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1021元素周期表与元素周期律

个性化教学设计教案

授课时间:

2012年9月16日(10:

15-12:

30)

备课时间:

2012年9月13日

年级:

高三学科:

化学课时:

3

学生姓名:

刘梓菁

课题名称

元素周期表元素周期律

授课教师:

李志浓

教学目标

1、能结合有关数据和实验事实认识元素周期律,了解原子结构与元素性质的关系。

2、能描述元素周期表的结构,知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。

教学重点

教学难点

1、掌握元素周期律的实质。

了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。

2、了解物质的组成、结构和性质的关系。

3、了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。

教学过程

一、元素周期表

1、门捷列夫用元素周期律预言了未知元素,为发现新元素提供了线索。

元素周期律与元素周期表可以指导工农业生产。

2.核外电子排布规律

  ⑴各电子层最多容纳的电子数是2n2个(n表示电子层)。

  ⑵最外层电子数不超过8个(K层是最外层时,不超过2个)。

  ⑶核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层,然后由里向外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布(即排满K层再排L层,排满L层才排M层)。

  

例1、主族元素的次外层电子数(除氢)

A.一定是8个B.一定是2个

C.一定是18个D.是2个、8个或18个

例2、若某ⅡB族元素原子序数为x,那么原子序数为x+1的元素位于

A.ⅢB族B.ⅢA族C.ⅠB族D.ⅠA族

例3、已知A元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,B元素原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍,则A、B元素

A.一定是第二周期元素B.一定是同一主族元素

C.可能是二、三周期元素D.可以相互化合形成化合物

3、原子结构

  1.原子结构

原子

X

  注:

质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)

  阳离子:

核外电子数=核内质子数-电荷数

  阴离子:

核外电子数=核内质子数+电荷数

  同种原子:

核电荷数=核内质子数=核外电子数

例4、元素X的一种同位素

X,元素Y的一种同位素

Y,已知a>c,b>d,则元素X和Y的相对原子质量的大小关系为( )

A.X>YB.X=Y

C.X<YD.不能确定

4、元素、核素和同位素

(1)元素:

具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子。

如:

1H、2H、3H、H+都是氢元素。

(2)核素:

具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

如:

1H、2H、3H是氢元素的三种不同的核素。

(3)同位素:

质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素,也就是说同一元素的不同核素之间互称为同位素。

如:

1H、2H、3H之间互称为同位素。

例6、下列叙述中正确的是( )

A.氢有三种同位素,即有三种氢原子

B.所有元素的原子核均由质子和中子构成

C.具有相同的核外电子数的粒子,总称为元素

D.

H是一种同位素

例7、在

Li、

N、

Na、

Mg、

Li、

C中:

(1)和互为同位素。

(2)和质量数相等,但不能互称同位素。

(3)和的中子数相等,但质子数不相等,所以不是同一种元素。

相同电子层结构法

主族元素的阳离子与上一周期的稀有气体元素的原子电子层结构相同;主族元素的阴离子与同周期的稀有气体元素的原子电子层结构相同,要求掌握氦式结构、氖式结构、氩式结构等三种。

(1)氦式结构(2电子结构)

第一周期H-He

第二周期Li+Be2+

(2)氖式结构(10电子结构)

第二周期N3-O2-F-Ne

第三周期Na+Mg2+Al3+

(3)氩式结构(18电子结构)

第三周期P3-S2-Cl-Ar

第四周期K+Ca2+

二.元素周期律

1、定义:

元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化的规律叫做元素周期律。

2.实质:

是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。

核外电子排布的周期性变化,决定了元素原子半径、最外层电子数出现周期性变化,进而影响元素的性质出现周期性变化。

  ⑴同一主族,从上到下,原子半径增大;元素的金属性增强,非金属性减弱。

  ⑵同一周期,从左到右,原子半径减小;元素的金属性减弱,非金属性增强。

2.元素周期表、元素周期律的应用

例、碱金属元素和卤族元素的变化规律(包括物理性质、化学性质)

具体实例:

以第3周期或第VIIA族为例,随着原子序数的递增

元素性质

同周期元素(左→右)

同主族元素(上→下)

⑴.最外层电子数

逐渐增多(1e—→8e—)

相同

⑵.原子半径

逐渐减小(稀有气体最大)

逐渐增大

⑶.主要化合价

最高正价:

+1→+7;

最低负价-4→-1;

最低负价=主族序数-8

最高正价相同;

最低负价相同(除F、O外)

最高正价=主族序数

⑷.第一电离能

呈增大的趋势

呈减小趋势

⑸.电负性

电负性逐渐增大

电负性逐渐减小

⑹.得失电子能力

失能减;得能增。

失能增;得能减。

⑺.元素的金属性和非金属性

金属性逐渐减弱;

