人教版化学必修二1-2-2课件第一章 物质结构 元素周期律 61页

元素周期表中，元素按原子序数从小到大的顺序依次排列，你是否想过：元素为什么会按照这样的顺序在元素周期表中排列？它们之间存在着什么关系？人们怎样描述这种关系？ 《 尔雅 · 释诂 》 有言： “ 律，法也。 ” “ 律 ” 在很多情况下，被理解为 “ 法 ” 、 “ 法则 ” 。 例如：法律即是人类在社会层次的规则，社会上人与人之间关系的规范，以正义为其存在的基础，以国家的强制力为其实施的手段。 那么元素周期律中的 “ 律 ” 字又代表了什么呢？它是否也体现了元素所遵循的法则和变化规律？ ● 梳理导引 1 ．元素原子核外电子排布的周期性变化 2. 元素原子半径的周期性变化 原子序数 原子半径的变化 3 ～ 9 0.152 nm ―→ 0.071 nm ______ ―→ ______ 11 ～ 17 0.186 nm ―→ 0.099 nm ______ ―→ ______ 结论：随着原子序数的递增，元素原子半径呈现由 ______ 到 ______ 的周期性变化 3. 元素化合价的周期性变化 原子序数 主要化合价的变化 1 ～ 2 ＋ 1 ―→ 0 3 ～ 10 最高正价：＋ 1 ―→ ＋ 5 最低负价： ______ ―→ ______ ―→ ____ 11 ～ 18 最高正价： ______ ―→ ____ 最低负价： ______ ―→ ______ ―→ ______ 结论：随着原子序数的递增，元素主要化合价呈现 ____________ 4. 元素的金属性与非金属性变化规律 (1) 钠、镁、铝金属性强弱的实验探究 ① 镁与水的反应 实验：取一小段镁带，用砂纸除去表面的氧化膜，放入试管中。向试管中加入 2 mL 水，并滴入 2 滴酚酞。观察现象，过一会儿，加热试管至水沸腾，观察现象。并填表。 实验操作 实验现象 加热前，镁条表面附着了少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，溶液变为 ____ 色 化学方程式 ② 镁、铝与酸的反应 实验：取一小段镁带和一小片铝，用砂纸磨去它们表面的氧化膜，分别放入两支试管，再各加入 2 mL 1mol/L 盐酸。观察现象，并填表。 实验操作 实验现象 两支试管内都有 ______ 冒出，但放 ______ 的试管中逸出气体的速率更快 化学方程式 ________________________ ③ 钠、镁、铝金属性强弱的比较 钠、镁、铝置换出水 ( 或酸 ) 中的氢时，由易到难的顺序为： ____________ 。 钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为： ____________ ，其中 ____________ 是两性氢氧化物。 钠、镁、铝的金属性由强到弱的顺序为： ________________________________________________________________________ 。 (2) 硅、磷、硫、氯非金属性强弱的比较 ① 硅、磷、硫、氯单质与氢气化合时条件由易到难的顺序为： ________________________________________________________________________ 。 ② 硅、磷、硫、氯最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为： ________________________________________________________________________ 。 ③ 硅、磷、硫、氯元素非金属性由强到弱的顺序为： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 。 (3) 同周期元素性质的递变规律 同一周期内，随原子序数的递增，金属性逐渐 ______ ，非金属性逐渐 ______ 。 5 ．元素周期律 (1)____________ 而呈周期性变化，这个规律叫元素周期律。 (2) 元素周期律的实质，元素性质的周期性变化是 ____________ 的周期性变化的必然结果。 (3) 元素的性质是指 ______________ 、 ____________ 、 ____________ 。 答案： 1.1 　 2 　 1 　 8 　 8 　 3 　 1 　 8 　 8 　 1 　 8 2 ．