鲁科版必修2 第一章第3节元素周期表的应用 学案7.doc

疱丁巧解牛知识巧学一、认识同周期元素性质的递变1.实验探究:钠、镁、铝的失电子能力(1)比较na、mg与水的反应钠、镁与水的反应(2)比较mg、al与盐酸的反应镁、铝与盐酸的反应(3)比较al与可溶性镁盐、镁与可溶性铝盐的反应 实验现象：实验内容实验现象结论na+h2o常温下，反应剧烈，酚酞变红色失电子能力：namgmg+h2o加热反应缓慢，酚酞变浅红色mg+hcl(aq)反应剧烈，生成大量气体失电子能力：mgalal+hcl(aq)反应较剧烈，生成气体mg+alcl3(aq)mg表面有al生成失电子能力：mgalal+mgcl2(aq)不反应 实验结论：失电子能力钠镁铝2.硅、磷、硫、氯的得电子能力元素名称(或符号)硅(si) 磷(p) 硫(s) 氯(cl)最高价氧化物对应水化物的酸性强弱h2sio4h3po4h2so4hclo4弱酸 中强酸 强酸 最强酸生成气态氢化物的难易气态氢化物的稳定性sih4ph3h2shcl 根据非金属与h2化合的难易及生成的气态氢化物的稳定性，元素最高价氧化物对应水化物的酸性，可判断非金属元素的得电子能力强弱。其得电子能力硅磷硫hclhbrhi最高价氧化物对应水化物的酸性hclo4hbro4hio4气态氢化物水溶液的酸性hfhclhbrhi弱酸 强酸 强酸 强酸最高正价+7 +7 +7最低负价-1 -1 -1 -13.碱金属元素的性质(1)实验探究:钠、钾与水的反应实验内容实验现象实验结论k+h2o钾浮在水面上，熔成一个闪亮的小球，迅速向各个方向游动，发出嘶嘶的响声，有火光和白雾出现k、na都能与水发生剧烈反应，k比na与水反应剧烈na+h2o钠浮在水面上，熔成一个闪亮的小球，迅速向各个方向游动，发出嘶嘶的响声总结归纳 a族元素的单质都是银白色固体，熔点低、密度小；都能与h2o、o2、cl2等发生化学反应，反应能力随核电荷数的增多而增强。(2)碱金属的递变性4.一些化学元素的发现(1)钫元素：门捷列夫预测了钫的性质，法国女化学家佩丽发现并研究了钫的性质。(2)镎和钚元素：麦克米伦和艾贝尔森发现了镎。西博格等发现了钚，研究了钚的性质，并建立了锕系元素。总结归纳 三、元素周期表在生产实践中的应用1.寻找新材料(1)在金属元素和非金属元素的交界处寻找半导体材料。(2)在过渡元素中寻找催化剂。通过少量稀土元素的加入来改善催化剂的性能。(3)在b到b的过渡元素中寻找耐高温、耐腐蚀的材料，制造火箭、导弹、宇宙飞船等。(4)利用元素周期表，还可寻找合适的超导材料、磁性材料等。2.合成新农药 研究元素周期表右上角的元素，合成新农药。3.地球上化学元素的分布与元素在周期表中的位置密切相关(1)相对原子质量小的元素，地壳中含量多；相对原子质量大的元素，地壳中含量少。(2)原子序数是偶数的元素在地壳中含量多，原子序数是奇数的元素在地壳中含量少。(3)地球表面的元素多数呈现高价态，地层深处的元素多数处于低价态。(4)碱金属一般是强烈的亲石元素，主要富集在岩石圈的上层。(5)科学家把元素周期表分为十个区，同一区域里的元素往往是同生矿。4.制冷剂“氟利昂”的研制(1)制冷剂的特点：性质稳定，无毒害，无异味，不易燃烧，沸点低，对冷冻剂没有腐蚀作用。(2)制冷剂的寻找ccl2f2等是优良的制冷剂(如果不考虑对大气臭氧层的破坏)。问题探究问题1 “元素的性质”中的“性质”的含义是什么？研究“元素性质的递变”，主要研究元素哪些方面的性质？思路:研究元素性质的递变规律，必须先明确元素性质的具体表现方式，以便明确从哪个角度研究。探究:这里要研究的元素的性质，主要是指“元素原子得失电子的能力”。元素原子得失电子能力的强弱，可以通过许多方法间接说明。其中，元素原子失电子能力的强弱，可以从以下方面说明：元素的单质与水或酸反应置换出氢的难易程度。越容易置换出氢，元素原子失电子能力越强；反之，越弱。元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。碱性越强，元素原子失电子能力越强；反之，越弱。而元素原子得电子能力的强弱，可以从以下方面说明：元素的单质与氢气化合生成气态氢化物的难易程度以及气态氢化物的稳定性。一般，单质与氢气化合越容易，氢化物越稳定，元素原子得电子能力就越强；反之，就越弱。元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。一般来说，酸性越强，元素原子得电子能力越强；反之，越弱。