化學(xué)必修2 第1章 第一節(jié) 元素周期律 講義(全)

1、第一章 第一節(jié) 元素周期律 講義 【相關(guān)知識(shí)回顧】1元素定義：具有相同核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類原子的總稱注意：元素是一個(gè)是宏觀概念，只表示種類，不表示個(gè)數(shù)，如H2O是由氫元素和氧元素組成的劃分元素種類的標(biāo)準(zhǔn)是核電荷數(shù)（即質(zhì)子數(shù)），不是電子數(shù)，也不是中子數(shù)2元素的分類說明：元素中文名稱的規(guī)律金屬元素：有“钅”旁（汞、金除外）非金屬元素：A“石”旁表示固態(tài)非金屬元素，如碳、硫、磷等B“氵”旁表示液態(tài)非金屬元素，如溴等C“氣”旁表示氣態(tài)非金屬元素，如氧、氮等3原子序數(shù)原子的構(gòu)成根據(jù)原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，將已知的100多種元素按核電荷數(shù)由小到大科學(xué)有序地排列起來，按照元素在周期表中的順序給元素編號(hào)，

2、得到了原子序數(shù)。在元素周期表中，原子序數(shù)與元素的原子結(jié)構(gòu)之間存在著如下關(guān)系：原子序數(shù)原子質(zhì)子數(shù)核電荷數(shù)核外電子數(shù)方法與技巧原子序數(shù)與核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)的關(guān)系（1）原子：原子序數(shù)核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)（2）陽離子：原子序數(shù)核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)失電子數(shù)（3）陰離子：原子序數(shù)核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)得電子數(shù)一 元素周期表1元素周期表的結(jié)構(gòu)（1）周期：（橫行）（三長三短一不全）按原子序數(shù)遞增的順序，把電子層數(shù)相同的元素自左向右排成的橫行稱為周期。元素周期表更有7個(gè)橫行，一個(gè)橫行就是一個(gè)周期，從上到下依次命名為第一周期、第二周期、各周期內(nèi)更多的信息，如下表所示：從上到下行數(shù)名稱起止元素元

3、素種數(shù)原子的電子層數(shù)同周期內(nèi)元素原子序數(shù)變化規(guī)律周期序數(shù)類別1第一周期短周期HHe21從左到右依次增大2第二周期LiNe823第三周期NaAr834第四周期長周期KKr1845第五周期RbXe1856第六周期CsRn3267第七周期Fr112號(hào)26（暫時(shí)）（32）7注意：在元素周期表中，共有七個(gè)周期，其中第六周期元素種類最多，為32種同周期元素，從左到右原子序數(shù)依次增大各周期含元素種類為（n表示周期序數(shù)）：奇數(shù)周期：(n1)22 偶數(shù)周期：(n2)22周期序數(shù)該元素原子的電子層數(shù)（2）族：（縱行）（七主七副和零）按電子層數(shù)遞增的順序，把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素自上而下排成的縱行稱為族。

4、元素周期表共有18個(gè)縱行，除第8、9、10三個(gè)縱行叫做第族外，其余每個(gè)縱行各為一個(gè)族，所以元素周期表中共被劃分為16個(gè)族。各族內(nèi)的信息，如下表所示：列數(shù)123456789101112131415161718類型主族副族族副族主族/名稱AABBBBB族BBAAAAA0族說明：元素周期表中含有18個(gè)縱行，但只有16個(gè)族，每一族含有的元素個(gè)數(shù)不相同主族：由短周期元素和長周期元素共同構(gòu)成的族表示方法：在族序數(shù)后面標(biāo)一字母“A”，如：A、A、A、副族：完全由長周期元素構(gòu)成的族表示方法：在族序數(shù)后標(biāo)一字母“B”，如：B、B、B、各族的特殊名稱：0族：0族元素又稱稀有氣體元素。因最外層電子數(shù)為8（氦為2）性

