高考第一轮复习第14讲元素周期律和元素周期表教案.doc
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人教大纲版09届高考化学总复习第14讲元素周期律和元素周期表教案
【考纲要求】
1.掌握元素周期律内容,指导元素化合物的学习
2.熟悉元素周期表的结构,掌握周期表位构性三者关系
【热点重点】
⑴元素原子结构、元素在元素周期表中位置、元素的性质之间的关系;
⑵元素周期表的结构;
⑶周期表中元素性质的递变规律以及与原子结构的关系。
【教学内容】
一、元素周期律
1.随着原子序数递增,元素原子的核外电子排布呈周期性变化;元素原子半径呈周期性的变化;元素主要化合价呈现周期性的变化。
2.原子半径与离子半径比较
①当电子层数相同时:
原子序数越大,半径越小。
如r(Mg)>r(Cl)
②当最外层电子数相同时:
原子序数越大,半径越大。
如r(Na)>r(K)
③当核内质子数相同时。
简单阳离子的半径小于原子半径,简单阴离子半径大于原子半径。
如r(Na)>r(Na+);r(Cl) ④当核外电子排布相同时,原子序数越大,半径越小。 如r(S2—)>r(Cl—)>r(K+)>r(Ca2+) ⑤核外电子数和核电荷数都没有相同点的原子的半径可以通过参照物来比较。 如比较K和Cl的半径时可以利用Na或者Br的半径来参考。 3.元素化合价特点: ①金属无负价,所以金属单质只能做还原剂。 ②非金属中只有氧元素和氟元素无正价,所以O2、O3和F2只能做氧化剂 ③非金属元素的最高正价和负价的绝对值之和为8 ④在电子层数相同的情况下,随着原子序数的增加。 正价和负价都依次升高,以0价结束 ⑤当最外层电子数相同时,最高正价和负价相同 4.随着原子序数的递增,元素金属性和非金属性的变化规律 ⑴Na、Mg、Al的化学性质 性质 Na(钠) Mg(镁) Al(铝) 单质与水(或酸)的反应情况 与冷水剧烈反应放出氢气 与冷水缓慢反应,与沸水迅速反应,与酸剧烈反应,均放出氢气 与冷水和热水不反应。 与酸迅速反应放出氢气 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 NaOH 强碱 Mg(OH)2 中强碱 Al(OH)3 两性氢氧化物 金属性强弱关系 ⑵Si、P、S、Cl的性质比较 性质 Si P S Cl 单质与氢气反应的条件及产物的性质 高温,生成的SiH4易自燃不稳定 磷蒸气(加热)生成的PH3易自燃不稳定 加热,生成的H2S不稳定加热分解 光照或点燃,生成的HCl稳定难分解 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱 H4SiO4或H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4 最强酸 非金属性强弱 ⑶氧化铝、氢氧化铝的两性 已知条件 结论 碱性氧化物: 能和酸反应生成盐和水的氧化物 氧化铝是两性氧化物 酸性氧化物: 能与碱反应生成盐和水的氧化物 氧化铝能与酸反应生成盐和水: Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 氧化铝能与碱反应生成盐和水: Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 碱: 电离时生成的阴离子全部是OH-的化合物,与酸反应生成盐和水 氢氧化铝是两性氢氧化物 酸: 电离时产生的阳离子全部是H+的化合物,与碱反应生成盐和水 氢氧化铝与酸反应生成盐和水: Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O 氢氧化铝与碱反应能生成盐和水: Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 二、元素周期表 1.定义: 按原子序数依次增加,将电子层数相同的元素,按最外层电子数递增的顺序从左到右排成一行,最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上到下排成一列,所得到的一个表,就是元素周期表。 元素周期表是元素周期律的具体表现形式,元素周期律是元素周期表的理论依据。 2.元素周期表的结构 ⑴周期 ①周期的定义: 元素周期表中,具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列为一个横行,称为一个周期。 ②周期的序数就是该周期内元素原子具有的电子层数。 ③除第一周期从非金属元素H开始,第七周期尚未填满外,其他每一周期元素都是从活泼金属元素——碱金属元素开始,逐渐过渡到活泼非金属——卤素元素,最后以稀有气体结束。 ④各周期内元素种类数 周期序数 起止元素及其原子序数 元素种类数 周期名称 1 1H~2He 2 短周期 2 3Li~10Ne 8 3 11Na~18Ar 8 4 19K~36Kr 18 长周期 5 37Rb~54Xe 18 6 55Cs~86Rn 32 7 87Fr~112号 26 不完全周期 ⑵族 ①族的定义及其分类 元素周期表中共有18个纵行,除8、9、10三个纵行叫第Ⅷ族外,其余15个纵行,每个纵行标为一族。 族又分为主族、副族和0族,由短周期元素和长周期元素共同组成的族,叫做主族,七个主族;完全由长周期元素构成的族叫副族,有七个副族。 稀有气体的化学性质不活泼,通常情况下难以与其他物质反应,把它们的化合价标记为0价,所以称为0族 ②各族在元素周期表中的位置 从左向右族的序数为: ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0。 元素周期表的中部从ⅢB到ⅡB10个纵行,包括了第Ⅷ族和全部的副族元素,共60多种元素,统称为过渡元素,这些元素都是金属,所以又称为过渡金属。 常见的Zn、Fe、Cu、Hg、Ag属于过渡金属。 ③族内元素种类数 种类数最多的族是ⅢB,共32种元素,镧系元素和锕系元素都在该族中。 元素种类数仅次于ⅢB的是Ⅷ,包括三个纵行,现在已经明确的有11种元素。 