元素周期律課件

專題5微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性《鎵的故事》元素周期律專題5微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性第一單元元素周期律和元素周期表科學(xué)家對元素周期律的認(rèn)識歷程

早在1829年，人們已發(fā)現(xiàn)54種元素，德國化學(xué)家德貝萊納把其中15種元素按3個元素一組，組成5組:LiCaP

SClNaSrAs

SeBrKBaSb

TeI

邁耶爾紐蘭茲

在1869年，俄國化學(xué)家門捷列夫在前人的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索化學(xué)元素之間的最根本的規(guī)律，把各種元素按它們的性質(zhì)和相對原子質(zhì)量排隊列表，發(fā)現(xiàn)每隔7種元素，便有一種元素在性質(zhì)上與這種元素十分相似，他總結(jié)了這一規(guī)律，提出“單質(zhì)的性質(zhì)以及各元素的化合物的形態(tài)和性質(zhì)與元素的原子量的數(shù)值成周期性的關(guān)系”。這便是早期元素周期律。門捷列夫

請閱讀和比較1-18號元素的有關(guān)數(shù)據(jù)，從中能找出什么規(guī)律？門捷列夫的偉大創(chuàng)舉就是從這里開始的。祝您成功！HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClAr原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)1-18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)合原子結(jié)構(gòu)示意圖，以核電荷數(shù)為橫坐標(biāo)、最外層電子數(shù)為縱坐標(biāo)，將1－18號元素的最外層電子數(shù)表示在坐標(biāo)系中，再將各點(diǎn)依次用光滑曲線連接起來。分析是否存在規(guī)律性？3—10號元素，從Li到Ne有2個電子層，隨原子序數(shù)的增大，最外層電子數(shù)目由1個增加到8個，而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)11—18號元素，從Na到Ar有3個電子層，隨原子序數(shù)的增大，最外層電子數(shù)目由1個增加到8個，而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)1—2號元素，從H到He只有1個電子層，最外層電子數(shù)目由1個增加到到2個，而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)結(jié)論：隨著核電荷數(shù)的遞增，原子最外層電子數(shù)呈周期性變化，重復(fù)出現(xiàn)從1到8依次遞增，（除H、He元素外）。一、核外電子排布的周期性變化隨著核電荷數(shù)的遞增，原子最外層電子數(shù)呈周期性變化，重復(fù)出現(xiàn)從1到8依次遞增（除H、He元素外）。交流與討論：觀察原子序數(shù)為3～9和11～17元素的原子半徑，找出有關(guān)規(guī)律3～9號元素3Li鋰4Be鈹5B硼6C碳7N氮8O氧9F氟原子半徑/pm152111887770666411～17號元素11Na鈉12Mg鎂13Al鋁14Si硅15P磷16S硫17Cl氯原子半徑/pm18616014311711010499提示:稀有氣體元素原子半徑的測定依據(jù)與其他元素不同，沒有可比性?！瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛窠涣髋c討論：以元素原子核外最外層電子數(shù)為橫坐標(biāo)，原子半徑為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)系中畫出3-9號、11-17號元素原子的最外層電子數(shù)和原子半徑所對應(yīng)的點(diǎn)，并把這兩組點(diǎn)分別用光滑的曲線連接起來。討論：隨著核電荷數(shù)的遞增，原子半徑如何變化？結(jié)論：隨著核電荷數(shù)的遞增，元素原子半徑呈周期性變化，重復(fù)出現(xiàn)由大到小的變化趨勢（稀有氣體元素除外）。二、原子半徑的周期性變化隨著核電荷數(shù)的遞增，元素原子半徑呈周期性變化，重復(fù)出現(xiàn)由大到小的變化趨勢（稀有氣體元素除外）。深入探討

為什么稀有氣體的半徑跟鄰近的非金屬元素相比顯得特別大？氯原子的半徑是氯分子中兩個原子核間距離的一半和氯原子相鄰的氬原子是單原子分子，測定半徑方法與氯原子不同思考：對于電子層數(shù)相同的原子，為什么其核電荷數(shù)越多，原子半徑越小(稀有氣體除外)?

