一.元素及其性质:
1.元素的意义:性质相同一种类的原子,具有相同稳电荷数(质子数,原子序数)一类原子或离子的总称。
1存在形式可以不同(游离态.化合态)
Na ,Na2O,Na2O2, NaOH ,NaC1,Na2CO3,Cl2 ,Cl2O7 ,HCI, KC10, KC103 ,KC1O4……
②物性可以不同(同素异形)
金刚石,石墨,氧,臭气,弹性硫,斜方硫…..
③原子可以不同(同位素)
1H1, 1H2,1 H3, 19KO39,19K40, 19KO41
④离子可以不同(电性,化合价)
Fe 3+ (+26) 2 8 13 3+
Fe 3+ (+26) 2 8 14 2+
⑤化性可以不同(原子、离子、不同离子)
+
Na (+11)2 8 1 Na+ (+11)2 8
-
C1 (+17) 2 8 7 Cl- 2 8 8
⑥质子数是不变的:
88Ra226 =86Rn222 + 2He4
原子序数是元素的基本特征。
思考题:
1.元素的化学性质是由元素的原子结构哪部分所决定的?
2.在化学变化中,元素的种类为什么没有变化?元素的原子是否改变?为什么?
3.为什么说“原子序数是元素的基本特征”?
4.下列各结构都是什么元素?
2+ 2-
+16 2 8 6 (+n )2 8 8 (+m) 2 8 8
核内有10个中子,核外有9个电子,有四层电子
最外层有一个电子
19K39和18A39
2.元素的性质:
①元素性质变化的事实:
a.元素的金属性、非金属性
实验1.钠、镁、铝与水的反应:
2Na+2H20=2NaOH+H2 钠熔成小球,浮在水面不断移动,并发
2e 出声响。
Mg+2H20=Mg(0H)2+H2 镁缓缓与水作用,产生气体。
2e
2A1+6H20=2Al(0H)3↓+3H2 铝能反应产生气体.
2e
结论金属性:Na>Mg>A1
实验2.硝酸钾、硝酸铅、硝酸银的热解
2KNO3(Δ) =2KN02+02
2Pb(N03)2(Δ) =2Pb0+4NO2↑+O2
2AgNO3 (Δ) =2Ag +2N02+02
结论:金属性:K>Pb>Ag
实验3:碘水和氢硫酸,氯水和溴化钠,碘化钠反应
I2+H2S=2HI+S 溶液浑浊
C12+2NaBr=2NaC1+BY2 溶液变黄
C12+2NaI=2NaC1+I2 溶液深黄色
结论:非金属性C1>Br>I>S
B.元素组成气态卤化物的性质:
实验4.氯化钠,溴化钠,碘化氢的稳定性:
浓H2SO4
NaCl NaBr NaI
无色 棕色 紫色气体和固体
气体 气体
NaCI+H2SO4=NaHSO4+HCI HCl+[O]
NaBr+H2S04=NaHS04+HBr 2HBr+[0]=2H20+Br2
NaI+H2S04=NaHS04+HI 2HI+[0]=H20+I2↑
结论:氯化氢稳定性最强,碘化氢稳定性最弱。
C.元素组成最高氧化物的性质:
实验5.氧化物分类的实验:
H2S04 CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H20
. Cu0+H2S04(Δ)=CuS04+H20
CuO黑色固体 Ca(OH)2溶液
溶解溶液变蓝 浑浊,白色沉淀
H2SO4 NaOH
Zn0+H2S04(Δ)=ZnS04+H20
Zn0+2Na0H(Δ)=Na2ZnO2+H20
ZnO白色 ZnO白色
固体溶解 固体溶解
结论:CO2为酸性氧化物,CuO为碱性氧化物,Zn0为两性氧化物。
d.元素组成最高氧化物水化物的性质:
实验6两性氢氧化物
NaOH少量 H2S04 NaOH
ZnC12 Zn(OH)2 Zn(OH)2
白色沉淀 白色溶解 白色溶解
Zn2++20H-=Zn(0H)2↓
Zn(0H)2+2H+=Zn2++2H20
Zn(0H)2+20H-=Zn022-+2H20
结论:氢氧化锌为两性氢氧化物
(思考)
1.元素的金属性、非金属性和金属间的相互置换、金属和水的反应,金属和酸的反应,氧化物的分类。非金属间的相互置换,最高氧化物水化物的酸碱性。
都有什么关系?