问题2 从对第3周期元素性质研究结果来看，同周期中元素性质是如何递变的？引起这种递变的本质原因是什么？哪些事实证明了这种内在的变化规律？思路:根据实验来判断其性质是怎样变化的。探究: 随着元素原子序数的递增，同周期元素原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强。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，从1个逐渐递增到稀有气体的8个电子(氦为2个)，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，而结构的这一变化是决定性质变化的主要因素。而稀有气体，由于原子的最外电子层已经达到了8电子的稳定结构，所以，在一般情况下，它不容易得到电子，也不容易失去电子，而表现相对较稳定的性质。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。从金属钠、镁、铝与水和酸的反应以及它们的氢氧化物的碱性强弱，从硅、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，这些事实都说明了以上的变化规律。问题3 同主族元素在原子结构上有什么相似的地方？又有什么递变？这决定着元素的性质有什么相似之处和递变规律？思路:元素周期表与元素原子结构特点和元素的性质有着密切的关系，元素在周期表中的位置反映了该元素原子结构的特点以及由此决定的元素的性质，所以可以根据元素在周期表的位置，推测它的原子结构和有关性质。探究:“同主族元素”这一位置关系，决定了这些元素的最外层上的电子数是相同的，因此它们的最高正价和最低负价都分别相同，它们的同类化合物的结构相似，性质也相似。但同主族内，随着原子序数的递增，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，核对外层电子的吸引力逐渐减小，因此，得电子的能力逐渐减弱，失电子的能力逐渐增强。典题热题例1 超重元素“稳定岛”的假设预言：自然界中可能存在着原子序数为114号元素的稳定同位素208x。请根据原子结构理论和元素周期律，预测：(1)它在周期表的哪一周期？哪一族？是金属还是非金属？(2)写出它的最高价氧化物、氢氧化物(或含氧酸)的化学式，并估计后者的酸碱性。(3)它与氯能生成几种化合物？解析：根据元素周期表的结构、各周期内包含的元素的种数以及同周期元素的排列，需先用递减法确定114号元素在周期表中的位置，114-2-8-8-18-18-32=28，依据第7周期排满为32种元素来推，该元素应在第7周期，从左边开始，排列为第28种元素，即第a族，而该族的第6周期为铅元素，是金属，则该元素也为金属。然后，再依据同主族元素原子的结构和性质的递变规律可知，它的最高价为+4，还有+2价化合物，所以可确定它的最高价氧化物及其水化物的化学式为xo2、x(oh)4,且x(oh)4以碱性为主；氯化物有两种，为xcl2和xcl4。答案：(1)第7周期,第a族，是金属(2)xo2、x(oh)4,x(oh)4以碱性为主(3)xcl2和xcl4。深化升华 该题是利用元素周期表结构的知识，来推导元素在周期表中的位置，然后再利用元素周期律，从位置来推导性质。在推导过程中要知道每一周期有多少种元素，再根据周期表中共有18列，在第7周期中还有锕系元素，因而可推导出属于周期表的哪一列。再根据周期表中元素性质的递变规律，推导其具有的性质。例2 铼(re)是自然界中最后一种被诺达克等三位科学家于1926年发现的元素。他们从数以吨计的含有多种元素的矿石中，通过复杂的工艺一点一滴地富集浓缩，才制得了仅2毫克的金属铼。现工业采用的方法是：在氢气流中于800 的高温下，使高铼酸钾中的铼元素全部被还原出来。族 周期b425mn锰5te锝675re铼(1)根据你的理解，请说明铼元素的发现为什么会如此艰难？_。(2)铼有两种天然同位素：稳定同位素185re和放射性同位素187re，两种同位素原子中的中子数之和是_。(3)写出现代工业上用氢气还原金属铼的化学反应方程式，并标出电子转移的方向和数目_。解析：(1)首先从题干中“数以吨计的含有多种元素的矿石中一点一滴地富集浓缩，才制得了仅2毫克的金属铼”说明铼元素在自然界中的含量极其少，而且分散，无单独的矿质，与其他多种矿物体伴生，难以发现；从“通过复杂的工艺”说明从其他矿物中分离的工艺复杂，也是导致发现慢的一个原因。