元素周期表的應(yīng)用

第三節(jié)元素周期表的應(yīng)用

法國(guó)化學(xué)家布瓦博德朗發(fā)表了論文，講述了自己發(fā)現(xiàn)新元素鎵的經(jīng)過(guò)，并論述了鎵的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。論文發(fā)表后，沒(méi)隔多少日子，布瓦博德朗收到一封來(lái)自彼得堡的陌生人的來(lái)信。

信里這樣寫(xiě)道：

“鎵就是我四年前預(yù)言的‘類(lèi)鋁’。我預(yù)言‘類(lèi)鋁’的原子量大約是68，你測(cè)定的結(jié)果是59.72。但是，比重一項(xiàng)，跟我的預(yù)言相差比較大，我的預(yù)言是鎵的比重為5.9到6.0，你測(cè)定的結(jié)果是4.70。建議您再查一查，最好重新測(cè)定一下比重……”

信尾署名“德米特里·伊凡諾維奇·門(mén)捷列夫”。

布瓦博德朗感到奇怪，鎵明明是我經(jīng)過(guò)千辛萬(wàn)苦發(fā)現(xiàn)的，怎么會(huì)是你未卜先知，早就預(yù)言過(guò)的呢？當(dāng)時(shí)世界上只有他的實(shí)驗(yàn)室里，有一塊一毫克重的鎵。別人根本連鎵都沒(méi)有看到過(guò)，怎么居然說(shuō)他的比重測(cè)錯(cuò)了！他在給門(mén)捷列夫的回信中說(shuō)，自己的測(cè)定不會(huì)有錯(cuò)?？墒?，門(mén)捷列夫再次寫(xiě)信，堅(jiān)持要布瓦博德朗重新測(cè)定鎵的比重。他認(rèn)為，這是由于布瓦博德朗手中的鎵不夠純凈所造成的。布瓦博德朗到底是科學(xué)家，他相信那個(gè)千里之外的人不會(huì)是憑空要他重做實(shí)驗(yàn)的。他決定用實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷誰(shuí)是誰(shuí)非。布瓦博德朗重新提純金屬鎵，再次測(cè)定鎵的比重。果真，比重5.96，恰恰是門(mén)捷列夫所預(yù)言的5.9到6.0之間！

元素周期律的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的誕生所具有的意義

利用元素周期表,人們不僅可以系統(tǒng)地總結(jié)已有的元素知識(shí),而且可以結(jié)合原子結(jié)構(gòu)的知識(shí),研究元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)未被發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用,繼而把它們合成出來(lái).一、認(rèn)識(shí)同周期元素性質(zhì)的遞變第3周期元素的名稱(chēng)和元素符號(hào)：鈉Na鎂Mg鋁Al硅Si磷P硫S氯Cl

