第5讲元素周期表及元素周期律教师版.docx
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第5讲元素周期表及元素周期律教师版
第5讲:
元素周期表及元素周期律
教学目标
1、掌握元素周期律的实质。
了解元素周期表的结构及其应用。
2、了解物质的位、构、性的关系。
3. 以第3周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
4. 以I A和ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
5. 了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
重、难点
掌握元素周期律的实质。
了解元素周期表的结构及其应用。
【课首沟通】
1、了解学生对元素周期表及元素周期律学习掌握情况;
2、了解学校上课内容及最近学习情绪、国庆放假安排。
【课首小测】
1.(2015·新课标I)W、X、Y、Z均为的短周期元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18。
下列说法正确的是()
A.单质的沸点:
W>X
B.阴离子的还原性:
A>Z
C.氧化物的水化物的酸性:
Y D.X与Y不能存在于同一离子化合物中 【答案】B 【解析】W的L层电子数为0,可知W为H元素;X的L层电子数为5,可知X为N元素;Y和Z的L层电子数为8,均为第3周期元素;根据它们的最外层电子数之和为18,原子序数依次增加,可知Y为P元素,Z为Cl元素。 A选项,氢气和氮气均为分子晶体,相对分子质量越大,熔沸点越高,错误;B选项,H元素的非金属性比Cl弱,所以简单离子还原性H+>Cl-,正确;C选项,未说明是最高价氧化物水化物的酸性,错误;D选项,以磷酸铵(NH4)3PO4为例,错误。 2.(2015·新课标II)原子序数依次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。 a-的电子层结构与氦相同,b和c的次外层有8个电子,c-和d+的电子层结构相同。 下列叙述错误的是 A.元素的非金属性次序为c>b>a B.a和其他3种元素均能形成共价化合物 C.d和其他3种元素均能形成离子化合物 D.元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6 【答案】B 【解析】根据题意推出a、b、c、d,依次为H、S、Cl、K,根据元素周期表的性质及递变规律,A非金属性c>b>a,B能与H、S、Cl形成共价化学物,但是与K只能形成离子化合物,K是金属元素只能和其他元素形成离子化合物,根据化合价的递变规律,D选项也是正确的,所以答案选B. 【导学】一、元素周期表的结构及其性质的关系 【知识点】1、原子结构 决定原子种类 中子N(不带电荷)同位素(核素) 原子核→质量数(A=N+Z)近似相对原子质量 质子Z(带正电荷)→核电荷数元素→元素符号 原子结构: 最外层电子数决定主族元素的决定原子呈电中性 电子数(Z个): 化学性质及最高正价和族序数 体积小,运动速率高(近光速),无固定轨道 核外电子运动特征 决定 电子云(比喻)小黑点的意义、小黑点密度的意义。 排布规律→电子层数周期序数及原子半径 表示方法→原子(离子)的电子式、原子结构示意图 【知识点】2、元素周期表和元素周期律 随着原子序数(核电荷数)的递增: 元素的性质呈现周期性变化: ①、原子最外层电子数呈周期性变化 元素周期律②、原子半径呈周期性变化 ③、元素主要化合价呈周期性变化 ④、元素的金属性与非金属性呈周期性变化 具体表现形式 ①、按原子序数递增的顺序从左到右排列; 编排依据 元素周期律和排列原则②、将电子层数相同的元素排成一个横行; 元素周期表③、把最外层电子数相同的元素(个别除外)排成一个纵行。 ①、短周期(一、二、三周期) 七主七副零和八 三长三短一不全 周期(7个横行)②、长周期(四、五、六周期) 周期表结构③、不完全周期(第七周期) ①、主族(ⅠA~ⅦA共7个) 元素周期表族(18个纵行)②、副族(ⅠB~ⅦB共7个) ③、Ⅷ族(8、9、10纵行) ④、零族(稀有气体) 同周期同主族元素性质的递变规律 ①、核电荷数,电子层结构,最外层电子数 ②、原子半径 性质递变③、主要化合价 ④、金属性与非金属性 ⑤、气态氢化物的稳定性 ⑥、最高价氧化物的水化物酸碱性 【知识点】3、元素的金属性和非金属强弱的判断 ①与水反应置换氢的难易 ②最高价氧化物的水化物碱性强弱 金属性强弱③单质的还原性或离子的氧化性(电解中在阴极上得电子的先后) ④互相置换反应 依据: ⑤原电池反应中正负极 ①与H2化合的难易及氢化物的稳定性 元素的非金属性强弱②最高价氧化物的水化物酸性强弱 金属性或非金属③单质的氧化性或离子的还原性 性强弱的判断④互相置换反应 ①、同周期元素的金属性,随荷电荷数的增加而减小,如: Na>Mg>Al;非金属性,随荷电荷数的增加而增大,如: Si 规律: ②、同主族元素的金属性,随荷电荷数的增加而增大,如: Li F>Cl>Br>I。 ③、金属活动性顺序表: K>Ca>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au 【知识点】4、微粒半径的比较 电子层数: 相同条件下,电子层越多,半径越大。 判断的依据核电荷数相同条件下,核电荷数越多,半径越小。 最外层电子数相同条件下,最外层电子数越多,半径越大。 微粒半径的比较1、同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小(除稀有气体)如: Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl. 2、同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。 如: Li 具体规律: 3、同主族元素的离子半径随核电荷数的增大而增大。 如: F-- 4、电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小。 如: F->Na+>Mg2+>Al3+ 5、同一元素不同价态的微粒半径,价态越高离子半径越小。 如Fe>Fe2+>Fe3+ 【知识点】5、同位素 定义: 核电荷数相同,中子数不同的核素,互称为同位素。 (即: 同种元素的不同原子或核素) 同位素①、结构上,质子数相同而中子数不同; 特点: ②、性质上,化学性质几乎完全相同,只是某些物理性质略有不同; ③、存在上,在天然存在的某种元素里,不论是游离态还是化合态,同位素的原子(个数不是质量)百分含量一般是不变的(即丰度一定)。 【我爱展示】 1.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表: 元素代号 L M X R T 原子半径/nm 0.160 0.143 0.102 0.089 0.074 主要化合价 +2 +3 +6、-2 +2 -2 下列说法正确的是(A) A.离子半径大小: r(M3+) C.煤和石油中不存在X元素D.L、X形成的简单离子核外电子数相等 2.已知33As、35Br位于同一周期,下列关系正确的是(C) A.原子半径: As>C1>PB.热稳定性: HC1>AsH3>HBr C.还原性: > > D.酸性: H3AsO4>H2SO4>H3PO4 3.X、Y、Z、W四种元素在元素周期表中的相对位置如下图所示,其中X、W的质子数之和为21,由此可知(D) X Y Z W A.X位于元素周期表中第2周期、第VA族 B.Y的氢化物(H2Y)不稳定,100℃以上即可分解 C.Z的最高价氧化物的水化物是一种强碱D.W的非金属性比Y的非金属性弱 4、A、B、C、D、E为原子序数相邻且依次递增的同一短周期元素,下列说法正确的是(m、n均为正整数)(C) A.若HnEOm为强酸,则D是位于VA族以后的非金属元素 B.若C的最低化合价为-3,则E的气态氢化物的分子式为H2E C.A、B的最高价氧化物水化物均为碱,则碱性A(OH)n强于B(OH)n+1 D.若B为金属,则C一定为金属元素 5.四种短周期主族元素的性质或结构信息如下,有关推断错误的是(B) 元素编号 相关信息 X 原子核外共有3对成对电子 Y 原子最外层电子排布式为nsmnpm+2 Z 属第三周期原子半径最大的元素 W 单质是银白色固体,易导电,常温下不易溶于浓硫酸 A.X的氢化物的沸点属同族元素氢化物中最高 B.离子半径由小到大的顺序为X C.X与Z形成的化合物中可能含有共价键 D.Y的最高价氧化物的水化物可与由其他三元素组成物质的溶液反应生成沉淀 【导学】二、化学键和分子间作用力 【知识点】1、化学键 1、定义: 相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用。 离子键 ①、定义: 阴阳离子间通过静电作用所形成的化学键 ②、存在: 离子化合物(NaCl、NaOH、Na2O2等);离子晶体。 ①、定义: 原子间通过共用电子对所形成的化学键。 不同原子间 ②、存在: 共价化合物,非金属单质、离子化合物中(如: NaOH、Na2O2); 共价键分子、原子、离子晶体。 分子的极性 共用电子对是否偏移 存在 2、分类极性键共价化合物 化学键非极性键非金属单质 相同原子间 ③、分类: (孤对电子) 双方提供: 共价键 共用电子对的来源 单方提供: 配位键如: NH4+、H3O+ 金属键: 金属阳离子与自由电子之间的相互作用。 