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第四章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律
第二節(jié) 元素周期律
課時(shí)1 元素周期律
課堂導(dǎo)入
通過(guò)對(duì)堿金屬元素、鹵素的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究，我們已經(jīng)知道元素周期表中同主族元素的性質(zhì)有著相似性和遞變性。同主族元素由上到下原子核外電子層數(shù)依次增加，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強(qiáng)，得電子能力逐漸減弱，所以金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。那么，周期表中同周期元素的性質(zhì)有什么變化規(guī)律呢？
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
根據(jù)表格數(shù)據(jù)，前三周期元素隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的核外電子排布、原子半徑和主要化合價(jià)各呈現(xiàn)什么變化？
周期序號(hào) 原子序數(shù) 電子層數(shù) 最外層電子數(shù)
第一周期 1-2 1 1-2
第二周期 3-10 2 1-8
第三周期 11-18 3 1-8
周期序號(hào) 原子序數(shù) 電子層數(shù) 最外層電子數(shù)
第一周期
第二周期
第三周期
同周期從左向右元素原子的最外層電子數(shù)依次增大。
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
請(qǐng)繪制元素原子最外層電子數(shù)與原子序數(shù)的關(guān)系曲線，思考變化是否具有一定規(guī)律？
規(guī)律：
同周期，從左到右(隨著原子序數(shù)的遞增)，最外層電子數(shù)由1至8逐漸增加(第一周期除外)，呈現(xiàn)周期性變化。
周期序號(hào) 原子序數(shù) 原子半徑(nm)
第一周期 1-2 -
第二周期 3-9 0.152-0.071
第三周期 11-17 0.186-0.099
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
同周期從左向右元素原子的半徑依次減小。
思考原子序數(shù)與原子半徑的關(guān)系，并作出原子序數(shù)與原子半徑的曲線關(guān)系，可得出什么結(jié)論？
周期序號(hào) 原子序數(shù) 原子半徑(nm)
第一周期
第二周期
第三周期
結(jié)論：
同周期從左向右元素原子半徑呈現(xiàn)周期性變化。
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
同周期從左向右元素原子的主要化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化。
思考原子序數(shù)與元素主要化合價(jià)的關(guān)系，并作出原子序數(shù)與元素主要化合價(jià)的曲線關(guān)系，可得出什么結(jié)論？
周期序號(hào) 原子序數(shù) 主要化合價(jià)
第一周期 1-2 +1
第二周期 3-9 最高價(jià)+1→+5(不含O、F)
最低價(jià)-4→-1
第三周期 11-17 最高價(jià)+1→+7
最低價(jià)-4→-1
周期序號(hào) 原子序數(shù) 主要化合價(jià)
第一周期
第二周期
第三周期
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
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。
我們發(fā)現(xiàn)，前三周期元素隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的核外電子排布、原子半徑和主要化合價(jià)均呈現(xiàn)周期性的變化，我們把這種周期性的變化稱為元素周期律。
化合價(jià)變化規(guī)律：
1. 隨著元素核電荷數(shù)的遞增，同一周期元素的最高正價(jià)呈現(xiàn)由+1到+7、最低負(fù)價(jià)呈現(xiàn)由-4到-1的周期性變化；
2. 最外層電子數(shù) = 最高正價(jià)；最高正價(jià) + |最低負(fù)價(jià)| = 8(H、O、F除外)；
3. 主族序數(shù) = 最高正價(jià) = 最外層電子數(shù)(O、F除外)。
粒子半徑變化規(guī)律：
1. 先看電子層數(shù)，電子層數(shù)越多，半徑越大，如r(O) < r(S)；
2. 電子層數(shù)相同看原子序數(shù)，原子序數(shù)越大，半徑越小，如r(Al) < r(Mg)、如r(Na+) < r(F-)；
3. 電子層數(shù)和原子序數(shù)都相同看化合價(jià)，化合價(jià)越高，半徑越小，如r(Fe3+) < r(Fe2+) < r(Fe)。
注意事項(xiàng)：存在反例，但不考反例。
那同周期元素的金屬性和非金屬性會(huì)如何變化，你能根據(jù)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)嗎？
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
根據(jù)同主族之間的金屬性與非金屬性遞變規(guī)律，同周期元素從左至右，電子層數(shù)相同，原子半徑依次減小，核對(duì)最外層電子的作用力逐漸增強(qiáng)，失電子能力減弱，得電子能力增強(qiáng)，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)。
以第三周期的七種主族元素為例，應(yīng)該如何以實(shí)驗(yàn)證明呢？
你會(huì)從哪些角度考慮，選擇哪一種方法？
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
Si、P、S、Cl四種元素非金屬性的判斷。