氬Ar交流研討1、第三周期元素原子的核外電子排布、原子半徑如何遞變？

NaMgAlSiPSClAr

電子層數(shù)相同，原子半徑遞減2、預(yù)測(cè)第三周期元素原子失電子能力或得電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱？即（1）鈉、鎂、鋁失電子能力的遞變？（2）硅、磷、硫、氯得電子能力的遞變？驗(yàn)證鈉、鎂、鋁失電子能力相對(duì)強(qiáng)弱的預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)探究判斷元素原子失電子能力強(qiáng)弱的方法：1、比較單質(zhì)跟水（或酸）反應(yīng)置換出氫的難易程度。置換反應(yīng)越_________，原子的失電子能力越_______。2、比較元素最高價(jià)氧化物的水化物—?dú)溲趸锏膲A性強(qiáng)弱。一般來(lái)說(shuō)，堿性越_____，元素失電子能力越_______。【閱讀】教材P21頁(yè)“方法導(dǎo)引”。容易強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鈉投入冷水中鎂投入冷水中，后加熱至沸騰結(jié)論與冷水反應(yīng)劇烈；放出氣泡與冷水反應(yīng)緩慢;與沸水反應(yīng)迅速，放出氣泡，溶液變紅2Na+2H2O==2NaOH+H2↑沸水Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑失電子的能力Na>Mg【實(shí)驗(yàn)1】取一小段鎂帶，用砂紙磨去表面的氧化膜，放入試管中。向試管中加入2mL水，并滴入2滴酚酞溶液。觀(guān)察現(xiàn)象。過(guò)一會(huì)兒加熱試管至水沸騰。觀(guān)察現(xiàn)象?！緦?shí)驗(yàn)2】取一小段鎂帶和一小片鋁，用砂紙磨去表面的氧化膜，分別放入兩支試管中。向試管中各加入2mL1mol/L鹽酸。觀(guān)察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鎂帶與2mL1mol/L鹽酸反應(yīng)等面積的鋁與2mL1mol/L鹽酸反應(yīng)結(jié)論劇烈反應(yīng)，放出氣泡。比鎂反應(yīng)慢Mg+2HCl==MgCl2+H2↑2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑失電子的能力Mg>Al劇烈反應(yīng)，放出氣泡。【討論】比較鈉、鎂和鋁的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性強(qiáng)弱，你又得出什么結(jié)論？最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物化學(xué)式NaOH堿性中強(qiáng)堿兩性氫氧化物結(jié)論Mg(OH)2Al(OH)3強(qiáng)堿鈉、鎂、鋁三種元素原子失去電子能力逐漸減弱,金屬性逐漸減弱【討論】我們又如何判斷硅、磷、硫、氯四種非金屬元素原子得電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱呢？【閱讀】教材P22頁(yè)“方法導(dǎo)引”。判斷元素原子得電子能力強(qiáng)弱的方法：1、比較單質(zhì)與氫氣化合的難易程度以及氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。一般說(shuō)來(lái)，反應(yīng)越_______，生成的氣態(tài)氫化物越________，元素原子得電子能力越____。2、比較元素最高價(jià)氧化物的水化物—最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱。一般說(shuō)來(lái)，酸性越____，元素原子得電子能力越_____。容易穩(wěn)定強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)【閱讀】教材P21、22頁(yè)“閱讀探究”。元素硅磷硫氯單質(zhì)與氫氣反應(yīng)難易氣態(tài)氫化物化學(xué)式穩(wěn)定性最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物化學(xué)式酸性結(jié)論高溫點(diǎn)燃或光照爆炸磷蒸氣加熱很不穩(wěn)定SiH4不穩(wěn)定PH3

較穩(wěn)定H2S

穩(wěn)定HClH4SiO4H3PO4H2SO4HClO4弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸最強(qiáng)酸Si、P、S、Cl元素原子得電子能力逐漸增強(qiáng),非金屬性逐漸增強(qiáng)同周期元素(自左至右)性質(zhì)變化規(guī)律:⑴原子半徑:⑵元素得失電子的能力：⑶金屬性

