4.1.3原子结构与元素周期表 ——元素周期表的应用 课件 2024-2025学年高一化学上学期人教版（2019）必修第一册

第四章 原子结构与元素周期律 第3节 元素周期表的应用 （第2课时） 必修Ⅱ (1)元素原子得(失)电子数目越多，得(失)电子能力越强吗？ (2)所有的非金属元素都有最高价含氧酸吗？ 不一定，氧元素和氟元素没有。 (3)难失电子的原子，得电子一定容易吗？ 不一定，如稀有气体原子难失电子，也难得电子。 不一定。 元素原子得(失)电子能力与得失电子的难易有关，而 与得失电子的多少无关。 (4)同一周期中,非金属元素对应的所有含氧酸的酸性都随原子序数的增大而增强吗? 不一定，低价含氧酸不符合此规律,如酸性:HClO<H2SO4。 温故知新 1.正误辨析： 2.X、Y为同周期元素,如果X的原子半径大于Y的原子半径,则下列判断不正确的是(　　) A.若X、Y均为金属元素,则X失电子的能力强于Y B.若X、Y均为金属元素,则X的阳离子氧化性比Y的阳离子氧化性强 C.若X、Y均为非金属元素,则Y的气态氢化物比X的气态氢化物稳定 D.若X、Y均为非金属元素,则最高价含氧酸的酸性Y的强于X的 解析:由原子半径X>Y可知,同周期中X在Y的左边。当X、Y为金属元素时,失电子能力X>Y,阳离子的氧化性X<Y,故A正确,B不正确;当X、Y为非金属元素时,氢化物的稳定性X<Y,最高价含氧酸的酸性X<Y,故C、D均正确。 答案:B 3.下列事实能说明氯元素原子得电子能力比硫元素强的是(　　) ①HCl的溶解度比H2S大　②HCl的酸性比H2S强 ③HCl的稳定性比H2S强　④HCl的还原性比H2S强 ⑤HClO的酸性比H2SO4强　⑥Cl2与铁反应生成FeCl3,而S与铁反应生成FeS　 ⑦Cl2能与H2S反应生成S　⑧还原性:Cl-<S2- A.③④⑤⑦⑧ B.②③⑥⑦⑧ C.③⑥⑦⑧ D.①②③④⑤⑥⑦⑧ 解析：①元素的原子得电子能力大小与对应氢化物的溶解度大小无关,①错误;②元素的原子得电子能力大小与对应氢化物的水溶液的酸、碱性无关,②错误;③元素的非金属性越强,对应氢化物的稳定性就越强,HCl的稳定性比H2S强,所以能说明氯元素原子得电子能力比硫元素强,③正确;④元素的非金属性Cl>S,元素的非金属性越强,其氢化物的还原性就越弱,因此HCl的还原性比H2S弱,④错误;⑤元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强,因此HClO4的酸性比H2SO4强,HClO的酸性比H2SO4弱,⑤错误;⑥元素非金属性越强,能把变价金属氧化为高价态,元素的非金属性越弱,则把变价金属氧化为低价态。Cl2与铁反应生成FeCl3,而S与铁反应生成FeS,说明氯元素原子得电子能力比硫元素强,⑥正确;⑦元素非金属性强的单质能够把元素非金属性弱的单质从化合物中置换出来。Cl2能与H2S反应生成S,说明氯元素原子得电子能力比硫元素强,⑦正确;⑧元素的非金属性越强,则其简单离子的还原性就越弱。因此还原性Cl-<S2-能说明氯元素原子得电子能力比硫元素强,⑧正确。 C 元素原子序数依次增加，原子半径逐渐减小 元素原子失电子的能力逐渐减弱，得电子的能力逐渐增强 ？ 思考： 在元素周期表中， 同主族元素原子的核外电子排布有什么特点？它对元素的性质有何影响？ （以F、Cl、Br、I为例） 二.研究同主族元素性质 1.同主族元素原子的最外层电子数目相 同，具有相似的化学性质。即相似性。 2.同主族元素从上到下，随着原子核外电子层数增多，原子半径增大，原子核对最外层电子的引力减小，元素原子失电子能力增强，得电子能力减弱。即递变性。 预测结论 元素 F Cl Br I 最高 正价 无 为_____价 最低 负价 都为____ 自然界中存在形态 全部以______态形式存在 最高价 含氧酸 无 _______ HBrO4 HIO4 气态氢 化物 ____ _____ _____ ___ ＋7 －1 化合 HClO4 HF HCl HBr HI 结构相似 性质相似 ⅦA—卤素单质物理性质的递变 184.4 113.5 4.93 g\cm3 紫黑色 固体 I2 变化 规律 58.78 -7.2 3.119 g\cm3 (20℃) 深红棕色 液体 Br2 -34.6 -101 3.214 g\L (0℃) 黄绿色 气体 Cl2 -188.1 -219.6 1.69g\L (15℃) 淡黄绿色 气体 F2 沸点℃ 熔点℃ 密度 色态 单质 依次加深 依次升高 依次升高 依次升高 F2 Br2 I2 Cl2 I2 名称 反应条件 方程式 氢化物的稳定性 F2 Cl2 Br2 I2 