必修2 第一章
物质结构 元素周期律
§1 元素周期表
1869年门捷列夫在继承和分析了前人工作的基础上,对大量实验事实进行了订正、分析和概括,成功地对元素进行了科学分类。他总结出一条规律:元素的性质随着相对原子质量的递增而呈现周期性的变化。
但是由于时代的局限,门捷列夫揭示的元素内在联系的规律还是初步的,他未能认识到形成元素性质周期性变化的根本原因。
(一)元素周期表的历史
1.第一张元素周期表
(1)时间:
(2)绘制者:
(3)排序依据:
(4)结构特点:
(5)意义:
俄国化学家——门捷列夫
1869年
将元素按照相对原子质量由小到大依次排列
揭示了化学元素的内在联系——里程碑
2.现行元素周期表
(1)排序依据:
(2)原子序数:
(3)结构特点:
原子的核电荷数
按照元素在周期表中的顺序给元素编号
将化学性质相似的元素放在一个纵行
[思考与交流](观察元素周期表 )
我们按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。原子序数与原子结构间存在什么关系?(结合1-18号元素原子结构)
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
元素周期表的编排原则 ?
1.每一横行原子电子层数相同
2.每一纵行原子最外层电子数相同
1. 在元素周期表中横行和纵行又称为什么?
2. 元素周期表中有多少横行,多少周期?
多少纵行,多少族?
周期和族
七个横行七个周期
18个纵行16个族
(1)周期(横行)
具有相同的电子层数而又按原子序数递增的顺序排列的一系列元素,称为一个周期。
周期数=电子层数
周 期
1
2
3
周期
短周期:第1~3周期
长周期:第4~7周期
周期表里数周期,1234567.
类别 周期序数 起止元素 所含元素总数 电子层数
短周期
长周期
1
2
3
4
5
6
7
H——He 2 1
Li——Ne 8 2
Na——Ar 8 3
K——Kr 18 4
Rb——Xe 18 5
Cs——Rn 32 6
Fr——112号 26 7
(2)族(纵行)
主族:
由短周期元素和长周期元素共同构成的族。
副族:
完全由长周期元素构成的族。 表示方法:在族序数后标“B”字。如ⅠB、ⅡB、ⅢB、…
第VⅢ族:
0族:
(“八、九、十” 三个纵行)
稀有气体元素
七主七副八和0
表示方法:在罗马数字表示的族序数后面标“A”字。
ⅠA、ⅡA、ⅢA、…
主族序数=最外层电子数
ⅠA
0
ⅡA ⅢA Ⅳ A ⅤA ⅥA ⅦA
注意
总结:
周期
(7个)
族
(16个)
短周期
长周期
第 1周期
第 2周期
第 6周期
第 3周期
第 5周期
第 4周期
第 7周期
—— 2 种
—— 8 种
—— 8 种
—— 18 种
—— 18 种
—— 32 种
—— 26 种
主族
副族
第VIII族
0 族
共 7 个主族,包括短周期和长周期元素
共 7 个副族,只包括在长周期中
包括第8、9、10 纵行
稀有气体元素
周期表里数周期,1
2
3
4
5
6
7
七主七副和零族,最后莫忘第Ⅷ族。
扇形元素周期表
立式周期表
螺旋型周期表
元素周期表 —— 性质版
元素周期表 —— 远景版
元素周期表 —— 卡通版
元素周期表 —— 塔型
常用长式元素周期表
第一节 元素周期表
第二课时
时间: 3月29号星期四
写出下列元素的元素符号和它们在周期表中的位置
1.原子序数分别为7、8、9、10、16、17、20、19
1.推断下列元素的核电荷数:
(1)第2周期第ⅢA族
(2)第3周期第ⅤA族
(3)第4周期第ⅥA族
(4)第4周期第ⅠA族
练习
推算原子序数为6,13,34,53,88,82的
元素在周期表中的位置。
第6号元素: 6-2=4 第二周期第ⅣA 族。
第13号元素: 13-10=3 第三周期第ⅢA 族。
第34号元素: 34-18=16 第四周期第ⅥA 族。
第53号元素: 53-36=17 第五周期第ⅦA 族。
第88号元素: 88-86 =2 第七周期第ⅡA 族。
第82号元素: 82-54 =28
第六周期第ⅣA 族。
28-14=14
练习与思考:
1、推算原子序数为6、13、34、53、88的元素在周期表中的位置。
2
3
4
5
7
IVA
IIIA
VIA
VIIA
IIA
