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第四章 物质结构 元素周期律
第二节 元素周期律
课时1 元素周期律
课堂导入
通过对碱金属元素、卤素的原子结构和性质的研究，我们已经知道元素周期表中同主族元素的性质有着相似性和递变性。同主族元素由上到下原子核外电子层数依次增加，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，所以金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。那么，周期表中同周期元素的性质有什么变化规律呢？
课堂学习
元素周期律
根据表格数据，前三周期元素随着原子序数的递增，元素原子的核外电子排布、原子半径和主要化合价各呈现什么变化？
周期序号 原子序数 电子层数 最外层电子数
第一周期 1-2 1 1-2
第二周期 3-10 2 1-8
第三周期 11-18 3 1-8
周期序号 原子序数 电子层数 最外层电子数
第一周期
第二周期
第三周期
同周期从左向右元素原子的最外层电子数依次增大。
课堂学习
元素周期律
请绘制元素原子最外层电子数与原子序数的关系曲线，思考变化是否具有一定规律？
规律：
同周期，从左到右(随着原子序数的递增)，最外层电子数由1至8逐渐增加(第一周期除外)，呈现周期性变化。
周期序号 原子序数 原子半径(nm)
第一周期 1-2 -
第二周期 3-9 0.152-0.071
第三周期 11-17 0.186-0.099
课堂学习
元素周期律
同周期从左向右元素原子的半径依次减小。
思考原子序数与原子半径的关系，并作出原子序数与原子半径的曲线关系，可得出什么结论？
周期序号 原子序数 原子半径(nm)
第一周期
第二周期
第三周期
结论：
同周期从左向右元素原子半径呈现周期性变化。
课堂学习
元素周期律
同周期从左向右元素原子的主要化合价呈现周期性变化。
思考原子序数与元素主要化合价的关系，并作出原子序数与元素主要化合价的曲线关系，可得出什么结论？
周期序号 原子序数 主要化合价
第一周期 1-2 +1
第二周期 3-9 最高价+1→+5(不含O、F)
最低价-4→-1
第三周期 11-17 最高价+1→+7
最低价-4→-1
周期序号 原子序数 主要化合价
第一周期
第二周期
第三周期
课堂学习
元素周期律
元素周期律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化。
我们发现，前三周期元素随着原子序数的递增，元素原子的核外电子排布、原子半径和主要化合价均呈现周期性的变化，我们把这种周期性的变化称为元素周期律。
化合价变化规律：
1. 随着元素核电荷数的递增，同一周期元素的最高正价呈现由+1到+7、最低负价呈现由-4到-1的周期性变化；
2. 最外层电子数 = 最高正价；最高正价 + |最低负价| = 8(H、O、F除外)；
3. 主族序数 = 最高正价 = 最外层电子数(O、F除外)。
粒子半径变化规律：
1. 先看电子层数，电子层数越多，半径越大，如r(O) < r(S)；
2. 电子层数相同看原子序数，原子序数越大，半径越小，如r(Al) < r(Mg)、如r(Na+) < r(F-)；
3. 电子层数和原子序数都相同看化合价，化合价越高，半径越小，如r(Fe3+) < r(Fe2+) < r(Fe)。
注意事项：存在反例，但不考反例。
那同周期元素的金属性和非金属性会如何变化，你能根据已学知识进行预测吗？
课堂学习
元素周期律
根据同主族之间的金属性与非金属性递变规律，同周期元素从左至右，电子层数相同，原子半径依次减小，核对最外层电子的作用力逐渐增强，失电子能力减弱，得电子能力增强，金属性减弱，非金属性增强。
以第三周期的七种主族元素为例，应该如何以实验证明呢？
你会从哪些角度考虑，选择哪一种方法？
课堂学习
元素周期律
Si、P、S、Cl四种元素非金属性的判断。
Si P S Cl
与氢气反应 条件 高温 磷蒸气与H2能反应 需加热 光照或点燃时发生爆炸
变化规律 随着核电荷数增加，与氢气化合越来越容易 气态氢化物 热稳定性 SiH4很不稳定 PH3不稳定 H2S受热分解 HCl稳定
变化规律 随着核电荷数增加，气态氢化物越来越稳定 最高价氧化物水化物 酸性 H2SiO3弱酸 H3PO4中强酸 H2SO4强酸 HClO4(最强的无机含氧酸)
变化规律 随着核电荷数增加，最高价氧化物对应水化物的酸性越来越强 结论 非金属性：Cl>S>P>Si Si P S Cl
与氢气反应 条件
变化规律 气态氢化物 热稳定性
变化规律 最高价氧化物水化物 酸性
变化规律 结论 非金属性： 课堂学习
元素周期律
根据实验证明，结论与推测相符，即同一周期元素，电子层数相同，从左到右，核电荷数依次增多，最外层电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小，越容易得到电子形成稳定结构，非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱。
元素周期律的定义：元素的性质随原子序数的递增而呈周期性的变化。
元素周期律的内容：原子半径、主要化合价、金属性和非金属性等。
元素周期律的实质：元素原子的核外电子排布的周期性变化，即元素原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质的周期性变化。
课堂巩固
正误判断
1. 同一周期，最高正价从+1递增为+7。
4. 盐酸可以和碳酸钠溶液反应，故非金属性Cl > C。
2. 元素周期表中，半径最小的为H原子。
3. 主族元素的最低负价等于其族序数减8。
×
√
×
×
课堂巩固
下列不能说明氯的非金属性比硫强的事实是 ( )
① HCl比H2S稳定
② HCl和H2S的水溶液前者的酸性强
③ HClO4酸性比H2SO4强
