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元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律
通過上面的討論我們知道，隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的核外電子排布、原子半徑和化合價都呈現(xiàn)周期性的變化。
根據(jù)第三周期元素原子核外電子排布規(guī)律，推測該周期元素金屬性和非金屬性具有怎樣的變化規(guī)律？
第二節(jié)
元素周期律
第四章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期表
趙健
第1課時 元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律
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請你思考！
判斷元素金屬性和非金屬性的事實有哪些？
判斷依據(jù)是什么呢？
金屬性：
元素原子失電子的能力（還原能力）
非金屬性：
元素原子得電子的能力（氧化能力）
一般情況下，元素的金屬性強弱可以從其單質(zhì)與水(或酸)反應置換出氫的難易程度，以及它們的最高價氧化物的水化物——氫氧化物的堿性強弱來判斷。
一般情況下，元素的非金屬性強弱可以從其最高價氧化物的水化物的酸性強弱，或與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度及氫化物的穩(wěn)定性來判斷。
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請你思考！
元素的金屬性、非金屬性是否也呈現(xiàn)周期性變化？
趙健
04
第三周期元素性質(zhì)的遞變
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第三周期元素性質(zhì)的遞變
Na Mg Al Si P S Cl
電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)增大，半徑減小
失電子能力減弱，得電子能力增強
金屬性減弱，非金屬性增強
如何設計實驗證明
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第三周期元素性質(zhì)的遞變
Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar
如何設計實驗證明三者金屬性的強弱？
比較金屬與水反應難易
比較金屬與酸反應難易
比較最高價氧化物的水化物的堿性強弱
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證明Na、Mg、Al的金屬性逐漸減弱
實驗一：取一小段鎂條，用砂紙除去表面的氧化膜，放到試管中。向試管中加入2 mL水，并滴入2滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象。過一會兒，加熱試管至液體沸騰，觀察現(xiàn)象。與鈉和水的反應相比，鎂和水的反應難易程度如何 生成了什么物質(zhì)
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證明Na、Mg、Al的金屬性逐漸減弱
金屬與水反應置換出H2的難易。
加熱前，鎂條表面附著了少量無色氣泡，加熱至沸騰后，有較多的無色氣泡冒出，滴加酚酞溶液變?yōu)開____色。
粉紅
冷水
>
鎂與_______幾乎不反應，能與熱水反應，
反應的化學方程式為_______________________________________。
結(jié)合前面所學鈉與水的反應，可得出金屬性：Na___Mg。
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從實驗事實探究同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律
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實驗二：向試管中加入2 mL 1mol/L AlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再產(chǎn)生白色絮狀Al(OH)3沉淀為止。將Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管中，向一支試管中滴加2 mol/L鹽酸，向另一支試管中滴加2 mol/L NaOH溶液。邊滴加邊振蕩，觀察現(xiàn)象。
用2 mL 1mol/L MgCl2溶液代替AlCl3溶液做上述實驗，觀察現(xiàn)象，并進行比較。
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探究Al(OH)3的堿性
實驗：向氯化鋁溶液中加入氨水，將生成的沉淀分裝在兩個試管中，分別加入鹽酸和氫氧化鈉溶液，觀察現(xiàn)象。
AlCl3溶液
氨水
HCl溶液
NaOH溶液
Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓+ 3NH4+
Al(OH)3+ 3H+ = Al3+ + 3H2O
Al(OH)3＋NaOH=NaAl(OH)4
白色絮狀沉淀
兩性氫氧化物：與酸、堿都反應，生成鹽和水的氫氧化物
Al(OH)3白色沉淀在強酸或強堿中都能夠溶解
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探究Mg(OH)2的堿性
MgCl2
溶液
氨水
HCl溶液
NaOH溶液
白色沉淀不溶解
Mg(OH)2白色沉淀只溶解于酸
演示實驗：將氯化鋁溶液換成氯化鎂溶液，重復上述實驗。
實驗現(xiàn)象：氯化鎂溶液中加入氨水得到氫氧化鎂白色沉淀，該沉淀加鹽酸溶解，加氫氧化鈉溶液不溶解。
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證明Na、Mg、Al的金屬性逐漸減弱
Na Mg Al
