化學(xué)初高銜接專題二：元素周期表和元素周期律

專題二

元素周期表/律及其應(yīng)用

一、元素周期表1869年，門捷列夫編制的第一張?jiān)刂芷诒砀鞣N元素周期表結(jié)構(gòu)嘗試一、元素周期表原子序數(shù)元素符號(hào)元素名稱短周期長(zhǎng)周期第1周期：第2周期：第3周期：第4周期：第5周期：第6周期：第7周期：鑭57La–镥71Lu共15種元素稱鑭系元素錒89Ac–鐒103Lr共15種元素稱錒系元素周期（7個(gè)橫行）2種元素8種元素8種元素18種元素18種元素32種元素32種元素問題1、元素周期表共有多少個(gè)周期？每個(gè)周期各有多少種元素？口訣：“三短四長(zhǎng)已全滿”問題2、以第2周期、第3周期元素為例分析：元素周期表中，位于同一周期的元素的原子結(jié)構(gòu)有什么相同之處？它們又是怎樣遞變的？原則：周期序數(shù)=電子層數(shù)同周期元素原子結(jié)構(gòu)相同:遞變：最外層電子1-8（第一周期1-2）原子半徑逐漸減小電子層數(shù)相同原子半徑逐漸減小問題3、元素周期表共有多少列？多少族？每一族的族序數(shù)如何表示？主族：副族：ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA第VIII族：稀有氣體元素16族（18列）

零族：共七個(gè)主族:長(zhǎng)、短周期共同組成ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB共七個(gè)副族:僅由長(zhǎng)周期組成8、9、10三個(gè)縱列，位于ⅦB與ⅠB中間口訣：“七主七副八零族”問題4、以第1縱列、第17縱列元素為例分析：元素周期表中，位于同一縱列的元素的原子結(jié)構(gòu)有什么相同之處？它們又是怎樣遞變的？

9F17Cl35Br53I原則：主族序數(shù)=最外層電子數(shù)同主族元素原子結(jié)構(gòu)：相同:遞變最外層電子數(shù)相同電子層數(shù)增多原子半徑逐漸增大化學(xué)性質(zhì)相似問題5、推導(dǎo)元素在周期表中位置（1）記清零族（稀有氣體）的周期和序號(hào)。118865436181027654321OgRnXeKrArNeHe原子序數(shù)周期序數(shù)元素符號(hào)（2）記清元素周期表中各列所對(duì)應(yīng)的族。列123456789101112131415161718族ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0+8+8+18+18+32+32本周期元素種類數(shù)問題6、金屬元素和非金屬元素的分界線金屬區(qū)非金屬區(qū)稀有氣體元素位于分界線附近的元素，既表現(xiàn)金屬的某些性質(zhì)，又表現(xiàn)非金屬的某些性質(zhì)。如：SiGe都是半導(dǎo)體過渡元素（過渡金屬）1、大部分過渡元素的單質(zhì)既堅(jiān)硬又有光澤；（金、銅等單質(zhì)具有獨(dú)特的色澤）2、所有過渡元素的單質(zhì)都具有良好的導(dǎo)電性；多數(shù)過渡元素的單質(zhì)比較穩(wěn)定，與空氣和水反應(yīng)緩慢或根本不能反應(yīng)。稀土元素的原子結(jié)構(gòu)相似，離子半徑相近，在自然界密切共生。稀土元素的單質(zhì)都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似。稀土元素的常見化合價(jià)為+3價(jià)，其水合離子大多有顏色，易形成穩(wěn)定的配位化合物。稀土金屬一般采用電解法制取。稀土資源是不可再生的資源，廣泛應(yīng)用于新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保、航空航天、電子信息等領(lǐng)域。我國(guó)是稀土資源較為豐富的國(guó)家之一，探明的儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的23%。補(bǔ)充：主族元素相鄰元素原子序數(shù)的關(guān)系