5、質(zhì)非常不活潑，通常很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其化合價(jià)為0，故此得名。0族元素的原子序數(shù)依次為：He2、Ne10、Ar18、Kr36、Xe54、Rn86A族堿金屬元素（氫除外）；A族鹵族元素；第族第8、9、10三個(gè)縱行；鑭系、錒系第B族，各有15種元素。為使周期表的結(jié)構(gòu)緊湊，將全體鑭系元素和錒系元素分別按周期放在同一格里，并按原子序數(shù)遞增的順序，把它們分兩行另列在表的下方過渡元素所有的副族元素和族（BB共10列），由于這些元素都是金屬元素，所以又稱過渡金屬在元素周期表中，第B族的元素種類最多，為32種對(duì)于主族元素，有：主族的族序數(shù)最外層電子數(shù)最高正價(jià)數(shù)（F、O除外）【小結(jié)】元素周期表結(jié)構(gòu)的記憶

6、方法橫行叫周期，現(xiàn)有一至七；三四分長短，第七尚不全豎行稱作族，總共十六族；一八依次現(xiàn)，一零再一遍；族最特殊，三行是一族二三分主副，先主后副族；鑭、錒各十五，均屬B族位、構(gòu)、性一體，相互可推斷【總結(jié)】元素周期表的結(jié)構(gòu)方法與技巧1周期表中同周期及同主族相鄰元素原子序數(shù)的關(guān)系（1）同周期相鄰主族元素原子序數(shù)差非第A族和第A族：相鄰原子序數(shù)差為1第A族和第A族：從第二周期到第七周期差分別為：1、1、11、11、25、25（2）同主族及0族上下相鄰元素原子序數(shù)差周期（元素種類）A序數(shù)過渡元素A序數(shù)二(8)4Be881818328O818183232三(8)12Mg16S四(18)20Ca34Se五(18

7、)38Sr52Te六(32)56Ba84Po七(32)88Ra112?若為A族、A族元素：相差上一周期所含元素種類若為A族A族、0族元素：相差下一周期所含元素種類2由原子序數(shù)推斷元素在周期表中的位置（1）簡單原子根據(jù)原子的電子層結(jié)構(gòu)判斷原子序數(shù)較小時(shí)，可憑記憶和經(jīng)驗(yàn)由原子序數(shù)確定元素所在位置周期數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)主族的族序數(shù)最高正價(jià)數(shù)（F、O除外）+16286如： 為第三周期第A族（2）根據(jù)“0族參數(shù)法”確定元素位置周期數(shù)電子層數(shù)最外層電子數(shù)主族的族序數(shù)最高正價(jià)數(shù)緊記稀有氣體的原子序數(shù)（He2、Ne10、Ar18、Kr36、Xe54、Rn86）若比相鄰稀有氣體元素原子序數(shù)多1或2個(gè)電子，則

8、該元素處于下一周期的A族或A族，如88號(hào)元素在第七周期，第A主族若比相鄰稀有氣體元素原子序數(shù)少15個(gè)電子時(shí)，則應(yīng)處在同周期的A族A族，如84號(hào)元素在第六周期，第A主族3周期表中特殊位置的元素（1）最高正化合價(jià)不等于族序數(shù)的元素：O、F （2）族序數(shù)等于周期數(shù)的元素：H、Be、Al（3）族序數(shù)等于周期數(shù)2倍的元素：C、S （4）周期數(shù)等于族序數(shù)2倍的元素：Li（5）族序數(shù)等于周期數(shù)3倍的元素：O （6）最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)代數(shù)和為0的元素：C、Si（7）最高正價(jià)等于最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值3倍的元素：S （8）同主族的兩元素，原子序數(shù)為2倍關(guān)系的元素：S、O二 元素的性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)（一）堿金屬元素1應(yīng)用元素

9、周期表探究堿金屬元素原子結(jié)構(gòu)的遞變規(guī)律元素名稱元素符號(hào)核電荷數(shù)原子結(jié)構(gòu)示意圖最外層電子數(shù)電子層數(shù)原子半徑（nm）性質(zhì)預(yù)測堿金屬元素鋰Li3120.152原子易失去1個(gè)電子達(dá)到最外層電子數(shù)為8（Li是2）的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。最高正價(jià)是1，其氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的化學(xué)式是ROH，堿性強(qiáng)隨著原子序數(shù)的增加，原子得電子的能力逐漸減弱，失去電子的能力逐漸增強(qiáng)，ROH的堿性逐漸增強(qiáng)鈉Na11130.186鉀K19140.227銣Rb37150.248銫Cs55160.265【結(jié)論】堿金屬元素隨原子核電荷數(shù)的增加，原子電子層數(shù)逐漸增加，原子半徑逐漸增大，但最外層電子數(shù)恒為1，易失去電子，顯1價(jià)注意：A族中的金屬元素稱