其中包括应用最广泛的金属Fe,以及被称为白金的Pt, ④主族内元素原子结构的特点 同主族内,各元素原子核外最外电子层上的电子数相等,且等于族序数;同主族内,从上到下,随着原子序数的增加,原子的电子层数递增。 ⑤族内潜在的重要数字 a.奇数和偶数 主族序数为偶数时,族内元素原子序数、元素的主要化合价均为偶数;主族序数为奇数时,族内元素原子序数、元素的主要化合价均为奇数;0族元素的原子序数均为偶数,元素的化合价看做为0。 b.ⅠA、0族元素原子序数与周期内元素种类数的关系 第ⅠA、ⅡA族下面元素的原子序数,等于同主族上面元素的原子序数加上上面元素所在周期的种类数,第ⅢA~0族,下面元素的原子序数等于上面元素的原子序数加上下面元素所在周期的种类数。 c.ⅡA与ⅢA族的距离 在第2周期与第6周期中,同周期内第ⅡA与ⅢA族元素原子序数之差分别为1、1、11、11、25。 d.“T”型和“┻”型数字关系 e.元素周期表内数字例析 利用元素周期表的知识解决的推断题题型很多,其中常遇到两个问题: 一是已知某元素的原子序数确定它在周期表中的位置;二是已知某元素在元素周期表中的位置确定其原子序数,解决这些问题最主要应该记得每个周期所能排列的元素的种类数,另外还要熟练掌握0族元素中每种元素的原子序数。 【课堂小结】 1.①金属性强弱的判断依据 ②非金属性的强弱的判断依据 2. 【综合应用】 【应用1】 (2007全国理综I)W、X、Y和Z都是周期表中前20号元素,已知: ①W的阳离子和Y的阴离子具有相同的核外电子排布,且能形成组成为WY的化合物; ②Y和Z属同族元素,它们能形成两种常见化合物; ③X和Z属同一周期元素,它们能形成两种气态化合物; ④W和X能形成组成为WX2的化合物; ⑤X和Y不在同一周期,它们能形成组成为XY2的化合物。 请回答: (1)W元素是________;Z元素是_________。 (2)化合物WY和WX2的化学式分别是__________和___________。 (3)Y和Z形成的两种常见化合物的分子式是_________和_________。 (4)写出X和Z形成的一种气态化合物跟WZ反应的化学方程式___________________________。 [答案] (1)Ca(或钙);O(或氧)。 (2)CaS、CaC2。 (3)SO2、SO3。 (4)CO2+CaO=CaCO3。 【解析】①W的阳离子和Y的阴离子具有相同的核外电子排布,说明W在Y的下一同期,②又知Y和Z属同族元素,它们能形成两种常见化合物,在前20号元素中可考虑O和S,结合③若Z是S,它和同周期元素不能形成两种气态化合物,因此Z是O,Y是S,和O同周期的能形成气态化合物的元素有C和N,C和O能形成CO和CO2两种气态化合物,而N和O能形成多种气态化合物,因此X是C,再结合①可知W是Ca,综上所述化合物WX2的化学式为CaC2,XY2的化学式为CS2。 【应用2】 (08天津卷)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同一短同期元素,W、X是金属元素,Y、Z是非金属元素。 (1)W、X各自的最高价氧化物对应的水化物可以反应生盐和水,该反应的离子方程式为。 (2)W与Y可形成化合物W2Y,该化合物的电子式为。 (3)X的硝酸盐水溶 液显性,用离子方程式解释原因。 (4)Y的低价氧化物通入Z单质的水溶液中,发生反应的化学方程式为。 (5)比较Y、Z气态氢化物的稳 定性: >(用分子式表示)。 (6)W、X、Y、Z四种元素简单离子的离子半径由大到小的顺序是: >>>。 (7)Z的最高价氧化物为无色液体,0.25mol该物质与一定量水混合得到一种稀溶液,并放出QkJ的热量。 写出该反应的热化学方程式: 。 【答案】 (1)Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O (2)。 (3)酸Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ (4)SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl(5)HCl>H2S (6)S2->Cl>Na+>Al3+(7)Cl2O7(l)+H2O(l)=2HClO4(aq);△H=-4QkJ/mol。 【解析】 (1)W、X为金属,其最高价氧化物对应的水化物为碱,且两种碱可以反应生成盐和水,则为NaOH和Al(OH)3,二者反应的离子方程式: Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。 (2)W为Na,W可以和Y形成W2Y,则Y为-2价,为ⅥA元素,且和钠同周期,所以为S。 W2Y为Na2S,电子式为: 。 (3)Y的硝酸盐为Al(NO3)3,由于Al3+的水解: Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,其溶液呈酸性。 (4)Y的低价氧化物为SO2;并且Z和Y同周期,原子序数比Y大,所以Y为Cl。 Y的低价氧化物和Z的单质反应的方程式: SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl。 (5)非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强;由于非金属性: Cl>S,所以气态氢化物的稳定性: HCl>H2S。 (6)对结构相同的微粒,核电荷数越大,则原子半径越小,所以Na+>Al3+,S2->Cl-。 但由于S2-、Cl-离子有3层电子,Na+、Al3+离子有2层电子,所以S2->Cl>Na+>Al3+。 (7)Z的最高价氧化物为Cl2O7是酸性氧化物,与水反应生成对应的酸: Cl2O7+H2O=2HClO4,0.25molCl2O7放出QkJ的热量,故1molCl2O7反应放出4QkJ的热量,△H为负值,对应的热化学方程式为: Cl2O7(l)+H2O(l)=2HClO4(aq);△H=-4QkJ/mol。
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