左右相鄰（即同周期元素）

1第2、3周期沒有過渡元素，

相差1；第4、5周期各有10種過渡元素，相差11；第6、7周期各有24種過渡元素，相差25。

上下相鄰（即同主族元素）

22881818328818183232種類28818183232堿金屬元素（ⅠA族-除氫）堿土金屬元素（ⅡA族）包括鋰（Li）、鈉（Na）、鉀（K）、銣（Rb）、銫（Cs）、鈁（Fr），化學(xué)性質(zhì)活潑，在自然界中都以化合態(tài)存在。包括鈹（Be）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鍶（Sr）、鋇（Ba）、鐳（Ra），都是亮白色金屬，具有良好的導(dǎo)熱性和延展性，易失去2電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在自然界中都以化合態(tài)存在。硼族元素（ⅢA族）碳族元素（ⅣA族）氮族元素（ⅤA族）包括硼（B）、鋁（Al）、鎵（Ga）、銦（In）、鉈（Tl）等包括碳（C）、硅（Si）、鍺（Ge）、錫（Sn）、鉛（Pb）等非金屬元素金屬元素包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）、鉍（Bi）、鏌（Mc）人工合成放射性元素氧族元素（ⅥA族）鹵族元素（ⅦA族）-簡(jiǎn)稱“鹵素”包括氧（O）、硫（S）、硒（Se）、碲（Te）、釙（釙）等包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）等，全為非金屬元素，具有氧化性。焰色試驗(yàn)多種金屬或其化合物在灼燒時(shí)能使火焰呈現(xiàn)特殊的顏色，這在化學(xué)上叫作焰色試驗(yàn)，亦稱焰色反應(yīng)。概念步驟重復(fù)用途通過顏色反應(yīng)可以判斷某種金屬元素的存在，可以利用金屬元素的焰色反應(yīng)制成節(jié)日的煙花。幾種金屬的焰色

LiNaKCaSrBaCu(1)焰色試驗(yàn)是金屬元素特有的性質(zhì)，與其存在的形態(tài)無關(guān)，它不是化學(xué)變化而是物理變化。(2)觀察鉀的焰色時(shí)要透過藍(lán)色鈷玻璃，以濾去黃光，排除鈉元素的干擾。注意課堂練習(xí)下列說法中正確的是（

）A．我們常用的元素周期表中元素排序的依據(jù)是元素的相對(duì)原子質(zhì)量B．元素周期表中同一橫行元素的電子層數(shù)相同C．元素周期表有16個(gè)縱行D．元素周期表已發(fā)展為一個(gè)穩(wěn)定的形式，它不再可能有新的變化了答案：B解析：元素周期表中元素排序的依據(jù)是核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）。二、元素周期律在元素周期表中，元素是有序排列的。你知道元素周期表是按照什么順序排列的嗎？方法導(dǎo)引如何構(gòu)建變量關(guān)系模型研究變量之間的關(guān)系和變化規(guī)律時(shí)，可以借鑒數(shù)學(xué)中研究函數(shù)的思路，尋找自變量和因變量的關(guān)系，具體包括:1.確定自變量。本活動(dòng)中，以原子序數(shù)為自變量。2.選取因變量，尋找自變量和因變量之間的關(guān)系。3.選擇表達(dá)形式，確定用哪種形式呈現(xiàn)變化規(guī)律。人們常常借助柱狀圖或折線圖來表示自變量與因變量之間的關(guān)系。4.描述規(guī)律，表達(dá)自變量和因變量之間的關(guān)系。例如，可用“隨著溫度的升高，硝酸鉀的溶解度增大”來描述溫度與硝酸鉀的溶解度之間的關(guān)系，其中，溫度是自變量，硝酸鉀的溶解度是因變量。（1）含義：元素在元素周期表中的序號(hào)1、原子序數(shù)（2）與其他量的關(guān)系：原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)（1）原子最外層電子數(shù)隨原子序數(shù)的變化2、元素性質(zhì)的變化規(guī)律（1）原子最外層電子數(shù)隨原子序數(shù)的變化2、元素性質(zhì)的變化規(guī)律隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子數(shù)呈現(xiàn)

的周期性變化（第1周期除外）規(guī)律1由1到8（2）元素的原子半徑隨原子序數(shù)的變化2、元素性質(zhì)的變化規(guī)律（2）元素的原子半徑隨原子序數(shù)的變化2、元素性質(zhì)的變化規(guī)律隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的半徑呈現(xiàn)

的周期性變化（第1周期、稀有氣體元素除外）規(guī)律2由大到小(1)氫原子的半徑在所有原子半徑中最小。(2)稀有氣體元素原子半徑的測(cè)量依據(jù)與其他原子半徑的測(cè)量依據(jù)不同，數(shù)據(jù)沒有比較的價(jià)值。原子半徑說明（3）元素的化合價(jià)隨原子序數(shù)的變化2、元素性質(zhì)的變化規(guī)律隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高正化合價(jià)的半徑呈現(xiàn)

（第1周期、O、F、稀有氣體元素除外），最低負(fù)化合價(jià)呈現(xiàn)

（第1周期、金屬元素、稀有氣體元素除外）的周期性變化規(guī)律3+1→+7-4→-1最高正價(jià)最低負(fù)價(jià)=最外層電子數(shù)=最外層電子數(shù)-8元素的性質(zhì)實(shí)質(zhì)微粒半徑比較方法1：比較電子層數(shù)O

SH

NaO

ClNa+

Cl-

電子層數(shù)越多，半徑越大。方法2：比較核電荷數(shù)電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，半徑越小。Na

