人教版第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第一節(jié)元素周期表學(xué)案（無答案）

第一章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律第一節(jié) 元素周期表學(xué)案門捷列夫簡介門捷列夫（18341907）俄國化學(xué)家。 1834年2月7日生于西伯利亞托博爾斯克，1907年2月2日卒于彼得堡（今列寧格勒）。1850年入彼得堡師范學(xué)院學(xué)習(xí)化學(xué)，1855年畢業(yè)后任敖德薩中學(xué)教師。1857年任彼得堡大學(xué)副教授。1859年他到德國海德堡大學(xué)深造。1860年參加了在卡爾斯魯厄召開的國際化學(xué)家代表大會。1861年回彼得堡從事科學(xué)著述工作。1863年任工藝學(xué)院教授，1865年獲化學(xué)博士學(xué)位。1866年任彼得堡大學(xué)普通化學(xué)教授，1867年任化學(xué)教研室主任。1893年起，任度量衡局局長。1890年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會外國會員。門捷列夫的最大貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素周期律。他在前人的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一條規(guī)律：元素（以及由它所形成的單質(zhì)和化合物）的性質(zhì)隨著原子量（相對原子質(zhì)量）的遞增而呈周期性的變化,這就是元素周期律。他根據(jù)元素周期律于1869年編制了第一個元素周期表，把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的63種元素全部列入表里，從而初步完成了使元素系統(tǒng)化的任務(wù)。元素周期律的發(fā)現(xiàn)激起了人們發(fā)現(xiàn)新元素和研究無機(jī)化學(xué)理論的熱潮，元素周期律的發(fā)現(xiàn)在化學(xué)發(fā)展史上是一個重要的里程碑，人們?yōu)榱思o(jì)念他的功績，就把元素周期律和周期表稱為門捷列夫元素周期律和門捷列夫元素周期表。1955年科學(xué)家們?yōu)榱思o(jì)念元素周期律的發(fā)現(xiàn)者門捷列夫，將101號元素命名為鍆。 一、元素周期表原子序數(shù)：按元素核電荷數(shù)由小到大的順序給元素的編號。如：氫元素的原子序數(shù)為1，鎂元素的原子序數(shù)為12。則：對任意元素的原子：原子序數(shù) 核電荷數(shù) 質(zhì)子數(shù) 核外電子數(shù)對任意元素的陽離子：原子序數(shù) 核電荷數(shù) 質(zhì)子數(shù) 核外電子數(shù)對任意元素的陰離子：原子序數(shù) 核電荷數(shù) 質(zhì)子數(shù) 核外電子數(shù)思考：1.畫出12、310、1118各元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖，分別有什么相同之處？領(lǐng)會它們在元素周期表中的位置與它們原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。2.元素周期性表中第一列元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖（見教材P5）有什么異同，領(lǐng)會它們在元素周期表中的位置與它們原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一)、元素周期表編排原則：1、把 相同的元素按原子序數(shù)遞增的順序由左到右排成一個橫行。 2、把 相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序由上到下排成縱行。 二)、元素周期表的結(jié)構(gòu)：1、周期：具有 而又按照 由左往右排列的一系列元素。即：周期數(shù) 電子層數(shù)周期周期分類周期序數(shù)所含元素種類每周期最后一元素的原子序數(shù)2、族：不同橫行中 的元素按 順序由上到下排成縱行。即：主族序數(shù) 最外層電子數(shù)族族的分類族序數(shù)的表示某些主族元素的別稱：第族（除氫）：堿金屬元素：第族：堿土金屬；第族：碳族元素；第族：氮族元素；第族：氧族元素；第族：鹵族元素。0族：稀有氣體元素。【課堂練習(xí)】1.主族元素在周期表中所處的位置，取決于該元素的（A）最外層電子數(shù)和原子量 （B）原子量和核外電子數(shù)（C）次外層電子數(shù)和電子層數(shù) （D）電子層數(shù)和最外層電子數(shù)2.