高中化学必修1物质结构 元素周期律（2）教学设计

高中化学必修 1 物质结构 元素周期律（2）教学设计 授课人：董 xx ①掌握原子构成及构成原子的微粒间的关系； 教学目标： ②理解元素周期律的实质及元素周期表的结构； ③掌握化学键的概念和判断。 教学重点： 元素周期律的实质及元素周期表的结构 教学难点： 核外电子排布规律及有关规律 教学方法： 分析比较法 教学过程： 第二课时 基础知识精析 二、元素周期表 （1）编排原则： ①将电子层数相同的各种元素，按照原子序数递增的顺序从左到右排成一个 横行； ②将最外层电子排布相同的元素按照电子层数递增的顺序由上而下排成一 个纵行。 （2）元素周期表的结构：三长三短一不全；七主七副一零八。①周期：一个横行为一个周期，共 7 个周期，每个周期元素数目分别为 2， 8，8，18，18，32，20；周期序数等于电子层数。 ②族：一个纵行为一个族（第 8、9、10 纵行除外），18 个纵行，16 个族。 分别为：七主七副两特殊。主族序数等于最外层电子数。 注意：主族序数和副族序数分别用 A 和 B 区别；数目用罗马数字表示。 a.过渡元素：元素周期表中部从ⅢB 族到ⅡB 族 10 个纵列共六十多种元素， 这些元素都是金属元素。 b.镧系：元素周期表第六周期中，57 号元素镧到 71 号元素镥共 15 种元素。 c.锕系：元素周期表第七周期中，89 号元素锕到 103 号元素铹共 15 种元素。 d.超铀元素：在锕系元素中 92 号元素铀(U)以后的各种元素。 (3)元素周期表中的重要数据 a．各周期元素的种类数：2、8、8、18、18、32、32(未排满) b．稀有气体的原子序数：2、10、18、36、54、86 深度思考 1．下面的虚线框中每一列、每一行相当于元素周期表的每一族和每一周期， 但它的列数和行数都多于元素周期表。请在下面的虚线框中用实线画出元素周期 表第一至第六周期的轮廓，并画出金属与非金属的分界线和第Ⅷ族的轮廓。答案: 2．(1)甲、乙是元素周期表中同一主族的两种元素，若甲的原子序数为 x， 则乙的原子序数不可能是________(填序号)。 A．x＋2 B．x＋4 C．x＋8 D．x＋18 (2)若甲、乙分别是同一周期的ⅡA 族和ⅢA 族元素，原子序数分别为 m 和 n，则下列关于 m 和 n 的关系不正确的是________(填序号)。 A．n＝m＋1 B．n＝m＋18 C．n＝m＋25 D．n＝m＋11 答案　(1)B　(2)B 解析　因前六周期中元素的数目分别为 2、8、8、18、18、32；同一主族中 乙的原子序数可以是 x＋2、x＋8、x＋18、x＋32，也可以是 x－2、x－8、x－18、 x－32。对于第一、二、三周期，同一周期的ⅡA 族和ⅢA 族元素的原子序数只 相差 1，而对于第四、五周期来说，由于存在过渡元素，同一周期的ⅡA 族和Ⅲ A 族元素的原子序数则相差 11；而对于第六、七周期来说，由于存在镧系和锕 系元素，同一周期的ⅡA 族和ⅢA 族元素的原子序数则相差 25。 3．若 A、B 是相邻周期同主族元素(A 在 B 上一周期)，A、B 所在周期分别 有 m 种和 n 种元素，A 的原子序数为 x，B 的原子序数为 y，则 x、y 的关系为_____。 答案　y＝x＋m 或 y＝x＋n 解析：当 A、B 在ⅠA 族和ⅡA 族时，y＝x＋m，当 A、B 在ⅢA～ⅦA 族时， y＝x＋n。 4、（1）请学生不看周期表画出周期表的大概框架，标出周期和族的位置， 并将前 20 号元素放在正确的位置。 （2）请同学们利用周期表的编排原则，将前二十个元素绘制成为一个小周 期表。(4)“位、构、性”三者的关系 ①元素分区： a．分界线：沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交 界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。 b．各区位置：分界线左面为金属元素区，分界线右面为非金属元素区。周 期表按颜色对元素进行区分。 c．分界线附近元素的性质：由于金属性和非金属性没有严格的界限，故位 于分界线附近的元素既表现金属性，又表现非金属性。 ②对角线规律：周期表中处在左上和右下对角线位置的元素的性质相似，例 如：Li 和 Mg；B 和 Si。 （5）元素周期表的应用： a.预测元素性质： 根据该元素所在族的其它元素的性质，找出递变规律，加以推测即可。 