Mg

S2-

Cl-

F-

Na+方法3：比較核外電子數(shù)Na＋

NaCl-

ClFe3＋

Fe2＋

Fe電子層數(shù)、核電荷數(shù)都相同時(shí)（即同種元素的粒子），核外電子數(shù)越多，粒子半徑越大。方法4：同結(jié)構(gòu)電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小。r(O2-)

r(F-)

r(Na＋)

r(Mg2＋)

r(Al3＋)總結(jié)微粒（原子、簡(jiǎn)單離子）半徑大小主要由

、

、

決定。電子層數(shù)核外電子數(shù)核電荷數(shù)門捷列夫的預(yù)言含63種已發(fā)現(xiàn)的元素和幾十個(gè)空位俄國(guó)科學(xué)家門捷列夫1871年，門捷列夫元素周期表門捷列夫的預(yù)言1871年，門捷列夫元素周期表類硼類鋁類硅鎵（1875）鍺（1875）鈧（1879）預(yù)測(cè)證實(shí)

門捷列夫是如何作出如此準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的？元素周期表中元素性質(zhì)呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)律？任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律以第3周期為例：研究問題：同周期元素的性質(zhì)有怎樣的遞變規(guī)律？最外層電子數(shù)、化合價(jià)原子半徑

原子的得/失電子能力金屬性/非金屬性任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律以第3周期為例：一般可認(rèn)為：元素的失電子能力=元素的金屬性=金屬單質(zhì)的還原性；元素的得電子能力=元素的非金屬性=非金屬單質(zhì)的氧化性任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律以第3周期為例：原子失電子能力Na＞Mg＞Al預(yù)測(cè)：第3周期元素原子失或得電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱？原子得電子能力Si＜P＜S＜Cl任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律活動(dòng)探究1：比較鈉、鎂、鋁三種元素原子失電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱方法一：比較元素的單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換出氫氣的難易程度

一般來說，元素的單質(zhì)與水（或酸）反應(yīng)置換氫氣越容易，元素原子失電子的能力越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)。

方法二：比較元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性的強(qiáng)弱一般來說，一種元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，表明這種元素原子失電子的能力越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)?！し椒ㄒ龑?dǎo)·任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律實(shí)驗(yàn)1

利用單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換H2的難易程度滴有酚酞的水加入綠豆粒大小的鈉，觀察現(xiàn)象；加入用砂紙打磨后的鎂條，觀察現(xiàn)象，用酒精燈加熱后，再觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；加入用砂紙打磨后的鋁條，觀察現(xiàn)象，用酒精燈加熱后，再觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律2Na+2H2O=2NaOH+H2↑與冷水不反應(yīng)，加熱后與水也極難發(fā)生反應(yīng)鈉與冷水劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生無色氣體，溶液變紅鎂與冷水無明顯現(xiàn)象，加熱后有氣泡，溶液變粉紅鋁結(jié)論：失電子能力（金屬性）：Na＞Mg＞AlMg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑Δ活動(dòng)探究1：比較鈉、鎂、鋁三種元素原子失電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)1

利用單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換H2的難易程度任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律活動(dòng)探究1：比較鈉、鎂、鋁三種元素原子失電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)2

利用元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性的強(qiáng)弱NaOHMg(OH)2Al(OH)3加酚酞加酚酞加酚酞紅色淺紅色

堿性強(qiáng)弱：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3Al(OH)3NaMgAlNaOHMg(OH)2最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物無明顯現(xiàn)象任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律活動(dòng)探究1：比較鈉、鎂、鋁三種元素原子失電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱失電子能力Na>Mg>Al金屬性Na>Mg>Al同周期金屬元素的金屬性從左到右逐漸減弱任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律活動(dòng)探究2：比較硅、磷、硫、氯四種元素原子得電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱

方法一：比較元素的單質(zhì)與氫氣化合的難易程度以及所生成的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性一般來說，反應(yīng)越容易進(jìn)行，生成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，元素原子得電子能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)。

