專題5

微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性第一單元

元素周期律和元素周期表5.1.1

元素周期律

能依據(jù)原子結(jié)構(gòu)特征分析元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的觀念，

認(rèn)識(shí)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律及其本質(zhì)原因；

能從物質(zhì)變化的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和有關(guān)數(shù)據(jù)中提取證據(jù)；

能從宏觀和微觀結(jié)合的視角進(jìn)行分析、比較，得出規(guī)律性的結(jié)論。一、原子序數(shù)8O氧16.00相對(duì)原子質(zhì)量元素符號(hào)，紅色指放射性元素原子序數(shù)元素名稱注?的是人造元素

化學(xué)家按照核電荷數(shù)由小到大的順序給元素依次進(jìn)行的編號(hào)1-20號(hào)元素的核外電子排布—原子結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合右下圖分析原子序數(shù)與原子組成的粒子數(shù)之間有什么關(guān)系?原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)二、元素原子核外電子排布規(guī)律原子序數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時(shí)的最外層電子數(shù)1～23～1011～18結(jié)論：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)

變化。123128821818周期性最外層電子達(dá)到8個(gè)(K層為2個(gè))時(shí)，是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。三、元素原子半徑的變化規(guī)律

表5-1是原子序數(shù)為3~9號(hào)和11~17號(hào)元素的原子半徑數(shù)值。請(qǐng)同學(xué)們討論，隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的原子半徑有怎樣的變化規(guī)律？

隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化，原子序數(shù)為3~9號(hào)和11~17號(hào)元素的原子半徑分別依次遞減。結(jié)合原子核外電子排布的規(guī)律分析微粒半徑大小變化的特點(diǎn)半徑增大半徑減小1、下列微粒半徑大小比較正確的是()A．Na＋<Mg2＋<Al3＋<O2－B．Al3＋<Na＋<Cl－<S2－C．Na<Mg<Al<SiD．Cs<Rb<K<Na2、已知下列原子的半徑：原子

N

S

O

Si半徑r/10－10m

0.75

1.02

0.74

1.17根據(jù)以上數(shù)據(jù)，P原子的半徑可能是()A．1.10×10－10m

B．0.80×10－10mC．1.20×10－10m

D．0.70×10－10mA

表5-2給出了原子序數(shù)為1~18號(hào)元素的最高化合價(jià)和最低化合價(jià)，請(qǐng)你以原子序數(shù)為橫坐標(biāo)，元素的最高化合價(jià)和最低化合價(jià)為縱坐標(biāo)，用不同顏色的筆畫出折線圖，探索元素的最高和最低化合價(jià)隨核電荷數(shù)變化的規(guī)律。四、元素的最高化合價(jià)和最低化合價(jià)無(wú)最高正價(jià)

隨原子序數(shù)的遞增，1~18號(hào)元素最高和最低化合價(jià)的變化規(guī)律為：最高正價(jià)由+1到+7（O、F除外），最低負(fù)價(jià)由-4到-1周期性變化。交流討論：結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析，元素的最高化合價(jià)和最低化合價(jià)的數(shù)值與原子最外層電子數(shù)的關(guān)系。IAⅡAⅢAIVAVAVIAⅦA1~20號(hào)元素中，除了O、F外，元素的最高正價(jià)等于最外層電子數(shù)；最低負(fù)價(jià)與最高正價(jià)的關(guān)系為：最高正價(jià)+|最低負(fù)價(jià)|=8。

隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性、非金屬性是否也呈現(xiàn)周期性的變化？如何比較元素的金屬性及非金屬性？金屬非金屬

判斷元素的金屬性與非金屬性強(qiáng)弱

人們?cè)陂L(zhǎng)期的研究中發(fā)現(xiàn)，元素單質(zhì)和化合物的某些性質(zhì)有助于判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱。

通常情況下，元素原子失電子能力越強(qiáng)，元素的金屬性越強(qiáng)，它的①單質(zhì)越容易從水或酸中置換出氫，該②元素最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng)；

元素原子得電子能力越強(qiáng)，元素的非金屬性越強(qiáng)，它的①單質(zhì)越容易與氫氣反應(yīng)形成氣態(tài)氫化物，②氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強(qiáng)，該③元素最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)。注意：金屬性是對(duì)元素而言的，是元素原子的性質(zhì)。金屬活動(dòng)性（活潑性）是對(duì)單質(zhì)而言的，指的是金屬單質(zhì)在水溶液中的性質(zhì)。

鈉、鎂、鋁性質(zhì)的遞變

進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，探究鈉、鎂、鋁元素的金屬性強(qiáng)弱，把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄在表5-3中。

【實(shí)驗(yàn)1】切取綠豆大小的一小塊金屬鈉，用濾紙吸干其表面的煤油。在一只250mL燒杯中加入少量的水，在水中滴加兩滴酚酞溶液，將金屬鈉投入燒杯中，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)2】在兩支試管中，分別放入已用砂紙打磨除去氧化膜的一小段鎂條和一小塊鋁片，向試管中加入適量的水，再向水中滴加兩滴酚酞溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。然后加熱試管，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【實(shí)驗(yàn)3】在兩支試管中，分別放入已用砂紙打磨除去氧化膜的一小段鎂條和一小塊鋁片，再向試管中各加入2mL2mol·L-1鹽酸，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。鈉、鎂、鋁金屬性強(qiáng)弱的順序是

