是:
1.周期表中金属性、非金属性之间没有严格的界线。
在分界线附近的元素具有金属性又具有非金属性。
2.金属性最强的在周期表的左下角是,Cs;非金属性最强的在周期表的右上角,是F。
3.元素化合价与元素在周期表中位置的关系。
4.元素周期表和元素周期律对我们的指导作用
①在周期表中寻找新的农药。
②在周期表中寻找半导体材料。
③在周期表中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
1-1-第2课时 元素的性质和原子结构
一、选择题
1.(2012·试题调研)下列关于碱金属的叙述中错误的是( )
A.它们都能在空气中燃烧生成M2O(M指碱金属)
B.它们都能与水反应生成氢气和碱
C.所形成的阳离子的氧化性依次减弱
D.碱金属中密度最小,熔、沸点最高的是铯
答案:
AD
点拨:
只有锂在空气中燃烧生成Li2O,其他碱金属生成过氧化物或更复杂的物质;碱金属中密度最小,熔、沸点最高的是锂。
2.(2012·经典习题选萃)钠和铯都是碱金属,则关于铯及其化合物叙述中不正确的是( )
A.Cs密度比水要小,能像钠一样浮在水面上
B.Cs与水反应十分剧烈,甚至会发生爆炸
C.Cs2CO3加热时易分解成CO2和Cs2O
D.CsOH是强碱,碱性比KOH强
答案:
AC
点拨:
根据碱金属元素的原子结构特点及性质的相似性和递变性,可知B、D是正确的。
碱金属碳酸盐热稳定性较高,受热不可能发生分解。
另外,ρ铯=1.88g·cm-3。
3.钾的金属活动性比钠强,根本原因是( )
A.钾的密度比钠小
B.钾的熔点比钠低
C.钾原子比钠原子多一个电子层
D.加热时,钾比钠更易气化
答案:
C
点拨:
金属活动性强弱,与金属原子的最外层电子个数和金属原子半径有关,一般来说,最外层电子个数越少,原子半径越大,金属性越强。
钠和钾相比较,最外层电子数相同时,由于钾原子半径比钠原子半径大(多一个电子层),故钾的金属活动性比钠强,而与其物理性质无关。
4.(2012·经典习题选萃)下列各项比较不正确的是( )
A.铷与水反应现象与钠相似
B.还原性:
K>Na>Li
C.熔点:
Li>Na>K
D.碱性:
LiOH>NaOH>KOH
答案:
AD
点拨:
因铷的密度大于水,反应时沉入水中,故A不正确;随着电子层数的递增,碱金属的金属性递增,即还原性递增,故B正确;从Li→K,熔点逐渐降低,故C正确;从Li→K,还原性递增,相应的氢氧化物的碱性递增,故D不正确。
5.氟、氯、溴、碘四种元素,它们的下列性质的递变规律不正确的是( )
A.单质的密度依次增大
B.单质的熔、沸点依次升高
C.Cl2可从KBr溶液中氧化出Br2
D.F2可从NaCl溶液中氧化出Cl2
答案:
D
点拨:
NaCl溶液中,F2是与H2O反应而不是与NaCl反应。
F2与H2O反应的化学方程式为:
2F2+2H2O===O2+4HF。
6.(2012·经典习题选萃)关于卤素的下列叙述正确的是( )
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.卤素各单质都能和水剧烈反应
D.卤素单质都能和H2反应,且气态氢化物的稳定性随单质氧化性的增强而增强
答案:
D
点拨:
卤素能与其他非金属化合,如H、C、O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化合。
7.(2012·试题调研)砹(At)是原子序数最大的卤族元素,砹或砹的化合物最不可能具有的性质是( )
A.常温下单质是固态,颜色比碘单质的颜色深
B.HAt是不稳定的弱还原剂
C.单质砹易溶于某些有机溶剂
D.NaAt溶于水,而AgAt不溶于水
答案:
B
点拨:
根据卤素单质的物理性质递变规律,F2到I2颜色逐渐加深,可知At2的颜色比I2的颜色深;由于HF到HI稳定性依次降低,还原性依次增强,所以HAt是不稳定的强还原剂;由于NaF、NaCl、NaBr、NaI均溶于水,AgCl、AgBr、AgI均不溶于水,所以NaAt溶于水,而AgAt不溶于水;F2、Cl2、Br2、I2均易溶于有机溶剂,因此,At2应溶于某些有机溶剂。
8.(2012·经典习题选萃)向KBr和KI的混合溶液中通入过量氯气,溶液蒸干后并将剩余物灼烧,最后残余的物质是( )
