第2課時　元素周期表和元素周期律的應用學習目標核心素養(yǎng)1．知道元素周期表的簡單分區(qū)，進一步認識元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式。2．學會運用元素周期表、元素周期律的有關(guān)知識，指導科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。1．通過對“元素周期表的簡單分區(qū)”的學習，增強宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知的能力。2．通過對“元素周期表、元素周期律應用”的學習，培養(yǎng)科學探究精神和社會責任感。新課情境呈現(xiàn) 元素周期律和元素周期表的誕生是19世紀化學科學的重大成就之一，具有重要的哲學意義、自然科學意義和實際應用價值。門捷列夫在研究元素周期表時，科學地預言了11種尚未發(fā)現(xiàn)的元素，為它們在周期表中留下空位。例如，他認為在鋁的下方有一個與鋁類似的元素“類鋁”，并預測了它的性質(zhì)。1875年，法國化學家發(fā)現(xiàn)了這種元素，將它命名為鎵。鎵的性質(zhì)與門捷列夫推測的一樣。門捷列夫還預測在硅和錫之間存在一種元素——“類硅”，15年后該元素被德國化學家文克勒發(fā)現(xiàn)，為了紀念他的祖國，將其命名為“鍺”。你知道門捷列夫是如何做出如此準確的預測的嗎？門捷列夫作出這一偉大預言的科學依據(jù)是什么？元素周期表中元素性質(zhì)之間存在著怎樣的內(nèi)在聯(lián)系呢？課前素能奠基 知識回顧　　 1．元素周期表中，同一周期從左到右，金屬性逐漸__減弱__，非金屬性逐漸__增強__；同一主族自上而下，金屬性逐漸__增強__，非金屬性逐漸__減弱__。2．元素周期表中，第三周期中金屬與非金屬分界處的元素是__鋁(Al)__和__硅(Si)__。3．常用作半導體材料的硅，在元素周期表中的位置是__第三周期第ⅣA族__。新知預習　　 一、元素周期表的分區(qū)及化合價規(guī)律1．元素周期表與元素周期律的關(guān)系元素周期律的發(fā)現(xiàn)，對化學的發(fā)展有很大影響。__元素周期表__是__元素周期律__的表現(xiàn)形式，反映了元素之間的__內(nèi)在聯(lián)系__，是學習、研究、應用化學的一種重要工具。2．元素周期表的金屬區(qū)和非金屬區(qū)(1)請?zhí)顚懗鰣D中序號所示的內(nèi)容①__增強__　②__減弱__?、踎_增強__?、躝_增強__⑤__Al__　⑥__Si__?、達_金屬__?、郷_非金屬__(2)分界線的劃分：沿著周期表中__B、Si、As、Te、At__和__Al、Ge、Sb、Po__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。(3)分界線附近的元素，既能表現(xiàn)出一定的__金屬性__，又能表現(xiàn)出一定的__非金屬性__，故元素的__金屬性__和__非金屬性__之間沒有嚴格的界線。(4)周期表的左下方是金屬性最強的元素，是__銫__元素(放射性元素除外)；右上方是非金屬性最強的元素，是__氟__元素；最后一個縱行是0族元素。3．元素化合價與元素在周期表中位置的關(guān)系(1)價電子元素的化合價與原子的__最外層電子__有密切關(guān)系，所以，元素原子的__最外層電子__也叫價電子。主族元素的價電子是__最外層電子__，過渡元素的價電子包括最外層電子及次外層或倒數(shù)第三層的部分電子。(2)主族元素最高正化合價＝__主族序數(shù)__＝__最外層電子數(shù)__(價電子數(shù))。(3)非金屬元素的化合價①最高正化合價等于原子所能失去或偏移的__最外層電子數(shù)__。②最低負化合價等于使它達到__8電子__穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需要得到的電子數(shù)。二、元素周期表和元素周期律的應用1．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，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)?？筛鶕?jù)元素在周期表中的位置推測元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，也可以根據(jù)元素的原子結(jié)構(gòu)推測其在周期表中的位置和性質(zhì)。