★第一节元素周期表1-1

第一章 物质结构 元素周期律第一节 元素周期表学案门捷列夫简介门捷列夫（18341907）俄国化学家。 1834年2月7日生于西伯利亚托博尔斯克，1907年2月2日卒于彼得堡（今列宁格勒）。1850年入彼得堡师范学院学习化学，1855年毕业后任敖德萨中学教师。1857年任彼得堡大学副教授。1859年他到德国海德堡大学深造。1860年参加了在卡尔斯鲁厄召开的国际化学家代表大会。1861年回彼得堡从事科学著述工作。1863年任工艺学院教授，1865年获化学博士学位。1866年任彼得堡大学普通化学教授，1867年任化学教研室主任。1893年起，任度量衡局局长。1890年当选为英国皇家学会外国会员。门捷列夫的最大贡献是发现了化学元素周期律。他在前人的基础上，总结出一条规律：元素（以及由它所形成的单质和化合物）的性质随着原子量（相对原子质量）的递增而呈周期性的变化,这就是元素周期律。他根据元素周期律于1869年编制了第一个元素周期表，把已经发现的63种元素全部列入表里，从而初步完成了使元素系统化的任务。元素周期律的发现激起了人们发现新元素和研究无机化学理论的热潮，元素周期律的发现在化学发展史上是一个重要的里程碑，人们为了纪念他的功绩，就把元素周期律和周期表称为门捷列夫元素周期律和门捷列夫元素周期表。1955年科学家们为了纪念元素周期律的发现者门捷列夫，将101号元素命名为钔。 一、元素周期表原子序数：按元素核电荷数由小到大的顺序给元素的编号。如：氢元素的原子序数为1，镁元素的原子序数为12。则：对任意元素的原子：原子序数 核电荷数 质子数 核外电子数对任意元素的阳离子：原子序数 核电荷数 质子数 核外电子数对任意元素的阴离子：原子序数 核电荷数 质子数 核外电子数思考：1.画出12、310、1118各元素的原子结构示意图，分别有什么相同之处？领会它们在元素周期表中的位置与它们原子结构的关系。2.元素周期性表中第一列元素的原子结构示意图（见教材P5）有什么异同，领会它们在元素周期表中的位置与它们原子结构的关系。一)、元素周期表编排原则：1、把 相同的元素按原子序数递增的顺序由左到右排成一个横行。 2、把 相同的元素按电子层数递增的顺序由上到下排成纵行。 二)、元素周期表的结构：1、周期：具有 而又按照 由左往右排列的一系列元素。即：周期数 电子层数周期周期分类周期序数所含元素种类每周期最后一元素的原子序数2、族：不同横行中 的元素按 顺序由上到下排成纵行。即：主族序数 最外层电子数族族的分类族序数的表示某些主族元素的别称：第族（除氢）：碱金属元素：第族：碱土金属；第族：碳族元素；第族：氮族元素；第族：氧族元素；第族：卤族元素。0族：稀有气体元素。【课堂练习】1.主族元素在周期表中所处的位置，取决于该元素的（A）最外层电子数和原子量 （B）原子量和核外电子数（C）次外层电子数和电子层数 （D）电子层数和最外层电子数2.下列叙述错误的是（A）把最外层电子数相同的元素按电子层数递增排成8行（B）主族元素在周期表中的位置决定于该元素原子的电子层数和最外层电子数（C）元素周期表能体现元素间的某些联系（D）把电子层数相同的各元素按原子序数递增排成七个横行3.国际无机化学命名委员会在1989年做出决定，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1列，稀有气体元素为第18列。下列说法错误的是（ ） A、第9列元素中没有非金属元素 B、只有第2列元素原子最外层有2个电子 C、第15列元素的最高价氧化物的化学式为R2O5 D、在整个18列元素中，第3列的元素种类最多4.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： 第13号元素： 第34号元素： 第53号元素： 第88号元素： 第82号元素： 小结：基本组成(行、列、周期、族）；上下,左右相邻元素序数的关系；记136号元素；主族元素的位置与原子结构的关系 (周期序数=电子层数、主族序数=最外层电子数)；牢记短周期元素；熟记主族元素和0族元素。