2024-2025學年高中化學第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第一節(jié)1元素周期表學案新人教版必修2

PAGE15-第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第一節(jié)元素周期表[激趣導讀]從門捷列夫發(fā)覺元素周期表以來，人們始終都在思索這樣一個問題：“元素周期表的終點在哪里？”自1940年合成93號元素镎(Np)和94號元素钚(Pu)以來，科學家就起先了“制造”元素的工作。當100號元素鐨(Fm)之后的元素一個又一個地被合成出來后，科學家發(fā)覺：隨著原子序數(shù)的遞增，它們的壽命一個比一個短。100號元素的壽命為82天，到105號，只能活34秒，107號只存活2毫秒。人們不禁要問：“元素周期表快到終點了嗎？”科學總是極其富有生命力的！109號元素活了5毫秒，114號元素壽命長達30秒以上。好兆頭，再往后的元素壽命可能會回升?？茖W的發(fā)展永無止境，人類對元素的相識還將接著下去。今日的成就絕不是元素周期表的終點。讓我們拭目以待吧！[目標]1.能描述元素周期表的結(jié)構(gòu)，知道金屬、非金屬元素在元素周期表中的位置。2．理解堿金屬元素、鹵素的性質(zhì)及遞變規(guī)律。3．知道核素和同位素的含義及應用。4．了解常見元素在元素周期表中的位置及其性質(zhì)的遞變規(guī)律。5．能夠從原子結(jié)構(gòu)的角度進一步相識元素周期表的實質(zhì)，為學習元素周期律打下基礎。第1課時元素周期表一、元素周期表的發(fā)展歷程1．第一張元素周期表(1)誕生：1869年，俄國化學家門捷列夫首制。(2)繪制依據(jù)：將元素依據(jù)相對原子質(zhì)量由小到大的依次排列，將化學性質(zhì)相像的元素放在一個縱行。2．元素周期表的演化(1)演化：隨著科學發(fā)展，為未知元素留下的空位先后被填滿。(2)編排依據(jù)：由相對原子質(zhì)量改為原子的核電荷數(shù)。二、原子序數(shù)按元素在周期表中的依次，由小到大給元素編號，這種編號叫做原子序數(shù)。原子序數(shù)與核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)的關系是：①原子：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。②陽離子：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)>核外電子數(shù)。③陰離子：原子序數(shù)＝核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)<核外電子數(shù)。三、元素周期表的結(jié)構(gòu)1．元素周期表的編排原則在周期表中，把電子層數(shù)目相同的元素，按原子序數(shù)遞增的依次從左到右排成橫行，再把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的依次由上而下排成縱行。2．元素周期表的結(jié)構(gòu)(1)周期①在元素周期表中，具有相同電子層數(shù)而又按原子序數(shù)遞增的依次排成的橫行叫做周期。②在元素周期表中，不同橫行就是不同周期，一個橫行就是一個周期，共有7個周期。(2)族①在元素周期表中，不同周期中最外層電子數(shù)相同又按電子層數(shù)遞增的依次排成的縱行叫做族。②周期表有18個縱行。除第8、9、10三個縱行叫做Ⅷ族外，其余每個縱行各為一族。族有主族和副族之分，在周期表中，主族元素的族序數(shù)后標A，副族元素的族序數(shù)后標B。此外有些族的元素還有一些特殊的名稱。例如：第ⅠA族：堿金屬元素(氫元素除外)；第ⅦA族：鹵族元素；0族：稀有氣體元素。