原子序数 6 13 34 53 88
周期
族
练习与思考:
2、下列各表为周期表的一部分(表中为原子序数),其中正确的是( )
(A) (B)
(C) (D)
D
2 3 4
11
19
2
10 11
18 19
6
11 12 13
24
6 7
14
31 32
3.在短周期元素中,原子最外电子层只有1个或2个电子的元素是 ( )
A.金属元素
B.稀有气体元素
C.非金属元素
D.无法确定为哪一类元素
练习与思考:
D
4.下列说法中正确的是( )
A.每一周期的元素都是从碱金属开始,最后以稀有气体结束
B.同一周期中(除第一周期外),从左到右,各元素原子核的电子数都是从1个逐渐增加到8个
C.第二、三周期上下相邻元素的原子核外电子数相差8个
D.第七周期只有23种元素
C
5.某元素X,它的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,则X在周期表中位于( )
A.第二周期 B.第三周期
C.ⅣA族 D.ⅥA族
A C
第三周期第IVA族的元素原子序数是:
Na元素的原子序数为11,相邻的同族元素的原子序数是:
短周期元素中,族序数=周期序数的元素有
:
族序数等于周期序数2倍的元素有
:
周期序数=族序数2倍的有:
练习与思考:
14
3、19
H、Be 、 Al
C S
Li、Ca
练习与思考:
A、B、C是周期表中相邻的三种元素,其中A、B是同周期,B、C是同主族。此三种元素原子最外层电子数之和为17,质子数之和为31,则A、B、C分别为什么元素?
观察,可得A是氮元素
B是氧元素
C是硫元素
它们分别位于周期表的什么位置?
1.已知碳元素、镁元素和溴等主族元素的原子
结构示意图:
练习:
2.根据元素的原子序数,不能确定的是?
A.原子核内质子数
B.原子核内中子
C.原子核外电子数
B
3.现行元素周期表中已经列出了112种元素,其中元素种类最多的周期是?
A.第4周期 B.第5周期
C.第6周期 D.第7周期
C
判断下列说法是否正确
错,还有0族元素
错,短周期包括1、2、3周期,共18种元素
正确,过渡元素还全是金属元素
错,还有第VIII族元素
第一节 元素周期表
第二课时
二、元素的性质与原子结构
1.碱金属元素
Na
K
Rb
Li
Cs
3
11
19
37
55
1
1
1
1
1
2
3
4
5
6
1.查阅元素周期表有关信息,填写下表
元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数 原子半径
nm
碱
金
属
元
素 锂 0.152
钠 0.186
钾 0.227
铷 0.248
铯 0.265
碱金属的原子结构示意图
碱金属原子结构有何异同?
①相同点:碱金属元素原子结构的
相同, 都为 。
②递变性:从Li到Cs,碱金属元素
的原子结构中, 依次
增多。
最外层电子数
1个
电子层数
思考与交流
3.思考与交流: 通过观察钠和钾的实验,思考钠和钾的性质有什么相似性和不同?你认为元素的性质与它们的原子结构有关系吗?
碱金属元素原子的最外层都有1个电子,它们的化学性质 ,它们都能与 _、_____等反应,表现出金属性(还原性).(写出反应方程式)
相似
氧气
水
上述反应的产物中,碱金属元素的化合价都是 。
+1
与O2反应
反应不如钠剧烈,生成Li2O
点燃剧烈燃烧,生成Na2O2
燃烧更加剧烈生成比过氧化物复杂的氧化物
遇空气立即燃烧,生成更复杂的氧化物
遇空气立即燃烧,生成更复杂的氧化物
Li
Na
K
Rb
Cs
与H2O反应
剧烈,生成H2
更剧烈,生成H2
轻微的爆炸,生成H2
遇水立即燃烧,爆炸
结论
金 属 性 逐 渐 增 强
碱金属的化学性质
遇水立即燃烧,爆炸
随着核电荷数的增加,碱金属元素原子的电子层数逐渐 ,原子半径逐渐 ,原子核对最外层电子的引力逐渐 。
金属性逐渐 ,单质还原性逐渐_______
增多
增大
减弱
增强
结论:记笔记
增强
碱金属的物理性质
碱金属单质 颜色和状态 密度
g·㎝-3 熔点
℃ 沸点
℃
Li 银白色,柔软 0.534 180.5 1347
Na 银白色,柔软 0.97 97.81 882.9
K 银白色,柔软 0.86 63.65 774
Rb 银白色,柔软 1.532 38.89 688
