4-2-2元素周期表和元素周期律的应用
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我们在碱金属和卤素的学习中,已经意识到元素之间存在着某种内在联系,现在就来研究元素之间究竟存在着什么内在联系,以及这种联系的本质是什么。
我们将核电荷数1~18的元素的核外电子排布、原子半径和主要化合价列成表(见表1)来加以讨论。为了方便,人们按核电荷数由小到大的顺序给元素编号,这种编号叫做原子序数。显然原子序数在数值上与这种原子的核电荷数相等。表1就是按原子序数的顺序编排的。
表1 1-18号元素的核外电子排布、原子半径和主要化合价
一、核外电子排布的周期性
讨论1 根据表1,你认为随着原子序数的递增,原子的核外电子层排布呈现什么规律性的变化?将讨论的结果填在表2中。
从表1可以看出,原子序数从1~2的元素,即从氢到氦,有一个电子层,电子由1个增到2个,达到稳定结构。原子序数从3~10的元素,即从锂到氖,有两个电子层,最外层电子1个递增到8个,达到稳定结构。原子序数从11~18的元素,即从钠到氩,有三个电子层,最外层电子也从1个递增到8个,达到稳定结构。研究18号以后的元素,同样可以发现每隔一定数目的元素,会重复出现原子最外层电子数从1个递增到8个的情况。即随着电子序数的递增,元素原子的最外层电子排布呈周期性的变化。
二、原子半径的周期性变化
讨论2 根据表1,你认为随着原子序数的递增,元素原子半径呈现什么规律性的变化(稀有气体元素暂不考虑)?将讨论的结果填在表3中,并与“原子半径周期性变化”的彩图做对照。
从表1可以看出,由碱金属元素锂到卤素氟,随着原子序数的递增,原子半径由0.152nm递减到0.071nm,即原子半径由大逐渐变小。再由碱金属元素钠到卤素氯,随着原子序数的递增,原子半径由0.186nm递减到0.099nm,原子半径也是由大逐渐变小。如果把所有的元素按原子序数递增的顺序排列起来,将会发现,随着原子序数的递增,元素的原子半径发生周期性的变化(见图)(稀有气体元素原子半径特殊)
1 元素周期表和元素周期律的应用
【学习目标】
1、掌握元素周期表和元素周期律的应用
2、通过对前面所学知识的归纳比较,掌握“位、构、性”的关系
3、培养学生辩证唯物主义观点,科学创新品质,理论联系实际能力
一.元素位、构、性关系
应用1:确定元素在周期表中的位置(结构-位置)
【方法探讨】原子序数为84的元素,确定其在周期表中的位置。(不看元素周期表)判断其是金属元素还是非金属元素?
法一:根据原子结构示意图推测位置 周期数=电子层数 主族数=最外层电子数
法二:直接根据原子序数推测其位置
原子序数
稀有气体原子序数—原子序数=左邻主族序数差,稀有气体所在周期=元素周期。
练习:35号元素 第 周期, 族;
34号元素 第 周期, 族;
52号元素 第 周期, 族;
原子序数>相近的稀有气体: 原子序数—稀有气体原子序数=主族序数,稀有气体所在周期的下一周期即为该元素所在周期。
练习:37号元素 第 周期, 族;
55号元素 第 周期, 族;
应用2:元素在周期表中的位置与元素性质之间存在什么关系?(位置-性质)
【探讨】请同学们分别书写碱金属元素、卤族元素、第三周期元素的元素符号,并分别注明碱金属元素的金属性递变规律,卤族元素的非金属性递变规律,第三周期元素从左到右金属性、非金属性的递变规律。
第三周期:
碱金属 卤族元素
反映 位 置
周期序数 = 电子层数
主族序数 = 最外层电子数
决定 原子
结构 反映
决定 性 质
主要化合价
得失电子能力 2 【结论】同一周期从左到右,元素的金属性逐渐 ,非金属性逐渐
第 1 页 共 3 页 初中化学:元素周期表的特点及其应用
元素周期表的特点是:
1.横向共有7个横行,每一横行叫做一个周期;就是把电子层数相同的各种元素按元素原子的核电荷数(即核内质子数或原子序数)递增的顺序从左到右排列起来;因此,每一周期的特点是:每一周期中元素的原子的电子层数是相同的,而最外层电子数却依次增多一个;还有,元素周期序数等于该元素原子的电子层数。