其關(guān)系可表示為2．尋找新元素3．發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的新用途應用體驗　　 1．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)。下列說法正確的是(　BD　)A．同一元素不可能既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性B．第三周期主族元素的最高正化合價等于它所處的主族序數(shù)C．短周期元素形成離子后，最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D．同一主族的元素的原子，最外層電子數(shù)相同，化學性質(zhì)相似解析：元素周期表中處于金屬與非金屬交界處的元素通常表現(xiàn)一定的金屬性與非金屬性，A項錯誤；第三周期元素的最高正價等于最外層電子數(shù)，等于主族序數(shù)，B項正確；氫原子變成氫離子后，H＋沒有電子，C項錯誤；同一主族元素的原子，最外層電子數(shù)相同，化學性質(zhì)具有相似性和遞變性，不完全相同，D項正確。2．某元素原子M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3.5倍，則該元素最高價氧化物對應水化物的化學式為(　D　)A．HNO3　　　　 B．H3PO4C．H2SO4　　　　 D．HClO4解析：元素的原子M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3.5倍，則該原子M層電子數(shù)為7，故M為Cl元素，最高正化合價為＋7，該元素最高價氧化物對應水化物的化學式為HClO4，D項正確。3．下列說法錯誤的是(　C　)A．作半導體材料的元素大多數(shù)位于周期表中金屬元素和非金屬元素的交界線附近B．農(nóng)藥中常含有的元素通常在元素周期表的右上方區(qū)域內(nèi)C．構(gòu)成催化劑的元素通常在元素周期表的左下方區(qū)域內(nèi)D．在周期表過渡元素中尋找作耐高溫和耐腐蝕的合金材料的元素解析：構(gòu)成催化劑的元素為過渡金屬元素，在周期表過渡元素中尋找，故選C。要點歸納　　 課堂素能探究 知識點　元素的位置、原子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)之間的關(guān)系問題探究：1．什么元素(放射性元素除外)的金屬性最強？什么元素的非金屬性最強？分別位于元素周期表中的什么位置？2．如果已知X、Y為周期表中相鄰的兩元素，且它們的最高價氧化物對應水化物的酸性強弱為X>Y，能否確定它們的相對位置？探究提示：1．銫的金屬性最強，氟的非金屬性最強，分別位于元素周期表的左下角和右上角。2．可根據(jù)元素非金屬性的變化規(guī)律確定它們的相對位置。由已知條件可確定非金屬性為X>Y，所以，如果它們同周期，則X在Y的右面；如果它們同主族，則X在Y的上面。知識歸納總結(jié)：1．位—構(gòu)—性關(guān)系圖示2．結(jié)構(gòu)與位置的互推：(1)掌握四個關(guān)系式。①電子層數(shù)＝周期數(shù)②質(zhì)子數(shù)＝原子序數(shù)③主族元素原子最外層電子數(shù)＝主族序數(shù)④主族元素的最高正價＝族序數(shù)(氧、氟除外)，最低負價＝主族序數(shù)－8(2)同主族上下相鄰元素原子序數(shù)的位置、關(guān)系及實例。位置關(guān)系實例位于過渡元素左側(cè)的主族元素，即第ⅠA族、第ⅡA族同主族、相鄰周期元素原子序數(shù)之差為上一周期元素所在周期所含的元素種數(shù)鈉與鉀的原子序數(shù)差為19－11＝8(即鈉原子所在第3周期所含的元素種數(shù))位于過渡元素右側(cè)的主族元素，即第ⅢA族～ⅦA族同主族、相鄰周期元素原子序數(shù)之差為下一周期元素所在周期所含的元素種數(shù)氯和溴的原子序數(shù)之差為35－17＝18(即溴原子所在第4周期所含的元素種數(shù))3．性質(zhì)與位置的互推：(1)根據(jù)元素的性質(zhì)可以推知元素在周期表中的位置：若同周期元素A、B、C的金屬性逐漸增強，則A、B、C在同周期中按照C、B、A的順序從左到右排列。