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1、第一章第一章 物质结构物质结构 元素周期律元素周期律谷城一中高一化学组谷城一中高一化学组 2012.2一、原子结构一、原子结构 原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子+-原子核的体积很小，质量很大，原子的所有质原子核的体积很小，质量很大，原子的所有质量几乎全部集中在原子核上。量几乎全部集中在原子核上。核外电子的质量很小，但占据的空间却很大，核外电子的质量很小，但占据的空间却很大，绕着原子核作高速旋转。绕着原子核作高速旋转。1、一组数量关系、一组数量关系 原子序数原子序数 =质子数质子数 =核电荷数核电荷数 =核外电子数核外电子数质量数质量数(A)=质子数质子数(Z)+中子数中子数
2、(N)原子的符号：原子的符号：X ZA例例1 1：在：在 中有中有 个质子，个质子，个中个中 子，子，个电子，其质量数为个电子，其质量数为 。Cl 1735171817352、元素、同位素、核素、元素、同位素、核素 元素：元素：具有相同核电荷数具有相同核电荷数(质子数质子数)的同类原子的总称。的同类原子的总称。同位素：同位素：质子数相同而中子数不同的同种元素原子之质子数相同而中子数不同的同种元素原子之间互称为同位素。间互称为同位素。H 11 H 12 H 13H 氕氕D 氘氘T 氚氚 O 816 O 817 O 818 C 612 C 613 C 614同位素之间的物理性质相差较大，同位素之间
3、的物理性质相差较大，但化学性质几乎完全相同。但化学性质几乎完全相同。核素：核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做一种核数。叫做一种核数。元素的种类是由质子数决定的。元素的种类是由质子数决定的。核素核素(原子原子)的种类是由质子数和中子数共同决定的。的种类是由质子数和中子数共同决定的。现在我们发现了现在我们发现了120多种元素，但我们却发现了多种元素，但我们却发现了1000多种核素多种核素(原子原子)。U 92235 H 133、核素的相对原子质量、核素的相对原子质量 核素的相对原子质量核素的相对原子质量=一个核素原子的实际质量一个核素原子的实
4、际质量 一个一个12C原子的实际质量原子的实际质量 1 12 元素的相对原子质量元素的相对原子质量 该元素各种核素的相对原子质量和其所占的原子个数该元素各种核素的相对原子质量和其所占的原子个数百分比计算出来的平均值。百分比计算出来的平均值。元素的近似相对原子质量元素的近似相对原子质量 该元素各种核素的质量数和其所占的原子个数百分比该元素各种核素的质量数和其所占的原子个数百分比计算出来的平均值。计算出来的平均值。M=A1n1%+A2n2%+A3n3%+4、原子核外电子的排布规律、原子核外电子的排布规律 按照能量由低到高，分层排布。按照能量由低到高，分层排布。每层上最多能够容纳的电子数为每层上最多
5、能够容纳的电子数为2n2。+KLMNOPQ低低高高 电子总是先占据能量较低的电子层，然后再占据能电子总是先占据能量较低的电子层，然后再占据能 量较高的电子层。且最外层不超过量较高的电子层。且最外层不超过8个电子，次外层不个电子，次外层不超过超过18个电子，倒数第三层不超过个电子，倒数第三层不超过32个电子。个电子。281832练习：练习：写出前写出前18号元素的元素名称、元素符号、号元素的元素名称、元素符号、并画出原子结构示意图并画出原子结构示意图(简图简图)。+11氢氢H+22氦氦He1+32锂锂Li18+112钠钠Na2+42铍铍Be3+52硼硼B4+62碳碳C5+72氮氮N6+82氧氧O
6、7+92氟氟F8+102氖氖Ne28+122镁镁Mg38+132铝铝Al48+142硅硅Si58+152磷磷P68+162硫硫S78+172氯氯Cl88+182氩氩Ar讨论讨论1：前前18号元素的核外电子排布有什么变化规律？号元素的核外电子排布有什么变化规律？结论结论1：随着核电荷数的逐渐增加，电子层数的逐渐增随着核电荷数的逐渐增加，电子层数的逐渐增加，最外层电子数由加，最外层电子数由1增加到增加到8，又重复由，又重复由1增加到增加到8。既既核外电子排布呈现周期性变化。核外电子排布呈现周期性变化。讨论讨论2：当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，原当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，原子半径
