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成才之路 · 化學,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 必修2,物質結構 元素周期律,第一章,第二節(jié) 元素周期律,第一章,第2課時 元素周期律,第一章,在科學大道上，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驗，苦苦思索仔細研究它，使之散發(fā)出本身的光彩，最后他拿著這塊寶石，登上了化學的高峰，統(tǒng)一了整個無機化學。 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基本的構架，現(xiàn)在的許多工作是完善它。在元素周期表中，從112號到116號元素的名字都沒有得到承認，第113、115、117號三個元素是空白。曾經有學者聲稱發(fā)現(xiàn)了118號元素，但還沒有得到國際組織的認同。隨著科學技術的進步和新的研究方法的應用，人們很有可能發(fā)現(xiàn)新的元素。 那么你知道在這些已經發(fā)現(xiàn)的元素中都隱藏了那些規(guī)律嗎？學完本課時內容，你將明了于心。,●學習目標 1．了解元素的原子結構和元素性質的周期性變化。 2．理解元素周期律的內容和實質。,●新知預習 1．原子結構的周期性變化 (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．元素性質的周期性變化 (1)元素主要化合價的周期性變化。 規(guī)律：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的最高正化合價呈現(xiàn)__________，最低負化合價呈現(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,極為劇烈,強堿,反應迅速，放出氫氣,劇烈,中強堿,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,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,金屬性和非金屬性,●自主探究 1．請?zhí)骄康?周期元素性質是如何遞變的？引起這種遞變的本質原因是什么？ 提示：對于第3周期元素性質是如何遞變的探究，可以探究金屬鈉、鎂、鋁與水和酸的反應以及它們的氫氧化物的堿性強弱，硅、磷、硫、氯與氫氣化合的條件以及它們氫化物的穩(wěn)定性，它們的最高價含氧酸的酸性強弱，還有氬的特殊穩(wěn)定性，從而總結出遞變規(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。引起這種變化的本質原因是元素原子結構的規(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，核電荷數(shù)也依次增加。在這個變化過程中，由于核電荷數(shù)的增加，使原子半徑逐漸減小，使核對外層電子的吸引力逐漸增強，而結構的這一變化成了決定性質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達到了8個電子的穩(wěn)定結構，所以，在一般情況下，它不容易得或失電子，而表現(xiàn)相對較穩(wěn)定的性質。,2．認識同周期元素性質的遞變規(guī)律時，是選擇了第三周期元素為代表來進行探究的，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候，要選擇最能體現(xiàn)普遍性的事物去研究，而且研究的個體對象數(shù)目不能太少。第一周期元素只有兩種，個體數(shù)量太少，并且每一種從在整個周期表的位置來看，都占據(jù)了兩個頂點的位置，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，構成一個完整的研究體系；加上第二周期的大多數(shù)元素是每一個主族原子序數(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,●思維導圖,,1．原子核外電子排布的變化規(guī)律,●教材點撥,2．原子半徑的變化規(guī)律,具體說，可以概括為兩點： 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．元素化合價的變化規(guī)律,③F元素只有0價和－1價，沒有正化合價，無含氧酸，也無含氧酸鹽；氧通常無正化合價(只有與氟化合時才顯正價)。 ④稀有氣體元素通常只有0價；現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)能跟稀有氣體元素反應的只有氟，在稀有氣體的氟化物中，稀有氣體顯正化合價。,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．元素周期律的內容及實質 (1)內容：元素的性質隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律，叫做元素周期律。 (2)實質：元素的性質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果。也就是說，由于原子結構的周期性變化，引起了元素性質上的周期性變化，這體現(xiàn)了結構決定性質的規(guī)律。,(2014·經典習題選萃)下列關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重復出現(xiàn) B．元素的性質隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化 C．隨著元素原子序數(shù)的遞增，元素的最高正價從＋1到＋7，負價從－7到－1重復出現(xiàn) D．元素性質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的周期性變化,●典例透析,【解析】 A項錯誤，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項正確，是元素周期律的內容；C項錯誤，負價一般是從－4到－1，而不是從－7到－1；D項錯誤；核外電子排布的周期性變化是元素性質周期性變化的根本原因，而不是內容。 【答案】 B,(2014·泰州市姜堰區(qū)高一期中)某研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律。 (Ⅰ)甲同學在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。 甲同學設計實驗的目的是________________；反應最劇烈的燒杯是________(填字母)。,,,(Ⅱ)乙同學設計實驗驗證非金屬元素的非金屬性越強，對應的最高價含氧酸的酸性就越強。他設計了下圖裝置以驗證氮、碳、硅元素的非金屬性強弱。