2.纵向共有18个纵行,每一个纵行叫做一个族(8、9、10三个纵行共同组成一个族);就是把最外层电子数相同的各种元素按电子层数递增的顺序从上到下排列起来;因此,每一主族(过渡元素之外的,即除了最外层电子层以外的电子层的电子数都是排满电子的化学元素)的特点是:主族中元素的最外层电子数相同,而电子层数依次增多一层;还有,族序数等于最外层电子数。
3.元素周期表中的每一个单元格的构成及其含义都是一样的,就拿第13个单元格来说吧,如图所示:,该单元格由四部分构成,其中的“13”是原子序数,“Al”是元素符号,“铝”是元素名称,“26.98”是相对原子质量。
4.在元素周期表中,金属元素位居左边,非金属元素一般位居右边(只有氢位居左上角),稀有气体元素位居表的最后一列。
二、元素周期表的应用有:
1.可以根据其中的单元格的任意一部分信息(如原子序数、元素符号、元素名称或相对原子质量等),查找出其余的各个信息或它在元素周期表中的位置。
2.原子的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也可以反映元素的原子结构和元素的某些性质。所以,我们可以根据位置去推测它的原子结构和某些性质。概言之,原子结构、元素性质和元素在表中的位置之间的关系,如图所示: 第 2 页 共 3 页 。
3.科学家在元素周期律和元素周期表的指导下,对元素的性质进行了系统的研究,并为新元素的发现和预测它们的原子结构和性质提供线索。
4.由于在周期表中位置靠近的元素性质相近,在周期表的一定区域内寻找元素,发现物质的新用途被视为一种有效的方法。例如,通常用来制造农药的元素,如氟、氯、硫、磷等在周期表里占有一定的区域。对这个区域里的元素进行充分的研究,有助于制造出新品种的农药。又如,可以在周期表里金属与非金属的分界处找到半导体材料;在过渡元素中寻找优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料,等等。
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8 第二节 元素周期律和元素周期表
一.教材分析
(一)知识脉络
本节教材采用归纳总结的方法引导学生探索元素的性质(元素原子最外层电子排布、原子半径以及主要化合价、原子得失电子能力)和原子结构的关系从而归纳出元素周期律,揭示元素周期律的实质;再在元素周期律的基础上引导他们发现周期表中元素排布的规律,认识元素周期表的结构,了解同周期、同主族元素原子结构的特点,为下一节学习同周期元素性质的递变规律,预测同主族元素的性质奠定基础;同时,以铁元素为例,展示了元素周期表中能提供的有关元素的信息和金属与非金属的分区;最后以IIA族、VA族、过渡元素为例分析了同族元素结构与性质的异同。
(二)知识框架
(三)新教材的主要特点:
新教材通过对元素周期律的初探,利用图表(直方图、折线图)等方法分析、处理数据,增强了教材的启发性和探究性,注重学生的能力培养,如作图、处理数据能力、总结概括的能力,以及利用数据得出结论的意识。
二.教学目标
(一)知识与技能目标
1.使学生了解元素原子核外电子排布、原子半径、主要化合价的周期性变化,认识元素周期律。
2.让学生认识元素周期表的结构以及周期和族的概念,理解原子结构与元素在周期表中的位置间的关系。
3.让学生了解IIA族、VA族和过渡金属元素的某些性质和用途。
(二)过程与方法目标
1.通过对元素周期律的探究,培养学生利用各种图表(直方图、折线图)分析、处理数据的能力。
2.通过对获取的大量事实和数据等信息进行加工、分析,培养学生学归纳、概括能力、口头表达能力和交流能力。
3.通过案例的探究,激发学生主动学习的意识。并且掌握从大量的事实和数据中分析总结规律、透过现象看本质等科学抽象的方法。
(三)情感态度与价值观目标
1.学习元素周期律,能使学生初步树立“由量变到质变”、“客观事物都是相互联系和具有内部规律”“内因是事物变化的依据”等辩证唯物主义观点。