高一化学第三节元素周期表人教版知识精讲.doc

高一化学高一化学第三节第三节 元素周期表元素周期表人教版人教版 【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容： 第三节 元素周期表 二. 教学目标 1. 使学生了解元素周期表的结构以及周期、族的概念。 2. 使学生理解同周期、同主族元素性质的递变规律，并能运用原子结构理论解释这些递 变规律。 3. 使学生了解原子结构、元素性质及该元素在元素周期表中的位置三者间的关系，初步 学会运用元素周期表。 4. 使学生了解元素周期律和周期表的重要意义，认识事物变化由量变引起质变的规律， 对他们进行辩证唯物主义教育。 三. 能力目标 1. 学习前人在理论、实践研究的基础上，总结规律的创造性思维方法。 2. 培养搜集资料和信息处理能力。 四. 教学重点、难点 1. 重点： （1）元素周期表的结构。 （2）元素周期表的结构、元素的性质、元素在周期表中的位置与原子结构的关系。 2. 难点： 元素的性质、元素在周期表中的位置和原子结构的关系。 五. 知识分析 上节课学过了元素周期律，今天要学元素周期表。这一字之差，两者之间有什么区别 和联系呢？ 我们知道，元素周期律是自然界物质的结构和性质变化的规律。既然是规律，我们只 能去发现它、应用它，而不能违反它、创造它。元素周期表，只是人们在表述和应用这个 规律时的一种设计，用图表的形式来具体描述和反映这个规律，以便更实际地应用这个规 律。 元素周期律是元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性的变化这样的叙述虽然 很概括，但太抽象。元素周期表就是周期律的具体表现形式，反映了元素之间相互联系的 规律。它是人们的设计，所以既可以这样设计，也可以那样设计。历史上本来有“表”的 雏形，根据元素周期律的不同用途，还可能有多种形式。经过漫长的过程，现在有了比较 成熟、得到大家公认的表的形式。 （一）元素周期表的结构 编排三原则： 1. 按原子序数递增顺序从左到右排列。 2. 将电子层数相同的元素排列成一个横行。 3. 把最外电子层的电子数相同的元素按电子层数递增的顺序由上而下排列成纵行。 （1）周期：具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一行，叫周期。 观察元素周期表填下表： 类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数 1HHe21 2 短 周 期3 4 5 长 周 期6 不完全周期7Fr112 结论 1：7 个横行即 7 个周期 周期序数=电子层数 每一周期都是以碱金属元素开始到卤素，最后以稀有气体元素结束。 介绍：第 6 周期中，57 号元素到 71 号元素，共 15 种元素，它们原子的电子层结构和 性质十分相似，总称镧系元素。第 7 周期中，89 号元素到 103 号元素，共 15 种元素，它 们原子的电子层结构和性质也十分相似，总称锕系元素。为了使表的结构紧凑，将全体镧 系元素和锕系元素分别按周期各放在同一个格内，并按原子序数递增的顺序，把它们分两 行另列在表的下方。在锕系元素中 92 号元素铀（U）以后的各种元素，多数是人工进行核 反应制得的元素，这些元素又叫做超铀元素。 （2）族 概念：周期表中的每一个纵行称为一族，族的序号一般用罗马字母表示。 分类： 类别主族副族第族0 族 定义 由 和 元素共同构成的 族。 由 元素组 成的族。 原子 结构 最外电子数 至 个 最外层电子数 至 个 最外层电子数为 个或 个 表示 纵行数 结论 2： 周期表中共有 18 个纵行，16 个族。 主族的序数=最外层电子数=该元素的最高化合价数 过渡元素：IIIB 族到 IIB 族共 10 列通称为过渡元素，包括 VIII 族和七个副族， 是从左边主族向右边主族过渡的元素。 元素在周期表中的位置，反映了该元素的原子结构和一定的性质。因此，可以根据某 元素在周期表中的位置，推测它的原子结构和某些性质。 （二）元素的性质与元素在周期表中位置的关系 1. 元素的金属性和非金属性与元素在周期表中位置 结论 3：同周期从左到右，元素的金属性减弱，非金属性增强。 判断： （1）硒酸与高溴酸的酸性强弱。 （2）与 HI 的稳定性。TeH2 （3）与的碱性。LiOH 2 )(OHBe 结论 4：同主族从上至下，元素的金属性增强，非金属性减弱。 判断： （1）和的酸性。 42SO H 43AsO H （2）和的稳定性。HClSeH2 （3）和的碱性。 