存在于金属单质、金属晶体中。 决定 分子的极性 分子的空间构型 决定 分子的稳定性 键能 3、键参数键长 键角 4、表示方式: 电子式、结构式、结构简式(后两者适用于共价键) 【知识点】2、分子间作业力 定义: 把分子聚集在一起的作用力 分子间作用力(范德瓦尔斯力): 影响因素: 大小与相对分子质量有关。 作用: 对物质的熔点、沸点等有影响。 ①、定义: 分子之间的一种比较强的相互作用。 分子间相互作用②、形成条件: 第二周期的吸引电子能力强的N、O、F与H之间(NH3、H2O) ③、对物质性质的影响: 使物质熔沸点升高。 ④、氢键的形成及表示方式: F-—H···F-—H···F-—H···←代表氢键。 氢键OO HHHH O HH ⑤、说明: 氢键是一种分子间静电作用;它比化学键弱得多,但比分子间作用力稍强;是一种较强的分子间作用力。 【知识点】3、晶体类型 非晶体离子晶体 ①构成晶体粒子种类 ②粒子之间的相互作用 固体物质分子晶体 晶体: 原子晶体 金属晶体 【我爱展示】 1.(2015·浙江)右下表为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素的核电荷数为X元素的2倍。 下列说法正确的是 A.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增 B.Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在,它们的最高价氧化物的水 化物的酸性依次递增 C.YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力 D.根据元素周期律,可以推测T元素的单质具有半导体特性,T2X3具 有氧化性和还原性 【答案】D 【解析】根据W元素的核电荷数为X元素的2倍以及元素周期表的位置得出X、Y、Z、W依次是O,Si,P,S。 选项A,O、S、P元素气态氢化物的热稳定性依据非金属性判断,应该依次递减,错误。 选项B,S元素在自然界中能以游离态存在,错误。 选项C,SiO2为原子晶体熔化克服的作用力是共价键,错误。 选项D,正确。 2、(2015·海南)a.b.c.d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子 数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d 原子半径小于c。 下列叙述错误的是 A.d元素的非金属性最强 B.它们均存在两种或两种以上的氧化物 C.只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物 D.b.c.d与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键 【答案】D 【解析】: 短周期元素中M层电子数是1个,则a的核外电子排布是2,8,1,a是钠元素;b的最外层电子数为内层电子数的2倍,则b核外电子排布是2,4,b是碳元素;c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c是硫元素;c与d同周期,d的原子半径小于c,根据元素周期律可知d是氯元素。 A中,在上述元素中非金属性最强的氯元素吗,故正确。 B中钠元素,碳元素,硫元素都可以形成两种氧化物,而氯可以形成Cl2O,ClO2,Cl2O7等多种氧化物,故正确;C中钠是金属元素,可以与非金属元素碳,硫,氯 形成离子化合物,故正确。 D中碳元素可以与氢元素形成只含有极性键的化合物CH4 也可以形成含有极性键非极性键的化合物若CH3-CH3等,S元素可以形成H2S,含有极性键;Cl元素与H元素形成HCl,含有极性键,错误。 【补充知识】: 1—18号元素的结构性质特点 (1)H: ①原子半径最小; ②外层电子数=周期数; ③电子总数=电子层数; ④第ⅠA族中唯一形成共价化合物的元素; ⑤在化合物中该原子的数目虽有改变,但该元素原子质量分数改变不大; ⑥原子序数最小; ⑦原子核内没有中子; ⑧成酸、碱必需的元素; ⑨单质密度最小,最轻的气体; ⑩与氧可生成两种液体: H2O、H2O2; 单质是电解水产物之一; 单质可由金属与酸反应得到。 (2)He: ①最外层属饱和结构,但唯一个不是8电子; ②电子总数是电子层数的二倍。 (3)Li: ①最外层电子数是次外层的一半; ②碱金属中不能形成过氧化物; ③热核反应原料之一; ④密度最小的轻金属; ⑤保存于石蜡中。 (4)Be: ①最外层电子数=次外层电子数; ②最外层电子数=电子层数 ③价态为+2价 (5)B: ①最外层电子数比次外层多一个; ②BF3属非极性分子(正三角形); ③氢化物为B2H6; ④硼酸(H3BO3)可洗涤皮肤上的碱液; ⑤硼砂(Na2B4O7、10H2O)是硼酸盐玻璃材料。 (6)C: ①最外层电子数是次外层的二倍; ②是形成化合物种类最多的元素; ③有石墨、金刚石、足球碳(C60)等几种同素异形体 ④氧化物有CO、CO2; ⑤氢化物有多种最简单的是CH4; ⑥最高价含氧酸是H2CO3。 (7)N: ①最外层电子比次外层多3个; ②单质在空气中含量最多; ③除稀有气体外难与其它物质反应; ④化肥三元素之一(N、P、K); ⑤氢化物为NH3; ⑥氧化物形式最多(6种: N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5); ⑦含氧酸有HNO3、HNO2; ⑧气态氢化物水溶液唯一呈碱性。 (8)O: ①最外层电子数目是次外层的三倍; ②地壳中含量最多; ③占空气体积的21%; ④能形成H2O2、H2O、Na2O2、Na2O等价态氧化物; ⑤单质助燃 (9)F: ①最外层电子数比次外层多5个; ②除H后前18号元素中原子半径最小; ③无正价; ④不能被任何物质氧化; ⑤能与水反应置换水中的氧; ⑥CaF2难溶、AgF溶于水; ⑦无含氧酸; ⑧HF为弱酸。 (10)Ne: 略 (11)Na: ①最外层电子数是次外层的1/8,最内层的1/2; ②前18号元素原子半径最大; ③氧化物对应的水化物为NaOH; ④能形成氧化物Na2O和过氧化物Na2O2; ⑤与K的合金形成原子能反应堆的导热材料。 (12)Mg: ①最外层电子数=最内层电子数,次外层电子数是最外层电子数的4倍; ②Mg(OH)2是难溶性的中强碱; ③Mg遇冷水难反应,遇热水放H2; ④MgCl2为苦卤、MgSO4为泻盐。 (13)Al: ①最外层比次外层少5个电子; ②最外层电子数=电子层数; ③铝是金属元素但具有一定的非金属性; ④Al2O3是两性氧化物; ⑤Al(OH)3是两性氢氧化物; ⑥地壳中含量最多的金属元素。 (14)Si: ①最外层电子数是次外层的一半,最内层的2倍; ②地壳中含量排第二位; ③只有一种氧化物SiO2; ④气态氢化物SiH4; ⑤含氧酸为H4SiO4; ⑥H2SiO3是唯一难溶酸。 (15)P: ①最外层比次外层少2个电子; ②氢化物为PH3; ③对应的酸为H3PO4、H3PO3; ④常见白磷P4、红磷二种单质。 (16)S: ①最外层比次外层少2个电子; ②1—18号元素中离子半径最大; ③最外层与最内层电子数之和=次外层电子数; ④氢化物H2S、剧毒; ⑤氧化物有SO2、SO3; ⑥对应的水化物H2SO3、H2SO4; ⑦对应的盐常见的有Na2S、NaHS、Na2SO3、NaHSO3、Na2SO4、NaHSO4。 (17)Cl: ①最外层比次外层少一个电子,比最内层多5个电子; ②有多种化合价-1、+1、+3、+5、+7; ③对应的含氧酸有HClO、HClO2、HClO3、HClO4; ④HClO4是目前发现的含氧酸中的最强酸。 (18)Ar(略) 重点是: H、C、N、O、F、Na、Mg、Al、SiP、S、Cl 2: 元素的原子结构规律 1、“阴上阳下”规律: 具有电子层结构的离子,离子元素在离子元素的上一周期 2、“奇偶”规律: 元素周期表中原子序数为奇(或偶)数的,其所在的及主要的也为奇(或偶)数。 第Ⅷ族元素、氮、碳等除外。 3、“序差”规律: (1)第ⅠA、ⅡA族中,同族上下相邻两元素原子序数的差值,与面元素所在周期的元素相同;其它族的则与面元素所在周期的元素相同。 (2)同周期的ⅡA和ⅢA元素的原子序数分别为n、m(假设),则在二、三周期m-n=,在四、五周期m-n=,在六、七周期m-n=。 (3)设第n周期某元素原子原子序数为b,第(n+1)周期的同主族元素原子序数为a,则对周期表左侧主族元素: a-b=第n周期内所排;对周期表右侧主族元素: a-b=。 4、“特征排布“规律 (1)最外层电子数等于次外层电子数的元素有,最外层电子数等于电子层数的有; (2)最外层电子数为电子层数的2倍的元素,必在。 最外层电子数是次外层电子数的1倍以上的元素必在。 (3)次外层电子数为2的元素必在周期,次外层电子数为8的元素可在第周期,也可在第四、五、六、七周期的族。 (4)最外层电子数为2的元素可在A,可以为元素,还可以存在于过渡元素中。 5、“价、位、电“规律 (1)主族: 最高正价==;最高正价与最低负价的绝对值之和等于;代数和分别为0、2、4、6的族依次为、、、主族。 (2)副族、Ⅷ族: 对于ⅠB、ⅡB,最高正价通常为,ⅢB到ⅦB,最高正价等于;Ⅷ族最高价通常为。 