最高價氧化物對應的水化物堿性強弱
NaOH
強堿
Mg(OH)2
中強堿
Al(OH)3
兩性氫氧化物
金屬性：鈉＞鎂＞鋁
根據(jù)實驗結(jié)論以及課本信息，得出結(jié)論。
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硅、磷、硫、氯元素非金屬性的相對強弱
元素 Si P S Cl
最高價氧化物的化學式 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
最高價氧化物對應水化物的化學式及酸性 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中強酸 H2SO4 強酸 HClO4
酸性比
H2SO4強
單質(zhì)與H2反應的條件 高溫 磷蒸氣與 H2能反應 加熱 光照或點燃時發(fā)生爆炸而化合
氫化物的穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 受熱分解 受熱分解 穩(wěn)定
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同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律
Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、Ar
金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強
元素周期律
元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化的規(guī)律。
實質(zhì)：元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布的周期性變化的必然結(jié)果。
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同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律
根據(jù)實驗，可得出第三周期元素金屬性、非金屬性的遞變規(guī)律:
Na Mg Al Si P S Cl
金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強
用結(jié)構(gòu)觀點解釋：
電子層數(shù)相同核電荷數(shù)增多
原子半徑減小
原子失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強
同周期元素 從左到右
原子核對最外層電子的吸引力增強
元素周期律的應用如何？
第二節(jié)
元素周期律
第四章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期表
趙健
第2課時 元素周期表和元素周期律的應用
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你知道嗎？
門捷列夫和金屬鎵的故事
在門捷列夫編制出元素周期表4年之后，布瓦博德朗（L. de Boisbaudran，1838—1912）首次通過電解獲得了約1 g的金屬鎵，并對其性質(zhì)作了初步的研究。門捷列夫得知后，大膽提出質(zhì)疑，認為布瓦博德朗關于鎵的一些性質(zhì)測定并不完全正確，特別是其密度不應是4.7 g·cm-3，而應為5.9~6.0
g·cm-3。布瓦博德朗知悉后十分驚訝，因為當時世界上只有他擁有金屬鎵。后來，布瓦博德朗將金屬鎵進一步提純，重新測得其密度為5.96 g·cm-3，與門捷列夫的預測完全一致。門捷列夫所預言的類鋁、類硼和類硅3種元素，在此后的15年內(nèi)相繼被發(fā)現(xiàn)。令人驚訝的是，用實驗方法測定的元素的一些數(shù)據(jù)竟和門捷列夫的預言幾乎完全吻合。
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你知道嗎？
門捷列夫作出這些偉大預言的科學依據(jù)是什么？
門捷列夫在研究元素周期表時，科學地預言了11種尚未發(fā)現(xiàn)的元素，為它們在周期表中留下了空位。例如，他認為在鋁的下方有一個與鋁類似的元素“類鋁”，并預測了它的性質(zhì)。1875年，法國化學家發(fā)現(xiàn)了這種元素，將它命名為鎵。鎵的性質(zhì)與門捷列夫推測的一樣。門捷列夫還預測在硅和錫之間存在一種元素——“類硅”，15年后該元素被德國化學家文克勒發(fā)現(xiàn)，為了紀念他的祖國，將其命名為“鍺”。
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學習了元素周期表和元素周期律后，你能否總結(jié)出元素在周期表中的位置、
原子結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)（位構(gòu)性）之間的關系？
推測
決定
位置
決定
性質(zhì)
結(jié)構(gòu)
趙健
01
金屬元素與非金屬元素在周期表中的分布及性質(zhì)規(guī)律
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元素周期表與元素周期律的關系
　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA　0
1 2 3 4 5 6 7
增強
減弱
增
強
增強
Al　 Si
既表現(xiàn)金屬元素的性質(zhì),又表現(xiàn)非金屬元素的性質(zhì)。
在元素周期表中，主族元素從上到下，從左到右，元素的金屬性和非金屬性存在著一定的遞變規(guī)律。
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元素周期表與元素周期律的關系
H
Li Be B C N O F
Na Mg Al Si P S Cl
K Ca Ga Ge As Se Br
Rb Sr In Sn Sb Te I
Cs Ba Tl Pb Bi Po At
非金屬性逐漸增強
金屬性逐漸增強
金屬性逐漸增強
非金屬性逐漸增強
Fr
思考：
