人教版化学必修二1-1-1课件第一章 物质结构 元素周期律

人教版化学必修二1-1-1课件第一章 物质结构 元素周期律

● 内容概述 本章以元素周期表和元素周期律为框架，先介绍元素周期表，再通过一些事实和实验归纳元素周期律。 第一节从化学史引人，直接呈现元素周期表的结构。在学生了解了一些元素性质和原子结构示意图的基础上，以元素周期表的纵向结构为线索，以碱金属和卤族元素为代表，通过比较原子结构 ( 电子层数、最外层电子数 ) 的异同，突出最外层电子数相同的元素的性质与原子结构的关系；并通过实验和事实来呈现同主族元素性质的相似性和递变性，帮助学生认识元素性质与原子核外电子的关系。在此基础上，提出元素性质与原子核的关系，并由此引出核素和同位素的有关知识。 第二节以元素周期表的横向结构为线索，先介绍原子核外电子的排布，突出电子层数的不同和最外层电子数的递增关系，以第三周期元素为代表，归纳出元素周期律。 第三节在前两节的基础上介绍化学键。使学生进一步认识物质结构的知识，以及化合物的形成和化学反应的本质。 本章内容贯穿两条线索，一是元素周期律，二是物质结构 ( 从原子结构到化学键 ) 。原子结构、元素周期律、元素周期表和化学键的相关知识在必修模块中起到承上启下的作用。 原子结构理论将帮助学生在化学的基础上进一步认识元素与物质的关系，同时还是学习元素周期律、认识元素周期表的结构、建立化学键概念的理论基础；元素周期律和元素周期表的学习将使学生在整合化学中学过的元素化合物的同时，进一步发展对元素化合物性质的认识；化学键概念的建立，不仅能使学生了解化学反应中物质变化和能量变化的实质，还为学生认识有机化合物的结构打下基础。 本章主要内容及其相互关系如下所示。 ● 重点难点 本章的学习重点是元素周期表的结构和元素周期律的实质，元素的性质、原子结构和元素在周期表中的位置三者之间关系以及离子键和共价键等知识。 本章的学习难点是同周期、同主族元素性质的递变规律， “ 位、构、性 ” 三者之间的关系和离子键、共价键的本质。 ● 学习目标 1 ．能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质递变规律。 2 ．知道元素、核素同位素的含义，了解原子的构成及原子结构的关系。 3 ．了解 1 － 20 号元素原子核外电子排布 4 ．结合有关数据和实验事实，认识元素周期律，掌握元素周期律的实质，了解原子结构与元素性质的关系。 5 ．认识化学键、离子键、共价键的涵义，了解离子键与共价键的形成，了解离子化合物和共价化合物。 ● 学法点拨 本章新概念多，内容抽象，理论性强，因此在学习过程中要注意以下几点： 1 ．回忆旧知识，学习新知识。 学习本章内容时，我们要回忆以前所学过的卤素和碱金属元素的单质及其化合物性质的递变性和差异性，元素的性质与原子结构间的关系等知识，寻找以上知识与本章各节知识间的联系。这样以旧带新、从具体到抽象就很容易掌握本章知识。 2 ．抓概念的联系，注意对比的学习方法。 本章出现了一些新概念，在学习过程中我们要运用对比的方法，挖掘不同概念间的共性与差异性。如我们可以把元素、同位素、核素三个概念作为一组进行对比，可以把离子键、共价键作为一组进行对比等等，这样便于我们牢固地掌握新概念。 3 ．注意社会科学与自然科学间的联系。 物质结构和元素周期律是中学化学中的重要基本理论之一，也是我们学习、研究化学的一种重要工具，是历年高考的必考内容。考查的热点主要有： ① 有关同位素的判断及计算； ② 元素周期表的结构及应用； ③ 元素周期律、元素周期表、元素性质三者之间的内在联系； ④ 判断化学键类型； ⑤ 根据原子核外电子排布推断元素种类。 通过学习这部分知识，可以使学生对所学元素化合物知识进行综合、归纳，从理论上进一步理解。