物質結構元素周期律課件.ppt

1、物質結構 元素周期律,第一課時,時間 ：2015年1月15日,（1）了解原子的組成及同位素的概念。掌握原子序數、核電荷數、質子數、中子數、核外電子數，以及質量數與質子數、中子數之間的相互關系。 （2）以第1、2、3周期的元素為例，了解原子核外電子排布規(guī)律。 （3）掌握元素周期律的實質，了解元素周期表（長式）的結構（周期、族）及應用。 （4）以第3周期為例，掌握同一周期內元素性質（如：原子半徑、化合價、單質及化合物性質）的遞變規(guī)律與原子結構的關系；以A和A族為例，掌握同一主族內元素性質遞變規(guī)律與原子結構的關系。,高考考試大綱要求：,特別提醒：元素周期律與元素周期表是中學化學的主干知識，每年高考必

2、考。,決定元素種類,一、原 子 結 構,1、原子結構,原子,原子核,核外電子,電子層,中子,決定元素的性質,質子,最外層電子,決定原子的種類,(+),(-),2.原子中各粒子的屬性,原子組成符號 AZX,質子：Z 個 中子：A-Z 個 核外電子：Z個,質量數(A)定義：忽略電子的質量，把核內所有質子和中子的相對質量取近似整數值相加，所得數值,質子數(Z) 核電荷數 原子序數 核外電子數,質量數(A)=質子數(Z) +中子數(N),表示核電荷數，表示質量數。,3、構成原子的幾種粒子間的關系：,對于陰離子：,質子數(Z) =核電荷數=原子序數核外電子數,對于陽離子：,質子數(Z) =核電荷數=原子

3、序數核外電子數,=,O,8,16,2,2-,-1,電荷數,質子數,原子個數,化合價,質量數,元素符號周圍數字的含義小結：,4、核素 同位素,具有一定數目的質子和一定數目的中子的一種原子，叫做核素。,質子數相同而中子數不同的同一元素的 不同原子互稱為同位素， 也就是說，同一元素 的不同核素之間互稱為同位素。,具有相同核電荷數的同一類原子的總稱。,如 。 126C 146C,氕（ H）氘（ D）氚（ T）；,126C相對原子質量標準； 23592U原子彈材料。,1 1,2 1,H,3 1,H,其中D、T是制氫彈的原料。,元素： 核素： 同位素：,友情提示：,元素平均相對原子量:A=A1x1+ A2

4、x2+ A3x3 元素近似相對原子量：A=A1x1+ A2x2+ A3x3 其中 A1 A2 A3為各同位素的相對原子量 A1 A2 A3為各同位素的質量數 x1 x2 x3 為各同位素的原子百分組成（豐度）,元素種類原子種類,（1）同位素的化學性質幾乎完全相同，物理性質略有差異； （2）天然存在的元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，各同位素所占原子的百分比一般不變。,同位素的特性,1. 原子的相對原子質量 2. 元素的相對原子質量 3. 近似相對原子質量,思考：幾個相對原子質量,二、核外電子的排布,核外電子運動的特征：,電子在核外空間作高速運動，沒有確定的軌跡，好象帶負電荷的云霧籠罩在原子核的周

5、圍，人們形象地稱之為電子云。,(3)核外電子分層排布：,根據電子的能量差別和通常運動區(qū)域離核的遠近不同，核外電子處于不同的電子層。,質量小，運動空間小，運動速度快，沒有確定的軌道。,(2)電子云,在多電子原子中，電子的能量不同，能量較低的電子在離核較近的區(qū)域運動，能量較高的電子在離核較遠的區(qū)域運動，我們把不同的區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層，也稱作電子層，電子在原子核外分層運動，也稱分層排布。,電子層(n): 1 2 3 4 5 6 7(能量逐漸升高) K L M N O P Q,電子層劃分,概念： 符號： 電子層數： 能量： 離核距：,要求：會畫120號元素原子及離子結構示意圖,能量高低不同和離核遠

6、近不同的空間區(qū)域,K L M N O P Q,1 2 3 4 5 6 7,低高,近遠,各電子層容納的電子數：,各電子層最多容納的電子數是2n2個， 最外層電子數不超過8個（K層不超過2個），次外層電子數不超過18個，倒數第三層不超過32個。,(5)電子層排布的表示方法：,(4)規(guī)律能量最低原理：,核外電子總是盡先排布在能量最低的電子層里，然后由里往外，依次排布在能量逐步升高的電子層里。,原子結構示意圖,Ne、HF、H2O、NH3、CH4(分子類) Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+(陽離子類) N3-、O2-、F-、OH-、NH2-(陰離子類),電子數相同的微粒,常見等電子體規(guī)律,

