2022化學(xué)魯科版元素周期表的應(yīng)用 全省一等獎

第三節(jié)元素周期表的應(yīng)用

法國化學(xué)家布瓦博德朗發(fā)表了論文，講述了自己發(fā)現(xiàn)新元素鎵的經(jīng)過，并論述了鎵的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。論文發(fā)表后，沒隔多少日子，布瓦博德朗收到一封來自彼得堡的陌生人的來信。

信里這樣寫道：

“鎵就是我四年前預(yù)言的‘類鋁’。我預(yù)言‘類鋁’的原子量大約是68，你測定的結(jié)果是59.72。但是，比重一項(xiàng)，跟我的預(yù)言相差比較大，我的預(yù)言是鎵的比重為5.9到6.0，你測定的結(jié)果是4.70。建議您再查一查，最好重新測定一下比重……”

信尾署名“德米特里·伊凡諾維奇·門捷列夫”。

布瓦博德朗感到奇怪，鎵明明是我經(jīng)過千辛萬苦發(fā)現(xiàn)的，怎么會是你未卜先知，早就預(yù)言過的呢？當(dāng)時(shí)世界上只有他的實(shí)驗(yàn)室里，有一塊一毫克重的鎵。別人根本連鎵都沒有看到過，怎么居然說他的比重測錯(cuò)了！他在給門捷列夫的回信中說，自己的測定不會有錯(cuò)?？墒?，門捷列夫再次寫信，堅(jiān)持要布瓦博德朗重新測定鎵的比重。他認(rèn)為，這是由于布瓦博德朗手中的鎵不夠純凈所造成的。布瓦博德朗到底是科學(xué)家，他相信那個(gè)千里之外的人不會是憑空要他重做實(shí)驗(yàn)的。他決定用實(shí)驗(yàn)來判斷誰是誰非。布瓦博德朗重新提純金屬鎵，再次測定鎵的比重。果真，比重5.96，恰恰是門捷列夫所預(yù)言的5.9到6.0之間！

元素周期律的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的誕生所具有的意義

利用元素周期表,人們不僅可以系統(tǒng)地總結(jié)已有的元素知識,而且可以結(jié)合原子結(jié)構(gòu)的知識,研究元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上預(yù)測未被發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用,繼而把它們合成出來.一、認(rèn)識同周期元素性質(zhì)的遞變第3周期元素的名稱和元素符號：鈉Na鎂Mg鋁Al硅Si磷P硫S氯Cl氬Ar交流研討1、第三周期元素原子的核外電子排布、原子半徑如何遞變？

NaMgAlSiPSClAr

電子層數(shù)相同，原子半徑遞減2、預(yù)測第三周期元素原子失電子能力或得電子能力的相對強(qiáng)弱？即（1）鈉、鎂、鋁失電子能力的遞變？（2）硅、磷、硫、氯得電子能力的遞變？驗(yàn)證鈉、鎂、鋁失電子能力相對強(qiáng)弱的預(yù)測實(shí)驗(yàn)探究判斷元素原子失電子能力強(qiáng)弱的方法：1、比較單質(zhì)跟水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易程度。置換反應(yīng)越_________，原子的失電子能力越_______。2、比較元素最高價(jià)氧化物的水化物—?dú)溲趸锏膲A性強(qiáng)弱。一般來說，堿性越_____，元素失電子能力越_______。【閱讀】教材P21頁“方法導(dǎo)引”。容易強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鈉投入冷水中鎂投入冷水中，后加熱至沸騰結(jié)論與冷水反應(yīng)劇烈；放出氣泡與冷水反應(yīng)緩慢;

與沸水反應(yīng)迅速，放出氣泡，溶液變紅2Na+2H2O==2NaOH+H2↑沸水Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑失電子的能力Na>Mg【實(shí)驗(yàn)1】取一小段鎂帶，用砂紙磨去表面的氧化膜，放入試管中。向試管中加入2mL水，并滴入2滴酚酞溶液。觀察現(xiàn)象。過一會兒加熱試管至水沸騰。觀察現(xiàn)象。【實(shí)驗(yàn)2】取一小段鎂帶和一小片鋁，用砂紙磨去表面的氧化膜，分別放入兩支試管中。向試管中各加入2mL1mol/L鹽酸。觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鎂帶與2mL1mol/L鹽酸反應(yīng)等面積的鋁與2mL1mol/L鹽酸反應(yīng)結(jié)論劇烈反應(yīng)，放出氣泡。比鎂反應(yīng)慢Mg+2HCl==MgCl2+H2↑2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑失電子的能力Mg>Al劇烈反應(yīng)，放出氣泡。【討論】比較鈉、鎂和鋁的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱，你又得出什么結(jié)論？最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物化學(xué)式NaOH堿性中強(qiáng)堿兩性氫氧化物結(jié)論Mg(OH)2Al(OH)3強(qiáng)堿鈉、鎂、鋁三種元素原子失去電子能力逐漸減弱