同时，作为理论指导，也为学生继续学习化学打下基础。 在此之前，学习过的原子构成、核外电子的排布、元素周期表简介等知识，为本章的学习奠定了一定的基础。通过对本章的学习，能够建立起较完整的物质性质与物质结构之间的必然联系以及不同的物质在性质和结构等方面发生变化的规律；对以钠为代表的碱金属知识、以氯为代表的卤素知识有一个比较系统、完整的认识，为今后用物质结构和元素周期律理论指导其他的元素化合物知识的学习提供了必备的基础。 第一节　元素周期表 ( 共 3 课时 ) 1860 年门捷列夫在为著作 《 化学原理 》 一书考虑写作计划时，深为无机化学的缺乏系统性所困扰。于是，他开始搜集每一个已知元素性质的资料和有关数据，他在研究前人所得成果的基础上，发现一些元素除有特性之外还有共性。例如，已知卤族元素的氟、氯、溴、碘，都具有相似的性质；碱金属元素锂、钠、钾暴露在空气中时，都很快被氧化，因此只能以化合物的形式存在于自然界中；有的金属，如铜、银、金都能长久保持在空气中而不被腐蚀，正因为如此它们被称为贵金属。 于是，门捷列夫开始试着排列这些元素。他把每个元素都建立了一张长方形纸板卡片。在每一块长方形纸板上写上了元素符号、原子量、元素性质及其化合物。然后把它们钉在实验室的墙上排了又排。经过了一系列的排队后，他发现了这些元素的化学性质具有一定的规律性。 后来，当有人将门捷列夫对元素周期律的发现看得很简单，轻松地说他是用玩扑克牌的方法得到这一伟大发现时，门捷列夫却认真地回答说，从他立志从事这项探索工作起，总共花了大约 20 年的时间，终于在 1869 年发表了元素周期律。他把化学元素从杂乱无章的迷宫中分门别类地理出了一个头绪。因为他具有很大的勇气和信心，不怕名家指责，不怕嘲讽，勇于实践，敢于宣传自己的观点，终于得到了广泛的认可。为了纪念他的成就，人们将美国化学家希伯格在 1955 年发现的第 101 号新元素命名为 Mendelevium ，即 “ 钔 ” 。至今世界上已发现了 110 多种元素，那么，究竟有多少种元素没有被发现呢？元素周期表的终点又在哪里呢？ ● 梳理导引 1 ．元素周期表的编排原则： ① 按 ____________ 递增顺序从左到右排列； ② 将 ____________ 相同的元素排成一横行，共有 ____________ 个横行。 ③ 把 ____________ 相同的元素按 ____________ 递增顺序从上到下排成一纵列，共有 ____________ 列。 2 ．元素周期表的结构 3 ．常见族的特别名称 第 Ⅰ A 族 ________ 元素，第 Ⅶ A 族 ________ 元素， O 族 ______ 元素，第 ______ 族和 ________ 族称为过渡元素。 答案： 1. ① 原子序数　 ② 电子层数　七　 ③ 最外层电子数　电子层数　 18 2 ． 2 　 8 　 8 　 18 　 18 　 32 　 15 　 15 　 32 　长周期　短周期　长周期　 8 　 9 　 10 　稀有气体 3 ．碱金属　卤族　稀有气体　第 Ⅷ 族　所有副 ● 问题探究 1 ．元素周期表提供了每种元素的哪些信息？ 提示： 在元素周期表中，每一种元素均占据一格。对于每一格，均包含元素的原子序数，元素符号，元素名称，外围电子排布，相对原子质量 ( 或质量数 ) 等内容。 此外，在周期表中，还用不同的颜色来表示金属，非金属或过渡元素等。若元素符号呈红色表明该元素是放射性元素。 2 ．第一个元素周期表是谁排成的？跟现在的元素周期表排列方式一样吗？ 提示： 历史上第一个元素周期表是 1869 年，俄国化学家门捷列夫排成的；他是将元素按照相对原子质量由小到大依次排列，将化学性质相似的元素放在一个纵行。