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成才之路 · 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 · 必修2,物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律,第一章,第二節(jié) 元素周期律,第一章,第2課時(shí) 元素周期律,第一章,在科學(xué)大道上，有一塊寶石，它就是元素周期律。拉瓦錫、德貝萊納、紐蘭茲、邁耶爾等人從它身邊走過，都把它拿起來看看，然后又把它扔掉。而門捷列夫卻吸收前人的經(jīng)驗(yàn)，苦苦思索仔細(xì)研究它，使之散發(fā)出本身的光彩，最后他拿著這塊寶石，登上了化學(xué)的高峰，統(tǒng)一了整個(gè)無機(jī)化學(xué)。 自從門捷列夫制訂了元素周期表，人們發(fā)現(xiàn)新元素的步伐在逐漸加快。那么世界上究竟有多少元素，元素周期表有沒有盡頭呢？,門捷列夫的元素周期表形成了一個(gè)基本的構(gòu)架，現(xiàn)在的許多工作是完善它。在元素周期表中，從112號(hào)到116號(hào)元素的名字都沒有得到承認(rèn)，第113、115、117號(hào)三個(gè)元素是空白。曾經(jīng)有學(xué)者聲稱發(fā)現(xiàn)了118號(hào)元素，但還沒有得到國際組織的認(rèn)同。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和新的研究方法的應(yīng)用，人們很有可能發(fā)現(xiàn)新的元素。 那么你知道在這些已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素中都隱藏了那些規(guī)律嗎？學(xué)完本課時(shí)內(nèi)容，你將明了于心。,●學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解元素的原子結(jié)構(gòu)和元素性質(zhì)的周期性變化。 2．理解元素周期律的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)。,●新知預(yù)習(xí) 1．原子結(jié)構(gòu)的周期性變化 (1)元素原子核外電子排布的周期性變化。,,規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的最外層電子排布呈現(xiàn)__________的周期性變化(第1周期除外)。 (2)元素原子半徑的周期性變化。 規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)__________的周期性變化。,,由1到8,由大到小,2．元素性質(zhì)的周期性變化 (1)元素主要化合價(jià)的周期性變化。 規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高正化合價(jià)呈現(xiàn)__________，最低負(fù)化合價(jià)呈現(xiàn)__________的周期性變化。,＋1→＋7,－4→－1,(2)元素金屬性和非金屬性的周期性變化。 ①鈉、鎂、鋁的金屬性的遞變規(guī)律。,劇烈反應(yīng),極為劇烈,強(qiáng)堿,反應(yīng)迅速，放出氫氣,劇烈,中強(qiáng)堿,無明顯現(xiàn)象,劇烈,兩性氫氧化物,減弱,②硅、磷、硫、氯的非金屬性的遞變規(guī)律。,,Cl、S、P、Si,HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3,Cl＞S＞P＞Si,減弱,增強(qiáng),原子序數(shù)的遞增,元素原子的核外電子排布,原子半徑,主要化合價(jià),金屬性和非金屬性,●自主探究 1．請(qǐng)?zhí)骄康?周期元素性質(zhì)是如何遞變的？引起這種遞變的本質(zhì)原因是什么？ 提示：對(duì)于第3周期元素性質(zhì)是如何遞變的探究，可以探究金屬鈉、鎂、鋁與水和酸的反應(yīng)以及它們的氫氧化物的堿性強(qiáng)弱，硅、磷、硫、氯與氫氣化合的條件以及它們氫化物的穩(wěn)定性，它們的最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱，還有氬的特殊穩(wěn)定性，從而總結(jié)出遞變規(guī)律。,隨著元素原子序數(shù)的遞增，同周期元素原子失電子的能力逐漸減弱，得電子的能力逐漸增強(qiáng)。