2024-2025学年新教材高中化学专题5微观结构与物质的多样性第1单元第2课时元素周期表元素周期表的应用教学案苏教版必修第一册

PAGE9-第2课时元素周期表元素周期表的应用发展目标体系构建1.能从物质改变的试验事实和有关数据中提取证据。2.能从宏观和微观结合的视角进行分析、比较，得出规律性的结论。3.能依据原子结构特征分析元素性质的递变规律，形成结构确定性质的观念。一、元素周期表1．元素周期表的出现与演化2．现行元素周期表的编排原则与结构(1)编排原则(2)元素周期表的结构(3)常见族的别称族别名ⅠA族(除氢外)碱金属元素ⅦA族卤族元素0族稀有气体元素3.碱金属的性质(1)物理性质元素Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数增大)相同点除铯外，其余都呈银白色，硬度小，延展性好，密度比较小，熔点也比较低，导电、导热性强(2)碱金属与水反应的现象碱金属LiNaKRbCs与水反应的现象反应较为缓和，锂浮在水面，并以稳定、适中的速度释放出气体反应快速并放热，钠溶化成小球反应快速，伴有燃烧，稍微爆炸猛烈反应，发生爆炸猛烈反应，发生猛烈爆炸结论：从上表可知，ⅠA族元素金属性强弱随着原子序数的递增而增加。4．卤族元素(1)卤素单质及其化合物在生活中的用途：牙膏中添加氟化钠可降低患蛀牙的概率，具有强氧化性的氯气可用于自来水和泳池杀菌消毒，碘酒在医疗中用于伤口的消毒等。(2)卤素单质之间的置换反应试验操作试验现象填化学方程式静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈橙红色Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈紫红色Cl2＋2KI=2KCl＋I2静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈紫红色Br2＋2KI=2KBr＋I2结论Cl2→Br2→I2氧化性渐渐减弱，相应卤素离子还原性渐渐增加微点拨：因为F2能与H2O发生反应(2F2＋2H2O=4HF＋O2)，所以F2不能从其他卤化物的盐溶液中置换出卤素单质。5．同周期、同主族元素金属性、非金属性的递变规律(1)同一主族元素的原子最外层电子数相同，随着核电荷数的递增，电子层数渐渐增加，原子半径渐渐增大，原子失去电子的实力渐渐增加，获得电子的实力渐渐减弱，元素的金属性渐渐增加，非金属性渐渐减弱。(2)同一周期元素(稀有气体元素除外)的原子，核外电子层数相同，随着核电荷数的递增，最外层电子数渐渐增加，原子半径渐渐减小，原子失去电子的实力渐渐减弱，得到电子的实力渐渐增加，从左到右金属性渐渐减弱，非金属性渐渐增加。6．金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律请填写出图中序号所示内容。①增加②减弱③增加④增加⑤Al⑥Si⑦金属⑧非金属微点拨：1.元素周期表的左下方是金属性最强的元素(钫)，右上方是非金属性最强的元素(氟)。碱性最强的是FrOH，酸性最强的含氧酸是HClO4。2．由于元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线，因此，位于分界线旁边的元素，既能表现出肯定的金属性，又能表现出肯定的非金属性。二、元素周期表的应用1．依据同周期、同主族元素性质的递变规律推断元素性质的强弱(或大小)。2．应用于元素“位置—结构—性质”的相互推断。3．找寻新材料和稀有矿产。4．找寻新物质(1)在金属与非金属分界线旁边找寻半导体材料。(2)探讨氟、氯、硫、磷旁边元素，制造新农药。(3)在过渡元素中找寻催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)(1)碱金属元素即ⅠA族元素。 (×)(2)K比Na活泼，故K可以从钠盐溶液中置换出Na。 (×)(3)卤素单质与水反应均可用X2＋H2O=HXO＋HX表示。 (×)(4)HX都极易溶于水，它们的热稳定性随核电荷数增加而增加。 (×)2．依据元素所在元素周期表的位置，推断下列元素都能作为半导体材料的是()A．Si、K B．C、SiC．Si、Ge D．As、SeC[在元素周期表中，在金属与非金属的分界处可以找到半导体材料，如Si、Ge可用作半导体材料。]3．锗位于硅的下一周期，写出“锗”在周期表中的位置。依据锗在周期表中处于金属和非金属分界线旁边，预料锗单质的一种用途是。硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是(填“硅”或“锗”)。[答案]第四周期ⅣA族半导体材料锗碱金属元素性质的相像性和递变性1817年，瑞典的化学家阿尔费德森(Arfvedson.J.A.1792－1841)在分析一种矿物时发觉，得出的已知成分只有96%，那么其余的4%到哪儿去了呢？