1.2 课时2 元素周期表 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第二册

1.2 课时2　元素周期表
【学习目标】
1.了解元素周期表的编排规则及结构特点。
2.认识元素周期表中周期、族等概念。
3.理解原子结构决定元素在周期表中的位置,元素在周期表中的位置能反映元素的原子结构。
4.了解ⅡA族、ⅤA族和过渡金属元素的某些性质和用途。
【自主预习】
1.元素周期表与元素周期律的关系
元素周期表是　　　　　　的具体表现形式。
2.元素周期表方格中的信息
3.元素周期表的结构
(1)元素周期表的编排原则
①横行
②纵列
(2)周期
周期类别 周期序数 起止元素 原子序数 所含元 素种数 核外电子 层数
短周期 　　 1~2 　　 　　
　　 3~10 　　 　　
　　 11~18 　　 　　
长周期 4 19~36 18 4
5 37~54 18 5
6 55~86 32 6
7 87~118 32 7
(3)族
列数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
族序数 ⅠA ⅡA ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
4.元素周期表中的重要元素
族 元素 性质 存在
ⅡA族 (碱土金 属元素) 　　　　、 　　　　、 　　　　、 锶(Sr)、 钡(Ba)、 镭(Ra)等 ①物理共性:亮白色、　　　　、导热性、延展性 ②化学共性:R-2e-R2+ 在自然界中都 以　　　　存在
ⅤA族 氮(N)、磷(P)、砷(As)、　　　(Sb)、铋(　　　)、镆(Mc)等 　　　为非金属元素,　　　　为金属元素,镆是人工合成的放射性金属元素 在自然界中以化合态和游离态存在
副族和 Ⅷ族(过 渡元素) 第　　　列 全为金属元素,具有良好的　　　　性 —
稀土 元素 ⅢB族的钪(Sc)、钇(Y)和镧系元素 都是很　　　　的金属元素;常见化合价为　　　　,易形成　　　　化合物 在自然界中以化合态密切共生
5.焰色试验
(1)概念:多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上叫作焰色试验。如钠呈　　　　,钾呈　　　　(通过蓝色钴玻璃观察)。
(2)操作步骤
【微点拨】
焰色试验是金属元素特有的性质,属于物理变化,与元素存在的状态无关。
【答案】1.元素周期律
2.原子序数　元素符号　元素名称　相对原子质量
3.(1)①电子层　②最外层电子
(2)1　2　1　2　8　2　3　8　3
4.铍(Be)　镁(Mg)　钙(Ca)　导电性　化合态　锑　Bi　N、P、As　Sb、Bi　3~12　导电　活泼　+3价
配位
5.(1)黄色　浅紫色
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)ⅠA族全部是金属元素。 (　　)
(2)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期序数。 (　　)
(3)原子最外层电子数等于或大于3且小于8的元素一定是主族元素。 (　　)
(4)元素周期表中位于金属元素与非金属元素分界线附近的元素属于过渡元素。 (　　)
(5)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格,它们是同位素。 (　　)
(6)元素周期表有7个周期和18个族。 (　　)
(7)从左向右数第13列是ⅢB族。 (　　)
(8)元素周期表中0族元素的单质全部是气体。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√
2.在拉丁文里,“铍”的含意就是“绿宝石”。你能说出铍在元素周期表的位置吗 你能预测它的最高化合价是多少吗 请写出氧化铍的化学式。
【答案】第2周期ⅡA族;+2;BeO
3.同一周期ⅡA族、ⅢA族元素原子序数相差的数值可能是多少
【答案】1、11、25。
【合作探究】
任务1　元素周期表的结构与简单应用
情境导入　每本教材后面都附有元素周期表,可见元素周期表对化学有多么重要。第一张元素周期表是由俄国化学家门捷列夫编制而成的。随着化学科学的不断发展,元素周期表中未知元素不断被填满,周期表变得更加完美。现行元素周期表如下:
问题生成
1.元素周期表共有多少个横行 代表多少个周期 多少个纵列 代表多少个族
【答案】7;7;18;16。
2.元素周期表的各周期都是从金属元素开始的吗
【答案】不一定。第1周期是从氢元素开始的。
