元素周期律一对一讲义[003].doc
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1、树人教育暑期班高一化学个性化辅导第三次讲义高一化学强化 第三讲 元素周期律一、同主族元素的原子结构和性质规律(一) 碱金属元素:碱金属原子结构特点包括:锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr),由于这些元素氧化物的水化物都是可溶于水的强碱,故称为碱金属。 1、碱金属元素的原子结构特征 根据以上原子结构示意图分析得出: 相似性:最外电子层上都只有一个电子,次外层电子数为 8个(Li为2个)递变性:随着核电荷数增多,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大。 碱金属的物理性质 碱金属单质颜色和状态密度(g/cm-3)熔点()沸点()Li银白色,柔软0.534180.51347
2、Na银白色,柔软0.9797.81882.9K银白色,柔软0.8663.65774Rb银白色,柔软1.53238.89668Cs银白色,柔软1.87928.40678.4相似 性:都有银白色的金属光泽(除铯略带金色以外),质软,密度小,熔点低,导电、导热性好。 递变性:从 Li到Cs,密度逐渐增大(Li、Na、K的密度比水的小,Rb、Cs的密度比水大,且钠的密度大于钾的密度),熔沸点逐渐降低。 3、碱金属的化学性质 从锂到铯,它们的金属性逐渐增强。 (1)与水反应 相似性: 2R2H2O2ROHH2 (R为碱金属) 递变性:从锂到铯,金属与水反应的剧烈程度加大,生成的氢氧化物碱性增强( CsO
3、H为最强碱) (2)与非金属反应举例 Li:常温或燃烧生成Li2O 4LiO22Li2O Na:常温生成Na2O,燃烧生成Na2O2 K:常温生成K2O2,燃烧生成KO2(超氧化钾) Rb、Cs与氧气反应也生成复杂的氧化物。 (3)与盐溶液反应 碱金属与盐的水溶液反应时,先是与水反应生成碱和氢气,碱再与盐反应。碱金属单质不能从盐的溶液中置换出较不活泼的金属。 碱金属元素的性质递变小结元素名称锂钠钾铷铯原子结构示意简图结构的基本特征原子的最外层电子数为_1_,原子半径逐渐增大。对元素性质的基本推测金属单质的失电子能力逐渐增大,即单质的还原性逐渐增大,生成的相应金属阳离子M+的氧化性逐渐减弱。与O
4、2反应Li2ONa2O2KO2与H2O反应2Li+2H2O =2LiOH+H22Na+2H2O =2NaOH+H22K+2H2O =2KOH+H22Rb+2H2O =2RbOH+H22Cs+2H2O =2CsOH+H2最高氧化物对应水化物的碱性中强碱强碱强碱强碱强碱结论金属性逐渐增强【练习】:碱金属钫(Fr)具有放射性,它是碱金属元素中最重的元素,下列预言错误的是:( ) .在碱金属中它具有最大的原子半径 .它的氢氧化物化学式为FrOH,是一种极强的碱C.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的氧化物D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸【练习】:下列对铯的性质预测正确的
5、是( )A它的熔点很高 B它只存在一种氧化物 C它的碳酸盐不易溶于水 D氯化铯易溶于水(二)卤族元素的性质规律:卤素的原子结构:注:砹(At)是放射性元素,一般不作研究。相同点:最外层电子层上都有 7 个电子。 不同点:从 F 到 I ,核电荷数逐渐增多,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大。 :卤素单质的物理性质的相似性和递变性卤素单质颜色和状态(常态)密度沸点溶点 溶解度(100g水中)F2淡黄绿色气体169g/l(15)-1881-2196反应Cl2黄绿色气体3214g/l(0)-346-101226cm3Br2深红棕色液体3119g/cm3(20)5878-72417gI2紫黑色固体49
6、3g/cm3184411350029g1 、相似性 都是双原子分子,都有颜色和毒性,不易溶于水(除 F2 外),易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂。 注:(1)有机溶剂中密度比水小的有苯、汽油、酒精等,密度比水大的有 CCl4 、 CS2 等。以上溶剂中只有酒精易溶于水,其余均难溶于水。 (2)溶液的颜色随浓度的增大而加深。 (3)上表所列颜色变化情况比较复杂,常说的颜色为:溴水为黄色,溴溶解在有机溶剂中为橙红色,碘水为黄色,碘溶解在苯、汽油、四氯化碳中为紫色,碘溶解在酒精中(即碘酒)为褐色。 2 、递变性 按 F2 、 Cl2 、 Br2 、 I2 的顺序,单质的颜色逐渐加深;状态由气态变化到液态