(2)从表格中观察发现铼元素的质子数为75，由两种同位素的质量数可以求出二者的中子数分别为110和112，因而得出中子数之和为222。(3)再次观察表格可知，铼和锰是同为第b族，因此，高铼酸钾的化学式跟高锰酸钾的化学式相似，其中铼的化合价也和锰元素在高锰酸钾中的相同，再利用氧化还原知识，就可以完成工业上制备铼的化学方程式，并标出电子转移情况。答案：(1)元素铼在自然界中的含量极其稀少且分散，无单独的矿质，与其他多种矿物体伴生，不仅难以发现，而且从其他矿物中分离出来的工艺相当复杂。所以，发现艰难而且时间漫长 (2)222(3)2re+2koh+6h2o 深化升华 此题意在考查审题能力和分析问题以及组织说明问题的能力，同时也考查知识的迁移能力及对元素周期律知识的掌握和应用。根据同一族元素性质的相似性，由同族已知元素的化学式及化合价可推出其他元素的化合价。例3 a、b、c、d、e、f为原子序数依次增大的前三周期主族元素。已知：a、c、f三种原子的最外层共有11个电子，且这三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两皆能反应，均生成盐和水；d元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4；e元素原子次外层电子数比最外层电子数多3。(1)写出下列元素的符号：a_，d_，e_。(2)b的单质在f的单质中的现象是，化学方程式是_。(3)a、c两种元素最高价氧化物的水化物相互反应的离子方程式是_。解析：根据各种元素均为前三周期的主族元素，a、c、f三种元素的最高价氧化物的水化物之间两两反应生成盐和水，可推知其中一种元素为铝。因a、b、c、e原子序数依次增大，故只能是c为铝元素，a为钠元素，b为镁元素。再根据a、c、f三种元素的最外层共有11个电子，可求得f的最外层电子数为11-3-1=7，f为氯元素。d和e的原子序数应介于13和17之间，依据d元素原子的最外层电子数比次外层电子数少4，e元素原子次外层电子数比最外层电子数多3，可推知d为硅，e为磷。答案：(1) na si p(2)产生白烟 mg+cl2mgcl2(3)oh-+al(oh)3=+2h2o深化升华 此题考查的是根据元素的性质以及在周期表中的位置确定元素的名称。根据元素在周期表中的位置和性质特点、未知元素和已知元素原子序数的关系、未知元素和已知元素最外层电子数的关系、未知元素之间原子序数的关系和最外层电子数与次外层电子数的关系，均可确定元素名称。例4 如何利用mgcl2溶液、alcl3溶液、naoh溶液和盐酸等设计实验，进行mg(oh)2、al(oh)3碱性强弱的对比性实验，来探究说明镁和铝两种元素原子失电子能力的强弱？解析：许多氢氧化物能和酸反应生成盐和水。把只与酸反应生成盐和水，而不能与碱反应生成盐和水的氢氧化物叫做碱；而把既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水的氢氧化物叫做两性氢氧化物。大量实验证明，mg(oh)2是碱，而al(oh)3是最常见的典型的两性氢氧化物，它和盐酸及氢氧化钠的反应方程式为al(oh)3+3hcl=alcl3+3h2o al(oh)3+naoh=nalo2+2h2onaalo2叫做偏铝酸钠。其中，氢氧化物与碱反应生成了盐和水，说明氢氧化物已经显示出了一定的酸性。 对酸和碱的认识还有一种理论，称之为“酸碱电离理论”。首先，把电解质在水中电离时，能完全电离成离子，而在水中没有电解质分子存在的电解质，叫做强电解质，例如naoh、hcl、nacl等强碱、强酸和大部分盐等，电离时用等号表示,如naoh=na+oh-；而把在水中，只有部分电离成离子，还有电解质分子存在的电解质，叫做弱电解质,电离时用可逆号“”，例如 nh3h2o+oh-,mg(oh)2溶于水以后，也有极少部分未发生电离，而al(oh)3在水中则同时存在着两种电离趋势，电离方程式可表示为h+h2oal(oh)3al3+3oh-酸式电离 碱式电离答案：由所给的试剂可以分析设计，先用两支试管，分别取mgcl2溶液、alcl3溶液，再分别加入适量naoh溶液，制得mg(oh)2和al(oh)3白色沉淀物，然后再将制得的氢氧化物分别分成两份，向一份中继续加入naoh溶液，另一份加入盐酸。发现mg(oh)2不溶于naoh溶液只溶于盐酸；而al(oh)3既能