下列敘述錯誤的是（A）把最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增排成8行（B）主族元素在周期表中的位置決定于該元素原子的電子層數(shù)和最外層電子數(shù)（C）元素周期表能體現(xiàn)元素間的某些聯(lián)系（D）把電子層數(shù)相同的各元素按原子序數(shù)遞增排成七個橫行3.國際無機(jī)化學(xué)命名委員會在1989年做出決定，把長式元素周期表原先的主副族及族號取消，由左至右改為18列。如堿金屬元素為第1列，稀有氣體元素為第18列。下列說法錯誤的是（ ） A、第9列元素中沒有非金屬元素 B、只有第2列元素原子最外層有2個電子 C、第15列元素的最高價氧化物的化學(xué)式為R2O5 D、在整個18列元素中，第3列的元素種類最多4.推算原子序數(shù)為6,13,34,53,88,82的元素在周期表中的位置。第6號元素： 第13號元素： 第34號元素： 第53號元素： 第88號元素： 第82號元素： 小結(jié)：基本組成(行、列、周期、族）；上下,左右相鄰元素序數(shù)的關(guān)系；記136號元素；主族元素的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 (周期序數(shù)=電子層數(shù)、主族序數(shù)=最外層電子數(shù))；牢記短周期元素；熟記主族元素和0族元素。思考：元素在元素周期表中的位置與其原子的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，即：同周期元素具有相同的電子層數(shù)，同主族元素具有相同的最外層電子數(shù)。那么元素的性質(zhì)與它在元素周期表中的位置有什么關(guān)系呢？同周期或同主族元素的性質(zhì)具有哪些相似點(diǎn)？又有什么樣的不同呢？ 二、元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)1、堿金屬元素思考：堿金屬元素在元素周期表中的位置是： ；堿金屬元素包括 ；它們在元素周期表是的位置與它們結(jié)構(gòu)的關(guān)系是： （1）堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)思考：完成教材第5頁“科學(xué)探究”，填寫第5頁表格相同點(diǎn)：堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)的相同， 都為。遞變性：從Li到Cs，堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)中， 依次增多。思考：元素性質(zhì)主要取決于原子的最外層電子數(shù)，從堿金屬原子的構(gòu)可推知其化學(xué)性質(zhì)如何？是否完全相同？ 最外層上都只有 電子，化學(xué)反應(yīng)中易 而表現(xiàn) ，形成 ，并能與氧氣等非金屬元素及水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。與我們已學(xué)過的 相似。 （2）堿金屬元素的化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗：取一小塊鉀，擦干表面的煤油后放在石棉網(wǎng)上加熱，觀察現(xiàn)象。同鈉與氧氣的反應(yīng)比較。 鈉、鉀化學(xué)性質(zhì)比較鈉 鉀 與氧氣反應(yīng) 劇烈燃燒，火焰呈 色，生成 色的固體 劇烈燃燒，火焰呈 色與水反應(yīng)（綠豆大一塊） 結(jié)論鈉與鉀都能與氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)的 不同思考：根據(jù)實(shí)驗討論鈉與鉀的性質(zhì)有什么相似性和不同性。你認(rèn)為元素的性質(zhì)與他們的原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？其余堿金屬的性質(zhì)又如何？ 堿金屬元素原子的最外層都 電子，它們的化學(xué)性質(zhì) ，都能與氧氣、水等反應(yīng)與O2的反應(yīng)： Li+ O2= Li+ O2= Na+O2= Na+O2= K、Rb、Cs也能與氧氣反應(yīng)生成更為復(fù)雜的產(chǎn)物。如鉀與氧氣在不同條件下反應(yīng)可生成：K2O、K2O2、KO2/。與水的反應(yīng)：Na + H2O K + H2O Rb、Cs也能與水反應(yīng)，但更 。堿金屬與水反應(yīng)的通式：R + H2O 思考：某堿金屬3.9g與足量水反應(yīng)，生成氫氣0.1g，則該金屬是什么？ 