4.2.2元素周期表和元素周期律的应用 讲义 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

元素周期表和元素周期律的应用 【核心素养发展目标】 1．能利用元素在元素周期表中的位置和原子结构，分析、预测、比较元素及其化合物的性质 2．了解元素与元素周期律的应用，理解元素原子结构、在周期表中的位置和元素性质三者之间的关系，建立“位、构、性”关系应用的思维模型 【主干知识梳理】 一、金属元素与非金属元素在周期表中的分布及性质规律 1．元素周期表与元素周期律的关系 (1)元素周期表是元素周期律的具体表现形式，反映了元素之间的内在联系 (2)元素周期表中元素的金属性和非金属性变化的规律 同周期元素由左向右金属性减弱，非金属性增强；同主族元素由上向下金属性增强，非金属性减弱 2．元素周期表的金属区和非金属区 分 区 示 意 图 分界线的划分 沿着周期表中B、Si、As、Te、At跟Al、Ge、Sb、Po之间画一条虚线，虚线的左下方是金属元素，右上方是非金属元素 特点 ①金属性强的在周期表的左下方，最强的是Cs(放射性元素除外)；非金属性强的在周期表的右上方(稀有气体除外)，最强的是F；最后一个纵行是0族元素 ②分界线附近的元素，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，故元素的金属性和非金属性之间没有严格的界线 ③金属元素在分界线的左侧，但分界线的左侧并不都是金属元素，如氢元素属于非金属元素 2．元素化合价与元素在周期表中位置的关系 (1)主族元素最高正化合价＝族序数＝最外层电子(价电子)数＝8－|最低负价| (其中，F无正价，O无最高正价) (2)非金属元素的化合价 ①最高正价等于原子所能失去或偏移的最外层电子数 ②负价等于使它达到8电子稳定结构所需得到的电子数 ③最高正价与负价绝对值之和等于8，最高正价＋|最低负价|＝8，(H最低价为－1，O、F除外) 【微点拨】非金属的最高正价与负价绝对值之和不一定均等于8，如H、O、F (3)元素的最高正价和最低负价的绝对值之差与族序数的关系 最高正价－|最低负价| 6 4 2 0 主族族序数 ⅦA ⅥA ⅤA ⅣA 3．元素周期表中的重要规律 (1)“三角形”规律 所谓“三角形”，即A、B处于同周期，A、C处于同主族的位置，如图所示，处于A、B、C位置上的元素，可排列出其原子结构、性质等方面的规律 应用 原子序数C＞B＞A；原子半径C＞A＞B。 A、B、C若为非金属元素，则非金属性B＞A＞C；单质的氧化性B＞A＞C；阴离子的还原性Cn－8＞An－8＞Bn－7(设A为n族，则B为n＋1族，下同)；气态氢化物的稳定性H7－nB＞H8－nA＞H8－nC。A、B、C若为金属，则其失电子能力C＞A＞B；单质的还原性C＞A＞B；阳离子的氧化性B(n＋1)＋＞An＋＞Cn＋；最高价氧化物对应的水化物的碱性：C(OH)n＞A(OH)n＞B(OH)n＋1 (2)“对角线”规律 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”，如：Li和Mg、Be和Al、B和Si等 应用 根据已知元素及其化合物的性质，推导未知元素及其化合物的性质 (3)“相似”规律 ①同族元素性质相似；②左上右下对角线上元素性质相似；③同位素的化学性质几乎完全相同 二、元素周期表和周期律的应用 1．预测元素及其化合物的性质 (1)比较不同周期，不同主族元素的性质 如：金属性Mg＞Al，Ca＞Mg，则由碱性Mg(OH)2＞Al(OH)3、Ca(OH)2＞Mg(OH)2，得碱性Ca(OH)2＞Al(OH)3 (2)推测未知元素的某些性质 如：已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶 又如：已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)应为黑色固体，与氢难化合，HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt不溶于水等 2．应用于元素“位置—结构—性质”的相互推断 (1)“位”、“构”、“性”的关系 “位”、“构”、“性”的关系 对关系图的理解 ①从元素的原子结构推测元素在周期表中的位置及有关性质 ②从元素在周期表中的位置推测元素的原子结构及相关性质 ③元素的一些主要性质又能反映元素的原子结构和元素在周期表中的位置 (2)结构与位置互推问题是解题的基础 ①掌握四个关系式 a．核外电子层数＝周期数 b．质子数＝原子序数＝原子核外电子数＝核电荷数 c．最外层电子数＝主族序数 d．主族元素的最外层电子数＝主族序数＝最高正价数 (O、F元素除外) e．最低负价的绝对值＝8－主族序数(仅限第ⅣA～ⅦA族) ②熟练掌握周期表中的一些特殊规律，如各周期元素种数；稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；同族上下相邻元素原子序数的关系等 (3)性质与位置互推问题是解题的关键：熟