A.KCl B.KCl和I2
C.KCl和Br2D.KCl和KBr
答案:
A
点拨:
向溶液中通入过量氯气,2KBr+Cl2===2KCl+Br2,2KI+Cl2===2KCl+I2,这时溶液中有KCl和Br2、I2。
加热蒸发,I2升华,Br2挥发,剩余的物质是KCl。
9.(2012·经典习题选萃)下列关于卤化氢的说法中不正确的是( )
A.卤素原子半径越大,氢化物越稳定
B.卤素原子半径越大,氢化物越不稳定
C.卤化氢稳定性为HF>HCl>HBr>HI
D.卤素单质与氢气越难反应,生成物越不稳定
答案:
A
点拨:
原子的核电荷数:
逐渐增大;
原子的半径:
逐渐增大;
单质与H2化合的难易度:
越来越难;
氢化物的稳定性:
越来越弱。
10.(2012·经典习题选萃)甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-)离子,向甲中加淀粉溶液和新制的氯水变为橙色,将此溶液倒入丙,颜色无明显变化。
则甲、乙、丙依次含有( )
A.Br-、Cl-、I-B.Br-、I-、Cl-
C.I-、Br-、Cl-D.Cl-、I-、Br-
答案:
B
点拨:
熟知有关卤素知识:
①单质氧化性为Cl2>Br2>I2,而对应阴离子的还原性为I->Br->Cl-;②碘单质可使淀粉变蓝,溴水颜色为橙色。
由此可推断出甲中加入氯水和淀粉后溶液变为橙色,说明甲中含有Br-,再加丙溶液无明显变化,则说明丙溶液中无I-、(若为I-,则发生反应2I-+Cl2===2Cl-+I2)。
11.(2012·试题调研)下列对碱金属的叙述,其中完全不正确的组合是( )
①K通常保存在煤油中,以隔绝与空气的接触
②碱金属常温下呈固态,取用时可直接用手拿
③碱金属中还原性最强的是钾
④碱金属阳离子,氧化性最强的是Li+
⑤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
⑥从Li到Cs,碱金属的密度越来、越大,熔、沸点越来越高
A.②③⑥B.②③④
C.④⑤⑥D.①③⑤
答案:
A
点拨:
②中碱金属不可直接用手拿,否则会和手上的汗水反应生成强碱而灼伤皮肤;③中碱金属中还原性最强的不是钾;⑥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,所以②③⑥错。
12.(2012·经典习题选萃)当水和铷与另一碱金属的合金7.8g完全反应时,放出的氢气在标准状况下为0.2g,则合金中另一金属可能是( )
A.锂B.钠
C.钾D.铯
答案:
AB
点拨:
所有的碱金属都可按下式与水发生反应,
设该合金的平均相对原子质量为Ar(M)
2M+2H2O===2MOH+H2↑
=
Ar(M)=39,即该金属的平均相对原子质量为39,已知铷的相对原子质量为85.5,另一种碱金属的相对原子质量一定要小于39,即锂、钠满足题意要求。
13.(2012·经典习题选萃)(CN)2、(OCN)3、(SCN)2等化合物的性质与卤素相似,称为“类卤素”。
已知卤素和“类卤素”的氧化性由强到弱的顺序如下:
F2、(OCN)2、Cl2、Br2、(CN)2、(SCN)2、I2、(SeCN)2。
下列叙述正确的是( )
A.反应I2+2SCN-===2I-+(SCN)2能自发进行
B.反应Cl2+2CN-===2Cl-+(CN)2不能自发进行
C.还原性:
F-<OCN-<Br-<SCN-
D.类卤素在碱性溶液中会发生自身氧化还原反应
答案:
CD
点拨:
把“类卤素”或“拟卤素”的一个“原子团”看作一个“卤素原子”;根据已知的卤素的化学方程式类推即可。
→
二、非选择题
14.(2012·经典习题选萃)为了测定某种碱金属的相对原子质量,设计的装置如图。
该装置(包括水)的总质量为ag,将质量为bg(不足量)的碱金属放入水中,立即塞紧瓶盖。
完全反应后再称量此装置的总质量为cg。
则:
(1)列出计算该碱金属相对原子质量的数学表达式:
__________________________________________________。
(2)无水氯化钙的作用是_____________________________。
