人教版高中化学必修二元素周期表和元素周期律的应用精品课件.

第一章物质结构元素周期律第二节元素周期律(共3课时)第一章第二节第3课时元素周期表和元素周期律的应用新情境·激趣入题方法警示探究新知识·预习探究新思维·名师讲堂新提升·达标作业新考题·随堂自测新情境·激趣入题元素周期律和元素周期表的诞生是19世纪化学科学的重大成就之一，具有重要的哲学意义、自然科学意义和实际应用价值。门捷列夫在研究元素周期表时，科学地预言了11种尚未发现的元素，为它们在周期表中留下空位。例如，他认为在铝的下方有一个与铝类似的元素“类铝”，并预测了它的性质。1875年，法国化学家发现了这种元素，将它命名为镓。镓的性质与门捷列夫推测的一样。门捷列夫还预测在硅和锡之间存在一种元素——“类硅”，15年后该元素被德国化学家文克勒发现，为了纪念他的祖国，将其命名为“锗”。你知道门捷列夫是如何做出如此准确的预测的吗？门捷列夫作出这一伟大预言的科学依据是什么？元素周期表中元素性质之间存在着怎样的内在联系呢？新知识·预习探究●学习目标1．了解元素周期表中金属元素、非金属元素的简单分区。2．认识元素周期表是元素周期律的具体体现。3．体会元素周期表和元素周期律在科学研究和工农业生产中的指导意义。●新知预习1．周期表中金属元素区和非金属元素区(1)分界线的划分：沿着周期表中□1______________跟□2____________之间画一条虚线，虚线的左面是□3__________元素，右面是□4____________元素。(2)各区域金属性、非金属性的强弱特点：周期表的左下方是□5______________性最强的元素，是□6____________元素；右上方是□7____________性最强的元素，是□8____________元素；最后一个纵行是□9____________元素。在分界线附近的元素，既能表现出一定的□10________性，又能表现出一定的□11____________性。2．位、构、性关系在生产实践中的应用(1)□12__________、□13__________和□14__________三者之间的密切关系，除了能指导人们进行化学学习和化学研究外，对于指导生产实践也具有十分重要的意义。(2)在探寻新材料中的应用①根据在元素周期表中位置靠近的元素具有相似的性质这一规律，可以利用元素周期表寻找□15________。②人们可以在□16____________寻找半导体材料，还可以在过渡元素中寻找优良的□17____________。③位于元素周期表ⅢB和ⅣB的过渡元素如钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)等的单质，多具有□18__________等特点，人们利用它们为原料制作航空航天器材。④人们还利用元素周期表寻找合适的□19__________材料、□20____________材料等。(3)在探矿领域的应用地球上化学元素的分布与□21____________有着密切的关系。①相对原子质量较小的元素在地壳中含量□22____________，□23____________较大的元素在地壳中含量较少；②原子序数是偶数的元素在地壳中的含量□24____________，原子序数是奇数在地壳中的含量□25__________；③处于地球表面的元素多数呈现□26____________态，处于岩层深处的元素多数呈现□27____________；④□28____________一般是强烈的亲石元素，主要富集于岩石圈的上层。自我校对：□1硼□2砹□3金属□4非金属□5金属□6钫□7非金属□8氟□9稀有气体□10金属□11非金属□12元素的性质□13元素在周期表中的位置□14元素的原子结构□15新材料□16金属元素和非金属元素的交界处□17催化剂□18耐高温、耐腐蚀□19超导□20磁性□21它们在元素周期表中的位置□22较多□23相对原子质量□24较多□25较少□26高价□27低价态□28碱金属●自主探究1．什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？它们分别位于元素周期表中的什么位置？提示：由周期表中同一周期和同一主族元素金属性和非金属性的递变规律可以看出：周期表的左下方是金属性最强的元素，是钫元素；右上方是非金属性最强的元素，是氟元素；由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界线，位于分界线附近的元素既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。如铝元素的单质有金属光泽，能导电，能跟酸反应置换出H2，但铝又能跟NaOH溶液反应产生H2，且Al2O3、Al(OH)3具有两性，因此铝元素既表现一定的金属性，又表现一定的非金属性。再如硅元素能跟H2反应生成气态氢化物SiH4，其最高价氧化物SiO2是酸性氧化物，最高价氧化物对应的水化物H2SiO3是酸；但硅单质有金属光泽，是半导体材料，因此硅元素既表现一定的非金属性，又表现一定的金属性。2．学习元素周期表知识有什么重要意义？元素周期表有什么重要应用？提示：明确元素周期表的重要应用：对化学学习、为研究物质结构、发现新元素、合成新物质提供理论指导作用；还对生产实践有重要的指导作用。总之，在哲学、自然科学、生产实践等方面都具有十分重要的价值。在回答该问题时，要有具体的事例说明。新思维·名师讲堂知识点1●思维导图元素的金属性和非金属性元素的化合价在周期表中位置的关系●教材点拨1．金属元素与非金属元素的分区(1)金属元素与非金属元素的分界线：沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹跟铝、锗、锑、钋之间画一条虚线，虚线的左面是金属元素，虚线的右面是非金属元素。这条虚线就是金属元素与非金属元素的分界线。(详见教材17页图1－9)(2)“分界线”附近元素的性质特点：既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。(3)元素金属性与非金属性最强的方位：周期表的左下方是金属性最强的元素；周期表的右上方是非金属性最强的元素。2．元素金属性和非金属性的递变规律(1)同周期元素，从左至右，核电荷数依次增多，而电子层数相同，故原子核对最外层电子的作用力逐渐增强，则失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，因此元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。