新人教版《原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)》教材問題解答

考查元素周期表，探究下列問題：1.元素周期表共有幾個周期？每個周期各有多少種元素？寫出每個周期開頭第一個元素和結(jié)尾元素的最外層電子的排布式的通式。為什么第一周期結(jié)尾元素的電子排布跟其他周期不同？提示元素周期表共有7個周期；每個周期包含的元素種類如下：周期一二三四五六七元素數(shù)目28818183232(？)每周期開頭元素最外層電子排布通式為ns1每周期結(jié)尾最外層電子排布通式為ns2np6(第一周期為1s2)。第一周期元素原子只有一個能層，只有1s一個能級，最多為2個電子。而其他周期元素原子最外層有ns、np兩個能級，最多可排8個電子。2.元素周期表共有多少個縱列？周期表上元素的“外圍電子排布”簡稱“價電子層”，這是由于這些能級上的電子數(shù)可在化學反應中發(fā)生變化。每個縱列的價電子層的電子總數(shù)是否相等？提示18個縱列；不相等。3.按電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個區(qū)，如課本圖1－16所示。除ds區(qū)外，區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級的符號。s區(qū)、d區(qū)和p區(qū)分別有幾個縱列？為什么s區(qū)(H除外)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬？提示s區(qū)有2個縱列，d區(qū)有8個縱列，p區(qū)有6個縱列。s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)的元素原子最外層電子數(shù)為1～2個，在反應中易失去電子，故s區(qū)(H除外)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素。4.元素周期表可分為哪些族？為什么副族元素又稱為過渡元素？提示元素周期表可分為7個主族：ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA；7個副族：ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB；一個Ⅷ族和一個0族。在周期表中從第四周期開始由ⅡA經(jīng)過副族、Ⅷ族到ⅢA，所以副族和第Ⅷ族元素又稱過渡元素。5.為什么在元素周期表中非金屬主要集中在右上角三角區(qū)內(nèi)？提示從周期表看，同周期元素越向右，非金屬性越強，同主族元素越向上，非金屬性越強，所以非金屬主要集中在右上角。6.處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素常被稱為半金屬或準金屬。為什么？提示處于非金屬三角區(qū)邊緣的元素具有一定的金屬性。元素周期表中，同周期的主族元素從左到右，最高化合價和最低化合價、金屬性和非金屬性的變化有什么規(guī)律？提示元素周期表中，同周期的主族元素從左到右：最高化合價從＋1→＋7(第二周期到＋5)；最低化合價從－4→－1；金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？應如何理解這種趨勢？周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？應如何理解這種趨勢？提示同周期主族元素，從左到右，原子半徑減小，因為同周期元素原子具有相同的電子能層，但隨核電荷數(shù)增多，核對電子的引力變大，從而使原子半徑減小。同主族元素，從上到下，原子半徑增大，因為同主族元素自上到下，原子具有的電子能層數(shù)增多，使原子半徑增大；雖然自上到下核電荷數(shù)也增多可使原子半徑減小，但前者是主要因素，故最終原子半徑增大。1.堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系？提示堿金屬的第一電離能越小，堿金屬越活潑。2.為什么原子的逐級電離能越來越大？Na、Mg、Al的電離能數(shù)據(jù)跟它們的化合價有什么聯(lián)系？提示因為原子首先失去的電子是能量最高的電子，故第一電離能較小，以后再失去電子都是能級較低的電子，所需要的能量多；同時，失去電子后離子所帶正電荷對電子吸引更強，從而電離能越來越大。從教材中Na、Mg、Al的電離能的表格可看出，Na的第一電離能較小，第二電離能突然增大(相當于第一電離能的10倍)，故Na的化合價為＋1。而Mg在第三電離能、Al在第四電離能發(fā)生突變，故Mg、Al的化合價分別為＋2、＋3。1.課本圖1－26是用課本圖1－23的數(shù)據(jù)制作的第三周期元素的電負性變化圖，請用類似的方法制作第ⅠA和ⅦA族元素的電負性變化圖。提示2．在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素(如下圖)的有些性質(zhì)是相似的(如硼和硅的含氧酸鹽都能形成玻璃且互熔)，被稱為“對角線規(guī)則”。查閱資料，比較鋰和鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物，鈹和鋁的氫氧化物的酸堿性以及硼和硅的含氧酸酸性的強弱，說明對角線規(guī)則，并用這些元素的電負性解釋對角線規(guī)則。