小結(jié)：由于堿金屬元素原子的最外層都 電子，所以它們的化學(xué)性質(zhì) ，如都能與氧氣、水等反應(yīng)。但從LiCs它們的化學(xué)性質(zhì) ，表現(xiàn)在與氧氣、水等反應(yīng) 。思考：請仔細(xì)思考，怎樣解釋堿金屬元素在性質(zhì)上的這種相似性和遞變性？堿金屬元素從上到下（Li 、Na、K、Rb、Cs），隨著核電荷數(shù)的 ，堿金屬元素原子的電子層數(shù)逐漸 ，原子核對最外層電子的引力逐漸 ，原子失電子的能力逐漸。元素的金屬性逐漸 ，與水和氧氣的反應(yīng)越來越 ，生成的氧化物越來越 。最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越來越 。元素金屬性強(qiáng)弱判斷依據(jù)：、根據(jù)金屬單質(zhì)與水或者與酸反應(yīng)置換出氫的難易程度。置換出氫越容易，則金屬性越強(qiáng)。如已知金屬A可與冷水反應(yīng)，金屬B和熱水才能反應(yīng)，金屬C和水不能反應(yīng)，判斷金屬A、B、C金屬性強(qiáng)弱如何？ 、根據(jù)金屬元素最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性強(qiáng)弱。堿性越強(qiáng)，則原金屬元素的金屬性越強(qiáng)。如已知NaOH為強(qiáng)堿、Mg(OH)2為中強(qiáng)堿、 Al(OH)3為兩性氫氧化物，則Na、Mg、Al的金屬性強(qiáng)弱順序如何？ 、可以根據(jù)對應(yīng)陽離子的氧化性強(qiáng)弱判斷。金屬陽離子氧化性越弱，則元素金屬性越強(qiáng)。氧化性Al3+Mg2+Na+ ，則元素金屬性順序為 或者：可以根據(jù)金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱判斷。金屬單質(zhì)還原性越強(qiáng)，則元素的金屬性越強(qiáng)。如A+B+=A+B，則A、B元素的金屬性強(qiáng)弱為： （3）堿金屬的物理性質(zhì)思考：請認(rèn)真閱讀教材P7表11并比較堿金屬元素單質(zhì)的物理性質(zhì)有何相似性和遞變性？相似點(diǎn)： 色，質(zhì)地 ，密度 ，熔沸點(diǎn) 遞變性：從LiCs：堿金屬元素單質(zhì)的密度 （ ）：熔沸點(diǎn) 。（4）堿金屬元素的用途鋰電池是一種高能電池。鋰有機(jī)化學(xué)中重要的催化劑。鋰制造氫彈不可缺少的材料。 鋰是優(yōu)質(zhì)的高能燃料（已經(jīng)用于宇宙飛船、人造衛(wèi)星和超聲速飛機(jī)）。液態(tài)鈉可以做核反應(yīng)堆的傳熱介質(zhì)。鉀的化合物最大用途是做鉀肥。硝酸鉀還用于做火藥。銣銫主要用于制備光電管、真空管。銫原子鐘是目前最準(zhǔn)確的計時儀器。2.鹵族元素思考：鹵族元素在元素周期表中的位置是： ；鹵族元素包括 ；它們在元素周期表是的位置與它們結(jié)構(gòu)的關(guān)系是： （1）鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)思考：根據(jù)鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)，請你試著推測一下鹵素音質(zhì)在化學(xué)性質(zhì)上的相似性的遞變性。你的依據(jù)是什么？相似性：鹵族元素原子結(jié)構(gòu)的相同， 都為。因此它們在化學(xué)反應(yīng)中易 而表現(xiàn) 。與我們已學(xué)過的 相似。遞變性：鹵族元素從上到下（F、Cl、Br、I），隨著核電荷數(shù)的 ，鹵族元素原子的電子層數(shù)逐漸 ，原子核對最外層電子的引力逐漸 ，原子得電子的能力逐漸，即 性逐漸 。（2）鹵族單質(zhì)的物理性質(zhì)思考：請認(rèn)真閱讀教材P8資料卡片并比較鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)有何相似性和遞變性？相似點(diǎn)： 色，均為 分子。遞變性：從F2I2：鹵族單質(zhì)的物態(tài) ；密度 ：熔沸點(diǎn) 。思考：鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)與堿金屬的物理性質(zhì)相比有什么異同？特性一、常溫下唯一呈液態(tài)的金屬單質(zhì)為 ，常溫下唯一呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)為 。特性二、碘受熱易升華。特性三、單質(zhì)溴和單質(zhì)碘較難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑如四氯化碳（CCl4）溴水通常呈橙黃色，溴的有機(jī)溶液通常呈橙紅色。