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第一单元　元素周期律和元素周期表
第2课时　元素周期表及其应用
专题5　微观结构与物质的多样性
课程标准 核心素养目标
1.了解元素周期表的结构以及周期、族这两个概念。
2．根据元素的原子结构推断元素在元素周期表中的位置以及由周期表中的位置推断其结构。 1.证据推理与模型认知：能从物质变化的实验事实和有关数据中提取证据。
2．宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角进行分析、比较，得出规律性的结论。能依据原子结构特征分析元素性质的递变规律，形成结构决定性质的观念。
课程标准 核心素养目标
3．能利用元素在周期表中的位置和原子结构分析、预测、比较元素及其化合物的性质。
4．体会元素周期表在学习元素及其化合物知识及科学研究中的重要作用。 1.证据推理与模型认知：能从物质变化的实验事实和有关数据中提取证据。
2．宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角进行分析、比较，得出规律性的结论。能依据原子结构特征分析元素性质的递变规律，形成结构决定性质的观念。
一、元素周期表
1．元素周期表的出现与演变
2．现行元素周期表的编排原则与结构
(1)编排原则
(2)元素周期表的结构
一、二、三
四、五、六、七
7
7
1
1
8、9、10
18
族 别名
ⅠA族(除氢外) 碱金属元素
ⅦA族 卤族元素
0族 稀有气体元素
3.碱金属的性质
(1)物理性质
元素 Li、Na、K、Rb、Cs(原子序数依次增大)
相同点 除铯外，其余都呈____色，硬度小，延展性好，密度比较__，熔点也比较__，导电、导热性强
银白
小
低
(2)碱金属与水反应的现象
碱金属 与水反应的现象
Li 反应较为缓和，锂浮在水面，并以稳定、适中的速度释放出气体
Na 反应迅速，钠熔化成小球
K 反应迅速，伴有燃烧，轻微爆炸
Rb 剧烈反应，发生爆炸
Cs 剧烈反应，发生剧烈爆炸
增强
4．卤族元素
(1)卤素单质及其化合物在生活中的用途：牙膏中添加氟化钠可降低患蛀牙的概率，具有强氧化性的氯气可用于自来水和泳池杀菌消毒，碘酒在医疗中用于伤口的消毒等。
(2)卤素单质之间的置换反应
实验操作 实验现象 化学方程式
振荡、静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈____色　 __________________
__________________
振荡、静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈____色　 __________________
__________________
橙红
紫红
Cl2＋2NaBr===
2NaCl＋Br2
Cl2＋2KI===
2KCl＋I2
振荡、静置后，液体分层，上层接近无色，下层呈____色　 __________________
__________________
结论 Cl2→Br2→I2氧化性逐渐____，相应卤素离子还原性逐渐____
紫红
Br2＋2KI===
2KBr＋I2
减弱
增强
续表
相同
增加
增大
增强
减弱
增强
减弱
相同
增加
减小
减弱
增强
减弱
增强
6．金属元素与非金属元素的分区及性质递变规律
增强
减弱
增强
增强
减弱
增强
二、元素周期表的应用
1．根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的强弱(或大小)。
2．用于推断元素的____、________和____之间的关系。
3．寻找新材料和稀有矿产。
4．寻找新物质
(1)在金属与非金属分界线附近寻找______材料。
(2)在________(副族和Ⅶ族)中寻找各种优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
位置
原子结构
性质
半导体
过渡元素
×
√
×
×
×
×
探究一 元素周期表
[问题探究]
(1)元素种类最多的族是Ⅷ族吗？
提示：不是，是ⅢB族，共有32种元素。
(2)主族元素是由长周期和短周期元素共同构成的，所以由长周期和短周期元素共同构成的族一定是主族，对吗？
提示：不是。0族不是主族。
(3)如何判断元素在周期表中的位置？
提示：原子的电子层数等于周期数；主族元素最外层电子数等于主族数。
1．关于元素周期表的几点说明
(1)0族元素不是主族元素。
(2)元素周期表的“两性”
一是残缺性，即第一至第三周期缺少过渡元素，第一周期还缺少ⅡA～ⅦA族的元素。
