第一章物质结构元素周期律

第一节元素周期表1869年门捷列夫⑴按原子序数的递增顺序从左到右排列⑵将电子层数相同的元素排列成一个横行⑶把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成纵行。一、元素周期表1、元素周期表的编制原则周期：具有相同的电子层数而又按照原子序数递增的顺序从左至右排列成一行。（七行）族：具有相似内层结构和相同的最外层电子数并按照原子序数递增的顺序排列的一系列元素。（十八列）原子序数：根据元素在周期表中位置的编号。周期数＝电子层数原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数（原子）主族序数＝最外层电子数周期主族主族副族副族VIII族0族2、元素周期表的结构（1）周期的分类三个短周期，四个长周期。（2）族的分类七个主族、七个副族、一个零族、一个VIII族例：IA族，VIA族；IIB族，IVB族；0族。周期1234567元素种数28818183226周期分类短周期长周期（不完全周期）•ⅠA称为元素（除氢元素外）•ⅡA称为元素•ⅣA称为元素•ⅤA称为元素•ⅥA称为元素•ⅦA称为元素•零族称为元素碱金属碱土金属碳族氮族氧族卤族稀有气体（3）族与周期的关系主族、零族由长周期元素和短周期元素共同构成，副族、VIII族由长周期元素构成。（4）族的别称二、元素的性质与原子结构1、碱金属元素（1）碱金属元素的原子结构元素性质金属性非金属性单质还原性（强～强）单质与水或酸反应（易～强）最高价氧化物对应水化物的碱性（强～强）单质氧化性（强～强）单质与氢气反应（易～强）气态氢化物稳定性（强～强）最高价氧化物对应水化物的酸性（强～强）0.1520.1860.2270.2480.265元素名称元素符号核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数原子半径nm锂钠钾铷铯LiNaKCsRb3111937551111123456随着原子序数的递增，核电荷数递增、电子层数递增、原子半径递增；最外层电子数不变。原子半径依次增大电子层数依次增大最外层电子数相同核电荷数依次增大（2）碱金属的主要物理性质碱金属单质颜色和状态密度g·cm-3熔点℃沸点℃Li银白色，柔软0.534180.51347Na银白色，柔软0.9797.81882.9K银白色，柔软0.8663.65774Rb银白色，柔软1.53238.89688Cs金属光泽色，柔软1.87928.40678.4随着原子序数递增，密度递增（注意K、Na的例外）、熔沸点递增。均具有良好的导电性，导热性，密度硬度较小。密度增大趋势熔点依次降低沸点依次降低（3）碱金属的主要化学性质单质与氧气反应与水反应递变性LiNaKRbCs4Li+O22Li2O△2Na+2O2Na2O2△2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2K+2H2O=2KOH+H2↑2Li+2H2O=2LiOH+H2↑反应剧烈程度依次增强产物中碱金属元素均为价+1反应比钠剧烈反应越来越剧烈钾与氧气、水反应的实验，再现钠与氧气、水反应的实验。碱金属元素单质还原性单质与水（或酸）反应最高价氧化物对应水化物碱性金属性LiNaKRbCs依次增强越来越容易依次增强依次增强2、卤族元素（1）卤族元素的原子结构元素名称元素符号核电荷数原子结构示意图最外层电子数电子层数原子半径nm氟氯溴碘砹FAtI9173553857777723456电子层数依次增大最外层电子数相同核电荷数依次增大ClBr0.0710.0990.1140.133原子半径依次增大随着原子序数的递增，核电荷数递增、电子层数递增、原子半径递增；最外层电子数不变。（2）卤素的主要物理性质卤素单质颜色和状态密度熔点℃沸点℃F淡黄绿色气体1.69g·L-1（15℃）-219.6-188.1Cl黄绿色气体3.124g·L-1（0℃）-10134.6Br深红棕色液体3.119g·cm-3-7.258.78I紫黑色固体3.92g·cm-3113.5184.4At302337随着原子序数递增，密度递增、熔沸点递增。