Cs 略带金属光泽,柔软 1.879 28.40 678.4
相
似
点
递变性
颜色
硬度
密度
熔沸点
导电导热性
密度变化
熔沸点变化
Li Na K Rb Cs
均为银白色(Cs略带金色)
柔软
较小
较低
很好
逐渐增大(K特殊)
单质的熔沸点逐渐降低
碱金属在物理性质上的相似性和规律性。
通过比较碱金属单质与氧气、水的反应,我们可以看出,元素性质与原子结构有密切关系,主要与原子核外电子的排布,特别是 有关。原子结构相似的一族元素,它们在化学性质上表现出
和 。
最外层电子数
相似性
递变性
在元素周期表中,同主族元素从上到下原子核外电子层数依次 ,原子半径逐渐 ,失电子能力逐渐 ,金属性逐渐 。
增多
增大
增强
增强
第一节 元素周期表
第三课时
通过比较碱金属单质与氧气、水的反应,我们可以看出,元素性质与原子结构有密切关系,主要与原子核外电子的排布,特别是____________ 有关。原子结构相似的一族元素,它们在化学性质上表现出 和 。
最外层电子数
相似性
递变性
在元素周期表中,同主族元素从上到下原子核外电子层数依次 ,原子半径逐渐 ,失电子能力逐渐 ,金属性逐渐 。
单质还原性逐渐____________
增多
增大
增强
增强
增强
碱金属元素的原子结构和性质递变规律
核电荷数
电子层数
原子半径
原子失电子能力
元素的金属性
单质的还原性
最高价氧化物对应水化物的碱性
元素金属性强弱判断依据:
1、根据金属单质与水或者与酸反应置换出氢的难易程度。置换出氢越容易,则金属性越强。
2、根据金属元素最高价氧化物对应水化物碱性强弱。碱性越强,则原金属元素的金属性越强。
3、可以根据对应阳离子的氧化性强弱判断。金属阳离子氧化性越弱,则元素金属性越强。
分析卤族元素的原子结构,试推测一
下F、Cl、Br、I在化学性质上表现的
相似性和递变性?
二、卤族元素
思考与交流:
卤族元素:
氟(F)
氯(Cl)
溴(Br)
碘(I)
砹(At)
相同点:
最外层7个电子
易得一个电子,
不同点:
核电荷数递增
电子层数递增
原子半径依次增大
得到电子能力逐渐减弱,
具有氧化性
单质的氧化性逐渐减弱
原子结构
化学性质
根据卤素原子结构示意图,归纳卤素原子的结构特点并推测性质:
结构上的相同 性质上的相似
决定
(最外层均为7个电子)
(1)都能与金属反应生成金属卤化物
(2)都能与氢气反应生成卤化氢(HX)
(3)都能与水反应
(4)都能与碱反应
(回忆氯气的性质)
1)卤素单质与氢气反应
H2+F2=2HF
暗处反应爆炸;HF很稳定
H2+Cl2=2HCl
H2+Br2=2HBr
光照或点燃;HCl较稳定
加热500℃ ,HBr不稳定
需不断加热,HI同时分解
卤素单质的化学性质
相似性
卤素单质都能跟氢气发生反应,生成卤化氢(气体)。
递变性
高
低
弱
小结:
F2 Cl2 Br2 I2
2)卤素单质间的化学性质
实验1-1
溶液有无色
变为橙色
溶液有无色
变为深黄色
CCl4层
为紫色
Cl2 + 2NaBr == 2NaCl +Br2
Cl2 + 2 KI == 2KCl + I2
Br2 + 2KI == 2KBr +I2
实验 现象 化学方程式
1、饱和氯水与NaBr溶液
2、饱和氯水与KI溶液
3、溴水与KI溶液
思考:根据上述反应,比较Cl2、Br2、I2的氧化性强弱
结论: 氧化性:F2 > Cl2>Br2>I2
2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
2I-+ Cl2= I2+2Cl-
2I-+ Br2 =I2+2Br-
2F2 + 2H2O = 4HF + O2 (爆炸)
(能反应)
(很弱)
(极弱)
3)卤素与水反应
F2的特殊性
4)卤素单质与碱反应
X2+ 2NaOH = NaX+ NaXO+H2O
卤素单质的物理性质
密度逐渐增大
熔点逐渐升高
沸点逐渐增大
颜色逐渐加深
单质 颜色 和状态 密度 熔点 ℃ 沸点 ℃ 溶解度 (100g水)
F2 淡黄绿色
气体 1.69 g/L -219.6 -188.1 与水反应
Cl2 黄绿色
气体 3.124 g/L -101 -34.6 226cm3
Br2 深棕色
液体 3.119 g/cm3 7.2 58.78 4.16g
I2 紫黑色 固体 4.93 g/cm3 113.5 184.4 0.029g
