化学初高衔接专题二：元素周期表和元素周期律

专题二

元素周期表/律及其应用

一、元素周期表1869年，门捷列夫编制的第一张元素周期表各种元素周期表结构尝试一、元素周期表原子序数元素符号元素名称短周期长周期第1周期：第2周期：第3周期：第4周期：第5周期：第6周期：第7周期：镧57La–镥71Lu共15种元素称镧系元素锕89Ac–铹103Lr共15种元素称锕系元素周期（7个横行）2种元素8种元素8种元素18种元素18种元素32种元素32种元素问题1、元素周期表共有多少个周期？每个周期各有多少种元素？口诀：“三短四长已全满”问题2、以第2周期、第3周期元素为例分析：元素周期表中，位于同一周期的元素的原子结构有什么相同之处？它们又是怎样递变的？原则：周期序数=电子层数同周期元素原子结构相同:递变：最外层电子1-8（第一周期1-2）原子半径逐渐减小电子层数相同原子半径逐渐减小问题3、元素周期表共有多少列？多少族？每一族的族序数如何表示？主族：副族：ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA第VIII族：稀有气体元素16族（18列）

零族：共七个主族:长、短周期共同组成ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB共七个副族:仅由长周期组成8、9、10三个纵列，位于ⅦB与ⅠB中间口诀：“七主七副八零族”问题4、以第1纵列、第17纵列元素为例分析：元素周期表中，位于同一纵列的元素的原子结构有什么相同之处？它们又是怎样递变的？

9F17Cl35Br53I原则：主族序数=最外层电子数同主族元素原子结构：相同:递变最外层电子数相同电子层数增多原子半径逐渐增大化学性质相似问题5、推导元素在周期表中位置（1）记清零族（稀有气体）的周期和序号。118865436181027654321OgRnXeKrArNeHe原子序数周期序数元素符号（2）记清元素周期表中各列所对应的族。列123456789101112131415161718族ⅠAⅡAⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0+8+8+18+18+32+32本周期元素种类数问题6、金属元素和非金属元素的分界线金属区非金属区稀有气体元素位于分界线附近的元素，既表现金属的某些性质，又表现非金属的某些性质。如：SiGe都是半导体过渡元素（过渡金属）1、大部分过渡元素的单质既坚硬又有光泽；（金、铜等单质具有独特的色泽）2、所有过渡元素的单质都具有良好的导电性；多数过渡元素的单质比较稳定，与空气和水反应缓慢或根本不能反应。稀土元素的原子结构相似，离子半径相近，在自然界密切共生。稀土元素的单质都是很活泼的金属，性质极为相似。稀土元素的常见化合价为+3价，其水合离子大多有颜色，易形成稳定的配位化合物。稀土金属一般采用电解法制取。稀土资源是不可再生的资源，广泛应用于新能源、新材料、节能环保、航空航天、电子信息等领域。我国是稀土资源较为丰富的国家之一，探明的储量约占世界总储量的23%。补充：主族元素相邻元素原子序数的关系

左右相邻（即同周期元素）

1第2、3周期没有过渡元素，

相差1；第4、5周期各有10种过渡元素，相差11；第6、7周期各有24种过渡元素，相差25。

上下相邻（即同主族元素）

22881818328818183232种类28818183232碱金属元素（ⅠA族-除氢）碱土金属元素（ⅡA族）包括锂（Li）、钠（Na）、钾（K）、铷（Rb）、铯（Cs）、钫（Fr），化学性质活泼，在自然界中都以化合态存在。包括铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）、钡（Ba）、镭（Ra），都是亮白色金属，具有良好的导热性和延展性，易失去2电子达到稳定结构，在自然界中都以化合态存在。硼族元素（ⅢA族）碳族元素（ⅣA族）氮族元素（ⅤA族）包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）、铊（Tl）等包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）等非金属元素金属元素包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）、镆（Mc）人工合成放射性元素氧族元素（ⅥA族）卤族元素（ⅦA族）-简称“卤素”包括氧（O）、硫（S）、硒（Se）、碲（Te）、钋（钋）等包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）等，全为非金属元素，具有氧化性。焰色试验多种金属或其化合物在灼烧时能使火焰呈现特殊的颜色，这在化学上叫作焰色试验，亦称焰色反应。概念步骤重复用途通过颜色反应可以判断某种金属元素的存在，可以利用金属元素的焰色反应制成节日的烟花。几种金属的焰色