2 )(OHCa 3 )(OHAl 至此我们分别从周期表内横纵两个方面学习了元素性质的递变，综合起来，可归纳出 课本里周期表中元素性质递变规律表。 族 周期 IA、IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA 0 1 2 3 4 5 6 7 金 属 性 逐 渐 增 强 非金属性逐渐增强 B AlSi GeAs SbTe PoAt 金属性逐渐增强 非 金 属 性 逐 渐 增 强 结论 5： （1）齿状线右上区为非金属区，左下区为金属区； （2）齿状线两侧为往往表现一定金属性，又表现一定的非金属性，是寻找半导体材 料的区域； （3）金属性最强的元素为 Cs，最强的非金属元素为 F。 2. 原子结构与化合价 （1）价电子：元素原子的最外层电子，叫做价电子。 也有例外，有些元素的化合价与它们原子的次外层或倒数第三层的部分电子有关，这 部分电子也叫价电子。 （2）主族元素化合价的判断。 结论 6：元素最高正化合价的数值=族的序数=最外电子层电子数（即价电子数） 非金属元素最低负化合价的绝对值=8其最高正化合价 练习： 1. 下表是元素周期表的一部分，回答问题： 主 族 周期 IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0 二 三 四 （1）写出这十种元素的名称和元素符号。 （2）这些元素中，哪一种是最活泼的金属元素？哪一种是最活泼的非金属元素？哪 一种是最不活泼的元素？ （3）这些元素的最高价氧化物对应的水化物中，哪一种的酸性最强？哪一种的碱性 最强？哪一种元素能生成两性氢氧化物？ （4）与的化学性质，哪一种更活泼？怎样用实验证明？与的化学性质，哪 一种更活泼？怎样用实验证明？ 答案：答案： （1）依次是：N、F、Na、Mg、Al、Si、Cl、Ar、K、Br； （2）K、F、Ar； （3）、 4 HClOKOH 3 )(OHAl （4）比活泼，可用它们跟水反应的实验证明：钠跟冷水强烈反应，放出，NaMg 2 H 生成强碱；跟沸水才反应，放出，并生成。比活泼，可NaOHMg 2 H 2 )(OHMgClBr 用将氯气通入溶液的实验来证明：。NaBr NaBrCl2 22 2BrNaCl （三）元素周期律和元素周期表的意义 1869 年，门捷列夫发现了元素周期律，并编制了第一张元素周期表。元素周期表是学 习研究的一种重要工具。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。 【典型例题典型例题】 例 1 对比下列两组元素性质： （1）下列各组元素最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱、酸性逐渐加强的是（ ） A. 、NaOH 2 )(OHMg 43PO H 42SO H B. 、KOHNaOH 42SO H 4 HClO C. 、 2 )(OHCa 2 )(OHBa 4 HBrO 4 HClO D. 、 2 )(OHMg 2 )(OHBa 43PO H 42SO H （2）下列各组气态氢化物稳定性由强到弱的顺序正确的是（ ） A. 、 4 SiH 3 PHSH2HCl B. 、HFHClHBrHI C. 、 3 PHSH2HClHF D. 、 3 NH 3 PH 3 AsHHF 精析：精析： （1）A 项第三周期的 Na、Mg、P、S 四元素最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱， 酸性逐渐增强。B 项钾、钠是同主族，钾在钠的下方，则 KOH 的碱性大于 NaOH 的碱性。 钠、硫、氯又是同一周期元素且按原子序数增加顺序排列的，由同周期元素组成最高价氧 化物的水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强的规律，推断出、NaOH 42SO H 符合此规律。C 项与的碱性，因同主 4 HClO 2 )(OHCa 2 )(OHBa 22 )()(OHCaOHBa 族钡在钙下方，碱性强。不难推断 C 项不符题意。D 项、同主族，钡在下面碱性MgBa 强于与 C 项相似。 2 )(OHMg （2）是气态氢化物稳定性的对比，这就需要对比元素的非金属性强弱。先确立元素 位置再根据递变规律进行推断。A 项硅、磷、硫、氯分别是 14、15、16 与 17 号元素且在 同一周期，其非金属性逐渐加强，故其氢化物稳定性逐渐增强，不符合题意。B 项氟、氯、 溴、碘是 VIIA 族卤素且按原子序数递增顺序排列的。其气态氢化物稳定性由强到弱，符 合题意。