二是隐含性，即第六、七周期ⅢB族中分别隐含着镧系元素和锕系元素，这两系元素中各有15种元素，Ⅷ族包括8、9、10三列。
2．由原子序数推导元素在周期表中位置的方法
(1)熟记稀有气体元素的原子序数
周期序数 一 二 三 四 五 六 七
稀有气体元素 He Ne Ar Kr Xe Rn Og
原子序数 2 10 18 36 54 86 118
(2)比大小定周期
通过比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数的大小，可以找出与该元素原子序数相近的两种0族元素。通常，该元素就会与原子序数大的0族元素处于同一周期。
(3)确定列和族序数的关系，准确找出元素周期表中每个列对应的族序数(所有族从左到右的顺序)。
(4)求差值定族数
①若某元素的原子序数比相应的0族元素多1或2，则该元素应处在该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族，如88号元素，因88－86＝2，故其应在第七周期ⅡA族。
②若某些元素的原子序数比相应的0族元素少1、2、3、4、5，则这些元素应分别处在与该0族元素同周期的ⅦA、ⅥA、ⅤA、ⅣA、ⅢA族，如84号元素，因86－84＝2，故其应在第六周期ⅥA族。
③若差其他数，则由相应差数找出相应的族。
[例1] X、Y、Z、W是元素周期表中的短周期元素，它们的相对位置如下表所示，其中X、Y均能形成10电子的氢化物，Z的原子序数是Y的2倍。请回答下列问题：
X Y
Z W
解析：
周期 原子序数
ⅡA族 ⅢA族
二或三 n n＋1
四或五 n n＋11
六或七 n n＋25
1．短周期主族元素X、Y、Z、W在元素周期表中的位置关系如下图所示，下列推论合理的是 (　　)
D
X Y
W Z
解析：
探究二 同主族元素性质的相似和递变
[问题探究]
(1)在元素周期表中，锂元素位于什么位置？
提示：第二周期 ⅠA族。
(2)锂单质有什么化学性质？与同主族的钠的化学性质类似吗？
提示：锂单质能与氧气、水、酸等反应，与钠的化学性质类似。
(3)碱金属单质的化学性质为什么具有相似性？
提示：结构决定性质。碱金属元素的原子结构相似，最外层均有一个电子，均易失电子，化学性质活泼，故其单质具有较强的还原性，能与氧气等非金属及水、酸等反应。
(4)碱金属单质的化学性质为什么具有递变性？
提示：碱金属元素的原子结构存在递变性。从Li到Cs，随核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱，元素金属性逐渐增强，故单质的还原性逐渐增强，离子的氧化性逐渐减弱。
一、碱金属元素性质的相似性和递变性
1．相似性(R表示碱金属元素)
碱金属元素的原子都容易失去最外层的一个电子，故化学性质活泼，它们的单质都具有较强的还原性，都能与氧气等非金属单质及水反应。碱金属与水反应的通式为2R＋2H2O===2ROH＋H2↑。
2．递变性
随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的引力逐渐减弱，碱金属元素的原子失电子能力逐渐增强，金属性逐渐增强。
(1)
(2)与O2的反应越来越剧烈，产物也变得更加复杂，如Li与O2反应只能生成Li2O，Na与O2反应还可以生成 Na2O2，而K与O2反应能够生成KO2等
(3)与H2O的反应越来越剧烈，如K与H2O反应可能会发生轻微爆炸，Rb与Cs遇水则会发生剧烈爆炸
(4)最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，CsOH的碱性最强
二、卤族元素性质的相似性和递变性
1．从原子结构角度认识卤族元素性质的递变规律
2．卤族元素单质化学性质的相似性和递变性
(1)相似性
(2)递变性
具体表现如下：
①与H2反应越来越难，其对应简单气态氢化物的稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强，其水溶液的酸性逐渐增强，即：
稳定性：HF>HCl>HBr>HI；
还原性：HF酸性：HF②最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，即HClO4>HBrO4>HIO4。
(3)特殊性
①溴是常温常压下唯一的液态非金属单质。
②卤素单质均具有一定的毒性，其中溴有很强的腐蚀性，保存液溴时要加一些水进行“水封”。淀粉溶液在遇到碘单质时会变成蓝色，这一特性通常用于检验I2。
③Cl2、Br2、I2易溶于苯、CCl4、汽油等有机溶剂。
④F无正化合价。
[例2] 下列说法正确的是______________________________
_____________________(填序号)。
①ⅠA族元素全部是金属元素