當(dāng)原子的電子層數(shù)相同時，元素原子的半徑大小，主要取決于原子核對外層電子的引力大小。隨著原子序數(shù)的遞增，原子核所帶的正電荷數(shù)逐漸增大，核外電子所帶的負(fù)電荷數(shù)也逐漸增大，兩者之間的引力也在逐漸增大，所以，原子半徑逐漸減小。深入探討原子半徑受哪些因素制約？影響原子半徑大小的因素電子層數(shù)：電子層數(shù)越多，原子半徑越大核電荷數(shù)：核電荷數(shù)增多，使原子半徑有減小的趨向核外電子數(shù)：電子數(shù)增多，增加了相互排斥，使原子半徑有增大的傾向最主要因素當(dāng)電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)的影響較大微粒半徑大小比較規(guī)律⑴先看電子層數(shù),電子層數(shù)越多，則半徑越大⑵電子層數(shù)相同時，再看核電荷數(shù)，核電荷數(shù)越多,則半徑越小⑶電子層數(shù)和核電荷數(shù)都相同時,再看核外電子數(shù),核外電子數(shù)越多，則半徑越大①陽離子半徑<原子半徑②陰離子半徑>原子半徑例題：下列各組微粒半徑大小比較中，不正確的是（）A.r(K+)>r(K)B.r(Mg2+)>r(Na+)>r(F-)C.r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)D.r(Cl-)>r(F-)>r(F)AB同一元素1∽9號元素HHeLiBeBCNOF最高和最低化合價+10+1+2+3+4+5-4-3-2-110∽18號元素NeNaMgAlSiPSClAr最高和最低化合價0+1+2+3+4+5+6+70-4-3-2-1交流與討論：以1－18號元素為例，參照下表，以原子序數(shù)為橫坐標(biāo)、元素主要化合價（最高正價、最低負(fù)價）為縱坐標(biāo)，繪制折線圖。123456789101213141516111718+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-4主要化合價結(jié)論：隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的主要化合價呈周期性變化。原子序數(shù)化合價的變化1～2+1→03～10+1→+5；-4→-1→011～18+1→+7；-4→-1→0三、元素化合價的周期性變化隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的主要化合價呈周期性變化

元素的最高正價重復(fù)出現(xiàn)由+1到+7遞增，最低負(fù)價由-4到-1遞增的變化。（稀有氣體元素除外）觀察思考：主要化合價變化和最外層電子數(shù)有何關(guān)系？三、元素化合價的周期性變化規(guī)律：最高正價=最外層電子數(shù)（O、F及稀有氣體元素除外）最低負(fù)價（非金屬具有）=最外層電子數(shù)－8最高正化合價+∣最低負(fù)化合價∣=8∣最低負(fù)化合價∣=8-最外層電子數(shù)隨著原子序數(shù)的遞增元素原子核外電子排布、原子半徑、主要化合價而呈周期性變化。推測：元素的金屬性、非金屬性是否也呈現(xiàn)周期性變化？四、元素金屬性和非金屬性的周期性變化金屬性非金屬性元素原子失電子的能力元素原子得電子的能力注意：金屬性（非金屬性）的強(qiáng)弱只與原子失（得）電子的能力大小有關(guān)，與失（得）電子的多少無關(guān)。1、元素金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)：2、元素非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù)：①元素原子越易失去電子②與水或酸置換氫氣越容易③最高價氧化物水化物堿性越強(qiáng)④單質(zhì)還原性越強(qiáng)、金屬陽離子氧化性越弱①元素原子越易得到電子②與氫氣反應(yīng)越容易③氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定④最高價氧化物水化物酸性越強(qiáng)⑤單質(zhì)氧化性越強(qiáng)、陰離子還性原越弱金屬性越強(qiáng)非金屬性越強(qiáng)NaMgAl

SiPSCl以11-17號元素為例，分析元素金屬性與非金屬的變化。現(xiàn)象：與冷水劇烈反應(yīng)現(xiàn)象：冷水中，鎂表面呈紅色，與冷水反應(yīng)緩慢；熱水中迅速反應(yīng)，有氣泡產(chǎn)生，溶液變紅色。Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑△現(xiàn)象：冷水、熱水中均無明顯現(xiàn)象2Al+6H2O==2Al(OH)3+3H2△現(xiàn)象：鎂劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，鋁產(chǎn)生氣泡，反應(yīng)沒有鎂劇烈金屬元素性質(zhì)NaMgAl單質(zhì)和水（或酸）的反應(yīng)情況與冷水反應(yīng)緩慢，與沸水反應(yīng)迅速，放出氫氣；與酸反應(yīng)劇烈，放出氫氣。在常溫或加熱下，遇水無明顯現(xiàn)象；與酸反應(yīng)劇烈放出氫氣。與冷水反應(yīng)：Na在常溫下，與水劇烈反應(yīng)，浮于水面,在水面四處游動，同時產(chǎn)生大量無色氣體，液變紅。與酸反應(yīng)極為劇烈。與水或酸反應(yīng)置換出氫的劇烈程度減弱結(jié)論：金屬性Na>Mg>Al思考：鈉、鎂、鋁金屬性依次減弱的原因是什么？

鈉、鎂、鋁的原子電子層數(shù)相同，隨著核電荷數(shù)的增加，原子半徑減小，核對外層電子引力依次增強(qiáng)，原子失去最外層電子的能力逐步減弱，故金屬性依次減弱。交流討論：根據(jù)硅、磷、硫、氯元素的氣態(tài)氫化物的形成條件和熱穩(wěn)定性，探究硅、磷、硫、氯元素的非金屬性強(qiáng)弱元素14Si15P16S17Cl單質(zhì)與氫氣的反應(yīng)條件高溫下反應(yīng)磷蒸氣與氫氣能反應(yīng)加熱時反應(yīng)光照或點(diǎn)燃時發(fā)生爆炸而化合氣態(tài)氫化物的化學(xué)式SiH4PH3H2SHCl氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定受熱分解穩(wěn)定結(jié)論：非金屬性Si<P<S<Cl與氫氣化合條件由難到易氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性由弱到強(qiáng)思考：Si、P、S、Cl非金屬性依次增強(qiáng)的原因是什么？