(3)如果不用无水CaCl2,求出的相对原子质量比实际相对原子质量________,(填“偏大”或“偏小”),理由是____________
_________________________________________________
_________________________________________________。
答案:
(1)
(2)干燥H2
(3)偏小 因为不用无水CaCl2干燥,H2带出部分水蒸气,使测得的H2的质量比实际数值高,计算出的相对原子质量偏小
点拨:
本题成败的关键是放出的气体必须全部为H2,且生成的H2全部放出。
H2从水中逸出时带出少量水蒸气,必须在通过干燥管时被吸收,否则,测得的数据误差较大。
设碱金属为R,其相对原子质量为Mr,则:
2R+2H2O===2ROH+H2↑
2Mr 2
bg (a+b-c)g
Mr=
15.(2012·试题调研)在硬质玻璃管中的A、B、C处依次放有浸有KBr溶液、KI溶液、淀粉溶液的三个棉球(如右图所示)。
由左端导入Cl2,在B处加热,可观察到A处棉球呈______色,B处棉球呈现________色,C处棉球呈________色。
将试管冷却后,在B、C之间的玻璃壁上有________色的________,这是因为_____________。
答案:
红棕 紫红 蓝 紫黑 固体 碘蒸气冷凝为固体
16.(2012·经典习题选萃)
(1)某溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比为2:
3:
4,要使溶液中的Cl-、Br-、I-的物质的量之比变为4:
3:
2,则通入Cl2的物质的量与原溶液中I-的物质的量之比为________。
(2)要使溶液中只有Cl-和Br-,而没有I-,则此时Cl-和Br-的物质的量之比为________。
(3)若要使溶液中只有Cl-,则通入Cl2的物质的量和原溶液中Br-的物质的量之比为________。
答案:
(1)1:
4
(2)2:
1 (3)7:
6
点拨:
本题主要考查Cl-、Br-、I-的还原性强弱,通入Cl2时,Cl2先氧化还原性较强的I-,I-被氧化完后,再氧化Br-。
(1)设原Cl-、Br-、I-的物质的量为2mol、3mol、4mol,当变为4mol、3mol、2mol时,Br-没减少,I-减少2mol,消耗Cl21mol,故通入Cl2的物质的量是原溶液中I-物质的量的
。
(2)当I-被氧化完时,消耗2molCl2,生成4molCl-,此时Cl-和Br-的物质的量之比为6:
3,即2:
1。
(3)当Br-和I-被全部氧化时,3molBr-消耗Cl21.5mol、4molI-消耗Cl22mol,则通入Cl2的物质的量与原Br-的物质的量之比为3.5:
3,即7:
6。
17.(2012·经典习题选萃)把Cl2通入含11gNaBr的溶液中,充分反应后将溶液蒸干,得6.55g残渣。
通过计算回答NaBr是否完全反应?
生成的NaCl为多少克?
答案:
NaBr没有完全反应,生成NaCl的质量为5.85g
点拨:
设11gNaBr完全反应,蒸干后得残渣质量为x。
2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2
2×103 2×58.5
11g x
x=
=6.25g
因为6.25g<6.55g,可知NaBr没有完全反应。
设生成NaCl质量为y。
2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2 固体质量差
2×103 2×58.5 89
y 11g-6.55g
y=
=5.85g。
18.(2012·试题调研)有人设计了如右图所示的实验装置,目的是做钠与水反应的实验并验证:
①钠的物理性质;②钠与水反应的产物。
操作步骤:
将大头针向上提,使钠块落入水中,将小试管扣在导管上收集反应产生的气体,用拇指堵住试管口移近酒精灯,松开拇指,点燃气体。
同时观察大试管中溶液的颜色变化。
请你回答:
(1)大头针上的钠块不宜过大,也不宜太小,为什么?
___________________________________________________。
(2)有同学建议直接在导管口来点燃验证产生的气体,这种建议合理吗?
