元素周期律课件

专题5微观结构与物质的多样性《镓的故事》元素周期律专题5微观结构与物质的多样性第一单元元素周期律和元素周期表科学家对元素周期律的认识历程

早在1829年，人们已发现54种元素，德国化学家德贝莱纳把其中15种元素按3个元素一组，组成5组:LiCaP

SClNaSrAs

SeBrKBaSb

TeI

迈耶尔纽兰兹

在1869年，俄国化学家门捷列夫在前人的基础上，继续探索化学元素之间的最根本的规律，把各种元素按它们的性质和相对原子质量排队列表，发现每隔7种元素，便有一种元素在性质上与这种元素十分相似，他总结了这一规律，提出“单质的性质以及各元素的化合物的形态和性质与元素的原子量的数值成周期性的关系”。这便是早期元素周期律。门捷列夫

请阅读和比较1-18号元素的有关数据，从中能找出什么规律？门捷列夫的伟大创举就是从这里开始的。祝您成功！HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClAr原子序数=核电荷数=质子数=原子核外电子数1-18号元素的原子结构示意图结合原子结构示意图，以核电荷数为横坐标、最外层电子数为纵坐标，将1－18号元素的最外层电子数表示在坐标系中，再将各点依次用光滑曲线连接起来。分析是否存在规律性？3—10号元素，从Li到Ne有2个电子层，随原子序数的增大，最外层电子数目由1个增加到8个，而达到稳定结构11—18号元素，从Na到Ar有3个电子层，随原子序数的增大，最外层电子数目由1个增加到8个，而达到稳定结构1—2号元素，从H到He只有1个电子层，最外层电子数目由1个增加到到2个，而达到稳定结构结论：随着核电荷数的递增，原子最外层电子数呈周期性变化，重复出现从1到8依次递增，（除H、He元素外）。一、核外电子排布的周期性变化随着核电荷数的递增，原子最外层电子数呈周期性变化，重复出现从1到8依次递增（除H、He元素外）。交流与讨论：观察原子序数为3～9和11～17元素的原子半径，找出有关规律3～9号元素3Li锂4Be铍5B硼6C碳7N氮8O氧9F氟原子半径/pm152111887770666411～17号元素11Na钠12Mg镁13Al铝14Si硅15P磷16S硫17Cl氯原子半径/pm18616014311711010499提示:稀有气体元素原子半径的测定依据与其他元素不同，没有可比性。●●●●●●●●●●●●●●交流与讨论：以元素原子核外最外层电子数为横坐标，原子半径为纵坐标，在坐标系中画出3-9号、11-17号元素原子的最外层电子数和原子半径所对应的点，并把这两组点分别用光滑的曲线连接起来。讨论：随着核电荷数的递增，原子半径如何变化？结论：随着核电荷数的递增，元素原子半径呈周期性变化，重复出现由大到小的变化趋势（稀有气体元素除外）。二、原子半径的周期性变化随着核电荷数的递增，元素原子半径呈周期性变化，重复出现由大到小的变化趋势（稀有气体元素除外）。深入探讨

为什么稀有气体的半径跟邻近的非金属元素相比显得特别大？氯原子的半径是氯分子中两个原子核间距离的一半和氯原子相邻的氩原子是单原子分子，测定半径方法与氯原子不同思考：对于电子层数相同的原子，为什么其核电荷数越多，原子半径越小(稀有气体除外)?