④ Cl2能与H2S反应生成S
⑤ 氯原子得1个电子变成稳定离子,而硫原子得2个电子
⑥ Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS
A.①②④ B.①②⑥ C.②⑤ D.①③⑤
短周期元素甲～戊在元素周期表中的相对位置如表所示,下面判断正确的是 (　 　)
A.原子半径：丙<丁<戊
B.金属性：甲>丙
C.氢氧化物碱性：丙>丁>戊
D.最外层电子数：甲>乙
C
C
课堂学习
元素周期律的应用
元素周期表是元素周期律的具体表现形式，是学习化学的一种重要工具。门捷列夫在研究元素周期表时，科学地预言了11种尚未发现的元素，为它们在周期表中留下了空位。例如，他认为在铝的下方有一个与铝类似的元素“类铝”，并预测了它的性质。
1875年，法国化学家发现了这种元素，将它命名为镓。镓的性质与门捷列夫推测的一样。门捷列夫还预测在硅和锡之间存在一种元素——“类硅”，15年后该元素被德国化学家文克勒发现，为了纪念他的祖国，将其命名为“锗”。
接下来我们将进一步探究元素性质、原子结构和元素在周期表中的位置之间的密切关系，以及利用这些关系可以解决那些问题。
课堂学习
元素周期律的应用
沿着元素周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线，即为金属元素区和非金属元素区的分界线。分界线左下方为金属元素区，分界线右上方为非金属元素区。在金属与非金属分界线附近的元素既表现金属元素的性质,又表现非金属元素的性质。
金属性最强的元素位于元素周期表的左下角，非金属性最强的元素位于元素周期表的右上角，即金属性最强的为钫元素，但由于钫是放射性元素，在自然界中不能稳定存在，所以一般认为铯的金属性最强，氟的非金属性最强。
金属
非金属
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元素周期律的应用
主族元素的最高正价等于该元素的原子最外层电子(价电子)数，也等于其主族序数；
非金属元素的最高正价和最低负价的绝对值之和等于8(H的最低负价为-1)。
价电子：可在化学反应中发生变化、与元素的化合价有关的电子(或原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键的电子)。
具体内容：主族元素的价电子就是最外层电子，过渡元素的价电子包括最外层电子及次外层或倒数第三层的部分电子。一般来说，原子的价电子数越少，活性就越高。
原子位置、结构与性质的关系
课堂学习
元素周期律的应用
根据元素周期表和元素周期律推测元素的性质。
性质 同周期 同主族
原子半径 减小 增大
得失电子能力 得增强，失减弱 得减弱，失增强
金属性、非金属性 金减弱，非增强 金增强，非减弱
单质氧化性、还原性 氧增强，还减弱 氧减弱，还增强
单质溶沸点 金属升高，非金属降低 金属降低，非金属升高
最高价氧化物水化物酸碱性 酸性增强，碱性减弱 酸性减弱，碱性增强
气态氢化物稳定性 增强 减弱
性质 同周期 同主族
原子半径
得失电子能力
金属性、非金属性
单质氧化性、还原性
单质溶沸点
最高价氧化物水化物酸碱性
气态氢化物稳定性
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元素周期律的应用
根据O和S的相关性质及元素周期律的相关内容预测Se的性质。
元素名称 硒 元素符号
原子序数 34 金属还是非金属
原子结构示意图 最高正价 最低负价
常见中间价 气态氢化物化学式
最高价氧化物 最高价氧化物对应水化物
与硫酸比较酸性 与硫化氢比较稳定性
课堂学习
元素周期律的应用
还可以根据元素周期表和元素周期律指导化学技术：
在金属与非金属分界线附近寻找半导体材料，如：Si、Ge、Ga等；
研究氟、氯、硫、磷附近的元素，制造新品种农药；
在过渡元素中寻找制造催化剂和耐高温、耐腐蚀合金的元素，如：Fe、Ni、Pd等。
课堂学习
元素周期律的应用
根据同周期、同主族元素性质的相似性和递变性，预测新元素的发现及原子结构和性质。
如预测118(Og)号元素：第七周期第0族、原子结构示意图，是一种人工合成的化学元素、气体元素，化学性质很不活泼、属于稀有气体一类、Og具放射性，其原子十分不稳定。
元素周期表是元素周期律的具体表现形式，根据元素“位、构、性”的关系可以比较元素的性质。
根据同周期、同主族元素性质的相似性和递变性，可以比较元素的性质。
课堂巩固
如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是 ( )
A.原子半径：Z＞Y＞X
B.简单气态氢化物的稳定性：W＞R
C.最高价氧化物对应水化物的碱性：Y＜Z
D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
有A、B、C、D、E五种元素，质子数都小于18。B原子的最外层电子数是其电子层数的3倍；C原子失去1个电子所得到的微粒具有与氖原子相同的电子层结构；D是地壳中含量最多的金属元素；E的最高正价与最低负价的代数和为6；A单质可以在E单质中燃烧，生成AE，燃烧时火焰呈苍白色。下列说法错误的是 ( )
A. D的原子半径比C小
B. 可通过焰色试验检验C元素
C. E单质可以使干燥的红色布条褪色
D. D单质常温下既能溶于稀盐酸也能溶于氢氧化钠溶液
D
C
课堂小结
内 容 同周期元素(从左到右) 同主族元素(从上到下)
得失电子能力 失减弱，得增强 失增强，得减弱
单质氧化性与还原性 还减弱，氧增强 还增强，氧减弱
最高价氧化物对应水化物酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱
气态氢化物的生成与稳定性 生成由难渐易，稳定性逐渐增强 生成由易渐难，稳定性逐渐减弱
谢谢观看
THANKS

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