例如：已知 Ca(OH)2 微溶，Mg(OH)2 难溶，可推知 Be(OH)2 难溶；再如：已知卤族元 素的性质递变规律，可推知未学元素砹(At)应为有色固体，与氢难化合，HAt 不稳 定，水溶液呈酸性，AgAt 不溶于水等。 b. 寻找新物质： 根据周期表中不同区域的性质差异，来寻找某些具有一定特性的物质。 (1)半导体元素在金属与非金属分界线附近，如：Si、Ge、Ga 等。 (2)农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As 等。(3)催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找，如：Fe、Ni、Rh、 Pt、Pd 等。 【拓展知识】 1、由原子序数确定周期表中的位置关系： ①原子结构法：由电子层数确定周期序数，再由序数确定具体位置。 ②稀有气体定位法： 利用元素的原子序数与最接近的稀有气体元素的原子序数的比较来推断元 素在周期表中的位置。 稀有气体：2、10、18、36、54、86、118 ； 电子层数：1、 2、 3、 4、 5、 6、7。 稀有气体定位法的做法：比大小，定周期；比差值，定族数。 实例：①53 号元素，由于 53 元素与 54 号元素临近，54 号元素位于第五周 期“0”族，则 53 号元素位于第五周期，ⅦA 族。 ②88 号元素，由于 88 号元素与 86 号元素临近，86 号元素位于第六周期 “0”族，则 88 号元素位于第七周期，ⅡA 族。 2、由周期表中的位置确定原子序数： ①同族推算法： ⅠA、ⅡA 族元素的原子序数等于该元素上周期同族元素的原子序数与上周 期元素总数之和。 ⅢA 到 0 族元素原子序数等于该元素上周期同族元素的原子序数与本周期 元素总数之和。 ②稀有气体推算法 利用元素和临近的稀有气体元素的相对位置即可确定元素的原子序数。3、周期表中相邻元素原子序数的关系： 直接相邻的“┳”型、“┻”型、“╋”型原子序数关系： (1) (2) (3) 【小贴士】 ①若一种阳离子与一种阴离子核外电子排布相同，则“阴前阳后”，阴离子 在前一周期，阳离子在后一周期，阳离子对应的原子序数大。 ②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比，阳离子比阴离子少一个电子层， 阴离子对应的原子序数大。 ③在短周期元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般 一致，“价奇序奇，价偶序偶”。 3、元素推断常用知识： ①元素之最： 金属性最强的元素是钫(Fr)，非金属性最强的元素是氟(F)；最轻的金属是锂 (Li)，最轻的气体是氢气；常温下的两种液体是溴和汞；单质熔沸点最高的是石 墨（金属是钨），最低的是氦(He)；酸性最强的含氧酸是高氯酸(HClO4)；最稳定 的氢化物是 HF，唯一的碱性氢化物是 NH3；原子核中只有质子没有中子的原子 是 11H；没有负价的元素是 F；地壳中含量最多的元素是：O；地壳中含量最多 的金属元素是：Al。 ②原子结构的特殊情况（20 号以前）：族序数是周期数 2 倍的元素是：C、S； 族序数是周期数 3 倍的元素是：O； 周期数是族序数 2 倍的元素是：Li、Ca； 周期数是族序数 3 倍的元素是：Na； 周期数是族序数 4 倍的元素是：K； 最外层电子数和次外层电子数相等的元素是：Be、Ar； 最外层电子数是次外层电子数 2 倍的元素是：C； 最外层电子数是次外层电子数 3 倍的元素是：O； 最外层电子数是次外层电子数 4 倍的元素是：Ne； 次外层电子数是最外层电子数的 2 倍的元素是：Li、Si。 内层电子总数是最外层电子数 2 倍的原子是：Li、P； 族序数与周期数相同（电子层数与最外层电子数相等）的元素是：H、Be、 Al。 ③特殊性质： 具有两性的元素：Al；唯一的碱性氢化物是 NH3；最高价氧化物对应的水化 物与其氢化物可以发生反应生成的盐一定是 NH4NO3；同主族元素能与氧元素生 成 1:1 和 2:1 化合物的一定是 H 和 Na；同主族短周期元素原子序数有 2 倍关系 的是 O 和 S。 【专题训练】 题组一　元素周期表结构的考查 1．下列各图为元素周期表的一部分，表中的数字为原子序数，其中 M 为 37 的是 (　　) 答案　C 解析　本题常由于对于元素周期表的结构掌握不实造成错误。根据元素周期 表中每周期所含有的元素的种类数分别为 2,8,8,18,18,32，由此分析比较得出 A 符合 题意。 2.