方法二：比較元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性一般來說，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，元素原子的得電子能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)?！し椒ㄒ龑?dǎo)·任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律活動(dòng)探究2：比較硅、磷、硫、氯四種元素原子得電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱硅磷硫氯單質(zhì)與氫氣反應(yīng)難易程度____________________________________氣態(tài)氫化物化學(xué)式________________穩(wěn)定性最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物化學(xué)式____________________酸性_______________________結(jié)論硅、磷、硫、氯四種元素原子得電子能力_________高溫磷蒸氣與氫氣反應(yīng)加熱點(diǎn)燃或光照H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸最強(qiáng)酸逐漸增強(qiáng)SiH4PH3H2SHCl任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律活動(dòng)探究2：比較硅、磷、硫、氯四種元素原子得電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱得電子能力Si<P<S<Cl非金屬性Si<P<S<Cl同周期非金屬元素的非金屬性從左到右逐漸增強(qiáng)【注意】18號(hào)元素氬是一種稀有氣體元素，一般情況不難與其他物質(zhì)發(fā)學(xué)生化學(xué)反應(yīng)。因此我們不研究它的性質(zhì)。任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律冷水劇烈熱水較難最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸堿性得失電子能力遞變規(guī)律非金屬單質(zhì)與氫氣反應(yīng)ClSP單質(zhì)和水SiAlMgNa元素符號(hào)17161514131211原子序數(shù)失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)強(qiáng)堿中強(qiáng)堿兩性氫氧化物弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸最強(qiáng)酸高溫磷蒸氣與H2能反應(yīng)需加熱光照或點(diǎn)燃爆炸NaOHMg(OH)2Al(OH)3H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4歸納總結(jié)任務(wù)一：認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律歸納總結(jié)非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)任務(wù)二、探究堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律ⅠA族堿金屬元素鋰Li鈉Na鉀K銣Rb銫Cs相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：性質(zhì)容易失去電子，性質(zhì)活潑；與水和氧氣反應(yīng)劇烈；最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物堿性強(qiáng)。失電子能力依次增強(qiáng)

結(jié)構(gòu)1.堿金屬元素的原子結(jié)構(gòu)規(guī)律最外層電子數(shù)相同，都為1個(gè)電子電子層數(shù)遞增最高化合價(jià)都為+1；任務(wù)二、探究堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律2.堿金屬元素對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物理性質(zhì)

特征：1、多為銀白色的金屬（除銫呈金黃色光澤外）

2、質(zhì)地軟，可用小刀切開

3、密度小，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)比較低

3Li11Na

19K

37Rb

55Cs任務(wù)二、探究堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律堿金屬單質(zhì)顏色和狀態(tài)密度(g.cm3)熔點(diǎn)(℃)沸點(diǎn)(℃)Li銀白色，柔軟0.534180.51347Na銀白色，柔軟0.9797.81882.9K銀白色，柔軟0.8663.65774Rb銀白色，柔軟1.53238.89688Cs略帶金屬光澤，柔軟1.87928.40678.4最輕的金屬，保存在石蠟里密度反常，比鈉的密度小熔沸點(diǎn)逐漸降低2.堿金屬元素對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物理性質(zhì)任務(wù)二、探究堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律3.堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)探究

①鈉、鉀與氧氣反應(yīng)黃色紫色>2Na+O2Na2O2

任務(wù)二、探究堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律3.堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)探究

②鈉、鉀與水反應(yīng)反應(yīng)鈉與水的反應(yīng)鉀與水的反應(yīng)操作現(xiàn)象相同點(diǎn):金屬

在水面上;金屬

成閃亮的小球;小球

，

發(fā)出

;反應(yīng)后的溶液滴入酚酞后呈

色

不同點(diǎn):浮熔不停游動(dòng)嘶嘶的響聲紅鉀與水的反應(yīng)有輕微爆炸聲并著火燃燒任務(wù)二、探究堿金屬元素性質(zhì)的遞變規(guī)律3.堿金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)實(shí)驗(yàn)探究

②鈉、鉀與水反應(yīng)反應(yīng)鈉與水的反應(yīng)鉀與水的反應(yīng)化學(xué)方程式

結(jié)論與水反應(yīng)劇烈程度:K

Na

金屬的活潑性:K

Na

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2K+2H2O=2KOH+H2↑>>任務(wù)三、探究鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律ⅦA族鹵族元素氟F氯Cl溴Br碘I相同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不同點(diǎn)：最外層電子數(shù)相同，都為7個(gè)電子電子層數(shù)遞增相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：性質(zhì)容易得到電子，性質(zhì)活潑；最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性強(qiáng)。得電子能力依次減弱

1.鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)最高化合價(jià)都為+7；任務(wù)三、探究鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律2.鹵族元素對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物理性質(zhì)物理性質(zhì)：

隨著分子量的增大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度等依次遞增顏色狀態(tài)：淡黃色氣體黃綠色氣體深紅棕色液體紫黑色固體任務(wù)三、探究鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律2.鹵族元素對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物理性質(zhì)顏色熔、沸點(diǎn)密度水溶性單質(zhì)水CCl4汽油(苯)酒精（乙醇）Cl2淺黃綠色黃綠色黃綠色黃綠色Br2橙黃色橙紅色橙紅色橙紅色I(xiàn)2黃褐色紫色紫色紫色任務(wù)三、探究鹵族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律鹵素單質(zhì)F2Cl2Br2I2反應(yīng)原理

H2+Br22HBrH