人教版化学必修二1-1-2课件第一章 物质结构 元素周期律
在门捷列夫发现元素周期律时，还有许多元素未被发现。
1871
年，门捷列夫给这些未发现的元素在周期表上留下了空位置，并根据同族元素的性质相似的原理，对这些未发现的元素作了准确的预言。以镓为例：当时镓尚未发现，门捷列夫在化学元素周期表铝的下边，空了一格，门捷列夫把它叫做亚铝
(
或类铝
)
，并预言了它的各种性质。过了
4
年，即
1875
年，法国化学家布瓦博德朗在比利牛斯山的闪锌矿中发现了一种新元素，命名为镓。镓就是门捷列夫所预言的亚铝。
人类在长期的生产活动和科学实践中，逐步认识了元素间的内在联系和元素性质变化的规律性。那么同族元素间有哪些规律存在呢？让我们一起走进丰富多彩的物质世界，共同探讨元素的性质与原子结构的关系。
●
梳理导引
1
．碱金属元素原子的最外层都有
______________
个电子，都是活泼的金属；且随核电荷数增加，电子层数逐渐
______________
，原子半径逐渐
______________
，金属性逐渐
____________
。
2
．碱金属单质的物理性质：都有
______________
的金属光泽，质
______________
，密度
______________
，熔点
____________
，导电性和导热性都
____________
；随着核电荷数增加，碱金属单质的熔、沸点逐渐
____________
，密度逐渐
____________[
特殊的
ρ(K)<ρ(Na
)]
。
3
．卤素原子的最外层都有
____________
个电子，易
____________1
个电子形成
8
个电子的稳定结构，因此卤素具有较强的
____________
性。
①
卤素按
F
2
、
Cl
2
、
Br
2
、
I
2
的顺序，与氢气反应的剧烈程度
____________
，生成的氢化物的稳定性
____________
，最高价氧化物对应的水化物的酸性
____________(F
没有氧化物
)
。
②
卤素间的置换反应：
Cl
2
、
Br
2
、
I
2
氧化性由强到弱的顺序为
__________
，并由此预测
F
2
的氧化性比
Cl
2
____________
。
答案：
1.1
增多 增大 增强
2
．银白色 软 小 低 很强 降低 增大
3
．
7
获得 氧化
①
逐渐减弱 逐渐减弱 逐渐减弱
②
Cl
2
>Br
2
>I
2
强
●
问题探究
1
．从周期表的第
1
、
17
列元素分析来看，同一列
(
族
)
元素的原子结构有什么相同之处？它们之间有没有递变规律？怎样递变？为什么有这种递变？
提示：
要学会透过外在现象抓内在联系。关键要清楚讨论原子结构需要从哪几个角度来看，一般包含：核外电子排布
(
重点是电子层数、最外层电子数
)
、原子半径等内容。
关于原子半径的大小，则是要找到影响原子半径大小的因素，从以下几方面分析：
电子层数多少
(
层多径大
)
、核电荷数大小
(
核电荷数越大使半径越小
)
、电子数多少
(
核外电子数越多使半径越大
)
。并要从中找出矛盾的主要方面，然后再来确定递变结果，即规律内容。
第
1
、
17
列元素探究：
同主族中，最外层电子数相等，但也有递变方面。即随着原子序数的递增，电子层数越来越多，原子半径越来越大。原因是：随着原子序数的递增，虽然核电荷数增大会使半径减小，但电子数的增多，特别是电子层数的增多使半径增大成了矛盾的主要方面。
同主族中，最外层电子数相等，电子层数越来越多，原子半径越来越大。
2
．
同主族元素在原子结构上有什么相似之处？又有什么递变规律？这决定着元素的性质有什么相似之处和递变规律？
提示：
问题关键是抓住位构性的内在联系进行分析。元素周期表与元素原子结构特点和元素的性质之间有着密切的关系，元素在周期表中的位置反映了该元素原子结构的特点以及由此决定的元素的性质，故可以根据元素在周期表中的位置，推测它的原子结构和有关性质。
“
同主族元素
”