探究點一元素周期表的結(jié)構(gòu)1．元素周期表里每種元素占據(jù)著一個格，格內(nèi)標注著元素的若干信息，須要我們對其有初步的相識，如下所示：2．元素周期表的編排原則行：核外電子層數(shù)相同的元素排列為一行；行內(nèi)按原子序數(shù)從小到大的依次從左到右排列。列：最外層電子數(shù)相同的元素排成一列；列內(nèi)按原子序數(shù)從小到大的依次由上到下排列。3．周期由元素周期表可知，元素周期表有七個橫行，每一橫行就是一個周期。從上到下依次為第一周期、其次周期……第七周期。每一周期中的元素電子層數(shù)目相同，原子序數(shù)從左到右依次遞增。下表中為各周期的分類及容納的元素種類。4.族現(xiàn)在的元素周期表共有18個縱行，一縱行就是一族，但只有16個族，因為第Ⅷ族包含三個縱行。每一族中的元素最外層電子數(shù)相同(He除外)，電子層數(shù)從上到下依次遞增。留意下表中各族的信息。①由上表可知元素周期表中主族元素的族序數(shù)后標A，副族元素的族序數(shù)后標B。②稀有氣體因為性質(zhì)穩(wěn)定，有穩(wěn)定的電子結(jié)構(gòu)，化合價為0，因此稱為0族。③過渡元素：元素周期表中從第ⅢB族到第ⅡB族共10個縱行，包括了第Ⅷ族和全部副族元素，共60多種元素，全部為金屬元素，統(tǒng)稱為過渡元素。④由于鑭系和錒系位于第3列，所以元素種類最多的族是第ⅢB族。這樣，我們可以把元素周期表比方成一幢“樓”，周期就像“樓層”，族就像“單元”，這樣每種元素都有自己獨立的“家”了。5．某些族元素的別稱名稱ⅠA(除氫外)ⅡAⅣAⅤAⅥAⅦA0別稱堿金屬堿土金屬碳族氮族氧族鹵族稀有氣體記憶小竅門(1)七個周期橫著看，三短四長七不全；縱看共有十八列，七主七副零Ⅷ三；副族元素中間站，主族元素靠兩邊；若分金屬非金屬，硼砹之間劃連線。(2)族序數(shù)為Ⅱ、Ⅲ的地方是主族和副族的分界線，第一次分界時主族在副族的前面，其次次分界時副族在主族的前面?！暗谝淮巍笔侵涪馎、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ依次排列?！捌浯未巍笔侵涪馚、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0依次排列。1.教材所示元素周期表中格的顏色有什么含義？提示：元素周期表中每一格表示一種元素。格的顏色分兩種，其中藍色部分表示非金屬，橘黃色部分表示金屬，紅線框起來的橘黃色部分表示過渡元素。2．最外層電子數(shù)為2的元素確定位于第ⅡA族嗎？提示：不確定。最外層電子數(shù)為2的元素：主族(第ⅡA族)、副族(第ⅡB、第ⅢB、第ⅣB、第ⅦB族)、0族的He、Ⅷ族的26Fe、27Co等。3．短周期元素中族序數(shù)與周期數(shù)相同的元素有哪些？提示：短周期中族序數(shù)與周期數(shù)相同的有三種元素：若族序數(shù)(或周期數(shù))為1，則為氫；若族序數(shù)(或周期數(shù))為2，則為鈹；若族序數(shù)(或周期數(shù))為3，則為鋁。[例1]若把周期表原先的主、副族號取消，由左到右按原依次編為18縱行。如堿金屬為第1縱行，稀有氣體為第18縱行，按這個規(guī)定，下列說法不正確的是()A．計算機芯片的組成元素位于第14縱行B．第10縱行元素全部是金屬元素C．第18縱行元素單質(zhì)全部是氣體D．只有第2縱行元素的原子最外層有2個電子[思路分析]eq\x(\a\al(將列數(shù)轉(zhuǎn)化,為族序數(shù)))—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(→2→ⅡA,→10→Ⅷ,→14→ⅣA,→18→0族))[解析]本題事實上考查了對元素周期表結(jié)構(gòu)的駕馭狀況。