2为什么说元素的金属性、非金属性元素组成氧化物是酸性氧化物还是碱性氧化物,元素组成最高氧化物水化物的酸性还是碱性都是相对的而不是绝对的。
3参考下列气态氢化物生成条件和稳定性表,来推断具有相同负价的各元素非金性性的强弱:
R-2
生成条件
稳定程度
R-1
生成条件
稳定性
H20
点燃
1000℃不分解
HF
冷暗处爆炸
1000°C不分解,不能燃烧。
H2S
300°C
直接化合
300℃分解,150°C与02燃烧
HCI
见光爆炸
1000℃只分解,0.04%不易被浓H2S04氧化
H2Se
高温直接
250°C分解
HBr
加热
1000℃分解,0.5%易被浓H2SO4氧化
H2Te
不能直接
0°C分解
HI
加热
1000°C分解33%
2元素性质变化的几个方面:
单质的性质 金属性(与氧、其它非金属、水、酸、盐)
(呈现正负价 反应实质M-ne=Mn+
的倾向) 非金属性(与氢、氧、碱、水)
反应实质R+ne=Rn-
气态氢化物的性质 化合条件 能否直接化合 化合的难易
元素性质 化合物
的性质(形成负价,保持负 组成 分子式
价的能力) 稳定性 能否分解和可燃
化合条件 能否直接化合 化合的难易
最高氢化物的 组成 分子式
性质(形成正 分类 碱性 两性
价保持正价的 酸性
能力)
最高氢化物水 组成 分子式
化物的性质 分类 MOH=M++OH-
两性 MOH=M++OH-
=H++MO-
酸性 MOH= H++MO-
SO3 A1203 Na20
S→ H2S Al AIH3 Na→NaH
H2S04 AI(OH)3 NaOH
H3A1O3
总结:
具体性质, 宏观现象。
抽象: 元素性质 (化合价、化学健、 氧化还原性)
组成: 最高氧化物,气态氢化物、最高氧化物水化物的组成。(化合价)
条件: 最高氧化物、气态氢化物生成条件。
(氧化还原性)(原子半径)
稳定性: 最高氧化物,气态氢化物的稳定性(化学健)
酸碱性: 最高氧化物水化物 〔电离、离子半径)
〔思考)
1.写出两性氧化物〔Cr(0H)3) 分别和酸、碱反应的化学方程式
2 .写出12Mg、13A1、16S、15P 的原子结构:
① 推出最高正价和负价数;
2写出与最高正价,负价相应的分子式;
3证明氧化物的分类;
4写出最高氧化物的分子式, 证明酸碱性。
提示:Cr(0H)3的电离式为:
H20+H++Cr02-=Cr(0H)3=Cr3++30H-
(亚铬酸根)
二.元素周期律
(一)原子序数3-9 11—17元素性质变化的规律
元素原子结构
元素原子序数原子结构
锂li
3
+321
铍Be
4
+4 22
硼B
5
+5 23
碳C
6
+6 24
氮N
7
+7 25
氧0
8
+8 2 6
氟F
9
+9 2 7
气态氢化物
分子式条件稳定性负价
CH4高温可燃
-4
NH3 300°C 化合,300°C分解
-3
H2O(液)点燃1000°C(分解)量-2
HF黑暗不分解
-1
最高氧化物
分子式条件正价
LiO常温氧化
+1
BeO常温氧化
+2
B205微热
+3
CO2点燃
+4
N205不直接
+5
最高氧化物水化物
分子式酸碱性
LiOH碱性
Be(OH)2
两性
H3BO3极弱酸
H2CO3弱酸
HNO3强酸
变化规律
金属性逐弱非金属性逐强元素的正价逐增负价逐减
最高氧化物水化物的碱性逐弱酸性逐强
元素原子结构
元素原子序数原子结构
钠Na
11
+11281
镁Mg
12
+12282
铝Al
13
+13283
硅 Si
14
+14284
磷 P
15
+15285
硫S
16
+16286
氯Cl
17
+17287
分子式条件稳定性负价
SiH4不能直接自燃
-4
PH3难直接不稳定
-3
H2S 300°C化合300°C分解
-2
HCI见光加热1000°C分解少量
-1
分子式条件正价
Na2O常温空气
+1
MgO 空气氧化
+2
Al203空气氧化
+3
SiO2直接
+4
P2O5
直接
+5
SO3
直接难
+6
Cl2O7不能直接+7
分子式酸碱性
NaOH强碱
Mg(OH)2中强碱
Al(OH)3两性
H2Si03弱酸
H3PO4中 强酸
H2S04强酸
HCl04最强酸
变化规律