什么元素的金屬性最強？什么元素的非金屬性最強？它們分別位于元素周期表中的什么位置？
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請你預測！
硅能與氫氧化鈉反應嗎？
元素的原子結(jié)構(gòu)決定了元素在周期表中的位置，而元素在周期表中的位置反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)特點。我們可以根據(jù)元素在周期表中的位置，推測元素的原子結(jié)構(gòu)，預測未知元素的主要性質(zhì)。
趙健
02
元素周期表和周期律的應用
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預測元素及其化合物的性質(zhì)
硅能與氫氧化鈉反應嗎？
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預測元素及其化合物的性質(zhì)
硅能與氫氧化鈉反應嗎？
2Al＋2OH－＋6H2O=2Al(OH)4－＋3H2↑
Si+2NaOH+H2O ═ Na2SiO3+2H2
“在野外的環(huán)境里，為了迅速得到氫氣，可以用硅粉與干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并加強熱，即可迅速得到氫氣。”
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練習
【例1】有同周期的三種元素X、Y、Z ，已知它們的最高價含氧酸的酸性由強到弱的順序為 HXO4 > H2YO4 > H3ZO4，則下列敘述中不正確的是( )
A.非金屬性 X > Y > Z
B. X、Y、Z 形成的陰離子還原性逐漸增強
C. 原子半徑 X < Y < Z
D. X、Y、Z 的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性由弱到強
D
【例2】 X、Y、Z、W均為短周期元素，它們在元素周期表中的位置如圖所示。若Y原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，則下列說法中正確的是( )
A.原子半徑： W > Z > Y > X
B. 最高價氧化物對應的水化物的酸性： Z > W > X
C. W單質(zhì)能與水反應生成兩種強酸
D.四種元素的單質(zhì)中，只有Z單質(zhì)在常溫常壓下是固體
X
Y
Z
W
D
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指導新元素的發(fā)現(xiàn)及預測它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
Og——118號元素
Oganesson是一種人工合成的化學元素，原子量為297，半衰期12毫秒(百分之一秒)。屬于氣體元素，化學性質(zhì)很不活潑。屬于稀有氣體一類。 Og具放射性，其原子十分不穩(wěn)定。
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自118號元素發(fā)現(xiàn)之后，科學界一直在討論一個問題，
元素周期表第七周期已經(jīng)被填滿，
是否證明所有化學元素已經(jīng)被集齊元素周期表到底有沒有盡頭？
斯維爾德羅夫市的工程師C·霍斯特，聲稱自己發(fā)現(xiàn)了一個新元素。經(jīng)測驗，其元素質(zhì)量是氫元素的299倍，即原子量為299，很可能就是尚未出現(xiàn)的119號元素，經(jīng)證實后，俄羅斯科學家宣布，他們已經(jīng)找到了打開第八元素周期的鑰匙——119號元素。
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尋找有特殊用途的新物質(zhì)
預測新元素
在金屬和非金屬分界線處，尋找半導體材料。
Si、Al既能表現(xiàn)一定金屬性又能表現(xiàn)出非金屬性
尋找優(yōu)良催化劑，尋找耐高溫耐酸堿腐蝕的特種合金，用來制造火箭、導彈、宇宙飛船等
尋找用于制農(nóng)藥的材料(非金屬F、Cl、S、P等)
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【例1】元素周期表在指導科學研究和生產(chǎn)實踐方面具有十分重要的意義，請將下表中A、B兩欄描述的內(nèi)容對應起來。
A B A B
①制半導體的元素 (a)F、Cl、Br、N、S“三角地帶” ①
②制催化劑的元素 (b)金屬與非金屬元素的分界線附近 ②
③制制冷劑的元素 (c)相對原子質(zhì)量較小的元素 ③
④地殼中含量較多的元素 (d)過渡元素 ④
(b)
(d)
(a)
(c)
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借助元素周期律以及元素周期表能指導我們系統(tǒng)學習化學知識
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借助元素周期律以及元素周期表能指導我們系統(tǒng)學習化學知識
酸性減弱？
非金屬性減弱？
金屬性增強？
H2CO3
H2SiO3
最高價
氧化物的
水化物
∨
∨
……
∨
……
∨
……
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　　例題1.請運用元素周期表的有關理論分析判斷，下面幾種元素及其化合物性質(zhì)的推斷中正確的是(　　)
　　A．鉈(Tl)的氧化物的水化物可能具有兩性
　　B．砹(At)為無色固體，HAt不穩(wěn)定，AgAt具有感光性，且不溶于水
　　C．硫酸鍶(SrSO4)是難溶于水的白色固體
　　D．H2Se 是無色、有毒、比H2S穩(wěn)定的氣體
C
　　例題2．砷(As)為第四周期第ⅤA族元素，根據(jù)元素周期表和元素周期律的知識，下列有關推測不正確的是(　　)
　　A．砷有－3、＋3、＋5等多種化合價
　　B．原子半徑：As＞P
　　C．酸性：H3AsO4＞H2SO4
　　D．熱穩(wěn)定性：HBr＞AsH3
C
