人教版必修1精品课件 2.1 物质结构和元素周期律

欢迎进入化学课堂 第1讲物质结构和元素周期律 考纲解读1 掌握元素周期律的实质 了解元素周期表 长式 的结构 周期 族 及其应用 2 以第三周期为例 掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系 3 以 A和 A族为例 掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系 4 了解金属 非金属在元素周期表中的位置及其性质递变规律 5 了解原子结构示意图 分子式 结构式 结构简式的表示方法 6 了解相对原子质量 相对分子质量的定义 并能进行有关计算 7 了解元素 核素 同位素的含义 8 了解原子构成 了解原子序数 核电荷数 质子数 中子数 核外电子数 以及它们之间的相互关系 9 了解原子核外电子排布规律 10 了解化学键的定义 了解离子键 共价键的形成 考情探究近几年来 该讲主要考点有 原子结构 元素性质递变规律 如2011天津2题 2011全国16题 元素周期表 如2011课标13题 2010广东10题 综合推断 如2011海南13题 质子数 中子数 质量数的关系 原子组成的表示 如2011海南4题 2009广东 1题 同位素的判断 如2011山东 9题 核外电子排布知识运用于元素的推断 如2011山东 10题 2010江苏 13题 2010浙江 8题 化学键类型判断 如2011浙江 9题 2010上海5题 在近5年高考中 以选择题形式出现37次 每题4 6分 以填空题形式出现12次 每空约占3分 高考试题对本讲内容主要考查学生综合推理能力 难度中等 以选择题形式考查微粒间的各种关系及分子构型 原子结构 元素性质递变规律 以填空形式考查简单数值关系 综合推断等 本部分知识内容丰富 规律性强 是中学化学重要的基本理论之一 是学习化学必须掌握的基础知识 它在整个高中化学中占有重要地位 所以在高考中占有较大的比重 预测2012年高考会以稳为主 主要考查元素性质周期性变化 以元素周期表为依托考查各微粒间的关系 展望2012年高考 题型会稳中有变 以元素化合物知识为载体 用物质结构理论来解释现象 定性推断 定量计算 向多方位 多角度 多层次方向发展 真题链接高考真题有灵性 课前饭后碰一碰1 2011 天津理综 以下有关原子结构及元素周期表的叙述正确的是 A 第 A族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子B 同周期元素 除0族元素外 从左到右 原子半径逐渐减小C 第 A族元素从上到下 其氢化物的稳定性逐渐增强D 同主族元素从上到下 单质的熔点逐渐降低 答案 B点拨 A项 137Cs比133Cs多4个中子 两者质子数相等 C项 氢化物的稳定性随元素非金属性的增强而增强 D项 同主族元素从上到下 碱金属单质的熔点逐渐降低 第 A族单质的熔点逐渐升高 而第 A族单质的熔点先升高后降低 故D项错误 A 原子半径 W Z Y X MB XZ2 X2M2 W2Z2均为直线型的共价化合物C 由X元素形成的单质不一定是原子晶体D 由X Y Z M四种元素形成的化合物一定既有离子键 又有共价键答案 C A项中五种元素原子半径的大小顺序应为W X Y Z M 故A选项错误 B选项中W2Z2 Na2O2 是离子化合物 故B选项错误 C中碳元素形成的单质有多种 其中石墨 C60等并非原子晶体 故C选项正确 C N O H四种元素既可形成离子化合物 如NH4NO3 又可形成共价化合物 如氨基酸等 故D选项错误 思维激活名校模拟可借鉴 抽空一定看一看3 2011 石家庄一模 元素周期律和元素周期表是学习化学的重要工具 下列叙述不正确的是 A 从左到右 元素周期表中的第15列为 A族B 第 A族元素的原子序数为x 则与它同周期的 A族元素的原子序数可能为x 25C 族元素 随原子半径增大 对应气态氢化物的稳定性逐渐增强D 53号元素位于周期表中第5周期 A族答案 C 点拨 A族元素 随原子半径增大 对应气态氢化物的稳定性逐渐减弱 4 2011 河北唐山一中二调 2011年3月11日14时46分 日本发生里氏9 0级地震并引发海啸和核泄漏 下列说法正确的是 A 日本发生地震并引发核泄漏给我们的警示是人类不能发展核能B 服用含放射性物质超标的水和食物 不会对人类产生危害C 核反应堆中的235U被中子轰击后 产生新的原子 该变化为化学变化D 核泄漏中的垃圾水大量流入海洋 会引起海产品污染 答案 D点拨 A项核能是巨大的能源库 安全利用核能很重要 B项服用含放射性物质超标的水和食物 肯定会对人体产生危害 C项原子的裂变 聚变中虽有新物质生成 但它不属于化学变化的范畴 网控全局知识网络优化记忆1 