元素周期表的应用

法国化学家布瓦博德朗发表了论文，讲述了自己发现新元素镓的经过，并论述了镓的化学性质和物理性质。论文发表后，没隔多少日子，布瓦博德朗收到一封来自彼得堡的陌生人的来信。信里这样写道：“镓就是我四年前预言的‘类铝’。我预言‘类铝’的原子量大约是68，你测定的结果是59.72。但是，比重一项，跟我的预言相差比较大，我的预言是镓的比重为5.9到6.0，你测定的结果是4.70。建议您再查一查，最好重新测定一下比重……”信尾署名“德米特里·伊凡诺维奇·门捷列夫”。布瓦博德朗感到奇怪，镓明明是我经过千辛万苦发现的，怎么会是你未卜先知，早就预言过的呢？当时世界上只有他的实验室里，有一块一毫克重的镓。别人根本连镓都没有看到过，怎么居然说他的比重测错了！他在给门捷列夫的回信中说，自己的测定不会有错。可是，门捷列夫再次写信，坚持要布瓦博德朗重新测定镓的比重。他认为，这是由于布瓦博德朗手中的镓不够纯净所造成的。布瓦博德朗到底是科学家，他相信那个千里之外的人不会是凭空要他重做实验的。他决定用实验来判断谁是谁非。布瓦博德朗重新提纯金属镓，再次测定镓的比重。果真，比重5.96，恰恰是门捷列夫所预言的5.9到6.0之间！元素周期律的发现和元素周期表的诞生所具有的意义利用元素周期表,人们不仅可以系统地总结已有的元素知识,而且可以结合原子结构的知识,研究元素性质的递变规律,并在此基础上预测未被发现的新物质的性质和应用,继而把它们合成出来.一、认识同周期元素性质的递变第3周期元素的名称和元素符号：钠Na镁Mg铝Al硅Si磷P硫S氯Cl氩Ar交流研讨1、第三周期元素原子的核外电子排布、原子半径如何递变？NaMgAlSiPSClAr电子层数相同，原子半径递减2、预测第三周期元素原子失电子能力或得电子能力的相对强弱？即（1）钠、镁、铝失电子能力的递变？（2）硅、磷、硫、氯得电子能力的递变？验证钠、镁、铝失电子能力相对强弱的预测实验探究判断元素原子失电子能力强弱的方法：1、比较单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易程度。置换反应越_________，原子的失电子能力越_______。2、比较元素最高价氧化物的水化物—氢氧化物的碱性强弱。一般来说，碱性越_____，元素失电子能力越_______。【阅读】教材P21页“方法导引”。容易强强强实验内容实验现象化学方程式钠投入冷水中镁投入冷水中，后加热至沸腾结论与冷水反应剧烈；放出气泡与冷水反应缓慢;与沸水反应迅速，放出气泡，溶液变红2Na+2H2O==2NaOH+H2↑沸水Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑失电子的能力NaMg【实验1】取一小段镁带，用砂纸磨去表面的氧化膜，放入试管中。向试管中加入2mL水，并滴入2滴酚酞溶液。观察现象。过一会儿加热试管至水沸腾。观察现象。【实验2】取一小段镁带和一小片铝，用砂纸磨去表面的氧化膜，分别放入两支试管中。向试管中各加入2mL1mol/L盐酸。观察现象。实验内容实验现象化学方程式镁带与2mL1mol/L盐酸反应等面积的铝与2mL1mol/L盐酸反应结论剧烈反应，放出气泡。比镁反应慢Mg+2HCl==MgCl2+H2↑2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑失电子的能力MgAl剧烈反应，放出气泡。【讨论】比较钠、镁和铝的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱，你又得出什么结论？最高价氧化物对应水化物化学式NaOH碱性中强碱两性氢氧化物结论Mg(OH)2Al(OH)3强碱钠、镁、铝三种元素原子失去电子能力逐渐减弱,金属性逐渐减弱【讨论】我们又如何判断硅、磷、硫、氯四种非金属元素原子得电子能力的相对强弱呢？【阅读】教材P22页“方法导引”。判断元素原子得电子能力强弱的方法：1、比较单质与氢气化合的难易程度以及气态氢化物的稳定性。一般说来，反应越_______，生成的气态氢化物越________，元素原子得电子能力越____。