当原子的电子层数相同时，元素原子的半径大小，主要取决于原子核对外层电子的引力大小。随着原子序数的递增，原子核所带的正电荷数逐渐增大，核外电子所带的负电荷数也逐渐增大，两者之间的引力也在逐渐增大，所以，原子半径逐渐减小。深入探讨原子半径受哪些因素制约？影响原子半径大小的因素电子层数：电子层数越多，原子半径越大核电荷数：核电荷数增多，使原子半径有减小的趋向核外电子数：电子数增多，增加了相互排斥，使原子半径有增大的倾向最主要因素当电子层数相同时，核电荷数的影响较大微粒半径大小比较规律⑴先看电子层数,电子层数越多，则半径越大⑵电子层数相同时，再看核电荷数，核电荷数越多,则半径越小⑶电子层数和核电荷数都相同时,再看核外电子数,核外电子数越多，则半径越大①阳离子半径<原子半径②阴离子半径>原子半径例题：下列各组微粒半径大小比较中，不正确的是（）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号元素HHeLiBeBCNOF最高和最低化合价+10+1+2+3+4+5-4-3-2-110∽18号元素NeNaMgAlSiPSClAr最高和最低化合价0+1+2+3+4+5+6+70-4-3-2-1交流与讨论：以1－18号元素为例，参照下表，以原子序数为横坐标、元素主要化合价（最高正价、最低负价）为纵坐标，绘制折线图。123456789101213141516111718+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-4主要化合价结论：随着核电荷数的递增，元素的主要化合价呈周期性变化。原子序数化合价的变化1～2+1→03～10+1→+5；-4→-1→011～18+1→+7；-4→-1→0三、元素化合价的周期性变化随着核电荷数的递增，元素的主要化合价呈周期性变化

元素的最高正价重复出现由+1到+7递增，最低负价由-4到-1递增的变化。（稀有气体元素除外）观察思考：主要化合价变化和最外层电子数有何关系？三、元素化合价的周期性变化规律：最高正价=最外层电子数（O、F及稀有气体元素除外）最低负价（非金属具有）=最外层电子数－8最高正化合价+∣最低负化合价∣=8∣最低负化合价∣=8-最外层电子数随着原子序数的递增元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价而呈周期性变化。推测：元素的金属性、非金属性是否也呈现周期性变化？四、元素金属性和非金属性的周期性变化金属性非金属性元素原子失电子的能力元素原子得电子的能力注意：金属性（非金属性）的强弱只与原子失（得）电子的能力大小有关，与失（得）电子的多少无关。1、元素金属性强弱的判断依据：2、元素非金属性强弱的判断依据：①元素原子越易失去电子②与水或酸置换氢气越容易③最高价氧化物水化物碱性越强④单质还原性越强、金属阳离子氧化性越弱①元素原子越易得到电子②与氢气反应越容易③气态氢化物越稳定④最高价氧化物水化物酸性越强⑤单质氧化性越强、阴离子还性原越弱金属性越强非金属性越强NaMgAl

SiPSCl以11-17号元素为例，分析元素金属性与非金属的变化。现象：与冷水剧烈反应现象：冷水中，镁表面呈红色，与冷水反应缓慢；热水中迅速反应，有气泡产生，溶液变红色。Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑△现象：冷水、热水中均无明显现象2Al+6H2O==2Al(OH)3+3H2△现象：镁剧烈反应，产生大量气泡，铝产生气泡，反应没有镁剧烈金属元素性质NaMgAl单质和水（或酸）的反应情况与冷水反应缓慢，与沸水反应迅速，放出氢气；与酸反应剧烈，放出氢气。在常温或加热下，遇水无明显现象；与酸反应剧烈放出氢气。与冷水反应：Na在常温下，与水剧烈反应，浮于水面,在水面四处游动，同时产生大量无色气体，液变红。与酸反应极为剧烈。与水或酸反应置换出氢的剧烈程度减弱结论：金属性Na>Mg>Al思考：钠、镁、铝金属性依次减弱的原因是什么？

钠、镁、铝的原子电子层数相同，随着核电荷数的增加，原子半径减小，核对外层电子引力依次增强，原子失去最外层电子的能力逐步减弱，故金属性依次减弱。交流讨论：根据硅、磷、硫、氯元素的气态氢化物的形成条件和热稳定性，探究硅、磷、硫、氯元素的非金属性强弱元素14Si15P16S17Cl单质与氢气的反应条件高温下反应磷蒸气与氢气能反应加热时反应光照或点燃时发生爆炸而化合气态氢化物的化学式SiH4PH3H2SHCl气态氢化物的热稳定性不稳定不稳定受热分解稳定结论：非金属性Si<P<S<Cl与氢气化合条件由难到易气态氢化物稳定性由弱到强思考：Si、P、S、Cl非金属性依次增强的原因是什么？