Si P S Cl
與氫氣反應(yīng) 條件 高溫 磷蒸氣與H2能反應(yīng) 需加熱 光照或點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸
變化規(guī)律 隨著核電荷數(shù)增加，與氫氣化合越來(lái)越容易 氣態(tài)氫化物 熱穩(wěn)定性 SiH4很不穩(wěn)定 PH3不穩(wěn)定 H2S受熱分解 HCl穩(wěn)定
變化規(guī)律 隨著核電荷數(shù)增加，氣態(tài)氫化物越來(lái)越穩(wěn)定 最高價(jià)氧化物水化物 酸性 H2SiO3弱酸 H3PO4中強(qiáng)酸 H2SO4強(qiáng)酸 HClO4(最強(qiáng)的無(wú)機(jī)含氧酸)
變化規(guī)律 隨著核電荷數(shù)增加，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越來(lái)越強(qiáng) 結(jié)論 非金屬性：Cl>S>P>Si Si P S Cl
與氫氣反應(yīng) 條件
變化規(guī)律 氣態(tài)氫化物 熱穩(wěn)定性
變化規(guī)律 最高價(jià)氧化物水化物 酸性
變化規(guī)律 結(jié)論 非金屬性： 課堂學(xué)習(xí)
元素周期律
根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，結(jié)論與推測(cè)相符，即同一周期元素，電子層數(shù)相同，從左到右，核電荷數(shù)依次增多，最外層電子數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸減小，越容易得到電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，非金屬性逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱。
元素周期律的定義：元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。
元素周期律的內(nèi)容：原子半徑、主要化合價(jià)、金屬性和非金屬性等。
元素周期律的實(shí)質(zhì)：元素原子的核外電子排布的周期性變化，即元素原子核外電子排布的周期性變化決定了元素性質(zhì)的周期性變化。
課堂鞏固
正誤判斷
1. 同一周期，最高正價(jià)從+1遞增為+7。
4. 鹽酸可以和碳酸鈉溶液反應(yīng)，故非金屬性Cl > C。
2. 元素周期表中，半徑最小的為H原子。
3. 主族元素的最低負(fù)價(jià)等于其族序數(shù)減8。
×
√
×
×
課堂鞏固
下列不能說(shuō)明氯的非金屬性比硫強(qiáng)的事實(shí)是 ( )
① HCl比H2S穩(wěn)定
② HCl和H2S的水溶液前者的酸性強(qiáng)
③ HClO4酸性比H2SO4強(qiáng)
④ Cl2能與H2S反應(yīng)生成S
⑤ 氯原子得1個(gè)電子變成穩(wěn)定離子,而硫原子得2個(gè)電子
⑥ Cl2與Fe反應(yīng)生成FeCl3，S與Fe反應(yīng)生成FeS
A.①②④ B.①②⑥ C.②⑤ D.①③⑤
短周期元素甲～戊在元素周期表中的相對(duì)位置如表所示,下面判斷正確的是 (　 　)
A.原子半徑：丙<丁<戊
B.金屬性：甲>丙
C.氫氧化物堿性：丙>丁>戊
D.最外層電子數(shù)：甲>乙
C
C
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律的應(yīng)用
元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，是學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要工具。門捷列夫在研究元素周期表時(shí)，科學(xué)地預(yù)言了11種尚未發(fā)現(xiàn)的元素，為它們?cè)谥芷诒碇辛粝铝丝瘴?。例如，他認(rèn)為在鋁的下方有一個(gè)與鋁類似的元素“類鋁”，并預(yù)測(cè)了它的性質(zhì)。
1875年，法國(guó)化學(xué)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(cè)的一樣。門捷列夫還預(yù)測(cè)在硅和錫之間存在一種元素——“類硅”，15年后該元素被德國(guó)化學(xué)家文克勒發(fā)現(xiàn)，為了紀(jì)念他的祖國(guó)，將其命名為“鍺”。
接下來(lái)我們將進(jìn)一步探究元素性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)和元素在周期表中的位置之間的密切關(guān)系，以及利用這些關(guān)系可以解決那些問(wèn)題。
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律的應(yīng)用
沿著元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹與鋁、鍺、銻、釙的交界處畫(huà)一條虛線，即為金屬元素區(qū)和非金屬元素區(qū)的分界線。分界線左下方為金屬元素區(qū)，分界線右上方為非金屬元素區(qū)。在金屬與非金屬分界線附近的元素既表現(xiàn)金屬元素的性質(zhì),又表現(xiàn)非金屬元素的性質(zhì)。
金屬性最強(qiáng)的元素位于元素周期表的左下角，非金屬性最強(qiáng)的元素位于元素周期表的右上角，即金屬性最強(qiáng)的為鈁元素，但由于鈁是放射性元素，在自然界中不能穩(wěn)定存在，所以一般認(rèn)為銫的金屬性最強(qiáng)，氟的非金屬性最強(qiáng)。
金屬
非金屬
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律的應(yīng)用
主族元素的最高正價(jià)等于該元素的原子最外層電子(價(jià)電子)數(shù)，也等于其主族序數(shù)；
非金屬元素的最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值之和等于8(H的最低負(fù)價(jià)為-1)。