他经过反复试验，确信肯定是矿物中含有一种至今还不知道的元素。因这种元素是在矿物(名叫透理长石)中发觉的，他就取名为“锂”(希腊文“岩石”之意)。不久，阿尔费德森又在其它矿物中发觉了这种元素。另一位闻名的瑞典化学家贝采里乌斯也在卡尔斯温泉和捷克的马里安温泉的矿泉水中发觉了锂。1855年，德国化学家本生(Bunsen.R.W.1811－1899)和英国化学家马提森(Matthiessen.A.1831－1870)用熔融的氯化锂电解出纯锂。[问题1]在周期表中，锂元素在什么位置？[提示]锂位于其次周期ⅠA族。[问题2]锂单质有什么化学性质？与同主族的钠的性质类似吗？[提示]锂单质能与氧气、水、酸等反应，与钠性质类似。[问题3]碱金属单质的化学性质为什么具有相像性？[提示]结构确定性质，碱金属元素的原子结构相像，最外层均有一个电子，均易失电子，化学性质活泼，故他们的单质具有较强的还原性，能与氧气等非金属及水、酸反应。[问题4]碱金属单质的化学性质为什么具有递变性？[提示]碱金属原子结构存在递变性。从Li到Cs，随核电荷数的增加，电子层数渐渐增多，原子半径渐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力渐渐减弱，元素金属性渐渐增加；故单质还原性的渐渐增加，离子的氧化性渐渐减弱。1．相像性(R表示碱金属元素)原子都简单失去最外层的一个电子，化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，它们都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O=2ROH＋H2↑。2．递变性随着原子序数的递增，原子半径渐渐增大，原子核对最外层电子的引力渐渐减小，碱金属元素的原子失电子实力渐渐增加，金属性渐渐增加。(1)(2)与O2的反应越来越猛烈，产物更加困难，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等。(3)与H2O的反应越来越猛烈，如K与H2O反应可能会发生稍微爆炸，Rb与Cs遇水发生猛烈爆炸。(4)最高价氧化物对应水化物的碱性渐渐增加，CsOH的碱性最强。1．下列关于碱金属(按Li、Na、K、Rb、Cs的依次)的叙述中不正确的是()A．碱金属原子最外层都只有一个电子，在化学反应中简单失电子表现出强还原性B．单质的熔点和沸点依次递减C．单质都能与水反应生成碱，都能在空气中燃烧生成过氧化物D．原子半径渐渐增大，单质与水反应的猛烈程度渐渐增加C[金属锂在空气中燃烧只生成氧化物。]2．铯是碱金属元素，下列关于铯及其化合物叙述中，不正确的是()A．Cs密度比水要小B．Cs与水反应特别猛烈，甚至会发生爆炸C．Cs2CO3加热时不易分解D．CsOH是强碱，碱性比KOH强A[Cs密度比水要大，A错。]卤素的原子结构与化学性质的关系1826年，法国的一位青年波拉德，他在很起劲地探讨海藻。当时人们已经知道海藻中含有许多碘，波拉德便在探讨怎样从海藻中提取碘。他把海藻烧成灰，用热水浸取，再往里通进氯气，这时，就得到紫黑色的固体——碘的晶体。然而，惊奇的是，在提取后的母液底部，总镇静一层深褐色的液体，这液体具有刺鼻的臭味。达件事引起了波拉德的留意，他马上着手具体地进行探讨，最终最终证明，这深褐色的液体，是一种人们还未发觉的新元素。波拉德把它命名为“滥”，依据希腊文的原意，就是“盐水”的意思。波拉德把自己的发觉通知了巴黎科学院。科学院把这新元素改称为“溴”，依据希腊文的原意，就是“臭”的意思。波拉德关于发觉溴的论文——《海藻中的新元素》发表后德国闻名的化学家利比息特别细致、几乎是逐字逐句进行推敲地读完了它。读完后，利比息感到深为懊悔，因为他在几年以前，也做过和波拉德相像的试验，看到过这一惊奇的现象，所不同的是，利比息没有深化地钻研下去。当时，他只凭空地断定，这深褐色的液体只不过是氯化碘(ICl)——通氯气时，氯和碘形成的化合物。因此，他只是往瓶子上贴了一张“氯化碘”的标签就完了，从而失之交臂，没有发觉这一新的元素。[问题1]写出波拉德获得溴、碘单质的离子方程式。[提示]Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－，Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。[问题2]比较Cl－、Br－、I－还原性的强弱，并从原子结构的角度说明缘由。[提示]Cl－、Br－、I－的还原性：Cl－＜Br－＜I－。按Cl－、Br－、I－依次，离子的电子层数渐渐增多，离子半径渐渐增大，原子核对最外层电子吸引力的渐渐减小，失去电子的实力渐渐增加，故Cl－、Br－、I－还原性的渐渐增加。[问题3]ICl被称为卤素互化物，其化学性质很像卤素的单质，它能与大多数金属、非金属化合生成卤化物，它也能与水发生以下反应：ICl＋H2O=HCl＋HIO。现将IBr加入水中反应，IBr是氧化剂吗？