芯片的組成元素為硅，位于第ⅣA族，為第14縱行，A項正確；第10縱行為過渡金屬元素，B項正確；第18縱行元素為稀有氣體元素，單質(zhì)全部為氣體，C項正確；D項中除第2縱行元素的原子最外層有2個電子外，其他如He、部分過渡金屬元素最外層也是2個電子。[答案]D下列敘述中正確的是(C)A．除零族元素外，短周期元素的最高化合價在數(shù)值上都等于該元素所屬的族序數(shù)B．除短周期外，其他周期均有18種元素C．副族元素中沒有非金屬元素D．堿金屬元素是指ⅠA族的全部元素解析：A選項中氧元素和氟元素沒有最高正價；B選項中第六周期有32種元素；D選項中ⅠA族中的氫元素不是堿金屬。下圖中各選項均為元素周期表的一部分(圖中數(shù)字為原子序數(shù))，其中正確的是(D)解析：本題考查周期表的結(jié)構(gòu)，要求熟記1～18號元素在周期表中的詳細位置。解題時，可依據(jù)稀有氣體2號、10號元素在周期表的最右端即可解除A、B、C選項。探究點二確定元素在周期表中的位置1．依據(jù)原子結(jié)構(gòu)周期數(shù)＝核外電子層數(shù)主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)＝最高正價＝8－|最低負價|質(zhì)子數(shù)＝原子序數(shù)＝原子核外電子數(shù)2．依據(jù)核外電子排布規(guī)律推斷(1)最外層電子數(shù)等于或大于3(小于8)的確定是主族元素。(2)最外層有1個或2個電子，則可能是第ⅠA、第ⅡA族元素，也可能是副族、第Ⅷ族或氦元素。(3)最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)多的元素確定位于其次周期。(4)某元素的陰離子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同，則該元素位于第三周期；若為陽離子，則位于第四周期。3．依據(jù)0族元素原子序數(shù)推斷已知0族元素的原子序數(shù)如下表：周期一二三四五六七原子序數(shù)21018365486118(1)比大小定周期比較該元素的原子序數(shù)與0族元素的原子序數(shù)大小，找出與其相近的0族元素，那么該元素就和原子序數(shù)大的0族元素處于同一周期。(2)求差值定族數(shù)①若某元素的原子序數(shù)比相應0族元素的多1或2，則該元素應位于0族元素所在周期的下一個周期的第ⅠA族或第ⅡA族。②若比相應0族元素的少1～5時，則應位于同周期的第ⅦA～第ⅢA族。③若差值為其他數(shù)，則由相應差數(shù)找出相應的族。(3)實例①53號元素由于36<53<54，則53號元素位于第五周期，54－53＝1，故53號元素位于54號元素左側(cè)第一格，即第ⅦA族，故53號元素位于第五周期第ⅦA族。②88號元素由于86<88<118，則88號元素位于第七周期，88－86＝2，所以88號元素位于第七周期的其次格，即第ⅡA族，故88號元素位于第七周期第ⅡA族。你能確定下列特殊位置的短周期元素嗎？答：(1)族序數(shù)等于周期序數(shù)的元素：H、Be、Al。(2)族序數(shù)等于周期序數(shù)的2倍的元素：C、S。(3)周期序數(shù)是族序數(shù)的2倍的元素：Li。(4)族序數(shù)等于周期序數(shù)的3倍的元素：O。(5)最高正價與最低負價的代數(shù)和為0的元素：C、Si。(6)最高正價是最低負價確定值的3倍的元素：S。(7)同主族的兩種元素，原子序數(shù)為2倍關系的是S和O。[例2]我國的納米基礎探討實力已躋身于世界前列，曾制得一種合成納米材料，其化學式為RN。已知該化合物中的Rn＋核外有28個電子，則R元素位于元素周期表的()A．第三周期第ⅤA族 B．第四周期第ⅢA族C．第五周期第ⅢA族 D．