價(jià)電子：可在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化、與元素的化合價(jià)有關(guān)的電子(或原子核外電子中能與其他原子相互作用形成化學(xué)鍵的電子)。
具體內(nèi)容：主族元素的價(jià)電子就是最外層電子，過(guò)渡元素的價(jià)電子包括最外層電子及次外層或倒數(shù)第三層的部分電子。一般來(lái)說(shuō)，原子的價(jià)電子數(shù)越少，活性就越高。
原子位置、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律的應(yīng)用
根據(jù)元素周期表和元素周期律推測(cè)元素的性質(zhì)。
性質(zhì) 同周期 同主族
原子半徑 減小 增大
得失電子能力 得增強(qiáng)，失減弱 得減弱，失增強(qiáng)
金屬性、非金屬性 金減弱，非增強(qiáng) 金增強(qiáng)，非減弱
單質(zhì)氧化性、還原性 氧增強(qiáng)，還減弱 氧減弱，還增強(qiáng)
單質(zhì)溶沸點(diǎn) 金屬升高，非金屬降低 金屬降低，非金屬升高
最高價(jià)氧化物水化物酸堿性 酸性增強(qiáng)，堿性減弱 酸性減弱，堿性增強(qiáng)
氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性 增強(qiáng) 減弱
性質(zhì) 同周期 同主族
原子半徑
得失電子能力
金屬性、非金屬性
單質(zhì)氧化性、還原性
單質(zhì)溶沸點(diǎn)
最高價(jià)氧化物水化物酸堿性
氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律的應(yīng)用
根據(jù)O和S的相關(guān)性質(zhì)及元素周期律的相關(guān)內(nèi)容預(yù)測(cè)Se的性質(zhì)。
元素名稱 硒 元素符號(hào)
原子序數(shù) 34 金屬還是非金屬
原子結(jié)構(gòu)示意圖 最高正價(jià) 最低負(fù)價(jià)
常見(jiàn)中間價(jià) 氣態(tài)氫化物化學(xué)式
最高價(jià)氧化物 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物
與硫酸比較酸性 與硫化氫比較穩(wěn)定性
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律的應(yīng)用
還可以根據(jù)元素周期表和元素周期律指導(dǎo)化學(xué)技術(shù)：
在金屬與非金屬分界線附近尋找半導(dǎo)體材料，如：Si、Ge、Ga等；
研究氟、氯、硫、磷附近的元素，制造新品種農(nóng)藥；
在過(guò)渡元素中尋找制造催化劑和耐高溫、耐腐蝕合金的元素，如：Fe、Ni、Pd等。
課堂學(xué)習(xí)
元素周期律的應(yīng)用
根據(jù)同周期、同主族元素性質(zhì)的相似性和遞變性，預(yù)測(cè)新元素的發(fā)現(xiàn)及原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
如預(yù)測(cè)118(Og)號(hào)元素：第七周期第0族、原子結(jié)構(gòu)示意圖，是一種人工合成的化學(xué)元素、氣體元素，化學(xué)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。
元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，根據(jù)元素“位、構(gòu)、性”的關(guān)系可以比較元素的性質(zhì)。
根據(jù)同周期、同主族元素性質(zhì)的相似性和遞變性，可以比較元素的性質(zhì)。
課堂鞏固
如圖是部分短周期元素化合價(jià)與原子序數(shù)的關(guān)系圖，下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.原子半徑：Z＞Y＞X
B.簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：W＞R
C.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性：Y＜Z
D.Y和Z兩者最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能相互反應(yīng)
有A、B、C、D、E五種元素，質(zhì)子數(shù)都小于18。B原子的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍；C原子失去1個(gè)電子所得到的微粒具有與氖原子相同的電子層結(jié)構(gòu)；D是地殼中含量最多的金屬元素；E的最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的代數(shù)和為6；A單質(zhì)可以在E單質(zhì)中燃燒，生成AE，燃燒時(shí)火焰呈蒼白色。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A. D的原子半徑比C小
B. 可通過(guò)焰色試驗(yàn)檢驗(yàn)C元素
C. E單質(zhì)可以使干燥的紅色布條褪色
D. D單質(zhì)常溫下既能溶于稀鹽酸也能溶于氫氧化鈉溶液
D
C
課堂小結(jié)
內(nèi) 容 同周期元素(從左到右) 同主族元素(從上到下)
得失電子能力 失減弱，得增強(qiáng) 失增強(qiáng)，得減弱
單質(zhì)氧化性與還原性 還減弱，氧增強(qiáng) 還增強(qiáng)，氧減弱
最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸堿性 堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強(qiáng) 堿性逐漸增強(qiáng)，酸性逐漸減弱
氣態(tài)氫化物的生成與穩(wěn)定性 生成由難漸易，穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng) 生成由易漸難，穩(wěn)定性逐漸減弱
謝謝觀看
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