暗处爆炸 光照或点燃 加热到200℃ 较缓慢进行 HF很稳定 HCl稳定 HBr较稳定 HI不稳定 易分解 H2+F2 2HF 暗 H2+Cl2 2HCl 点燃 光照 H2+Br2 2HBr 200℃ H2+I2== 2HI 加热到更高温 度下缓慢反应 2、同主族元素性质的变化规律 内容 实验现象 结论（化学方程式） 钠与水反应 钾与水反应 剧烈反应，钠浮在水的表面，迅速的熔成一个闪亮的小球，在水面四处游动，发出“嘶嘶”声，但未见爆炸现象，加入酚酞后，溶液显红色 钾跟水反应更剧烈，钾浮在水的表面， 在水面四处游动，熔成一个闪亮的火球，(透过蓝色钴玻璃)发出紫色的火焰，并伴有轻微的爆炸现象，加入酚酞后，溶液显红色。 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2K+2H2O=2KOH+H2↑ 钠、钾与水反应实验现象对比 交流与讨论 从碱金属与水反应的现象来看，你认为ⅠA族元素（氢元素除外） 金属性强弱变化规律。 碱金属 Li Na K Rb Cs 与水反应的现象 反应较为缓和，锂浮在水面上、并以稳定、适中的速度释放出气体 反应迅速并放热、钠融化成小球 反应迅速，并伴有燃烧，轻微爆炸 剧烈反应，发生爆炸 剧烈反应，发生剧烈爆炸 金属性：Li＜Na＜K＜Rb＜Cs 碱金属元素的主要物理性质 元素名称 元素符号 核电荷数 颜色和状态 密度 g/cm3 熔点 OC 沸点 OC 锂 Li 3 银白色, 柔软 0.534 180.5 1347 钠 Na 11 银白色, 柔软 0.97 97.81 882.9 钾 K 19 银白色, 柔软 0.86 63.65 774 铷 Rb 37 银白色, 柔软 1.532 38.89 688 铯 Cs 55 略带金色光泽,柔软 1.879 28.40 678.4 总结:元素在周期表中的位置与性质的关系 同主族： 原子半径逐渐增大，核对核外电子的吸引能力逐渐减弱 原子失电子的能力逐渐增强， 原子得电子的能力逐渐减弱， 元素金属性增强, 元素非金属性减弱。 最高价氧化物对应的水化物碱性增强, 最高价氧化物对应的水化物酸性减弱. 气态氢化物稳定性逐渐减弱 结构 位置 性质 单质还原性增强, 单质氧化性减弱。 7N 15P 33As 51Sb 83Bi 氮 铋 从上到下， 最外层电子数相同，电子层数递增，核电荷数递增, 总结:元素在周期表中的位置与性质的关系 同周期： 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 从左往右， 电子层数相同，核电荷数递增, 原子半径逐渐减小，核对核外电子的吸引能力逐渐增强 原子失电子的能力逐渐减弱， 原子得电子的能力逐渐增强， 元素金属性减弱, 元素非金属性增强。 最高价氧化物对应的水化物碱性减弱, 最高价氧化物对应的水化物酸性增强. 气态氢化物稳定性逐渐增强 结构 位置 性质 单质还原性减弱, 单质氧化性增强。 原子半径依次减小 原子半径依次减小 原子半径依次增大 原子半径依次增大 失电子能力依次增强 失电子能力依次增强 非金属性依次增强 得电子能力依次增强 得电子能力依次增强 非金属性依次增强 金属性依次增强 金属性依次增强 最活泼 的金属 Cs 最活泼 的非金属 F 1.下列说法正确的是(　　) A.碱金属元素单质的熔点随原子序数递增而降低 B.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数 C.族序数等于其周期序数的元素一定是金属元素 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:A 解析:碱金属元素随着原子序数的递增原子半径逐渐增大,单质的熔点逐渐降低,A项正确;同种元素的不同核素质子数相同,中子数不同,B项错误;氢元素族序数等于其周期序数,氢元素属于非金属元素,C项错误;ⅦA族元素阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱,最高价氧化物对应水化物的酸性越弱,D项错误。 2.下列关于卤素的说法正确的是(　　) A.“加碘食盐”中的“碘”是指I2 B.液溴有挥发性,保存时应加少量水液封 C.F2可以从NaCl的水溶液中置换出Cl2 D.卤化氢都易溶于水,其水溶液都是强酸 答案:B 解析:“加碘食盐”中的“碘”是指KIO3,A项错误;液溴有挥发性,保存时应加少量水液封,B项正确;F2通入水中生成HF和氧气,F2不能从NaCl水溶液中置换出Cl2,C项错误;氢氟酸是弱酸,D项错误。 3.