、非金屬性

；⑷最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性___________,酸性__________;⑸氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性____________；⑹化合價(jià)變化①最高正價(jià)_________________(___和____除外)。②最低負(fù)化合價(jià)______________。【小結(jié)】元素原子失去電子的能力逐漸減弱，得到電子的能力逐漸增強(qiáng)逐漸增強(qiáng)逐漸減小逐漸減弱逐漸增強(qiáng)逐漸增強(qiáng)逐漸升高，+1→+7氧氟逐漸升高：-4→-1逐漸減弱二、預(yù)測(cè)同主族元素的性質(zhì)交流研討1、元素周期表中，同主族元素原子的核外電子排布有何特點(diǎn)？請(qǐng)推測(cè)同主族元素的性質(zhì)？+927+17287+3528187+532818187FClBrI最外層電子數(shù)相同，原子半徑遞增具有相似性和遞變性【閱讀】教材P23頁(yè)第一、第二自然段，完成下列內(nèi)容1、相似性：原子的最外層均為_(kāi)___個(gè)電子，元素的最高化合價(jià)為_(kāi)____（F除外），最低化合價(jià)為_(kāi)____；原子得電子能力_______，都是活潑的________元素。元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物具有很強(qiáng)的_____性；都能形成氣態(tài)氫化物；在氧化還原反應(yīng)中，單質(zhì)常作____劑。2、遞變性：（1）核電荷數(shù)依次增多，電子層數(shù)____________;原子半徑_____________，元素原子失電子能力___________，得電子能力____________。ⅦA族元素（F、Cl、Br、I）的相似性和遞變性：7+7很強(qiáng)非金屬酸氧化依次增多逐漸增大逐漸減弱逐漸增強(qiáng)-1（2）單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的情況F2Cl2Br2I2反應(yīng)條件化學(xué)方程式反應(yīng)程度氫化物的穩(wěn)定性結(jié)論暗處光照或點(diǎn)燃加熱不斷加熱H2+F2==2HFH2+Cl2=2HCl點(diǎn)燃H2+Br2==2HBr加熱高溫H2+I2==2HI爆炸劇烈緩慢緩慢很穩(wěn)定穩(wěn)定較穩(wěn)定不穩(wěn)定得電子能力：F>Cl>Br>I單質(zhì)與氫氣的化合越來(lái)越難;生成的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性HF>HCl>HBr>HI【觀(guān)察·思考】請(qǐng)你根據(jù)鉀在周期表中的位置，預(yù)測(cè)金屬鉀的性質(zhì)?！緦?shí)驗(yàn)3】分別向兩只培養(yǎng)皿中加水至其體積的1/2，然后分別加入綠豆大小的金屬鉀和鈉，觀(guān)察反應(yīng)的劇烈程度，記錄現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式鈉與水鉀與水實(shí)驗(yàn)結(jié)論“浮、熔、游、響、消”，有氣泡“浮、熔、游、響、消”，有氣泡，輕微爆炸2Na+2H2O==2NaOH+H2↑2K+2H2O==2KOH+H2↑K比Na性質(zhì)活潑【思考】根據(jù)鉀和鈉的性質(zhì)，預(yù)測(cè)ⅠA族其它金屬的性質(zhì)。ⅠA族元素包含H和堿金屬元素：______________________________(填元素符號(hào))1、相似性：原子的最外層均為_(kāi)____個(gè)電子，元素的最高化合價(jià)為_(kāi)____，原子失電子能力______，都是活潑的________元素。單質(zhì)都能與氧氣、水、酸等反應(yīng)，作______劑；元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物一般為_(kāi)_______。2、遞變性：（1）核電荷數(shù)依次________，電子層數(shù)________;原子半徑依次________，元素的原子失電子能力__________。LiNaKRbCsFr1+1很強(qiáng)金屬還原強(qiáng)堿增加增多增大逐漸增強(qiáng)2、單質(zhì)與氧氣、水的反應(yīng)堿金屬元素LiNa

KRbCs單質(zhì)與氧氣反應(yīng)單質(zhì)與水反應(yīng)最高價(jià)氧化物的水化物的堿性金屬性比較加熱反應(yīng)加熱燃燒加熱燃燒常溫燃燒常溫燃燒能反應(yīng)劇烈反應(yīng)輕微爆炸爆炸爆炸LiOHNaOHKOHRbOHCsOH<<<<LiNaKRbCs<<<<同主族元素(自上至下)性質(zhì)變化規(guī)律:⑴原子半徑____________________；⑵元素得失電子的能力：______________________________________；⑶金屬性__________，非金屬性___________；⑷最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性___________，或酸性__________；⑸非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性____________；⑹化合價(jià)變化最高正價(jià)=_________=__________=___________。【小結(jié)】元素原子失去電子的能力逐漸增強(qiáng)，得到電子的能力逐漸減弱逐漸減弱逐漸增大逐漸增強(qiáng)逐漸減弱逐漸減弱主族序數(shù)最外層的電子8-