如图为元素周期表中前四周期的一部分，若 B 元素的核电荷数为 x，则这 五种元素的核电荷数之和为 (　　) A．5x＋10 B．5x C．5x＋14 D．5x＋16 答案　A B 题组二　元素周期表中元素性质的考查 3．短周期元素 W、X、Y、Z 在元素周期表中的位置如表所示。下列说法中， 正确的是 (　　) A．W 的最高价氧化物对应的水化物是强酸 B．Y 的原子半径在同周期主族元素中最大 C．W 的非金属性比 Z 的弱 D．Z 的气态氢化物的稳定性在同主族元素中最强 答案　A 解析　根据四种元素在周期表中的相对位置关系，可以推断 X 为 He，Y 为 F，Z 为 S，W 为 Cl。Cl 的最高价氧化物对应的水化物 HClO4 是强酸，A 对；同周期元素从 左到右原子半径逐渐减小，因此 Y 的原子半径在同周期主族元素中最小，B 错； 同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，因此非金属性 W＞Z，C 错；S 为ⅥA 族元素， ⅥA 族元素中 O 的气态氢化物最稳定，D 错。 4.元素周期表短周期的一部分如表所示。下列有关 A、B、C、D、E 五种元素的 叙述中，正确的是 (　　) A．D 在过量的 B 中燃烧的主要产物为 DB3 B．C 的氢化物的水溶液酸性比 E 的强C．A 与 B 形成的阴离子可能有 AB、A2B D．E 单质中由于形成了氢键，所以很容易液化 答案　C 〖活学活用〗 1.据报道，2008 年 11 月 9 日德国科学家利用数亿个镍原子(28Ni)对数亿个铅 原子(82Pb)连续轰击数天后制得一种新原子 X(暂用 X 表示)，它属于一种新元素— 第 110 号元素。这种新元素是有史以来制得的最重要的元素，存在时间不到千分 之一秒。经推知它属于过渡元素。下列关于该元素的叙述中正确的是(　　) A．这种原子(X)的中子数为 110 B．这种元素肯定是金属元素 C．这种元素与铅属同一族 D．这种元素为第六周期元素 2．(2011·上海调研)A、B、C、D、E 五种元素，它们的核电荷数依次增大， 且都小于 20。其中 A 为非金属元素，C 是金属元素；A、C 元素原子的最外层都 只有一个电子；B 和 D 元素原子的最外层电子数相同，且 B 元素原子 L 层电子 数是 K 层电子数的 3 倍；E 元素原子最外层电子数比次外层电子数少 1。回答下 列问题： (1)写出五种元素的元素符号： A．________，B.________，C.________，D.________，E.________。 (2)画出 B、C 的原子结构示意图：B._______，C._______；画出 D 的离子结 构示意图：________。 (3)从原子核外电子排布的角度分析 C 元素的化合价为什么为＋1 价？ 　答案：(1)H　O　Na　S　Cl (2) (3)钠元素原子的最外电子层只有 1 个电子，易失去而形成最外层为 8 个电 子的稳定结构，故表现为＋1 价。 3．A、B、C、D 都是短周期元素，原子半径：D>C>A>B。已知：A、B 同 周期，A、C 处于同一主族；C 原子核内的质子数等于 A、B 原子核内的质子数 之和；C 原子最外层电子数是 D 原子最外层电子数的 3 倍。试回答：(1)写出元素的名称：A__________。 (2)写出由 B、D 组成的两种化合物的化学式：________、__________。 (3)C 的氧化物属于________化合物(填“离子”或“共价”)。 (4)写出 C 的氧化物与 D 的氧化物对应的水化物反应的离子方程式： 。 答案：(1)硼　(2)Na2O　Na2O2　(3)离子　(4)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O 【专题训练】元素周期表的应用 题组一　综合判断元素在周期表中的位置 1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)原子的最外层有 2 个电子的元素一定是ⅡA 族元素 (×) (2)元素所在的主族序数与最外层电子数之比为 1 的元素都是金属元素 (×) (3)原子序数为 29 的元素位于元素周期表的第四周期 ⅠB 族 (√) (4)俄罗斯专家首次合成了一个 X 原子，116 号元素位于元素周期表中第七周 期ⅥA 族 (√) (5) 位于第四周期第ⅡB 族 (√) (6)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数 (×) (7)原子最外层电子数大于 3(小于 8)的元素一定是非金属元素 (×) (8)某元素的离子的最外层与次外层电子数相同，该元素一定位于第三周期 (×) 2．