第四周期第ⅤA族[思路分析]推斷出Rn＋的化合價依據(jù)離子的電子數(shù)求解原子序數(shù)。熟記稀有氣體元素的原子序數(shù)應用稀有氣體定位法。[解析]據(jù)化學式RN知N為－3價，則Rn＋為＋3價，所以R的原子序數(shù)為28＋3＝31；與31最鄰近的稀有氣體元素原子序數(shù)為36(氪；第四周期)，所以31－36＝－5，因此R元素也在第四周期，8－|－5|＝3，則R在第ⅢA族，故選B。[答案]B俄羅斯科學家用含20個質(zhì)子的鈣的一種原子轟擊含95個質(zhì)子的镅原子，結(jié)果4次勝利合成4個第115號元素的原子。這4個原子生成數(shù)微秒后衰變成第113號元素。下列有關敘述中正確的是(B)A．115號元素在第六周期B．113號元素在第七周期第ⅢA族C．115號和113號元素都是非金屬元素D．镅元素和115號元素不在同一周期解析：95號元素镅、115號元素、113號元素原子序數(shù)都大于86而小于118，所以都在第七周期；115號元素比118號元素原子序數(shù)少3，應在第ⅤA族，113號元素在第ⅢA族；113號和115號元素都是金屬元素。探究點三元素周期表中原子序數(shù)的序差關系元素周期表是元素周期律的詳細表現(xiàn)形式，是學習和探討化學的一種重要工具，其內(nèi)容抽象，規(guī)律性強?，F(xiàn)從元素的原子序數(shù)之間的關系總結(jié)了以下規(guī)律。1．同主族不同周期相鄰元素的原子序數(shù)之差：“左上右下”規(guī)律“左上”指過渡元素左側(cè)(即第ⅠA族、第ⅡA族)上下相鄰元素的原子序數(shù)之差等于上面元素所在周期元素的種數(shù)?！坝蚁隆敝高^渡元素右側(cè)(即第ⅢA～第ⅦA族)上下相鄰元素的原子序數(shù)之差等于下面元素所在周期元素的種數(shù)。詳細可總結(jié)如下：留意：駕馭該規(guī)律的前提是要記住每一周期所含元素的種數(shù)，即第一周期2種，其次周期8種，第三周期8種，第四周期18種，第五周期18種，第六周期32種，第七周期有32種。2．同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素的原子序數(shù)之差規(guī)律(1)其次、三周期元素，原子序數(shù)之差為1。(2)第四、五周期元素，原子序數(shù)之差為11(因為這兩周期包括有副族元素7種，第Ⅷ族元素3種)。(3)第六、七周期元素，原子序數(shù)之差為25(因為這兩周期分別包括副族元素6種，第Ⅷ族元素3種，第六周期鑭系15種，第七周期錒系15種)。3．同周期不相鄰主族元素的原子序數(shù)之差規(guī)律同周期中不相鄰的主族元素之間，假如兩種元素在過渡元素同側(cè)，則原子序數(shù)之差等于兩種元素所在族的序數(shù)之差；假如兩種元素在過渡元素兩側(cè)，則原子序數(shù)之差等于兩種元素所在族的序數(shù)之差與10或24的和。4．“┬”型、“┴”型元素原子序數(shù)之間的規(guī)律干脆相鄰的“┬”型元素原子序數(shù)的關系如圖甲所示，干脆相鄰的“┴”型元素原子序數(shù)的關系如圖乙所示。留意：①解題時要留意題目是否要求某元素在短周期中。②要留意題中所給位置在周期表中的確存在，并留意鑭系和錒系元素的特殊狀況。5．“＋”型元素原子序數(shù)之間的規(guī)律ⅢA族→0族區(qū)域內(nèi)滿意“＋”型元素原子序數(shù)的關系，如圖所示。1.同一周期的ⅠA族、ⅦA族的兩種元素的原子序數(shù)之差為多少？提示：①第2、3周期，原子序數(shù)之差為6(族序數(shù)之差)；②第4、5周期，原子序數(shù)之差為16(族序數(shù)之差＋10)；③第6、7周期，原子序數(shù)之差為30(族序數(shù)之差＋24)。2．