10、為堿金屬元素，當(dāng)中不包括氫元素2應(yīng)用實(shí)驗(yàn)法探究堿金屬的金屬性強(qiáng)弱的規(guī)律實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示，取一干燥的坩堝加熱。墊在干燥的玻璃片上切取像黃豆粒大小的一小塊鉀，用濾紙吸干表面的煤油后迅速投入到熱坩堝中，立即觀察現(xiàn)象?；貞涒c與氧氣的反應(yīng)，進(jìn)行對(duì)比如圖所示，在培養(yǎng)皿中放入一些水，墊在干燥的玻璃片上切取像黃豆粒大小的一小塊鉀，用濾紙吸干表面的煤油后迅速投入到培養(yǎng)皿中，觀察現(xiàn)象?；貞涒c與水的反應(yīng)，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鉀迅速燃燒并產(chǎn)生紫色的火焰。在加熱的條件下，鈉也能在空氣中燃燒并產(chǎn)生黃色的火焰，但鉀比鈉更容易燃燒鉀浮在水面上，熔成閃亮的球，鉀球四處游動(dòng)，不時(shí)地產(chǎn)生輕微的爆炸聲，很快就消失了。在常溫下鈉也能與水快

11、速反應(yīng)，但鉀比鈉更容易與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論鉀比鈉更容易與氧氣化合，鉀比鈉更容易跟水反應(yīng)，鉀比鈉金屬性更強(qiáng)鉀與水反應(yīng) 鈉與水反應(yīng)3推斷堿金屬的化學(xué)性質(zhì)（1）堿金屬與氧氣的反應(yīng)鋰跟氧氣在加熱的條件下反應(yīng)生成氧化鋰：4LiO22Li2O鈉跟氧氣在常溫下反應(yīng)生成氧化鈉；加熱條件下，生成過氧化鈉：4NaO2 = 2Na2O（緩慢氧化） 2NaO2Na2O2鉀、銣跟氧氣反應(yīng)生成更復(fù)雜的的氧化物（2）堿金屬與水的反應(yīng)鈉與水的反應(yīng)：2Na2H2O = 2NaOHH2鉀與水的反應(yīng)：2K2H2O = 2KOHH2說明：堿金屬單質(zhì)跟水反應(yīng)可用通式表示（用R代表堿金屬）為：2R2H2O = 2ROHH2【小結(jié)】堿金屬元素

12、的化學(xué)性質(zhì)元素LiNaKRbCs相似性均能與O2和H2O反應(yīng)，表現(xiàn)出強(qiáng)的還原性遞變性與O2反應(yīng)Li2ONa2ONa2O2K2OK2O2KO2復(fù)雜更復(fù)雜與H2O反應(yīng)較慢劇烈劇烈并燃燒爆炸爆炸結(jié)論從Li到Cs金屬性逐漸增強(qiáng)4堿金屬元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系原子結(jié)構(gòu)決定元素的性質(zhì)：堿金屬原子的最外層上都只有1個(gè)電子，該電子容易失去，所以，堿金屬元素的金屬性都很強(qiáng)，在化合物里的化合價(jià)都是1價(jià)在Li、Na、K、Rb、Cs中，隨著核電荷數(shù)的增加，原子的電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的吸引力逐漸減弱，原子失電子的能力逐漸增強(qiáng)，所以堿金屬的金屬性按CsRbKNaLi的規(guī)律遞變。從處于周期

