新人教版《原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)》教材問(wèn)題解答

考查元素周期表，探究下列問(wèn)題：1.元素周期表共有幾個(gè)周期？每個(gè)周期各有多少種元素？寫(xiě)出每個(gè)周期開(kāi)頭第一個(gè)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(gè)周期；每個(gè)周期包含的元素種類如下：周期一二三四五六七元素?cái)?shù)目28818183232(？)每周期開(kāi)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(gè)能層，只有1s一個(gè)能級(jí)，最多為2個(gè)電子。而其他周期元素原子最外層有ns、np兩個(gè)能級(jí)，最多可排8個(gè)電子。2.元素周期表共有多少個(gè)縱列？周期表上元素的“外圍電子排布”簡(jiǎn)稱“價(jià)電子層”，這是由于這些能級(jí)上的電子數(shù)可在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化。每個(gè)縱列的價(jià)電子層的電子總數(shù)是否相等？提示18個(gè)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(gè)區(qū)，如課本圖1－16所示。除ds區(qū)外，區(qū)的名稱來(lái)自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級(jí)的符號(hào)。s區(qū)、d區(qū)和p區(qū)分別有幾個(gè)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(gè)縱列，d區(qū)有8個(gè)縱列，p區(qū)有6個(gè)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(gè)，在反應(yīng)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(guò)渡元素？提示元素周期表可分為7個(gè)主族：ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA；7個(gè)副族：ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB；一個(gè)Ⅷ族和一個(gè)0族。在周期表中從第四周期開(kāi)始由ⅡA經(jīng)過(guò)副族、Ⅷ族到ⅢA，所以副族和第Ⅷ族元素又稱過(guò)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(qiáng)，同主族元素越向上，非金屬性越強(qiáng)，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(zhǔn)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(jià)和最低化合價(jià)、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(jià)從＋1→＋7(第二周期到＋5)；最低化合價(jià)從－4→－1；金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。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(shì)如何？應(yīng)如何理解這種趨勢(shì)？周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢(shì)如何？應(yīng)如何理解這種趨勢(shì)？提示同周期主族元素，從左到右，原子半徑減小，因?yàn)橥芷谠卦泳哂邢嗤碾娮幽軐?，但隨核電荷數(shù)增多，核對(duì)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?yàn)橥髯逶刈陨系较?，原子具有的電子能層?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(jí)電離能越來(lái)越大？Na、Mg、Al的電離能數(shù)據(jù)跟它們的化合價(jià)有什么聯(lián)系？提示因?yàn)樵邮紫仁サ碾娮邮悄芰孔罡叩碾娮?，故第一電離能較小，以后再失去電子都是能級(jí)較低的電子，所需要的能量多；同時(shí)，失去電子后離子所帶正電荷對(duì)電子吸引更強(qiáng)，從而電離能越來(lái)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(dāng)于第一電離能的10倍)，故Na的化合價(jià)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(jià)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(fù)性變化圖，請(qǐng)用類似的方法制作第ⅠA和ⅦA族元素的電負(fù)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(duì)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(qiáng)弱，說(shuō)明對(duì)角線規(guī)則，并用這些元素的電負(fù)性解釋對(duì)角線規(guī)則。提示Li、Mg在空氣中燃燒的產(chǎn)物分別為L(zhǎng)i2O和MgO；B和Si的含氧酸都是弱酸，說(shuō)明“對(duì)角線規(guī)則”的正確性。Li、Mg的電負(fù)性分別為、；Be、Al的電負(fù)性分別為、，B和Si的電負(fù)性分別為、，它們的電負(fù)性接近，說(shuō)明它們對(duì)鍵合電子的吸引力相當(dāng)。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(jià)氧化物的水化物化學(xué)式及酸堿性氣態(tài)氫化物的化學(xué)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(méi)有排滿。主族元素的價(jià)電子層即其最外層，而副族元素的價(jià)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(gè)電子便可滿足1s2的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。從化合價(jià)情況看，H得一個(gè)電子后，表現(xiàn)－1價(jià)，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(yīng)，NaOH是強(qiáng)堿；Mg是較活潑的金屬元素，能與沸水反應(yīng)，Mg(OH)2是中強(qiáng)堿；Al具有兩性，不能與H2O反應(yīng)，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(dǎo)體材料，H4SiO4是不溶于水的弱酸；P對(duì)應(yīng)的最高價(jià)含氧酸H3PO4是中強(qiáng)酸；Cl對(duì)應(yīng)的最高價(jià)含氧酸HClO4是無(wú)機(jī)含氧酸中最強(qiáng)的酸。由此可以出結(jié)論。8.電負(fù)性是用來(lái)描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子的吸引力大小的，元素電負(fù)性越大，對(duì)鍵合電子的吸引力越大，相應(yīng)的元素其非金屬性就越強(qiáng)。通常以氟的電負(fù)性、鋰的電負(fù)性為標(biāo)準(zhǔn)，金屬的電負(fù)性一般小于，而非金屬的電負(fù)性一般大于。所以用電負(fù)性可以度量金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱。9.元素核外電子的排布最外層從1個(gè)逐漸增加到8個(gè)(第一周期到2個(gè))，并呈周期性變化，故元素的最高正化合價(jià)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(xué)價(jià)值可從如下幾個(gè)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(xué)習(xí)和研究化學(xué)的一種重要工具。可以利用元素的性質(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(lái)指導(dǎo)我們對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究。(2)對(duì)科學(xué)研究的指導(dǎo)作用門捷列夫曾用元素周期律來(lái)預(yù)言未知元素并獲得了證實(shí)。此后，人們?cè)谠刂芷诼珊椭芷诒淼闹笇?dǎo)下，對(duì)元素的性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)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(yù)測(cè)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(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也具有一定的指導(dǎo)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?cè)谥芷诒碇幸欢ǖ膮^(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(dǎo)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?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中已發(fā)現(xiàn)過(guò)渡元素對(duì)許多化學(xué)反應(yīng)有良好的催化性能。進(jìn)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(diǎn)有密切關(guān)系。于是，人們努力在過(guò)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(yīng)，廣泛采用過(guò)渡元素作催化劑，特別是近年來(lái)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(guò)渡元素，如鈦、鉭、鎢、鉻具有耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。它們是制作特種合金的優(yōu)良材料，是制造火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船、飛機(jī)、坦克等的不可缺少的金屬。⑤礦物的尋找。地球上化學(xué)元素的分布跟它們?cè)谠刂芷诒砝锏奈恢糜忻芮械穆?lián)系，科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：相對(duì)原子質(zhì)量較小的元素在地殼中含量較多，相對(duì)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(jià)，處于巖石深處的元素多數(shù)呈現(xiàn)低價(jià)；堿金屬一般是強(qiáng)烈的親石元素，主要富集于巖