7、有什么变化规律？子半径有什么变化规律？结论结论2：当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，原当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，原子核对电子的引力逐渐增加，原子半径逐渐减小。当子核对电子的引力逐渐增加，原子半径逐渐减小。当电子层数增加后，原子半径又逐渐减小。电子层数增加后，原子半径又逐渐减小。既既原子半径呈现周期性变化原子半径呈现周期性变化。讨论讨论3：当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，元当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，元素的主要化合价有什么变化规律？素的主要化合价有什么变化规律？结论结论3：当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，最当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，最外层电子数逐
8、渐增加，元素的主要化合价逐渐升高。外层电子数逐渐增加，元素的主要化合价逐渐升高。当电子层数增加后，元素的主要化合价又逐渐升高。当电子层数增加后，元素的主要化合价又逐渐升高。既既元素的主要化合价呈现周期性变化元素的主要化合价呈现周期性变化。讨论讨论4：当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，元当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，元素的金属性和非金属性有什么变化规律？素的金属性和非金属性有什么变化规律？结论结论4：当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，元：当电子层数相同时，随着核电荷数的增加，元素由活泼金属过渡活泼非金属。当电子层数增加后，素由活泼金属过渡活泼非金属。当电子层数增加后，又是由活泼金
9、属过渡到活泼非金属。既又是由活泼金属过渡到活泼非金属。既元素的金属性元素的金属性和非金属性也在呈现周期性变化。和非金属性也在呈现周期性变化。原子原子序数序数电子电子层数层数最外层最外层电子数电子数原子半径原子半径的变化的变化 主要主要 化合价化合价金属性非金属金属性非金属性的变化性的变化 12 1 12-310 2 18 大大小小逐渐升高逐渐升高金属金属非金属非金属1118 3 18 大大小小逐渐升高逐渐升高金属金属非金属非金属二、元素周期律二、元素周期律 随着原子序数的递增，元素核外电子排布的周随着原子序数的递增，元素核外电子排布的周期性变化，元素的性质也呈现周期性变化的规期性变化，元素的性
10、质也呈现周期性变化的规律叫做律叫做元素周期律。元素周期律。三、元素周期表的结构三、元素周期表的结构 元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性的变化，我元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性的变化，我们就以原子序数为依据，把所有的元素排列在一张表中们就以原子序数为依据，把所有的元素排列在一张表中，就得到元素周期表。，就得到元素周期表。1、周期：、周期：把电子层数相同的元素排在同一横行，称为把电子层数相同的元素排在同一横行，称为 同一周期的元素。同一周期的元素。短周期：短周期：第第1、2、3周期周期(所含元素的种数较小所含元素的种数较小)。长周期：长周期：第第4、5、6周期周期(所含元素的种数较多所
11、含元素的种数较多)。不完全周期：不完全周期：第第7周期周期(元素还没有完全被发现元素还没有完全被发现)。周期序数等于电子层数。周期序数等于电子层数。三、元素周期表的结构三、元素周期表的结构 2、族：、族：把最外层电子数相同的元素排在同一纵行，把最外层电子数相同的元素排在同一纵行，称为同族元素。称为同族元素。主族主族(A)：第第1、2、13、14、15、16、17纵行的元素，纵行的元素，分别为第分别为第A、A、A、A、A、A、A族。族。主族元素的核外主族元素的核外电子排布特点：电子排布特点：最外层最外层12个电子，次外层个电子，次外层8个电子个电子最外层最外层 3 7 个电子。个电子。主族元素的