,,乙同學設計的實驗可直接證明三種酸的酸性強弱，已知A是強酸，可與銅反應；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產生；燒杯中可觀察到白色沉淀C生成。 (1)寫出下列物質的化學式：A________、C________、D________。 (2)寫出燒杯中發(fā)生反應的離子方程式_______________。 (3)丙同學認為乙同學設計的實驗不夠嚴謹，應該在B和C之間增加一個洗氣裝置，該置中應盛放__________(填試劑)。,1．(2014·會昌中學高一月考)下表是部分短周期元素的原子半徑及主要化合價，根據(jù)表中信息，判斷以下敘述正確的是( ),●變式訓練,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酸反應又能與強酸反應 C．氫化物的穩(wěn)定性為H2T＜H2R D．單質與濃度相等的稀鹽酸反應的速率為Q＞L 答案：B,點撥：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，L和M的化合價不同，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，而R有－2價和＋6價，知T為O，R為S。Mg2＋與S2－核外電子數(shù)不相等，A項不正確；Al2O3既能與強酸反應，又能與強堿反應，B項正確；穩(wěn)定性H2OH2S，C項不正確；單質與酸反應的速率MgBe，D項不正確。,2．(2014·黃梅一中高一期中)下列有關元素周期表中元素性質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 B．主族元素的最高正化合價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，其氣態(tài)氫化物水溶液的酸性越強,答案：D 點撥：元素的非金屬性越強，其最高價氧化物對應的水化物的酸性越強，并不是其氣態(tài)氫化物水溶液的酸性強弱，D項不正確。,粒子半徑大小的比較方法,●思維導圖,,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．同結構——“序大徑小” (1)規(guī)律：電子層結構相同的離子，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·經典習題選萃)下列各組微粒半徑比較，錯誤的是( ) 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構，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．單質的還原性：A＞B＞D＞C,,,3．(2014·江西宜春市上高中學高一月考)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,●變式訓練,點撥：K＋有三層，Mg2＋有二層，半徑K＋Mg2＋，A項不正確；同一元素的陰離子半徑大于其原子，半徑FO2－，C項不正確；同一元素的陽離子的半徑小于其原子，半徑AlAl3＋，D項不正確。,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構，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－d＝n＋m 答案：D,1．(2014·江陰市高一期中)19世紀門捷列夫的突出貢獻是( ) A．提出了原子學說 B．提出了分子學說 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)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項不符合題意；Al、Si、P原子半徑逐漸減小，B項不符合題意；O、S同主族，半徑OS，C項符合題意；C、N、B同一周期，半徑BCN，D項不符合題意。,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項不正確；比較金屬性強弱的方法之一是比較同條件與酸反應置換出H2的難易程度，A能置換出H2而B不能，說明活潑性A強于B，D項正確。,5．(2014·黃梅一中高一期中)下列關于元素性質的有關敘述中不正確的是( ) 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 C．C N O F的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性依次增強 D．Si P S Cl的最高價含氧酸的酸性依次增強 答案：B 點撥：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項不正確。,6．(2014·經典習題選萃)在原子序數(shù)為1～18的元素中(用化學用語回答)： (1)與水反應最劇烈的金屬是______________________。 (2)原子半徑最大的是____________________________。 (3)無正化合價的元素是__________________________。 (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)最高價氧化物對應水化物的酸性最強的酸是 _______________________________________。,答案：(1)Na (2)Na (3)F (4)NH3 (5)HF (6)HClO4 點撥：1號～18號的元素中Na的金屬性最強，與水反應最劇烈，根據(jù)原子半徑遞變規(guī)律可知，Na的原子半徑最大；氟元素無正化合價；氣態(tài)氫化物水溶液呈堿性的是NH3；元素的非金屬性越強，氣態(tài)氫化物就越穩(wěn)定，即HF，最高價氧化物對應水化物的酸性越強，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合，這兩種物質之間必須要形成化學鍵，即分子要攜帶相反的電荷，同時還要具有受體的結合位點，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——尼古丁攜帶一個正電荷，而這兩種受體則都攜帶一個負電荷，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？,經過十多年的研究工作，美國帕薩迪納市加利福尼亞理工學院的化學家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簡單的氨基酸造成的。在“骨架”的附近，大腦受體具有一個賴氨酸分子，而肌肉受體則具有一個甘氨酸分子。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合交互作用不但能夠幫助人們戒煙，同時還可以為老年癡呆癥、孤獨癥、帕金森氏癥以及精神分裂癥的治療提供新的方法。,