高中化学苏教必修2讲义专题1微观结构与物质的多样性第1单元第3课时.docx

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高中化学苏教必修2讲义专题1微观结构与物质的多样性第1单元第3课时

第3课时　元素周期表及其应用

学习目标

核心素养建构

1.知道元素周期表的编排原则以及周期、族的概念，能画出元素周期表的框架。

2.会比较同周期、同主族元素的金属性和非金属性的变化规律，知道元素周期表金属元素区和非金属元素区的划分。

3.了解元素周期表、元素周期律在科研和生产实践中的应用。

[知识梳理]

一、元素周期表的结构

1．元素周期表的编排原则

（1）原子核外电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行。

每个横行称为一个周期。

（2）原子核外最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行。

每个纵行称为一个族（8、9、10纵行除外）。

2．元素周期表的结构

（1）周期

元素周期表有7个横行，每一横行称为一个周期，元素周期表共有7个周期。

类别

周期序数

起止元素

包括元素种数

核外电子层数

稀有气体原子序数

短周期

1

H～He

2

1

2

2

Li～Ne

8

2

10

3

Na～Ar

8

3

18

长周期

4

K～Kr

18

4

36

5

Rb～Xe

18

5

54

6

Cs～Rn

32

6

86

7

Fr～118号

32

7

118

元素的周期序数与原子结构之间的关系是：

周期序数＝电子层数

（2）族

①元素周期表有18个纵行，它们被划分为16个族，包括7个主族，7个副族，1个第Ⅷ族（其中第8、9、10这3个纵行称为第Ⅷ族），1个0族。

详细情况见下图：

列数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

类别

主族

副族

Ⅷ族

副族

主族

0族

名称

ⅠA

ⅡA

ⅢB

ⅣB

ⅤB

ⅥB

ⅦB

Ⅷ族

ⅠB

ⅡB

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0族

元素

种数

7

6

32

4

4

4

4

4

4

4

4

4

5

5

5

5

5

6

②主族元素的族序数与原子结构之间的关系是：

主族序数＝最外层电子数

【自主思考】

1．硫元素在周期表中的位置是哪周期哪族？

提示　第3周期，ⅥA族。

2．元素周期表中所含元素种类最多的族是ⅠA族吗？

说明理由。

提示　不是，是ⅢB族。

因为第3列第6周期和第7周期包括镧系和锕系各15种元素。

3．原子序数为x的元素位于元素周期表中的第ⅡA族，则原子序数为x＋1的元素位于元素周期表的哪一族？

提示　ⅢA族或ⅢB族。

原子序数为x＋1的元素应位于ⅡA族右侧相邻的族，在短周期中为ⅢA族，在长周期中为ⅢB族。

二、主族元素性质的递变规律

1．元素金属性与非金属性递变规律

（1）同一周期元素（稀有气体元素除外）

（2）同一主族元素

2．元素周期表的金属区和非金属区

（1）分界线的划分：

沿着周期表中B、Si、As、Te、At跟Al、Ge、Sb、Po之间画一条斜线，斜线的左面是金属元素，右面是非金属元素。

（2）分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线。

【自主思考】

4．根据元素周期表推断第1～6周期中最活泼的金属元素和非金属元素分别是什么？

判断的依据是什么？

提示　铯、氟。

按照周期表的位置及元素周期律，非金属性最强的元素应该在元素周期表右上方的主族；金属性最强的元素应该在元素周期表的左下方。

5．你能说明同主族元素性质相似性和递变性的原因吗？

提示　同主族元素原子的最外层电子数相同，所以同主族元素性质具有相似性。

同主族元素原子的电子层数从上到下逐渐增多，原子半径逐渐增大，所以元素原子失电子能力增强，得电子能力减弱，元素的金属性增强，非金属性减弱。

三、元素周期表的应用

预测新元素，探索新材料，合成新物质

（1）在金属元素和非金属元素的交界处寻找半导体材料。

（2）在过渡金属元素中寻找催化剂，并通过加入少量稀土元素改善性能。

（3）在ⅣB到ⅥB族的过渡金属元素中寻找耐高温、耐腐蚀的材料，用以制造火箭、导弹、宇宙飞船等。

（4）研究元素周期表右上角的元素，合成新农药。

【自主思考】

6．根据元素原子结构与周期表的关系，推断7号元素在元素周期表的位置。

提示　7号元素原子结构示意图：

，位于第2周期第ⅤA族。

7．请判断34号元素在元素周期表的位置。

提示　第4周期ⅥA族。

[效果自测]