下列关于Li、Na、K、Rb、Cs的叙述均正确的一组是(　　) ①金属性最强的是锂　②形成的离子中,氧化性最强的是锂离子　③在自然界中均以化合态形式存在④Li的密度最小　⑤均可与水反应,产物均为MOH和H2　⑥它们在O2中燃烧的产物都有M2O和M2O2两种形式　⑦粒子半径:Rb+>K+>Na+,Cs>Cs+ A.①②③④⑤ B.③④⑤⑥⑦ C.①②④⑥⑦ D.②③④⑤⑦ 答案:D 解析:①同主族元素从上到下金属性依次增强,所以金属性最强的是铯,故错误;②同主族元素从上到下金属性依次增强,阳离子的氧化性依次减弱,所以氧化性最强的是锂离子,故正确;③碱金属性质活泼,容易与空气中的氧气和水发生反应,所以在自然界中均以化合态形式存在,故正确;④碱金属密度从上到下呈增大趋势,所以Li的密度最小,故正确;⑤碱金属均可与水反应,产物均为MOH和H2,故正确;⑥锂只有Li2O一种氧化物,故错误;⑦Rb+、K+、Na+,电子层依次减少,所以半径依次减小,故Rb+>K+>Na+,Cs与Cs+具有相同的质子数,但是Cs电子数多,所以半径大,故正确。 再 见！ 4．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们原子的最外层电子数之和为16。Y的单质是空气中含量最多的气体，Z原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是(　　) A．X位于元素周期表中第2周期ⅤA族 B．原子半径：r(X)>r(Y)>r(Z)>r(W) C．X、Y、Z的非金属性依次减弱 D．由Z和W组成的化合物不止一种 解析：短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们原子的最外层电子数之和为16。Y的单质是空气中含量最多的气体，则Y是N，Z原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，则Z是O，W是短周期中金属性最强的元素，则W是Na，X是C。X位于元素周期表中第2周期ⅣA族，故A错误； 原子半径：，r(Na)＞r(C)＞r(N)＞r(O)，故B错误；非金属性C＜N＜O，故C错误；由Z和W组成的化合物有氧化钠、过氧化钠， 故答案为：D。 3.已知周期表中镓(Ga)元素处在铝元素下方。氮化镓可把手机信号扩大10倍，让电脑的速度提高1万倍。下列有关氮化镓的说法中不正确的是(　　) A．氮化镓是由主族元素与副族元素形成的化合物 B．氮化镓的化学式为 GaN C．镓原子最外层比氮原子最外层少两个电子 D．镓比铝原子的失电子能力强 解析：选A　氮化镓中N元素为ⅤA族元素，Ga元素为ⅢA族元素，因此氮化镓是由主族元素形成的化合物，A错误；Ga为＋3价，N为－3价，氮化镓的化学式为GaN，B正确；氮原子最外层电子数为5，镓原子最外层电子数为3，氮原子最外层比镓原子最外层多2个电子，C正确；同一主族的元素，从上到下元素的金属性逐渐增强，则镓元素比铝元素金属性强，失电子能力强，D正确。 5.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 解析:原子半径大小顺序是As>P>Cl,故A项正确;热稳定性:HCl>HBr>AsH3,故B项错误;单质的氧化性Cl2>S>As,所以阴离子的还原性:As3->S2->Cl-,故C项正确;酸性H2SO4>H3PO4>H3AsO4,故D项错误。 5．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 解析：A、B、C、D、E为前四周期元素，设B的核电荷数为x，则其他元素的核电荷数如图所示，所以五种元素的核电荷数之和为x＋x－1＋x＋1＋x－8＋x＋18＝5x＋10。 故答案为：A。 科学家预测原子序数为114的元素，具有相当稳定性的同位素，它的位置在第7周期ⅣA族，称为类铅。关于它的性质，预测错误的是(　　) A．它的最外层电子数为4 B．它的金属性比铅强 C．它具有＋2、＋4价 D．它的最高价氧化物的水化物是强酸 解析：选D　原子序数为114的元素在第7周期ⅣA族，它的最外层电子数为4，A项正确；同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强，故它的金属性比铅强，B项正确；该元素在第7周期ⅣA族，它具有＋2、＋4价，C项正确；同主族元素由上到下元素的金属性逐渐增强，最高价氧化物的水化物的酸性减弱，碳酸为弱酸，故它的最高价氧化物的水化物不可能是强酸，D项错误。 