7、(1)“10電子”粒子： (2) “18電子”粒子： (3)核外電子總數及質子總數均相等的粒子：,Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、 C2H6、 CH3OH、N2H4、CH3F(分子類) K+、Ca2+、(陽離子類) S2-、HS-、Cl-、O22-(陰離子類), Na+、NH4+、H3O+ F-、OH-、NH2- HS-、Cl- S2-、 O22- N2、CO、C2H2 S、 O2 CO2、N2O 10電子分子， 18電子分子,三、元素周期律和元素周期表,1869年門捷列夫在繼承和分析了前人工作的基礎上，對大量實驗事實進行了訂正、分析和概括，成功地對元素進行了科學分類。

8、將化學性質相似的元素放在一個縱行制出了第一張元素周期表，揭示了化學元素的內在聯(lián)系，使其構成一個完整的體系成為化學發(fā)展史上重要的里程碑之一。 他還預言了一些未知元素的性質都得到了證實。但是由于時代的局限，門捷列夫揭示的元素內在聯(lián)系的規(guī)律還是初步的，他未能認識到形成元素性質周期性變化的根本原因。,一、元素周期表,編制原則： (1)將電子層數相同的元素,按原子序數的遞增順序從左到右排成一橫行周期。 (2) 把不同橫行中最外層電子數相同的元素，按電子層數遞增的順序由上而下排成縱行 18縱行。,1、元素周期表的結構,7,6,5,4,3,2,1,元素周期表的結構,短周期,長周期,2,8,8,18,18,3

9、2,周期,短周期,長周期,1,2,3,4,5,6,7,包含元素種類,起止元素,核外電子層數,2,8,8,18,18,32,32,2,3,1,4,5,6,1H 2He,3Li 9F、 10Ne,11Na 17Cl 、18Ar,19K 35Br、36Kr,37Rb 53I、 54Xe,55Cs 85At、86Rn,7,87Fr 117Uus 118Uuo,IA,IIA,IIIA,IVA,V A,VIA,VIIA,0,主族,副族,第VIII族,零族,族的結構,過渡元素,周期表的結構,周期（橫行）結構：,族（縱行）結構：,三短、四長。,七主(A)、七副(B)、一0、一 堿金屬元素A(除氫），稀有氣體元

10、素 0族，鹵族元素 A。,2、原子結構與元素在周期表中位置的關系,周期序數=電子層數,主族序數=最外層電子數=元素的最高正化合價,主族元素的最低負化合價=(8主族序數) 思考：同一主族上下原子序數差， A- A序數差,2、元素周期律,元素的性質隨著元素原子序數的遞增而呈周期性變化，這個規(guī)律叫做元素周期律 。,元素周期律主要體現在核外電子排布的周期性變化、原子半徑的周期性變化和元素主要化合價、金屬性及非金屬性的周期性變化方面。,元素性質的周期性變化是由于元素原子核外電子排布的周期性變化的必然結果。這也是元素周期律的實質。,元素周期律的實質：,A.周期性:,循環(huán)往復，自然界普遍存在該現象,如：時間

11、周期性，簡單的重復,生物進化周期性，螺旋上升,B.元素的性質,原子核外電子排布,原子半徑,元素主要化合價,元素的金屬性和非金屬性 . . . . . .,(一）元素原子核外電子排布的周期性變化,從左至右，電子層數相同，最外層電子數依次增加 1 8,同周期： 同主族：,從上至下，最外層電子數相同，電子層數依次增加,（二）元素原子半徑的周期性變化,主族元素原子半徑的遞變規(guī)律,主族,周期,同周期主族元素： 從左到右原子半徑依次減小 (除稀有氣體）,B. 同主族元素： 從上到下原子半徑逐漸變大,電子層 結構,電子層 結構,化合價,化合價,元素,元素,2 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2

12、7,2 8,2 8 1,2 8 2,2 8 3,2 8 4,2 8 5,2 8 6,2 8 7,2 8 8,+ 1,+ 5 3, 2, 1,+ 4 4,0,+ 3,+ 2,+ 5 3,+ 6 2,+ 7 1,+ 4 4,+ 3,+ 2,+ 1,0,（三）元素化合價的周期性變化,1、化合價遞變規(guī)律,2、化合價與主族序數的關系,同主族： 同周期：,(1)最高正價 = 最外層電子數 = 主族序數 (2)最高正價+最低負價= 8 (3)最低負價 = （8 最外層電子數） = （8 主族序數）,3、注意,（1）金屬無負價，氟無正價，氧無最高正價 （2）稀有氣體元素化學性質不活潑，通常情況下難 以與其他元