︳最低負(fù)價(jià)︳逐漸增強(qiáng)概括整合同周期（左→右）同主族（上→下）原子半徑原子核對(duì)核外電子的吸引能力得、失電子能力金屬性、非金屬性最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸、堿性非金屬的氣態(tài)氫化物逐漸減小逐漸減弱逐漸增大逐漸增強(qiáng)得電子能力逐漸增強(qiáng)，失電子能力逐漸減弱得電子能力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強(qiáng)堿性逐漸增強(qiáng)，酸性逐漸減弱生成氫化物由難到易，穩(wěn)定性由弱到強(qiáng)生成氫化物由易到難，穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱[練習(xí)]1．下列各組的性質(zhì)比較中，正確的是（）A．堿性：Be(OH)2>Mg(OH)2>Ca(OH)2>Ba(OH)2

B．酸性:H2SO4>H3PO4>HNO3>H2CO3>H3BO3C．穩(wěn)定性:AsH3>PH3>NH3>H2O>HFD.氧化性：S>I2>Br2>Cl2>F2E.還原性：SiH4>CH4>NH3>H2O>HFE2、下列有關(guān)性質(zhì)變化的比較不正確的是 ()A.酸性：HNO3>H3PO4>H2SiO3

B.堿性：KOH>NaOH>LiOHC.原子半徑：O<S<NaD.還原性：I－<Cl－<F－

D4.已知鈹(Be)的原子序數(shù)為4，下列對(duì)鈹及其化合物的敘述中，正確的是()A.鈹?shù)脑影霃叫∮谂鹪影霃?。B.氯化鈹分子中鈹原子的電子數(shù)是8。C.氫氧化鈹?shù)膲A性比氫氧化鈣弱。D.單質(zhì)鈹與冷水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

3、同主族的X、Y、Z三種元素，已知最高價(jià)氧化物的水化物的酸性是HXO4＜HYO4＜HZO4，則下列判斷正確的是：()A.非金屬性強(qiáng)弱為X＞Y＞Z。B.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)閄、Y、ZC.原子序數(shù)大小為Z＞Y＞XD.陰離子的還原性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)閄、Y、ZDCⅠA

ⅦA元素的金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)元素原子失電子能力逐漸減弱，得到電子能力逐漸增強(qiáng)元素的金屬性增強(qiáng)，非金屬性減弱原子失電子能力增強(qiáng)，得電子能力減弱一二三四五六七周期最外層電子數(shù)=主族序數(shù)原子結(jié)構(gòu)元素在周期表中的位置元素的性質(zhì)電子層數(shù)=周期序數(shù)最外層電子數(shù)原子半徑?jīng)Q定得失電子能力同周期：左→右，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)同主族：上→下，性質(zhì)具有相似性和遞變性原子序數(shù)=核電荷數(shù)最外層電子數(shù)－8=負(fù)價(jià)最外層電子數(shù)=最高正價(jià)主族元素三、元素“位、構(gòu)、性”之間的關(guān)系四、元素周期表的重要意義元素周期律和元素周期表的誕生是19世紀(jì)化學(xué)科學(xué)的重大成就之一，具有重要的哲學(xué)意義、自然科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。請(qǐng)你根據(jù)教材第24頁(yè)資料，將下表中A、B兩欄描述的內(nèi)容對(duì)應(yīng)起來(lái)。ABAB①制半導(dǎo)體的元素（a）ⅣB至ⅥB的過(guò)渡元素①②制催化劑的元素（b）F、Cl、Br、N、S“三角地帶”②③制耐高溫材料的元素（c）金屬與非金屬元素分界線(xiàn)附近③④制冷劑的元素（d）相對(duì)原子質(zhì)量較小的元素④⑤地殼中含量較多的元素（e）過(guò)渡元素⑤（c）（e）（a）（b）（d）例7、下表為元素周期表的一部分，請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA02①②3③④⑤⑥⑦⑧4⑨⑩（1）⑤和⑧的元素符號(hào)是

和

；（2）表中最活潑的金屬是

，非金屬最強(qiáng)的元素是

；（填寫(xiě)元素符號(hào)）（3）表中能形成兩性氫氧化物的元素是

，分別寫(xiě)出該元素的氫氧化物與⑥、⑨最高價(jià)氧化物的水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式：

，

；（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，比較⑦、⑩單質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱：

。SiArKF鋁(或Al)2Al(OH)