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元素周期表和
元素周期律的应用
第四章 物质结构 元素周期律
宏观辨识与微观探析：
从微观上理解同周期元素原子核外电子排布的相似性和递变规律，明确宏观上的元素性质与微观上的原子核外电子排布之间的关系，理解结构决定性质，性质反映结构的基本规律。
证据推理与模型认知：
完善元素“位置-结构-性质”的认知模型，基于元素性质的递变的本质原因，类比归纳出元素的性质。
科学探究与创新意识：
建立元素原子结构变化与其性质变化的的微观模型，理解根据该模型进行元素性质推理的科学思想。
一、第三周期元素性质的递变
根据第三周期元素原子的核外电子排布，请你预测该周期元素金属性和非金属性的变化？
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
结构
决定
性质
失电子能力减弱，得电子能力增强
原子半径逐渐减小
元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强
原子核对最外层电子的引力逐渐增强
【思考】判断元素金属性和非金属性的事实有哪些？判断依据是什么呢？
金属性：
元素原子失电子的能力（还原能力）
非金属性：
元素原子得电子的能力（氧化能力）
电子层数相同，核电荷数增大，半径减小，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
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
【思考】如何设计实验证明其规律，依据是什么？
① 单质与水反应的难易程度
② 单质与酸反应的剧烈程度
③ 最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
1.金属性强弱比较方法
【实验1】根据单质与水反应的难易程度比较金属性强弱
方法 ① Na 与水反应 Mg 与水反应 Al 与水反应
条件及现象 与冷水剧烈反应， 并产生气体
反应方程
实验结论 与冷水几乎不反应，
与沸水缓慢反应
与沸水反应很慢，几乎无现象
金属性：Na ＞Mg ＞Al
2Na + 2H2O =
2NaOH + H2↑
Mg + 2H2O =
Mg(OH)2 + H2↑
△
【实验2】根据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较金属性强弱
方法 ② 试管1 试管2
实验现象
实验现象
反应方程
实验结论 白色沉淀生成，
白色沉淀生成，
NaOH溶液
MgCl2(aq)
氨水溶液
①
②
AlCl3(aq)
氨水溶液
①
NaOH溶液
②
Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]-
Mg(OH)2 + OH-
×
Al(OH)3为两性物质
金属性：Na ＞Mg ＞Al
沉淀不溶解
沉淀溶解
一、第三周期元素性质的递变
你能依据第三周期元素金属性的研究方法继续研究第三周期元素非金属性的递变规律吗？
其最高价氧化物的水化物的酸性强弱，
与氢气生成气态氢化物的难易程度
氢化物的稳定性来判断。
一、第三周期元素性质的递变
2.非金属性强弱比较方法
① 非金属元素的最高价氧化物对应的水化物—最高价含氧酸的酸性强弱。
② 非金属单质与氢气反应生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性。
③ 与氢气生成气态氢化物的难易程度
④活泼非金属置换不活泼非金属
实验探究同周期元素性质递变规律
元素 Si P S Cl
最高价氧化物的化学式 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
最高价氧化物对应水化物的化学式及酸性 H2SiO3 弱酸 H3PO4 中强酸 H2SO4 强酸 HClO4
酸性比
H2SO4强
单质与H2反应的条件 高温 磷蒸气与 H2能反应 加热 光照或点燃时发生爆炸而化合
氢化物的稳定性 不稳定 受热分解 受热分解 稳定
3.同周期元素金属性和非金属性的递变规律
Na Mg Al Si P S Cl
金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强
4.用结构观点解释
电子层数相同核电荷数增多
原子半径减小
原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强
同周期元素 从左到右
原子核对最外层电子的吸引力增强
实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果
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”。
门捷列夫作出这些伟大预言的科学依据是什么？
Na Mg Al Si P S Cl
金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强
核电荷数依次增多
原子半径逐渐减小