有颜色,密度小,熔沸点都较低。
相似性
递变性
颜色:逐渐加深
状态:气 液 固
密度:逐渐增大
熔沸点:依次增高
卤素单质的物理性质
阅读教材第8页卤素单质的物理性质表,归纳卤素的物理性质:
总 结
通过比较碱金属以及卤素的性质,得出结论:
元素的性质与 有密切的关系,
主要 特别与 有关。
原子结构
原子核外电子的排布
最外层电子数
同主族:元素金属性、非金属性的递变
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
F
Cl
Br
I
At
IA
ⅦA
金属性增强
非金属性减弱
原因:同一主族的元素中,各元素的最外层电子数相同,由于从上到下电子层数 增多,原子半径增大,原子核对外层电子的引力减弱,失电子能力逐渐增强,得 电子能力逐渐减弱
保存溴时,常往盛溴的试剂瓶中加入一些水。请观察盛溴的试剂瓶,根据现象,描述溴的物理性质
常温下,是深红棕色液体
常温下唯一呈液态的非金属单质
密度比水大
有刺激性气味、有毒
可溶于水,在水中的溶解度不大
溴水呈橙色
溴蒸气为红棕色
保存:密闭保存,加水液封
溴单质的特殊性
碘是一种紫黑色固体
具升华性质
碘的蒸气呈紫色
用于分离、提纯碘晶体
碘(I2)遇淀粉变蓝色
碘微溶于水,碘水棕黄色
Cl- Br- I- 都可以和Ag+产生不溶与酸的沉淀
卤化银见光分解,具有感光性,可以用来制造照相胶片
碘化银可用与人工降雨
第一节 元素周期表
第三课时
时间:4月16号星期一
思考1:截止到1999年,人类共发现了113种元素,是否可以说我们发现了113种原子呢?
思考2:元素的定义是什么?
思考3:原子是由什么构成的?
元素:具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称。
三、核素
思考:同种元素的原子是否一定是同一种原子呢?
质子数 中子数 原子名称 原子符号
1 0 氕 H
1 1 氘 H或D
1 2 氚 H或T
同种元素的原子只是质子数相同,中子数不一定相同。
1
1
3
1
2
1
核素——具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子;
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;
同位素的表示法:
A(质量数)= Z(质子数)+ N(中子数)
说明:
1)核素是一种原子的称谓,同位素是同种元素的不同核素间的互称。
2)同位素之间的化学性质相似,物理性质有的相同或相近,有的差异很大。
2、质量数
定义:将核内所有质子和中子的相对质量取近似值加起来,所得数值叫做质量数。
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
原子质量数 ≈ 相对原子质量
数值上
思考:元素的相对原子质量和原子的相对原子质量一回事吗?
Ar(E)= Ar1(E1)*x(E1)+ Ar2(E2)*x(E2)+……
元素相对原子质量
核素1相对原子质量
核素2相对原子质量
核素1原子个数百分含量
核素2原子个数百分含量
该公式有兴趣的可以了解,但是不要求
课堂小练:
A
35
1
10
13
40
17
18
35
1
0
1
1、完成下列表格。
粒子符号 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A) 用ZX表示为
O 8 18
Al 14 27
Ar 22
Cl 18 17Cl
H 1H
2.元素的种类和原子的种类( )
A.前者大 B.后者大
C.相同 D.无法确定
B
3.下列各组粒子属于同位素的是( )
A. Cl和 Cl B. K和 Ca
C.O2和O3 D.H2O和D2O
A
3、下列关于原子的几种描述中,不正确的是( )
A、18O与19F具有相同的中子数
B、16O与17O具有相同的电子数
C、12C与13C具有相同的质量数
D、15N与14N具有相同的质子数
C
元素非金属性强弱判断依据
1、非金属元素单质与H2化合的难易程度:化合越容易,非金属性越强
2、形成气态氢化物的稳定性,气态氢化物越稳定,元素的非金属性越强
3、最高氧化物对应水化物的酸性强弱,酸性越强,对应非金属元素非金属性越强
4、置换反应