金属性逐弱非金属性逐强正价逐增负价逐减
最高氧化物水化物碱性逐弱酸性逐强
(二)元条周期律:
元素性质随着原子序数的递增呈周期性的变化。
元素金属性,非金属性,元素组成气态氢化物的性质,元素组成最高氧化物的性质都随着原子序数的递增呈周期性的变化。
(三)元素周期律的实质:
因为原子序数是元素的基本特征.随着原子序数的递增元素原子电子结构具有同期性的变化,所以反映出元素的性值也呈周期性变化。
三.元素周期表:
(一)元素周期表的意义:是元素周期律明显具体的表现形式;
(二)元素周期表的结构:(横纵关系)
1.周期:原子序数递增的一系列元素,从碱金属开始到惰性元素为止的一个横行元素。从原子结构的观点看,就是具有相同电子层(能级)数的一横行元素。
短周期一、二、三周期。长周期四、五、六、七周期。
周期数=电子层教,每周期元素种类数=电子层内所容纳的最多电子数(能极组中原子轨道容纳的电子数)
2.主族:具有相同最高化合价的一纵行元素。由长、短周期元素组成的。
从原子结构的角度看,是指具有相同最外层电子数的一系列元素。
主族数=最外层电子数
(三)同周期元素性质递变规律:
1.从左到右,元素的金属性逐弱.非金属性性逐强,这是因为原子序数和核外电子数的增加,使核对最外层的引力增大,原子半径缩小而失电子变成阳离子的倾向依次减弱.相反得电子被还原的能力逐渐加强。
2.从左到右,元素的正价逐增.负价逐减,这是因为最外层电子数依次增加,与氧失去电子或共占电子对逐增,所以正价逐增,又因ⅥA到ⅦA元素原子最外层与惰性元素原子最外层电子之差逐减,所以负价递减。
最高正价数=主族数 负价数=8-族数
3.从左到右元素组成最高氧化物水化物的碱性逐弱,酸性逐强,这是由于组成元素的原子的离子半经逐小,由易电离出OH-逐步过渡到容易电离出H+的缘故。
(四)同主族元素性质递变规律:
1.自上到下元素的金属性逐增,非金屋性逐减,这是因为元素的原子半经随着电子层数的增加而加大,失电子被氧化的倾向逐增。
2.自上到下元素的正负价数相同,因为价电子数相等。
3.自上到下,元素组成最高氧化物水化物的酸性逐弱,碱性逐强,这是由于离子半经依次增大所引起的。
四.元素周期表的应用:
(一)科研方面: 寻找新的杀虫剂(含P、S.C1、AS元素的化合物)
新的『半导体』材料(非金属元素Si、 Ge、 Se)
新的高效催化剂(过渡元素及其合物)
冷却剂、灭火剂(非金属的互化物)
地质勘探(共生矿)
人工合成超铀元素(g电子亚层的规律)
(二)化学学习方面: 1首先要把元素的原子结构、元素的性质、和元素的周期位置统一起来。形成完整概念。
位置
电子层数—周期数 同周期同主族元素
结构 性质 性质递变规律
最外层电子数=主族数
原子序数是元素的基本特征
价电子是元素性质的主要体现.
2.由位、性、构的统一性看应用范畴:
(1)比较元素性质(确定位置比较性质,已和元素的原子序数比较元素性质)
(2)推断元素的周期位置(由综合元素性质作依据,或以原子结构来推断)
(3)推断元素的原子结构(由性、位来确定)
(4)综合应用 (由元素的性质总结元素性质递变规律),然后用周期表知识或原子结构去解释,根据元素的原子结构,先确定周期位置,再予言元素性质……)
3.几个值得注意的问题:
(1)表达少用文字叙述:尽量使用化学文字,特别是用图表;
(2)比较不同主族又不同周期元素性质时,一定要找好对比物;
(3)在比较同主族元来性质时.相似性和递变性.一般和特珠要兼顾;
(4)学会使用对比线规则;
(5)记住前四周期,各主族元素的符号位置和名称。
练习题:
1.比较元素性质:
(1)H2S HF;NH3 PH3;HCI HBr;H2S HCl。以上各对
氢化物的稳定性。
(2)Sr(OH)2.Ca(OH)2、Ba(OH)2的碱性强弱。
(3)HC1O3 H2SiO3、H3PO4的酸性强弱。
(4)Mg Rb 、C1 S.C1 O 、F As各对元素金属性、非金属性的强弱。
2.某元素最高氧化物是R2O5.它能和氢生成气态氢化物,期中含氢为17.64%.这种元素是什么?予言它的性质。
3用原子结构解释:
(1)元素性质起周期性变化的实质是什么?
(2)元素的周期位置是由元素原子结构哪个决定的?