这一位置关系，决定了这些元素的最外电子层上的电子数是相同的，因此决定它们的最高正价和最低负价都分别相同，它们的同类化合物的化学式一般相似，结构相似，性质也相似。但同主族内，随着原子序数的递增，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，核对外层对电子的吸引力逐渐减小，因此，得电子的能力逐渐减弱，失电子的能力逐渐增强。
●
细品教材
1
．
结构和性质上的相似性
碱金属元素原子的最外层都有
1
个电子，很容易失去。因此在化学反应中，碱金属都表现出强的还原性。故
Na
、
K
与
O
2
、
H
2
O
反应时都很剧烈。反应产物中，碱金属元素的化合价都是＋
1
价。
2
．结构和性质上的递变性
随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，最外层电子离原子核越来越远，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
由于碱金属从
Li
到
Cs
，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，则失电子能力从
Li
到
Cs
逐渐增强，还原性逐渐增强，即金属性逐渐增强，因此，钾与氧气或水的反应比钠剧烈。
碱金属与氧气反应的递变性
3
．物理性质
①
色态：锂、钠、钾、铷是银白色的固体，铯是略带金属光泽的固体。
②
硬度：碱金属硬度都很小，比较软，可用小刀切割。
③
熔、沸点：碱金属熔点都较低。随着核电荷数的递增，碱金属的熔、沸点依次降低。
K
、
Na
常温下为固态，而
K
、
Na
的合金常温下为液态，它是原子反应堆的导热剂。
④
密度：从
Li
到
Cs
碱金属的密度逐渐增大
(K
除外
)
。
Li
、
Na
、
K
的密度比水小，
Rb
、
Cs
的密度比水大。
Li
的密度小于煤油，只能保存在固态石蜡中。
Na
、
K
的密度比水小，比煤油大，常保存在煤油中。
⑤
导电性和导热性：碱金属都是热和电的良导体。
4
．比较元素金属性强弱的方法
(1)
根据金属活动性顺序表判断。自左至右金属性减弱，即失电子能力减弱，如：
Zn>Cu
。
(2)
根据元素周期表判断。同周期，从左至右金属性减弱。同主族，自上而下金属性增强。如：
Na>Mg>Al
，
Na
Na(
金属性
)
。
(4)
根据其最高价氧化物对应的水化物
——
氢氧化物碱性强弱的判断。碱性越强，元素的金属性越强。如：
NaOH
>Mg(OH)
2
>Al(OH)
3
(
碱性
)
，则
Na>Mg>Al(
金属性
)
。
●
典例精析
【例
1
】 下列对碱金属性质的叙述中，正确的是
(
)
A
．都是银白色的柔软金属
(
除铯外
)
，密度都比较小
B
．单质在空气中燃烧生成的都是过氧化物
C
．碱金属单质与水剧烈反应生成碱和氢气
D
．单质的熔、沸点随着原子序数的增加而升高
【解析
】
本题主要考查碱金属元素的性质。除铯外，碱金属单质均为银白色金属，质软，有延展性，密度较小，
A
正确；碱金属单质在空气中燃烧时，活泼性不同，其产物亦不同，
Li
生成
Li
2
O
，
Na
生成
Na
2
O
2
，
K
、
Rb
、
Cs
则生成较复杂的氧化物，
B
错误；碱金属单质性质活泼，都能与水剧烈反应生成碱和氢气，
C
正确；碱金属单质的熔、沸点随着原子序数的增加而逐渐降低，
D
错。
【答案
】
AC
【例
2
】
8.1 g
某碱金属
(R)
及其氧化物
(R
2
O)
组成的混合物，与水充分反应后，蒸发反应后的溶液，得到
12 g
无水晶体，通过计算确定该金属的名称。
【解析
】
设
R
的相对原子质量为
A
r
(R
)
，若
8.1 g
全为金属，则有关系式：
R
～
ROH
A
r
(R
)
A
r
(R
)
＋
17
8
．
1 g 12 g
故
R
的相对原子质量实际应在
10.7
到
35.3
之间，此范围只有钠。
【答案
】
钠
【点拨】
本题若用常规方法求解，非常麻烦，列式复杂，求解过程也非常困难。采用上面的极端假设法，思路清楚，计算简洁。碱金属及其化合物溶于水的计算，是本部分的一个重要题型，计算方法也不相同，有时用列方程组求解，有时根据化学方程式直接求算，特殊法除极端假设外，有时还用平均值法。