若将溴化碘加入AgNO3溶液中，有什么现象发生？[提示]IBr与水反应生成HIO和HBr。I、Br元素的化合价没有发生改变，IBr既不是氧化剂也不是还原剂。将溴化碘加入AgNO3溶液中，IBr与水反应生成HIO和HBr，HBr与AgNO3反应产生淡黄色沉淀AgBr。1．相像性(X表示卤素元素)卤素原子都简单得到一个电子使其最外层达到8个电子的稳定结构，它们的单质都是活泼的非金属单质，都具有较强的氧化性。(1)与H2反应：X2＋H2eq\o(=,\s\up7(肯定条件))2HX。(2)与活泼金属(如Na)反应：2Na＋X2eq\o(=,\s\up7(点燃))2NaX。(3)与H2O反应①X2＋H2O=HX＋HXO(X＝Cl、Br、I)；②2F2＋2H2O=4HF＋O2。(4)与NaOH溶液反应X2＋2NaOH=NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I)。2．递变性(X表示卤素元素)随着原子序数的递增，原子半径渐渐增大，原子核对最外层电子的引力渐渐减小，卤素原子得电子的实力渐渐减弱，非金属性渐渐减弱。(1)(2)与H2反应越来越难，对应氢化物的稳定性渐渐减弱，还原性渐渐增加，即：稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI；还原性：HF＜HCl＜HBr＜HI。(3)卤素单质与变价金属(如Fe)反应时，F2、Cl2、Br2生成高价卤化物(如FeX3)，而I2只能生成低价卤化物(如FeI2)。(4)氢化物都易溶于水，其水溶液酸性依次增加，氢化物中HCl、HBr、HI的熔、沸点依次上升，HF的熔、沸点最低。(5)最高价氧化物的水化物的酸性渐渐减弱，即酸性：HClO4＞HBrO4＞HIO4，HClO4是已知含氧酸中酸性最强的酸。3．卤素的特性(1)氟元素无正价，无含氧酸。F－的还原性极弱。(2)X2＋H2O=HX＋HXO而2F2＋2H2O=4HF＋O2。(3)Br2在室温下是唯一的一种液态非金属单质。(4)碘为紫黑色固体，易升华，淀粉遇I2变蓝色。(5)氢氟酸为弱酸，而盐酸、氢溴酸、氢碘酸为强酸。3．关于卤素(用X表示)的下列叙述正确的是()A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2O=HXO＋HX表示B．HX热稳定性随核电荷数增加而增加C．卤素单质的颜色从F2→I2随相对分子质量增大而渐渐加深D．X－离子的还原性依次为F－＜Cl－＜Br－＜I－，因此相对分子质量小的卤素单质可将相对分子质量大的卤素从其盐溶液中置换出来C[2F2＋2H2O=O2＋4HF，A错；HX热稳定性随核电荷数增加而减弱，B错；F2优先与水反应，故不能用F2从其他盐溶液中置换出来卤素单质，D错。]4．下列说法正确的是()A．F、Cl、Br原子的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8B．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I的非金属性递增规律C．酸性：HFO4＞HClO4＞HBrO4＞HIO4D．砹是原子序数最大的卤族元素，依据卤素性质的相像性，砹微溶于水，易溶于CCl4D[F的次外层电子数为2，Br的次外层电子数为18，A项错误；元素的非金属性强弱可以依据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱比较，不能依据氢化物的酸性强弱比较，B项错误；F无正化合价，不能形成HFO4，C错误；由碘微溶于水、易溶于四氯化碳可推知，砹微溶于水，易溶于CCl4，D正确。]1．我国西部地区隐藏着丰富的锂资源，开发锂的用途是一个重要的科学课题。关于锂的叙述不正确的是()A．锂是较轻的金属B．LiOH的碱性比NaOH的弱C．锂的金属性比钠的强D．锂在空气中燃烧生成Li2OC[锂比钠的活泼性弱，在空气中燃烧只生成Li2O，LiOH的碱性比NaOH的弱，锂的金属性比钠的弱，C项错误。]2．按氟、氯、溴、碘依次，下列说法不正确的是()A．它们的单质的熔、沸点渐渐上升B．原子半径渐渐增大，单质氧化性渐渐增加C．单质的颜色渐渐加深D．它们气态氢化物的稳定性渐渐减弱B[氟、氯、溴、碘的单质的熔、沸点渐渐上升，A正确；氟、氯、溴、碘同为ⅦA族元素，同主族从上到下，原子半径渐渐增大，非金属性渐渐减弱，因此单质氧化性渐渐减弱，B错误；氟、氯、溴、碘的单质的颜色渐渐加深，C正确；非金属性：F＞Cl＞Br＞I，非金属性越强，氢化物越稳定，则它们气态氢化物的稳定性渐渐减弱，D正确。]3．下列有关碱金属元素的叙述正确的是()A．碱金属单质均为银白色，密度均小于水B．碱金属单质从Li到Cs，熔点依次上升C．氢氧化铯碱性强于氢氧化钠D．碱金属元素形成的阳离子，从Li＋到Cs＋氧化性依次增加C[碱金属单质中除了Rb、Cs，其他的密度均小于水，Cs略带金属光泽，其