非金属性逐渐增强。

金属性逐渐增强;

非金属性逐渐减弱。

⑻.最高价氧化物对应水化物的酸碱性

碱性逐渐减弱;

酸性逐渐增强。

碱性逐渐增强;

酸性逐渐减弱。

⑼.非金属气态氢化物稳定性

逐渐增强

逐渐减弱

5.电离能

⑴概念

①电离能:

气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最少能量,叫做电离能。

常用符号I表示,单位:

kJ/mol。

电离能大小反映了原子(或离子)失去电子的难易程度。

电离能越小,原子(或离子)越易失去电子。

②第一电离能:

气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能(用I1表示)。

⑵性质及用途

①同一种元素的逐级电离能的大小关系:

I1

②第一电离能是元素的金属活泼性的衡量尺度。

元素的第一电离能越小表示其越容易失去电子,即该金属的金属性越强。

③与元素周期表中位置的关系:

同周期元素从左到右(除稀有气体),第一电离能逐渐增大;同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小。

④由第一电离能反映的金属性强弱与金属活动性顺序不一定完全相同。

原因是:

第一电离能反映的是气态金属原子失电子能力强弱,金属活动性顺序反映的是固态金属原子在水溶液中失电子能力强弱。

6.电负性★(考纲不要求)

⑴概念:

表示当两个不同原子在形成化学键时对共用电子的吸引能力大小。

⑵性质及用途

①比较金属性或非金属性强弱。

电负性越大,元素非金属性越强(或元素金属性越弱)。

电负性最大的是F元素,电负性最小的是金属元素Cs。

②用于判断元素化合价。

在化合物中,成键两元素比较,电负性大的元素显负价,电负性小的元素显正价。

③与元素周期表中位置的关系。

同周期元素从左到右(除稀有气体),电负性逐渐增大;同主族元素从上到下,电负性逐渐减小。

三.原子结构、元素的性质、元素在周期表中的位置间的相互关系

1.元素在周期表中位置与元素性质的关系

 

⑴分区线附近元素,既表现出一定的金属性,又表现出一定的非金属性。

非金属性逐渐增强周期

金1

属B非金属区非2

性AlSi金3

逐GeAs属4

渐SbTe性5

增金属区PoAt增6

强强7

金属性逐渐增强

主族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA

 

⑵对角线规则:

在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似,其相似性甚至超过了同主族元素,被称为“对角线规则”。

 

实例:

①锂与镁的相似性超过了它和钠的相似性,如:

LiOH为中强碱而不是强碱,Li2CO3难溶于水等等。

②Be、Al的单质、氧化物、氢氧化物均表现出明显的“两性”;Be和Al单质在常温下均能被浓H2S04钝化;A1C13和BeCl2均为共价化合物等。

③晶体硼与晶体硅一样,属于坚硬难熔的原子晶体。

2.原子结构与元素性质的关系

⑴与原子半径的关系:

原子半径越大,元素原子失电子的能力越强,还原性越强,氧化性越弱;反之,原子半径越小,元素原子得电子的能力越强,氧化性越强,还原性越弱。

⑵与最外层电子数的关系:

最外层电子数越多,元素原子得电子能力越强,氧化性越强;反之,最外层电子数越少,元素原子失电子能力越强,还原性越强。

⑶分析某种元素的性质,要把以上两种因素要综合起来考虑。

即:

元素原子半径越小,最外层电子数越多,则元素原子得电子能力越强,氧化性越强,因此,氧化性最强的元素是氟F;元素原子半径越大,最外层电子数越少,则元素原子失电子能力越强,还原性越强,因此,还原性最强的元素是铯Cs(排除放射性元素)。

⑷最外层电子数≥4,一般为非金属元素,易得电子,难失电子;

最外层电子数≤3,一般为金属元素,易失电子,难得电子;

最外层电子数=8(只有二个电子层时=2),一般不易得失电子,性质不活泼。

如He、Ne、Ar等稀有气体。

3.原子结构与元素在周期表中位置的关系

⑴电子层数等周期序数;

⑵s、p区为主族元素,d、ds、f区为付族元素;

⑶主族元素的族序数=最外层电子数;

⑷根据元素原子序数判断其在周期表中位置的方法

记住每个周期的元素种类数目(2、8、8、18、18、32、32);用元素的原子序数依次减去各周期的元素数目,得到元素所在的周期序数,最后的差值(注意:

如果越过了镧系或锕系,还要再减去14)就是该元素在周期表中的纵行序数(从左向右数)。

记住每个纵行的族序数知道该元素所在的族及族序数。

四.元素的金属性或非金属性强弱的判断

1.元素金属性强弱比较方法

①与水(或非氧化性酸)反应置换氢的难易。

越易,金属性越强。

②最高价氧化物的水化物碱性强弱。

越强,金属性越强。

③互相置换反应(金属活动性顺序表)。

金属性较强的金属可以把金属性较弱的金属从其盐溶液中置换出来。

注意,较活泼的金属不能活泼到和盐溶液中的水反应。

④单质的还原性或离子的氧化性(电解中在阴极上得电子的先后)。

一般地来说,阳离子氧化性越弱,电解中在阴极上越难得电子,对应金属元素的金属性越强。

⑤原电池反应中正负极。

负极金属的金属性强于正极金属。

⑥一般来说,元素第一电离能越小,电负性越小,则其金属性越强。

⑦金属活动性顺序:

K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au

2.元素非金属性强弱比较方法

①与H2化合的难易及氢化物的稳定性。

越易化合、氢化物越稳定,则非金属性越强。

②最高价氧化物的水化物酸性强弱。

酸性越强,则非金属性越强。

③单质的氧化性或离子的还原性。

阴离子还原性越弱,则非金属性越强。

④互相置换反应。

非金属性强的元素可以把非金属性弱的元素从其盐中置换出来。

⑤一般来说元素第一电离能越大,电负性越大,其非金属性越强。

五、微粒(原子及离子)半径大小比较规律

⑴影响原子(或离子)半径大小的因素

1电子层数越多,半径越大;

②电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。

⑵具体规律

①同主族元素的原子半径(或离子半径)随核电荷数的增大而增大。

如:

F-

②同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小(稀有气体除外)。

如:

Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl。

③电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小。

如:

F->Na+>Mg2+>Al3+。

④同种元素的微粒半径:

阳离子<原子<阴离子。

如Na+<Na;Cl<Cl-。

⑤同一元素不同价态的微粒半径,价态越高离子半径越小。

如Fe>Fe2+>Fe3+。

⑥稀有气体元素的原子半径大于同周期元素原子半径(测量方法不同)。

典型例题

例1.同周期的X、Y、Z三种元素,已知其氢化物分别为XH3、H2Y、HZ,则下列判断正确的是

A.原子半径Z>Y>X

B.Z的非金属性最强

C.氢化物还原性XH3>H2Y>HZ,稳定性XH3>H2Y>HZ

D.最高氧化物对应水化物H3XO4酸性最强

例2、X、Y、Z是3种短周期元素,其中X、Y位于同一族,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.3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

例3、X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,且互不同族;其中只有两种为金属。

X原子的最外层电子数与次外层电子数相等;X与W、Y与Z这两对原子的最外层电子数之和均为9。

单质Y和W都可与浓的NaOH溶液反应。

请回答下列问题:

⑴.Y、Z、W的原子半径由小到大的顺序是(用元素符号做答)。

⑵.ZW2的电子式是;它在常温下呈液态,形成晶体时,属于晶体。

⑶.工业生产单质Y的原理是(用化学方程式表示)。

⑷.X与Y化学性质相似,则X与浓NaOH溶液反应的化学方程式是。

⑸.0.1mol的单质W与50mL1.5mol/L的FeBr2溶液反应,则被氧化的Fe2+与Br-的物质的量之比是。

例4、已知1~18元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-都具有相同的电子层结构。

下列关系正确的是

A.质子数c>dB.离子的还原性Y2->Z-

C.氢化物的稳定性H2Y>HZD.原子半径X<W

 

课后练习

1.(2011江苏高考5)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图1所示。

下列说法正确的是

A.元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8

B.原子半径的大小顺序为:

rX>rY>rZ>rW>rQ

C.离子Y2-和Z3+的核外电子数和电子层数都不相同

D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强

2.(2011浙江高考9)X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。

X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素,且最外层电子数之和为15,X与Z可形成XZ2分子;Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g/L;W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2。

下列说法正确的是

A.原子半径:

W>Z>Y>X>M

B.XZ2、X2M2、W2Z2均为直线型的共价化合物

C.由X元素形成的单质不一定是原子晶体

D.由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键

3.2011安徽高考11)中学化学中很多“规律”都有其使用范围,下列根据有关“规律”推出的结论合理的是

A.根据同周期元素的第一电离能变化趋势,推出Al的第一电离能比Mg大

B.根据主族元素最高正化合价与族序数的关系,推出卤族元素最高正价都是+7

C.根据溶液的pH与溶液酸碱性的关系,推出pH=6.8的溶液一定显酸性

D.根据较强酸可以制取较弱酸的规律,推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO

4.(2011福建高考7)依据元素周期表及元素周期律,下列推断正确的是

     A.H3BO3的酸性比H2CO3的强

     B.Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强

     C.HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强

     D.若M+和R2-的核外电子层结构相同,则原子序数:

R>M

5.(2011广东高考22)短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大,甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性,乙位于第VA族,甲和丙同主族,丁原子最外层电子数与电子层数相等,则

A、原子半径:

丙>丁>乙

B、单质的还原性:

丁>丙>甲

C、甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物

D、乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应

6.(2011山东高考13)元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。

下列说法正确的是

A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价

B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高

C.P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强

D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素

7.(2011天津高考)以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是

A.第IA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子

B.同周期元素(除0族元素外)从左到右,原子半径逐渐减小

C.第ⅦA元素从上到下,其氢化物的稳定性逐渐增强

D.同主族元素从上到下,单质的熔点逐渐降低

8.(2011新课标全国)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。

元素W是制备一种高效电池的重要材料,X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素,Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。

下列说法错误的是

A.元素W、X的氯化物中,各原子均满足8电子的稳定结构

B.元素X与氢形成的原子比为1:

1的化合物有很多种

C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或

盐酸反应均有氢气生成

D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2

9.(2011重庆,15分)用于金属焊接的某种焊条,其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而成。

(1)Al的原子结构示意图为_____________________;Al与NaOH溶液反应的离子方程式为________________________________________________。

(2)30Si的原子的中子数为_________;SiO2晶体类型为__________________。

(3)Al3+与Yn-的电子数相同,Y所在族的各元素的氢化物的水溶液均显酸性,则该族氢化物中沸点最低的是________。

(4)焊接过程中,药皮在高温下产生了熔渣和使金属不被氧化的气体,该气体是__________。

(5)经处理后的熔渣36.0g(仅含Fe2O3、Al2O3、SiO2),加入足量稀盐酸,分离得到11.0g固体;滤液中加入过量NaOH溶液,分离得到21.4g固体;则此熔渣中Al2O3的质量分数为__________________。

10.(2011海南,9分)四种短周期元素在周期

表中的相对

位置如下所示,其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。

X

Y

Z

W

请回答下列问题:

(1)元素Z位于周期表中第______________周期,___________族;

(2)这些元素的氢化物中,水溶液碱性最强的是_______________(写化学式);

(3)XW2的电子式为_______________;

(4)Y的最高价氧化物的化学式为________________;

(5)W和Y形成的一种二元化合物具有色温效应,请相对分子质量在170~190之间,且W的质量分数约为70%。

该化合物的化学式为_________________。

11、(2012天津∙7)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期,且原子序数依次增大。

X、Z同主族,可形成离子化合物ZX;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子。

回答下列问题:

⑴Y在元素周期表中的位置为。

⑵上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是(写化学式),非金属气态氢化物还原性最强的是(写化学式)。

⑶Y、G的单质与两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有(写出其中两种物质的化学式)。

⑷X2M的燃烧热∆H=-akJ/mol,写出X2M燃烧反应的热化学方程式:

⑸ZX的电子式为;ZX与水反应放出气体的化学方程式为。

⑹熔融状态下,Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装置示意图如下),反应原理为:

2Z+FeG2

Fe+2ZG

放电时,电池的正极反应式为;充电时,(写物质名称)电极接电源的负极;该电池的电解质为。

 

课后练习

1、A2、C3、D4、B5、AD6、C7、B8、A

9、答案:

(1)

2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑

(2)16原子晶体(3)HCl(4)CO2(5)25%

10、[答案]

(1)三,VA族;

(2)NH3;(3)

;(4)N2O5;(5)S4N4

11、答案:

⑴Y第2周期VIA⑵HClO4,H2S⑶O3、Cl2、ClO2

⑷2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l),△H=−2aKJ·mol-1⑸

,NaH+H2O=NaOH+H2⑹2Na+FeCl2

Fe+NaCl,放电时正极发生还原反应,应该是Fe2+得电子,电极反应式为Fe2++2e-=Fe。

充电时原电池的负极材料Na接电源的负极。

该电池的电解质为B-Al2O3

课堂练习

 

课后作业

 

课后记

本节课教学计划完成情况:

□照常完成□提前完成

□延后完成,原因___________________________________

学生的接受程度:

□完全能接受□部分能接受

□不能接受,原因___________________________________________

学生的课堂表现:

□很积极□比较积极□一般

□不积极,原因_____________________________________________

学生上次作业完成情况:

完成数量____%已完成部分的质量____分(5分制)

存在问题_______________________________________

配合需求:

家长________________________________________________

学管师________________________________________________

提交时间

教研组长审批

教研主任审批

注:

此表用作每次课的教学设计方案

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