13、素化合，規(guī)定其化合價為0,從上到下，化合價一般相同,金屬性 (原子失電子能力）,非金屬性 （原子得電子能力）,（四）元素金屬性、非金屬性的周期性變化,1,B,Al,Si,Ge,As,Sb,Te,2,3,4,5,6,7,A,A,A,A,A,A,A,0,Po,At,非金屬性逐漸增強,金屬性逐漸增強,金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸增強,（專題）微粒半徑大小比較規(guī)律：(變化的本質),(1)同周期原子半徑（從左到右）：,大,小,(2)同主族原子（離子）半徑（從上到下） ：,小,大,(3)電子層結構相同的微粒半徑：,核電荷數越多，半徑越小。,Na Mg Al S Cl,I Br Cl F ; I Br Cl

14、 F,O2F Na Mg2 Al3,金屬陽離子半徑小于其原子半徑。,非金屬陰離子半徑大于其原子半徑。,(4)同種元素的原子和離子半徑：,比較微粒大小的依據（三看） 一看電子層數： 電子層數越多半徑越大 NaNa+，KNa 二看核電荷數： 電子層數相同時，核電荷數越大半徑越小。S2-Cl-K+Ca2+; O2-F-Na+Mg2+Al3+ 三看電子數： 電子層和核電荷數都相同時，電子數越多半徑越大。 Cl-Cl; Fe2+Fe3+,金屬性 (原子失電子能力）,單質跟水或酸反應置換氫的難易,最高價氧化物對應水化物的堿性強弱,金屬單質間的置換反應,非金屬性 （原子得電子能力）,與H2反應的難易程度及氫

15、化物穩(wěn)定性強弱,最高價氧化物對應水化物的酸性強弱,非金屬單質間的置換反應,判斷元素金屬性、非金屬性強弱的方法,（四）元素金屬性、非金屬性的周期性變化,1.同周期元素金屬性和非金屬性的遞變規(guī)律,NaOH 強堿,Mg(OH)2 中強堿,H4SiO4 極弱酸,H3PO4 中強酸,H2SO4 強酸,HClO4 最強酸,非金屬單質與氫氣反應,最高價氧化物對應水化物的酸堿性,金屬性和非金屬性遞變,兩性氫 氧化物,稀 有 氣 體 元 素,很不穩(wěn)定,SiH4,不穩(wěn)定,PH3,穩(wěn)定,HCl,H2S,不很穩(wěn)定,金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強,氣態(tài)氫化 物穩(wěn)定性,(一).堿金屬元素 A（除氫）,1.原子結構示意圖

16、,Li,Na,K,Rb,Cs,相似性：,遞變性：,最外層都有個電子,化學性質相似。,隨著核電荷數遞增,原子電子層數遞增,原子核對最外層電子的引力逐漸減弱,金屬性逐漸增強。,思考 如何通過實驗驗證堿金屬化學性質的相似性和不同點？,實驗,(1)鉀與O2的反應,實驗現象,金屬鉀被加熱后熔成金屬小球，并且劇烈燃燒，發(fā)出紫色火焰。,比鈉劇烈,(2)鉀與H20的反應,實驗現象,金屬鉀浮在水面上，劇烈反應，聽到微弱的爆鳴聲，并且出現紫色的火光。,比鈉劇烈,2.堿金屬化學性質的規(guī)律,(1)相似性：,均能與O2、H2O反應,表現出金屬性(還原性),(2)遞變性：,與氧氣、與水反應的劇烈程度有所不同；在同一族中，

17、自上而下反應的劇烈程度逐漸增大。金屬性增強。,3.堿金屬物理性質的規(guī)律 【p-7 表1-1】,(1)顏色、狀態(tài):,大部分均為銀白色固體，質軟,(2)密度:,逐漸增大（自上而下）KNa,(3)熔沸點:,逐漸降低（自上而下）,(二).鹵族元素：鹵素：易成鹽元素 A族元素,1.原子結構示意圖,相似性：,遞變性：,最外層都有7個電子，化學性質相似。,隨著核電荷數的增加，原子的電子層數遞增,原子核對最外層電子的引力逐漸減弱,得電子的能力逐漸減弱，非金屬性逐漸減弱。,鹵素在自然界都以化合態(tài)形式存在，它們的單質可由人工制得。,、物理性質,鹵素在物理性質上的規(guī)律,(1)顏色:,(2)狀態(tài):,(3)密度:,(4