因為從Si、P、S到Cl，電子層數(shù)相同，隨著核電荷數(shù)的增加，元素的原子半徑依次遞減，原子核對最外層電子的引力逐步增強(qiáng)，原子得到電子的能力逐步增強(qiáng)，所以元素的非金屬性依次增強(qiáng)。觀察思考：閱讀并分析下表，根據(jù)11-17號元素最高價氧化物的水化物的酸堿性強(qiáng)弱，探究元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱變化規(guī)律。元素11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl化學(xué)式NaOHMg(OH)2Al(OH)3H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4酸堿性強(qiáng)弱強(qiáng)堿中強(qiáng)堿弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸酸性更強(qiáng)(1)11～17號元素最高價氧化物的水化物的酸堿性強(qiáng)弱的變化規(guī)律是____________________________________________________________；11～17號元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的變化規(guī)律是__________________________________。酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)(2)根據(jù)11～17號元素最高價氧化物的水化物的酸堿性強(qiáng)弱的變化規(guī)律，預(yù)測Al(OH)3可能具有的性質(zhì)哪些？堿性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3

兩支潔凈的試管中分別加入2-3mL2mol·L-1氯化鋁溶液，逐滴加入6mol·L-1氨水，生成白色膠狀物質(zhì)，繼續(xù)滴加氨水直到不再產(chǎn)生沉淀為止，即制得Al(OH)3沉淀。然后向一支試管中滴加6.0mol·L-1鹽酸，向另一支試管中滴加6.0mol·L-1NaOH溶液。邊滴加邊振蕩。三氧化二鋁、氫氧化鋁的兩性免費(fèi)科科通點(diǎn)上傳者名看有序全部高中化學(xué)實驗.flv現(xiàn)象：兩支試管中的白色膠狀沉淀均溶解Al(OH)3既能與鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，是兩性氫氧化物。Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

通過以上分析，能得出隨原子序數(shù)的遞增元素的金屬性與非金屬性變化情況如何？結(jié)論：元素的金屬性和非金屬性隨原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化

元素的金屬性和非金屬性隨原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化四、元素金屬性和非金屬性的周期性變化隨著原子序數(shù)的遞增：①原子核外電子排布呈周期性變化②原子半徑呈周期性變化③元素主要化合價呈周期性變化④元素的金屬性、非金屬性呈現(xiàn)周期性的變化歸納總結(jié)

重復(fù)出現(xiàn)金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)的變化（稀有氣體元素除外）隨著原子序數(shù)的遞增核外電子排布呈周期性變化元素性質(zhì)呈周期性變化元素周期律最外層電子數(shù)1→8（K層電子數(shù)1→2）原子半徑大→?。ㄏ∮袣怏w元素突然增大）化合價：+1→+7-4→-1（稀有氣體元素為零）決定了歸納出引起了元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)的遞增呈周期性變化元素的金屬性非金屬性變化元素周期律的實質(zhì)元素性質(zhì)周期性變化核外電子排布周期性變化元素性質(zhì)的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(jié)果。元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)的遞增呈周期性變化因元素周期律的內(nèi)容果導(dǎo)致

元素性質(zhì)的周期性是由于原子結(jié)構(gòu)的周期性所決定的。元素周期律是1896年俄國科學(xué)家門捷列夫首先提出的，它對化學(xué)學(xué)習(xí)和研究具有指導(dǎo)意義，它還從自然科學(xué)上有力論證了事物由量變到質(zhì)變的規(guī)律。1896年元素周期律是指“元素性質(zhì)隨原子量遞增而呈周期性變化”，你認(rèn)為這個提法現(xiàn)在看來是否正確？討論元素性質(zhì)周期性的內(nèi)涵極其豐富，具體內(nèi)容不可窮盡，其中最基本的是：金屬漸變到非金屬到稀有氣體結(jié)束，如此循環(huán)反復(fù)1、下列有關(guān)元素周期律的敘述，正確的（）

A.元素周期律的本質(zhì)是元素原子核外電子排布呈周期性變化

B.元素周期律的本質(zhì)是原子半徑呈周期性變化

C.元素周期律的本質(zhì)是元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈周期性變化

D.元素周期律的本質(zhì)是元素的性質(zhì)隨相對原子質(zhì)量的遞增而呈周期性變化2、原子序數(shù)為1～18的元素，隨著核電荷數(shù)的遞增不呈周期性變化的是()A.原子量B.主要化合價C.原子半徑D.電子層數(shù)AAD3、HF、H2O、CH4、SiH4四種氣態(tài)氫化物按穩(wěn)定性由弱到強(qiáng)排列正確的是（）

A.CH4＜H2O＜HF＜SiH4B.SiH4＜HF＜CH4＜H2OC.SiH4＜CH4＜H2O＜HF

D.H2O＜CH4＜HF＜SiH44、下列氧化物按其形成的含氧酸酸