具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子aXm＋和bYn－的原子序數(shù)之差為多少？提示：離子aXm＋和bYn－具有相同電子層結(jié)構(gòu)，a－m＝b＋n，則a－b＝m＋n，即原子序數(shù)之差等于兩個離子所帶電荷的確定值之和。[例3]已知A為第ⅡA族元素，B為第ⅢA族元素，它們的原子序數(shù)分別為m和n，且A、B為同一周期的元素，下列關系式錯誤的是()A．n＝m＋1 B．n＝m＋11C．n＝m＋25 D．n＝m＋10[解析]若A、B為其次、三周期元素，n＝m＋1；若A、B為第四、五周期元素，n＝m＋11，若A、B為第六、七周期元素，n＝m＋25，綜上分析，答案為D。[答案]D原子序數(shù)為x的元素E在元素周期表中位于A、B、C、D四種元素中間(如下圖所示)，則A、B、C、D四種元素的原子序數(shù)之和不行能是(鑭系、錒系、0族元素除外)(B)A.4x B．4x＋6C．4x＋10 D．4x＋14解析：A、B、C、D四種元素中，同周期的A、C兩種元素的原子序數(shù)之和為2x，又同主族相鄰的兩元素之間的原子序數(shù)相差2(本題不行能，因B不是第一周期元素)、8、18、32。所以四種元素中，同主族的B、D兩種元素的原子序數(shù)之和可能為2x、2x＋10或2x＋14。則四種元素的原子序數(shù)之和可能為4x、4x＋10或4x＋14，B項不正確。1．下列說法正確的是(C)A．相鄰周期的同一主族的兩種元素，其原子序數(shù)之差都相同B．同周期的ⅡA族元素與ⅢA族元素的原子序數(shù)之差都相同C．第1周期、第ⅦA族和0族的元素都是非金屬元素D．若發(fā)覺了115號元素，則該元素確定位于第7周期第ⅣA族2．下列說法中，錯誤的是(A)A．原子及其離子的核外電子層數(shù)等于該元素所在的周期序數(shù)B．元素周期表中從第ⅢB族到第ⅡB族10個縱行的元素都是金屬元素C．除He外的稀有氣體元素原子的最外層電子數(shù)都是8D．第ⅡA族與第ⅢA族之間隔著10個縱行解析：本題考查的是元素周期表的結(jié)構(gòu)，應特殊留意族的排列依次。簡潔的陰離子如F－、Cl－及相應原子F、Cl的核外電子層數(shù)等于元素所在的周期序數(shù)，但像Na＋、Mg2＋、Al3＋等陽離子的核外電子層數(shù)等于元素所在周期的上一周期的周期序數(shù)，A項錯誤；從第ⅢB族到第ⅡB族共10個縱行的元素全部都是金屬元素，B項正確；除He的最外層有2個電子外，其他稀有氣體元素原子的最外層電子數(shù)都是8，C項正確；第ⅡA族與第ⅢA族之間隔著7個副族和一個第Ⅷ族(3個縱行)共10個縱行，D項正確。3．甲、乙是元素周期表中同一主族的兩種元素，若甲的原子序數(shù)為x，則乙的原子序數(shù)不行能是(B)A．x＋2 B．x＋4C．x＋8 D．x＋18解析：元素周期表中，相鄰兩個周期內(nèi)上下相鄰兩種元素的原子序數(shù)之差及這個差值與周期表的結(jié)構(gòu)關系存在如下幾種狀況：左上圖：上下差2；右上圖：上下差8；左下圖：上下差18；右下圖：上下差32。因此，同族相鄰兩種元素的序數(shù)之差為2、8、18、32。4．在元素周期表中有許多的規(guī)律與特點，下列說法不正確的是(C)A．兩種不同的元素不行能既在同一周期，又在同一主族B．元素周期表中的元素不全是從自然界中發(fā)覺的C．周期表中1～20號元素，含有非金屬11種D．若周期表中第8周期完全填滿，此周期應含有50種元素解析：在同一周期，又在同一主族只有同一元素，A正確；周期表中有些元素是人工得到的，如一些放射性元素，B正確；周期表中1～20號元素，含有非金屬13種，C錯誤；若周期表中第8周期完全填滿，此周期應含有50種元素，D正確。5．下列說法中正確的是(D)A．元素周期表是按相對原子質(zhì)量漸漸增大的依次從左到右排列的B