12、族序数其最外层电子数。主族元素的族序数其最外层电子数。主族元素的最高正价其最外层电子数主族元素的最高正价其最外层电子数(族序数族序数)最低负价最外层电子数最低负价最外层电子数8主族元素的名称：主族元素的名称：第第A 族族(除除H外外)：碱金属元素碱金属元素 (锂锂Li、钠钠Na、钾钾K、铷铷Rb、铯铯Cs、钫钫Fr)第第A 族：族：碳族元素碳族元素(碳碳C、硅、硅Si、锗、锗Ge、锡、锡Sn、铅、铅Pb)第第A 族：族：氮族元素氮族元素(氮氮N、磷、磷P、砷、砷As、锑、锑Sb、铋、铋Bi)第第A 族：族：氧族元素氧族元素(氧氧O、硫、硫S、硒、硒Se、碲、碲Te、钋、钋Po)第第A 族：族：
13、卤族元素卤族元素(氟氟F、氯、氯Cl、溴、溴Br、碘、碘I、砹、砹At)副族副族(B)：第第3、4、5、6、7、11、12纵行的元素，纵行的元素，分别为第分别为第B、B、B、B、B、B、B族。族。副族元素的核外电子排布特点：副族元素的核外电子排布特点：最外层最外层12个电子，个电子，次外层次外层918个电子。个电子。副族元素的价电子副族元素的价电子一般比较复杂，发生反应时可失去最一般比较复杂，发生反应时可失去最外层上的电子，还可能失去次外层上的电子，甚至会失外层上的电子，还可能失去次外层上的电子，甚至会失去倒数第三层的电子，因此去倒数第三层的电子，因此副族元素一般都具有多种可副族元素一般都具有
14、多种可变的化合价。变的化合价。副族元素的族序数一般等于其价电子数副族元素的族序数一般等于其价电子数 第第族：族：第第 8、9、10 三个纵行的元素。三个纵行的元素。副族元素和第副族元素和第族元素都是金属元素，称为族元素都是金属元素，称为过渡金属过渡金属 第第 0 族：族：第第 18 纵行的元素。纵行的元素。0 族元素最外层电子数均达到饱和族元素最外层电子数均达到饱和(氦为氦为2，其余均为，其余均为8)，因此它们的化学性质稳定，一般不与其他物质反应，称因此它们的化学性质稳定，一般不与其他物质反应，称为为 0 族元素，也就是稀有气体元素。族元素，也就是稀有气体元素。四、元素周期表中的四、元素周期表
15、中的“位位”、“构构”、“性性”递递变规律变规律 1、同周期元素的递变规律、同周期元素的递变规律 Na Mg Al Si P S Cl原子半径：原子半径：大大 小小失电子：失电子：易易 难难得电子：得电子：难难 易易金属性：金属性：强强 弱弱非金属性：非金属性：弱弱 强强金属性：金属性：金属原子失去电子的性质金属原子失去电子的性质(金属单质的还原性金属单质的还原性)金属性强弱的比较方法金属性强弱的比较方法 从水中或酸中置换出从水中或酸中置换出 H2 的难易程度。的难易程度。越容易置换出越容易置换出 H2 说明该金属的金属性越强。说明该金属的金属性越强。最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。最高价
16、氧化物对应的水化物的碱性强弱。碱性越强，说明该金属的金属性越强。碱性越强，说明该金属的金属性越强。相互之间的置换反应。相互之间的置换反应。金属性强的金属能够置换出金属性弱的金属金属性强的金属能够置换出金属性弱的金属非金属性：非金属性：非非金属原子得到电子的性质金属原子得到电子的性质 (非金属单质的氧化性非金属单质的氧化性)非金属性强弱的比较方法非金属性强弱的比较方法 与与H2 化合的难易程度及生成气态氢化物的稳定性。化合的难易程度及生成气态氢化物的稳定性。越容易与越容易与H2 化合说明非金属性越强化合说明非金属性越强 生成的气态氢化物越稳定说明非金属性越强生成的气态氢化物越稳定说明非金属性越强
17、 最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。酸性越强，说明该非金属的非金属性越强。酸性越强，说明该非金属的非金属性越强。相互之间的置换反应。相互之间的置换反应。非金属性强的单质能够置换出非金属性弱的单质非金属性强的单质能够置换出非金属性弱的单质1、同周期元素的递变规律、同周期元素的递变规律 Na Mg Al与水反应：与水反应：与冷水剧烈反应与冷水剧烈反应易易 难难最高价氧最高价氧化物对应化物对应的水化物的水化物与热水反应与热水反应与沸水反应与沸水反应 NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 强碱强碱 中强碱中强碱 两性氢氧化物两性氢氧化物碱性强碱性强 碱性弱碱性
18、弱金属性：金属性：强强 弱弱与酸反应：与酸反应：剧烈反应剧烈反应 反应较快反应较快 反应较慢反应较慢1、同周期元素的递变规律、同周期元素的递变规律 Si P S Cl与与H2反应：反应：最高价氧最高价氧化物对应化物对应的水化物的水化物的酸性的酸性非金属性：非金属性：弱弱 强强气态氢化气态氢化物稳定性：物稳定性：高温反应高温反应高温反应高温反应加热反应加热反应 燃烧或爆炸燃烧或爆炸 SiH4低温分解低温分解 PH3常温分解常温分解 H2S加热分解加热分解HCl高温分解高温分解SiO2H2SiO3很弱的酸很弱的酸P2O5H3PO4中强酸中强酸SO3H2SO4强酸强酸Cl2O7HClO4最强酸最强酸