大　小　大　小　大　小 3 ．－ 4 　－ 1 　 0 　＋ 1 　＋ 7 　－ 4 　－ 1 　 0 　周期性 4 ． (1) ① 红　 ② 气泡　 Mg 　 Mg ＋ 2HCl===MgCl 2 ＋ H 2  　 2Al ＋ 6HCl===2AlCl 3 ＋ 3H 2  　 ③ Na>Mg>Al 　 NaOH >Mg(OH) 2 >Al(OH) 3 　 Al(OH) 3 　 Na>Mg>Al (2) ① Cl 2 >S>P>Si 　 ② HClO 4 >H 2 SO 4 >H 3 PO 4 >H 2 SiO 3 　 ③ Cl >S>P>S ； (3) 减弱　增强 5 ． (1) 元素性质随着原子序数的递增　 (2) 元素原子的核外电子排布　 (3) 原子半径　主要化合价　金属性和非金属性 ● 问题探究 1 ．请探究第 3 周期元素性质是如何递变的？引起这种递变的本质原因是什么？ 提示： 研究元素性质的递变规律，必须先明确元素性质具体表现形式，然后从结构与性质的关系入手解决。 先要分析元素原子结构的规律性变化：同周期元素中，原子序数的递增对最外电子层的电子数、核电荷数的影响，核电荷数的增加对原子半径、核对外层电子的吸引力的影响。 这体现了结构决定性质和性质体现结构的辩证统一关系，也体现了量变引起质变的这一辩证规律。 探究： 对于第 3 周期元素性质是如何递变的探究，可以探究金属钠、镁、铝与水和酸的反应以及它们的氢氧化物的碱性强弱，硅、磷、硫、氯与氢气化合的条件以及它们氢化物的稳定性，它们的最高价含氧酸的酸性强弱，还有氩的特殊稳定性，从而总结出递变规律。 随着元素原子序数的递增，同周期元素原子失电子的能力逐渐减弱，得电子的能力逐渐增强。引起这种变化的本质原因是元素原子结构的规律性变化：同周期元素中，随着原子序数的递增，最外电子层的电子数逐渐增多，同时，核电荷数也依次增加。在这个变化过程中，由于核电荷数的增加，使原子半径逐渐减小，使核对外层电子的吸引力逐渐增强，而结构的这一变化成了决定性质变化的主要影响因素。而到了稀有气体，由于原子的最外电子层已经达到了 8 个电子的稳定结构，所以，在一般情况下，它不容易得或失电子，而表现相对较稳定的性质。 2 ． 认识同周期元素性质的递变规律时，是选择了第三周期元素为代表来进行探究的，为什么不选择第一、第二周期元素呢？ 提示： 研究事物的普遍性或递变性的时候，要选择最能体现普遍性的事物去研究，而且研究的个体对象数目不能太少。第一周期元素只有两种，个体数量太少，并且每一种从在整个周期表的位置来看，都占据了两个顶点的位置，很可能更具有其特殊性；第二周期虽然有八种元素，但金属太少，非金属多，不像第三周期的八种元素那样，有三种典型的金属和四种典型的非金属以及一种稀有气体，构成一个完整的研究体系；加上第二周期的大多数元素是每一个主族原子序数最小的，在周期表中的位置是最上边的，可能还有比第三周期元素更多的特殊性。 ● 细品教材 1 ． 原子核外电子层排布的周期性 1 ～ 18 号元素电子层数和最外层电子数的递变规律 ( 见下表 ) 原子序数 电子层数 最外层电子数 达到稳定结构时的最外层电子数 1 ～ 2 1 1  2 2 3 ～ 10 2 1  8 8 11 ～ 18 3 1  8 8 结论：随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子排布呈现周期性的变化规律，即每隔一定数目的元素，会重复出现 “ 最外层电子数从 1 排到 8(K 层除外 ) 而达到稳定结构 ” 的变化规律。 2 ．原子半径的周期性变化 观察 3 ～ 9 号元素，原子半径 0.152 nm  0.071 nm 由大渐小； 11 ～ 17 号元素，原子半径 0.186 nm  0.099 nm 由大渐小。即从 3 ～ 18 号元素，随着原子序数的递增，元素原子半径由大渐小，经过稀有气体元素后，又重复出现原子半径由大渐小的变化规律。 3 ．元素化合价变化的规律性 从 3 ～ 18 号元素看，元素化合价的最高正价与最外层电子数相同 (O 、 F 不显正化合价 ) ，其最高正化合价随着原子序数的递增重复出现＋ 1 价递增至＋ 7 价的变化规律。从中部的元素开始有负化合价，负价是从－ 4 递变到－ 1 。即元素的化合价随着原子序数的递增而呈现周期性的变化。 元素的性质随原子序数的递增而呈周期性变化的规律，叫元素周期律。