有关“位—构—性”的推断 先根据结构判断元素在元素周期表中的位置,然后根据元素性质的相似性和递变性预测题给元素可能的性质;也可以根据元素具有的性质确定元素在周期表中的位置,进而推断出元素原子的结构。“位—构—性”的关系如下: 元素“位”“构”“性”规律中的特例 (1)一般原子的原子核是由质子和中子构成的,但核素氕 H)中无中子。 (2)元素周期表中的周期一般都是从金属元素开始,但第1周期例外,第1周期是从氢元素开始的。 (3)所有元素中,碳元素形成的化合物种类最多。 (4)非金属单质一般不导电,但石墨导电,晶体硅是半导体。 (5)非金属氧化物一般是酸性氧化物,但NO、CO等不是酸性氧化物。 (6)氟元素是ⅦA族元素,只有-1价和0价,无正价;氧元素一般显-2价,在Na2O2中显-1价;氢元素一般显+1价,但在NaH中显-1价。 　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA　0 1 2 3 4 5 6 7 增强 增 强 增 强 增强 Al　 Si 既表现金属元素的性质,又表现非金属元素的性质。 1、元素周期律 在元素周期表中，主族元素从上到下，从左到右，元素的金属性和非金属性存在着一定的递变规律。 1、元素周期律 周期表的左下方是 性最强的元素，是 元素(放射性元素除外)；右上方是 性最强的元素，是 元素；最后一个纵行是 元素。 金属 铯 非金属 氟 0族 　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA　0 1 2 3 4 5 6 7 增强 增 强 增 强 增强 Al　 Si 5、元素周期表和元素周期律的应用 (1)指导其他与化学相关的科学技术 ①在周期表中__________________，可以找到半导体材料。 金属与非金属分界处 ②在__________中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。 过渡元素 钯铂铑合金催化剂 5、元素周期表和元素周期律的应用 (1)指导其他与化学相关的科学技术 ③寻找制取农药的元素 。 如：F、Cl、S、P、As等 5、元素周期表和元素周期律的应用 (1)指导其他与化学相关的科学技术 5、元素周期表和元素周期律的生产应用 (2)元素周期表和元素周期律的理论应用 ① 预测元素的性质 根据卤族元素的性质递变规律，推知元素砹(At)的性质：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。 1、镭是第7周期第ⅡA族元素，下列关于镭的性质的描述中不正确的是(　　) A.镭比钙金属性更强 B.氢氧化物呈两性 C.在化合物中呈+2价 D.碳酸盐难溶于水 B 5、元素周期表和元素周期律的生产应用 (2)元素周期表和元素周期律的理论应用 ② 比较元素的性质 2、下列说法正确的是( ) A. C、N、O、F原子半径依次增大 B. NH3、H2O(g)、HF 稳定性依次增强 C. HClO比H2SO4酸性强。 D. 甲、乙两种非金属元素与金属钠反应时， 甲得电子的数目多， 所以甲活泼。 减小 × 元素非金属性越强，氢化物越稳定 √ HClO不是最高价氧化物对应酸 × 活泼性与得失电子数目无关，与得失电子的能力有关 × B 5、元素周期表和元素周期律的生产应用 (2)元素周期表和元素周期律的理论应用 ② 比较元素的性质 3、已知电子层数相同的三种元素X、Y、Z，其最高价含氧酸酸性：H3XO4<H2YO4<HZO4，则下列说法正确的是( ) A、原子半径X<Y<Z B、得电子能力X、Y、Z逐渐减弱 C、单质与氢气反应按照X、Y、Z顺序越来越容易 D、气态氢化物的稳定性按照X、Y、Z顺序减弱 C 同一周期 非金属性逐渐增强 位置： X、Y、Z X＞Y＞Z 增强 增强 × × × √ 5、元素周期表和元素周期律的生产应用 (2)元素周期表和元素周期律的理论应用 【小结】 【小结】 1.下列说法错误的是（ ） A.作半导体材料的元素大多数位于周期表中金属元素和非金属元素的 交界处 B.农药中常含有的元素通常在元素周期表的右上方区域内 C.构成催化剂的元素通常在元素周期表的左下方区域内 D.在周期表过渡元素中寻找作耐高温和耐腐蚀的合金材料的元素 C 【课堂练习】 2.X、Y是元素周期表第ⅦA族中的两种元素。下列叙述能说明X的非金属性比Y强的是（ ） A.X原子的电子层数比Y原子的电子层数多 B.Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来 C.X的单质比Y的单质更容易与氢气反应 D.同浓度下X的氢化物水溶液比Y的氢化物水溶液的酸性强 C 【课堂练习】 $$