3.元素周期表中同主族相邻两元素的原子序数相差多少
【答案】2或8或18或32。
4.元素种类最多的族是哪个族 有多少种元素
【答案】ⅢB族;共32种元素。
5.锗的原子序数是32,请预测它在元素周期表的位置。
【答案】第4周期ⅣA族。
6.预测锗的常见化合价,写出锗的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的化学方程式。
【答案】+2、+4;GeO2+2NaOHNa2GeO3+H2O。
7.若将周期表中第8周期完全填满,此周期应含有多少种元素
【答案】50。
【核心归纳】
1.元素周期表的结构
(1)同周期相邻主族元素的原子序数差的关系
①同周期相邻主族元素的原子序数之差一般为1。
②同周期ⅡA族和ⅢA族元素原子序数的差值取决于它们所在的周期数,具体如下:
周期数 第2或第 3周期 第4或第 5周期 第6或第 7周期
差值 1 11 25
(2)同主族元素的原子序数差的关系
①位于过渡元素左侧的主族元素,即ⅠA族、ⅡA族,同主族相邻周期元素原子序数之差为上一周期元素的种数。
②位于过渡元素右侧的主族元素,即ⅢA族~ⅦA族,同主族相邻周期元素原子序数之差为下一周期元素的种数。例如,氯和溴的原子序数之差为35-17=18(溴所在第4周期所含元素的种数)。
2.元素周期表的简单应用
(1)利用元素的位置与原子结构的关系推断
本方法常用于确定原子序数小于18的元素。三个等式:周期序数=电子层数,主族序数=最外层电子数,原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
如:①X元素是第2周期ⅠA族元素,则该元素原子有两个电子层,最外层电子数是1,即锂元素。②Y元素的原子序数是15,则该元素的原子结构示意图是,其在周期表中的位置是第3周期ⅤA族。
(2)利用“0族定位法”确定元素在周期表中的位置
①0族元素的周期序数和原子序数
0族元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
周期序数 1 2 3 4 5 6 7
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
②推断方法
a.比大小定周期:比较元素的原子序数与0族元素的原子序数大小,找出与其相邻且比其原子序数大的0族元素,则该元素与此0族元素处于同一周期。
b.求差值定族数:若某短周期元素的原子序数比相应0族元素的原子序数多1或2,则该元素应位于0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族;若某短周期元素比相应的0族元素的原子序数少1~5,则应位于0族元素所在周期的ⅢA族~ⅦA族。
【典型例题】
【例1】　元素周期表的前4周期中的5种元素的位置关系如图所示,若B元素的核电荷数为a。下列说法正确的是(　　)。
A.B、D的原子序数之差可能为2
B.E、B的原子序数之差可能是8、18或32
C.5种元素的核电荷数之和可能为5a+10
D.A、E的原子序数之差可能是7
【答案】C
【解析】由题中所给5种元素的位置关系可以看出D一定不是第1周期元素,如果D是第1周期元素,则D一定属于元素周期表最左边的ⅠA族元素或最右边的0族元素,A项错误;由题意可知,5种元素在前四周期,所以D、B、E分别为第2、3、4周期的元素,由元素周期表的结构可知,5种元素可能在过渡元素右边,故D、E的原子序数分别为a-8、a+18,A、C的原子序数分别为a-1、a+1,C项正确。
【例2】　A、B、C三种短周期元素在周期表中的位置关系如图所示。A、C两元素的原子核外电子数之和等于B原子的质子数。
A C
B
(1)写出A、B、C三种元素的名称:　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　。
(2)B位于元素周期表中第　　　周期　　　族。
(3)C的原子结构示意图为　　　　。
【答案】(1)氮　硫　氟　(2)3　ⅥA　(3)
【解析】设A的原子核外电子数为x,则B、C的原子核外电子数分别为x+9、x+2。A、C的原子核外电子数之和等于B原子的质子数,则x+x+2=x+9,解得x=7,故A为N,B为S,C为F。
任务2　氮族元素
情境导入　古诗云:“唯有儿时不可忘,持艾簪蒲额头王。”该诗句描述了端午节孩子们手持艾叶,头戴菖蒲,额头上用雄黄酒写了“王”字的情景。把雄黄酒洒在墙角、床底等处,可以驱虫,清洁环境。雄黄是一种矿物质,俗称“鸡冠石”,其主要成分是四硫化四砷,As的原子序数是33。