通过分类、归纳，制成了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，使其构成了一个完整的体系。 第一个元素周期表跟现在使用的元素周期表排列方式不一样。主要区别是元素周期表中元素的排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数。即现在我们使用的元素周期表是按元素原子的核电荷数由小到大的顺序排列而成的。 ● 细品教材 1 ． 元素周期表的发现 1869 年，俄国化学家门捷列夫将元素按照相对原子质量由小到大依次排列，将化学性质相似的元素放在一个纵行，通过分类、归纳，制出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，使其构成了一个完整的体系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。当原子结构的奥秘被发现以后，元素周期表的排序依据由相对原子质量改为原子的核电荷数，周期表也逐渐演变成现在的形式。 2 ．原子序数 按照元素在周期表中的顺序给元素编号，得到原子序数。原子序数与原子结构之间存在着如下关系： 原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数 温馨提示： 存在上述等式关系的粒子是电中性原子，而非单核离子。单核离子是在电中性原子的基础上得到或失去电子而形成的。 3 ． 元素周期表的结构 (1) 编排原则 ① 把电子层数相同的各种元素按原子序数递增的顺序从左到右排成横行。 ② 把不同横行中最外层电子数相同的元素 ( 个别元素例外 ) ，按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行。 温馨提示： 现在的元素周期表中，氦 (He) 元素、某些过渡元素属于 ② 中的个别元素。另外，氢 (H) 元素的位置虽在第 Ⅰ A 族，但与碱金属元素性质相差很大。 (2) 结构 周期是指具有相同的电子层数而又按原子序数从左到右递增的顺序排列的一个横行。主族是由短周期和长周期元素共同构成的族，符号是 A ；副族是完全由长周期元素构成的族，符号是 B 。 ① 周期：元素周期表分 7 个周期。第一、二、三周期为短周期，元素种类依次为 2 、 8 、 8 ；第四、五、六周期为长周期，元素种类依次为 18 、 18 、 32 ；第七周期也为长周期，目前尚未排满，若排满应有 32 种元素。 除第一周期外，每一周期的元素都是从碱金属元素开始，逐渐过渡到卤族元素，最后以稀有气体元素结束。 短周期元素是指原子序数从 1 号到 18 号的元素。 ② 族：元素周期表中有 18 个纵行，分为 16 个族，其中 7 个主族、 7 个副族，还有 1 个第 Ⅷ 族和 1 个 0 族。 ( 用罗马数字 ) 过渡元素包括全部副族元素和第 Ⅷ 族，都是金属，又称过渡金属。 除短周期外，从左到右各族的排列顺序为 Ⅰ A  Ⅱ A  Ⅲ B  …  Ⅶ B  Ⅷ  Ⅰ B  Ⅱ B  Ⅲ A  …  Ⅶ A  0 族。 ● 典例精析 【例 1 】　 ( 山东德州一中 2009 － 2010 学年度高一下学期期中考试， 8) 现行的长式周期表，由左到右为 18 列，碱金属族为第 1 列，稀有气体为第 18 列。按这个规定，下列说法中不正确的是 ( 　　 ) A ．第 2 列中肯定没有非金属元素 B ．第 3 列中元素种类最多 C ．第 17 列的第一种元素对应的最高氧化物的水化物是最强的含氧酸 D ．第 15 列元素的氢化物组成通式可用 RH 3 表示 【解析 】 　 第 2 列为第 Ⅱ A 族元素，而第 Ⅱ A 族元素中全部都是金属元素，故 A 项正确；第 3 列中含有锕系和镧系元素，故该列元素种类最多。