元素性质周期性变化是原子结构周期性变化的必然结果。 ● 典例精析 【例 1 】　下列关于元素周期律的叙述正确的是 ( 　　 ) A ．随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数总是从 1 到 8 重复出现 B ．元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化 C ．随着元素原子序数的递增，元素的最高正价从＋ 1 到＋ 7 ，负价从－ 7 到－ 1 重复出现 D ．元素性质的周期性变化是指原子核外电子排布的周期性变化、原子半径的周期性变化及元素主要化合价的周期性变化 【解析 】 　 A 项错误，随着元素原子序数的递增，原子最外层电子数在第一周期从 1 到 2 ，而不是从 1 到 8 ； B 项正确，是元素周期律的内容； C 项错误，负价一般是从－ 4 到－ 1 ，而不是从－ 7 到－ 1 ； D 项错误，核外电子排布的周期性变化是元素性质周期性变化的根本原因，而不是内容。 【答案 】 　 B 【点拨】　 要理解元素周期律的含义和实质，以第三周期元素为例，联想到有关数据、图象和实验事实，理解同周期元素性质与原子结构的关系。 下列各组元素性质的递变情况错误的是 ( 　　 ) A ． Li 、 Be 、 B 原子最外层电子数依次增多 B ． P 、 S 、 Cl 元素最高正价依次升高 C ． N 、 O 、 F 原子半径依次增大 D ． Na 、 K 、 Rb 的电子层数逐渐增多 【解析 】 　 根据元素周期律可知，随着原子序数的递增，原子的核外电子排布、原子半径、元素的化合价等都呈现出规律性的变化。选项 A 中 Li 、 Be 、 B 的最外层电子数为 1 、 2 、 3 ，依次增多；选项 B 中 P 、 S 、 Cl 的最高正价分别是＋ 5 、＋ 6 、＋ 7 ，依次升高；选项 D 中 Na 、 K 、 Rb 的电子层数分别为 3 、 4 、 5 ，逐渐增多，而选项 C 中 N 、 O 、 F 的原子半径分别是 0.075 nm 、 0.074 nm 、 0.071 nm 。依次减小 ( 或依 N 、 O 、 F 顺序，核电荷数逐渐增加，核对外层电子的引力增大，使其原子半径逐渐减小 ) 。 【答案 】 　 C ● 细品教材 1 ． 钠、镁、铝的金属性强弱比较 钠、镁、铝的原子结构示意图分别为： (2) 与酸反应：镁与盐酸剧烈反应，放出 H 2 ，而铝与盐酸反应缓慢。 Mg ＋ 2HCl===MgCl 2 ＋ H 2  ， 2Al ＋ 6HCl===2AlCl 3 ＋ 3H 2  。 (3)NaOH 为强碱， Mg(OH) 2 为中强碱， Al(OH) 3 为两性氢氧化物。如下表所示： 钠、镁、铝性质比较 Na Mg Al 单质与水 ( 或酸 ) 反应 与冷水反应；反应剧烈，放出氢气 与冷水反应缓慢，与沸水反应迅速，放出氢气；与酸反应剧烈，放出氢气 与酸反应，反应较缓慢，放出氢气 最高价氧化物对应的水化物碱性强弱 NaOH 强碱 Mg(OH) 2 中强碱 Al(OH) 3 两性氢氧化物 2. 非金属元素 (Si 、 P 、 S 、 Cl ) 的非金属性比较 Si 、 P 、 S 、 Cl 原子电子层数相同，原子序数递增，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引能力逐渐增强，因此得电子能力增强，非金属性逐渐增强，表现为： (1) 与 H 2 化合，越来越容易。 Si r (Mg )> r (Al )> r (Si )> r (P )> r (S )> r (Cl ) 。 (2) 同一主族，自上至下，电子层数增多，原子半径依次增大。 如： r (Li )< r (Na )< r (K )< r (Rb )< r (Cs ) 。 2 ．离子 (1) 同一主族，自上至下，电子层数增多，离子半径依次增大。 如： r (Li ＋ )< r (Na ＋ )< r (K ＋ )< r (Rb ＋ )< r (Cs ＋ ) 。 (2) 具有相同电子层结构的离子，随核电荷数的增大，离子半径减小。 如： r (S 2 － )> r (Cl － )> r (K ＋ )> r (Ca 2 ＋ ) 。 3 ．同一元素的不同微粒。核外电子数越多，半径越大。 (1) 阳离子： r ( 原子 )> r ( 阳离子 ) 。 如 r (Na )> r (Na ＋ ) 。 (2) 阴离子： r ( 原子 )< r ( 阴离子 ) 。 如 r (Cl )< r (Cl － ) 。 (3) 多种价态的离子：价态越高，半径越小， 如 r (Fe )> r (Fe 2 ＋ )> r (Fe 3 ＋ ) 。 温馨提示： 原子半径的大小主要由核外电子层数和原子核对核外电子的作用两方面的因素来决定。 ● 典例精析 【例 3 】　 A 、 B 、 C 为三种短周期元素， A 、 B 在同一周期， A 、 C 的最低价离子分别为 A 2 － 、 C － ，离子半径 A 2 － 大于 C － ， B 2 ＋ 和 C － 具有相同的电子层结构。下列判断正确的是 ( 　　 ) A ．原子序数由大到小的顺序是 C>A>B B ．原子半径由大到小的顺序是 r (B )> r (A )> r (C ) C ．离子半径由大到小的顺序是 r (C － )> r (B 2 ＋ )> r (A 2 － ) D ．原子最外层电子数由多到少的顺序是 B>A>C 【答案 】 　 B 【例 4 】　已知短周期元素的离子 a A 3 ＋ 、 b B ＋ 、 c C 2 － 、 d D － 都具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是 ( 　　 ) A ．原子半径： A>B>D>C B ．原子序数： d > c > b > a C ．离子半径： C>D>B>A D ．单质的还原性： A>B>D>C 【答案 】 　 C ( 山东东营第一中学 2009 ～ 2010 学年度第二学期期中考试， 17) 已知 X ＋ 、 Y 2 ＋ 、 Z － 、 W 2 － 四种离子均具有相同的电子层结构。下列关于 X 、 Y 、 Z 、 W 四种元素的描述，不正确的是 ( 　　 ) A ．原子半径： X>Y>Z>W B ．原子序数： Y>X>Z>W C ．原子最外层电子数： Z>W>Y>X D ．还原性： X>Y ， W 2 － >Z － 【解析 】 　 由题意可知元素 X 、 Y 与 Z 、 W 处于相邻的两个周期，且 X 、 Y 位于 Z 、 W 下一周期，所以它们的原子序数 Y>X>Z>W 、原子半径： X>Y>W>Z 、原子最外层电子数： Z>W>Y>X 、还原性： X>Y ， W 2 － >Z － ，故 A 项错误。另解直接依常见的符合题意得元素代替，如 Na ＋ 、 Mg 2 ＋ 、 F － 和 O 2 － 等。 【答案 】 　 A (2009 ～ 2010 学年度石家庄质检 ) X 、 Y 为同周期元素，如果 X 的原子半径大于 Y ，则下列判断不正确的是 ( 　　 ) A ．若 X 、 Y 均为金属元素，则 X 的金属性强于 Y B ．若 X 、 Y 均为金属元素，则 X 的阳离子氧化性比 Y 的阳离子氧化性强 C ．若 X 、 Y 均为非金属元素，则 Y 的气态氢化物比 X 的稳定 D ．若 X 、 Y 均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性 Y 强于 X 【解析 】 　 由 “ X 、 Y 为同周期元素且 X 的原子半径大于 Y ” 得， X 的原子序数比 Y 的小，依据同周期元素性质的递变性非常容易得出 B 项错误。 【答案 】 　 B ● 资料备选 元素 “ 位、构、性 ” 规律中的特例： (1) 一般原子的原子核是由质子和中子构成的，但核素氕 (H) 无中子； (2) 元素周期表中一般都是从金属元素开始，但第一周期例外，是从氢元素开始的； (3) 大多数元素在自然界中有稳定的同位素，但 Na 、 F 、 P 、 Al 等元素却未发现稳定的同位素； (4) 所有元素中，只有碳元素形成的化合物种类最多； (5) 元素的原子序数大，相对原子质量不一定大，如 18 Ar 的相对原子质量 39.95 大于 19 K 的 39.10 ； (6) 非金属单质一般不导电，但石墨、碲导电； (7) 非金属氧化物一般是酸性氧化物，但 NO 、 CO 不是酸性氧化物 ( 属于不成盐氧化物 ) ； (8) 在 Ⅴ A ～ Ⅶ A 族中，气态氢化物的熔、沸点一般随相对分子质量增大而升高，但 NH 3 、 H 2 O 、 HF 反常 ( 因形成氢键 ) ； (9) 氟是 Ⅶ A 族元素，只有负一价，无正价；氧一般显负二价，但在 OF 2 中显＋ 2 价，在 Na 2 O 2 中显－ 1 价；氢显＋ 1 价，但在 NaH 中显－ 1 价。