(3)同主族、同周期元素性变化规律和原子结构有什么关系?
(4)每周期的元素种类数是由元素原子结构哪个部分决定的?
4.写出第三周期各元素:
(1)画出它们的原子结构简图,并指出它们结构的共同点和不同点,这些和元素的周期位置有什么关系?
(2)画出硫的阴离子结构、电子式,指出它和哪种元素的原子结构只有相同的电子分布?而这种元素又有什么特征?
(3)写出它们能生成离子化合物的电子式,并用原子结构的知识说明各元素在生成物中的化合价。
(4)写出它们能生成气态氢化物的电子式.并用周期表的知识说明各气态氢化物稳定性的差异。
(5)写出它们组成最高氧化物的分子式,注明酸碱性。
(6)氢、钾的原子量都是40,它们是不是一种元素,为什么?
(7)这些元素中,哪些是金属元素?哪些是非金属元素?哪些元素具有两性?为什么说元素的金属性,非金属性都是相对的?
(8)写出能发生水解的离子方程式,注明水溶液的PH值是大于7,还是小于7?
(9).在这周期表中,都是1摩尔的各金属和足量的盐酸反应,在标准状况下,哪个生成的气体积最多?为什么?
(10)在硫化氢水溶液中.碘的水溶液将有什么变化?为什么能发生这种变化?用周期表的知识进行解释?
5.写出磷相邻的元素的气态氢化物最高氧化物、水化物的分子式,并比较气态氢化物的稳定性。最高氧化物、水化物的酸、碱性。由此总结同主族、同周期元素性质递变的规律。
6不看周期表推导53、54、两元素的周期位置,并予言性质。
7.有相邻周期的三种元素中Xx、yy、zz其中z=x+y/2,x+y+z=162,z是自然界中最活泼的金属Z+X-是典型离子化合物。
x位于()周期()族元素名称()
y位于()周期()族.元素名称()
x-y0z+的电子结构是().().().
8 A、B.e是一周期的元素,二价元素A的气态化物中含氢5.88%,2摩尔B元素和水反应生成22.4升的氢气,(在标况下),C和B能强烈反应生成盐,此盐水溶液遇硝酸银生成不溶于水的浓硝酸的白色沉淀.确定A、B、e元素的周期位置,元素位置,名称,并写出三元素最高氧化物及其气态氢化物的分子式。
9.有x、y、z三种元素.其中x的一价阴离子的原子核电子
排布和氬相同,y有两种氧化物,其水溶液呈碱性。在氧化物中y是74.19%和58.97%,氧化物的摩尔质量为62克和78克。x和y直接化合,元素z的单质溶于水后,滴入x和y的化合物水溶液时,溶液由无色变成棕褐色,z和x同一主族,相隔两个周期试回答:
(1)x和y各是何种元素?分别画出它们的原子结构简图.
(2)x、y形成的化合物是离子化合物还是共价化合物?为
什么?写出电子式
(3)y的两种氧化物是什么?写出它们和水反应的化学方程式。
(4)z单质溶于水后滴入x和y的化合物水溶液中发生什么
现象?写出有关的化学方程式。
10.判断:
(1)硫化氢、甲烷能燃烧吗?生用可能是什么?
(2)硝酸、高氯酸是否可以做为氧化剂?为什么?
(3)盐酸为什么既可作氧化剂,又可作还原剂?
(4)在周期表中氧化性最强的元素,还原性最强的元素,还原性最弱的阴离子各是什么?
11.三种元素x、y、z是同主族的,在通常情况下二价x和氧生成的化合物是液态的,其中含x88.9%。元素y身有种氢化物,一种含y50%,另一种含y40%,元素z位于下一周期与氢生成气态是氢化物,问三种元素是什么?
12.钾元素是由三种同位素组成的。K39占93.31%,K40占0.011%K41占6.68%;氩也是由三种同位系组成-Ar36占0.31%,Ar38点0.063%;Ar40占99.63%,试求Ar、K的原子量。
13.试就元素表第三周期金属和水反应的情况,最高氧化物水化物的酸碱性的强弱,来总结它们金属性的递变,并用元素周期表的知识进行解释。
14.在元素周期表中碱金属和卤族的两种金属,前者若能从酸中置换出0.2克的氢气时,需要金属46克,后者在它的气态氢化物中占97.2%。计算两种元素的原子量,画出它们的原子结构简图,推出元素的周期位置和化学性质。
15.请就卤族元素和氢生成气态氢化物的条件和稳定性,以及卤素间的相互置换的事实,来总结卤素非金属性的递变规律。