13、表的位置來看，同主族內(nèi)金屬元素的金屬性自上而下逐漸增強(qiáng)方法與技巧元素金屬性強(qiáng)弱的判斷方法（1）單質(zhì)與水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易程度（2）元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物氫氧化物的堿性強(qiáng)弱（3）金屬活動(dòng)性順序表Li Na K Rb Cs相似性顏色均為銀白色（Cs略帶金屬光澤）硬度柔軟密度較小熔沸點(diǎn)較低導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng)遞變性密度變化逐漸增大（K特殊）熔沸點(diǎn)變化單質(zhì)的熔沸點(diǎn)逐漸降低（4）置換反應(yīng) 5堿金屬單質(zhì)物理性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律物質(zhì)名稱顏色和狀態(tài)密度（g/cm3）熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（）鋰銀白色，柔軟0.534180.51347鈉銀白色，柔軟0.9797.81882.9鉀銀白色，柔軟0.8663.65774銣

14、銀白色，柔軟1.53238.89688銫略帶金屬光澤，柔軟1.87928.40678.4【結(jié)論】堿金屬單質(zhì)具有硬度小、密度小、熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，隨核電荷數(shù)的增加，單質(zhì)熔沸點(diǎn)逐漸降低（二）鹵族元素結(jié)合鹵素的原子結(jié)構(gòu)推測F、Cl、Br、I在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)出的相似性和遞變性1 鹵族的原子結(jié)構(gòu)F Cl Br I（1）相似性：最外層均有7個(gè)電子，易得到一個(gè)電子，顯示出強(qiáng)的氧化性（2）遞變性：從F到At，核電荷數(shù)逐漸增多，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的引力逐漸減弱，得電子能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱，氧化性逐漸減弱2鹵素單質(zhì)的物理性質(zhì)元素名稱元素符號(hào)核電荷數(shù)單質(zhì)顏色和狀態(tài)密

15、度熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/氟F9F2淡綠色的氣體1.69 g/L219.6188.1氯Cl17Cl2黃綠色氣體3.124 g/L10134.6溴Br35Br2深紅棕色液體3.119 g/cm37.258.78碘I53I2紫黑色固體4.93 g/cm3113.5184.4【結(jié)論】各鹵族元素的單質(zhì)，隨著元素原子核電荷數(shù)的增加，顏色逐漸加深，密度逐漸增大，熔沸點(diǎn)逐漸升高注意：單質(zhì)溴是唯一在常溫常壓下呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)碘單質(zhì)易升華，在常壓下稍一加熱就由固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為蒸氣3鹵族元素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)鹵族元素單質(zhì)結(jié)構(gòu)上的相似性（最外層7個(gè)電子）決定其性質(zhì)上的相似性（如氯氣的性質(zhì)）（1）鹵素單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)名稱反應(yīng)條件化學(xué)

16、方程式生成氫化物的穩(wěn)定性F2冷暗處爆炸H2F2 = 2HFHF非常穩(wěn)定Cl2光照或點(diǎn)燃H2Cl2光照或點(diǎn)燃2HClHCl很穩(wěn)定Br2高溫H2Br22HBrHBr比較穩(wěn)定I2高溫、持續(xù)加熱H2I22HIHI很不穩(wěn)定【結(jié)論】鹵素單質(zhì)與H2的反應(yīng)，可用通式表示為：H2X2 = 2HX（X為F、Cl、Br、I），從F2到I2，鹵素單質(zhì)與H2化合的難度逐漸增大，生成的氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，元素的非金屬性從F到I逐漸減弱（2）鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式飽和氯水與NaBr溶液，加CCl4振蕩CCl4層為橙色Cl22Br= 2ClBr2飽和氯水與KI溶液，加CCl4振蕩CCl4層為紫色Cl22I

17、= 2ClI2溴水與KI溶液，加CCl4振蕩CCl4層為紫色Br22I= 2BrI2Cl22NaBr = 2NaClBr2 Cl22Br= 2ClBr2Cl22KI = 2KClI2 Cl22I= 2ClI2Br22KI = 2KBrI2 Br22I= 2BrI2【結(jié)論】鹵素單質(zhì)的氧化性：Cl2Br2I2說明：一般地，較活潑的非金屬單質(zhì)能將較不活潑的非金屬元素的陰離子從其鹽溶液中置換出來，實(shí)驗(yàn)室中可利用這樣的化學(xué)反應(yīng)比較非金屬元素的非金屬性，但特殊地，F(xiàn)2不能置換出溶液中的氯、溴、碘離子氯、溴、碘在不同溶劑中的顏色物質(zhì)顏色水溶液CCl4溶液Cl2黃綠色黃綠色Br2橙黃色橙紅色I(xiàn)2褐色紫紅色（3