密度增大趋势熔点依次升高沸点依次升高（3）卤素单质的主要化学性质单质与氢气反应生成物的稳定性递变性反应条件反应方程式F2Cl2Br2I2△H2+I22HI△H2+Br22HBr光照或点燃H2+Cl22HClH2+F2=2HF很稳定稳定较稳定不稳定冷、暗处光照或点燃加热不断加热反应剧烈程度降低氢化物稳定性减弱卤素单质间的置换反应2NaBr+Cl2=2NaCl+Br22KI+Cl2=2KCl+I22KI+Br2=2KBr+I2卤素元素单质氧化性单质与氢气反应最高价氧化物对应水化物酸性非金属性FClBrIAt依次减弱越来越难依次减弱依次减弱同一主族元素金属性和非金属变化Na11钠Li3锂K19钾Rb37铷Cs55铯F9氟Cl17氯Br35溴I53碘At85砹金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱三、核素（1）原子的构成原子原子核核外电子质子中子构成原子的粒子电子原子核质子中子电性和电量1个电子带一个单位负电荷1个质子带一个单位正电荷不显电性质量/kg9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相对质量1.0071.0081/1836（2）质量数与质子数和中子数间的关系。质量数:原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值。质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）DT氕氘氚氢元素的三种原子原子名称原子符号H11H21H31核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。同位素：质子数相同中子数不同的同一种元素的不同原子互称（同一元素的不同核素互称）。质量数XAZ质子数元素符号O168O178O188C126C136C146氧元素的三种核素:碳元素的三种核素:同位素同位素同位素（3）核素与同位素同位素同位素同位素（4）核素的用途H21H31和制造氢弹。C146用于鉴宝。放射性同位素用于育种、治疗癌症和肿瘤。I治疗甲亢。13153PET（PositronEmissionTomography）正电子发射断层成像，是目前国际上最尖端的医学影像诊断设备。放射性同位素（/钚）电池：航天飞机、心脏起搏器Pu238942、核素：具有一定数目的质子和一定数目中子的一种原子1、元素：具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子。同种元素：原子的原子核中质子数______。同种元素：原子的原子核中中子数可以_____。同种元素：可以有______种不同原子。相同不相同[归纳与整理]元素、核素、同位素：几3、同位素把原子里具有相同质子数和不同中子数的原子互称为同位素。两同(同质子数、同一元素)两不同(中子数不同、原子不同)其特点为：⑴同位素在周期表里占据同一位置。⑵同位素的化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异⑶天然存在的同位素，相互间保持一定的比例*(丰度)。元素的相对原子质量，按照该元素各种核素原子占的一定百分比计算出的平均值。位4、同种元素的不同的同位素原子也可组成不同的单质或化合物的分子。如：氢：氕、氘、氚重氢超重氢元素符号：HHH原子符号：HDT这些水分子的最大相对分子质量_____，最小相对分子质量_____，相对分子质量数值有___种。22518单质：H2、D2、T2、H-D、H-T、D-TH2O、D2O、T2O、HDO、DTO、HTO与氧元素化合成水：第二节元素周期律一、原子核外电子排布电子层(n)1234567字母表示能量KLMNOPQ低高1、电子层电子云，核外电子排布规律。不要求：二、元素周期律第一周期12氢氦原子序数元素名称元素符号电子排布化合价+112HHe从“结构”上科学探究1、345678910锂铍硼碳氮氧氟氖原子序数元素名称元素符号电子排布化合价LiBeBCNOFNe2,12,22,32,42,52,62,72,8+1+2+3+4-4+5-3-2-10第二周期1112131415161718钠镁铝硅磷硫氯氩原子序数元素名称元素符号电子排布化合价NaMgAlSiPSClAr2,8,12,8,22,8,32,8,42,8,52,8,62,8,72,8,8+1+2+3+4-4+5-3-2-10+6+7第三周期原子核外电子排布的变化+642掌握1~20号元素原子的核外电子排布元素原子半径的变化示意图原子半径逐渐变小原子半径逐渐变小随着原子序数的递增，原子的核外电子层排布呈现什么规律性的变化？