2、比较元素最高价氧化物的水化物—最高价含氧酸的酸性强弱。一般说来，酸性越____，元素原子得电子能力越_____。容易稳定强强强【阅读】教材P21、22页“阅读探究”。元素硅磷硫氯单质与氢气反应难易气态氢化物化学式稳定性最高价氧化物对应水化物化学式酸性结论高温点燃或光照爆炸磷蒸气加热很不稳定SiH4不稳定PH3较稳定H2S稳定HClH4SiO4H3PO4H2SO4HClO4弱酸中强酸强酸最强酸Si、P、S、Cl元素原子得电子能力逐渐增强,非金属性逐渐增强同周期元素(自左至右)性质变化规律:⑴原子半径:⑵元素得失电子的能力：⑶金属性、非金属性；⑷最高价氧化物对应水化物的碱性___________,酸性__________;⑸气态氢化物的稳定性____________；⑹化合价变化①最高正价_________________(___和____除外)。②最低负化合价______________。【小结】元素原子失去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强逐渐增强逐渐减小逐渐减弱逐渐增强逐渐增强逐渐升高，+1→+7氧氟逐渐升高：-4→-1逐渐减弱二、预测同主族元素的性质交流研讨1、元素周期表中，同主族元素原子的核外电子排布有何特点？请推测同主族元素的性质？+927+17287+3528187+532818187FClBrI最外层电子数相同，原子半径递增具有相似性和递变性【阅读】教材P23页第一、第二自然段，完成下列内容1、相似性：原子的最外层均为____个电子，元素的最高化合价为_____（F除外），最低化合价为_____；原子得电子能力_______，都是活泼的________元素。元素的最高价氧化物对应的水化物具有很强的_____性；都能形成气态氢化物；在氧化还原反应中，单质常作____剂。2、递变性：（1）核电荷数依次增多，电子层数____________;原子半径_____________，元素原子失电子能力___________，得电子能力____________。ⅦA族元素（F、Cl、Br、I）的相似性和递变性：7+7很强非金属酸氧化依次增多逐渐增大逐渐减弱逐渐增强-1（2）单质与氢气反应的情况F2Cl2Br2I2反应条件化学方程式反应程度氢化物的稳定性结论暗处光照或点燃加热不断加热H2+F2==2HFH2+Cl2=2HCl点燃H2+Br2==2HBr加热高温H2+I2==2HI爆炸剧烈缓慢缓慢很稳定稳定较稳定不稳定得电子能力：FClBrI单质与氢气的化合越来越难;生成的气态氢化物稳定性HFHClHBrHI【观察·思考】请你根据钾在周期表中的位置，预测金属钾的性质。【实验3】分别向两只培养皿中加水至其体积的1/2，然后分别加入绿豆大小的金属钾和钠，观察反应的剧烈程度，记录现象。实验内容实验现象化学方程式钠与水钾与水实验结论“浮、熔、游、响、消”，有气泡“浮、熔、游、响、消”，有气泡，轻微爆炸2Na+2H2O==2NaOH+H2↑2K+2H2O==2KOH+H2↑K比Na性质活泼【思考】根据钾和钠的性质，预测ⅠA族其它金属的性质。ⅠA族元素包含H和碱金属元素：______________________________(填元素符号)1、相似性：原子的最外层均为_____个电子，元素的最高化合价为_____，原子失电子能力______，都是活泼的________元素。单质都能与氧气、水、酸等反应，作______剂；元素的最高价氧化物对应的水化物一般为________。2、递变性：（1）核电荷数依次________，电子层数________;原子半径依次________，元素的原子失电子能力__________。