。Na＞Mg＞Al

結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)是化學(xué)學(xué)科的核心觀念之一。請(qǐng)你從原子結(jié)構(gòu)變化的角度分析鈉、鎂、鋁元素的金屬性依次減弱的原因。

當(dāng)元素原子的核外電子層數(shù)相同時(shí)，隨著核電荷數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小（稀有氣體元素除外），原子失電子能力逐漸減弱，所以金屬性逐漸減弱。

閱讀并分析表5-4，根據(jù)硅、磷、硫、氯元素的氣態(tài)氫化物的形成條件和熱穩(wěn)定性，探究硅、磷、硫、氯元素的非金屬性強(qiáng)弱。

按硅、磷、硫、氯元素的順序，隨著核電荷數(shù)的遞增，其氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性如何變化？

硅、磷、硫、氯元素的非金屬性如何變化？-4-3-2-1逐漸增強(qiáng)

非金屬性：Si<P<S<Cl條件逐漸變得容易原因：當(dāng)元素原子的核外電子層數(shù)相同時(shí)，隨著核電荷數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小（稀有氣體元素除外），原子得電子能力逐漸增強(qiáng)，所以非金屬性逐漸增強(qiáng)。1、下列事實(shí)能說(shuō)明非金屬性Cl＞S的是（

）A、Cl2比S易與H2化合B、HCl比H2S穩(wěn)定C、酸性HCl＞H2SD、Cl的最高正價(jià)為+7，S的最高正價(jià)為+6AB2、HF、H2O、CH4、SiH4四種氣態(tài)氫化物按穩(wěn)定性由弱到強(qiáng)排列正確的是（

）

A、CH4＜H2O＜HF＜SiH4

B、SiH4＜HF＜CH4＜H2OC、SiH4＜CH4＜H2O＜HF

D、H2O＜CH4＜HF＜SiH4C1.閱讀并分析表5-5，根據(jù)11~17號(hào)元素最高價(jià)氧化物的水化物的酸堿性強(qiáng)弱，探究元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱變化規(guī)律。

從上表分析可知，11~17號(hào)元素最高價(jià)氧化物的水化物的酸堿性強(qiáng)弱的變化規(guī)律是____________________________________；11~17號(hào)元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的變化規(guī)律是________________________________________________。

隨著原子序數(shù)遞增，堿性減弱，酸性增強(qiáng)隨著核電荷數(shù)逐漸增加，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。+1+2+3+4+5+6+72.根據(jù)11~17號(hào)元素最高價(jià)氧化物的水化物的酸堿性強(qiáng)弱的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)Al(OH)3可能具有的性質(zhì)是______________________________。弱堿性和弱酸性

通過(guò)觀察下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證你的猜想。在兩支潔凈的試管中分別加入2~3mL2mol·L-1

氯化鋁溶液，逐滴加入6mol·L-1

氨水，生成白色膠狀物質(zhì)，繼續(xù)滴加氨水直到不再產(chǎn)生沉淀為止，即制得Al(OH)3沉淀。然后向一支試管中滴加6.0mol·L-1

鹽酸，向另一支試管中滴加6.0mol·L-1NaOH溶液。邊滴加邊振蕩，記錄你觀察到的現(xiàn)象：AlCl3+3NH3·H2O

=3NH4Cl+Al(OH)3↓Al3++3NH3·H2O

=3NH4++

Al(OH)3↓Al(OH)3的制備：實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)原理白色膠狀物質(zhì)逐漸減少，最終完全溶解。白色膠狀物質(zhì)逐漸減少，最終完全溶解。Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+

=Al3++3H2OAl(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-+H2O四羥基合鋁酸鈉作胃酸中和劑氫氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)Al(OH)3Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]與堿溶液反應(yīng)生成鹽和水與酸溶液反應(yīng)生成鹽和水兩性氫氧化物既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物，叫做兩性氫氧化物。注意：Al(OH)3易溶于強(qiáng)堿，難溶于弱堿——氨水。課堂總結(jié)

隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的原子半徑（稀有氣體元素除外）、元素的主要化合價(jià)（最高化合價(jià)和最低化合價(jià)）、元素的金屬性和非金屬性均呈現(xiàn)周期性變化。元素周期律：元素的性質(zhì)隨著核電荷數(shù)的遞增呈周期性變化的規(guī)律元素周期律的實(shí)質(zhì)：元素原子核外電子排布隨著核電荷數(shù)的遞增發(fā)生周期性變化的必然結(jié)果。

“門捷列夫不自覺地應(yīng)用黑格爾的‘量轉(zhuǎn)化質(zhì)’的規(guī)律，完成了科學(xué)史上的一個(gè)勛業(yè)。”——恩格斯

發(fā)展中的元素周期律

第74次聯(lián)合國(guó)會(huì)議上，將2019年定為“國(guó)際化學(xué)元素周期表年”（150周年紀(jì)念）。門捷列夫

門捷列夫的遠(yuǎn)見卓識(shí)推動(dòng)了化學(xué)的發(fā)展，直到現(xiàn)在，元素周期律都還在不斷發(fā)展······1、在同一周期的元素中（稀有氣體元素除外），隨著原子序數(shù)的