化學(xué)蘇教版(2023)必修第一冊(cè) 5.1.1元素周期律 課件(共24張PPT)

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5.1.1元素周期律

門捷列夫

1867年，擔(dān)任教授的門捷列夫?yàn)榱讼到y(tǒng)地講好無(wú)機(jī)化學(xué)課程，正著手著述一本普通化學(xué)教科書(shū)《化學(xué)原理》。在著書(shū)過(guò)程中，他遇到了一個(gè)難題，就是該如何用一種合乎邏輯的方式來(lái)組織當(dāng)時(shí)已知的63種元素。

門捷列夫仔細(xì)地研究了63種元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，他想到了一個(gè)很好的方法來(lái)對(duì)元素進(jìn)行系統(tǒng)的分類。門捷列夫準(zhǔn)備了許多類似撲克牌一樣的卡片，將63種化學(xué)元素的名稱及其原子量、氧化物、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等分別寫(xiě)在卡片上。門捷列夫用不同的方法去擺那些卡片，用以進(jìn)行元素分類的試驗(yàn)。最初，他試圖像德貝萊納那樣，將元素按三個(gè)一組進(jìn)行分類，但是得到的結(jié)果并不理想。他又將非金屬元素和金屬元素分別擺在一起，使其分成兩行，仍然沒(méi)能成功。他用各種方法擺弄這些卡片，都未能實(shí)現(xiàn)最佳的分類。

1869年3月1日這一天，門捷列夫仍然在對(duì)這些卡片苦苦思索。他先把常見(jiàn)的元素族按照原子量遞增的順序拼在一起，之后是那些不常見(jiàn)的元素，最后只剩下稀土元素沒(méi)有全部“入座”，門捷列夫無(wú)奈的將它放在邊上。從頭至尾看一遍排出的“牌陣”，門捷列夫驚喜地發(fā)現(xiàn)，所有的已知元素都已按照原子量遞增的順序排列起來(lái)了，并且相似元素以一定的間隔出現(xiàn)。

第二天，門捷列夫?qū)⒌贸龅慕Y(jié)果制成一張表，這就是人類史上第一張化學(xué)元素周期表。在這個(gè)表中，周期是縱行，族是橫行。在門捷列夫的周期表中，他大膽地為尚待發(fā)現(xiàn)的元素留出了位置，并且在其關(guān)于周期表的發(fā)現(xiàn)的論文中指出：按著原子質(zhì)量由小到大的順序排列各種元素，在原子量跳躍過(guò)大的地方會(huì)有新元素被發(fā)現(xiàn)，因此周期律可以語(yǔ)言尚待發(fā)現(xiàn)的元素。

1871年12月，門捷列夫在第一張?jiān)刂芷诒淼幕A(chǔ)上進(jìn)行增益，發(fā)表了第二張表，在該表中，他改豎排為橫排，是同一族元素，數(shù)處于同一豎行中，更突出了元素性質(zhì)的周期性，這次化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)工作已圓滿完成。

或許很多人會(huì)認(rèn)為門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期率是出于偶然，但是這個(gè)偶然其實(shí)是來(lái)自于他對(duì)元素成千上百次的研究。所以，在科學(xué)研究中，沒(méi)有幸運(yùn)兒，只有踏踏實(shí)實(shí)的工作，才能獲取成功。

人們按核電荷數(shù)由小到大的順序進(jìn)行編號(hào)，這種編號(hào)稱為原子序數(shù)。

原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)

思考回答：完成學(xué)案表格，觀察原子核外最外層電子排布隨原子序數(shù)的遞增有什么規(guī)律性的變化

一、原子核外電子排布規(guī)律

原子核外最外層電子排布規(guī)律

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化

1

1~2

2

1~8

3

1~8

以元素原子核外最外層電子數(shù)為橫坐標(biāo)，原子半徑為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)系中畫(huà)出3-9號(hào)、11-17號(hào)元素原子的最外層電子數(shù)和原子半徑所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并把這兩組點(diǎn)分別用光滑的曲線連接起來(lái)。分析圖中曲線可以發(fā)現(xiàn)，隨著核電荷數(shù)的遞增，原子半徑如何變化？思考原子半徑變化的原因。