LiNaKRbCsFr1+1很强金属还原强碱增加增多增大逐渐增强2、单质与氧气、水的反应碱金属元素LiNaKRbCs单质与氧气反应单质与水反应最高价氧化物的水化物的碱性金属性比较加热反应加热燃烧加热燃烧常温燃烧常温燃烧能反应剧烈反应轻微爆炸爆炸爆炸LiOHNaOHKOHRbOHCsOHLiNaKRbCs同主族元素(自上至下)性质变化规律:⑴原子半径____________________；⑵元素得失电子的能力：______________________________________；⑶金属性__________，非金属性___________；⑷最高价氧化物对应水化物的碱性___________，或酸性__________；⑸非金属气态氢化物的稳定性____________；⑹化合价变化最高正价=_________=__________=___________。【小结】元素原子失去电子的能力逐渐增强，得到电子的能力逐渐减弱逐渐减弱逐渐增大逐渐增强逐渐减弱逐渐减弱主族序数最外层的电子8-︳最低负价︳逐渐增强概括整合同周期（左→右）同主族（上→下）原子半径原子核对核外电子的吸引能力得、失电子能力金属性、非金属性最高价氧化物对应水化物的酸、碱性非金属的气态氢化物逐渐减小逐渐减弱逐渐增大逐渐增强得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱生成氢化物由难到易，稳定性由弱到强生成氢化物由易到难，稳定性由强到弱[练习]1．下列各组的性质比较中，正确的是（）A．碱性：Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Ba(OH)2B．酸性:H2SO4H3PO4HNO3H2CO3H3BO3C．稳定性:AsH3PH3NH3H2OHFD.氧化性：SI2Br2Cl2F2E.还原性：SiH4CH4NH3H2OHFE2、下列有关性质变化的比较不正确的是()A.酸性：HNO3H3PO4H2SiO3B.碱性：KOHNaOHLiOHC.原子半径：OSNaD.还原性：I－Cl－F－D4.已知铍(Be)的原子序数为4，下列对铍及其化合物的叙述中，正确的是()A.铍的原子半径小于硼原子半径。B.氯化铍分子中铍原子的电子数是8。C.氢氧化铍的碱性比氢氧化钙弱。D.单质铍与冷水反应产生氢气。3、同主族的X、Y、Z三种元素，已知最高价氧化物的水化物的酸性是HXO4＜HYO4＜HZO4，则下列判断正确的是：()A.非金属性强弱为X＞Y＞Z。B.气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序为X、Y、ZC.原子序数大小为Z＞Y＞XD.阴离子的还原性由强至弱的顺序为X、Y、ZDCⅠAⅦA元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强元素原子失电子能力逐渐减弱，得到电子能力逐渐增强元素的金属性增强，非金属性减弱原子失电子能力增强，得电子能力减弱一二三四五六七周期最外层电子数=主族序数原子结构元素在周期表中的位置元素的性质电子层数=周期序数最外层电子数原子半径决定得失电子能力同周期：左→右，金属性减弱，非金属性增强同主族：上→下，性质具有相似性和递变性原子序数=核电荷数最外层电子数－8=负价最外层电子数=最高正价主族元素三、元素“位、构、性”之间的关系四、元素周期表的重要意义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。请你根据教材第24页资料，将下表中A、B两栏描述的内容对应起来。ABAB①制半导体的元素（a）ⅣB至ⅥB的过渡元素①②制催化剂的元素（b）F、Cl、Br、N、S“三角地带”②③制耐高温材料的元素（c）金属与非金属元素分界线附近③④制冷剂的元素（d）相对原子质量较小的元素④⑤地壳中含量较多的元素（e）过渡元素⑤（c）（e）（a）（b）（d）例7、下表为元素周期表的一部分，请回答有关问题：IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA02①②3③④⑤⑥⑦⑧4⑨⑩（1）⑤和⑧的元素符号是和；（2）表中最活泼的金属是，非金属最强的元素是；（填写元素符号）（3）表中能形成两性氢氧化物的元素是，分别写出该元素的氢氧化物与⑥、⑨最高价氧化物的水化物反应的化学方程式：，；（4）请设计一个实验方案，比较⑦、⑩单质氧化性的强弱：。SiArKF