1．判断

（1）根据元素周期律可知金属性最强的是钫，非金属性最强的是氦。

（　　）

（2）金属不可能具有非金属性，非金属不可能具有金属性。

（　　）

（3）锗元素属于金属元素，但也具有一定的非金属性。

（　　）

（4）第3周期元素的主族序数等于它们的最高正化合价。

（　　）

（5）处于金属与非金属分界线附近的元素常用作催化剂材料。

（　　）

答案

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）×

2．下列说法中，正确的是（　　）

A．周期表中的每个主族元素中都有非金属元素

B．周期表中的每个主族元素中都有金属元素

C．周期表中的非金属元素都位于短周期

D．周期表中的非金属元素都位于主族和0族

答案　D

探究一、同周期、同主族元素性质的递变规律

【合作交流】

1．NaOH、Mg（OH）2、Al（OH）3的碱性逐渐________；

H3PO4、H2SO4、HClO4的酸性逐渐________；

CH4、NH3、H2O、HF的稳定性逐渐________；

HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐________。

提示　减弱增强增强减弱

【点拨提升】

元素周期表中元素性质递变规律（稀有气体除外）

内容

同周期（左→右）

同主族（上→下）

原子结构

电子层数

相同

增多

最外层电子数

1个→8个（第1周期1→2）

相同

原子半径

逐渐减小

逐渐增大

元素性质

原子得电子能力

逐渐增强

逐渐减弱

原子失电子能力

逐渐减弱

逐渐增强

元素的金属性

逐渐减弱

逐渐增强

元素的非金属性

逐渐增强

逐渐减弱

金属单质还原性

逐渐减弱

逐渐增强

非金属单质氧化性

逐渐增强

逐渐减弱

元素的主要化合价

最高正价由＋1→＋7（O、F除外），最低负价由－4→－1

最高正价数＝主族序数（O、F除外）

非金属气态氢化物

形成

难→易

易→难

稳定性

逐渐增强

逐渐减弱

还原性

逐渐减弱

逐渐增强

最高价氧化物的水化物

酸性

逐渐增强

逐渐减弱

碱性

逐渐减弱

逐渐增强

金属阳离子氧化性

逐渐增强

逐渐减弱

非金属阴离子还原性

逐渐减弱

逐渐增强

【典题例证1】同周期三种元素X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物分别是HXO4、H2YO4、H3ZO4，下列判断正确的是（　　）

A．含氧酸的酸性HXO4＜H2YO4＜H3ZO4

B．阴离子还原性按X、Y、Z顺序减弱

C．气态氢化物稳定性按X、Y、Z顺序减弱

D．原子半径按X、Y、Z顺序减小

解析　由题意可知X、Y、Z的最高正价分别为＋7、＋6、＋5，所以X、Y、Z的原子序数依次减小，①酸性：

H3ZO4＜H2YO4＜HXO4，A不正确；阴离子的还原性：

X－＜Y2－＜Z3－，B不正确；气态氢化物的稳定性：

ZH3＜H2Y＜HX，C正确；原子半径：

X＜Y＜Z，D不正确。

答案　C

方法思路

（1）解答元素化学性质强弱比较题时，先根据题目信息确定元素在周期表中的相对位置，再根据元素性质的递变规律比较。

（2）解答利用元素周期律推断元素性质，应熟悉下列关系：

金属性强单质还原性强最高价氧化物碱性强；

非金属性强单质氧化性强最高价含氧酸酸性强气态氢化物稳定性强阴离子或气态氢化物还原性弱。

【学以致用1】运用元素周期律分析，下列说法错误的是（　　）

A．Ra是第7周期ⅡA族的元素，Ra（OH）2的碱性比Mg（OH）2的碱性强

B．As是第4周期ⅤA族的元素，AsH3的还原性比NH3的还原性弱

C．Cs的原子半径比Na的原子半径大，Cs与水反应比Na与水反应更剧烈

D．Cl的核电荷数比Al的核电荷数大，Cl的原子半径比Al的原子半径小

解析同主族元素，随原子序数的增大，自上而下元素的金属性增强，非金属性减弱，第ⅡA族元素Mg和Ra，原子序数MgMg（OH）2，A项正确；第ⅤA族元素N和As，原子序数NAs，其对应阴离子的还原性N3－Cl，D项正确。

答案B

探究二、元素周期表中位—构—性的关系

【合作交流】

2.表示的元素在周期表位置如何？

得失电子难易怎样？

最高化合价为多少？

提示　第4周期ⅥA族，易得电子，＋6价。

【点拨提升】

元素原子结构、元素在周期表中的位置和元素的主要性质三者之间的关系如下：

具体表现：

（1）结构与位置的关系：

结构位置

（2）结构与性质的关系：

结构性质

（3）位置、结构和性质的关系：

【典题例证2】四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素。

下列说法不正确的是（　　）

A．原子半径Z

B．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱

C．X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小

D．Z位于元素周期表中第2周期第ⅥA族

解析依据MXYZ在元素周期表中的相对位置，根据同周期或同主族元素原子结构和元素性质的递变规律进行判断A、B、C三个选项，Y非金属性大于X，B项错误；D选项时，要先根据题给信息（只有M是金属元素）推断出Z元素，然后作出判断。

答案　B

【学以致用2】X、Y、Z是三种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z处于同一周期。

X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。

Z原子的核外电子数比Y原子少1。

下列说法正确的是（　　）

A．元素非金属性由弱到强的顺序为Z＜Y＜X

B．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4

C．三种元素的气态氢化物中，Z的气态氢化物最稳定

D．原子半径由大到小的顺序为Z＜Y＜X

解析X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，说明X是氧元素，则Y必然为硫元素，Z原子的核外电子数比Y原子少1，则Z为磷元素。

它们在周期表中的位置如图。

元素非金属性由弱到强的顺序为P＜S＜O，A项正确；S元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2SO4，B项错误；非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，因此，X的气态氢化物最稳定，C项错误；根据元素周期律，原子半径由大到小的顺序为P＞S＞O，D项不正确。

答案　A

1．关于元素周期表的说法正确的是（　　）

A．元素周期表有8个主族

B．ⅠA族的元素全部是金属元素

C．元素周期表有7个周期

D．短周期是指第1、2周期

解析　周期表中有7个主族，A选项错误；ⅠA族中的氢元素是非金属元素，B选项错误；短周期是指第1、2、3周期，D选项错误。

答案　C

2．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。

下列说法正确的是（　　）

A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性

B．第3周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数

C．短周期元素形成离子后，最外层都达到8电子稳定结构

D．同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同

解析　第3周期的Al元素，既有金属性