_______________________________________________。
(3)写出钠与水反应的化学方程式___________________
_____________________________________________。
答案:
(1)钠与水反应很剧烈且放热,钠块过大会着火产生危险;钠块过小,产生的气体量太小,不宜检验产生的气体
(2)不合理,易爆炸
(3)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
一、门捷列夫与元素周期表
1867年,俄国圣彼得堡大学里来了一个年轻人,他手里总是捏着一副纸牌,颠来倒去,他就是门捷列夫。
两年后的一天,俄国化学会专门邀请专家进行一次学术讨论。
学者们有的带着论文,有的带着样品,只有门捷列夫两手空空,主持人躬身说道:
“门捷列夫先生,不知可有什么高见?
”门捷列夫一会工夫就在桌上列成一个牌阵:
竖看就是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各一列,横看那七种颜色的纸牌就像画出的光谱段,有规律的每隔七张就重复一次,然后门捷列夫口中念念有词地讲着每种元素的性质,滚瓜烂熟,如数家珍,周围的人都傻眼了。
坐在一旁的老师胡子都气得撅起来了,一拍桌子站起来,以师长的严厉声调说道:
“快收起你这套魔术吧,异想天开,摆摆纸牌就要发现什么规律,这些元素难道就由你这样随便摆布的吗?
……”门捷列夫没有气馁,他坚信自己是对的,回家后继续摆弄这些纸牌,遇到什么地方连接不上时,他就断定还有新元素没被发现,就暂时补一张空牌,这样他一口气预言了11种未知元素。
然而他的理论在当时是不被大多数学者所接受的。
但是是金子总会发光的,1875年法国化学家布瓦博德朗发现了镓,并把测得的关于它的主要性质公布了。
不久他收到了门捷列夫的来信,门捷列夫在信中指出关于镓的比重不应该是4.7,而应是在5.9~6.0之间。
当时布瓦傅德朗很疑惑,他是唯一手里掌握金属镓的人,门捷列夫是怎样知道它的比重的呢?
经过重新测定,镓的比重为5.96,这使他大为惊奇。
他认真地阅读了门捷列夫的周期律论文后,感慨地说:
“我没有可说的了,事实证明门捷列夫这一理论的巨大意义。
”
二、过渡元素简介
1.过渡元素组成:
元素周期表中第3~12列(ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族和ⅠB族、ⅡB族)10个纵行的元素称为过渡元素,被称为“镧系”和“锕系”的两列元素也在过渡元素中。
过渡元素都是金属元素,也包括了大部分的金属元素,因此过渡元素又称为过渡金属。
2.过渡元素单质的性质:
多数过渡元素的单质比较稳定,与空气和水反应缓慢或不反应。
大部分过渡元素的单质是坚硬的晶体,有光泽,延展性、导电性、导热性良好。
汞(Hg)通常为光亮的液体,是熔点最低的金属;银是质地柔软的银白色晶体,是导电性最好的金属;金是质地柔软的黄色晶体,金和它的合金几乎能达到各种电子元件对稳定性、导电性、韧性、延展性等的要求;铜是硬度较小的紫红色晶体,导电性仅亚于银。
铬是硬度最大的金属,钨是熔点最高的金属。
3.过渡金属的重要用途:
有关铁、铜的金属材料随处可见,且应用历史悠久。
金、铂傲居贵重金属之高位;金的合金在电子工业、航空、航天工业等高科技领域里的应用范围正在不断扩大;银在有机合成、能源开发、材料制造等方面的应用越来越被重视。
有关铁、铜、银、镍、锰、钒等元素的催化剂应用广泛而且重要。
备受欢迎的不锈钢是镍、铬帮了铁的大忙。
锌、铁、铜等元素在维持生物体的正常生理活动中有着重要的作用。
钛因其具有耐腐蚀性强、熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、亲生物性好等优良的性能,被誉为“21世纪的金属”,是继铁、铝之后的“第三金属”。
从元素金属性或非金属性的方面来看,过渡元素全部是金属性不很活泼的金属元素,其前面是活泼的碱金属元素和碱土金属元素,后面的大部分是非金属元素。
从元素周期表结构的方面来看,在过渡元素前面的是ⅠA族和ⅡA族,在过渡元素后面的是ⅢA族~ⅦA族、0族,过渡元素将七个主族分割为“隔海相望”的两个区域。
综合上述两个方面,能够感悟到“过渡”的一些涵义。
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