第 17 列为第 Ⅶ A 族，第一种元素为 F 元素，它没有正化合价，而第二种元素氯元素对应的最高氧化物的水化物是最强的含氧酸，即为 HClO 4 ，故该项错误；第 15 列元素为第 Ⅴ A 族元素，其最外层电子数为 5 个，负化合价为－ 3 价，故该项正确。 【答案 】 　 C 【点拨】　 本题实际上考查对元素周期表结构的掌握状况，抓住周期表中 18 个纵行所包含的元素种类及数目是解决该题的关键。 “ 嫦娥一号 ” 总共携带九种仪器升空，用于测量月球上 14 种元素的分布。这 14 种元素包括：铁、钛、铀、钍、钾、镁、硅、氦等。 请回答： (1) 查看元素周期表，看看周期表中有没有这些元素。 (2) 根据元素周期表中元素的分类，其中属于金属元素的有 ____________ ；非金属元素的有 ____________ ；放射性元素的有 ____________ 。 【解析 】 　 元素周期表中不同的颜色代表不同类别的元素，其中过渡元素也属于金属元素，红体英文字母表示的是放射性元素。 【答案 】 　 (1) 有　 (2) 铁、钛、铀、钍、钾、镁　硅、氦　铀、钍 ● 细品教材 1 ． 同周期相邻元素原子序数差 同周期第 Ⅲ A 族与第 Ⅱ A 族元素原子序数差，从第二周期到第七周期分别依次为 1,1,11,11,25,25 。 2 ． 同主族及 0 族上下相邻元素原子序数差 (1) 若为 Ⅰ A 、 Ⅱ A 族元素：相差上一周期所含元素种数 (2) 若为 Ⅲ A ～ Ⅶ A 族、 0 族元素：相差下一周期所含元素种数 具体情况如下表： 相邻的周期数 族类型 同主族及 0 族上下相邻元素原子序数差 第二周期与第三周期 Ⅰ A ～ Ⅶ A 族及 0 族 8 第三周期与 第四周期 Ⅰ A ～ Ⅱ A 族 8 Ⅲ A ～ Ⅶ A 族及 0 族 18 第四周期与 第五周期 Ⅰ A ～ Ⅶ A 族及 0 族 18 第五周期与 Ⅰ A ～ Ⅱ A 族 18 第六周期 Ⅲ A ～ Ⅶ A 族及 0 族 32 第六周期与 第七周期 Ⅰ A ～ Ⅱ A 族 32 温馨提示： 根据元素周期表中相邻几种元素的原子序数的关系推断元素类别是常见的元素周期表知识的考查角度，解决此类问题时，要熟练运用元素周期表中相邻元素原子序数差的相关规律，对元素在周期表中的位置作出准确的推断。 ● 典例精析 【例 2 】　 A 、 B 两种元素， A 的原子序数为 x ， A 和 B 所在周期所含的元素种类分别是 m 和 n 。 (1) 如果 A 和 B 同在 Ⅰ A 族，当 B 在 A 的上一周期时， B 的原子序数为 ____________ ，当 B 在 A 的下一周期时， B 的原子序数为 ____________ 。 (2) 如果 A 和 B 同在 Ⅶ A 族，当 B 在 A 的上一周期时， B 的原子序数为 ____________ ，当 B 在 A 的下一周期时， B 的原子序数为 ____________ 。 【解析 】 　 此题选取了具有代表性的两族： Ⅰ A 和 Ⅶ A ，可以根据它们具体的原子序数来推理，试过之后再与下面的答案相比较。经过对元素周期表的分析研究，你可能不难得出以下结论： ① Ⅰ A 、 Ⅱ A 族，下面元素的原子序数等于同主族上面元素的原子序数加上上面元素所在周期的元素种类数。 ② Ⅲ A 到 0 族，下面元素的原子序数等于上面元素的原子序数加上下面元素所在周期的元素种类数。 【答案 】 　 (1) x － n 　 x ＋ m 　 (2) x － m 　 x ＋ n 【点拨】　 本题主要考查周期表的结构，故只要画出 A 、 B 在周期表中的相对位置，即可推出结果。 (1) Ⅰ A 故 B 在 A 的上一周期时， B 的原子序数为 x － n ； B 在 A 的下一周期时， B 的原子序数为 x ＋ m 。 (2) 　　　　　　　　　　　 Ⅶ A B 在 A 的上一周期时， B 的原子序数为 x － m ； B 在 A 的下一周期时， B 的原子序数为 x ＋ n 。 已知 a 为第 Ⅱ A 族元素， b 为第 Ⅲ A 族元素，它们的原子序数分别为 m 和 n ，且 a 、 b 为同一周期元素。下列关系错误的是 ( 　　 ) A ． n ＝ m ＋ 1 　　　　　 B ． n ＝ m ＋ 11 C ． n ＝ m ＋ 25 D ． n ＝ m ＋ 10 解析 】 　 元素周期表共有 7 个周期 (7 个横行 ) 、 16 个族 (18 个纵行 ) ，其中第 1 周期没有第 Ⅱ A 族、第 Ⅲ A 族元素，第 7 周期没有第 Ⅲ A 族元素，在第 2 、 3 周期中，因为第 Ⅱ A 族与第 Ⅲ A 族相邻，所以 n ＝ m ＋ 1 ，故 A 正确。在第 4 、 5 周期中，因第 Ⅱ A 族与第 Ⅲ A 族元素之间有 10 个纵行的过渡元素，所以 n ＝ m ＋ 10 ＋ 1 ＝ m ＋ 11 ，故 B 正确。在第 6 周期中，因为第 Ⅱ A 族与第 Ⅲ A 族之间又比第 4 、 5 周期多了镧系元素 ( 镧除外 ) ，共计 14 种，所以 n ＝ m ＋ 11 ＋ 14 ＝ m ＋ 25 ，故 C 正确。由上述可知，答案为 D 。 【答案 】 　 D 【点拨】　 第 Ⅱ A 族和第 Ⅲ A 族相差的元素数目如下表： 周期 第 Ⅱ A 族元素的原子序数 第 Ⅲ A 族元素的原子序数 相差元素数 2 4 5 1 3 12 13 1 4 20 31 11 5 38 49 11 6 56 81 25 7 88 (113) 25 ● 细品教材 由原子序数确定元素在元素周期表中的位置时常依据 “ 0 族定位法 ” 。 1 ． 首先要确定各周期 0 族元素的原子序数 周期数 一 二 三 四 五 六 0 族元素的原子序数 2 10 18 36 54 86 2. 其次要熟悉周期表中每个纵行对应的族的序数 ( 即所有族由左到右的顺序 ) 族 Ⅰ A Ⅱ A Ⅲ B Ⅳ B Ⅴ B Ⅵ B Ⅶ B Ⅷ 纵行 1 2 3 4 5 6 7 8 ～ 10 族 Ⅰ B Ⅱ B Ⅲ A Ⅳ A Ⅴ A Ⅵ A Ⅶ A 0 纵行 11 12 13 14 15 16 17 18 3. 具体方法 (1) 比大小定周期 比较该元素的原子序数与 0 族元素的序数大小，找出与其相邻近的 0 族元素，那么该元素就和序数大的 0 族元素处于同一周期。 (2) 求差值定族数 ① 若某元素原子序数比相应的 0 族元素多 1 或 2 ，则该元素应处在 0 族元素所在周期的下一个周期的 Ⅰ A 族或 Ⅱ A 族，如 88 号元素， 88 － 86 ＝ 2 ，则其应在第七周期 Ⅱ A 族。 ② 若比相应的 0 族元素少 1 ～ 5 时，则应处在同周期的 Ⅶ A ～ Ⅲ A 族，如 84 号元素，应在第六周期 Ⅵ A 族。 ③ 若预测新元素在周期表中的位置，可与未发现的 0 族元素 (118 号 ) 按上述方法推测，如 114 号元素应为第七周期 Ⅳ A 族。 ● 典例精析 【例 3 】　 ( 河北唐山开滦一中 2009 － 2010 学年度高一下学期期中考试， 8) 决定主族元素在元素周期表中位置的是 ( 　　 ) A ．电子层数和最外层电子数 B ．次外层电子数 C ．原子核内中子数 D ．原子的相对原子质量 【解析 】 　 电子层数＝周期序数，主族元素的最外层电子数＝主族序数。故主族元素在元素周期表中位置决定于电子层数和最外层电子数。 