7、,再变化到固态;熔、沸点逐渐升高;在水中的溶解度逐渐减小(F2 除外)。 3 、特性 (1)液溴是深红棕色液体,且易挥发 液溴应密封保存,如果把溴存放在试剂瓶里,需加水液封,以减少挥发。盛溴的试剂瓶不能用橡皮塞(Br2 可腐蚀橡胶 (2)碘易升华常用于分离、提纯 I2 碘用棕色试剂瓶盛装,并放在阴凉处。 :卤素单质的化学反应与化学性质的相似性和递变性F2 能与水反应放出 O2 ,故 F2 不能从卤素化合物的水溶液中置换出卤素单质 卤素单质与水的反应:化学式跟 氢 气 的 反 应反 应 化 学 方 程 式F2在冷、暗处就能剧烈化合而爆炸,生成的氟化氢很稳定F2H22HF(氟化氢)Cl2在光照或点
8、燃下发生反应,生成的氯化氢较稳定Cl2H22HCl(氯化氢)Br2在加热至一定温度下才能反应,生成的溴化氢不如氯化氢稳定Br2H22HBr(溴化氢)I2持续加热,缓慢的化合,碘化氢不稳定同时发生分解I2H22HI(碘化氢)卤素单质与水的反应:化学式与水的反应与碱的反应F22F22H2O4HFO2(剧烈)很复杂Cl2Cl2H2OHClHClO(能跟水反应)Cl2NaOHNaClNaClOH2OBr2Br2H2OHBrHBrO(比氯气跟水的反应更弱一些)Br2NaOHNaBrNaBrOH2OI2I2H2OHIHIO(只有很微弱的反应)不写 总结卤素与H2、H2O、碱的反应,从氟到碘越来越不剧烈,条
9、件越来越苛刻,再次证明了从结构上的递变有结构决定性质。卤族元素化学性质的相似性和递变性 1、相似性(1)卤素都呈现非金属性,单质具有一定的氧化性,均能与金属、非金属、水和碱溶液反应。 (2)常见的化合价有 1 、 0 、 1 、 3 、 5 、 7 (氟无正价) (3)均能形成气态氢化物(HX) (4)最高价氧化物对应的水化物(HXO4)为酸(F 除外)2、递变性 按 F 、 Cl 、 Br 、 I 的顺序,元素的非金属性逐渐减弱,单质(X2)的氧化逐渐减弱,卤离子(X)的还原性逐渐增强,卤化氢(HX)的还原性逐渐增强,单质(X2)与 H2 化合逐渐困难,气态氢化物(HX)的热稳定性逐渐减弱,
10、最高价含氧酸(HXO4) F 除外 的酸性逐渐减弱,氢卤酸(HX)的酸性逐渐增强。 以上相似性、递变性的原因为卤素原子最外层的电子数为 7 ,且按 F 、 Cl 、 Br 、 I 的顺序,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。卤族元素的性质递变总结元素名称氟氯溴碘结构的基本特征原子的最外层电子数为7,原子半径逐渐增大对元素性质的基本推测卤素单质的得电子能力逐渐减弱,即单质的氧化性逐渐减弱,生成的卤离子X- 的还原性逐渐增强。与H2的反应 剧烈程度减弱HX稳定性很稳定稳定较稳定不稳定HX的酸性弱酸强酸强酸强酸与H2O反应反应活性逐渐减弱最高氧化物对应水化物的酸性
11、无HClO4水溶液中的最强酸HBrO4强酸HIO4(H5IO6)中强酸结论非金属性逐渐减弱【练习】:若用X代表F、Cl、Br、I四种卤族元素,下列属于它们共性反应的是 ( )AX2+H2 = 2HX BX2+H2O = HX+HXOC2Fe+3X2 = 2FeX3 DX2+2NaOH = NaX+NaXO+H2O【练习】:随着卤素原子半径的增大,下列递变规律正确的是 ( ) A单质的熔、沸点逐渐降低 B卤素离子的还原性逐渐增强C单质的氧性逐渐增强 D气态氢化物的稳定性逐渐增强【练习】:砹(At)是放射性元素,它的化学性质符合卤素性质的变化规律,下列说法正确的是( )AHAt很稳定 BAgAt易
12、溶于水 C砹易溶于有机溶剂 D砹是白色固【练习】:下列叙述正确的是 ( ) A. 卤素离子(X)只有还原性而无氧化性B. 某元素由化合态变成游离态,该元素一定被氧化C. 失电子难的原子获得电子的能力一定强 D. 负一价卤素离子的还原性在同一族中从上至下逐渐增强【练习】:砹(At)是卤族元素中位于碘后面的元素,试推测砹和砹的化合物最不可能具备性质( ) A.砹易溶于某些有机溶剂 B.砹化氢很稳定不易分解C.砹是有色气体 D.砹化银不溶于水或稀HNO3【练习】:氯化碘(ICl)的化学性质跟氯气相似,预计它与水反应的最初生成物是( )A. HI和HClO B. HCl和HIOC. HClO3和HIO
13、 D. HClO和HIO 【练习】:下列关于卤素的叙述正确的是 ( )A、卤素只以化合态存在于自然界中 B、 随核电荷数增加,单质熔沸点升高 C、随核电荷数增加,单质氧化性增强 D、单质与水反应,均可用通式X2+H2O=HX+HXO表示二同周期原子结构和元素性质的递变性 以第三周期元素为例,说明元素的性质从金属到非金属的递变规律NaMgAlSiPSCl原子序数11121314151617单质与水(或酸)的反应情况与冷水剧烈反应与冷水反应缓慢,与沸水剧烈反应与沸水反应很缓慢,与冷水不反应,部分溶于水,部分与水反应非金属单质与氢气化合情况反应条件高温磷蒸汽与氢气能反应加热光照或点燃氢化物稳定性Si