元素周期律及元素周期表 2 原子结构 3 化学键 考点整合高效提升触类旁通1 元素原子的结构与位置之间的四个关系 1 原子序数 核电荷数 质子数 核外电子数 2 周期序数 核外电子层数 能级组数 每周期元素数目 该能级组容纳电子总数 3 族的序数 特征电子数之和a 主族序数 最外层电子数 元素的最高正价数 F无正价 0一般也无正价 b B到 B和 族的第一列 最高能级组中的电子总数 族数如 钪 Ar 3d14s2 B和 B 最外层电子数 族数如 铜29Cu Ar 3d104s1铁 Ar 3d64s2 4 非金属元素 最高正价数 负价数 8 2 元素周期表中同周期 同主族元素性质的逆变规律 3 比较元素的金属性强弱和非金属性强弱的规律方法 1 比较元素金属性强弱的方法 在金属活动性顺序表中 金属的位置越靠前 一般而言 其金属性越强 同一周期金属越靠前 其金属性越强 同一主族金属越靠下 其金属性越强 金属与水 或酸 的反应越易 其金属性越强 金属与盐溶液的置换反应 若A置换出B 则A的金属性强于B 一般金属阳离子的氧化能力越强 则对应金属单质的还原性越弱 注 氧化性Fe3 Cu2 但还原性Fe Cu 最高价氧化物对应水化物的碱性越强 则对应金属单质的金属性越强 电化学原理 不同金属形成原电池时 通常作负极的金属性强 在电解池中的惰性电极上 先析出的金属性弱 2 比较元素非金属强弱的方法 非金属单质与H2越易化合 则其非金属性越强 形成的氢化物越稳定 则其非金属性越强 非金属之间的相互置换 若A能置换出B 则A的非金属性强于B 同一周期非金属越靠后 其非金属性越强 同一主族非金属越靠上 其非金属性越强 最高价氧化物对应的水化物的酸性越强 其非金属性越强 4 元素周期表的应用 1 预测元素的性质 常见题目是给出一种不常见的主族元素或尚未发现的主族元素 推测该元素及其单质或化合物所具有的性质 如下图所示 2 启发人们在一定区域内寻找新物质 农药 半导体 催化剂等 6 元素周期表中的一些特殊递变规律和相似规律 1 元素周期表中的递变规律 三角 规律 若A B C三种元素位于元素周期表中如右图所示位置 则有关的各种性质均可排出顺序 但D不能参与排列 原子半径 C A B 金属性 C A B 非金属性 B A C 2 元素周期表中的相似规律 同主族元素性质相似 因为最外层电子数均相同 元素周期表中位于对角线位置 上图中A D位置 的元素性质相似 如Li和Mg Be和Al B和Si等 相邻元素性质差别不大 7 原子序数与元素在周期表中位置的关系 1 由原子序数确定元素位置的规律只要记住了稀有气体元素的原子序数 He 2 Ne 10 Ar 18 Kr 36 Xe 54 Rn 86 就可确定主族元素的位置 若比相应的稀有气体元素多1或2 则应处在下周期的第 A族或第 A族 如88号元素 88 86 2 则应在第七周期第 A族 若比相应的稀有气体元素少1 5时 则应处在同周期的第 A族 第 A族 如84号元素 应在第六周期第 A族 若预测新元素 可与未发现的稀有气体元素 118号 比较 按上述方法推测知 如114号元素 应为第七周第 A族 2 同族的上下周期元素原子序数之间的关系 第二 三周期的同族元素原子序数之差为8 第三 四周期的同族元素原子序数之差 第 A族 第 A族为8 其他族为18 第四 五周期的同族元素原子序数之差为18 第五 六周期的同族元素原子序数之差 镧系之前为18 镧系之后为32 第六 七周期的同族元素原子序数之差为32 3 同周期主族元素原子序数差的关系 短周期元素原子序数差 族序数差 两元素分布在过渡元素的同侧时 原子序数差 族序数差 两元素分布在过渡元素两侧时 第四或第五周期元素原子序数差 族序数差 10 第六或第七周期元素原子序数差 族序数差 24 8 元素 核素 同素异形体 同位素的比较 9 离子键与共价键的比较 10 化学键与化学反应中的物质变化 1 认识物质变化 2 化学键 温馨提示 由金属元素与非金属元素形成的化学键不一定是离子键 如BeCl2 AlCl3等都含有共价键 它们是共价化合物 由阳离子和阴离子结合生成的化合物不一定是离子化合物 如H OH H2O 2H CO32 CO2 H2O 由两种共价化合物结合生成的化合物也不一定是共价化合物 如NH3 HCl NH4Cl 有化学键被破坏的变化不一定是化学变化 如HCl溶于水 NaCl熔化等都有化学键被破坏 但都属于物理变化 用化学键强弱可解释物质的化学性质 也可解释物质的物理性质 根据不同的物质类型 有的物质发生物理变化要克服化学键 如金刚石 晶体硅熔点高低要用化学键强弱来解释 而HF HCl HBr HI中的化学键强弱只能解释其化学性质 它们的物理性质与H X键的强弱无关 方法归纳拓展思维活学活用1 