【討論】我們又如何判斷硅、磷、硫、氯四種非金屬元素原子得電子能力的相對強(qiáng)弱呢？【閱讀】教材P22頁“方法導(dǎo)引”。判斷元素原子得電子能力強(qiáng)弱的方法：1、比較單質(zhì)與氫氣化合的難易程度以及氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。一般說來，反應(yīng)越_______，生成的氣態(tài)氫化物越________，元素原子得電子能力越_____。2、比較元素最高價(jià)氧化物的水化物—最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱。一般說來，酸性越____，元素原子得電子能力越_____。容易穩(wěn)定強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)【閱讀】教材P21、22頁“閱讀探究”。元素硅磷硫氯單質(zhì)與氫氣反應(yīng)難易氣態(tài)氫化物化學(xué)式穩(wěn)定性最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物化學(xué)式酸性結(jié)論高溫點(diǎn)燃或光照爆炸磷蒸氣加熱很不穩(wěn)定SiH4不穩(wěn)定PH3

較穩(wěn)定H2S

穩(wěn)定HClH4SiO4H3PO4H2SO4HClO4弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸最強(qiáng)酸Si、P、S、Cl非金屬性逐漸增強(qiáng)同周期元素(自左至右)性質(zhì)變化規(guī)律:⑴原子半徑:⑵元素得失電子的能力：⑶金屬性

、非金屬性

；⑷最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性___________,酸性__________;⑸氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性____________；⑹化合價(jià)變化①最高正價(jià)_________________(___和____除外)。②最低負(fù)化合價(jià)______________。【小結(jié)】元素原子失去電子的能力逐漸減弱，得到電子的能力逐漸增強(qiáng)逐漸增強(qiáng)逐漸減小逐漸減弱逐漸增強(qiáng)逐漸增強(qiáng)逐漸升高，+1→+7氧氟逐漸升高：-4→-1逐漸減弱二、預(yù)測同主族元素的性質(zhì)交流研討1、元素周期表中，同主族元素原子的核外電子排布有何特點(diǎn)？請推測同主族元素的性質(zhì)？+927+17287+3528187+532818187FClBrI最外層電子數(shù)相同，原子半徑遞增具有相似性和遞變性【閱讀】教材P23頁第一、第二自然段，完成下列內(nèi)容1、相似性：原子的最外層均為____個(gè)電子，元素的最高化合價(jià)為_____（F除外），最低化合價(jià)為_____；原子得電子能力_______，都是活潑的________元素。元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物具有很強(qiáng)的_____性；都能形成氣態(tài)氫化物；在氧化還原反應(yīng)中，單質(zhì)常作_______劑。2、遞變性：（1）核電荷數(shù)依次增多，電子層數(shù)____________;原子半徑_____________，元素原子失電子能力___________，得電子能力____________。ⅦA族元素（F、Cl、Br、I）的相似性和遞變性：7+7很強(qiáng)非金屬酸氧化依次增多逐漸增大逐漸減弱逐漸增強(qiáng)-1（2）單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的情況F2Cl2Br2I2反應(yīng)條件化學(xué)方程式反應(yīng)程度氫化物的穩(wěn)定性結(jié)論暗處光照或點(diǎn)燃加熱不斷加熱H2+F2==2HFH2+Cl2=2HCl點(diǎn)燃H2+Br2==2HBr加熱高溫H2+I2==2HI爆炸劇烈緩慢緩慢很穩(wěn)定穩(wěn)定較穩(wěn)定不穩(wěn)定得電子能力：F>Cl>Br>I【觀察·思考】請你根據(jù)鉀在周期表中的位置，預(yù)測金屬鉀的性質(zhì)。【實(shí)驗(yàn)3】分別向兩只培養(yǎng)皿中加水至其體積的1/2，然后分別加入綠豆大小的金屬鉀和鈉，觀察反應(yīng)的劇烈程度，記錄現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鈉與水鉀與水實(shí)驗(yàn)結(jié)論“浮、熔、游、響、消”，有氣泡“浮、熔、游、響、消”，有氣泡，輕微爆炸2Na+2H2O==2NaOH+H2↑2K+2H2O==2KOH+H2↑K比Na性質(zhì)活潑【思考】根據(jù)鉀和鈉的性質(zhì)，預(yù)測ⅠA族其它金屬的性質(zhì)。ⅠA族元素包含H和堿金屬元素：______________________________(填元素符號)1、相似性：原子的最外層均為_____個(gè)電子，元素的最高化合價(jià)為_____，原子失電子能力______，都是活潑的________元素。單質(zhì)都能與氧氣、水、酸等反應(yīng)，作______劑；元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物一般為________。2、遞變性：（1）核電荷數(shù)依次________，電子層數(shù)________;原子半徑依次________，元素的原子失電子能力__________。LiNaKRbCsFr1+1很強(qiáng)金屬還原強(qiáng)堿增加增多增大逐漸增強(qiáng)2、單質(zhì)與氧氣、水的反應(yīng)堿金屬元素LiNaKRbCs單質(zhì)與氧氣反應(yīng)單質(zhì)與水反應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的堿性金屬性比較加熱反應(yīng)加熱燃燒加熱燃燒常溫燃燒常溫燃燒能反應(yīng)劇烈反應(yīng)輕微爆炸爆炸爆炸LiOHNaOHKOHRbOHCsOH<<<<LiNaKRbCs<<<<同主族元素(自上至下)性質(zhì)變化規(guī)律:⑴原子半徑____________________；⑵元素得失電子的能力：______________________________________；⑶金屬性__________，非金屬性___________；⑷最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性___________，或酸性__________；⑸非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性____________；⑹化合價(jià)變化最高正價(jià)=_________=__________=___________?！拘〗Y(jié)】元素原子失去電子的能力逐漸增強(qiáng)，得到電子的能力逐漸減弱逐漸減弱逐漸增大逐漸增強(qiáng)逐漸減弱逐漸減弱主族序數(shù)最外層的電子8-