因为从Si、P、S到Cl，电子层数相同，随着核电荷数的增加，元素的原子半径依次递减，原子核对最外层电子的引力逐步增强，原子得到电子的能力逐步增强，所以元素的非金属性依次增强。观察思考：阅读并分析下表，根据11-17号元素最高价氧化物的水化物的酸碱性强弱，探究元素的金属性和非金属性的强弱变化规律。元素11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl化学式NaOHMg(OH)2Al(OH)3H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4酸碱性强弱强碱中强碱弱酸中强酸强酸酸性更强(1)11～17号元素最高价氧化物的水化物的酸碱性强弱的变化规律是____________________________________________________________；11～17号元素的金属性和非金属性强弱的变化规律是__________________________________。酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强(2)根据11～17号元素最高价氧化物的水化物的酸碱性强弱的变化规律，预测Al(OH)3可能具有的性质哪些？碱性：NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3

两支洁净的试管中分别加入2-3mL2mol·L-1氯化铝溶液，逐滴加入6mol·L-1氨水，生成白色胶状物质，继续滴加氨水直到不再产生沉淀为止，即制得Al(OH)3沉淀。然后向一支试管中滴加6.0mol·L-1盐酸，向另一支试管中滴加6.0mol·L-1NaOH溶液。边滴加边振荡。三氧化二铝、氢氧化铝的两性免费科科通点上传者名看有序全部高中化学实验.flv现象：两支试管中的白色胶状沉淀均溶解Al(OH)3既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，是两性氢氧化物。Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

通过以上分析，能得出随原子序数的递增元素的金属性与非金属性变化情况如何？结论：元素的金属性和非金属性随原子序数的递增而呈周期性变化

元素的金属性和非金属性随原子序数的递增而呈周期性变化四、元素金属性和非金属性的周期性变化随着原子序数的递增：①原子核外电子排布呈周期性变化②原子半径呈周期性变化③元素主要化合价呈周期性变化④元素的金属性、非金属性呈现周期性的变化归纳总结

重复出现金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强的变化（稀有气体元素除外）随着原子序数的递增核外电子排布呈周期性变化元素性质呈周期性变化元素周期律最外层电子数1→8（K层电子数1→2）原子半径大→小（稀有气体元素突然增大）化合价：+1→+7-4→-1（稀有气体元素为零）决定了归纳出引起了元素的性质随着元素核电荷数的递增呈周期性变化元素的金属性非金属性变化元素周期律的实质元素性质周期性变化核外电子排布周期性变化元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。元素的性质随着元素核电荷数的递增呈周期性变化因元素周期律的内容果导致

元素性质的周期性是由于原子结构的周期性所决定的。元素周期律是1896年俄国科学家门捷列夫首先提出的，它对化学学习和研究具有指导意义，它还从自然科学上有力论证了事物由量变到质变的规律。1896年元素周期律是指“元素性质随原子量递增而呈周期性变化”，你认为这个提法现在看来是否正确？讨论元素性质周期性的内涵极其丰富，具体内容不可穷尽，其中最基本的是：金属渐变到非金属到稀有气体结束，如此循环反复1、下列有关元素周期律的叙述，正确的（）

A.元素周期律的本质是元素原子核外电子排布呈周期性变化

B.元素周期律的本质是原子半径呈周期性变化

C.元素周期律的本质是元素的性质随原子序数的递增呈周期性变化

D.元素周期律的本质是元素的性质随相对原子质量的递增而呈周期性变化2、原子序数为1～18的元素，随着核电荷数的递增不呈周期性变化的是()A.原子量B.主要化合价C.原子半径D.电子层数AAD3、HF、H2O、CH4、SiH4四种气态氢化物按稳定性由弱到强排列正确的是（）

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