例如，第三周期元素中，Na、Mg、Al的金属性逐渐减弱，而Si、P、S、Cl的非金属性逐渐增强。(2)同主族元素，自上而下，电子层数依次增多，原子半径依次增大，原子核对核外电子的作用力逐渐减弱，则失去电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，因此金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。例如，第ⅠA族的碱金属元素，从Li到Cs金属性逐渐增强而第ⅦA族元素从F到I非金属性逐渐减弱。(3)金属与非金属元素之间没有严格的界限，位于“分界线”附近的元素，既有一定的金属性，又有一定的非金属性。3．元素的化合价与元素在周期表中位置的关系元素的化合价与原子的电子层结构，特别是与最外层中电子的数目有密切关系。(1)主族元素的最高正化合价＝主族序数＝价电子数。(2)非金属元素：最高正化合价＋|负化合价|＝8。温馨提示：元素原子的最外电子层中的电子也叫价电子，有些元素的化合价与原子的次外层或倒数第三层的部分电子有关，这部分电子也叫价电子。●典例透析【典例1】(2013·经典习题选萃)已知同周期的三种元素X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是：HZO4H2YO4H3XO4，则下列推断正确的是()A．三种元素的原子序数按Z、Y、X的次序增大B．单质的氧化性按X、Y、Z的次序减弱C．阴离子的还原性按X、Y、Z顺序增大D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序增强【解析】因为X、Y、Z是同一周期的三种元素，其最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是：HZO4H2YO4H3XO4。根据同周期元素性质的递变规律，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则对应元素的单质非金属性越强，氧化性越强：ZYX，原子序数越大：Z(Z)Z(Y)Z(X)，原子半径越小：r(X)r(Y)r(Z)，气态氢化物的稳定性越大：XH3H2YHZ，对应阴离子的还原性：X3－Y2－Z－。所以，只有选项D正确。【答案】D【点拨】要熟练掌握和运用同周期元素性质的递变规律，以及与非金属性强弱相一致的其他性质，并能已知1个推出其他多个。【典例2】(2013·经典习题选萃)A、B、C、D、E是前四周期的元素，其原子序数依次增大。A、C两元素的电子层数相同，A、E两元素的最外层电子数和次外层电子数也相同。A和C可形成化合物AC，D和E可形成化合物ED2，B原子最外层上的电子数比最内层上的电子数多1个。(1)推出这五种元素的名称和符号____________________；(2)写出AC、ED2的化学式_________________________；(3)写出这五种元素最高价氧化物对应水化物的化学式，并分析其酸、碱性变化情况_______________________________；(4)C元素位于元素周期表的第____________周期，第__________族。D元素的最高正价是__________，价电子数是____________。【解析】A、C两元素的电子层数相同，A、B、C原子序数依次增大，所以，A、B、C处于同一周期。A、E两元素的最外层电子数和次外层电子数也相同，则A、E两元素位于同一主族，且它们是第三、四两周期的元素，若是第一、二周期或第二、三周期，则A、E两元素的次外层电子数不可能也相同。所以，E是K或Ca，A是Na或Mg。若A是Na，E是K，由A和C形成化合物AC推知，C是Cl；而D在C与E之间，D应是氩(Ar)，但D和E形成化合物ED2，故A不可能是Na，E不可能是K。若A是Mg，E是Ca，由A和C形成化合物AC推知，C是S，AC是MgS；而D在C与E之间，D应是氯(Cl)，ED2是CaCl2，B在A、C之间，且B原子最外层上的电子数比最内层上的电子数多1个，所以，B是铝。【答案】(1)A是镁(Mg)，B是铝(Al)，C是硫(S)，D是氯(Cl)，E是钙(Ca)(2)MgS，CaCl2(3)---------------------------------------→CaOH2MgOH2AlOH3H2SO4HClO4碱性减弱酸性增强(4)三ⅥA＋77【点拨】(1)对于某些复杂的推断题，往往不能一步到位地确定某种具体元素，这时，可先确定某个范围，再在这个范围内结合条件进行假设、推断、排除。(2)通过假设推断出来的元素一般还要进行验证。(3)划定范围要根据条件，有所指向，有的放矢。●变式训练1．(2013·经典习题选萃)已知X、Y、Z为同周期的三种主族元素，其最高价氧化物对应水化物的化学式分别是：HXO4、H2YO4、H3ZO4，则下列说法正确的是()A．气态氢化物的稳定性：HX＞H2Y＞ZH3B．酸性：HXO4＜H2YO4＜H3ZO4C．原子半径：X＞Y＞ZD．原子最外层电子数的关系：Y＝X＋Z答案：A点拨：由HXO4、H2YO4、H3ZO4可知：X、Y、Z的最高化合价分别是＋7、＋6、＋5，即X、Y、Z分别为第ⅦA、ⅥA、ⅤA族元素，原子最外层电子数的关系为2Y＝(X＋Z)，D错误；由化合价可知X、Y、Z在周期表中的大致位置如图：从左往右：气态氢化物的稳定性，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，原子半径逐渐减小，所以A选项正确，B、C选项错误。思维流程如下图：2．(2013·试题调研)X、Y、R、M均为短周期元素，X、Y同周期，X、Y两种元素最高价氧化物对应水化物化学式分别为H2XO4和HYO4。R、M同主族，R与冷水即可反应，M与热水反应缓慢。下列关系正确的是()A．原子半径X＞YB．氢化物稳定性H2X＞HYC．原子核内质子数R＜MD．溶液碱性R(OH)2＜M(OH)2答案：A点拨：X、Y同周期，两种元素最高化合价为H2X＋6O4和HY＋7O4，所以X在Y元素的左边，原子半径：X＞Y，非金属性：Y＞X，氢化物稳定性HY＞H2X，B错误；R与冷水即可反应，M与热水反应缓慢，说明R、M的金属性为：M＜R，R排在M的下面