化学元素周期表的实验和应用

1、 【学习目标学习目标】 1、以第、以第3周期元素和周期元素和A、A族元素为例，族元素为例， 掌握同周期、同主族元素性质递变规律，掌握同周期、同主族元素性质递变规律， 并能用原子结构理论初步加以解释；并能用原子结构理论初步加以解释； 2、了解元素、了解元素“位、构、性位、构、性”三者间的关系，三者间的关系， 初步学会运用元素周期表；初步学会运用元素周期表； 3、了解元素周期表在指导生产实践等方面、了解元素周期表在指导生产实践等方面 的作用的作用 一、认识同周期元素性质的递变一、认识同周期元素性质的递变 交流研讨：交流研讨： 1.第三周期元素的原子结构是如何递变的？第三周期元素的原子结构是如何递变

2、的？ 从左到右，核电荷数逐渐增大，最外从左到右，核电荷数逐渐增大，最外 层电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小。层电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小。 交流研讨：交流研讨： 2.尝试根据元素原子结构的递变规律预测第三尝试根据元素原子结构的递变规律预测第三 周期元素原子失电子能力或得电子能力的相对周期元素原子失电子能力或得电子能力的相对 强弱。强弱。 【回顾回顾】同一周期，从左到右，元素性质的递变规律同一周期，从左到右，元素性质的递变规律 【思考思考】如何得知元素原子的如何得知元素原子的得失得失电子的能力电子的能力(难易程度）？难易程度）？ 元素原子的失电子能力元素原子的失电子能力=元素原子的还原性元

3、素原子的还原性 元素原子的得电子能力元素原子的得电子能力=元素原子的氧化性元素原子的氧化性 1、原子最外层电子数：、原子最外层电子数： 1 稳定结构稳定结构 2、元素的原子半径：、元素的原子半径： 大大小小 3、元素的化合价：、元素的化合价： 低低高高 =元素的金属性元素的金属性 =元素的非金属性元素的非金属性 一、判断元素原子得失电子能力强弱的方法一、判断元素原子得失电子能力强弱的方法 1.原子失电子能力强弱的判断方法原子失电子能力强弱的判断方法 （1）依据金属活动顺序表）依据金属活动顺序表 （2）单质与水或与酸反应置换出氢气的难易程度）单质与水或与酸反应置换出氢气的难易程度 （4）元素最高

4、价氧化物对应的水化物的碱性强弱）元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱 （3）溶液中金属单质间的置换反应）溶液中金属单质间的置换反应 （5）金属阳离子的氧化性越弱，）金属阳离子的氧化性越弱， 金属还原性（失电子能力）越强金属还原性（失电子能力）越强 实验探究实验探究 钠、镁、铝失电子能力比较钠、镁、铝失电子能力比较 酚酞溶液，酚酞溶液，PH试纸，面积相同的镁条试纸，面积相同的镁条 和铝条，和铝条，MgCl2溶液，金属钠（切成小块），溶液，金属钠（切成小块）， 盐酸（盐酸（1mol/L），），NaOH溶液，溶液，AlCl3溶液，溶液， 蒸馏水蒸馏水. 烧杯，试管，玻璃片，酒精灯，试管夹。烧杯，试

5、管，玻璃片，酒精灯，试管夹。 1.1.实验实验: : 钠、镁和水的反应钠、镁和水的反应 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 金属性金属性 NaMg 科学探究 科学探究 ( 2) 向盛有已擦去表面氧化膜的镁条和铝片的试向盛有已擦去表面氧化膜的镁条和铝片的试 管中，各加入管中，各加入2mL 1mol/L的盐酸。的盐酸。 镁镁铝铝 观察观察: 镁、铝和盐酸的反应的现象镁、铝和盐酸的反应的现象 镁、铝和盐酸的反应镁、铝和盐酸的反应 金属性金属性 Mg Al MgAl 现象现象 方程式方程式 Mg + 2HCl = MgCl2+H2 2Al

6、+ 6HCl = 2AlCl3+3H2 有气泡放出,镁反应剧烈 有气泡放出,反应较剧烈 3、向盛、向盛MgCl2溶液和溶液和Al2(SO4)3溶液的试管中，逐溶液的试管中，逐 滴滴加滴滴加NaOH溶液直至过量。溶液直至过量。 现象：盛有现象：盛有MgCl2溶液的试管中出现白色沉淀，溶液的试管中出现白色沉淀， 沉淀不消失。盛有沉淀不消失。盛有Al2(SO4)3溶液的试管中先出现溶液的试管中先出现 白色沉淀，后沉淀消失。白色沉淀，后沉淀消失。 结论：碱性结论：碱性NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 失电子能力：失电子能力：NaMg Al 结论结论 单质与酸反单质与酸反 应情况应情况 单质与水

