高中化學(xué) 第1章 第2節(jié) 元素周期律的應(yīng)用（第2課時）學(xué)案 新人教版必修21

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元素周期律的應(yīng)用（第2課時） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．了解元素周期表中金屬元素、非金屬元素的簡單分區(qū)。 2．認(rèn)識元素周期表是元素周期律的具體體現(xiàn)。 3．體會元素周期表和元素周期律在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)意義。 【學(xué)習(xí)過程】 1. 元素周期律 （1）定義：元素性質(zhì)隨原子序數(shù)遞增而呈周期性變化。 （2）實質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性變化是核外電子排布呈周期性變化的必然結(jié)果。 （3）規(guī)律：在同一周期中，各元素的原子核外電子層數(shù)雖然相同，但從左到右，核電荷數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，原子核對最外層電子的引力逐漸增強(qiáng)，原子失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)。因此，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。在同一主族的元素中，由于從上到下，原子的電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，原子核對最外層電子的引力逐漸減弱，原子失電子能力逐漸增強(qiáng)，得電子能力逐漸減弱。因此，元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。 溫馨提示：在元素周期表中，最活潑的金屬元素族是堿金屬元素，位于周期表中的第 1 縱行，在該族元素中(氫元素除外)，從上到下元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，最活潑的金屬是第6周期的銫（放射性元素除外)。在元素周期表中，最活潑的非金屬元素族是鹵族元素，位于周期表中的第17縱行，在該族元素中，從上到下元素的非金屬性逐漸減弱，最活潑的非金屬元素是第2 周期的氟，它和氧元素都是一般沒有正價的非金屬元素。 2. 元素的金屬性、非金屬性與元素在周期表中的位置關(guān)系 沿著周期表中硼、硅、砷、碲、砹跟鋁、鍺、銻、釙之間畫一條虛線，虛線的左面是金屬元素，右面是非金屬元素。 (1)分界線左邊的是金屬元素(H除外)，右邊的是非金屬元素。 (2)周期表左下角是金屬性最強(qiáng)的元素(銫)，右上角是非金屬性最強(qiáng)的元素(氟)。 (3)分界線附近的元素既有金屬性又有非金屬性。 3. 元素周期表和元素周期律的應(yīng)用 （1）元素在周期表中的位置與原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)間的關(guān)系：電子層數(shù)＝周期序數(shù)；最外層電子數(shù)＝主族序數(shù)；主族元素的最高正價＝族序數(shù)；最低負(fù)價＝主族序數(shù)－8。 （2）判斷元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱：同主族元素，從上到下金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱；同周期元素，從左到右金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。 （3）尋找新物質(zhì)：由于在周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相近，在周期表一定區(qū)域內(nèi)尋找元素，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的新用途被視為一種相當(dāng)有效的方法，如在周期表中金屬和非金屬的分界處，可以找到半導(dǎo)體材料，還可以在過渡元素中尋找催化劑和耐高溫耐腐蝕的合金材料。 4. 元素的位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的關(guān)系 元素在周期表中的位置（簡稱“位”）、反映了元素的原子結(jié)構(gòu)（簡稱“構(gòu)”），而元素的原子結(jié)構(gòu)，則決定、影響著元素的性質(zhì)（稱簡“性”）。因此，我們只要知道三種量（位、構(gòu)、性）中的一種，即可推出另外2種量。元素的位、構(gòu)、性之間的關(guān)系只適用于主族元素，不適用于副族元素，如Fe的最外層電子數(shù)為2，但其最高正價卻不是＋2價。 溫馨提示：周期表中的一些特殊規(guī)律 ①各周期元素種類數(shù)(分別為2、8、8、18、18、32、26)。 ②稀有氣體元素原子序數(shù)(分別為2、10、18、36、54、86)和所在周期(分別在一到六周期)。 ③同族上下相鄰元素原子序數(shù)的關(guān)系(相差2、8、18、32等各種情況)。 ④同周期ⅡA族與ⅢA族元素原子序數(shù)差值(有1、11、25等情況)。 【當(dāng)堂檢測】 1. 如圖是元素周期表的一部分，下列說法中正確的是(　　) A．元素的簡單離子半徑大?。孩?⑤>② B．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：⑤>② C．