思考：元素在元素周期表中的位置与其原子的结构有密切的关系，即：同周期元素具有相同的电子层数，同主族元素具有相同的最外层电子数。那么元素的性质与它在元素周期表中的位置有什么关系呢？同周期或同主族元素的性质具有哪些相似点？又有什么样的不同呢？ 二、元素的性质与原子结构1、碱金属元素思考：碱金属元素在元素周期表中的位置是： ；碱金属元素包括 ；它们在元素周期表是的位置与它们结构的关系是： （1）碱金属元素的原子结构思考：完成教材第5页“科学探究”，填写第5页表格相同点：碱金属元素原子结构的相同， 都为。递变性：从Li到Cs，碱金属元素的原子结构中， 依次增多。思考：元素性质主要取决于原子的最外层电子数，从碱金属原子的构可推知其化学性质如何？是否完全相同？ 最外层上都只有 电子，化学反应中易 而表现 ，形成 ，并能与氧气等非金属元素及水发生化学反应。与我们已学过的 相似。 （2）碱金属元素的化学性质实验：取一小块钾，擦干表面的煤油后放在石棉网上加热，观察现象。同钠与氧气的反应比较。 钠、钾化学性质比较钠 钾 与氧气反应 剧烈燃烧，火焰呈 色，生成 色的固体 剧烈燃烧，火焰呈 色与水反应（绿豆大一块） 结论钠与钾都能与氧气、水发生反应，但反应的 不同思考：根据实验讨论钠与钾的性质有什么相似性和不同性。你认为元素的性质与他们的原子结构有什么关系？其余碱金属的性质又如何？ 碱金属元素原子的最外层都 电子，它们的化学性质 ，都能与氧气、水等反应与O2的反应： Li+ O2= Li+ O2= Na+O2= Na+O2= K、Rb、Cs也能与氧气反应生成更为复杂的产物。如钾与氧气在不同条件下反应可生成：K2O、K2O2、KO2/。与水的反应：Na + H2O K + H2O Rb、Cs也能与水反应，但更 。碱金属与水反应的通式：R + H2O 思考：某碱金属3.9g与足量水反应，生成氢气0.1g，则该金属是什么？ 小结：由于碱金属元素原子的最外层都 电子，所以它们的化学性质 ，如都能与氧气、水等反应。但从LiCs它们的化学性质 ，表现在与氧气、水等反应 。思考：请仔细思考，怎样解释碱金属元素在性质上的这种相似性和递变性？碱金属元素从上到下（Li 、Na、K、Rb、Cs），随着核电荷数的 ，碱金属元素原子的电子层数逐渐 ，原子核对最外层电子的引力逐渐 ，原子失电子的能力逐渐。元素的金属性逐渐 ，与水和氧气的反应越来越 ，生成的氧化物越来越 。最高价氧化物对应水化物的碱性越来越 。元素金属性强弱判断依据：、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。如已知金属A可与冷水反应，金属B和热水才能反应，金属C和水不能反应，判断金属A、B、C金属性强弱如何？ 、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。如已知NaOH为强碱、Mg(OH)2为中强碱、 Al(OH)3为两性氢氧化物，则Na、Mg、Al的金属性强弱顺序如何？ 、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。氧化性Al3+Mg2+Na+ ，则元素金属性顺序为 或者：可以根据金属单质的还原性强弱判断。金属单质还原性越强，则元素的金属性越强。如A+B+=A+B，则A、B元素的金属性强弱为： （3）碱金属的物理性质思考：请认真阅读教材P7表11并比较碱金属元素单质的物理性质有何相似性和递变性？相似点： 色，质地 ，密度 ，熔沸点 递变性：从LiCs：碱金属元素单质的密度 （ ）：熔沸点 。（4）碱金属元素的用途锂电池是一种高能电池。锂有机化学中重要的催化剂。