LiNaKCaSrBaCu(1)焰色试验是金属元素特有的性质，与其存在的形态无关，它不是化学变化而是物理变化。(2)观察钾的焰色时要透过蓝色钴玻璃，以滤去黄光，排除钠元素的干扰。注意课堂练习下列说法中正确的是（

）A．我们常用的元素周期表中元素排序的依据是元素的相对原子质量B．元素周期表中同一横行元素的电子层数相同C．元素周期表有16个纵行D．元素周期表已发展为一个稳定的形式，它不再可能有新的变化了答案：B解析：元素周期表中元素排序的依据是核电荷数（质子数）。二、元素周期律在元素周期表中，元素是有序排列的。你知道元素周期表是按照什么顺序排列的吗？方法导引如何构建变量关系模型研究变量之间的关系和变化规律时，可以借鉴数学中研究函数的思路，寻找自变量和因变量的关系，具体包括:1.确定自变量。本活动中，以原子序数为自变量。2.选取因变量，寻找自变量和因变量之间的关系。3.选择表达形式，确定用哪种形式呈现变化规律。人们常常借助柱状图或折线图来表示自变量与因变量之间的关系。4.描述规律，表达自变量和因变量之间的关系。例如，可用“随着温度的升高，硝酸钾的溶解度增大”来描述温度与硝酸钾的溶解度之间的关系，其中，温度是自变量，硝酸钾的溶解度是因变量。（1）含义：元素在元素周期表中的序号1、原子序数（2）与其他量的关系：原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数（1）原子最外层电子数随原子序数的变化2、元素性质的变化规律（1）原子最外层电子数随原子序数的变化2、元素性质的变化规律随着原子序数的递增，元素原子的最外层电子数呈现

的周期性变化（第1周期除外）规律1由1到8（2）元素的原子半径随原子序数的变化2、元素性质的变化规律（2）元素的原子半径随原子序数的变化2、元素性质的变化规律随着原子序数的递增，元素原子的半径呈现

的周期性变化（第1周期、稀有气体元素除外）规律2由大到小(1)氢原子的半径在所有原子半径中最小。(2)稀有气体元素原子半径的测量依据与其他原子半径的测量依据不同，数据没有比较的价值。原子半径说明（3）元素的化合价随原子序数的变化2、元素性质的变化规律随着原子序数的递增，元素的最高正化合价的半径呈现

（第1周期、O、F、稀有气体元素除外），最低负化合价呈现

（第1周期、金属元素、稀有气体元素除外）的周期性变化规律3+1→+7-4→-1最高正价最低负价=最外层电子数=最外层电子数-8元素的性质实质微粒半径比较方法1：比较电子层数O

SH

NaO

ClNa+

Cl-

电子层数越多，半径越大。方法2：比较核电荷数电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。Na

Mg

S2-

Cl-

F-

Na+方法3：比较核外电子数Na＋

NaCl-

ClFe3＋

Fe2＋

Fe电子层数、核电荷数都相同时（即同种元素的粒子），核外电子数越多，粒子半径越大。方法4：同结构电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小。r(O2-)

r(F-)

r(Na＋)

r(Mg2＋)

r(Al3＋)总结微粒（原子、简单离子）半径大小主要由

、

、

决定。电子层数核外电子数核电荷数门捷列夫的预言含63种已发现的元素和几十个空位俄国科学家门捷列夫1871年，门捷列夫元素周期表门捷列夫的预言1871年，门捷列夫元素周期表类硼类铝类硅镓（1875）锗（1875）钪（1879）预测证实