(2)根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系可以推斷元素的性質(zhì)：若同主族元素A、B、C在同一主族中從上往下排列，則可推知A、B、C的單質(zhì)的氧化性依次減弱或還原性依次增強。4．結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的互推：(1)若某元素原子的最外層電子數(shù)小于4，則該元素原子在反應中容易失電子；若某元素原子的最外層電子數(shù)大于4，則該元素原子在反應中容易得電子。(2)若某元素原子在反應中容易得電子，則該元素原子的最外層電子數(shù)大于4；若某元素原子在反應中容易失電子，則該元素原子的最外層電子數(shù)小于4。5．比較元素性質(zhì)時，有時需要借助參照物，如比較Ca(OH)2和Al(OH)3的堿性大小，因為Ca與Al既不屬于同周期又不屬于同主族，可借助鎂元素進行判斷，三種元素在周期表中的位置如圖：鎂鋁鈣 故金屬性：Ca>Mg>Al，堿性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。6．元素“位、構(gòu)、性”規(guī)律中的特例：(1)絕大多數(shù)原子的原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，只有氕(H)無中子。(2)元素周期表中的周期一般都是從金屬元素開始，但第1周期例外，是從氫元素開始的。(3)所有元素中，碳元素形成的化合物種類最多。(4)非金屬單質(zhì)一般不導電，但石墨導電，晶體硅是半導體。(5)氟無正價，氧無最高正價；在Na2O2中氧顯－1價，在NaH中氫顯－1價。點撥：(1)只有主族元素的最外層電子數(shù)等于主族序數(shù)。(2)難得電子的原子不一定易失電子，如稀有氣體原子。典例1　(2021·杭州高一檢測)下表為元素周期表中短周期的一部分，Y元素最高正價與最低負價的代數(shù)和為4，下列敘述正確的是(　B　)WX  YZA．原子半徑：W<X<YB．元素的非金屬性：X>Z>YC．氫化物的熱穩(wěn)定性：W<XD．氧化物對應水化物的酸性：Y<Z解析：根據(jù)Y元素最高正價與最低負價的代數(shù)和為4及在元素周期表中的位置，可推知：Y為S，則X為O，W和Z分別為N和Cl。原子半徑：r(O)<r(N)<r(S)，A項錯誤；非金屬性：O>Cl>S，B項正確；雖然非金屬性：O>N，但沒有指出是否為最簡單的氣態(tài)氫化物，故無法比較氫化物的熱穩(wěn)定性，C項錯誤；根據(jù)非金屬性：Cl>S，只能比較其最高價氧化物對應水化物的酸性強弱，而D項沒有說明是否為最高價氧化物對應的水化物，故無法判斷，D項錯誤。〔素養(yǎng)應用1〕短周期元素甲～戊在元素周期表中的相應位置如表所示，下面判斷正確的是(　C　)甲乙 丙丁戊A．原子半徑：丙<丁<戊B．金屬性：甲>丙C．氫氧化物堿性：丙>丁>戊D．最外層電子數(shù)：甲>乙解析：同周期元素原子半徑從左至右是依次減小的，故A項錯誤；同主族元素金屬性自上而下是增強的，故B項錯誤；同周期元素的金屬性從左至右越來越弱，故對應氫氧化物的堿性是逐漸減弱的，故C項正確；同周期元素的原子最外層電子數(shù)從左到右越來越多，故D項錯誤。名師博客呈現(xiàn) 把握“位、構(gòu)、性”關(guān)系進行元素判斷第一步：明確關(guān)系第二步：確定思路根據(jù)原子結(jié)構(gòu)及已知條件，可推斷原子序數(shù)，判斷元素在元素周期表中的位置等，基本思路如下：第三步：熟悉應用(1)比較同主族元素的金屬性、非金屬性、最高價氧化物對應的水化物的酸堿性及氫化物的穩(wěn)定性等；(2)比較同周期元素及其化合物的性質(zhì)；(3)比較不同周期、不同主族元素的性質(zhì)時，要找出參照物；(4)推斷一些相對陌生的元素的某些性質(zhì)第四步：做出判斷根據(jù)上述情況綜合分析，做出正確判斷〔即時訓練〕古詩云：“唯有兒時不可忘，持艾簪蒲額頭王。”意思是說端午節(jié)這天，孩子們拿了艾葉，戴上菖蒲，額頭上用雄黃酒寫了“王”字，以辟邪防疫。把雄黃酒灑在墻角、床底等處，可以驅(qū)蟲，清潔環(huán)境。雄黃是一種礦物質(zhì)，俗稱“雞冠石”，其主要成分是硫化砷，As位于元素周期表第ⅤA族，另外第ⅥA族元素Se在生活中有廣泛應用。砷元素的最高價態(tài)是幾價？試比較As、Se的氫化物哪個熱穩(wěn)定性強。__＋5價；H2Se__。課堂達標驗收 1．