(
江苏东台中学
2009
～
2010
学年度高一下学期期中考试，
15)
下列说法正确的是
(
)
A
．
Li
是最活泼金属，
F
是最活泼非金属
B
．
Mg(OH)
2
碱性比
Ca(OH)
2
强
C
．元素周期表有
7
个主族，
7
个副族，
1
个
0
族，
1
个
Ⅷ
族，共
18
纵行
D
．
X
2
＋
的核外电子数目为
18
，则
X
在第三周期第
ⅡA
族
【解析
】
最活泼金属是
Cs
，所以
A
项错误；依据同主族元素的递变规律知
Ca(OH)
2
碱性比
Mg(OH)
2
强，故
B
项错误；
C
项正确；
D
项中若
X
2
＋
的核外电子数目为
18
，则
X
在第四周期第
Ⅱ
A
族的
Ca
元素。
【答案
】
C
有人设计了如右图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：
①
钠的物理性质；
②
钠与水反应的产物。
操作步骤：将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住试管口移近酒精灯，松开拇指，点燃气体。同时观察大试管中溶液的颜色变化。
请你回答：
(1)
大头针上的钠块不宜过大，也不宜太小，为什么？
(2)
有同学建议直接在导管口来点燃验证产生的气体，这种建议合理吗？
(3)
写出钠与水反应的化学方程式
_______________
。
【答案
】
(1)
钠与水反应很剧烈且放热，钠块过大会着火产生危险。钠块过小，产生的气体量太小，不宜检验产生的气体。
(2)
不合理，易爆炸。
(3)2Na
＋
2H
2
O===2NaOH
＋
H
2
●
细品教材
1
．
卤族元素的原子结构
结构相同点：最外层都是
7
个电子。
结构不同点：随核电荷数增加，电子层数增加，原子半径增大
3
．卤素单质与氢气反应的比较
条件
产物稳定性
化学方程式
F
2
暗处
很稳定
Cl
2
光照或点燃
较稳定
Br
2
加热
稳定性差
I
2
不断加热
不稳定
结论
随着核电荷数的增加，卤素单质与
H
2
反应变化：
a.
剧烈程度：逐渐减弱
b
．生成
HX
的稳定性：逐渐减弱
4.
卤素间的置换反应实验
实验
现象
化学方程式
a.
将少量新制的饱和氯水加入盛有
NaBr
溶液的试管，振荡后加
CCl
4
，振荡，静置
溶液分上下两层，下层呈红棕色
Cl
2
＋
2NaBr===2NaCl
＋
Br
2
b.
将少量新制的饱和氯水加入盛有
KI
溶液的试管，振荡后加
CCl
4
，振荡，静置
溶液分上下两层，下层呈紫红色
Cl
2
＋
2KI===2KCl
＋
I
2
实验
现象
化学方程式
c.
将少量溴水加入盛有
KI
溶液的试管，振荡后加
CCl
4
，振荡，静置
溶液分上下两层，下层呈紫色
Br
2
＋
2KI===2KBr
＋
I
2
结论
随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性：
5.
比较元素非金属性强弱的方法
(1)
同周期元素，从左到右非金属性增强。如：
Cl
>S
。
同主族元素，从上到下非金属性减弱。如：
Cl
>Br
。
(2)
根据最高价氧化物的水化物的酸性强弱，酸性越强，非金属性越强。如：
HClO
4
(
高氯酸
)>H
2
SO
4
则，非金属性：
Cl
>S
。
(3)
根据与氢气生成气态氢化物的难易程度，越易化合其非金属性越强。
(4)
根据氢化物的稳定性，氢化物越稳定其非金属性越强。
如：氢化物的稳定性：
HF>HCl>HBr
>HI
则，非金属性：
F>Cl
>Br>I
。
(5)
根据置换反应，活泼非金属单质可置换相对较弱的非金属。
如：
Cl
2
＋
2NaBr===2NaCl
＋
Br
2
，
则非金属性：
Cl
>Br
。
6
．通过对比碱金属单质与氧气、水的反应，以及卤素单质与氢气的反应、卤素单质间的置换反应，我们可以看出，元素性质与原子结构有密切的关系，主要与原子核外电子排布特别是最外层电子数有关。因此原子结构相似的一族元素，它们在化学性质上表现出一定的相似性和递变性。