19、难难 易易弱弱 强强弱弱 强强2、同主族元素的递变规律、同主族元素的递变规律 、碱金属元素、碱金属元素 锂锂Li钠钠Na钾钾 K铷铷Rb铯铯Cs2 2+31 12 2+118 8 1 12 2+198 8 8 8 1 12 2+378 8 18181 18 82 2+558 8 18181 18 81818原子半径原子半径 钫钫Fr小小 大大 金属性金属性 弱弱 强强 与水反应与水反应 较慢较慢 较快较快 剧烈剧烈 爆炸爆炸 爆炸爆炸 与与O2反应反应 常温常温Na2O加热加热Na2O2加热加热Li2O 常温常温K2O2加热加热KO22、同主族元素的递变规律、同主族元素的递变规律 、碱金属元素
20、、碱金属元素 锂锂Li钠钠Na钾钾 K铷铷Rb铯铯Cs2 2+31 12 2+118 8 1 12 2+198 8 8 8 1 12 2+378 8 18181 18 82 2+558 8 18181 18 81818颜色状态颜色状态 银白，柔软银白，柔软 银白，柔软银白，柔软 银白，柔软银白，柔软 银白，柔软银白，柔软 略带金色略带金色柔软柔软 钫钫Fr熔沸点熔沸点 高高 低低 较低较低 较低较低 较低较低 较低较低 较低较低 结论：结论：碱金属元素碱金属元素的原子结构的原子结构上体现出相上体现出相似性和递变似性和递变性，引起了性，引起了元素的性质元素的性质上也体现出上也体现出相似性和递相似
21、性和递变性。变性。2、同主族元素的递变规律、同主族元素的递变规律 、卤族元素、卤族元素 氟氟 F氯氯 Cl溴溴 Br碘碘 I砹砹 At2 2+97 72 2+178 8 7 72 2+358 818187 72 2+538 8 18187 718182 2+858 818187 718183232原子半径原子半径 小小 大大 非金属性非金属性 强强 弱弱 X2与与H2反应反应 暗处爆炸，暗处爆炸，HF很稳定很稳定 光照爆炸，光照爆炸，HCl较稳定较稳定加热反应，加热反应，HBr较不稳定较不稳定持续加热发生可逆反应，持续加热发生可逆反应，HI不稳定不稳定卤素单质的物理性质卤素单质的物理性质单质单
22、质F2Cl2Br2I2熔沸点熔沸点低低高高色态色态淡黄绿淡黄绿 气体气体黄绿黄绿气体气体深棕红深棕红 液体液体紫黑紫黑固体固体(易挥发易挥发)(易升华易升华)溶解性溶解性在在 水水 中中 溶溶 解解 度度 较较 小小在在有有机机溶溶剂剂中中溶溶解解度度较较大大溴水：溴水：橙黄色橙黄色溴的溴的CCl4：橙红色橙红色碘水：碘水：棕黄色棕黄色碘的碘的CCl4：紫红色紫红色卤素单质之间的置换反应：卤素单质之间的置换反应：实验实验1：把氯水滴入到：把氯水滴入到NaBr溶液中，再加入溶液中，再加入CCl4，振荡静置。，振荡静置。现象：溶液由无色变为橙黄色，加入现象：溶液由无色变为橙黄色，加入CCl4振荡静
23、置后溶液分振荡静置后溶液分 层，下层溶液为橙红色。层，下层溶液为橙红色。反应：反应：Cl2+2Br-2Cl-+Br2实验实验2：把氯水滴入到：把氯水滴入到KI溶液中，再加入溶液中，再加入CCl4，振荡静置。，振荡静置。现象：溶液由无色变为棕黄色，加入现象：溶液由无色变为棕黄色，加入CCl4振荡静置后溶液分振荡静置后溶液分 层，下层溶液为紫红色。层，下层溶液为紫红色。反应：反应：Cl2+2I-2Cl-+I2实验实验3：把溴水滴入到：把溴水滴入到KI溶液中，再加入溶液中，再加入CCl4，振荡静置。，振荡静置。现象：溶液由无色变为棕黄色，加入现象：溶液由无色变为棕黄色，加入CCl4振荡静置后溶液分振
24、荡静置后溶液分 层，下层溶液为紫红色。层，下层溶液为紫红色。反应：反应：Br2+2I-2Br-+I2 A B C D3、“对角对角”规规则则 原子半径：原子半径：rC rA rB 或或 rC rD rB 金属性：金属性：C B 非金属性：非金属性：B C 推广：左下角元素金属性强，右上角元素非金属性强推广：左下角元素金属性强，右上角元素非金属性强 A和和D原子半径相差不多，元素的性质也很相似。原子半径相差不多，元素的性质也很相似。讨论：讨论：根据对角规则，最活泼的金属元素出现在周期表根据对角规则，最活泼的金属元素出现在周期表的什么位置？最活泼的非金属元素出现在周期表的什么的什么位置？最活泼的非金属元素出现在周期表的什么位置？位置？非金属性逐渐增强非金属性逐渐增强金属性逐渐增强金属性逐渐增强金金属属性性逐逐渐渐增增强强非非金金属属性性逐逐渐渐增增强强BAlSiGeAsSbTePo At非金属非金属金属金属