引起這種變化的本質(zhì)原因是元素原子結(jié)構(gòu)的規(guī)律性變化：同周期元素中，隨著原子序數(shù)的遞增，最外電子層的電子數(shù)逐漸增多，同時(shí)，核電荷數(shù)也依次增加。在這個(gè)變化過程中，由于核電荷數(shù)的增加，使原子半徑逐漸減小，使核對(duì)外層電子的吸引力逐漸增強(qiáng)，而結(jié)構(gòu)的這一變化成了決定性質(zhì)變化的主要影響因素。而到了稀有氣體，由于原子的最外電子層已經(jīng)達(dá)到了8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以，在一般情況下，它不容易得或失電子，而表現(xiàn)相對(duì)較穩(wěn)定的性質(zhì)。,2．認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律時(shí)，是選擇了第三周期元素為代表來進(jìn)行探究的，為什么不選擇第一、第二周期元素呢？ 提示：研究事物的普遍性或遞變性的時(shí)候，要選擇最能體現(xiàn)普遍性的事物去研究，而且研究的個(gè)體對(duì)象數(shù)目不能太少。第一周期元素只有兩種，個(gè)體數(shù)量太少，并且每一種從在整個(gè)周期表的位置來看，都占據(jù)了兩個(gè)頂點(diǎn)的位置，很可能更具有其特殊性；,第二周期雖然有八種元素，但金屬太少，非金屬多，不像第三周期的八種元素那樣，有三種典型的金屬和四種典型的非金屬以及一種稀有氣體，構(gòu)成一個(gè)完整的研究體系；加上第二周期的大多數(shù)元素是每一個(gè)主族原子序數(shù)最小的，在周期表中的位置是最上邊的，可能還有比第三周期元素更多的特殊性。,元素周期律,●思維導(dǎo)圖,,1．原子核外電子排布的變化規(guī)律,●教材點(diǎn)撥,2．原子半徑的變化規(guī)律,具體說，可以概括為兩點(diǎn)： ①隨原子序數(shù)的遞增，同周期元素的原子半徑依次減小。 ②隨電子層數(shù)的遞增，同主族元素的原子半徑依次增大。 3．元素化合價(jià)的變化規(guī)律,③F元素只有0價(jià)和－1價(jià)，沒有正化合價(jià)，無含氧酸，也無含氧酸鹽；氧通常無正化合價(jià)(只有與氟化合時(shí)才顯正價(jià))。 ④稀有氣體元素通常只有0價(jià)；現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)能跟稀有氣體元素反應(yīng)的只有氟，在稀有氣體的氟化物中，稀有氣體顯正化合價(jià)。,5．同主族元素金屬性與非金屬性的遞變規(guī)律(以堿金屬、鹵素為例) (1)堿金屬,(2)鹵素,6．元素周期律的內(nèi)容及實(shí)質(zhì) (1)內(nèi)容：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律，叫做元素周期律。 (2)實(shí)質(zhì)：元素的性質(zhì)周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。也就是說，由于原子結(jié)構(gòu)的周期性變化，引起了元素性質(zhì)上的周期性變化，這體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的規(guī)律。,(2014·經(jīng)典習(xí)題選萃)下列關(guān)于元素周期律的敘述正確的是( ) A．隨著元素原子序數(shù)的遞增，原子最外層電子數(shù)總是從1到8重復(fù)出現(xiàn) B．元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化 C．隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的最高正價(jià)從＋1到＋7，負(fù)價(jià)從－7到－1重復(fù)出現(xiàn) D．元素性質(zhì)的周期性變化是指原子核外電子排布的周期性變化、原子半徑的周期性變化及元素主要化合價(jià)的周期性變化,●典例透析,【解析】 A項(xiàng)錯(cuò)誤，隨著元素原子序數(shù)的遞增，原子最外層電子數(shù)在第一周期從1到2，而不是從1到8；B項(xiàng)正確，是元素周期律的內(nèi)容；C項(xiàng)錯(cuò)誤，負(fù)價(jià)一般是從－4到－1，而不是從－7到－1；D項(xiàng)錯(cuò)誤；核外電子排布的周期性變化是元素性質(zhì)周期性變化的根本原因，而不是內(nèi)容。 【答案】 B,(2014·泰州市姜堰區(qū)高一期中)某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證元素周期律。 (Ⅰ)甲同學(xué)在a、b、c三只燒杯里分別加入50 mL水，再分別滴加幾滴酚酞溶液，依次加入大小相近的鋰、鈉、鉀塊，觀察現(xiàn)象。 甲同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的是________________；反應(yīng)最劇烈的燒杯是________(填字母)。,,,(Ⅱ)乙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證非金屬元素的非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的最高價(jià)含氧酸的酸性就越強(qiáng)。他設(shè)計(jì)了下圖裝置以驗(yàn)證氮、碳、硅元素的非金屬性強(qiáng)弱。,,乙同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)可直接證明三種酸的酸性強(qiáng)弱，已知A是強(qiáng)酸，可與銅反應(yīng)；B是塊狀固體，打開分液漏斗的活塞后，可看到有大量氣泡D產(chǎn)生；燒杯中可觀察到白色沉淀C生成。 (1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：A________、C________、D________。 (2)寫出燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______________。 (3)丙同學(xué)認(rèn)為乙同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)該在B和C之間增加一個(gè)洗氣裝置，該置中應(yīng)盛放_(tái)_________(填試劑)。,1．(2014·會(huì)昌中學(xué)高一月考)下表是部分短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)，根據(jù)表中信息，判斷以下敘述正確的是( ),●變式訓(xùn)練,A.L2＋與R2－的核外電子數(shù)相等 B．M與T形成的化合物既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)酸反應(yīng) C．氫化物的穩(wěn)定性為H2T＜H2R D．單質(zhì)與濃度相等的稀鹽酸反應(yīng)的速率為Q＞L 答案：B,點(diǎn)撥：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，L和M的化合價(jià)不同，原子半徑相差較小，可知二者位于同一周期相鄰主族。L和Q化合價(jià)相同，原子半徑相差較大，可知二者位于同一主族相鄰周期，Q在第二周期，L在第三周期，L為Mg，Q為Be，M為Al。T只有－2價(jià)，而R有－2價(jià)和＋6價(jià)，知T為O，R為S。Mg2＋與S2－核外電子數(shù)不相等，A項(xiàng)不正確；Al2O3既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，B項(xiàng)正確；穩(wěn)定性H2OH2S，C項(xiàng)不正確；單質(zhì)與酸反應(yīng)的速率MgBe，D項(xiàng)不正確。,2．(2014·黃梅一中高一期中)下列有關(guān)元素周期表中元素性質(zhì)的敘述中不正確的是( ) A．同主族元素從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng) B．主族元素的最高正化合價(jià)均等于它所在的主族序數(shù) C．同周期的元素(稀有氣體例外)的原子半徑越小，越難失去電子 D．元素的非金屬性越強(qiáng)，其氣態(tài)氫化物水溶液的酸性越強(qiáng),答案：D 點(diǎn)撥：元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性越強(qiáng)，并不是其氣態(tài)氫化物水溶液的酸性強(qiáng)弱，D項(xiàng)不正確。,粒子半徑大小的比較方法,●思維導(dǎo)圖,,粒子半徑大小的比較——“四同”規(guī)律 1．同周期——“序大徑小” (1)規(guī)律：同周期，從左往右，原子半徑逐漸減小。 (2)舉例：第3周期中：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。,●教材點(diǎn)撥,2．同主族——“序大徑大” (1)規(guī)律：同主族，從上到下，原子(或離子)半徑逐漸增大。 (2)舉例：堿金屬：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)，r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)。,3．同元素 (1)同種元素的原子和離子半徑比較——“陰大陽小”。 某原子與其離子半徑比較，其陰離子半徑大于該原子半徑，陽離子半徑小于該原子半徑。 如：r(Na＋)＜r(Na)；r(Cl－)r(Cl)。 (2)同種元素不同價(jià)態(tài)的陽離子半徑比較規(guī)律——“數(shù)大徑小”。 帶電荷數(shù)越多，粒子半徑越小。 如：r(Fe3＋)＜r(Fe2＋)＜r(Fe)。,4．同結(jié)構(gòu)——“序大徑小” (1)規(guī)律：電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小。 (2)舉例：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。 溫馨提示：所帶電荷、電子層均不同的離子可選一種離子參照比較。例：比較r(Mg2＋)與r(K＋)可選r(Na＋)為參照，可知r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)。,(2014·經(jīng)典習(xí)題選萃)下列各組微粒半徑比較，錯(cuò)誤的是( ) A．Cl－＜Br－＜I－ B．Al3＋＞Mg2＋＞Na＋ C．Rb＞K＞Na D．P＞S＞O,●典例透析,,,【解析】 Cl－、Br－、I－最外層電子數(shù)相同，Cl－、Br－、I－電子層數(shù)依次增多，所以離子半徑Cl－＜Br－＜I－，故A正確；Al3＋、Mg2＋、Na＋核外電子排布相同，Al3＋、Mg2＋、Na＋核電荷數(shù)依次減小，所以離子半徑Al3＋＜Mg2＋＜Na＋，故B錯(cuò)誤；Rb、K、Na最外層電子數(shù)相同，Rb、K、Na電子層數(shù)依次減少，所以原子半徑Rb＞K＞Na，故C正確；P、S電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)P＜S，所以原子半徑P＞S，S、O最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)S＞O，所以原子半徑S＞O，所以P＞S＞O，故D正確。 【答案】 B,(2014·試題調(diào)研)已知短周期元素的離子aA3＋、bB＋、cC2－、dD－都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述中正確的是( ) A．原子半徑：A＞B＞D＞C B．原子序數(shù)：d＞c＞b＞a C．離子半徑：C2－＞D－＞B＋＞A3＋ D．單質(zhì)的還原性：A＞B＞D＞C,,,3．(2014·江西宜春市上高中學(xué)高一月考)下列各微粒半徑依次增加的是( ) A．Cs＋、K＋、Mg2＋、Al3＋ B．F、F－、Cl－、Br－ C．Ca2＋、K＋、Cl－、O2－ D．Al、Al3＋、Mg、K 答案：B,●變式訓(xùn)練,點(diǎn)撥：K＋有三層，Mg2＋有二層，半徑K＋Mg2＋，A項(xiàng)不正確；同一元素的陰離子半徑大于其原子，半徑FO2－，C項(xiàng)不正確；同一元素的陽離子的半徑小于其原子，半徑AlAl3＋，D項(xiàng)不正確。,4．(2014·臨沂一中高一期中)已知短周期元素的離子aAm＋、bBn＋、cCm－、dDn－(m＜n)都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述正確的是( ) A．原子半徑：A＞B＞C＞D B．原子序數(shù)：b＞a＞d＞c C．離子半徑：D＞C＞B＞A D．a(chǎn)－d＝n＋m 答案：D,1．(2014·江陰市高一期中)19世紀(jì)門捷列夫的突出貢獻(xiàn)是( ) A．提出了原子學(xué)說 B．提出了分子學(xué)說 C．發(fā)現(xiàn)了稀有氣體 D．發(fā)現(xiàn)了元素周期律 答案：D,2．(2014·灌云縣四中高一檢測(cè))下列各組元素中，原子半徑依次增大的是( ) A．I、Br、Cl B．Al、Si、P C．O、S、Na D．C、N、B 答案：C 點(diǎn)撥：根據(jù)同一周期元素原子半徑從左到右逐漸減小，同一主族元素原子半徑從上到下逐漸增大的規(guī)律，I、Br、Cl原子半徑逐漸減小，A項(xiàng)不符合題意；Al、Si、P原子半徑逐漸減小，B項(xiàng)不符合題意；O、S同主族，半徑OS，C項(xiàng)符合題意；C、N、B同一周期，半徑BCN，D項(xiàng)不符合題意。