7、反单质与水反 应情况应情况 Al Mg Na 钠与水剧烈钠与水剧烈 反应，有大反应，有大 量气泡产生量气泡产生 镁与冷水不镁与冷水不 反应，加热反应，加热 后反应后反应 铝与水加铝与水加 热几乎不热几乎不 反应反应 镁与盐酸反镁与盐酸反 应迅速，并应迅速，并 放出气泡放出气泡 反应缓慢反应缓慢 强碱强碱中强碱中强碱 两性氢两性氢 氧化物氧化物 比与水比与水 反应剧反应剧 烈烈 最高价氧化物最高价氧化物 对应水化物碱对应水化物碱 性的强弱性的强弱 失电子能力逐渐减弱失电子能力逐渐减弱 方法导引方法导引 元素原子得电子能力的强弱，可以采用下列方元素原子得电子能力的强弱，可以采用下列方 法间接判断：

8、法间接判断： 1、元素单质与氢气化合的难易程度，一般说来，、元素单质与氢气化合的难易程度，一般说来， 反应越容易进行，元素原子得电子的能力越强。反应越容易进行，元素原子得电子的能力越强。 2、比较气态氢化物的稳定性，气态氢化物越稳、比较气态氢化物的稳定性，气态氢化物越稳 定，元素原子得电子的能力越强。定，元素原子得电子的能力越强。 3、比较元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。、比较元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱。 一般说来，酸性越强，元素原子得电子的能力越强。一般说来，酸性越强，元素原子得电子的能力越强。 4、 5、 溶液中非金属单质间的置换反应溶液中非金属单质间的置换反应 非金属阴离

9、子的氧化性越弱，非金属氧化性非金属阴离子的氧化性越弱，非金属氧化性 （得电子能力）越强（得电子能力）越强 14Si 15P 16S 17Cl 对应最高价氧化物对应最高价氧化物 最高价氧化物的水化物最高价氧化物的水化物 最高价含氧酸酸性强弱最高价含氧酸酸性强弱 单质与单质与H2反应条件反应条件 气态氢化物及稳定性气态氢化物及稳定性 结论结论 SiO2P2O5SO3 Cl2O7 H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4 弱酸弱酸中强酸中强酸强酸强酸 最强酸最强酸 逐渐增强逐渐增强 高温高温 加热加热加热加热 点燃或光照点燃或光照 SiH4PH3H2S HCl 逐渐增强逐渐增强 得电子能力逐渐增强

10、得电子能力逐渐增强 在同一周期中，各元素原子的核外在同一周期中，各元素原子的核外 电子层数电子层数 ，但从左到右核电荷，但从左到右核电荷 数依次数依次 ，最外层电子数依，最外层电子数依 次次 ，原子半径逐渐，原子半径逐渐 （稀（稀 有气体元素除外），原子失电子能力逐有气体元素除外），原子失电子能力逐 渐渐 ，得电子能力逐渐，得电子能力逐渐 。 小结：小结： 相同相同 增大增大 增多增多减小减小 减弱减弱 增强增强 1、判断下列说法是否正确：、判断下列说法是否正确： (1) C、N、O、F原子半径依次增大原子半径依次增大 (2) PH3、H2S、HCl 稳定性依次增强稳定性依次增强 (3) HC

11、lO比比H2SO4酸性强。酸性强。 (4)甲、乙两种非金属元素与金属钠反应时，甲、乙两种非金属元素与金属钠反应时， 甲得电子的数目多，所以甲活泼。甲得电子的数目多，所以甲活泼。 课堂练习：课堂练习： 错错 对对 错错 错错 2、已知、已知X、Y、Z三种元素原子的电子层数相同，三种元素原子的电子层数相同， 且原子序数且原子序数XYZ，则下列说法正确的是：，则下列说法正确的是： ( ) A、原子半径、原子半径XYZ B、得电子能力、得电子能力X、Y、Z逐渐减弱逐渐减弱 C、最高价含氧酸酸性、最高价含氧酸酸性H3XO4H2YO4HZO4 D、气态氢化物的稳定性按照、气态氢化物的稳定性按照X、Y、Z顺