原子半径呈现什么规律性的变化？元素的化合价呈现什么规律性的变化？原子序数电子层数最外层电子数原子半径最高或最低化合价的变化1~213~1011~18218183+1+5-4-10+1+712+10-4-10大小大小随着原子序数的递增，元素原子的电子层排布、原子半径和化合价都呈周期性变化。结论：从“性质”上科学探究2、以第三周期元素为例Mg与水反应：镁带用砂纸磨去表氧化膜,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。实验一现象化学方程式镁与冷水反应缓慢，滴入酚酞试液粉红色。加热至沸腾后反应加快，产生气泡，溶液红色加深。镁的金属性比钠弱结论Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2△镁与铝均能与盐酸反应产生气泡。但镁反应比铝剧烈。镁的金属性比铝强Mg+2HCl=MgCl2+H22Al+6HCl=2AlCl3+3H2现象化学方程式结论取一小片铝和一小段镁带镁带，用砂纸擦去氧化膜,分别放入两试管中，再各加入2mL1mol/L盐酸。观察现象。实验二NaMgAl单质与水（或酸）反应与冷水反应:与冷水反应：与沸水反应：与酸反应：与酸反应：最高价氧化物对应水化物碱性强弱NaOH强碱Mg(OH)2中强碱Al(OH)3两性氢氧化物剧烈迅速小结：结论：金属性：NaMgAl与水反应越来越不容易最高价氧化物对应水化物碱性减弱剧烈缓慢迅速14Si15P16S17ClSiH4PH3H2SHCl氢化物元素化合条件稳定性高温少量反应磷蒸气能反应加热反应光照或点燃发生爆炸很不稳定不稳定较不稳定稳定气态氢化物稳定性增强科学实事14Si15P16S17Cl科学实事元素氧化物SiO2P2O5SO3Cl2O7H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4最高价氧化物的水化物硅酸磷酸硫酸高氯酸弱酸中强酸强酸更强酸最高价氧化物对应水化物酸性增强结论：非金属性：SiPSClNaMgAlSiPSCl金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强对其他周期元素性质进行研究,也可以得到类似的结论。元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。总结：元素周期律：原子序数=核电荷数周期数=电子层数主族序数=最外层电子数同位素－化学性质相同相似性递变性(从上至下,金属性增强,非金属性减弱)同主族同周期递变性(从左到右,金属性减弱,非金属性增强)电子层数最外层电子数金属性、非金属性强弱(主族)最外层电子数=最高正价数8－最外层电子数=最低负价数原子结构表中位置元素性质三、元素周期表和周期律的应用1、位、构、性的关系原子结构决定元素在周期表中的位置和性质。元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。注意：（1）F没有正价，O通常不显示正价；（2）金属元素只有正化合价而无负价。（3）元素最高正化合价与其负化合价绝对值之和为8。2、应用一①已知元素在周期表中的位置推断原子结构和元素性质②根据元素的原子结构或性质推测它在周期表中的位置周期表中位置电子层数最外层电子数元素某元素处于第四周期，第VI主族某元素处于第六周期，第I主族某元素处于第三周期，0族某元素处于第二周期，第IIIA族SeCsArB例1：64168332元素的性质元素周期数族数金属性最强的元素（不包括放射性元素）最活泼的非金属元素最高价氧化物对应水化物的酸性最强的元素最高价氧化物对应水化物的碱性最强的元素（不包括放射性元素）例2：CsFClCs6IA3VIIAVIIA26IA①处于同周期的相邻两种元素A和B，A的最高价氧化物的水化物的碱性比B弱，A处于B的边（左或右）；B的原子半径比A；若B的最外层有2个电子，则A最外层有个电子。②处于同周期的相邻两种元素A和B，A的最高价氧化物的水化物的酸性比B弱，A处于B的边（左或右）；B的原子半径比A；若B的最外层有3个电子，则