3-9號(hào)元素LiBeBCNOF

原子半徑/pm1521118877706664

11-17號(hào)元素NaMgAlSiPSCl

原子半徑/pm18616014311711010499

元素原子半徑變化

逐漸減小

逐漸減小

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子半徑呈現(xiàn)周期性的變化

二、元素原子半徑變化規(guī)律

解釋

當(dāng)原子的電子層數(shù)相同時(shí)，元素原子的半徑大小，主要取決于原子核對(duì)外層電子的引力大小。隨著原子序數(shù)的遞增，原子核所帶的正電荷數(shù)逐漸增大，核外電子所帶的負(fù)電荷數(shù)也逐漸增大，兩者之間的引力也在逐漸增大，所以，原子半徑逐漸減小。

原子、離子半徑大小比較規(guī)律

（1）一般情況下，電子層數(shù)相同時(shí)，隨著核電荷數(shù)的遞增，

半徑逐漸。

（2）一般情況下，電子層數(shù)越多，半徑。

越小

越大

3-9號(hào)元素LiBeBCNOF

主要化合價(jià)+1+2+3+4-4+5-3-2-1

11-17號(hào)元素NaMgAlSiPSCl

主要化合價(jià)+1+2+3+4-4+5-3+6-2+7

-1

三、元素化合價(jià)的變化規(guī)律

結(jié)論：隨著原子序數(shù)的遞增，元素化合價(jià)呈周期性變化

常見(jiàn)元素化合價(jià)的一般規(guī)律

①1~20號(hào)元素中，除了O、F外，

元素的最高正價(jià)等于最外層電子數(shù)；

最低負(fù)價(jià)=最外層電子數(shù)-8

②金屬元素?zé)o負(fù)價(jià)（除零價(jià)外，在化學(xué)反應(yīng)中只顯正價(jià)）；既有正價(jià)又有負(fù)價(jià)的元素一定是非金屬元素；

③氟無(wú)正價(jià)，氧無(wú)最高正價(jià)。

思考討論

隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性、非金屬性是否也呈現(xiàn)周期性的變化？

如何比較元素的金屬性及非金屬性？

元素金屬性強(qiáng)弱判斷的依據(jù)：

1.單質(zhì)跟水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易。

2.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物——?dú)溲趸锏膲A性強(qiáng)弱。

元素非金屬性強(qiáng)弱判斷依據(jù)：

1.最高價(jià)氧化物的水化物的酸性強(qiáng)弱。

2.與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度及氫化物的穩(wěn)定性。

四、元素性質(zhì)的變化規(guī)律

1.探究鈉、鎂、鋁的金屬性強(qiáng)弱

【實(shí)驗(yàn)1】切取綠豆大小的一小塊金屬鈉，用濾紙吸干其表面的煤油。在一只250mL燒杯中加入少量的水，在水中滴加兩滴酚酞溶液，將金屬鈉投入燒杯中，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)2】將已用砂紙打磨除去氧化膜的一小段鎂條放入試管中，向試管中加入適量的水，再向水中滴加兩滴酚酞溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。再加熱試管，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)3】在兩支試管中，分別放入已用砂紙打磨除去氧化膜的一小段鎂條和鋁片，再向試管中各加入2mol·L－1鹽酸2mL，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

與冷水劇烈反應(yīng)

與冷水緩慢

劇烈反應(yīng)，

產(chǎn)生大量氣泡

產(chǎn)生氣泡，

反應(yīng)沒(méi)有鎂劇烈

有氣泡產(chǎn)生，

溶液變紅色

金屬性：Na＞Mg＞Al

請(qǐng)同學(xué)們閱讀并分析表，思考回答Si、P、S、Cl的非金屬性的強(qiáng)弱，并解釋其原因。

非金屬性：Cl＞S＞P＞Si

最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物酸堿性，探究元素金屬性和非金屬性變化規(guī)律

以上表分析可知，11-17號(hào)元素最高價(jià)氧化物的水化物的酸堿性強(qiáng)弱的變化規(guī)律是。11-17號(hào)元素的金屬性和非金屬?gòu)?qiáng)弱的變化規(guī)律是

。

隨著原子序數(shù)遞增，堿性減弱，酸性增強(qiáng)

隨著原子序數(shù)遞增，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)

歸納總結(jié)

隨著原子序數(shù)的遞增：

①原子核外電子排布呈周期性變