②碱金属元素单质的密度从锂到铯依次增大
③Li在空气中加热生成Li2O
④随着原子序数的增加，碱金属元素单质的熔点降低
⑤卤族元素单质的熔点随着原子序数的增加而升高
⑥向溴化钾溶液中滴加氯水，颜色变为橙色，可说明氯的非金属性大于溴
⑦随着原子序数的增加，碱金属元素阳离子的氧化性减弱
⑧碘单质的颜色比氯气深，说明碘的非金属性大于氯
⑨卤素单质只有氧化性，没有还原性
⑩氯气通入硫化钠溶液中生成单质硫，说明氯的非金属性大于硫
2．下列说法正确的是　　 (　　)
A. F、Cl、Br的最外层电子数都是7，次外层电子数都是8
B. 从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，推出F、Cl、Br、I非金属性递增的规律
C. 酸性强弱：HFO4＞HClO4＞HBrO4＞HIO4
D. 砹是第六周期的卤族元素，根据卤素性质的相似性可知，砹微溶于水，易溶于CCl4
D
解析：
探究三__元素周期表的应用
[问题探究]
(1)锗位于元素周期表中的什么位置？
提示：第四周期ⅣA族。
(2)锗类似于铝，能溶于氢氧化钠溶液，其主要原因是什么？
提示：锗位于元素周期表中金属与非金属分界线附近。
1．元素周期表和元素周期律的应用
(1)利用元素周期律与元素周期表指导人类发现新元素，并根据元素周期表预测新元素的原子结构和性质。
①元素在元素周期表中的位置，反映了元素的原子结构和性质。可以根据元素在周期表中的位置推测其原子结构和性质，并研究元素性质的变化规律。
② 可以根据元素的原子结构推测其在元素周期表中的位置和性质。
(2)在生产中的应用
2．利用元素周期表预测元素的性质
(1)比较不同周期、不同主族元素的性质，如金属性强弱为Mg>Al、Ca>Mg，则碱性强弱为Mg(OH)2>Al(OH)3、Ca(OH)2>Mg(OH)2，可得碱性强弱为Ca(OH)2>Al(OH)3。
(2)推测陌生元素的某些性质
例如，已知Ca(OH)2微溶，Mg(OH)2难溶，可推知Be(OH)2难溶。
根据卤族元素的性质递变规律，可推知：砹(At2)应为黑色固体，与氢难化合；HAt不稳定，其水溶液呈酸性；AgAt难溶于水等。
[例3] 运用元素周期律分析下面的推断，错误的是 (　　)
A.铍(Be)是一种轻金属，它的氧化物的水化物可能具有两性
B.砹是卤族元素，它的单质是一种有色固体，HAt很不稳定，AgAt是有色难溶于水且感光性很强的固体
C.锶 (Sr)与钙同族，但处于其下一周期。SrSO4是难溶于水和盐酸的白色固体
D.硒(Se)与硫同族，但处于其下一周期。H2Se是无色、有毒、比H2S稳定的气体
D
3．根据元素周期律和元素周期表的知识分析下面的推断，错误的是 (　　)
A. 短周期主族元素中半径最大的是Na
B. Sr(OH)2的碱性强于Ba(OH)2
C. 砹(At)的单质是有色固体，HAt很不稳定
D. AsH3是无色、有毒的气体
B
解析：
已知同主族元素从上到下金属性增强，则金属性强弱为Sr＜Ba，氢氧化锶的碱性比氢氧化钡的弱；由卤族元素单质及化合物的递变性可知，随着原子序数的增大，单质的颜色逐渐加深，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，砹是一种有色固体，HAt不稳定；AsH3是无色、有毒的气体。
1．下列关于元素周期表的说法正确的是 (　　)
A.元素周期表是按照元素原子半径的大小排列而成的
B.元素周期表有7行，即7个周期；有18列，即18个族
C.凡是位于元素周期表中同一周期的元素，都是按照从左到右的顺序，原子最外层电子数由1递增到8
D.凡是位于元素周期表中同一主族的元素，都是按照从上到下的顺序，电子层数逐渐增多
D
解析：
元素周期表是按照元素原子序数递增的顺序排列而成的；元素周期表有7行，即7个周期，有18列，但只有16个族(其中Ⅷ族有3列)；凡是位于元素周期表中同一周期的元素，电子层数均相同，第二、三周期的元素按从左到右的顺序，原子最外层电子数由1递增到8，第一周期和长周期元素不符合此规律；凡是位于元素周期表中同一主族的元素，都是按照从上到下的顺序，电子层数逐渐增多。
B
3．下列有关碱金属和卤素的说法错误的是 (　　)
A.溴单质与H2的反应比碘单质与H2的反应更剧烈
B.碱金属元素中，锂原子失去最外层电子的能力最弱；卤素元素中，氟原子得电子的能力最强
C.钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈
D.随着核电荷数的增加，碱金属单质和卤素单质的熔点、沸点都逐渐降低
D
解析：
B
解析：
C
解析：
A
解析：
C
解析：

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