早在 2007 年 3 月 21 日，我国就公布了 111 号元素 Rg 的中文名称。该 元素名称及所在周期是 (　　) A．钅仑　第七周期 B．镭　第七周期 C．铼　第六周期 D．氡　第六周期 答案　A 题组二　综合判断元素或物质的性质 3．根据第ⅡA 族、第ⅦA 族元素性质的递变规律，回答下列问题： (1)Be(OH)2 的溶解性：________溶于水，属于________性氢氧化物。(2)砹(At)属于________色固体，HAt________稳定，水溶液呈________性， 其酸性________(填“大于”或“小于”)HBr 的酸性；AgAt________溶于水。 答案　(1)难　两；(2)有　不　酸　大于　不 4．已知钍(Th)的原子可发生下列放射性变化，Th→X＋α，生成的 X 是与钫(Fr) 同周期的一种元素的原子，下列对 X 的推断错误的是 (　　) A．X 的氢氧化物是一种强碱 B．X 的碳酸正盐不溶于水 C．X 原子核外有 6 个电子层 D．X 的最高化合价为＋2 价 答案　C 5．元素 X、Y 和 Z 可结合形成化合物 XYZ3；X、Y 和 Z 的原子序数之和为 26；Y 和 Z 在同一周期。下列有关推测正确的是 (　　) A．XYZ3 是一种可溶于水的酸，且 X 与 Y 可形成共价化合物 XY B．XYZ3 是一种微溶于水的盐，且 X 与 Z 可形成离子化合物 XZ C．XYZ3 是一种易溶于水的盐，且 Y 与 Z 可形成离子化合物 YZ D．XYZ3 是一种离子化合物，且 Y 与 Z 可形成离子化合物 YZ2 答案　B 6．X 和 Y 是短周期元素，二者能形成化合物 X2Y3，若 Y 的原子序数为 n， 则 X 的原子序数不可能是 (　　) A．n－8 B．n－3 C．n－1 D．n＋5 答案　A 另解：由化学式 X2Y3 知，X、Y 的原子序数，一个为奇数一个为偶数，两者 之差必然为奇数，可判断 A 项正确。 7．X、Y、Z 是三种主族元素，如果 Xn＋阳离子与 Yn－阴离子具有相同的电 子层结构，Zn－阴离子半径大于 Yn－阴离子半径，则三种元素的原子序数由大到 小的顺序是(　　) A．Z>X>Y B．X>Y>Z C．Z>Y>X D．X>Z>Y答案　A 【探究高考】 1．(2012·北京理综，9)已知 33As、35Br 位于同一周期。下列关系正确的是 (　) A．原子半径：As＞Cl＞P B．热稳定性：HCl＞AsH3＞HBr C．还原性：As3－＞S2－＞Cl－ D．酸性：H3AsO4＞H2SO4＞H3PO4 答案　C 2．(2012·山东理综，9)下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是(　　) A．非金属元素组成的化合物中只含共价键 B．ⅠA 族金属元素是同周期中金属性最强的元素 C．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数 D．ⅦA 族元素的阴离子还原性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越 强 答案　B 3．(2012·福建理综，8)短周期元素 R、T、Q、W 在元素周期表中的相对位 置如右图所示，其中 T 所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　) A．最简单气态氢化物的热稳定性：R > Q B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q < W C．原子半径：T>Q>R D．含 T 的盐溶液一定显酸性 答案　D 4．(2012·新课标全国卷，13)短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大， 其中 W 的阴离子的核外电子数与 X、Y、Z 原子的核外内层电子数相同。X 的一 种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，工业上采用液态空气分馏方法来生 产 Y 的单质，而 Z 不能形成双原子分子。根据以上叙述，下列说法中正确的是 (　)A．上述四种元素的原子半径大小为 W