18、)熔沸點:,逐漸增大（自上而下）,逐漸升高（自上而下）,溴是深紅棕色的液體，很容易揮發(fā)，應密閉保存。如果把溴存放在試劑瓶里，需要在瓶中加一些水，以減少揮發(fā)。,碘易升華。,溴和碘在水中的溶解度較小，但卻比較容易溶解在汽油、苯、四氯化碳、酒精等有機溶劑中。醫(yī)療上用的碘酒，就 是溶有碘的酒精溶液。,鹵素在化學性質上的規(guī)律(Cl2為代表金屬，氫氣，水，堿，還原性物質） (1)鹵素單質與H2的反應,反應條件：,劇烈程度：,生成的氫化物的穩(wěn)定性：,反應通式：,X2 + H2 2HX,逐漸減弱,HFHClHBrHI逐漸減弱,F2暗處劇烈化合爆炸，Cl2點燃或光照，Br2加熱至一定溫度，I2不斷加熱緩慢可逆越

19、來越苛刻,(2)鹵素間的置換反應 【實驗1-1】,NaBr(aq),KI(aq),KI(aq),氯水,溴水,+CCl4用力 振蕩,靜置,實驗現象 CCl4層,呈紅棕色-生成Br2,呈紫色-生成I2,呈紫色-生成I2,Cl2 + 2Br-Br2+ 2Cl-,Cl2 + 2I- I2 + 2Cl-,Br2 + 2I- I2 + 2Br-,F2 Cl2 Br2 I2 氧化性逐漸減弱,非金屬性逐漸減弱,2F22H2O = 4HFO2,Cl2 H2O HClHClO,Br2 H2O = HBrHBrO,I2 H2O = HIHIO,反應越來越難以發(fā)生,X2 + H2O = HX + HXO(不包括F2)

20、,反應通式：,均能與水反應,與金屬：2Fe+3Br2=2FeBr3 Fe+I2=FeI2 (2)遞變性,與H2與H2O反應條件、劇烈程度、反應產物(氫化物)的穩(wěn)定性不同，自上而下非金屬性逐漸減弱。,、鹵素化合物,（）鹵化銀 【實驗】 將少量AgNO3溶液分別滴入盛有NaCl溶液、NaBr溶液和KI溶液的三支試管中，觀察并比較三支試管中發(fā)生的現象。再向三支試管中各加入少量稀硝酸，觀察有什么變化？,NaCl + AgNO3 =AgCl +NaNO3 白色 NaBr+AgNO3 = AgBr +NaNO3 淺黃色 KI + AgNO3 = AgI+ KNO3 黃色,鹵化銀都有感光性，在光的照射下會發(fā)

21、生分解反應,2AgBr2AgBr2(AgCl、AgI類似),鹵化銀的這種感光性質，常被用于制作感光材料。 溴化銀：照相用的膠卷和相紙上都有一層藥膜的主要成分,碘化銀粉末可用于人工降水（雨、雪）,2、Cl、Br、I的檢驗,（1）銀鹽法:,（2）置換-萃取法:,AgNO3溶液+稀HNO3,Br、I：新制飽和氯水 +CCl4或汽油或苯 I ： 新制飽和氯水 +淀粉溶液,不同情況下鹵素的顏色,鹵族元素性質比較,1.相似性 (1)化合價：最高正價 +7(F除外) ，負價 -1 (2)氣態(tài)氫化物： HX (3)最高價氧化物及水化物: X2O7 HXO4(F除外) (4)典型非金屬。其余鹵素性質與氯氣相似(與大多數金屬、非金屬、水、堿反應；具有強氧化性),2.遞變性,逐漸增大,逐漸加深,逐漸升高,逐漸變難,逐漸減弱,逐漸增強,逐漸減弱,逐漸增強,逐漸增強,逐漸減弱,逐漸加深,逐漸減小,逐漸減弱,逐漸增強,氫鹵酸“三性”,強酸 ：HClHBrHI,(1)氟及化合物 唯一無正價元素 與水反應方程式：2F2+2H2O=4HF+O2 與氫反應時陰暗處即爆炸 HF的