18、）鹵素單質(zhì)與水的反應(yīng)2F22H2O = 4HFO2（特例）Cl2H2O = HClHClOBr2H2O = HBrHBrOI2H2O = HIHIO【結(jié)論】從F2到I2，鹵素單質(zhì)與水的反應(yīng)越來越難以發(fā)生說明：鹵素單質(zhì)與水反應(yīng)的通式為：X2H2O = HXHXO（X為Cl、Br、I）（4）鹵素離子的檢驗(yàn)方法在通常情況下，AgCl是白色固體、AgBr是淡黃色固體、AgI是黃色固體，這些固體都不溶于水，也不溶于酸。根據(jù)這些物質(zhì)的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室里可利用AgNO3溶液和稀HNO3作試劑，檢驗(yàn)溶液里的Cl、Br、I等鹵素離子方法與技巧元素非金屬性強(qiáng)弱的判斷方法（1）單質(zhì)與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度（2）單

19、質(zhì)與氫氣形成氫化物的穩(wěn)定性強(qiáng)弱（3）置換反應(yīng)4鹵族元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系原子結(jié)構(gòu)決定元素的性質(zhì)：鹵族元素原子的最外層上都只有7個(gè)電子，該電子層上很容易得到1個(gè)電子，所以鹵族元素的非金屬性都很強(qiáng)在F、Cl、Br、I中，隨著核電荷數(shù)的增加，原子的電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子的吸引力逐漸減弱，原子得電子的能力逐漸減弱。所以鹵族元素的非金屬性按FClBrI的規(guī)律遞變。從處于周期表的位置來看，同主族內(nèi)非金屬元素的非金屬性自上而下逐漸減弱【小結(jié)】通過對(duì)堿金屬元素和鹵族元素性質(zhì)的探究，同一主族性質(zhì)的遞變規(guī)律可概括為：1同一主族元素性質(zhì)具有一定的相似性和遞變性2同一主族元素從上到下

20、，失電子能力逐漸增強(qiáng)，得電子能力逐漸減弱，元素金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱3原子的結(jié)構(gòu)決定元素的性質(zhì)，當(dāng)中主要取決于原子最外層電子數(shù)三 核素【相關(guān)知識(shí)回顧】相對(duì)原子質(zhì)量質(zhì)子數(shù)中子數(shù)1質(zhì)量數(shù)（1）定義：將原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取近似整數(shù)值相加，所得到的數(shù)值叫質(zhì)量數(shù)。其中，質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)的符號(hào)分別為Z、N、A，則對(duì)于某一個(gè)原子，有：質(zhì)量數(shù)（A）質(zhì)子數(shù)（Z）中子數(shù)（N）說明：原子的質(zhì)量數(shù)近似等于原子的相對(duì)原子質(zhì)量（2）原子符號(hào)對(duì)于質(zhì)子數(shù)為Z、質(zhì)量數(shù)為A的原子，通常用如圖所示符號(hào)表示：X表示一個(gè)質(zhì)量數(shù)為A，質(zhì)子數(shù)為Z的原子。如C表示的是C元素中質(zhì)量數(shù)為12、質(zhì)子數(shù)為6、中子數(shù)為6的原子；O表示是O元素中質(zhì)量數(shù)為16、質(zhì)子數(shù)為8、中子數(shù)為8的原子【小結(jié)】構(gòu)成原子的各種微粒的關(guān)系2核素（1）定義：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素（2）核素與元素的關(guān)系核素是指具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子，元素是具有相同質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）的同一類核素（原子）的總稱。在現(xiàn)已知的110多種元素中，大多數(shù)的元素都包括兩種或多種不同的核素，少數(shù)