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歸納提升 位、構(gòu)、性的關系
原子
結(jié)構(gòu)
元素
位置
元素
性質(zhì)
最外層
電子數(shù)
電子
層數(shù)
核電
荷數(shù)
原子序數(shù)
周期
主族
周期序數(shù)＝電子層數(shù)
主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)
原子序數(shù)＝核電荷數(shù)
金屬性/非金屬性
原子半徑
化合價
最高正價＝最外層電子數(shù)
最高正價＋|最低負價|＝8
+Z K L M
電子層數(shù)
核電荷數(shù)
核外電子數(shù)
元素的原子得失電子的傾向
相似；遞變
氧化穩(wěn)定最高酸 化合非金右上強
還原劇烈最高堿 置換金屬左下強
趙健
03
元素綜合推斷
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元素綜合推斷的一般思路
確定陌生物質(zhì)的核心元素在周期表中的位置
↓
依據(jù)遞變規(guī)律和同主族元素的相似性進行推測判斷
↓
利用學過的元素及其化合物的性質(zhì)預測其相鄰元素的性質(zhì)
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元素綜合推斷
例1.短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如圖所示，其中T所處的周期數(shù)與主族序數(shù)相等。
請回答下列問題：
(1)W在周期表中的位置是______________，Q、R、T三種元素原子半徑由大到小的順序是__________ (用元素符號表示)，Q的最高價氧化物的化學式為____，R的簡單氫化物分子中的電子數(shù)為___。
第三周期ⅥA族
Al＞C＞N
CO2
10
(2)元素的原子得電子能力：Q_____W(填“強于”或“弱于”)。
弱于
(3)原子序數(shù)比R多1的元素有一種氫化物能分解為它的另一種氫化物，該反應的化學方程式為______________________。
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練習
　　1．請運用元素周期表的有關理論分析判斷，下面幾種元素及其化合物性質(zhì)的推斷中正確的是(　　)
　　A．鉈(Tl)的氧化物的水化物可能具有兩性
　　B．砹(At)為無色固體，HAt不穩(wěn)定，AgAt具有感光性，且不溶于水
　　C．硫酸鍶(SrSO4)是難溶于水的白色固體
　　D．H2Se 是無色、有毒、比H2S穩(wěn)定的氣體
【答案】C
　　2．砷(As)為第四周期第ⅤA族元素，根據(jù)元素周期表和元素周期律的知識，下列有關推測不正確的是(　　)
　　A．砷有－3、＋3、＋5等多種化合價
　　B．原子半徑：As＞P
　　C．酸性：H3AsO4＞H2SO4
　　D．熱穩(wěn)定性：HBr＞AsH3　
【答案】C
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練習
3.五種短周期元素的原子半徑、最高正化合價及負化合價見下表
B
下列敘述正確的是
A．L的金屬性比M的金屬性弱
B．Q、T兩元素間可形成兩性化合物
C．T的單質(zhì)是黃綠色氣體
D．L、R兩元素的簡單離子的核外電子數(shù)可能相等
元素代號 L M Q R T
原子半徑／nm 0.160 0.089 0.143 0.102 0.074
化合價 +2 +2 +3 +6，-2 -2
根據(jù)元素化合價可以直接得到R為S，T為O；
再根據(jù)原子半徑和化合價得到L、M、Q分別為Mg、Be、Al
Al2O3
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練習
4.我國著名化學家張青蓮精確地測定了鍺(Ge)、鋅等九種元素的相對原子質(zhì)量，得到的新值被作為國際新標準。已知鍺的原子序數(shù)為32。
(1)它位于元素周期表中第_____周期______族。
(2)鍺類似于鋁，能溶于氫氧化鈉溶液，其主要原因是_____(填序號)。
①它與硅位于同一主族
②它位于周期表中金屬與非金屬分界線附近
③它位于邊界線附近
④它是兩性物質(zhì)
四
ⅣA
②
(3)材料科學是目前全世界研究的熱點，為了尋找半導體材料，科學家應在元素周期表中某區(qū)域?qū)ふ以亟M成材料，該區(qū)域是_____(填字母)。
A.左上角 B.右上角 C.過渡元素 D.金屬與非金屬分界線附近
D
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練習
5.門捷列夫在研究周期表時預言了包括“類鋁”“類硅”在內(nèi)的11種元素。
(1)門捷列夫預言的“類硅”，多年后被德國化學家文克勤發(fā)現(xiàn)，命名為鍺(Ge)。
①已知主族元素鍺的最高化合價為＋4價，其最高價氧化物對應的水化物為兩性氫氧化物。試比較元素的非金屬性Si____Ge(用“>”或“<”表示)。
②若鍺位于硅的下一周期，寫出“鍺”在周期表中的位置_______________。根據(jù)鍺在周期表中處于金屬和非金屬分界線附近，預測鍺單質(zhì)的一種用途是___________。
③硅和鍺單質(zhì)分別與H2反應時，反應較難進行的是___(填“硅”或“鍺”)。
>
第四周期ⅣA族
半導體材料
鍺
(2)“類鋁”在門捷列夫預言4年后，被布瓦博德朗在一種礦石中發(fā)現(xiàn)，命名為鎵(Ga)。
①由鎵的性質(zhì)推知，鎵與鋁同主族，且位于鋁的下一周期。試從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋鎵與鋁性質(zhì)相似的原因________________________。
②為判斷Ga(OH)3是否為兩性氫氧化物，設計實驗時，需要選用的試劑有GaCl3溶液，__________和______________。
原子最外層電子數(shù)都是3個
NaOH溶液
稀硫酸(或鹽酸)
趙健
謝謝觀看
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