【答案 】 　 A 【例 4 】　 X 、 Y 、 Z 是周期表中相邻的三种短周期元素， X 和 Y 同周期， Y 和 Z 同主族，三种元素原子的最外层电子数之和为 17 ，核内质子数之和为 31 ，则 X 、 Y 、 Z 是 ( 　　 ) A ． Mg 、 Al 、 Si B ． Li 、 Be 、 Mg C ． N 、 O 、 S D ． P 、 S 、 O 方法三　代入验证法 排查 A ～ D 四选项， A 项 Mg 、 Al 同周期，但 Al 、 Si 不同主族，排除 A 项。 B 选项中，三者最外层电子数之和为 5 ，不等于 17 ，排除 B 项。 C 项符合可选。 D 项三者质子数之和为 15 ＋ 16 ＋ 8 ＝ 39 ，不等于 31 ，不可选。 【答案 】 　 C 在元素周期表中前四周期的五种元素的位置关系如图所示，若 B 元素的核电荷数为 Z ，则五种元素的核电荷数之和可能为 ( 　　 ) A ． 5Z 　　　　　 B ． 5Z ＋ 18 C ． 5Z ＋ 10 D ． 5Z ＋ 8 【解析 】 　 本题考查的知识点为元素周期表的结构。题目给出周期表中的部分元素的位置关系，根据该特点， D 、 B 、 E 不能是第 Ⅰ A 、第 Ⅱ A 和第 Ⅲ A 族元素，且分别位于第二、三、四周期；根据相邻元素原子序数的关系，可知原子序数分别为 A ： Z － 1 ； C ； Z ＋ 1 ； D ： Z － 8 ； E ： Z ＋ 8 或 Z ＋ 18 ，因此这五种元素核电荷数之和可能为 5Z 或 5Z ＋ 10 。 【答案 】 　 A 、 C 【点拨】　 解与元素周期表有关的题目时，需要掌握元素周期表的结构：有几个周期，每周期有多少种元素，有多少个族，它们的相对位置是怎样的。对前 20 号元素要求熟练掌握，对所有主族元素要求了解，只有在掌握了相关基础知识的基础上解题，才能胸有成竹。 同一主族相邻周期两种元素的原子序数之间的关系，随元素在周期表中位置的不同而不同。一般的，若为第 Ⅰ A 族或第 Ⅱ A 族元素，则两种元素原子序数差为上一周期包含的元素种数；若为第 Ⅲ A ～第 Ⅶ A 族元素，则两种元素原子序数差为下一周期包含的元素种数。 某周期第 Ⅱ A 族元素的原子序数为 Z ，那么同一周期第 Ⅲ A 族元素的原子序数可能是 ( 　　 ) ① Z ＋ 1 　 ② Z ＋ 11 　 ③ Z ＋ 14 　 ④ Z ＋ 25 　 ⑤ Z ＋ 15 A ． ①②③ B ． ①③④ C ． ①④⑤ D ． ①②④ 【解析 】 　 本题考查周期表的结构。第 Ⅱ A 、第 Ⅲ A 族短周期中相邻原子序数差 1 ；四、五周期中由于中间有副族和第 Ⅷ 族元素的存在，故第 Ⅱ A 、第 Ⅲ A 族原子序数差 11 ；六、七周期中由于镧系、锕系元素的存在，两者将相差 25 。 【答案 】 　 D ● 资料备选 巧记元素周期表的结构 ( 一 ) 七个周期横着看，三短三长一不全； 纵看共有十八列，七主七副零八三； 副族元素中间站，主族元素靠两边； 镧系锕系各十五，全部属于 Ⅲ B 族； 若分金属非金属，硼砹之间作连线。 ( 二 ) 周期指横行，有短也有长，一二三为短，四五六为长，还有第七行，至今不完全。 纵行称为族， 7 主又 7 副，另有 1 零 Ⅷ ，总共十六纵， Ⅷ 族含三纵，分类是特殊。 族序依次增， Ⅱ 主接 Ⅲ 副， Ⅶ 副再接 Ⅷ ， Ⅱ 副邻 Ⅲ A ，从左向右数， Ⅶ 主到零族。 Ⅰ A Ⅱ A Ⅲ B Ⅳ B Ⅴ B Ⅵ B Ⅶ B Ⅷ Ⅰ B Ⅱ B Ⅲ A Ⅳ A Ⅴ A Ⅵ A Ⅶ A 0 ( 三 ) 十八纵行十六族，一八一 ○ 有规律， 八九十行成 Ⅷ 族，每逢二三分主副， 镧系锕系各十五，都在副族里面住。