门捷列夫是如何作出如此准确预测的？元素周期表中元素性质呈现怎样的变化规律？任务一：认识同周期元素性质的递变规律以第3周期为例：研究问题：同周期元素的性质有怎样的递变规律？最外层电子数、化合价原子半径

原子的得/失电子能力金属性/非金属性任务一：认识同周期元素性质的递变规律以第3周期为例：一般可认为：元素的失电子能力=元素的金属性=金属单质的还原性；元素的得电子能力=元素的非金属性=非金属单质的氧化性任务一：认识同周期元素性质的递变规律以第3周期为例：原子失电子能力Na＞Mg＞Al预测：第3周期元素原子失或得电子能力的相对强弱？原子得电子能力Si＜P＜S＜Cl任务一：认识同周期元素性质的递变规律活动探究1：比较钠、镁、铝三种元素原子失电子能力的相对强弱方法一：比较元素的单质与水或酸反应置换出氢气的难易程度

一般来说，元素的单质与水（或酸）反应置换氢气越容易，元素原子失电子的能力越强，金属性越强。

方法二：比较元素最高价氧化物对应水化物的碱性的强弱一般来说，一种元素最高价氧化物对应水化物的碱性越强，表明这种元素原子失电子的能力越强，金属性越强。·方法引导·任务一：认识同周期元素性质的递变规律实验1

利用单质与水或酸反应置换H2的难易程度滴有酚酞的水加入绿豆粒大小的钠，观察现象；加入用砂纸打磨后的镁条，观察现象，用酒精灯加热后，再观察实验现象；加入用砂纸打磨后的铝条，观察现象，用酒精灯加热后，再观察实验现象。任务一：认识同周期元素性质的递变规律2Na+2H2O=2NaOH+H2↑与冷水不反应，加热后与水也极难发生反应钠与冷水剧烈反应，产生无色气体，溶液变红镁与冷水无明显现象，加热后有气泡，溶液变粉红铝结论：失电子能力（金属性）：Na＞Mg＞AlMg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑Δ活动探究1：比较钠、镁、铝三种元素原子失电子能力的相对强弱实验1

利用单质与水或酸反应置换H2的难易程度任务一：认识同周期元素性质的递变规律活动探究1：比较钠、镁、铝三种元素原子失电子能力的相对强弱实验2

利用元素最高价氧化物对应水化物的碱性的强弱NaOHMg(OH)2Al(OH)3加酚酞加酚酞加酚酞红色浅红色

碱性强弱：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3Al(OH)3NaMgAlNaOHMg(OH)2最高价氧化物对应的水化物无明显现象任务一：认识同周期元素性质的递变规律活动探究1：比较钠、镁、铝三种元素原子失电子能力的相对强弱失电子能力Na>Mg>Al金属性Na>Mg>Al同周期金属元素的金属性从左到右逐渐减弱任务一：认识同周期元素性质的递变规律活动探究2：比较硅、磷、硫、氯四种元素原子得电子能力的相对强弱