最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性：⑥>⑤ D．元素的最高正化合價：③＝⑥ 2. A、B、C均為短周期元素，A、B同周期，A、C的最低價離子分別為A2－和C－，B2＋和C－具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，下列說法中正確的是(　　) A．C元素的最高正化合價為＋7價 B．原子半徑：A>B>C C．離子半徑：A2－>C－>B2＋ D．還原性：A2－YX4 c．最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性：HRO4>H2YO3 (4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)推測Y的原子半徑的范圍：______nm＜rY＜________nm。 (5)甲、乙是上述部分元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物，且甲＋乙―→丙＋水，則丙的化學(xué)式為________________(寫出一種即可)。 5. 下表為元素周期表的一部分，請回答有關(guān)問題： 元素 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 二 ① ② 三 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 四 ⑨ ⑩ (1)⑤和⑧的元素符號是________和________。 (2)表中最活潑的金屬是________(填元素符號，下同)，非金屬性最強(qiáng)的元素是________。(3)表中能形成兩性氫氧化物的元素是________，分別寫出該元素的氫氧化物與⑥和⑨的最高價氧化物的水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________。 (4)請設(shè)計一個實驗方案，比較⑦和⑩單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱：_____________________。 答案與解析 題號 答案 解析 1 C 元素①～⑥分別為N、O、F、Al、S、Cl。離子半徑：S2－>O2－>Al3＋，A錯；非金屬性越強(qiáng)則對應(yīng)氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性也越強(qiáng)，故穩(wěn)定性：H2O>H2S，酸性：HClO4>H2SO4，B錯、C正確；F無正價，D錯 2 C 根據(jù)A、B、C在周期表中的位置關(guān)系及其離子結(jié)構(gòu)的特點，可推知它們在周期表中的相對位置為，又知是短周期元素，則C為F，B為Mg，A為S。A中，F(xiàn)無最高正價；B中，原子半徑應(yīng)為B>A>C；D中，還原性應(yīng)為A2－>C－ 3 (1)三　ⅤA (2)NH3 (3)H2SO4　 (4)N2O5 根據(jù)周期表結(jié)構(gòu)知，Z只能是第三周期元素，設(shè)其最外層電子數(shù)為x，則有2＋8＋x＝3x，x＝5，即Z為P元素，可以判斷X是C元素，Y是N元素，W是S元素。(1)P位于第三周期第ⅤA族；(2)元素的氣態(tài)氫化物分別是CH4、NH3、PH3和H2S，水溶液堿性最強(qiáng)的是NH3；(3)C和S最高價氧化物對應(yīng)的水化物分別為H2CO3和H2SO4，H2SO4酸性較強(qiáng)；(4)N元素最高正價為＋5價，最高價氧化物的化學(xué)式為N2O5 4 (1)第三周期第ⅦA族　互為同位素　 (2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　(3)Cl　bc　 (4)0.099　0.143 (5)NaAlO2(Na2SiO3或NaClO4) X為H，Y為Si，Z為Na，由M只有－2價，則M為O，由R有－1價和＋7價，則R為Cl。由Q只有＋3價，Q為金屬元素，且原子半徑與Na的較為接近，應(yīng)與Na處于同一周期，所以Q為Al，Y為Si，由同周期元素原子半徑的遞變規(guī)律，則rCl＜rSi＜rAl，所以0.099 nm＜rSi＜0.143 nm。上述元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)，生成水的有NaOH＋HClO4===NaClO4＋H2O、NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O、2NaOH＋H2SiO3===Na2SiO3＋2H2O，所以丙為NaAlO2(Na2SiO3或NaClO4) 5 (1)Si　Ar　(2)K　F　(3)Al　2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O、Al(OH)3＋KOH===KAlO2＋2H2O　(4)向NaBr溶液中通入適量Cl2后，溶液由無色變?yōu)槌燃t色，再向反應(yīng)后的溶液中加入CCl4，振蕩后分層，下層CCl4層呈橙紅色，可證明氯氣的氧化性比溴強(qiáng) (1)由⑤和⑧號元素的位置可知⑤號為Si，⑧號為Ar。(2)同一周期，從左→右非金屬性逐漸增強(qiáng)；同一主族，從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)，故最活潑的金屬是⑨(即K)，非金屬性最強(qiáng)的元素是②(即F)。(4)⑦號、⑩號單質(zhì)分別為Cl2和Br2，可利用單質(zhì)間的置換反應(yīng)來比較兩者氧化性強(qiáng)弱