14、H4极不稳定PH3高温分解H2S受热分解HCl很稳定最高价氧化物对应水化物的碱(酸)性强弱NaOH强碱Mg(OH)2中强碱Al(OH)3或H3AlO3两性氢氧化物H4SiO4极弱酸H3PO4中强酸H2SO4强酸HClO4强酸金属性、非金属性递变规律金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强三:元素金属性、非金属性强弱的判断依据金属性:金属原子失电子的能力 非金属性:非金属得到电子的能力元素金属性强弱的判断依据: 金属单质跟水(或酸)反应置换出氢的难易程度金属单质跟水(或酸)反应置换出氢越容易,则元素的金属性越强,反之越弱 最高价氧化物对应的水化物氢氧化物的碱性强弱氢氧化物的碱性越强,对应金属元素的金属性
15、越强,反之越弱 还原性越强的金属元素原子,对应的金属元素的金属性越强,反之越弱(金属的相互置换)元素非金属性强弱的判断依据: 非金属单质跟氢气化合的难易程度(或生成的氢化物的稳定性),非金属单质跟氢气化合越容易(或生成的氢化物越稳定),元素的非金属性越强,反之越弱 最高价氧化物对应的水化物(即最高价含氧酸)的酸性强弱最高价含氧酸的酸性越强,对应的非金属元素的非金属性越强,反之越弱 氧化性越强的非金属元素单质,对应的非金属元素的非金属性越强,反之越弱(非金属相互置换)与水反应置换氢的难易 最高价氧化物的水化物碱性强弱金属性强弱 单质的还原性或离子的氧化性(电解中在阴极上得电子的先后)互相置换反应
16、依据: 原电池反应中正负极与H2化合的难易与氢化物的稳定性元素的 非金属性强弱 最高价氧化物的水化物酸性强弱金属性或非金属 单质的氧化性或离子的还原性性强弱的判断 互相置换反应、同周期元素的金属性,随荷电荷数的增加而减小,如:NaMgAl;非金属性,随荷电荷数的增加而增大,如:SiPSCl。规律: 、同主族元素的金属性,随荷电荷数的增加而增大,如:LiNaKRbClBrI。、金属活动性顺序表:KCaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu氧化性与还原性:(指的是物质(包括单质、化合物、离子等)得失电子的能力)氧化性:物质得到电子的能力 还原性:物质失去电子的能力元素单质的还原性越强,
17、金属性就越强;单质氧化性越强,非金属性就越强。 两性氧化物 既能跟酸反应生成盐和水,又能跟碱反应生成盐和水的氧化物,叫做两性氧化物如A12O3与盐酸、NaOH溶液都能发生反应:A12O3+6H2A13+3H2O A12O3+2OH2A1O2+H2O两性氢氧化物 既能跟酸反应又能跟碱反应的氢氧化物,叫做两性氢氧化物如A1(OH)3与盐酸、NaOH溶液都能发生反应:Al(OH)3+3H2A13+3H2O A1(OH)3+OHA1O2+2H2O四、化合价的周期性变化标出118号元素的化合价,找出规律原子序数周期最高正价或最低负价的变化12一+1310二+1 +4 +5 负化合价: -4 -11118
18、三+1 +4 +5 +7 -4 -1结论:随着原子序数的递增,元素化合价也呈现周期性变化。五、原子半径的递变规律元素符号HHe原子半径nm0.037元素符号LiBeBCNOFNe原子半径nm0.1520.0890.0820.0770.0750.0740.071元素符号NaMgAlSiPSClAr原子半径nm0.1860.1600.1430.1170.1100.1020.099总结:同一周期,随着原子序数的递增,元素原子半径逐渐减小,呈现周期性变化。六、电子层排列的周期性写出118号元素的名称、原子结构示意图。根据原子结构示意图总结并找出规律。原子序数电子层数最外层电子数达到稳定结构时的最外层电
19、子数121 122310218811183188结论:核外电子的排布随着核电荷数的增加发生周期性变化。七:元素周期律 (1)定义:元素的性质随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律叫元素周期律。(2)内容:原子核外电子排布的周期性变化。 最外层电子数:从18的周期性变化。原子半径的周期性变化。同周期元素,随原子序数的递增,原子半径从碱金属到卤素逐渐减小的周期性变化。元素主要化合价的周期性变化。 正价:17负价:41(3)实质:元素性质随原子序数递增呈现出周期性变化,其本质原因是元素的原子核外电子排布呈现周期性变化的必然结果。(4)元素周期表中同周期、同主族元素性质递变规律:性质同周期(从左右)同
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- 003 元素周期律 一对一 讲义
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