碘水通常呈褐色，碘的有機(jī)溶液通常呈紫紅色。（3）鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)思考：對比Cl2，寫出Br2與 Na 、Fe 反應(yīng)的化學(xué)方程式。 對比Cl2，寫出F2 、Br2、I2與 H2 反應(yīng)的化學(xué)方程式。 并預(yù)測它們與氫氣反應(yīng)的難易程度及反應(yīng)的劇烈程度有何不同。對比Cl2，寫出Br2、I2與 H2O 反應(yīng)的化學(xué)方程式。 1) 鹵素與氫氣的反應(yīng)名稱反應(yīng)條件方程式氫化物穩(wěn)定性 F2 Cl2 Br2 I2小結(jié)：（1）鹵素單質(zhì)與H2化合的難易關(guān)系： （2）鹵化氫的穩(wěn)定性關(guān)系： 根據(jù)鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的難易程度說明從F2到I2它們的 性逐漸增強(qiáng)，正是因為如此，它們的產(chǎn)物即氫化物的穩(wěn)定性逐漸 。2）、與水反應(yīng)Cl2 H2O = HClHClO Br2 H2O = HBrHBrO I2 H2O = HIHIO但2F22H2O=4HFO2 （特例）通式：X2 H2O = HXHXO（X：Cl、Br、I）思考：把氯水滴加到碘化鉀溶液中可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？加入CCl4充分振蕩后又可出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？在此基礎(chǔ)上完成教材P9實(shí)驗表格3)鹵素間的相互置換思考：根據(jù)上述實(shí)驗，排出Cl2、Br2、I2的氧化性強(qiáng)弱順序及、的還原性強(qiáng)弱順序結(jié)論：氧化性： 還原性： 小 結(jié)1.鹵素原子結(jié)構(gòu)的相似性，決定了單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的相似性：與金屬反應(yīng)，生成鹵化物；與氫氣反應(yīng)，生成鹵化氫；與水反應(yīng)，生成鹵化氫和次鹵酸。2.鹵素原子結(jié)構(gòu)的差異性，決定了單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的差異性和遞變性：與氫反應(yīng)的能力漸弱；氫化物的穩(wěn)定性漸弱3.特性碘遇淀粉顯藍(lán)色；2Fe3+2I-=2Fe2+I2氟氣和水的反應(yīng)： 2F2 +2H2O=4HF+ O2 元素非金屬性強(qiáng)弱判斷依據(jù)：、根據(jù)非金屬單質(zhì)與氫氣化合的難易程度或氫化物的穩(wěn)定性。與氫氣化合越容易或氫化物越穩(wěn)定，則非金屬性越強(qiáng)。、根據(jù)非金屬元素最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性強(qiáng)弱。酸性越強(qiáng)，則非金屬元素的非金屬性越強(qiáng)。、可以根據(jù)對應(yīng)陰離子的還原性性強(qiáng)弱判斷。非金屬元素陰離子還原性越弱，則元素非金屬性越強(qiáng)?；蛘撸嚎梢愿鶕?jù)非金屬單質(zhì)的氧化性強(qiáng)弱判斷。非金屬單質(zhì)氧化性越強(qiáng)，則元素的非金屬性越強(qiáng)。中央電視臺，“鑒寶”欄目春節(jié)特別節(jié)目中，主持人展示了一根7000多年前的鶴腿骨笛。被看成無價之寶。那人們是如何知道它是7000多年前的呢？用C-14的半衰期計算的。 C-14和我們見過的C-12是什么關(guān)系呢？原子學(xué)說發(fā)展史公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為 ：萬物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，即原子。19世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實(shí)心球體。1897年，英國科學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。人類探索自然的努力自古就有，并且也從沒有停止。前輩為人類認(rèn)識世界，進(jìn)而改造世界，作出了突出的貢獻(xiàn)，為我們留下的不只是物質(zhì)財富，還有巨大的精神財富，在他們的精神感召下，我們難道不應(yīng)加倍努力學(xué)習(xí)嗎？