短周期元素的原子 分子 离子的结构特征 1 原子的结构特征 原子核中无中子的原子是11H 最外层有1个电子的元素是H Li Na 最外层有2个电子的元素是He Be Mg 最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be Ar 最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C 是次外层电子数3倍的元素是O 是次外层电子数4倍的元素是Ne 电子层数与最外层电子数相等的元素是H Be Al 电子总数为最外层电子数2倍的元素是Be 次外层电子数是最外层电子数2倍的元素是Li Si 内层电子数之和是外层电子数2倍的元素是Li P 地壳中含量最高的非金属元素是O 含量最高的金属元素是Al 2 核外电子数相等的微粒 10电子 的微粒 18电子 的微粒 其他等电子数的微粒 9电子 的微粒 F OH NH2 CH3 取代基 14电子 的微粒 Si N2 CO C2H2 2电子 的微粒 He H Li Be2 H2 质子数及核外电子总数均相等的微粒A Na NH4 H3O B HS Cl C F OH NH2 D N2 CO C2H2等 特别提示 稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子 下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同 如F Ne和Na 的电子层结构相同 2 化学键与物质类别的关系 1 只含非极性共价键的物质 同种非金属元素构成的单质 如I2 N2 P4等 2 只含有极性共价键的性质 一般是不同种非金属元素构成的化合物 如HCl NH3 CS2等 3 既有极性键又有非极性共价键的物质 如H2O2 C2H2 C2H6 C6H6 苯 等 4 只含有离子键的物质 活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物 如Na2S CsCl K2O NaH等 5 既有离子键又有非极性共价键的物质 如Na2O2 Na2S2 CaC2等 6 无化学键的物质 稀有气体单质 如He Ar等 4 上式中A B C 若用各种同位素的质量数代替即得元素近似相对原子质量 4 元素推断题的解题思路根据原子结构 元素周期表的知识及相关已知条件 可推算原子序数 判断元素在元素周期表中的位置等 基本思路如下图所示 1 稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同 与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同 与He原子电子层结构相同的离子有H Li Be2 与Ne原子电子层结构相同的离子有F O2 Na Mg2 Al3 与Ar原子电子层结构相同的离子有C1 S2 K Ca2 2 元素周期表中特殊位置的元素 族序数等于周期数的元素 H Be A1 Ge 族序数等于周期数2倍的元素 C S 族序数等于周期数3倍的元素 O 周期数是族序数2倍的元素 Li Ca 周期数是族序数3倍的元素 Na Ba 最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素 C 最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素 S 除H外 原子半径最小的元素 F 短周期中离子半径最大的元素 P 3 常见元素及其化合物的特性 形成化合物种类最多的元素 单质是自然界中硬度最大的物质的元素 气态氢化物中氢的质量分数最高的元素 C 空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素 N 地壳中含量最多的元素 氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素 O 单质最轻的元素 H 最轻的金属单质的元素 Li 单质在常温下呈液态的非金属元素 Br 金属元素 Hg 最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应 又能与强碱反应的元素 Al 元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应的元素 N 能发生氧化还原反应的元素 S 元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素 Li Na F 5 微粒半径大小的比较方法 1 同周期元素的微粒同周期元素的原子或最高价阳离子半径随核电荷数增大而逐渐减小 