内容正文:
第2节 元素周期律和元素周期表
第1课时 元素周期律
学习任务目标
1.结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律,构建元素周期律。
2.能理解、描述元素周期律的认知模型,并运用于理论模型解释或推测物质的组成、结构、性质与变化。
3.理解元素周期律,了解元素性质与原子结构的关系,掌握微粒半径大小比较的规律,能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题,根据假设提出多种探究方案、评价和优化方案,能用数据、图表等处理实验信息。
1.画出1~18号元素的原子结构示意图:
2.上图中,同一行的电子层数相同,最外层电子数依次增加,且第二行和第三行都是从1个增加到8个。
一、元素性质的变化规律
1.原子序数
(1)含义:元素在元素周期表中的序号。
(2)与其他量的关系
原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数。
2.原子核外最外层电子排布的变化规律
(1)下图是1~18号元素的原子最外层电子数柱状图:
规律:随着原子序数的递增,元素原子的最外层电子数呈现由1到8的周期性变化(第1周期除外)。
(2)元素原子半径的变化规律
下图是1~18号部分元素原子半径的折线图:
规律:随着原子序数的递增,元素原子的半径呈现由大到小的周期性变化(第1周期、稀有气体元素除外)。
(3)元素化合价的变化规律
下图是1~18号元素的化合价(最高正价或最低负价)柱状图:
规律:随着原子序数的递增,元素的最高正化合价呈现+1→+7(第1周期、O、F、稀有气体元素除外),最低负化合价呈现-1→-4的周期性变化。
二、元素周期律
1.内容
随着元素原子序数的递增,元素原子的最外层电子数、原子半径、元素的化合价等均呈现周期性变化。
2.含义
元素的性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化,这个规律叫作元素周期律。
3.实质
元素的原子核外电子排布呈周期性变化的必然结果。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)最外层电子数:Na<Al;原子半径:Na<Al。 ( )
× 提示:同周期中,随着原子序数递增元素原子半径逐渐减小。
(2)N、O、F的最高化合价分别是+5、+6、+7。 ( )
× 提示:O无最高正化合价,F无正化合价。
(3)Li、Be、B原子最外层电子数依次增多。 ( √ )
(4)P、S、Cl元素最高正化合价依次升高。 ( √ )
(5)Na、K、Rb的电子层数依次增多。 ( √ )
(6)N、O、F原子半径依次增大。 ( )
× 提示:N、O、F同为第2周期元素,随着原子序数的增加,原子半径依次减小。
2.已知下列原子的半径:
原子
N
S
O
Si
半径r/(×10-10m)
0.70
1.06
0.66
1.17
根据以上数据,P原子的半径可能是( )
A.1.10×10-10m B.0.80×10-10m
C.1.20×10-10m D.0.70×10-10m
A 解析:根据元素周期律可知,P原子的半径应在Si和S原子之间,故答案为选项A。
3.下图是依据各种元素(原子)的性质与原子序数(1~20)的关系而绘制出来的,各图的纵轴可能代表下列某一性质:核电荷数、中子数、最高正化合价、原子半径、得电子能力,A、B、C分别代表三种元素。(注意:图3中原子序数为8、9的元素和图4中原子序数为2、10、18的元素在纵轴上没有对应的数值)
图1 图2
图3 图4
请回答下列问题:
(1)图2的纵轴代表的性质是________,图4的纵轴代表的性质是___________________________________________________________________。
(2)A元素的最低负化合价为________。
(3)B、C两种元素形成的化合物中,C显最高正化合价而B显最低负化合价,该化合物的化学式为________。
(4)1~20号元素中,原子(稀有气体元素原子除外)半径最大的是________(填元素符号)。
解析:根据题给图像分析可知:图1的纵轴表示核电荷数,图2的纵轴表示中子数,图3的纵轴表示最高正化合价,图4的纵轴表示得电子能力;图3中A、C的最高正化合价都是+4,所以A是碳,C是硅,B的最高正化合价是+7价,所以B是Cl。(1)结合以上分析可知,图2的纵轴表示中子数,图4的纵轴表示得电子能力。(2)A元素为碳,位于ⅣA族,最低负化合价为-4价。(3)Si与Cl形成共价化合物,化学式为SiCl4。(4)电子层数相同时(稀有气体除外)随着核电荷数的增大,原子半径逐渐减小,最外层电子数相同时,随着核电荷数的增大,原子半径逐渐增大。
答案:(1)中子数