锂制造氢弹不可缺少的材料。 锂是优质的高能燃料（已经用于宇宙飞船、人造卫星和超声速飞机）。液态钠可以做核反应堆的传热介质。钾的化合物最大用途是做钾肥。硝酸钾还用于做火药。铷铯主要用于制备光电管、真空管。铯原子钟是目前最准确的计时仪器。2.卤族元素思考：卤族元素在元素周期表中的位置是： ；卤族元素包括 ；它们在元素周期表是的位置与它们结构的关系是： （1）卤族元素的原子结构思考：根据卤族元素的原子结构，请你试着推测一下卤素音质在化学性质上的相似性的递变性。你的依据是什么？相似性：卤族元素原子结构的相同， 都为。因此它们在化学反应中易 而表现 。与我们已学过的 相似。递变性：卤族元素从上到下（F、Cl、Br、I），随着核电荷数的 ，卤族元素原子的电子层数逐渐 ，原子核对最外层电子的引力逐渐 ，原子得电子的能力逐渐，即 性逐渐 。（2）卤族单质的物理性质思考：请认真阅读教材P8资料卡片并比较卤素单质的物理性质有何相似性和递变性？相似点： 色，均为 分子。递变性：从F2I2：卤族单质的物态 ；密度 ：熔沸点 。思考：卤素单质的物理性质与碱金属的物理性质相比有什么异同？特性一、常温下唯一呈液态的金属单质为 ，常温下唯一呈液态的非金属单质为 。特性二、碘受热易升华。特性三、单质溴和单质碘较难溶于水而易溶于有机溶剂如四氯化碳（CCl4）溴水通常呈橙黄色，溴的有机溶液通常呈橙红色。碘水通常呈褐色，碘的有机溶液通常呈紫红色。（3）卤素单质的化学性质思考：对比Cl2，写出Br2与 Na 、Fe 反应的化学方程式。 对比Cl2，写出F2 、Br2、I2与 H2 反应的化学方程式。 并预测它们与氢气反应的难易程度及反应的剧烈程度有何不同。对比Cl2，写出Br2、I2与 H2O 反应的化学方程式。 1) 卤素与氢气的反应名称反应条件方程式氢化物稳定性 F2 Cl2 Br2 I2小结：（1）卤素单质与H2化合的难易关系： （2）卤化氢的稳定性关系： 根据卤素单质与氢气反应的难易程度说明从F2到I2它们的 性逐渐增强，正是因为如此，它们的产物即氢化物的稳定性逐渐 。2）、与水反应Cl2 H2O = HClHClO Br2 H2O = HBrHBrO I2 H2O = HIHIO但2F22H2O=4HFO2 （特例）通式：X2 H2O = HXHXO（X：Cl、Br、I）思考：把氯水滴加到碘化钾溶液中可能出现什么现象？为什么？加入CCl4充分振荡后又可出现什么现象？为什么？在此基础上完成教材P9实验表格3)卤素间的相互置换思考：根据上述实验，排出Cl2、Br2、I2的氧化性强弱顺序及、的还原性强弱顺序结论：氧化性： 还原性： 小 结1.卤素原子结构的相似性，决定了单质化学性质的相似性：与金属反应，生成卤化物；与氢气反应，生成卤化氢；与水反应，生成卤化氢和次卤酸。2.卤素原子结构的差异性，决定了单质化学性质的差异性和递变性：与氢反应的能力渐弱；氢化物的稳定性渐弱3.特性碘遇淀粉显蓝色；2Fe3+2I-=2Fe2+I2氟气和水的反应： 2F2 +2H2O=4HF+ O2 元素非金属性强弱判断依据：、根据非金属单质与氢气化合的难易程度或氢化物的稳定性。与氢气化合越容易或氢化物越稳定，则非金属性越强。、根据非金属元素最高价氧化物对应水化物酸性强弱。酸性越强，则非金属元素的非金属性越强。、可以根据对应阴离子的还原性性强弱判断。非金属元素阴离子还原性越弱，则元素非金属性越强。或者：可以根据非金属单质的氧化性强弱判断。非金属单质氧化性越强，则元素的非金属性越强。中央电视台，“鉴宝”栏目春节特别节目中，主持人展示了一根7000多年前的鹤腿骨笛。被看成无价之宝。那人们是如何知道它是7000多年前的呢？用C-14的半衰期计算的。 C-14和我们见过的C-12是什么关系呢？原子学说发展史公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。