提示Li、Mg在空氣中燃燒的產(chǎn)物分別為Li2O和MgO；B和Si的含氧酸都是弱酸，說明“對角線規(guī)則”的正確性。Li、Mg的電負性分別為、；Be、Al的電負性分別為、，B和Si的電負性分別為、，它們的電負性接近，說明它們對鍵合電子的吸引力相當。1.電子層數(shù)最外層電子數(shù)最外層電子數(shù)電子層數(shù)2.堿金屬稀有氣體元素3.原子序數(shù)電子排布式在周期表中的位置是金屬還是非金屬最高價氧化物的水化物化學式及酸堿性氣態(tài)氫化物的化學式151s22s22p63s23p3第三周期ⅤA族非金屬H3PO4酸性PH3161s22s22p63s23p4第三周期ⅥA族非金屬H2SO4酸性H2S71s22s22p3第二周期ⅤA族非金屬HNO3酸性NH34.(1)三ⅦA1s22s22p63s23p5ClHClO4(2)四ⅡA1s22s22p63s23p64s2CaCa(OH)25.主族元素次外層是排滿的，而副族元素次外層或倒數(shù)第三層沒有排滿。主族元素的價電子層即其最外層，而副族元素的價電子層為最外層和次外層的電子，有的還包括倒數(shù)第三層的電子，統(tǒng)稱為外圍電子。：1s1H原子再得一個電子便可滿足1s2的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。從化合價情況看，H得一個電子后，表現(xiàn)－1價，與ⅦA族相同。7.以第三周期元素為例：11Na12Mg13Al14Si15P16S17ClNa是非常活潑的堿金屬元素，在常溫下能與H2O劇烈反應，NaOH是強堿；Mg是較活潑的金屬元素，能與沸水反應，Mg(OH)2是中強堿；Al具有兩性，不能與H2O反應，Al2O3是兩性氧化物，Al(OH)3是兩性氫氧化物；Si具有金屬的某些性質(zhì)，是半導體材料，H4SiO4是不溶于水的弱酸；P對應的最高價含氧酸H3PO4是中強酸；Cl對應的最高價含氧酸HClO4是無機含氧酸中最強的酸。由此可以出結(jié)論。8.電負性是用來描述不同元素的原子對鍵合電子的吸引力大小的，元素電負性越大，對鍵合電子的吸引力越大，相應的元素其非金屬性就越強。通常以氟的電負性、鋰的電負性為標準，金屬的電負性一般小于，而非金屬的電負性一般大于。所以用電負性可以度量金屬性與非金屬性的強弱。9.元素核外電子的排布最外層從1個逐漸增加到8個(第一周期到2個)，并呈周期性變化，故元素的最高正化合價也從＋1～＋7變化，并隨核電荷數(shù)遞增而呈周期性變化。種11.元素周期律的科學價值可從如下幾個方面分析：(1)元素周期律的具體表現(xiàn)形式是元素周期表，它是學習和研究化學的一種重要工具?？梢岳迷氐男再|(zhì)與元素在周期表中的位置和它的原子結(jié)構(gòu)三者之間的密切關(guān)系，來指導我們對化學的學習和研究。(2)對科學研究的指導作用門捷列夫曾用元素周期律來預言未知元素并獲得了證實。此后，人們在元素周期律和周期表的指導下，對元素的性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究，對物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展起到了一定的推動作用。不僅如此，元素周期律和周期表為新元素的發(fā)現(xiàn)以預測它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了線索。(3)元素周期律和元素周期表對于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也具有一定的指導作用。由于在周期表中位置靠近的元素性質(zhì)相似，這就啟發(fā)人們在周期表中一定的區(qū)域內(nèi)尋找新的物質(zhì)。①農(nóng)藥多數(shù)是含Cl、P、S、N、As等元素的化合物，在周期表的右上角。②半導體材料都是周期表里金屬與非金屬交界處的元素，如Ge、Si、Ga、Se等。③催化劑的選擇。人們在長期的生產(chǎn)實踐中已發(fā)現(xiàn)過渡元素對許多化學反應有良好的催化性能。進一步研究發(fā)現(xiàn)，這些元素的催化性能跟它們的原子的次外層電子排布的物點有密切關(guān)系。于是，人們努力在過渡元素(包括稀土元素)中尋找各種優(yōu)良催化劑。例如，目前人們已能用鐵、鎳熔劑作催化劑，使石墨在高溫和高壓下轉(zhuǎn)化為金剛石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反應，廣泛采用過渡元素作催化劑，特別是近年來發(fā)現(xiàn)少量稀土元素可大大改善催化劑的性能。④而高溫、耐腐蝕的特種合金材料的制取。在周期表里從ⅢB到ⅥB的過渡元素，如鈦、鉭、鎢、鉻具有耐高溫、耐腐蝕等特點。它們是制作特種合金的優(yōu)良材料，是制造火箭、導彈、宇宙飛船、飛機、坦克等的不可缺少的金屬。⑤礦物的尋找。地球上化學元素的分布跟它們在元素周期表里的位置有密切的聯(lián)系，科學實驗發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：相對原子質(zhì)量較小的元素在地殼中含量較多，相對原子質(zhì)量較大的元素在地殼中含量較少。處于地球表面的元素多數(shù)呈現(xiàn)高價，處于巖石深處的元素多數(shù)呈現(xiàn)低價；堿金屬一般是強烈的親石元素，主要富集于巖