12、序顺序 减弱减弱 C 元素周期表的应用元素周期表的应用 二、预测同主族元素的性质二、预测同主族元素的性质 在周期表中的变化规律 元素原子序数依次增加，原子半径逐渐减小元素原子序数依次增加，原子半径逐渐减小 元素原子失电子的能力逐渐减弱，得电子的能力逐渐增强元素原子失电子的能力逐渐减弱，得电子的能力逐渐增强 交流研讨 在元素周期表中，同主族元素原子的核 外电子排布有什么特点？它对元素的性 质有何影响？ 同主族元素最外层电子数相同，化学性同主族元素最外层电子数相同，化学性 质相似；但从上到下，随着原子核外电质相似；但从上到下，随着原子核外电 子层数增多，原子半径增大，原子核对子层数增多，原子半径增

13、大，原子核对 最外层电子的吸引力减小，元素原子失最外层电子的吸引力减小，元素原子失 电子能力增强，得电子的能力减弱。电子能力增强，得电子的能力减弱。 表格表格 元素元素氟（氟（F）氯（氯（Cl）溴（溴（Br）碘（碘（I） 最外层电子最外层电子 数数 最高化合价最高化合价 最低化合价最低化合价 气态氢化物气态氢化物 最高价含氧最高价含氧 酸酸 7 7 7 7 0 +7 +7 +7 -1 -1 -1 -1 HF HCl HBr HI 无无 HClO4 HBrO4 HIO4 卤素单质物理性质的递变卤素单质物理性质的递变 184.4113.54.93 gcm3紫黑色紫黑色 固体固体 I2 变化变化 规

14、律规律 58.78-7.23.119 gcm3 (20) 深红棕色深红棕色 液体液体 Br2 -34.6-1013.214 gL (0) 黄绿色黄绿色 气体气体 Cl2 -188.1-219.61.69gL (15) 淡黄绿色淡黄绿色 气体气体 F2 沸点沸点熔点熔点密度密度色态色态单质单质 依次加深依次加深依次升高依次升高 依次升高依次升高 依次升高依次升高 卤族元素单质与氢气化合的反应条件卤族元素单质与氢气化合的反应条件 氢化物的 稳定性 反应程度 反应条件 I2Br2Cl2F2 暗处 光照或 点燃 加热 不断 加热 爆炸剧烈 缓慢 缓慢 很稳定稳定较稳定 不稳定 易分解 小结 对对AA族

15、元素原子从上到下，电子层数依族元素原子从上到下，电子层数依 次增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐次增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐 增强，得电子能力逐渐减弱。其单质的熔、沸增强，得电子能力逐渐减弱。其单质的熔、沸 点依次升高。点依次升高。 对其它的主族而言适用吗？对其它的主族而言适用吗？ 预测金属钾的性质 观察钾元素在元素周期表中的位置，预 测金属钾的性质，并与钠的性质进行比较。 钾元素位于元素周期表中第四周期，钾元素位于元素周期表中第四周期，A 族，与钠元素处于同一主族，并且，它应族，与钠元素处于同一主族，并且，它应 该比金属钠更容易失去电子，如果与水反该比金属钠更容易失去电子，如

16、果与水反 应，应该更剧烈。应，应该更剧烈。 实验步骤 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绿豆大小的一块金属钾和金 属钠，用表面皿盖在培养皿口上用表面皿盖在培养皿口上，注意观 察反应的剧烈程度剧烈程度，记录所发生的现象。 待冷却后，分别向两只培养皿中加入23滴 酚酞，观察实验现象。 实验现象 钠跟水剧烈反应，钠浮在水的表面，并迅速 的熔成一个闪亮的小球，在水面四处游动， 发出“嘶嘶”声，但未见爆炸现象，加入酚 酞后，溶液显红色红色。 n2 Na+2H2O=2NaOH+H2 n 2K+2H2O=2KOH+H2 钾跟水反应更剧烈，钾浮在水的表 面， 在水面四处游动，熔成一个闪 亮的火火球，发出紫色紫色的火焰，并伴 有轻微的爆炸爆炸现象，加入酚酞后， 溶液显红色红色。 碱金属元素 655铯6 537铷5 419钾4 311钠3 1 23锂 A 族 2 性质预测 最外最外 层电层电 子数子数 电子电子 层数层数 核电核电 荷数荷数 元素元素族族周期周期 易失去最外层的易失去最外层的1 个电子，达稳定结个电子，达稳定结 构。最高正价是构。最高正价是+1， 对应的碱是对应的碱是ROH ， 碱性强。碱性强。 随原子序数的递随原子