人类探索自然的努力自古就有，并且也从没有停止。前辈为人类认识世界，进而改造世界，作出了突出的贡献，为我们留下的不只是物质财富，还有巨大的精神财富，在他们的精神感召下，我们难道不应加倍努力学习吗？三、核素：（一）原子的结构： 1、构成原子的粒子及其性质构成原子的粒子电性和电量不显电性质量/kg9.10910-311.67310-271.67510-27相对质量已知：m(12C)=1.993 10-26kg 1/12m(12C)= 1.661 10-27kg 2、质量数质量数：原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值。即有：质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N）思考：质量数与相对原子质量之间有关系吗？有什么关系？对于一个微粒，我们可以这样来表示它的组成：AZXcd 其中：A代表质量数；Z代表核电荷数； c代表 ；d代表 思考：1.钠原子的质量数为23，中子数为12，那么它的质子数是 ，核外电子数是 ，2.硫的二价阴离子的核外电子数是18，中子数为17，那么它的质量数是 ，3.X元素原子的质量数为m，核内中子数为n，则WgX+含有电子的物质的量是 A. (m-n)W/m B. (m-n-1)W/m C. (m+n)W/m D. (m-n+1)W/m4.一种元素必定具有唯一确定的核电荷数，哪么它也必定具有唯一确定的中子数吗？前面提到的12C、14C是什么关系？教材P10表中这三种微粒是同一种原子吗?是同一种元素吗?（二）元素、核素、同位素：1、元素： 具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子。同种元素：原子的原子核中质子数_。同种元素：原子的原子核中中子数可以 _。同种元素：可以有 _ 种不同原子。2、核素：具有一定数目的质子和一定数目中子的一种原子可见氢元素有三种不同原子，即氢元素有三种核素。把这三种原子互称为同位素3、同位素：把具有相同质子数和不同中子数的 互称为同位素。即:两同(同质子数、同一元素)两不同(中子数不同、原子不同) 其特点为：同位素在周期表里占据同一位置。同位素的化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素的原子个数百分比(丰度)一般为定值。 同种元素的不同的同位素原子也可组成不同的单质或化合物的分子。如：氢： 氕、 氘、 氚 氢 重氢超重氢元素符号： H H H 原子符号： 11H 21H 31H H D T单质：H2、 D2 、 T2、HD、HT、DT（在化学上它们都是同一种物质氢气）与氧化合成水：H2O、D2O、T2O、HDO、DTO、HTO（在化学上它们都是同一种物质水）。这些水分子的最大式量_，最小式量_，共有_种式量。思考：在（1）63Li、（2）147N、（3） 2311Na、（4） 2412Mg、（5）73Li、（6） 146C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。思考：下列符号代表几种元素？ 几种原子？ 4018Ar 4019K 4220Ca 4119K 4020Ca 4019K+ 思考：现已发现112种元素，能否说发现112种原子？（三）相对原子质量1.原子质量2.相对原子质量 (原子量) 3.原子质量数4.同位素原子量5.元素的相对原子质量 (即平均原子量)6.元素的近似相对原子质量例：Cl元素相对原子质量的计算 同位素同位素的相对原子质量(Mi)丰度(ai)35Cl34.96975.77%37Cl36.96624.23%Cl元素相对原子质量=M1a1 + M2a2 = 34.96975.77% + 36.96624.23% = 35.453Cl元素近似相对原子质量= A1a