失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强
对其它周期主族元素进行同样的研究，一般情况下也会得出同样的规律。
周期
主族
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
1
2
3
4
5
6
7
金 属 性 逐 渐
增 强
非 金 属 性 逐 渐
增 强
？
金 属 性 减 弱、
非 金 属 性 增 强
二、金属元素与非金属元素在周期表中的分布及性质规律
1.元素周期表与元素周期律的关系
既表现金属元素的性质,
又表现非金属元素的性质。
在元素周期表中，主族元素从上到下，从左到右，元素的金属性和非金属性存在着一定的递变规律。
2.元素周期表的金属区和非金属区
H
Li Be B C N O F
Na Mg Al Si P S Cl
K Ca Ga Ge As Se Br
Rb Sr In Sn Sb Te I
Cs Ba Tl Pb Bi Po At
非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
非金属性逐渐增强
思考：
什么元素的金属性最强？什么元素的非金属性最强？它们分别位于元素周期表中的什么位置？
请你预测！硅能与氢氧化钠反应吗？
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置，而元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质特点。我们可以根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测未知元素的主要性质。
2Al＋2OH－＋6H2O=2Al(OH)4－＋3H2↑
Si+2NaOH+H2O ═ Na2SiO3+2H2
“在野外的环境里，为了迅速得到氢气，可以用硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并加强热，即可迅速得到氢气。”
三、元素周期表和周期律的应用
1.预测元素及其化合物的性质
元素综合推断的一般思路
确定陌生物质的核心元素在周期表中的位置
依据递变规律和同主族元素的相似性进行推测判断
利用学过的元素及其化合物的性质预测其相邻元素的性质
2.指导新元素的发现及预测它们的原子结构和性质
Og——118号元素
Oganesson是一种人工合成的化学元素，原子量为297。属于气体元素，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。
金属、非金属两侧找到半导体材料
农药的开发
过渡元素中寻找催化剂和耐高温耐腐蚀合金的元素
3.寻找有特殊用途的新物质
【例】短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如图所示，其中T所处的周期数与主族序数相等。
请回答下列问题：
(1)W在周期表中的位置是______________，Q、R、T三种元素原子半径由大到小的顺序是__________ (用元素符号表示)，Q的最高价氧化物的化学式为____，R的简单氢化物分子中的电子数为___。
第三周期ⅥA族
Al＞C＞N
CO2
10
(2)元素的原子得电子能力：Q_____W(填“强于”或“弱于”)。
弱于
(3)原子序数比R多1的元素有一种氢化物能分解为它的另一种氢化物，该反应的化学方程式为______________________。
归纳提升 位、构、性的关系
原子
结构
元素
位置
元素
性质
最外层
电子数
电子
层数
核电
荷数
原子序数
周期
主族
周期序数＝电子层数
主族序数＝最外层电子数
原子序数＝核电荷数
金属性/非金属性
原子半径
化合价
最高正价＝最外层电子数
最高正价＋|最低负价|＝8
+Z K L M
电子层数
核电荷数
核外电子数
元素的原子得失电子的倾向
相似；递变
氧化稳定最高酸 化合非金右上强
还原剧烈最高碱 置换金属左下强
1.请运用元素周期表的有关理论分析判断，下面几种元素及其化合物性质的推断中正确的是(　　)
A．铊(Tl)的氧化物的水化物可能具有两性
B．砹(At)为无色固体，HAt不稳定，AgAt具有感光性，且不溶于水
C．硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体
D．H2Se 是无色、有毒、比H2S稳定的气体
C
2．砷(As)为第四周期第ⅤA族元素，根据元素周期表和元素周期律的知识，下列有关推测不正确的是(　　)
A．砷有－3、＋3、＋5等多种化合价
B．原子半径：As＞P
C．酸性：H3AsO4＞H2SO4
D．热稳定性：HBr＞AsH3
C
3.元素R、X、T、Z、Q在周期表中的相对位置如图所示,其中R在周期表中非金属性最强。则下列判断正确的是（ ）
A.非金属性:Z＜T＜X
B.R与Q的电子数相差26
C.简单气态氢化物的热稳定性:R＜T＜Q
D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:T＜Q
B

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