︳最低負(fù)價(jià)︳逐漸增強(qiáng)ⅠA

ⅦA元素的金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)元素原子失電子能力逐漸減弱，得到電子能力逐漸增強(qiáng)元素的金屬性增強(qiáng)，非金屬性減弱原子失電子能力增強(qiáng)，得電子能力減弱一二三四五六七周期最外層電子數(shù)=主族序數(shù)原子結(jié)構(gòu)元素在周期表中的位置元素的性質(zhì)電子層數(shù)=周期序數(shù)最外層電子數(shù)原子半徑?jīng)Q定得失電子能力同周期：左→右，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)同主族：上→下，性質(zhì)具有相似性和遞變性原子序數(shù)=核電荷數(shù)最外層電子數(shù)－8=負(fù)價(jià)最外層電子數(shù)=最高正價(jià)主族元素三、元素“位、構(gòu)、性”之間的關(guān)系四、元素周期表的重要意義元素周期律和元素周期表的誕生是19世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的重大成就之一，具有重要的哲學(xué)意義、自然科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。請你根據(jù)教材第24頁資料，將下表中A、B兩欄描述的內(nèi)容對應(yīng)起來。ABAB①制半導(dǎo)體的元素（a）ⅣB至ⅥB的過渡元素①②制催化劑的元素（b）F、Cl、Br、N、S“三角地帶”②③制耐高溫材料的元素（c）金屬與非金屬元素分界線附近③④制冷劑的元素（d）相對原子質(zhì)量較小的元素④⑤地殼中含量較多的元素（e）過渡元素⑤（c）（e）（a）（b）（d）例7、下表為元素周期表的一部分，請回答有關(guān)問題：IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA02①②3③④⑤⑥⑦⑧4⑨⑩（1）⑤和⑧的元素符號是

和

；（2）表中最活潑的金屬是

，非金屬最強(qiáng)的元素是

；（填寫元素符號）（3）表中能形成兩性氫氧化物的元素是

，分別寫出該元素的氫氧化物與⑥、⑨最高價(jià)氧化物的水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式：