稀有气体元素除外 如Na Mg A1 Si Na Mg2 Al3 2 同主族元素的微粒同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而逐渐增大 如Li Na K Li Na K 3 电子层结构相同的微粒电子层结构相同 核外电子排布相同 的离子半径 包括阴 阳离子 随核电荷数的增加而减小 如O2 F Na Mg2 Al3 上一周期元素形成的阴离子与下一周期元素形成的阳离子有此规律 4 同种元素形成的微粒同种元素原子形成的微粒半径大小为 阳离子 中性原子 阴离子 价态越高的微粒半径越小 如Fe3 Fe2 Fe H H H 5 电子数和核电荷数都不同的 可通过一种参照物进行比较如比较A13 与S2 的半径大小 可找出与Al3 电子数相同的O2 进行比较 Al3 O2 且O2 S2 故Al3 S2 6 根据原子序数推断元素在周期表中的位置的方法记住稀有气体元素的原子序数 2 10 18 36 54 86 用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数 即得该元素所在的纵行数 第1 2纵行为第 A A族 第3 7纵行为第 B B族 第8 10纵行为第 族 第11 12纵行为第 B B族 第13 17纵行为第 A A族 第18纵行为零族 高中阶段只涉及主族元素和第 族元素 元素的周期数比相近的原子序数小的稀有气体元素的周期数大1 如26号元素在周期表中的位置推断 26 18 8 第四周期第 族 注 如果是第六周期以上的元素 用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数后 再减去14 即得该元素所在的纵行数 如84号元素所在周期和族的推导 84 54 14 16 即在16纵行 可判断位于第六周期第 A族 上述方法也可作如下变通 用稀有气体元素原子序数一该元素原子序数 18 该元素所在纵行数 如推断114号元素所处位置 118 114 4 倒数第5纵行 即位于第七周期第 A族 例1 我国自主研制的第一颗月球探测卫星 嫦娥一号 发射成功 嫦娥 奔月可以较为准确地获得能源氦 3的资源量和分布特征 这对人类未来和平开发利用月球资源有着重要意义 下列有关氦 3的说法正确的是 3He 4He的化学性质基本相同 3He 4He具有相同的中子数 3He核聚变是化学变化 3He液化是物理变化A B C D 解析 3He和4He互为同位素 同位素的化学性质相同 二者质量数不同 中子数不相同 核聚变是物理变化 所以答案为B 答案 B 例2 2011 广东理综 短周期元素甲 乙 丙 丁的原子序数依次增大 甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性 乙位于第VA族 甲与丙同主族 丁原子最外层电子数和电子层数相等 则 A 原子半径 丙 丁 乙B 单质的还原性 丁 丙 甲C 甲 乙 丙的氧化物均为共价化合物D 乙 丙 丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应 解析 甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性 乙位于第 A族 可推知甲为H元素 乙为N元素 甲与丙同主族且丙为原子序数大于乙的短周期元素 可推知丙为Na 丁原子最外层电子数与电子层数相等 且丁的原子序数大于丙 可推知丁为Al元素 A项 原子半径 丙 Na 丁 Al 乙 N 正确 B项 单质的还原性 丙 Na 丁 Al 错误 C项 丙的氧化物为离子化合物 错误 D项 乙 丙 丁的最高价氧化物对应的水化物分别为HNO3 NaOH Al OH 3 它们两两之间均能反应 正确 答案 AD 例3 下列说法中正确的是 非金属元素不可能组成离子化合物 构成分子晶体的粒子一定含有共价键 共价化合物中可能含有离子键 离子化合物中可能含有共价键 非极性键只存在于双原子单质分子里 不同元素组成的多原子分子里的化学键一定都是极性键A B C D 只有 解析 答案 D 点拨 化学键与物质组成的关系1 离子化合物中一定有离子键 可能还有共价键 如 NH4 2SO4 NH4NO3 NaOH Na2O2等 2 共价化合物中只有共价键 一定没有离子键 如HCl CH4 CO2 H2SO4等 3 在非金属单质中只有共价键 如Cl2 O2 金刚石等 4 构成稀有气体的单质分子 由于原子已达到稳定结构 是单原子分子 分子中不存在化学键 5 非金属元素的原子间也可以形成离子键 如NH4Cl中的NH4 与Cl 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全