,3．(2014·玉溪一中高一月考)下列化合物中陰離子半徑和陽離子半徑之比最大的是( ) A．LiI B．NaBr C．KCl D．CsF 答案：A 點(diǎn)撥：陽離子半徑Li＋Br－Cl－F－，所以陰離子半徑和陽離子半徑之比I－/Li＋最大。,4．(2014·江陰市高一期中)下列敘述能肯定金屬A比金屬B更活潑的是( ) A．A原子的最外層電子數(shù)比B原子的最外層電子數(shù)少 B．A原子的電子層數(shù)比B原子多 C．1 mol A從酸中置換出H2比1 mol B多 D．常溫下，A能從酸中置換出氫氣，而B不能 答案：D,點(diǎn)撥：Na原子最外層電子數(shù)比Ca原子最外層電子數(shù)少，Na的活潑性不如Ca，A項(xiàng)不正確；Cu原子電子層數(shù)比Na原子電子層數(shù)多，但活潑性Cu不如Na，B項(xiàng)不正確；1 mol Al比1 mol Na從酸中置換出H2多，但活潑性Al不如Na，C項(xiàng)不正確；比較金屬性強(qiáng)弱的方法之一是比較同條件與酸反應(yīng)置換出H2的難易程度，A能置換出H2而B不能，說明活潑性A強(qiáng)于B，D項(xiàng)正確。,5．(2014·黃梅一中高一期中)下列關(guān)于元素性質(zhì)的有關(guān)敘述中不正確的是( ) A．S Cl O F的原子半徑依次減小 B．Na Mg Al Si的失電子能力依次增強(qiáng) C．C N O F的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增強(qiáng) D．Si P S Cl的最高價(jià)含氧酸的酸性依次增強(qiáng) 答案：B 點(diǎn)撥：同一周期元素的金屬性逐漸減弱，原子失電子能力逐漸減弱，B項(xiàng)不正確。,6．(2014·經(jīng)典習(xí)題選萃)在原子序數(shù)為1～18的元素中(用化學(xué)用語回答)： (1)與水反應(yīng)最劇烈的金屬是______________________。 (2)原子半徑最大的是____________________________。 (3)無正化合價(jià)的元素是__________________________。 (4)氣態(tài)氫化物水溶液呈堿性的是__________________。 (5)氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定的是________________________。 (6)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性最強(qiáng)的酸是 _______________________________________。,答案：(1)Na (2)Na (3)F (4)NH3 (5)HF (6)HClO4 點(diǎn)撥：1號(hào)～18號(hào)的元素中Na的金屬性最強(qiáng)，與水反應(yīng)最劇烈，根據(jù)原子半徑遞變規(guī)律可知，Na的原子半徑最大；氟元素?zé)o正化合價(jià)；氣態(tài)氫化物水溶液呈堿性的是NH3；元素的非金屬性越強(qiáng)，氣態(tài)氫化物就越穩(wěn)定，即HF，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，即HClO4。,尼古丁安逸地“躺”在大腦受體“骨架”中 如果尼古丁像喜歡大腦受體那樣愛上肌肉受體，那么只需一根煙就可以讓人斃命。如今，科學(xué)家終于搞清了這種分子為何如此“挑剔”。尼古丁如果想要與它的受體相互結(jié)合，這兩種物質(zhì)之間必須要形成化學(xué)鍵，即分子要攜帶相反的電荷，同時(shí)還要具有受體的結(jié)合位點(diǎn)，從而最終形成了一副“骨架”。盡管尼古丁在大腦以及肌肉中的受體幾乎是一樣的——尼古丁攜帶一個(gè)正電荷，而這兩種受體則都攜帶一個(gè)負(fù)電荷，但為什么只有大腦受體喜歡尼古丁，而肌肉受體卻唯恐避之不及呢？,經(jīng)過十多年的研究工作，美國帕薩迪納市加利福尼亞理工學(xué)院的化學(xué)家Dennis Dougherty 和他的同事終于找到了問題的答案——所有的差別都是由一個(gè)簡(jiǎn)單的氨基酸造成的。在“骨架”的附近，大腦受體具有一個(gè)賴氨酸分子，而肌肉受體則具有一個(gè)甘氨酸分子。賴氨酸分子改變了大腦受體“骨架”的形狀，使它的負(fù)電荷能夠更加有效地接近尼古丁分子。搞清尼古丁受體家族中的結(jié)合交互作用不但能夠幫助人們戒煙，同時(shí)還可以為老年癡呆癥、孤獨(dú)癥、帕金森氏癥以及精神分裂癥的治療提供新的方法。,