方法一：比较元素的单质与氢气化合的难易程度以及所生成的气态氢化物的稳定性一般来说，反应越容易进行，生成的气态氢化物越稳定，元素原子得电子能力越强，非金属性越强。

方法二：比较元素最高价氧化物对应水化物的酸性一般来说，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素原子的得电子能力越强，非金属性越强。·方法引导·任务一：认识同周期元素性质的递变规律活动探究2：比较硅、磷、硫、氯四种元素原子得电子能力的相对强弱硅磷硫氯单质与氢气反应难易程度____________________________________气态氢化物化学式________________稳定性最高价氧化物对应的水化物化学式____________________酸性_______________________结论硅、磷、硫、氯四种元素原子得电子能力_________高温磷蒸气与氢气反应加热点燃或光照H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4弱酸中强酸强酸最强酸逐渐增强SiH4PH3H2SHCl任务一：认识同周期元素性质的递变规律活动探究2：比较硅、磷、硫、氯四种元素原子得电子能力的相对强弱得电子能力Si<P<S<Cl非金属性Si<P<S<Cl同周期非金属元素的非金属性从左到右逐渐增强【注意】18号元素氩是一种稀有气体元素，一般情况不难与其他物质发学生化学反应。因此我们不研究它的性质。任务一：认识同周期元素性质的递变规律冷水剧烈热水较难最高价氧化物对应水化物的酸碱性得失电子能力递变规律非金属单质与氢气反应ClSP单质和水SiAlMgNa元素符号17161514131211原子序数失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强强碱中强碱两性氢氧化物弱酸中强酸强酸最强酸高温磷蒸气与H2能反应需加热光照或点燃爆炸NaOHMg(OH)2Al(OH)3H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4归纳总结任务一：认识同周期元素性质的递变规律归纳总结非金属性逐渐增强金属性逐渐增强任务二、探究碱金属元素性质的递变规律ⅠA族碱金属元素锂Li钠Na钾K铷Rb铯Cs相同点：不同点：相同点：不同点：性质容易失去电子，性质活泼；与水和氧气反应剧烈；最高价氧化物对应水化物碱性强。失电子能力依次增强

结构1.碱金属元素的原子结构规律最外层电子数相同，都为1个电子电子层数递增最高化合价都为+1；任务二、探究碱金属元素性质的递变规律2.碱金属元素对应单质的物理性质

特征：1、多为银白色的金属（除铯呈金黄色光泽外）

2、质地软，可用小刀切开

3、密度小，熔点和沸点比较低

3Li11Na

19K

37Rb

55Cs任务二、探究碱金属元素性质的递变规律碱金属单质颜色和状态密度(g.cm3)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略带金属光泽，柔软1.87928.40678.4最轻的金属，保存在石蜡里密度反常，比钠的密度小熔沸点逐渐降低2.碱金属元素对应单质的物理性质任务二、探究碱金属元素性质的递变规律3.碱金属单质的化学性质(1)实验探究

①钠、钾与氧气反应黄色紫色>2Na+O2Na2O2

任务二、探究碱金属元素性质的递变规律3.碱金属单质的化学性质(1)实验探究

②钠、钾与水反应反应钠与水的反应钾与水的反应操作现象相同点:金属

在水面上;金属

成闪亮的小球;小球

，

发出

;反应后的溶液滴入酚酞后呈

色

不同点:浮熔不停游动嘶嘶的响声红钾与水的反应有轻微爆炸声并着火燃烧任务二、探究碱金属元素性质的递变规律3.碱金属单质的化学性质(1)实验探究

②钠、钾与水反应反应钠与水的反应钾与水的反应化学方程式

结论与水反应剧烈程度:K

Na

金属的活泼性:K

Na

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2K+2H2O=2KOH+H2↑>>任务三、探究卤族元素性质的递变规律ⅦA族卤族元素氟F氯Cl溴Br碘I相同点：结构不同点：最外层电子数相同，都为7个电子电子层数递增相同点：不同点：性质容易得到电子，性质活泼；最高价氧化物对应水化物酸性强。得电子能力依次减弱

1.卤族元素的原子结构最高化合价都为+7；任务三、探究卤族元素性质的递变规律2.卤族元素对应单质的物理性质物理性质：

随着分子量的增大，熔点、沸点、密度等依次递增颜色状态：淡黄色气体黄绿色气体深红棕色液体紫黑色固体任务三、探究卤族元素性质的递变规律2.卤族元素对应单质的物理性质颜色熔、沸点密度水溶性单质水CCl4汽油(苯)酒精（乙醇）Cl2浅黄绿色黄绿色黄绿色黄绿色Br2橙黄色橙红色橙红色橙红色I2黄褐色紫色紫色紫色任务三、探究卤族元素性质的递变规律卤素单质F2Cl2Br2I2反应原理

H2+Br22HBrH