【知识技巧回顾】 1、掌握元素周期律的实质。 了解元素周期表的结构及其应用。 2、了解物质的位、构、性的关系。 3、以第3周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。 4、以I A和ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。 5、了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。 【强化拓展训练】 1、【2014(Ⅰ)】、X、Y、Z均为短周期元素,X、Y处于同一周期,X、Z的最低价离子分别为x2— 和z—,Y+和z—具有相同的电子层结构。 下列说法正确的是 A.原子最外层电子数: X>Y>ZB.原子序数: X>Y>Z C.单质沸点: X>Y>ZD.离子半径: X2—>Y+>Z— 2、【2013(Ⅰ)】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其简单离子都能破坏水的电离平衡 的是 A.W2—、X+B.X+、Y3+C.Y3+、Z2—D.X+、Z2— 3、【2012(Ⅰ)】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其中W的阴离子的核外电子数与 X、Y、Z原子的核外内层电子数相同。 X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,工业上 采用液态空气分馏方法来生产Y的单质,而Z不能形成双原子分子。 根据以上叙述,下列说中正确 的是 A.上述四种元素的原子半径大小为W<X<Y<Z B.W、X、Y、Z原子的核外最外层电子数的总和为20 C.W与Y可形成既含极性共价键又含非极性共价键的化合物 D.有W与X组成的化合物的沸点总低于由W与Y组成的化合物的沸点 4、(2015·福建)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右下图所示,其中W原子的质子数是其最外层电子数的三倍。 下列说法不正确的是 A.原子半径: W>Z>Y>X B.最高价氧化物对应水化物的酸性: X>W>Z C.最简单气态氢化物的热稳定性: Y>X>W>Z D.元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等 【答案】A 【解析】: 本题考查的是原子结构和元素周期律,根据题目中所给周期表短周期的一部分可知,X、Y是第二周期元素,Z、W为第三周期元素,又以为W质子数是最外层电子数的3倍,可推出W是P,根据位置关系,X、Y、Z分别为N、O、Si。 A选项中,原子半径大小关系是: Si>P>N>O,故A错误。 B选项,非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性: O>N>P>Si,故B正确。 C选项中,非金属性越强,简单氢化物的热稳定性越强,故C正确。 D选项中,主族元素的最高正化合价等于主族序数(O、F除外),故D正确。 5、(2015·山东)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如图所示。 已知YW的原子充数之和是Z的3倍,下列说法正确的是 Y Z X W A原子半径: X X>Z CZ、W均可与Mg形成离子化合物D最高价氧化物对应水化物的酸性: Y>W 【答案】C 【解析】根据题意,设Y元素原子序数为x,则Z、W的原子序数分别为x+1和x+10,根据题意列方程解得x=7,则图中四种元素分别是: X硅,Y氮,Z氧,W氯。 A选项原子半径应为: Z X Y 6、(2015·上海)中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝。 关于 的叙述错误的是() A.原子序数116B.中子数177 C.核外电子数116D.相对原子质量293 【答案】D 【解析】因为原子序数=核电荷数=质子数=电子数,所以原子序数为116,A正确;核外电子数为116,C正确;由于质量数=质子数+中子数,所以中子数为177,B正确;相对原子质量约为质子数与中子数之和,约为293,D错误。 【课后作业】 1、(2015·浙江)I.请回答: (1)H2O2的电子式___________。 (2)煤燃烧不能用CO2灭火,用化学方程式表示其理由________________。 (3)在AgCl沉淀中加入KBr溶液,白色沉淀转化为淡黄色沉淀,写出反应的离子方程式_____________。 (4)完成以下
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