(2021·壽光高一檢測)近年來，我國在超導研究方面居世界領(lǐng)先地位，鉈(Tl)是超導體的組成成分之一，鉈位于第六周期ⅢA族。下列對鉈的性質(zhì)推導可能正確的是(　A　)①鉈是易導電的銀白色金屬?、赥l(OH)3是兩性氫氧化物?、跿l3＋的氧化能力比Al3＋的強　④單質(zhì)能跟稀HNO3反應生成硝酸鹽A．①④　　　　 B．②③C．只有①　　　　 D．只有④解析：鉈位于第六周期ⅢA族，與Al同族，同主族元素，隨著原子序數(shù)增大，元素原子失電子能力逐漸增強，金屬離子的氧化性逐漸減弱，最高價氧化物對應水化物的堿性逐漸增強。故①④正確。2．我國科學家陳竺院士獲得了一項國際大獎——美國血液學會頒發(fā)的歐尼斯特·博特勒獎，該獎是為表彰他利用砒霜治療“急性早幼粒細胞白血病”研究中取得的突出成就。砒霜主要成分為三氧化二砷。下列敘述正確的是(　C　)A．砷元素的最高化合價為＋3B．砷元素是第5周期的主族元素C．砷原子的第3個電子層含有18個電子D．與砷同主族的上一周期元素原子序數(shù)為25解析：As原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故為第4周期ⅤA族元素，最高化合價＝最外層電子數(shù)＝＋5，與砷同主族的上一周期元素為15號磷。3．鍺是一種重要的半導體材料，用于制造晶體管及各種電子裝置。鍺(Ge)是第四周期第ⅣA族元素，門捷列夫把它命名為類硅，處于周期表中金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上，銅礦、鐵礦、硫化礦以至巖石、泥土和泉水中都含有微量的鍺。下列敘述正確的是(　B　)A．鍺是一種金屬性很強的元素B．鍺的單質(zhì)具有半導體的性能C．鍺化氫(GeH4)穩(wěn)定性很強D．鍺酸(H4GeO4)是難溶于水的強酸解析：鍺處于金屬區(qū)與非金屬區(qū)的交界線上，元素金屬性和非金屬性都較弱，反應中既不易得電子，也不易失去電子，常用作半導體材料；鍺化氫(GeH4)穩(wěn)定性很弱；鍺和硅處于同一主族，主族元素的非金屬性從上到下逐漸減弱，則硅的非金屬性大于鍺，非金屬性越強，對應的最高價氧化物的水化物的酸性越強，所以鍺酸酸性比硅酸弱，為弱酸。硅酸不溶于水，推知鍺酸(H4GeO4)應難溶于水，故D錯誤。4．1868年，門捷列夫經(jīng)過多年的艱苦探索發(fā)現(xiàn)了自然界中一個極其重要的規(guī)律——元素周期規(guī)律。這個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)是繼原子分子論之后，近代化學史上的又一座光彩奪目的里程碑。根據(jù)提供的條件推斷元素，并按要求填空：(1)已知，某元素原子核外有3個電子層，其最外層電子數(shù)為7，最高價氧化物的化學式是什么？最高價氧化物對應水化物的化學式是什么？寫出其最高價氧化物對應水化物與NaOH反應的化學方程式。(2)第3周期元素，其最外層電子數(shù)與電子層數(shù)相同。該元素最高價氧化物的化學式是什么？寫出最高價氧化物對應水化物與強堿反應的離子方程式。(3)原子序數(shù)依次遞增的同周期四種元素，它們氫化物的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)都與Ar相同，這些氫化物的化學式分別是什么？答案：(1)原子核外有3個電子層，其最外層電子數(shù)為7，是第3周期ⅦA族的Cl，所以最高價氧化物的化學式是Cl2O7，最高價氧化物對應的水化物是HClO4與NaOH反應的化學方程式是HClO4＋NaOH===NaClO4＋H2O。(2)第3周期中最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)的是Al，所以最高價氧化物的化學式是Al2O3，其對應的水化物與強堿反應的離子方程式是Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。(3)質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)都與Ar相同的氫化物的化學式分別是SiH4、PH3、H2S、HCl。 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第二節(jié) 元素周期律

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