C 项磷、硫、氯是同周期按原子序数递增排列的，其非金属性逐渐增强，气态氢 化物稳定性逐强。氯、氟同主族其气态氢化物稳定性也是逐渐加强，不符合题意。D 项氮、 磷、砷是按原子序数递增排列的，同主族元素其气态氢化物稳定性逐渐减弱，符合题意。 但氮、氟同周期，氟位于氮的右方，非金属性强，当然更强于磷、砷的非金属性，从整体 看不符合题意。 答案：答案：（1）A、B （2）B 小结：小结：本题考查由化学式确定中心元素的周期位置运用同周期、同主族元素性质的 递变规律对比元素性质的分析、判断能力。 例 2 A、B 为元素周期表中短周期元素，二者能形成 AB2，已知 A 的原子序数为，则n B 的原子序数为（ ） 1n2n5n10n 13n3n6n8n A. 不可能 B. 不可能 C. 不可能 D. 都可能 精析：精析： 解法一：解法一：本题是将抽象处理信息成具体信息。IIA 族元素与 VIIA 族元 处理 2 AB 素或 IVA 族元素与 VIA 族元素所形成的化合物，具体为、 2 BeF 、；、；还要注意特例、；再把具体 2 BeCl 2 MgF 2 MgCl 2 CO 2 CS 2 SiO 2 SO 2 NO 物质的原子序数与选项逐个对照，可得正确选项。 解法二：解法二：根据奇偶规律确定。即原子序数为奇（或偶）数时，则其在周期表中所处的 主族序数及最高正价数必为奇（或偶）数。由化合价可知 A 为偶数族（为偶数） ，B 为n 偶数族或奇数族，则 B 的原子序数为偶数或奇数，故均可能。 答案：答案：D 例 3 A、B、C 三种主族元素位于周期表相连续的三个不同周期，原子序数 CAB，其 中 B 的次外层电子数为 2，A 的次外层电子数与 B、C 不同，A 与 B 族数之和等于 C 的族 数。已知 A 的氢氧化物难溶于水，B 的最高价氧化物的水化物是一种强酸，则 A、B、C 各为何元素？ 精析：精析：本题看起来比较复杂，但经分析题意可以发现解题的突破口为“其中 B 的次外 层电子数为 2” ，次外层电子数为“2”的元素在第二周期，又知该元素最高价氧化物的水 化物是一种强酸， （第二周期元素中，形成的含氧酸有、。其中 33BO H 32CO H 3 HNO 只有是强酸， ）故该元素为第二周期中的氮元素。又因 A、B、C 位于周期表中相连 3 HNO 续的三个不同周期，且原子序数 CAB，A 在 B（氮元素）的下一周期，即第三周期， C 在第四周期。因 A 的氢氧化物难溶于水，A 是第三周期的镁元素。又因 A 与 B 族序数之 和等于 C 的族数，即 2+5=7，可知 C 在第 VIIA 族，且由上推知它在第四周期，C 为溴元 素。 答案：答案：A 是镁元素，B 是氮元素，C 是溴元素。 小结：小结：解推断题要找突破口是共同的特点。本题即是抓住了“其中 B 的次外层电子数 为 2”这个突破口，再据此分析推断。 例 4 元素周期表中，金属和非金属元素的分界线附近能找到的元素是（ ） A. 研制新型农药的元素 B. 制半导体材料的元素 C. 制造催化剂的元素 D. 制耐高温合金的元素 精析：精析：本题所考知识点为元素周期表和周期律的理论知识对工农业生产的指导作用。 运用周期律知识划分周期表中元素区域，对每个区域元素的主要特性有所了解。非金属性 较强的区域中 F、Cl、P、S 常用来制造农药，过渡金属区域中存在制造催化剂、耐高温、 耐腐蚀的合金材料的元素，在金属与非金属元素分界线处找到半导体材料。 答案：答案：B 例 5 A、B、C、D 为同一周期的 4 种元素，已知与足量酸充分反应后生成molA2 . 0 （标准状况下） 。B 的氧化物既可溶于酸又可溶于强碱溶液。C、D 离子的电子 2 24 . 2 HL 层结构与氩原子相同，C 点燃时与氧气反应生成的氧化物可与 C 的气态氢化物反应得到 C 的单质，D 单质常温下为气态。 （1）A、B、C、D 的元素名称分别为：A ，B ，C ，D 。 （2）画出 B 的原子结构示意图 。 （3）C 在周期表中位于第 周期， 族。 精析：精析：本题所考知识点为物质的量的计算与位构性三角关系。 设 A 的价态为x 2A 2 xH 2 4 . 22x mol2 . 024 . 2 ，A 价态为+1 价，A 位于 IA 族。1x B 氧化物具有两性，可能是 Al。 C、D 离子与氩电子层结构相同，且 C 为非金属，故四元素在第三周期，即 A 为，Na B 为，D 为，C 为 S（因为三周期中只有） 。AlClSHSO 22 2OHS 2 23 答案：答案： （1）钠 铝 硫 氯 （2）+13 2 8 3 （3）三；VIA 小结：小结： （1）与稀有气体原子电子层结构相同的离子有同周期内稀有气体前面的阴离子，还 有下周期的阳离子，依题描述知 C、D 为阴离子，在三周期。 （2）注意题目要求，让写名称不能写符号，结构示意图和符号表示方法要正确、规 范。 【模拟试题模拟试题】 （答题时间：50 分钟） 一. 选择题： 1. 无机化学命名委员会（国际组织）在 1989 年作出决定：把长式元素周期表原先的主、 副族及族号取消，由左至右改为 18 列。如碱金属元素为第一列，稀有气体元素为第 18 列， 按此规定，下列说法中正确的是（ ） A. 从第 10 列元素开始有非金属元素 B. 第 1 列元素和第 17 列元素组成的单质沸点变化趋势相反 C. 只有第 2 列元素原子最外层有 2 个电子 D. 在 18 列元素中，第 14 列元素组成的化合物种类最多 2. 主族元素在周期表中的位置取决于该元素原子的（ ） A. 相对原子质量和核外电子数 B. 电子层数和最外层电子数 C. 相对原子质量和最外层电子数 D. 电子层数和次外层电子数 3. 氡是放射性稀有元素，氡气吸入体内有害健康。氡的原子序数是 86，相对原子质量是 222。科学家还发现某些放射性矿物分解放出的“锕射气”是由质子数 86，质量数 219 的 原子组成。下列有关氡的说法正确的是（ ） A. 氡气在标准状况下的密度约是 1 91 . 9 Lg B. 氡气化学性质较活泼，因此对人体有害 C. 氡原子核外有 7 个电子层，最外层有 8 个电子 D. “锕射气”是氡的同素异形体 4. 下列有关稀有气体的描述中不正确的是（ ） 原子的最外电子层都是 8 个电子 其原子与同周期 IA、IIA 族原子的离子具有相 同的核外电子排布 某些稀有气体能跟某些物质反应 原子半径比同周期 VIIA 族元 素原子半径大 A. 只有 B. 和 C. 和 D. 和 5. 某元素原子的最外电子层上只有 2 个电子，该元素（ ） A. 一定是 IIA 族元素 B. 一定是金属元素 C. 一定是正二价元素 D. 可能是金属元素，也可能不是金属元素 6. 图 1 是元素周期表的一部分，与元素 X 化学性质相似的元素是（ ） A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 甲 乙丙 丁X 图 1 7. 已知为 IIA 族元素，为 IIIA 族元素，它们的原子序数分别为和，且、为abmnab 同一周期元素，下列关系式错误的是（ ） A. B. 1 mn11 mn C. D. 25 mn10 mn 8. 某元素 X 最高价含氧酸的相对分子质量为 98，且 X 的氢化物的化学式不是，XH2 则下列说法正确的是（ ） A. X 的最高价含氧酸的化学式可表示为 43XO H B. X 是第二周期 VA 族元素 C. X 是第二周期 VIA 族元素 D. X 的最高化合价为+4 9. 图 2 为元素周期表的一部分，已知 A、B、C、D、E 五种元素原子核外共有 85 个电 子，E 的原子核外有三个电子层，则 A、D 分别是（ ） A. O、Cl B. N、Si C. C、P D. B、Si EB A D C 图 2 10. 属于短周期的 X、Y 两种元素，X 原子半径小于 Y 原子半径，两元素形成 X 显正价 的型化合物，下列关于 X、Y 两元素的叙述正确的是（ ） 2 XY A. X 是 Y 的前一周期元素 B. X、Y 可能属于同一周期 C. X 只能是金属元素 D. X 可能是第二周期中的 IIA 族或 IVA 族元素 11. 原子序数大于 4 的主族元素 X、Y 的离子、的核外电子排布相同。关于 m X n Y X、Y 元素的论述正确的是（ ） A. X 原子序数大于 Y B. X 和 Y 在同一周期 C. Y 的族序数和 X 的族序数之差是)(8nm D. X、Y 核电荷数之差是)(nm 12. 短周期元素 A、B、C 的位置如图 3 所示，已知 B、C 两元素所在族数之和是 A 元素 族数的 2 倍，B、C 两元素的原子序数之和是 A 元素的原子序数的 4 倍，则 A、B、C 是（ ） A. 、B. 、BeNaAlBMgSi C. 、D. 、OPClCAlP BC A 图 3 13. 已知铍（）的原子序数为 4。下列对铍及其化合物的叙述正确的是（ ）Be A. 铍的原子半径大于硼的原子半径 B. 氯化铍分子中铍原子的最外层电子数是 8 C. 氢氧化铍的碱性比氢氧化钙的弱 D. 单质铍跟冷水反应产生氢气 二. 填空题： 14. 由短周期中 X、Y 两元素组成的化合物分子中含有 38 个电子，若为离子化合YX2 物，其化学式是 ，若为共价化合物，其化学式是 。 2 XY 15. 相邻三个周期的五种元素，A、B、C、