在元素周期表中，同主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，原子失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，所以，金属性逐减增强，非金属性逐渐减弱。
●
典例精析
【例
3
】 下列对卤素的说法不符合递变规律的是
(
)
A
．
F
2
、
Cl
2
、
Br
2
、
I
2
的氧化性逐渐减弱
B
．
HF
、
HCl
、
HBr
、
HI
的热稳定性逐渐减弱
C
．
F
－
、
Cl
－
、
Br
－
、
I
－
的还原性逐渐增强
D
．卤素单质按
F
2
、
Cl
2
、
Br
2
、
I
2
的顺序颜色变浅，密度增大
【解析
】
从
F
I
原子半径依次增大，单质氧化性逐渐减弱，则阴离子的还原性逐渐增强，氢化物的稳定性逐渐减弱，卤素单质按
F
2
、
Cl
2
、
Br
2
、
I
2
的顺序颜色逐渐变深，密度也逐渐增大。
【答案
】
D
【例
4
】 某溶液中
Cl
－
、
Br
－
、
I
－
的物质的量之比为
2∶3 ∶ 4
，要使溶液中的
Cl
－
、
Br
－
、
I
－
的物质的量之比变为
4 ∶ 3 ∶ 2
，则通入
Cl
2
的物质的量是原溶液中
I
－
的物质的量的
(
)
A
．
1/2
B
．
1/3
C
．
1/4
D
．
1/8
【解析
】
当一种溶液中同时存在
Cl
－
、
Br
－
、
I
－
这三种离子时，通入
Cl
2
，首先被氧化的是
I
－
，只有当
I
－
全部被氧化后，
Br
－
才能被氧化。这是因为
I
－
的还原性比
Br
－
强
(
也可换个思维方式：若假设
Br
－
先被氧化生成
Br
2
，而反应
“
Br
2
＋
2I
－
===2Br
－
＋
I
2
”
又把
Br
2
变成了
Br
－
，把
I
－
变成了
I
2
)
。显然，只要溶液中还存在
I
－
，
Br
－
就不可能被氧化。
现在，通入
Cl
2
后，溶液中还存在
I
－
，所以肯定没有
Br
－
参加反应，
Br
－
的物质的量保持不变，仍取原来的
“
3 mol
”
(
假设原
Cl
－
、
Br
－
、
I
－
的物质的量为
2 mol
、
3 mol
、
4 mol)
。
Cl
－
的物质的量从
2 mol
变为
4 mol
，增加了
2 mol
，则通入
Cl
2
的物质的量为
1 mol
。故通入
Cl
2
的物质的量是原溶液中
I
－
的物质的量的
1/4
。
【答案
】
C
下列说法中正确的是
(
)
A
．卤素的单质均有颜色且有毒
B
．卤化银均难溶于水
C
．原子半径和阴离子半径逐渐减小
D
．单质的熔、沸点依次升高
【解析
】
AgX
中
AgF
是溶于水的，
B
项错；原子半径和阴离子半径随电子层数的增加而增大，
C
项错。
【答案
】
A
、
D
【点拨】
解决该题的关键是掌握卤族元素性质。
下列说法正确的是
(
)
A
．随着原子半径的增加，卤族元素单质的密度逐渐减小
B
．随着核电荷数的增加，卤族元素单质的熔点逐渐降低
C
．随着核电荷数的增加，卤族元素的原子半径逐渐减小
D
．随着原子半径的增加，卤族元素原子的非金属性逐渐减弱
【解析
】
随着原子半径的增加，卤族元素单质即
F
2
、
Cl
2
、
Br
2
、
I
2
的密度逐渐增大，其非金属性
(
得电子能力、氧化性
)
逐渐减弱，
A
错，
D
对；随着核电荷数的增加，
F
2
、
Cl
2
、
Br
2
、
I
2
的熔点逐渐升高，其原子半径逐渐增大，
B
、
C
都错。
【答案
】
D
【点拨】
注意理解性质变化的根本原因。
●
资料备选
氯、溴、碘在不同溶剂中的颜色
水
苯
(C
6
H
6
)
四氯化碳
(CCl
4
)
汽油
酒精
(C
2
H
5
OH)
Cl
2
黄绿色
黄绿色
黄绿色
黄绿色
黄绿色
Br
2
黄
橙
橙
橙红
橙
橙红
橙
橙红
橙
橙红
I
2
深黄
褐
浅紫
紫色
紫
深紫
浅紫
紫红
棕
深棕