三、核素：（一）原子的結(jié)構(gòu)： 1、構(gòu)成原子的粒子及其性質(zhì)構(gòu)成原子的粒子電性和電量不顯電性質(zhì)量/kg9.10910-311.67310-271.67510-27相對質(zhì)量已知：m(12C)=1.993 10-26kg 1/12m(12C)= 1.661 10-27kg 2、質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)：原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值加起來所得的數(shù)值。即有：質(zhì)量數(shù)（A）= 質(zhì)子數(shù)（Z）+ 中子數(shù)（N）思考：質(zhì)量數(shù)與相對原子質(zhì)量之間有關(guān)系嗎？有什么關(guān)系？對于一個微粒，我們可以這樣來表示它的組成：AZXcd 其中：A代表質(zhì)量數(shù)；Z代表核電荷數(shù)； c代表 ；d代表 思考：1.鈉原子的質(zhì)量數(shù)為23，中子數(shù)為12，那么它的質(zhì)子數(shù)是 ，核外電子數(shù)是 ，2.硫的二價陰離子的核外電子數(shù)是18，中子數(shù)為17，那么它的質(zhì)量數(shù)是 ，3.X元素原子的質(zhì)量數(shù)為m，核內(nèi)中子數(shù)為n，則WgX+含有電子的物質(zhì)的量是 A. (m-n)W/m B. (m-n-1)W/m C. (m+n)W/m D. (m-n+1)W/m4.一種元素必定具有唯一確定的核電荷數(shù)，哪么它也必定具有唯一確定的中子數(shù)嗎？前面提到的12C、14C是什么關(guān)系？教材P10表中這三種微粒是同一種原子嗎?是同一種元素嗎?（二）元素、核素、同位素：1、元素： 具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的同一類原子。同種元素：原子的原子核中質(zhì)子數(shù)_。同種元素：原子的原子核中中子數(shù)可以 _。同種元素：可以有 _ 種不同原子。2、核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子可見氫元素有三種不同原子，即氫元素有三種核素。把這三種原子互稱為同位素3、同位素：把具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的 互稱為同位素。即:兩同(同質(zhì)子數(shù)、同一元素)兩不同(中子數(shù)不同、原子不同) 其特點(diǎn)為：同位素在周期表里占據(jù)同一位置。同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)略有差異在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，各種同位素的原子個數(shù)百分比(豐度)一般為定值。 同種元素的不同的同位素原子也可組成不同的單質(zhì)或化合物的分子。如：氫： 氕、 氘、 氚 氫 重氫超重氫元素符號： H H H 原子符號： 11H 21H 31H H D T單質(zhì)：H2、 D2 、 T2、HD、HT、DT（在化學(xué)上它們都是同一種物質(zhì)氫氣）與氧化合成水：H2O、D2O、T2O、HDO、DTO、HTO（在化學(xué)上它們都是同一種物質(zhì)水）。這些水分子的最大式量_，最小式量_，共有_種式量。思考：在（1）63Li、（2）147N、（3） 2311Na、（4） 2412Mg、（5）73Li、（6） 146C中：（1） 和 互為同位素。（2） 和 質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱同位素。（3） 和 的中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等，所以不是同一種元素。思考：下列符號代表幾種元素？ 幾種原子？ 4018Ar 4019K 4220Ca 4119K 4020Ca 4019K+ 思考：現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)112種元素，能否說發(fā)現(xiàn)112種原子？（三）相對原子質(zhì)量1.原子質(zhì)量2.相對原子質(zhì)量 (原子量) 3.原子質(zhì)量數(shù)4.同位素原子量5.元素的相對原子質(zhì)量 (即平均原子量)6.元素的近似相對原子質(zhì)量例：Cl元素相對原子質(zhì)量的計算 同位素同位素的相對原子質(zhì)量(Mi)豐度(ai)35Cl34.96975.77%37Cl36.96624.23%Cl元素相對原子質(zhì)量=M1a1 + M2a2 = 34.96975.77% + 36.96624.23% = 35.453Cl元素近似相對原子質(zhì)量= A1a1 + A