问题生成
1.能根据砷的原子序数确定砷在元素周期表的位置吗 请比较砷的原子半径和磷的原子半径的大小。
【答案】能。As位于元素周期表第4周期ⅤA族。砷、磷同主族,砷的原子半径大于磷的原子半径。
2.写出As的氢化物的化学式,预测其还原性与NH3的大小关系。
【答案】AsH3。由于砷的原子半径大于氮的原子半径,其更容易失电子,故其还原性强于NH3。
3.砷酸的酸性比硫酸的弱,这种说法是否正确
【答案】正确。由于原子的得电子能力:S>P>As,因此砷酸的酸性比硫酸的弱。
【核心归纳】
1.由原子序数确定元素位置的规律
只要记住了稀有气体元素的原子序数(He—2、Ne—10、Ar—18、Kr—36、Xe—54、Rn—86、Og—118),就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。
(1)若比相应的稀有气体元素多1或2,则应处在下周期的ⅠA族或ⅡA族,如88号元素:88-86=2,则应在第7周期ⅡA族;
(2)若比相应的稀有气体元素少1~5时,则应处在同周期的ⅢA族~ⅦA族,如84号元素:86-84=2,则应在第6周期ⅥA族;
2.结构和性质互推是解题的要素
(1)元素原子的氧化性和还原性主要由最外层电子数决定。
(2)原子半径决定了元素单质的性质;离子半径决定了元素组成化合物的性质。
(3)同主族元素最外层电子数相同,性质相似。
【典型例题】
【例3】　下列关于氮和磷两种元素的叙述正确的是(　　)。
A.它们的原子核外最外层电子数相等,它们的最高正价都是+5价
B.白磷比氮气性质活泼,所以PH3的稳定性小于NH3
C.因为氮原子半径比磷原子半径小,所以氮的相对原子质量比磷的相对原子质量小
D.磷酸比硝酸稳定,说明磷原子的得电子能力不一定比氮弱
【答案】A
【解析】由氮族元素的结构特点可知,它们的最外层电子数都是5个,最高正价均为+5价,A项正确;气态氢化物的稳定性与单质的活泼性无因果关系,元素的原子的得电子能力强弱与其对应的含氧酸的稳定性无因果关系,原子半径的大小与其相对原子质量之间也不存在因果关系,B、C、D三项均错误。
【例4】　下列对砷(As)的有关判断正确的是(　　)。
A.砷原子序数为33,它与铝同主族
B.砷的原子半径小于磷的原子半径
C.剧毒药品砒霜的主要成分是As2O3,其中砷元素的化合价为+3价
D.单质砷具有金属光泽,则砷是金属元素
【答案】C
【解析】砷与氮同主族,位于ⅤA族,而铝位于ⅢA 族,A项错误;砷与磷位于同一主族且在磷的下方,故砷的原子半径大于磷的,B项错误;砷是非金属元素,D项错误。
【随堂检测】
1.原子序数为x的元素位于元素周期表中的ⅡA族,则原子序数为(x+1)的元素不可能处在元素周期表的(　　)。
A.ⅢA族 B.ⅠA族 C.镧系 D.ⅢB族
【答案】B
【解析】原子序数为x的元素位于元素周期表中的ⅡA族,则原子序数为(x-1)的元素位于ⅠA族,B项错误。
2.坦桑石是一种被世界公认的新兴宝石,其组成为Ca2Al3(SiO4)3(OH),该成分中所含的元素不属于短周期元素的是(　　)。
A.Ca B.Al C.Si D.O
【答案】A
3.M2+有2个电子层,则M在元素周期表中的位置是(　　)。
A.第2周期0族 B.第2周期Ⅷ族
C.第2周期ⅡA族 D.第3周期ⅡA族
【答案】D
【解析】M2+有2个电子层,M的原子结构示意图为,由电子层数=周期序数,最外层电子数=主族序数可知,M元素位于第3周期ⅡA族。
4.下列关于元素周期表的说法中正确的是(　　)。
A.元素周期表共有7个周期、18个族
B.非金属元素均位于元素周期表右侧
C.38号元素位于第5周期ⅡA族
D.第6周期共计有18种元素
【答案】C
【解析】元素周期表共有7个周期、16个族,A项错误;氢元素位于元素周期表左侧,B项错误;38号元素位于Ca元素下方,C项正确;第6周期共计32种元素,D项错误。
5.焰色试验过程操作如图所示,下列说法正确的是(　　)。
A.铂丝一般用稀硫酸来清洗
B.某溶液进行焰色试验时火焰呈黄色,则表明待测液为钠盐溶液
C.Ba元素的焰色是黄绿色
D.蓝色钴玻璃的主要作用是滤去紫色
【答案】C
【解析】因为盐酸易挥发,且盐酸盐一般不是沉淀,故铂丝用稀盐酸清洗,而不是稀硫酸,故A项错误;焰色试验是元素的性质,某溶液进行焰色试验火焰呈黄色,则表明待测液含钠元素,但不一定是钠盐溶液,故B项错误;钡元素的焰色为黄绿色,可用于元素的鉴别,故C项正确;蓝色钴玻璃的作用是滤去火焰的黄光,故D项错误。
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